העדפת סוכרוז ובדיקות היפופגיה המושרה על ידי חידוש בחולדות באמצעות מערכת אוטומטית לניטור צריכת מזון
Summary
מוצג כאן פרוטוקול לחקר התנהגות דיכאון ו anhedonic בחולדות. היא משלבת שתי שיטות התנהגות מבוססות היטב, העדפת סוכרוז ובדיקות היפופגיה חדשניות, עם מערכת אוטומטית לניטור צריכת מזון ונוזלים, כדי לחקור בעקיפין התנהגות מכרסמים באמצעות פרמטרים חלופיים.
Abstract
השכיחות והשכיחות של הפרעות דיכאון עולות ברחבי העולם, ומשפיעות על כ-322 מיליון אנשים, ומדידות את הצורך במחקרים התנהגותיים במודלים של בעלי חיים. בפרוטוקול זה, כדי ללמוד התנהגות כמו דיכאון anhedonic בחולדות, העדפת סוכרוז הוקמה ובדיקות hypophagia המושרה החידוש משולבים עם מערכת אוטומטית לניטור צריכת מזון ונוזל. לפני הבדיקה, בפרדיגמה העדפת סוכרוז, חולדות זכר מאומנים לפחות 2 ימים לצרוך תמיסת סוכרוז בנוסף מי ברז. במהלך הבדיקה, חולדות חשופות שוב למים ולתמיסת סוכרוז. הצריכה רשומה בכל שנייה על ידי המערכת האוטומטית. היחס בין סוכרוז לצריכת מים כוללת (יחס העדפה סוכרוז) הוא פרמטר חלופי עבור anhedonia. במבחן ההיפופגיה הנגרמת על ידי החידוש, חולדות זכר עוברות תקופת אימון שבה הן נחשפות לחטיף טעים. במהלך האימון, מכרסמים מראים צריכת חטיף בסיסית יציבה. ביום המבחן, בעלי החיים מועברים מכלובים ביתיים לכלוב רענן וריק המייצג סביבה לא ידועה וחדשנית עם גישה לחטיף טעים ידוע. המערכת האוטומטית מתעדת את הצריכה הכוללת ואת המבנה הזעיר הבסיסי שלה (למשל, ההשיה להתקרב לחטיף), ומספקת תובנות על התנהגויות נהדוניות וחרדות. השילוב של פרדיגמות אלה עם מערכת מדידה אוטומטית מספק מידע מפורט יותר, יחד עם דיוק גבוה יותר על-ידי הפחתת שגיאות מדידה. עם זאת, הבדיקות משתמשות בפרמטרים חלופיים ומתארות רק דיכאון ואהדוניה באופן עקיף.
Introduction
בממוצע, 4.4% מאוכלוסיית העולם מושפעת מדיכאון. אלה מהווים 322 מיליון בני אדם ברחבי העולם, עלייה של 18% לעומת לפניעשר שנים 1. על פי הערכות של ארגון הבריאות העולמי, הדיכאון יהיה במקום השני בדירוג שנות החיים המותאמות לנכים ב-20202020. כדי לטפל בשכיחות העולה של הפרעות משפיעות ולבסס אסטרטגיות התערבותיות חדשות, יש צורך להמשיך ולחקור התנהגות זו. לפני ובנוסף לבדיקה בבני אדם, יש צורך במחקרים בבעלי חיים.
מספר דגמים הוקמו כדי ללמוד רכיבים של התנהגות דיכאונית (כלומר, מבחן שחייה כפוי, בדיקת השעיית זנב, בדיקת העדפה סוכרוז, ו hypophagiaחדשני)3,,4. בדיקת העדפת סוכרוז (SPT) ו hypophagia הנגרמת על ידי חידוש (NIH) יכול לזהות התנהגות כמו דיכאון בבעלי חיים. בדיקות אלה עצמן אינן לגרום למצב של דיכאון מכרסמים, אבל מתארים שינויים חריפים בהתנהגות. הן SPT והן NIH להעריך תכונה אופיינית של דיכאון המכונה anhedonia, אשר הוא אובדן עניין בפעולות הבאות: פעילויות מתגמלות, פעילויות שבעבר נהנו על ידיהפרט 5, והיבט אחד של התופעה המורכבת של עיבוד ותגובהלתגמול 6. שתי הבדיקות חוקרות את התגובה לגירוי מתגמל בצורה של מזון טעים. היקף הצריכה משמש כפרמטר חלופי עבור anhedonia7,8,9.
