Summary

En musemodel af Subkronisk og Mild Social nederlag stress for Understanding Stress-induceret adfærdsmæssige og fysiologiske Underskud

Published: November 24, 2015
doi:

Summary

Her er metoder til at udvikle en musemodel af subkronisk og mild sociale nederlag stress beskrevet og anvendt til at undersøge de patogene træk ved depression, herunder hyperphagia- og polydipsi-lignende symptomer efter øget kropsvægt.

Abstract

Stressful life events often increase the incidence of depression in humans. To study the mechanisms of depression, the development of animal models of depression is essential. Because there are several types of depression, various animal models are needed for a deeper understanding of the disorder. Previously, a mouse model of subchronic and mild social defeat stress (sCSDS) using a modified chronic social defeat stress (CSDS) paradigm was established. In the paradigm, to reduce physical injuries from aggressors, the duration of physical contact between the aggressor and a subordinate was reduced compared to in the original CSDS paradigm. sCSDS mice showed increased body weight gain, food intake, and water intake during the stress period, and their social behaviors were suppressed after the stress period. In terms of the face validity of the stress-induced overeating and overdrinking following the increased body weight gain, the sCSDS mice may show some features related to atypical depression in humans. Thus, a mouse model of sCSDS may be useful for studying the pathogenic mechanisms underlying depression. This protocol will help establish the sCSDS mouse model, especially for studying the mechanisms underlying stress-induced weight gain and polydipsia- and hyperphagia-like symptoms.

Introduction

Mange typer af stressende begivenheder forekomme i hele livet for mennesker. Overdreven stress fører ofte til skadelige fysiologiske konsekvenser hos mennesker og dyr. Hos mennesker, stressende begivenheder er væsentlige risikofaktorer for bundfældning psykiatriske lidelser som depression 1. En globale sygdomsbyrde undersøgelse viste, at depression er en af de mest invaliderende sygdomme i form af handicap leveår (DALYs) og år levet med handicap 2. Desuden depression tegner sig for den største andel af selvmord DALY 3. Mennesker, der lider af depression har svært ved at styre deres liv, og som et resultat, deres livskvalitet ofte forværres. Der er derfor et stærkt behov for at udvikle effektive lægemidler til at forbedre livskvaliteten hos disse patienter.

Mange undersøgelser er blevet udført på depressive lidelser, og har afsløret, at den genetiske bidrag til sygdom susceptibility er ca 30-40%, hvilket skyldes effekten af multiple loci af små effekter 4. På grund af de komplekse patogene mekanismer, der ligger depression, den detaljerede sygdommens ætiologi stadig uklar. Kliniske rapporter viser, at der er undertyper af depression såsom melankolsk og atypisk depression 5, som viser reduceret og øget kropsvægt, henholdsvis 6. Selv om 25-30% og 15-30% af patienter med depression repræsenterer rene melankolske og atypiske træk, henholdsvis de fleste af dem har blandede træk fra begge subtyper 7. Derfor svær depression har en lang række symptomer. For at finde biomarkører og udvikle objektive terapeutiske midler til de forskellige typer af depression hos mennesker, er det vigtigt at etablere flere forskellige dyremodeller for depression 8.

Dyredepressionsmodeller er blevet etableret ved hjælp af flere tilgange, herunder lærthjælpeløshed, kronisk uforudsigelige mild stress, og kronisk sociale nederlag stress (CSD'er) 9-12. Toyoda og kolleger etableret Værdipapircentralerne modeller af rotter og mus 13-17 med henblik på at belyse metabolisme og adfærd, der er forbundet med depression. Da dyremodeller for depression vurderes af ansigt gyldighed 18, den kontekst, som modellen er etableret, er vigtig. Desuden Golden et al. 19 rapporterede metoder til at skabe CSD mus i detaljer. Det vides, at underskuddene i sociale adfærd værdipapircentraler mus kan genvindes ved kronisk behandling, men ikke af akut behandling, med antidepressiva, og at de deler symptomer svarende til dem i patienter med depression i form af reguleringen af ​​hjernens neurotrofisk faktor 6.

Goto et al. 13 tidligere udviklet den subkroniske og mild sociale nederlag stress (sCSDS) musemodel ved at ændre de metoder,af Golden et al. 19. De sCSDS mus viser polydipsia- og hyperfagi-lignende symptomer efter gevinster i kropsvægt og øget krop vandindhold 13. I denne rapport, er protokollen for oprettelse af sCSDS musemodel leveres, og vi diskuterer nytten af ​​denne model.

