Sucrose voorkeur en nieuwheid-geïnduceerde Hypophagia Tests bij ratten met behulp van een geautomatiseerde voedselinname monitoring systeem
Summary
Hier gepresenteerd is een protocol om depressie-achtig en anhedonisch gedrag bij ratten te bestuderen. Het combineert twee gevestigde gedragsmethoden, de sacharose voorkeur en nieuwheid-geïnduceerde hypofagie tests, met een geautomatiseerd voedsel en vloeibare inname monitoring systeem, om indirect te onderzoeken knaagdier gedrag met behulp van surrogaat parameters.
Abstract
De prevalentie en incidentie van depressieve stoornissen nemen wereldwijd toe, die ongeveer 322 miljoen individuen treffen, wat de noodzaak van gedragsstudies in diermodellen onderstreept. In dit protocol, om depressie-achtig en anhedonic gedrag bij ratten te bestuderen, worden de gevestigde sacharosevoorkeur en nieuwheid-geïnduceerde hypofagietests gecombineerd met een geautomatiseerd systeem van de voedsel en vloeibare opnamecontrole. Voorafgaand aan het testen, in de sacharose voorkeur paradigma, mannelijke ratten zijn opgeleid voor ten minste 2 dagen om een sacharose oplossing te consumeren in aanvulling op leidingwater. Tijdens de test worden ratten opnieuw blootgesteld aan water en sacharoseoplossing. Het verbruik wordt elke seconde geregistreerd door het geautomatiseerde systeem. De verhouding van sacharose tot totale waterinname (sucrose preferentuurverhouding) is een surrogaatparameter voor anhedonia. In de nieuwigheid-geïnduceerde hypofagie test, mannelijke ratten ondergaan een trainingsperiode waarin ze worden blootgesteld aan een smakelijke snack. Tijdens de training vertonen knaagdieren een stabiele baseline snackinname. Op de testdag worden de dieren van huiskooien overgebracht naar een verse, lege kooi die een nieuwe onbekende omgeving vertegenwoordigt met toegang tot de bekende smakelijke snack. Het geautomatiseerde systeem registreert de totale inname en de onderliggende microstructuur (bijvoorbeeld latentie bij het benaderen van de snack), waardoor inzicht wordt verhelderd in anhedonic en angstig gedrag. De combinatie van deze paradigma’s met een geautomatiseerd meetsysteem biedt meer gedetailleerde informatie, samen met een hogere nauwkeurigheid door het verminderen van meetfouten. Echter, de tests gebruiken surrogaat parameters en alleen verbeelden depressie en anhedonia op een indirecte manier.
Introduction
Gemiddeld wordt 4,4% van de wereldbevolking getroffen door depressie. Deze zijn goed voor 322 miljoen mensen wereldwijd, een stijging van 18% ten opzichte van tien jaar geleden1. Volgens schattingen van de Wereldgezondheidsorganisatie, depressie zal de tweede in de rangschikking van handicap aangepaste levensjaren in 20202. Om de toenemende prevalentie van affectieve stoornissen aan te pakken en nieuwe interventionele strategieën vast te stellen, is het noodzakelijk om dit gedrag verder te bestuderen. Voorafgaand en naast onderzoek bij mensen zijn dierproeven noodzakelijk.
Verschillende modellen zijn vastgesteld om componenten van depressief gedrag te bestuderen (d.w.z. gedwongen zwemtest, staartsuspensietest, sacharosevoorkeurstest en nieuwheids-geïnduceerde hypofagie)3,4. De sucrose voorkeurstest (SPT) en nieuwheid-geïnduceerde hypofagie (NIH) kunnen depressie-achtig gedrag bij dieren detecteren. Deze tests zelf veroorzaken geen staat van depressie bij knaagdieren, maar verbeelden acute veranderingen in gedrag. Zowel het SPT als het NIH beoordelen een karakteristieke eigenschap van depressie die bekend staat als anhedonia, wat het verlies van interesse in het volgende is: lonende activiteiten, activiteiten die ooit werden genoten door de individuele5, en een aspect van het complexe fenomeen van verwerking en reageren op beloning6. Beide tests bestuderen de reactie op een lonende prikkel in de vorm van smakelijk voedsel. De omvang van het verbruik dient als surrogaatparameter voor anhedonia7,8,9.
