הערכת מבוססי פעילות אנורקסיה בעכברים
Summary
עכברים שוכנים בנפרד עם גלגל ריצה בזמן נתון גישה מוגבלת לאוכל לפתח הפחתות צריכת מזון ולהגדיל את פעילות על גלגל ריצה. התופעה הניסיונית נקרא אנורקסיה מבוססי פעילות. פרדיגמה זו מספקת כלי ניסיוני לומד נוירוביולוגיה והתנהגויות שבבסיס היבטים של אנורקסיה נרבוזה.
Abstract
מכרסמים לפתח אנורקסיה מבוססי פעילות (ABA) כאשר נחשפים זמנים האכלה מוגבלת, כניסה חינם על גלגל ריצה. תנאים אלה להוביל לירידה סכנת חיים משקל הגוף. עם זאת, מכרסמים נחשפים רק אחד מהתנאים הללו להתאים בסופו של דבר להקים מחדש את משקל גוף נורמלי. למרות מוגבר פועל בשילוב עם הפחתת צריכת המזון מרצון נראים פרדוקסלי בתנאים ABA, ABA התנהגות נצפית מעבר יונקים רבים.
הפרדיגמה ABA מספק במודל חיה של אנורקסיה נרבוזה (AN), הפרעת אכילה עם חמור dysregulation של תיאבון-התנהגות. נושאים שוכנות ביחידים עם גישה חופשית גלגל ריצה. בכל יום, הנושא מוגש מזון עבור כמות מוגבלת של זמן. במהלך הניסוי, הקטנת משקל הגוף של נושא פעילות גבוהה, צריכת הקלוריות נמוכה. משך המחקר משתנה בהתאם כמה זמן אוכל מוגש מדי יום, את סוג המזון המוצעים, את המתח של העכבר, אם התרופות נבדקות, וגורמים סביבתיים.
חוסר טיפולי תרופתי יעיל של המטופלים, איכות חייהם נמוך, העלות הגבוהה של הטיפול של שיעור תמותה גבוהה שלהם מצביעים על הדחיפות עוד מחקר AN. אנו מספקים מתווה בסיסי לביצוע ניסויים ABA עם עכברים, המציע שיטה לחקור התנהגות AN. כדי לפתח טיפולים חדשניים. פרוטוקול זה ממוטב לשימוש בעכברים Balb/cJ, אך ניתן לטפל בקלות עבור זנים אחרים, מתן גמישות רבה בעבודה עם שאלות שונות, במיוחד הקשורים גורמים גנטיים של ABA.
Introduction
מאז 1953, מכרסמים דווחו להראות היפראקטיביות פרדוקסלי על הפעלת גלגלים ניתנת להם גישה חופשית לגלגלים כשהוא עובר hypophagia מרצון כאשר זמינות מזון הוא מוגבל1. לעומת זאת, מכרסמים לא במהירות ירידה במשקל הגוף כאשר הציע מזון לפי לוח זמנים מבלי להפעיל גלגלים או כאשר שוכנו עם הפעלת גלגלים והציע מזון ad libitum1,2,3. המודל ABA התוצאה אמינה ירידות דרמטיות משקל הגוף, hypophagia, היפותרמיה, אובדן של ייחום, גירוי מוגבר של ציר HPA4. בסופו של דבר, ABA תוצאות במוות, אלא אם כן הנושא הוסר את הפרדיגמה5. הפרדיגמה ABA מספק חוקרים במודל חיה של אן, הפרעת אכילה מורכבות אשר כולל dysregulation חמורה של תיאבון-התנהגות, להשפיע על 1 ב 100 נקבות עם אחוז קטן של גברים6. חולים הסובלים AN לעתים קרובות להציג היפר אקטיביות, המורכב כמויות אדירות של התרגיל, ו/או חוסר מנוחה כללי7,8. שיעורי התמותה כ- 10%, AN יש שיעור התמותה הגבוה ביותר בין הפרעות פסיכיאטריות כל9. הטיפול הנוכחי AN מוגבל לטיפולים קוגניטיביים, שכן ישנם טיפולים לא תרופתי מאושרים עבור הסובלים10,11.