Protocol

Undersøgelserne dyr blev godkendt af og mødte retningslinjerne i både Animal Care og brug Udvalg Ibaraki Universitet og Ministeriet for Uddannelse Kultur, Sport, Videnskab og Teknologi (MEXT), Japan (Notification No.71). En komplet oversigt over protokollen er vist i figur 1. 1. Apparatur Forbered to slags bure: et enkelt bur (bredde [W] × dybde [D] × højde [H] = 143 mm × 293 mm × 148 mm), og en "social nederlag (SD)" bur (B × D × H = 220 mm ×…

Representative Results

For at overvåge graden af fysisk stress for i løbet af de 10-dages perioder, blev antallet af angreb bid af ICR mus manuelt optalt af en forsker. Figur 5A viser de individuelle værdier for antallet af angreb bid modtaget. Der var en betydelig variation i den tidlige fase (ca. 10-120 bites på dag 1), men dette blev reduceret variabilitet i senere tidspunkt (ca. 5-20 bites på dag 10). Figur 5B viser, at det gennemsnitlige antal angreb bites modtaget faldt gradvist over tid, fordi var…

Discussion

Der var endelige forskelle i legemsvægt mellem sCSDS mus og værdipapircentraler mus udsat for standard værdipapircentraler protokol (5 til 10 min for fysisk kontakt med aggressive per dag) 19. De sCSDS mus viste øget BWG løbet stress periode, mens de standard værdipapircentraler mus viste et fald i kropsvægt i løbet stress perioden 21,22,23. Der er en væsentlig forskel mellem de to protokoller i form af den samlede varighed af fysisk kontakt med aggressorerne under den 10-dag stress period…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Forfatterne takker Drs. Kentaro Nagaoka (Tokyo University of Agriculture og teknologi) og Wataru Iio (Ibaraki Prefecture) for den hjælpsomme diskussion. Denne forskning blev støttet delvist af Ibaraki University Samarbejde mellem landbrug og Medical Science (IUCAM) (The MEXT, Japan) og forskningsprojekt om udvikling af landbrugsprodukter og fødevarer med Sundhedsfremmende fordele (NARO) (The MAFF, Japan) .

Materials

single cage Charles River Laboratories Japan width [W] × depth [D] × height [H] = 143 × 293 × 148 mm
M cage Natsume Seisakusho W × D × H = 220 × 320 × 135 mm
Whiteflake Charles River Laboratories Japan Wood-shaving chips made from spruce trees
AIN-93G Oriental Yeast purified-diet food pellets
Kimtowel Nippon Paper Crecia Co. Paper towels
open-field arena O’Hara & Co. made of gray polyvinylchloride