De waarde van de proeven die anhedonnie onderzoeken, is sterk afhankelijk van de nauwkeurige bepaling van het verbruik als gevolg van een nauwkeurige meting van het gewicht van de stof. Conventioneel wordt deze meting één keer voor en eenmaal na de test handmatig uitgevoerd. Dit is echter gevoelig voor onjuiste metingen om verschillende redenen. Ten eerste hebben knaagdieren de neiging om voedsel te hamsteren, wat betekent dat ze voedsel verwijderen zonder het onmiddellijk te consumeren en het dan op een veilige plaats te verbergen. Dit verlies aan voedsel kan dus worden meegenomen in de berekening van de totale consumptie. Ten tweede, ratten morsen voedsel en water, wat resulteert in gewichtsverlies zonder respectieve consumptie. Ten derde treedt onbedoeld vloeistofverlies op als gevolg van het hanteren van de flessen door ze in te voegen en uit kooien te verwijderen.
In een aanpak om deze bronnen van fouten te verminderen, combineerden we de twee gemeenschappelijke tests die anhedonia (SPT3,4 en NIH9)beoordeelden met het meten van voedsel- en waterinname met behulp van een geautomatiseerd voedsel- en vloeistofinnamebewakingssysteem. Deze procedure maakt nauwkeurig onderzoek van de consumptie van smakelijke stoffen mogelijk en geeft informatie over de ervaring van plezier bij ratten als een kenmerk van depressie-achtig gedrag. De bovengenoemde fouten in verband met handmatige meting worden verminderd door het gebruik van verschillende benaderingen, die later worden geïllustreerd in meer detail.
Om informatie te verstrekken over microstructuur weegt het geautomatiseerde inlaatbewakingssysteem dat in dit protocol wordt gebruikt10 het voedsel (±0,01 g) elke seconde. Zo is een stabiel gewicht gedocumenteerd als “niet eten”, en een onstabiel gewicht als “eten”. Een “bout” wordt gedefinieerd als verandering in stabiel gewicht voor en na een evenement. Een maaltijd bestaat uit een of meer aanvallen en de minimale grootte bij ratten werd gedefinieerd als 0,01 g. Een maaltijd wordt gescheiden van een andere maaltijd bij ratten door 15 min (gestandaardiseerde waarde). Zo wordt voedselinname beschouwd als een maaltijd wanneer de aanvallen zich binnen 15 minuten voordeden en de gewichtsverandering gelijk is aan of groter is dan 0,01 g. Maaltijd parameters beoordeeld in dit protocol omvatten maaltijdduur, tijd doorgebracht in maaltijden, bout grootte, bout duur, tijd doorgebracht in periodes, latentie om eerste bout, en het aantal periodes.
Protocol
Representative Results
Discussion
De sacharose voorkeur en nieuwheid-geïnduceerde hypofagie tests zijn twee gevestigde technieken voor de evaluatie van anhedonia bij ratten. Hun combinatie met het geautomatiseerde voedselinname monitoring systeem zorgt voor een meer gedetailleerde analyse bij ongestoorde ratten en vermindert foutieve meting.
De incidentie van fouten wordt verminderd door verschillende benaderingen. Ten eerste, om de fout die optreedt als gevolg van morsen aan te pakken, de kloof tussen de voedselhopper en de …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door financiering van de German Research Foundation (STE 1765/3-2) en Charité University Funding (UFF 89/441-176, A.S.).
Materials
| Assembly LH Cage Mount – RAT-FOOD – includes Stainless cage mount, hopper, blocker, coupling | Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA | BCMPRF01 | |
| Assembly LH Cage Mount unplugged – RAT – FOOD includes stainless steel cage mount, hopper, blocker, unplugged adapter, coupling | Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA | BCMUPRF01 | |
| cage w/ 2 openings – RAT – costum modified cage – includes cage top and standard water bottle | Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA | BCR02 | single housing |
| Data collection Laptop Windows – Configured w/ BioDAQ Software | Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA | BLT003 | |
| enrichment (plastic tubes, gnawing wood) | distributed by the animal facility | ||
| HoneyMaid Graham Cracker Crumbs | Nabisco, East Hanover, NJ, USA | ASIN: B01COWTA98 | palatable snack for NIH test |
| low vibration polymer rack | Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA | BRACKR | |
| male Sprague Dawley rats | Envigo | Order Code: 002 | |
| Model #2210 32x Port BioDAQ Central Controller – includes cables, and calibration kit | Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA | BCC32_03 | |
| Peripheral sensor Controller – includes cable | Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA | BPSC01 | |
| SigmaStat 3.1 | Systat Software, San Jose, CA, USA | statistical analysis | |
| Stainless steel blocker | Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA | BBLKR | |
| standard rodent diet with 10 kcal% fat | Research Diets, Inc., Jules Lane, New Brunswick, NJ, USA | D12450B | |
| sucrose powder | Roth | 4621.1 | for SPT |
Referências
- . Depression Available from: https://www.who.int/health-topics/depression (2018)
- Reddy, M. S. Depression: the disorder and the burden. Indian Journal of Psychological Medicine. 32 (1), 1-2 (2010).