הערך של בדיקות החוקרות anhedonia תלוי מאוד בקביעה מדויקת של צריכה הנובעת מדידה מדויקת של משקל החומר. באופן קונבנציונלי, מדידה זו מתבצעת באופן ידני פעם אחת לפני ופעם אחת לאחר הבדיקה. עם זאת, זה נוטה מדידות נכונות מכמה סיבות. ראשית, מכרסמים נוטים לאגור מזון, כלומר הם מסירים מזון מבלי לצרוך אותו מיד ואז להסתיר אותו במקום בטוח. לפיכך, אובדן מזון זה עשוי להיכלל בחישוב הצריכה הכוללת. שנית, חולדות שופכות מזון ומים, וכתוצאה מכך ירידה במשקל ללא צריכה מתאימה. שלישית, אובדן לא מכוון של נוזל מתרחש עקב הטיפול בבקבוקים על ידי החדרת והסרה שלהם מכלובים.
בגישה לצמצום מקורות שגיאה אלה, שילבנו את שתי הבדיקות הנפוצות להערכת anhedonia (SPT3,4 ו- NIH9) עםמדידה של צריכת מזון ומים באמצעות מערכת אוטומטית לניטור צריכת מזון ונוזלים. הליך זה מאפשר חקירה מדויקת של צריכת חומרים נעימים, כמו גם מספק מידע על החוויה של הנאה בחולדות כתכונה של התנהגות כמו דיכאון. השגיאות הנ”ל הקשורות למדידה ידנית מופחתות באמצעות גישות שונות, אשר מאוירות מאוחר יותר ביתר פירוט.
כדי לספק מידע אודות מיקרו-מבנה, מערכת ניטור הצריכה האוטומטית המשמשתבפרוטוקול זה 10 שוקלת את המזון (±0.01 גרם) בכל שנייה. לפיכך, משקל יציב מתועד כ”לא אוכל”, ומשקל לא יציב כ”אכילה”. “התקף” מוגדר כשינוי במשקל יציב לפני ואחרי אירוע. ארוחה מורכבת מהתקף אחד או יותר והגודל המינימלי שלה בחולדות הוגדר כ-0.01 גרם. ארוחה מופרדת מארוחה אחרת בחולדות על ידי 15 דקות (ערך סטנדרטי). לפיכך, צריכת המזון נחשבת לארוחה אחת כאשר התחרויות התרחשו בתוך 15 דקות והשינוי במשקל שווה או גדול מ- 0.01 גרם. פרמטרי הארוחות המוערכים בפרוטוקול זה כוללים משך ארוחה, זמן שהושקע בארוחות, גודל התקף, משך התקף, זמן בילה בתחרויות, השהייה לקרב הראשון, ומספר התקפי.
Protocol
Representative Results
Discussion
העדפת סוכרוז ובדיקות היפופגיה המושרה החידוש הן שתי טכניקות מבוססות להערכת אנהדוניה בחולדות. השילוב שלהם עם מערכת ניטור צריכת המזון האוטומטית מאפשר ניתוח מפורט יותר בחולדות ללא הפרעה ומפחית מדידה לא מדויקת.
שכיחות השגיאות מצטמצמת על ידי גישות שונות. ראשית, כדי לטפל בשגיאה ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי מימון של קרן המחקר הגרמנית (STE 1765/3-2) ומימון אוניברסיטת Charité (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).