AN בדרך כלל כבר נחשב כהפרעה משפיע בעיקר נקבות. בתור אבחנה זה פי 10 יותר מאשר אצל נקבות זכרים, נקבה נושאים דומים באופן מסורתי המוקד12. עם זאת, שיקולים מיוחדים יילמד למעט זכרים ממחקרים. בזמן האבחנה נותר נמוך יותר אצל הזכרים, שרירים dysmorphia (MD) היא מצב זה יש קווי דמיון רבים כדי AN, דימוי גוף מעוות כולל דיאטה היא לעיתים קרובות סמוקים. קיימת תמיכה עבור הרעיון MD ו- AN והתוצרים דומה באופן13,14,15. זה יכול להציע כי בחלק מהמקרים MD מייצגים את “הגירסה הגברית” של AN. בהקשר של מודלים בעלי חיים, כמה דיווחים הראו כי גברים רגישים יותר מאשר נקבות הפרדיגמה ABA. כך למשל, מחקר שנערך לאחרונה הראה שיעור תמותה גבוה יותר וירידה צריכת המזון לעומת נקבות עכברים C57Bl/616. אחד כמנבא של רגישות ABA היא פעילות גופנית ספונטנית (SPA). חולדות עם ספא גבוהה או נמוכה יותר נוטים יותר לרזות התבנית ABA, חולדות זכרים מציג בעלת השפעה חזקה יותר מאשר נקבות17. לעומת זאת, מכרסמים הנשי נצפו לממש יותר מאשר זכרים במהלך השלב ההגבלה של ABA18. בנוסף, מחקרים עם Balb/cJ עכברים הראו השפעה הפוכה של עכברים C57Bl/6, שבו עכברים נקבה יש שיעור תמותה גבוה יותר וירידה צריכת המזון לעומת גברים (איור 1)6. משתנה תוצאות בין המינים ב- ABA הפרדיגמה, להגברת המודעות של זכרים עם סמוקים דפוסי אכילה, גם זכר וגם נקבה נושאים צריך להיבדק.
מלבד סקס הבדלים הפרדיגמה ABA, גיל ו זן יש לקחת בחשבון בעת בחירת נושאים. עכברים בגיל ההתבגרות עשויים בצורה מדויקת יותר דגם AN, מאז AN מתגלה בדרך כלל בגיל ההתבגרות, כפי שנצפה עם חולדות, עכברים19,20,21,22. זנים שאינם פעילים יותר מאחרים ברמה בסיסית יש שיעור גבוה יותר של הרגישות והחומרה של ABA23. זנים ידועים בעלי רמות גבוהות יותר של חרדה, כגון DBA/2, הגדילו גלגל ריצה פעילות, מה שמצביע על שיעור הנשירה מהירה יותר של הפרדיגמה ABA24. בהתאם לעיצוב הניסיונית, המתח של בחירה התפורות להגדיל את משך הזמן של ABA.
הפרדוקס ABA אינה ייחודית עכברים. יונקים אחרים, כולל עכברושים, אוגרים גרבילים, חזירים, סנאים, שרקנים הוכיחו את התופעה6. שימור התופעה ABA מעבר יונקים מרמז כי הפרדיגמה ABA יכול לספק כלי translational לחקור את המנגנונים שבבסיס התנהגות אנורקסיה אצל בני אדם. עכברים בפרט הם מותאם היטב עבור חקר המנגנונים שבבסיס ABA. יכול להיות שוכנו בצפיפות עכברים, זמן דור קצר יחסית. עכברים יש גנום מלא ברצף, זנים המפגרים, outbred ומיוחדים רבים, כגון congenics, הינם זמינים. נוצרו מספר רב של קווים גנטי, הפיכתם אידיאלי ללימודי הערכת גנטי המשפיע על הפרעות כגון AN. Depending על השאלה שלפנינו, חוקרים עשויים להשפיע ביטוי המעגלים ו/או ג’ין עצבי מורכב כדי להעריך את התנהגות בבית הדפוס ABA, פוטנציאל לענות על שאלות על השפעה גנטית זה אינן אפשריות לומדים בני אדם.
מספר מוגבל של מודלים חייתיים של AN קיימת כעת. מתח מודלים לגרום hypophagia של מכרסמים באמצעות הזנב צובט, חידוש-induced hypophagia, שחייה קר, גירוי מוחי. על ידי גרימת לחץ, שינויים הציר HPA ירידה התיאבון וכתוצאה מכך הגוף מופחתת משקל25. עם זאת, הציר HPA הוא גם מנע בעוצמה מגורה על ידי ABA, אשר משלבת גם תכונות נוספות של AN כגון היפראקטיביות. מודל נוסף שיש לקחת בחשבון כאשר AN לומד הוא הדגם הגבלת מזון כרונית. על-ידי הגבלת מזון לטווח של 40 60% של ad libitum, אחד יכול לחקות את התגובה הפיזיולוגית מתת-תזונה26. על פי שיטה זו יעילה עבור הלומדים את ההשפעות של האכלה לקוי, זה לא להתרבות. נושא הליבה של אן, זו הגבלה מרצון מזון. הפרדיגמה ABA, חיות הם משוללי מזון גישה עבור חלק מהיום, אך גם מרצון להפחית את צריכת המזון אם גלגל גם קיים. דגמים גנטיים השתמשו גם לבחון את האטיולוגיה של AN. חוקרים מצאו גורמים גנטיים עצבית בהפרות AN, כגון גן BDNF ו עצביים דופמין וסרוטונין27. השימוש של דגמים גנטיים חיוני להבין את המנגנונים העצביים העומדים מאחורי AN. עם זאת, הגנום האגודה רחב ללימודי AN יש לא הניב להיטים משמעותי, אין גרסאות נדיר AN זוהו. מחקרים עתידיים צריך לשלב בגישה גנטי עם המודל ABA להגדיל את ההבנה של פנוטיפים הקשורות AN.
