Sosial trussel-sikkerhetstest avdekker psykososiale stressrelaterte fenotyper

Summary

Den sosiale trusselsikkerhetstesten tillater en samtidig vurdering av sosial unngåelsesutvikling som en måling av aversiv betinget læring og sosial trussel-sikkerhetsdiskrimineringsevne, begge brukt til å identifisere stressfølsomme og stressbestandige individer innenfor en enkelt gruppe kronisk sosialt beseirede hannmus.

Abstract

Sosialt stress er en viktig årsak til utvikling av psykiske lidelser. For å øke translasjonsverdien av prekliniske studier, bør sosial stressopplevelse og dens atferdsmessige innvirkning på mus være sammenlignbar med mennesker. Kronisk sosialt nederlag (CSD) benytter en type sosialt stress som involverer fysiske angrep og sensoriske trusler for å indusere mentale dysfunksjoner som ligner menneskelige affektive lidelser. For å styrke den psykososiale komponenten av CSD ble det brukt en 10-dagers CSD-protokoll der daglige fysiske angrep er standardisert til tre 10 s episoder etterfulgt av en 24 timers sensorisk fase. Etter den 10^. sensoriske fasen følges CSD-protokollen av en raffinert atferdsanalyse kalt sosial trusselsikkerhetstest (STST). Post-stress atferdsmessige analyser må avgjøre hvordan og i hvilken grad den sosiale stressoren har påvirket atferd. STST tillater kronisk sosialt beseirede hannmus å samhandle med 2 nye mannlige individer (sosiale mål): ett sosialt mål fra den angripende belastningen som oppstår i løpet av CSD-dagene og den andre fra en ny belastning. Begge presenteres samtidig i forskjellige rom på en trekammers testarena. Testen muliggjør en samtidig vurdering av sosial unngåelsesutvikling for å måle vellykket aversiv betinget læring og sosial trussel-sikkerhet diskrimineringsevne. Utviklingen av sosial unngåelse mot begge belastninger gjenspeiler en generalisert aversiv respons og dermed en måling av stressfølsomhet. I mellomtiden reflekterer utviklingen av sosial unngåelse mot bare den angripende belastningen trusselsikkerhetsdiskriminering og dermed en måling av stressmotstandskraft. Endelig reflekterer fraværet av sosial unngåelse mot den angripende belastningen svekket aversiv betinget læring. Protokollen tar sikte på å avgrense de nåværende musemodellene av stressfølsomhet / motstandskraft ved å inkludere translasjonskriterier, spesielt trusselsikkerhetsdiskriminering og aversiv responsgeneralisering, for å kategorisere en enkelt gruppe kronisk sosialt beseirede dyr i motstandsdyktige og mottakelige undergrupper, og til slutt fremme fremtidige translasjonsmetoder.

Introduction

Stress er definert som forstyrrelse av homeostase forårsaket av fysiske eller psykiske stimuli¹. Stress er en velkjent viktig risikofaktor for utvikling av psykiske lidelser som posttraumatisk stresslidelse, depresjon og angst ^2,3. Spesielt er sosialt stress ansett som en viktig risikofaktor for utvikling av stressrelaterte psykiske lidelser⁴. En type sosialt stress som har fått særlig betydning i forskningen er sosialt underordningsstress⁵. Mus, som mennesker, er i stand til et rikt sett med sosial atferd⁶, noe som gjør dem egnet for undersøkelser som involverer sosialt stress. I laboratorieinnstillingen, når voksne mus er gruppeplassert, etablerer de en sosial struktur som involverer dannelsen av rekkene⁷. Følgelig ble kolonimodellen designet for å studere effekten av naturlig etablerte sosiale hierarkier i blandede kjønnsgrupper av mus⁸. Gjennom årene har variasjoner av kolonimodellen blitt utviklet for å utnytte sosialt underordnet stress, inkludert modeller av samme kjønn, modellen for sosial ustabilitet og inntrengerkolonimodellen. I de senere år har imidlertid en bestemt variant kjent som den mannlige inntrengermodellen blitt popularisert i litteraturen, noe som forenkler den sosiale kompleksiteten til to mus: en beboer og en inntrenger. Dyret av interesse, kjent som inntrengeren, plasseres i buret til en større, eldre og pensjonert oppdretter, kjent som bosatt eller aggressor. Beboeren angriper deretter inntrengeren fysisk som en konfrontasjonsmetode, og etablerer et sosialt hierarki der beboeren er dominerende og inntrengeren er underordnet. Når konfrontasjoner er engangshendelser, klassifiseres de som “akutte” (“den akutte sosiale nederlagsmodellen”), mens gjentatte konfrontasjoner som varer over flere dager (vanligvis 10) er kjent som “kroniske” (“kroniske sosiale nederlagsmodellen”). I modellen for kronisk sosialt nederlag (CSD) er angrepene intermitterende og vanligvis begrenset til en periode på 5-10 min⁹, kalt den fysiske fasen. Etter den fysiske fasen holdes inntrengeren og beboeren over natten i samme bur, adskilt i to med en nettingvegg, noe som muliggjør alle former for interaksjon unntatt fysisk kontakt. Denne konfigurasjonen, kjent som sensorisk fase, induserer stress gjennom kontinuerlig utseende av trussel i stedet for direkte fysisk konfrontasjon. I 2018 introduserte van der Kooji og kolleger en modifisert kronisk sosial nederlagsbehandling for å fokusere på den psykososiale komponenten i modellen ved å standardisere og strengt begrense den fysiske fase¹⁰. Den modifiserte modellen begrenser fysiske angrep til tre 10 s episoder med forskjellige beboere, som forekommer i 15 minutters intervaller mellom episoder i sensorisk fase. Etter den tredje fysiske episoden varer sansefasen over natten. Denne syklusen gjentas i 10 sammenhengende dager med nye innbyggere per episode. Den modifiserte behandlingen forbedrer den translasjonelle validiteten til den kroniske sosiale nederlagsmodellen ettersom fysisk skade på inntrengeren minimeres, og utfallsvariabiliteten fra differensiell varighet av fysiske angrep reduseres.