References

  1. Heim, C., Binder, E. B. Current research trends in early life stress and depression: Review of human studies on sensitive periods, gene-environment interactions, and epigenetics. Exp. Neurol. 233 (1), 102-111 (2012).
  2. Whiteford, H. A., et al. Global burden of disease attributable to mental and substance use disorders: findings from the Global Burden of Disease Study 2010. Lancet. 382 (9904), 1575-1586 (2013).
  3. Ferrari, A. J., et al. The Burden Attributable to Mental and Substance Use Disorders as Risk Factors for Suicide: Findings from the Global Burden of Disease Study 2010. PLoS ONE. 9 (4), e91936 (2014).
  4. Flint, J., Kendler, K. S. The genetics of major depression. Neuron. 81 (3), 484-503 (2014).
  5. Nestler, E. J., et al. Neurobiology of Depression. Neuron. 34 (1), 13-25 (2002).
  6. Gold, P. W., Chrousos, G. P. Organization of the stress system and its dysregulation in melancholic and atypical depression: high vs low CRH/NE states. Mol. Psychiatry. 7 (3), 254-275 (2002).
  7. O’Keane, V., Frodl, T., Dinan, T. G. A review of atypical depression in relation to the course of depression and changes in HPA axis organization. Psychoneuroendocrinology. 37 (10), 1589-1599 (2012).
  8. Nestler, E. J., Hyman, S. E. Animal models of neuropsychiatric disorders. Nat. Neurosci. 13 (10), 1161-1169 (2010).
  9. Katz, R. J. Animal models and human depressive disorders. Neurosci. Biobehav. Rev. 5 (2), 231-246 (1981).
  10. Krishnan, V., Nestler, E. J. Animal models of depression: molecular perspectives. Curr. Top. Behav. Neurosci. 7, 121-147 (2011).
  11. Kudryavtseva, N. N., Bakshtanovskaya, I. V., Koryakina, L. A. Social model of depression in mice of C57BL/6J strain. Pharmacol. Biochem. Behav. 38 (2), 315-320 (1991).
  12. Miczek, K. A., Yap, J. J., Covington, H. E. Social stress, therapeutics and drug abuse: preclinical models of escalated and depressed intake. Pharmacol. Ther. 120 (2), 102-128 (2008).
  13. Goto, T., et al. Subchronic and mild social defeat stress accelerates food intake and body weight gain with polydipsia-like features in mice. Behav. Brain Res. 270, 339-348 (2014).
  14. Goto, T., Kubota, Y., Toyoda, A. Plasma and Liver Metabolic Profiles in Mice Subjected to Subchronic and Mild Social Defeat Stress. J. Proteome Res. , (2014).
  15. Iio, W., Matsukawa, N., Tsukahara, T., Kohari, D., Toyoda, A. Effects of chronic social defeat stress on MAP kinase cascade. Neurosci. Lett. 504 (3), 281-284 (2011).
  16. Iio, W., et al. Effects of chronic social defeat stress on peripheral leptin and its hypothalamic actions. BMC Neurosci. 15 (72), (2014).
  17. Iio, W., et al. Anorexic behavior and elevation of hypothalamic malonyl-CoA in socially defeated rats. Biochem. Biophys. Res. Commun. 421 (2), 301-304 (2012).
  18. Crawley, J. N. . What’s Wrong With My Mouse?: Behavioral Phenotyping of Transgenic and Knockout Mice. , 978-970 (2007).
  19. Golden, S. A., Covington, H. E., Berton, O., Russo, S. J. A standardized protocol for repeated social defeat stress in mice. Nat. Protoc. 6 (8), 1183-1191 (2011).
  20. Miczek, K. A., Maxson, S. C., Fish, E. W., Faccidomo, S. Aggressive behavioral phenotypes in mice. Behav. Brain Res. 125, 167-181 (2001).
  21. Krishnan, V., et al. Molecular adaptations underlying susceptibility and resistance to social defeat in brain reward regions. Cell. 131 (2), 391-404 (2007).
  22. Chuang, J. C., et al. A beta3-adrenergic-leptin-melanocortin circuit regulates behavioral and metabolic changes induced by chronic stress. Biol. Psychiatry. 67 (11), 1075-1082 (2010).
  23. Warren, B. L., et al. Neurobiological sequelae of witnessing stressful events in adult mice. Biol. Psychiatry. 73 (1), 7-14 (2013).
  24. Savignac, H. M., et al. Increased sensitivity to the effects of chronic social defeat stress in an innately anxious mouse strain. Neuroscience. 192, 524-536 (2011).
  25. Green, J. G., et al. Childhood Adversities and Adult Psychiatric Disorders in the National Comorbidity Survey Replication I: associations with first onset of DSM-IV disorders. Arch. Gen. Psychiatry. 67 (2), 113-123 (2010).
  26. Miniati, M., et al. Clinical characteristics and treatment outcome of depression in patients with and without a history of emotional and physical abuse. J. Psychiatr. Res. 44 (5), 302-309 (2010).
  27. Tao, M., et al. Examining the relationship between lifetime stressful life events and the onset of major depression in Chinese women. J. Affect. Disord. 135 (1-3), 95-99 (2011).
  28. Valente, S., Fisher, D. Recognizing and managing psychogenic polydipsia in mental health. J. Nurse Pract. 6 (7), 546-550 (2010).
  29. Dundas, B., Harris, M., Narasimham, M. Psychogenic Polydipsia Review: Etiology, Differential, and Treatment. Curr. Psychiatry Rep. 9 (3), 236-241 (2007).
  30. Tsumura, K., et al. Downregulation of AQP2 expression in the kidney of polydipsic STR/N mice. Am. J. Physiol. Renal Physiol. 290 (2), F478-F485 (2006).
  31. Flores, P., et al. Schedule-Induced Polydipsia: Searching for the Endophenotype of Compulsive Behavior. World J. Neurosci. 4, 253-260 (2014).
  32. Cryan, J. F., Dinan, T. G. Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and and behaviour. Nat. Rev. Neurosci. 13 (10), 701-712 (2012).
check_url/52973?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Goto, T., Toyoda, A. A Mouse Model of Subchronic and Mild Social Defeat Stress for Understanding Stress-induced Behavioral and Physiological Deficits. J. Vis. Exp. (105), e52973, doi:10.3791/52973 (2015).

View Video