Saccharosepräferenz und Neuheit-induzierte Hypophagie-Tests bei Ratten mit einem automatisierten Lebensmittelaufnahme-Überwachungssystem
Summary
Hier wird ein Protokoll zur Untersuchung des depressiven und anhedonischen Verhaltens bei Ratten vorgestellt. Es kombiniert zwei etablierte Verhaltensmethoden, die Saccharosepräferenz und neuheitsinduzierte Hypophagie-Tests, mit einem automatisierten Lebensmittel- und Flüssigkeitsaufnahmeüberwachungssystem, um indirekt das Verhalten von Nagetieren mit Ersatzparametern zu untersuchen.
Abstract
Die Prävalenz und Inzidenz depressiver Störungen nimmt weltweit zu und betrifft etwa 322 Millionen Menschen, was die Notwendigkeit von Verhaltensstudien in Tiermodellen unterstreicht. In diesem Protokoll, um depressiv-ähnliches und anhedonisches Verhalten bei Ratten zu studieren, werden die etablierte Saccharosepräferenz und neuheitsinduzierte Hypophagie-Tests mit einem automatisierten Lebensmittel- und Flüssigkeitsaufnahmeüberwachungssystem kombiniert. Vor dem Testen, in der Saccharose Präferenz Paradigma, männliche Ratten sind für mindestens 2 Tage trainiert, um eine Saccharose-Lösung zusätzlich zu Leitungswasser zu konsumieren. Während des Tests werden Ratten erneut Wasser und Saccharoselösung ausgesetzt. Der Verbrauch wird jede Sekunde vom automatisierten System erfasst. Das Verhältnis von Saccharose zur Gesamtwasseraufnahme (Saccharosepräferenzverhältnis) ist ein Ersatzparameter für Anhedonia. Im neuartigen Hypophagie-Test durchlaufen männliche Ratten eine Trainingsphase, in der sie einem schmackhaften Snack ausgesetzt sind. Während des Trainings zeigen Nagetiere eine stabile Basissnackaufnahme. Am Testtag werden die Tiere aus heimischen Käfigen in einen frischen, leeren Käfig gebracht, der eine neuartige unbekannte Umgebung mit Zugang zum bekannten schmackhaften Snack darstellt. Das automatisierte System zeichnet die Gesamtaufnahme und die zugrunde liegende Mikrostruktur auf (z. B. Latenz, um sich dem Snack zu nähern) und gibt Einblicke in anhedonische und ängstliche Verhaltensweisen. Die Kombination dieser Paradigmen mit einem automatisierten Messsystem liefert detailliertere Informationen sowie eine höhere Genauigkeit durch Reduzierung von Messfehlern. Die Tests verwenden jedoch Ersatzparameter und stellen Depressionen und Anhedonia nur indirekt dar.
Introduction
Im Durchschnitt sind 4,4 % der Weltbevölkerung von Depressionen betroffen. Diese machen weltweit 322 Millionen Menschen aus, 18 % mehr als vor zehn Jahren1. Nach Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation wird Depression im Jahr 2020 im Ranking der behindertengerechten Lebensjahre an zweiter Stelle stehen2. Um der zunehmenden Prävalenz affektiver Störungen entgegenzuwirken und neue interventionsbezogene Strategien zu etablieren, ist es notwendig, dieses Verhalten weiter zu untersuchen. Vor und zusätzlich zur Untersuchung am Menschen sind Tierversuche notwendig.
Mehrere Modelle wurden etabliert, um Komponenten des depressiven Verhaltens zu untersuchen (d.h. erzwungener Schwimmtest, Schwanzsuspensionstest, Saccharosepräferenztest und neuheitsinduzierte Hypophagie)3,4. Der Saccharose-Präferenztest (SPT) und die neuartige Hypophagie (NIH) können depressives Verhalten bei Tieren erkennen. Diese Tests selbst induzieren keinen Depressionszustand bei Nagetieren, sondern zeigen akute Verhaltensänderungen. Sowohl der SPT als auch das NIH bewerten eine charakteristische Eigenschaft der Depression, die als Anhedonia bekannt ist, d. h. den Verlust des Interesses an folgenden Themen: lohnende Aktivitäten, Aktivitäten, die einst von den einzelnen5genossen wurden, und ein Aspekt des komplexen Phänomens der Verarbeitung und Reaktion auf Belohnung6. Beide Tests untersuchen die Reaktion auf einen lohnenden Stimulus in Form von schmackhaften Lebensmitteln. Der Umfang des Verbrauchs dient als Ersatzparameter für Anhedonia7,8,9.