Siden CSD-modellen brukes til å studere stressrelatert sykdom (f.eks. Depresjon, angst, posttraumatisk stresslidelse), velges postatferdsanalyser, inkludert, men ikke begrenset til, atferdsanalyser av aggresjon, minne og anhedoni. I de senere år evaluerer post-CSD atferdsanalyser hos mus ofte hvordan og i hvilken grad sosialitet påvirkes⁹. Sosialitet er definert som musens medfødte preferanse for å sosialt samhandle i stedet for sosialt unngå en konspesifikk. Siden sosialitet er utsatt for stresseffekter, ble det etablert analyser som utelukkende vurderer sosial unngåelsesutvikling. Stressindusert sosial unngåelse har en translasjonsrelevans da den representerer et av de viktigste atferdssymptomene på sosial angst og depresjon hos mennesker¹¹. I likhet med mennesker utvikler ikke alle mus sosial unngåelse etter CSD-behandling, noe som tyder på tilstedeværelse av individualitet i stressrespons. Cohen og kolleger har foreslått avskårne atferdskriterier for å være en lovende tilnærming for å studere individualitetens nevrobiologi¹². Seleksjon av dyr basert på atferd resulterer i gruppeinndeling, noe som understreker grunnlaget for gen-miljøstudier. Deretter viser ulike undergrupper ofte distinkt anrikning av spesifikke genetiske varianter/modifikasjoner, som igjen kan undersøkes under ulike miljøforhold¹³. Følgelig ble individualitet i utviklingen av sosial unngåelse benyttet til å dele den ene gruppen av kronisk sosialt beseirede hannmus i to undergrupper: stressmottakelig (sosialt unngående) og stressmotstandsdyktig (sosialt ikke-unnvikende ^9,14). Imidlertid bør tolkningen av den sosiale unngåelsesfenotypen hos mus som en maladaptiv eller adaptiv atferd vurderes i den generelle konteksten av både behandlingen (her CSD) og atferdsanalysen etter behandling. I tillegg vil den valgte atferdsanalysen etter behandling ideelt sett vurdere andre fasetter av sosialitet og ikke bare sosial unngåelsesutvikling. Vårt siste arbeid avslørte involvering av betinget læring i CSD-indusert sosial unngåelse¹⁵. Spesielt er CSD-indusert sosial unngåelse en aversiv betinget respons mot de karakteriserende egenskapene til beboernes belastning som tjener som den betingede stimulansen til den ubetingede stimulansen, nemlig angrepene fra beboerne. Videre, innenfor den sosialt unnvikende undergruppen, kan enkelte individer diskriminere mellom egenskapene til de aversive beboernes belastning og de av andre trygge nye stammer, mens andre individer viser generalisert sosial unngåelse til begge stammer. Vi foreslår her en raffinert atferdsmessig post-CSD-analyse: Social Threat-Safety Test (STST)¹⁵. I motsetning til andre sosiale interaksjonstester⁹, muliggjør STST en samtidig vurdering av sosial unngåelsesutvikling som en måling av riktig aversiv betinget respons (dvs. vellykket betinget læring) og sosial trussel-sikkerhetsdiskrimineringsevne, som begge brukes til å identifisere stressfølsomme og stress-motstandsdyktige individer innenfor en enkelt gruppe kronisk sosialt beseirede hannmus. Vurderingen av sosial trussel-sikkerhetsdiskriminering versus aversiv responsgeneralisering utvider translasjonskriteriene som brukes til å klassifisere den eneste gruppen av kronisk sosialt beseirede dyr i motstandsdyktige og mottakelige undergrupper.

