Preferência por sacarose e testes de hipofagia induzidos por novidades em ratos usando um sistema automatizado de monitoramento da ingestão de alimentos
Summary
Apresentado aqui é um protocolo para estudar o comportamento anedônico e depressão em ratos. Combina dois métodos comportamentais bem estabelecidos, a preferência por sacarose e testes de hipofagia induzidos por novidades, com um sistema automatizado de monitoramento de consumo alimentar e líquido, para investigar indiretamente o comportamento dos roedores usando parâmetros substitutos.
Abstract
A prevalência e incidência de transtornos depressivos estão aumentando em todo o mundo, afetando cerca de 322 milhões de indivíduos, ressaltando a necessidade de estudos comportamentais em modelos animais. Neste protocolo, para estudar o comportamento anedônico e anedônico semelhante à depressão em ratos, a preferência estabelecida por sacarose e os testes de hipofagia induzidos por novidades são combinados com um sistema automatizado de monitoramento de consumo alimentar e líquido. Antes dos testes, no paradigma de preferência da sacarose, os ratos machos são treinados por pelo menos 2 dias para consumir uma solução de sacarose, além da água da torneira. Durante o teste, os ratos são novamente expostos à solução de água e sacarose. O consumo é registrado a cada segundo pelo sistema automatizado. A razão entre sacarose e a ingestão total de água (razão de preferência de sacarose) é um parâmetro substituto para a anedonia. No teste de hipofagia induzida pela novidade, os ratos machos passam por um período de treinamento no qual são expostos a um lanche palatável. Durante o treinamento, os roedores mostram uma ingestão estável de lanches na linha de base. No dia do teste, os animais são transferidos de gaiolas domésticas para uma gaiola fresca e vazia representando um novo ambiente desconhecido com acesso ao conhecido lanche palatável. O sistema automatizado registra a ingestão total e sua microestrutura subjacente (por exemplo, latência à aproximação do lanche), fornecendo insights sobre comportamentos anedônicos e ansiosos. A combinação desses paradigmas com um sistema de medição automatizado fornece informações mais detalhadas, juntamente com maior precisão, reduzindo erros de medição. No entanto, os testes utilizam parâmetros substitutos e apenas retratam depressão e anedonia de forma indireta.
Introduction
Em média, 4,4% da população mundial é afetada pela depressão. Estes representam 322 milhões de pessoas em todo o mundo, um aumento de 18% em relação a dez anos atrás1. Segundo estimativas da Organização Mundial da Saúde, a depressão será a segunda no ranking de Anos de Vida Ajustado por Incapacidade em 20202. Para enfrentar a crescente prevalência de transtornos afetivos e estabelecer novas estratégias intervencionistas, é necessário estudar melhor esse comportamento. Antes e além do exame em humanos, são necessários estudos em animais.
Vários modelos foram estabelecidos para estudar componentes do comportamento depressivo (ou seja, teste de natação forçado, teste de suspensão de cauda, teste de preferência de sacarose e hipofagia induzida por novidades)3,4. O teste de preferência de sacarose (SPT) e a hipofagia induzida por novidades (NIH) podem detectar comportamento semelhante à depressão em animais. Esses testes em si não induzem um estado de depressão em roedores, mas retratam mudanças agudas de comportamento. Tanto o SPT quanto o NIH avaliam um traço característico da depressão conhecido como anedonia, que é a perda de interesse nas seguintes atividades: atividades gratificantes, atividades que antes eram desfrutadas pelo indivíduo5, e um aspecto do complexo fenômeno de processamento e resposta à recompensa6. Ambos os testes estudam a resposta a um estímulo gratificante na forma de alimentos palatáveis. A extensão do consumo serve como parâmetro substituto para a anedonia7,8,9.
O valor dos testes que investigam a anedonia depende fortemente da determinação precisa do consumo resultante da medição precisa do peso da substância. Convencionalmente, esta medição é realizada manualmente uma vez antes e uma vez após o teste. No entanto, isso é propenso a medições errôneas por várias razões. Primeiro, os roedores tendem a acumular alimentos, o que significa que eles removem alimentos sem consumi-lo imediatamente e depois escondem-no em um lugar seguro. Assim, essa perda de alimentos pode ser incluída no cálculo do consumo total. Em segundo lugar, os ratos derramam alimentos e água, resultando em perda de peso sem o respectivo consumo. Em terceiro lugar, a perda não intencional de líquido ocorre devido ao manuseio das garrafas, inserindo-as e removendo-as das gaiolas.
Em uma abordagem para reduzir essas fontes de erro, combinamos os dois testes comuns avaliando a anedonia (SPT3,4 e NIH9) com a medição da ingestão de alimentos e água utilizando um sistema automatizado de monitoramento de consumo alimentar e líquido. Este procedimento permite uma investigação precisa do consumo de substâncias palatáveis, bem como fornece informações sobre a experiência do prazer em ratos como uma característica de comportamento semelhante à depressão. Os erros acima mencionados associados à medição manual são reduzidos usando diferentes abordagens, que são ilustradas posteriormente com mais detalhes.
Para fornecer informações sobre microestrutura, o sistema automatizado de monitoramento de admissão utilizado neste protocolo10 pesa os alimentos (±0,01 g) a cada segundo. Assim, um peso estável é documentado como “não comer”, e um peso instável como “comer”. Um “bout” é definido como mudança no peso estável antes e depois de um evento. Uma refeição consiste em um ou mais bouts e seu tamanho mínimo em ratos foi definido como 0,01 g. Uma refeição é separada de outra refeição em ratos por 15 min (valor padronizado). Assim, a ingestão alimentar é considerada uma refeição quando as crises ocorreram dentro de 15 minutos e a mudança de peso é igual ou superior a 0,01 g. Os parâmetros da refeição avaliados neste protocolo incluem duração da refeição, tempo gasto em refeições, tamanho do ataque, duração do ataque, tempo gasto em lutas, latência para primeiro ataque, e número de ataques.
Protocol
Representative Results
Discussion
A preferência por sacarose e os testes de hipofagia induzidos por novidades são duas técnicas estabelecidas para avaliar a anedonia em ratos. Sua combinação com o sistema automatizado de monitoramento da ingestão de alimentos permite uma análise mais detalhada em ratos não perturbados e reduz a medição errônea.
A incidência de erros é reduzida por diferentes abordagens. Primeiro, para resolver o erro ocorrido devido ao derramamento, a lacuna entre o funil de alimentos e o portão …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado pelo financiamento da Fundação Alemã de Pesquisa (STE 1765/3-2) e do Financiamento Universitário 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).