Der Wert von Tests zur Untersuchung von Anhedonia hängt stark von der genauen Bestimmung des Verbrauchs ab, die sich aus der genauen Messung des Substanzgewichts ergibt. Üblicherweise wird diese Messung einmal und einmal nach dem Test manuell durchgeführt. Dies ist jedoch aus mehreren Gründen anfällig für fehlerhafte Messungen. Zuerst neigen Nagetiere dazu, Nahrung zu horten, was bedeutet, dass sie Nahrung entfernen, ohne sie sofort zu konsumieren, dann verstecken sie sie an einem sicheren Ort. Somit kann dieser Lebensmittelverlust in die Berechnung des Gesamtverbrauchs einbezogen werden. Zweitens verschütten Ratten Nahrung und Wasser, was zu Gewichtsverlust ohne entsprechenden Verbrauch führt. Drittens kommt es durch den Umgang mit den Flaschen durch Einsetzen und Entfernen aus Käfigen zu einem unbeabsichtigten Flüssigkeitsverlust.
Um diese Fehlerquellen zu reduzieren, haben wir die beiden gemeinsamen Tests zur Bewertung von Anhedonia (SPT3,4 und NIH9) mit der Messung der Lebensmittel- und Wasseraufnahme mit einem automatisierten Lebensmittel- und Flüssigkeitsaufnahmeüberwachungssystem kombiniert. Dieses Verfahren ermöglicht eine genaue Untersuchung des Konsums von schmackhaften Substanzen sowie Informationen über die Erfahrung des Vergnügens bei Ratten als Merkmal des depressiven Verhaltens. Die oben genannten Fehler im Zusammenhang mit der manuellen Messung werden durch verschiedene Ansätze reduziert, die später ausführlicher veranschaulicht werden.
Um Informationen über Mikrostruktur bereitzustellen, wiegt das in diesem Protokoll10 verwendete automatisierte Ansaugüberwachungssystem die Lebensmittel (±0,01 g) pro Sekunde. So wird ein stabiles Gewicht als “nicht essen” und ein instabiles Gewicht als “Essen” dokumentiert. Ein “Bout” ist definiert als Änderung des stabilen Gewichts vor und nach einem Ereignis. Eine Mahlzeit besteht aus einem oder mehreren Anfällen und ihre Mindestgröße bei Ratten wurde als 0,01 g definiert. Eine Mahlzeit wird von einer anderen Mahlzeit bei Ratten durch 15 min getrennt (standardisierter Wert). So wird die Nahrungsaufnahme als eine Mahlzeit betrachtet, wenn die Anfälle innerhalb von 15 min aufgetreten sind und die Gewichtsänderung gleich oder größer als 0,01 g ist. Zu den in diesem Protokoll bewerteten Mahlzeiten sind die Essensdauer, die Zeit, die in den Mahlzeiten verbracht wird, die Kampfgröße, die Kampfdauer, die Inlandszeit, die Latenz bis zum ersten Kampf und die Anzahl der Kämpfe.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die Saccharosepräferenz und neuheitsinduzierte Hypophagie-Tests sind zwei etablierte Techniken zur Bewertung von Anhedonia bei Ratten. Ihre Kombination mit dem automatisierten Lebensmittelaufnahmeüberwachungssystem ermöglicht eine detailliertere Analyse bei ungestörten Ratten und reduziert fehlerhafte Messungen.
Die Fehlerhäufigkeit wird durch unterschiedliche Ansätze verringert. Erstens, um den Fehler zu beheben, der durch Verschütten auftritt, ermöglicht die Lücke zwischen dem Leben…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch Fördermittel der Deutschen Forschungsgemeinschaft (STE 1765/3-2) und der Charité Universitätsförderung (UFF 89/441-176, A.S.) unterstützt.
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
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