Protocol

Alle prosedyrene ble utført i samsvar med De europeiske fellesskaps rådsdirektiv om stell og bruk av dyr til forsøksprosedyrer og ble godkjent av lokale myndigheter (Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz). Figur 1 representerer en skjematisk tidslinje. 1. Behandling Dyr av interesse: Få C57BL6 / J hannmus ved 7 ukers alder, og ved ankomst, enkelthus i et temperatur- og fuktighetskontrollert anlegg på en 12 timers lys-mørk syklus (…

Representative Results

Sosial interaksjonsindeks som et mål på aversiv betinget responsEn sosial interaksjonsindeks ≥1 gjenspeiler større sosial interaksjon med det respektive sosiale målet sammenlignet med utforskningen av de tomme nettkapslingene. Under baseline-forhold, her definert som verken appetitiv eller aversiv erfaring med karakteristikkene til en bestemt stamme (her både sosiale mål til kontrollgruppen og det 129/Sv sosiale målet til behandlingsgruppen), reflekteres intakte sosialitetsnivåer i en sosia…

Discussion

Atferdsprotokollen her beskriver Social Threat-Safety Test, som brukes til å dele en enkelt gruppe post-CSD-behandling i tre forskjellige undergrupper, som tjener som en metode for å undersøke den underliggende biologien til stressfølsomhet og motstandskraft og å teste potensielle terapier. Den biologiske konteksten og tekniske detaljer må vurderes nøye for å veilede en grundig eksperimentell design.

Ulike boligforhold kan endre aggresjonssosialitetsnivåer, potensielt påvirke resulta…

Materials

Arenas	Noldus, Sociability cage, Wageningen, the Netherlands	https://www.noldus.com/applications/sociability-cage	Three-chambered, rectangle in shape with a total size of 60 cm x  40 cm, made of acrylic transparent walls and smooth floors
Camera for video recording	Basler AG, Germany An der Strusbek 60-62 22926 Ahrensburg	ace Classic acA1300-60gc	If using automatic detection program, make sure cameras are compatible
Camera objective	KOWA Kowa Optimed Deutschland GmbH Fichtenstr. 123 40233 Duesseldorf: LMVZ4411 | 1/1.8" 4.4~11mm Varifokal Objektiv	Part-No. 10504
Detection program/Timer	Noldus, EthoVision-XT, Wageningen, the Netherlands	https://www.noldus.com/ethovision-xt	Detection can be achieved either manually (using a timer or a software for manual scoring) or automatically
Housing cages	ZOONLAB GmbH, Hermannstraße 6, 44579 Castrop-Rauxel	3010010	Type 2 cages: 265 mm x 205 mm x 140 mm (l x w x h) i.e. 360 cm² bottom area. Made of Polycarbonate (Makrolone©) and Polysulfone. Lids are made of stainless steel. European standard cages for up to 5 mice (20–25 g). Autoclavable up to 134 °C
Mesh enclosures	Part of the Arena Package: Noldus, Sociability cage, Wageningen, the Netherlands	https://www.noldus.com/applications/sociability-cage	Small acrylic or metal cage-like with a diameter of 100 mm and a height of 200 mm with openings of a 10 mm in size. Two mesh enclosures per arena would work but four is preferable (see point 2.5 in protocol)
Mesh wall	selfmade	N/A	Acrylic or metal, one for each cage. Size depends on cages used. The walls must not allow the two animals to have a physical contact
Social targets: Mice of the strains CD-1 and 129/Sv; retired male breeders	Mice provided by Charles River: Strain name: CD-1®IGS Mouse 129S2/SvPasCrl	Crl:CD1(ICR); 129S2/SvPasCrl	CD-1 and 129/Sv retired male breeders, single-housed, novel (unknown) conspecifics to the animals of interest. If retired male breeders are not available then males older than 1 year from both strains would suffice