Sackaros preferens och nyhet-inducerad hypofagi tester hos råttor med hjälp av ett automatiserat födointag övervakningssystem
Summary
Presenteras här är ett protokoll för att studera depression-liknande och anhedonic beteende hos råttor. Den kombinerar två väletablerade beteendemetoder, sackaros preferens och nyhet-inducerad hypofagi tester, med en automatiserad mat och flytande intag övervakningssystem, att indirekt undersöka gnagare beteende med hjälp av surrogat parametrar.
Abstract
Prevalensen och incidensen av depressiva störningar ökar över hela världen, vilket påverkar cirka 322 miljoner individer, vilket understryker behovet av beteendestudier i djurmodeller. I detta protokoll, att studera depression-liknande och anhedonic beteende hos råttor, den etablerade sackaros preferens och nyhet-inducerad hypofagi tester kombineras med en automatiserad mat och flytande intag övervakningssystem. Före testning, i sackaros preferens paradigm, hanråttor tränas i minst 2 dagar att konsumera en sackaros lösning förutom kranvatten. Under testet utsätts råttor återigen för vatten- och sackaroslösning. Förbrukningen registreras varje sekund av det automatiserade systemet. Förhållandet mellan sackaros och totalt vattenintag (sackaros preferensförhållandet) är en surrogatparameter för anhedonia. I det nya hypofagitestet genomgår hanråttorna en träningsperiod där de utsätts för ett välsmakande mellanmål. Under träningen visar gnagare ett stabilt baslinje mellanmål intag. På testdagen överförs djuren från hemburar till en fräsch, tom bur som representerar en ny okänd miljö med tillgång till det kända välsmakande mellanmålet. Det automatiserade systemet registrerar det totala intaget och dess underliggande mikrostruktur (t.ex. latens till närmar sig mellanmål), vilket ger insikt i anhedonic och oroliga beteenden. Kombinationen av dessa paradigm med ett automatiserat mätsystem ger mer detaljerad information, tillsammans med högre noggrannhet genom att minska mätfel. Testerna använder dock surrogatparametrar och skildrar bara depression och anhedonia på ett indirekt sätt.
Introduction
I genomsnitt drabbas 4,4 % av världens befolkning av depression. Dessa står för 322 miljoner människor världen över, en ökning med 18% jämfört med för tio år sedan1. Enligt uppskattningar från Världshälsoorganisationen, depression kommer att vara tvåa i rangordningen av funktionshinder justerade livsår i 20202. För att ta itu med den ökande prevalensen av affektiva störningar och fastställa nya interventionella strategier, är det nödvändigt att ytterligare studera detta beteende. Före och utöver undersökning på människor är djurstudier nödvändiga.
Flera modeller har fastställts för att studera komponenter av depressiv beteende (dvs, forcerad simma test, svans suspension test, sackaros preferenstest, och nyhet-inducerad hypofagi)3,4. Sackaros preferenstestet (SPT) och nyhet-inducerad hypofagi (NIH) kan upptäcka depression-liknande beteende hos djur. Dessa tester själva inducerar inte ett tillstånd av depression hos gnagare men skildrar akuta förändringar i beteende. Både SPT och NIH bedöma en karakteristisk drag av depression kallas anhedonia, som är förlusten av intresse för följande: givande verksamhet, aktiviteter som en gång haft av denenskilde 5, och en aspekt av den komplexa fenomenet bearbetning och svara på belöning6. Båda testerna studerar svaret på en givande stimulans i form av välsmakande mat. Omfattningen av konsumtionen fungerar som en surrogat parameter för anhedonia7,8,9.
Värdet av tester som undersöker anhedonia är starkt beroende av den exakta bestämningen av förbrukningen som är ett resultat av exakt mätning av ämnets vikt. Konventionellt bedrivs denna mätning manuellt en gång före och en gång efter testet. Detta är dock benägna att felaktiga mätningar av flera skäl. Först tenderar gnagare att hamstra mat, vilket innebär att de tar bort mat utan att konsumera det omedelbart sedan dölja det på en säker plats. Således kan denna förlust av livsmedel ingå i beräkningen av den totala konsumtionen. Andra, råttor spill mat och vatten, vilket resulterar i viktminskning utan respektive konsumtion. För det tredje uppstår oavsiktlig vätskeförlust på grund av hanteringen av flaskorna genom att de förs in och avlägsnas från burar.
I ett tillvägagångssätt för att minska dessa felkällor, kombinerade vi de två vanliga testerna bedöma anhedonia (SPT3,4 ochNIH 9 ) med mätning av mat och vattenintagmed hjälp av en automatiserad mat och flytande intag övervakningssystem. Detta förfarande möjliggör korrekt undersökning av konsumtion av välsmakande ämnen samt ger information om upplevelsen av njutning hos råttor som en funktion av depression-liknande beteende. De ovannämnda felen i samband med manuell mätning minskas genom att använda olika tillvägagångssätt, som illustreras senare mer i detalj.
För att ge information om mikrostruktur väger det automatiska intagsövervakningssystem som användsi detta protokoll 10 livsmedlet (±0,01 g) varje sekund. Således är en stabil vikt dokumenteras som “inte äta”, och en instabil vikt som “äta”. En “bout” definieras som förändring i stabil vikt före och efter en händelse. En måltid består av en eller flera skjutningar och dess minsta storlek hos råtta definierades som 0,01 g. En måltid separeras från en annan måltid i råtta med 15 min (standardiserat värde). Således anses födointag vara en måltid när skjutningarna inträffade inom 15 min och viktförändringen är lika lika med eller större än 0,01 g. Måltidsparametrar som bedöms i detta protokoll inkluderar måltidslängd, tid i måltider, anfallsstorlek, matchlängd, tid i anfall, latens till första skjutningen och antal skjutningar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Den sackaros preferens och nyhet-inducerad hypofagi tester är två etablerade tekniker för att utvärdera anhedonia hos råttor. Deras kombination med det automatiserade övervakningssystemet för födointag möjliggör mer detaljerad analys hos ostörda råttor och minskar felaktiga mätningar.
Förekomsten av fel minskas med olika tillvägagångssätt. För att ta itu med felet som inträffar på grund av spill, gör gapet mellan matbehållaren och grinden att smulor som genereras under gn…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes av finansiering av den tyska forskningsstiftelsen (STE 1765/3-2) och 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).
