Pruebas de hipofagia inducida por la sacarosa y la novedad en ratas utilizando un sistema automatizado de monitoreo de la ingesta de alimentos
Summary
Aquí se presenta un protocolo para estudiar el comportamiento anhedónico y similar a la depresión en ratas. Combina dos métodos de comportamiento bien establecidos, la preferencia de sacarosa y las pruebas de hipofagia inducidas por la novedad, con un sistema automatizado de monitoreo de ingesta de alimentos y líquidos, para investigar indirectamente el comportamiento de los roedores utilizando parámetros suplentes.
Abstract
La prevalencia y la incidencia de trastornos depresivos están aumentando en todo el mundo, afectando a unos 322 millones de individuos, subrayando la necesidad de estudios conductuales en modelos animales. En este protocolo, para estudiar el comportamiento anhedónico y similar a la depresión en ratas, la preferencia de sacarosa establecida y las pruebas de hipofagia inducidas por la novedad se combinan con un sistema automatizado de monitoreo de la ingesta de alimentos y líquidos. Antes de las pruebas, en el paradigma de preferencia de sacarosa, las ratas macho se entrenan durante al menos 2 días para consumir una solución de sacarosa además del agua del grifo. Durante el examen, las ratas se exponen de nuevo al agua y a la solución de sacarosa. El sistema automatizado registra el consumo cada segundo. La relación entre sacarosa y la ingesta total de agua (relación de preferencia de sacarosa) es un parámetro suplente de la anhedonia. En la prueba de hipofagia inducida por la novedad, las ratas macho pasan por un período de entrenamiento en el que están expuestas a un aperitivo apetecible. Durante el entrenamiento, los roedores muestran una ingesta estable de refrigerios basales. El día de la prueba, los animales son transferidos de jaulas caseras a una jaula fresca y vacía que representa un nuevo entorno desconocido con acceso a la conocida tentempié apetecible. El sistema automatizado registra la ingesta total y su microestructura subyacente (por ejemplo, latencia para acercarse a la merienda), proporcionando información sobre los comportamientos anhedónicos y ansiosos. La combinación de estos paradigmas con un sistema de medición automatizado proporciona información más detallada, junto con una mayor precisión al reducir los errores de medición. Sin embargo, las pruebas utilizan parámetros suplentes y solo representan la depresión y la anhedonia de manera indirecta.
Introduction
En promedio, el 4,4% de la población mundial está afectada por la depresión. Estos representan 322 millones de personas en todo el mundo, un 18% más en comparación con hace diez años1. Según estimaciones de la Organización Mundial de la Salud, la depresión será la segunda en el ranking de Años de Vida Ajustados por Discapacidad en 20202. Para abordar la creciente prevalencia de trastornos afectivos y establecer nuevas estrategias de intervención, es necesario seguir estudiando este comportamiento. Antes y además del examen en humanos, son necesarios estudios en animales.
Se han establecido varios modelos para estudiar los componentes del comportamiento depresivo (es decir, prueba de natación forzada, prueba de suspensión de cola, prueba de preferencia de sacarosa e hipofagia inducida por la novedad)3,4. La prueba de preferencia de sacarosa (SPT) y la hipofagia inducida por la novedad (NIH) pueden detectar un comportamiento similar a la depresión en animales. Estas pruebas en sí mismas no inducen un estado de depresión en los roedores, pero representan cambios agudos en el comportamiento. Tanto el SPT como el NIH evalúan un rasgo característico de la depresión conocido como anhedonia, que es la pérdida de interés en lo siguiente: actividades gratificantes, actividades que alguna vez fueron disfrutadas por el individuo5,y un aspecto del complejo fenómeno de procesamiento y responder a la recompensa6. Ambas pruebas estudian la respuesta a un estímulo gratificante en forma de alimentos agradables. El grado de consumo sirve como parámetro suplente para la anhedonia7,8,9.
El valor de los ensayos que investigan la anhedonia depende en gran medida de la determinación precisa del consumo resultante de la medición precisa del peso de la sustancia. Convencionalmente, esta medición se realiza manualmente una vez antes y una vez después de la prueba. Sin embargo, esto es propenso a mediciones erróneas por varias razones. Primero, los roedores tienden a acumular alimentos, lo que significa que retiran los alimentos sin consumirlos inmediatamente y luego los esconden en un lugar seguro. Por lo tanto, esta pérdida de alimentos puede incluirse en el cálculo del consumo total. En segundo lugar, las ratas derraman alimentos y agua, lo que resulta en pérdida de peso sin consumo respectivo. En tercer lugar, la pérdida involuntaria de líquido se produce debido a la manipulación de las botellas mediante la inserción y remoción de las jaulas.
En un enfoque para reducir estas fuentes de error, combinamos las dos pruebas comunes que evalúan la anhedonia (SPT3,4 y NIH9)con la medición de la ingesta de alimentos y agua utilizando un sistema automatizado de monitoreo de la ingesta de alimentos y líquidos. Este procedimiento permite una investigación precisa del consumo de sustancias agradables, así como proporciona información sobre la experiencia del placer en ratas como una característica de comportamiento similar a la depresión. Los errores mencionados anteriormente asociados con la medición manual se reducen mediante el uso de diferentes enfoques, que se ilustran más adelante con más detalle.
Para proporcionar información sobre la microestructura, el sistema automatizado de monitorización de la ingesta utilizado en este protocolo10 pesa los alimentos (±0,01 g) cada segundo. Por lo tanto, un peso estable se documenta como “no comer”, y un peso inestable como “comer”. Un “combate” se define como un cambio en el peso estable antes y después de un evento. Una comida consiste en uno o más combates y su tamaño mínimo en ratas se definió como 0.01 g. Una comida se separa de otra comida en ratas por 15 min (valor estandarizado). Por lo tanto, la ingesta de alimentos se considera una comida cuando los episodios ocurrieron dentro de 15 min y el cambio de peso es igual o mayor que 0.01 g. Los parámetros de las comidas evaluados en este protocolo incluyen la duración de la comida, el tiempo dedicado a las comidas, el tamaño de la pelea, la duración de la pelea, el tiempo dedicado a los combates, la latencia al primer combate y el número de combates.
Protocol
Representative Results
Discussion
La preferencia de sacarosa y las pruebas de hipofagia inducidas por la novedad son dos técnicas establecidas para evaluar la anhedonia en ratas. Su combinación con el sistema automatizado de monitoreo de la ingesta de alimentos permite un análisis más detallado en ratas sin perturbaciones y reduce la medición errónea.
La incidencia de errores se ve reducida por diferentes enfoques. En primer lugar, para solucionar el error que se produce debido a derrames, el espacio entre la tolva de al…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por la financiación de la Fundación Alemana de Investigación (STE 1765/3-2) y 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).
