Summary

En musemodell for Subkronisk og Mild Social Defeat Stress for Forstå Stress-indusert atferdsmessige og fysiologiske Underskudd

Published: November 24, 2015
doi:

Summary

Her er metoder for å utvikle en musemodell for subkronisk og mild sosial nederlag stresset beskrevet og brukt til å undersøke sykdomsfremkallende egenskaper på depresjon inkludert hyperphagia- og polydipsi lignende symptomer etter økt kroppsvekt.

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 stressende hendelser oppstå i hele livet til mennesker. Dreven stress ofte fører til skadelige fysiologiske konsekvenser i mennesker og dyr. Hos mennesker stressende hendelser er viktige risikofaktorer for utfelling av psykiske lidelser som depresjon en. En global Burden of Disease studien indikerte at depresjon er en av de mest invalidiserende lidelser i form av uførejusterte leveår (DALY) og år levd med funksjonshemming to. I tillegg står depresjon for den største andelen av selvmords DALY 3. Personer som lider av depresjon synes det er vanskelig å styre sine liv, og som et resultat, deres livskvalitet ofte forverres. Derfor er det å utvikle effektive behandlingsformer for å bedre livskvaliteten til disse pasientene et sterkt behov.

Mange studier har blitt utført på depressive lidelser, og har avslørt at den genetiske bidrag til sykdom ømfintlighet overfory er ca 30-40%, noe som er forklart av effektene av flere loci av små effekter 4. På grunn av de komplekse patogene mekanismene bak depresjon, den detaljerte etiologien av sykdommen fortsatt ukjent. Kliniske rapporter tyder på at det er undertyper av depresjon som melankolsk og atypisk depresjon 5, som viser reduserte og økt kroppsvekt, henholdsvis 6. Selv om 25-30% og 15-30% av pasienter med depresjon representerer rene melankolske og atypiske trekk, henholdsvis, de fleste av dem har blandede funksjoner i begge subtyper 7. Derfor har alvorlig depresjon en lang rekke symptomer. For å finne biomarkører og utvikle objektive terapeutiske midler for forskjellige typer av depresjon hos mennesker, er det viktig å etablere en rekke forskjellige dyremodeller for depresjon 8.

Dyremodeller av depresjon er etablert ved hjelp av flere tilnærminger inkludert lærthjelpeløshet, kronisk uforutsigbar mild stress, og kronisk sosialt nederlag stresset (verdipapirsentraler) 9-12. Toyoda og kolleger etablert verdipapirsentraler modeller av rotter og mus 13-17 for å belyse stoffskiftet og atferd som er forbundet med depresjon. Gitt at dyremodeller for depresjon evalueres ved ansikt gyldigheten 18, er den sammenheng som modellen er etablert viktig. Videre gylne et al. 19 rapporterte metodene for å skape verdipapirsentraler mus i detalj. Det er kjent at underskudd i sosial atferd av verdipapirsentraler mus kan utvinnes ved kronisk behandling, men ikke ved akutt behandling, med antidepressiva, og at de deler symptomer som ligner på de i pasienter med depresjon i forhold til regulering av hjerne-nevrotrop faktor 6.

Goto et al. 13 tidligere utviklet subkronisk og mild sosial nederlag stresset (sCSDS) musemodell ved å endre metodenefra Golden et al. 19. De sCSDS mus viser polydipsia- og hyperphagia lignende symptomer etter gevinster i kroppsvekt og økt kroppsvanninnhold 13. I denne rapporten er protokollen for å etablere sCSDS musemodell gitt, og vi diskutere nytten av denne modellen.

Protocol

De dyrestudier ble godkjent av og møtte retningslinjene for både Animal Care og bruk komité Ibaraki University og Kunnskapsdepartementet kultur, sport, vitenskap og teknologi (MEXT), Japan (Notification No.71). En fullstendig oversikt over protokollen er vist i figur 1. 1. Apparat Forbered to typer bur: en enkelt merd (bredde [W] × dybde [D] × høyde [H] = 143 mm × 293 mm × 148 mm), og en "sosial nederlag (SD)" bur (B × D × H = …

Representative Results

For å overvåke graden av fysisk stress for over 10-dagers perioder, ble antall angreps biter av ICR mus manuelt telles av en forsker. Figur 5A viser de enkelte verdier for antall angreps biter mottatt. Det var betydelig variasjon i tidlig stadium (ca 10-120 biter på dag 1), men denne variasjonen ble redusert i senere stadium (ca 5-20 biter på dag 10). Figur 5B viser at gjennomsnittlig antall angreps biter mottatt gradvis redusert over tid, fordi varigheten av fysisk kontakt redusert…

Discussion

Det var definitive forskjeller i kroppsvekt mellom sCSDS mus og verdipapirsentraler mus utsatt for standard verdipapirsentraler protokollen (5 til 10 min av fysisk kontakt med overgripere per dag) 19. De sCSDS Musene viste økt BWG i stressperioden, mens de vanlige CSD'ene mus viste en reduksjon i kroppsvekt i løpet av stressperioden 21,22,23. Det er en vesentlig forskjell mellom de to protokollene i form av den totale varigheten av fysisk kontakt med overgripere i løpet av 10-dagers stresspe…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Forfatterne takker legene. Kentaro Nagaoka (Tokyo University of Agriculture and Technology) og Wataru iio (Ibaraki Prefecture) for nyttig diskusjon. Denne forskningen ble støttet delvis av Ibaraki Universitetet Samarbeid mellom Landbruks- og Medical Science (IUCAM) (The MEXT, Japan) og forskningsprosjekt om utvikling av landbruksprodukter og matvarer med helsebringende fordeler (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