- Cryan, J. F., Mombereau, C. In search of a depressed mouse: utility of models for studying depression-related behavior in genetically modified mice. Molecular Psychiatry. 9 (4), 326-357 (2004).
- Overstreet, D. H. Modeling depression in animal models. Methods in Molecular Biology. 829, 125-144 (2012).
- Moreau, J. -. L. Simulating the anhedonia symptom of depression in animals. Dialogues in Clinical Neuroscience. 4 (4), 351-360 (2002).
- Scheggi, S., De Montis, M. G., Gambarana, C. Making Sense of Rodent Models of Anhedonia. The International Journal of Neuropsychopharmacology. 21 (11), 1049-1065 (2018).
- Liu, M. Y., et al. Sucrose preference test for measurement of stress-induced anhedonia in mice. Nature Protocol. 13 (7), 1686-1698 (2018).
- Serchov, T., van Calker, D., Biber, K. Sucrose Preference Test to Measure Anhedonic Behaviour in Mice. Bio-Protocol. 6 (19), 1958 (2016).
- Dulawa, S. C., Hen, R. Recent advances in animal models of chronic antidepressant effects: the novelty-induced hypophagia test. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 29 (4-5), 771-783 (2005).
- Teuffel, P., et al. Treatment with the ghrelin-O-acyltransferase (GOAT) inhibitor GO-CoA-Tat reduces food intake by reducing meal frequency in rats. Journal of Physiology and Pharmacology. 66 (4), 493-503 (2015).
- Binder, E. B., Nemeroff, C. B. The CRF system, stress, depression and anxiety-insights from human genetic studies. Molecular Psychiatry. 15 (6), 574-588 (2010).
- Marques, M. D., Waterhouse, J. M. Masking and the evolution of circadian rhythmicity. Chronobiology International. 11 (3), 146-155 (1994).
- Valentinuzzi, V. S., et al. Locomotor response to an open field during C57BL/6J active and inactive phases: differences dependent on conditions of illumination. Physiology and Behavior. 69 (3), 269-275 (2000).
- Madiha, S., Haider, S. Curcumin restores rotenone induced depressive-like symptoms in animal model of neurotoxicity: assessment by social interaction test and sucrose preference test. Metabolic Brain Disorder. 34 (1), 297-308 (2019).
- Strouthes, A. Thirst and saccharin preference in rats. Physiology and Behavior. 6 (4), 287-292 (1971).
- Inui-Yamamoto, C., et al. Taste preference changes throughout different life stages in male rats. PloS One. 12 (7), 0181650 (2017).
- Commons, K. G., Cholanians, A. B., Babb, J. A., Ehlinger, D. G. The Rodent Forced Swim Test Measures Stress-Coping Strategy, Not Depression-like Behavior. ACS Chemical Neuroscience. 8 (5), 955-960 (2017).
- Slattery, D. A., Cryan, J. F. Using the rat forced swim test to assess antidepressant-like activity in rodents. Nature Protocols. 7 (6), 1009-1014 (2012).
- Cryan, J. F., Mombereau, C., Vassout, A. The tail suspension test as a model for assessing antidepressant activity: review of pharmacological and genetic studies in mice. Neuroscience and Biobehavioral Review. 29 (4-5), 571-625 (2005).
- Can, A., et al. The tail suspension test. Journal of Visualized Experiments. (59), e3769 (2012).
- Chadman, K. K., Yang, M., Crawley, J. N. Criteria for validating mouse models of psychiatric diseases. American Journal of Medical Genetics B Neuropsychiatric Genetics. 150 (1), 1-11 (2009).
- Powell, T. R., Fernandes, C., Schalkwyk, L. C. Depression-Related Behavioral Tests. Current Protocols in Mouse Biology. 2 (2), 119-127 (2012).