פיתוח מודלים בבעלי חיים עבור הפרעות פסיכיאטריות כולו הוא כמעט בלתי אפשרי בשל המורכבות והטרוגניות של הפרעות האדם. עם זאת, על-ידי דוגמנות רכיבים ספציפיים, מוגדר היטב של הפרעה פסיכיאטרית, תובנות ייחודיות לתוך הבסיס הנוירו-ביולוגיה או פתופסיולוגיה ניתן לקבל. כאלה תובנות הביולוגי עשוי לשמש לאחר מכן כדי לזהות טיפולים חדשניים. הפרדיגמה ABA מכרסמים ולכן מספק כלי פרה ללמוד את המנגנונים שבבסיס התנהגות AN. ניתן לחקור בצורה מוסרית בבני אדם, כגון ההשפעות של שינויים גנטיים, לפליטת את המעגלים העצביים, ו ההשלכות של גורמים סביבתיים מסוימים.
Protocol
Representative Results
Discussion
הניסוי ABA ניתן לשנות על ידי ניסויים לבחון זנים שונים, הגילאים, סמים, ומשתנים שונים אחרים של AN. הנושאת ב השתנות גנטי המוח, התאמות גלגל ריצה או מזון גישה תקופה להגדיל או להקטין את חומרת הסימפטומים, שיעור הנשירה. זה יכול לשמש כדי להגדיל או להקטין את אורך הניסוי, בהתאם לשאלה ניסיוני עניין.
<p class=…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו מומן על ידי פרס חוקר עצמאי NARSAD וגם IMHRO עולה כוכב הדיכאון מחקר בפרס בזיכרון של ג’ורג Largay ל רואים את זה.
Materials
| Wireless Low Profile Running Wheels, Hubs, Software | Med Associates | ENV-047 | |
| Standard Teklad Rodent Chow | Envigo | 8604 | |
| 8 Week Old Mice | Jackson Laboratories | Balb/cJ | Strain used in our study – Can use other strains to assess ABA |
| Scout Pro Scale 200 g | Ohaus | SPE202 | Used to weigh mice |
| Scout Pro Scale 400 g | Ohaus | SPE402 | Used to weight food |
References
- Hall, J. F., Hanford, P. V. Activity as a function of a restricted feeding schedule. J Comp Physiol Psychol. 47 (5), 362-363 (1954).
- Hall, J. F., Smith, K., Schnitzer, S. B., Hanford, P. V. Elevation of activity level in the rat following transition from ad libitum to restricted feeding. J Comp Physiol Psychol. 46 (6), 429-433 (1953).
- Routtenberg, A., Kuznesof, A. W. Self-starvation of rats living in activity wheels on a restricted feeding schedule. J Comp Physiol Psychol. 64 (3), 414-421 (1967).
- Taksande, B. G., Chopde, C. T., Umekar, M. J., Kotagale, N. R. Agmatine attenuates hyperactivity and weight loss associated with activity-based anorexia in female rats. Pharmacol Biochem Behav. 132, 136-141 (2015).
- Pierce, D. W., Epling, W. F., Boulton, A. A., Baker, G. B., Iverson, M. T. -. M. Activity anorexia. Neuromethods, 18, Animal Models in Psychiatry. 1, 267-311 (1991).
- Klenotich, S. J., Dulawa, S. C. The activity-based anorexia mouse model. Methods Mol Biol. 829, 377-393 (2012).
- Kron, L., Katz, J. L., Goryzynski, G., Weiner, H. Hyperactivity in anorexia nervosa: a fundamental clinical feature. Compr Psychiatry. 19 (5), 433-440 (1978).
- Hebebrand, J., et al. Hyperactivity in patients with anorexia nervosa and in semistarved rats: evidence for a pivotal role of hypoleptinemia. Physiol Behav. 79 (1), 25-37 (2003).
- Birmingham, C. L., Su, J., Hlynsky, J. A., Goldner, E. M., Gao, M. The mortality rate from anorexia nervosa. Int J Eat Disord. 38 (2), 143-146 (2005).
- Walsh, B. T., et al. Fluoxetine after weight restoration in anorexia nervosa: a randomized controlled trial. JAMA. 295 (22), 2605-2612 (2006).
- Kaye, W. H., et al. Double-blind placebo-controlled administration of fluoxetine in restricting- and restricting-purging-type anorexia nervosa. Biol Psychiatry. 49 (7), 644-652 (2001).
- Jagielska, G., Kacperska, I. Outcome, comorbidity and prognosis of anorexia nervosa. Psychiatr Pol. 51 (2), 205-218 (2017).
- Murray, S. B., et al. A comparison of eating, exercise, shape, and weight related symptomatology in males with muscle dysmorphia and anorexia nervosa. Body Image. 9 (2), 193-200 (2012).
- Nieuwoudt, J. E., Zhou, S., Coutts, R. A., Booker, R. Symptoms of muscle dysmorphia, body dysmorphic disorder, and eating disorders in a nonclinical population of adult male weightlifters in Australia. J Strength Cond Res. 29 (5), 1406-1414 (2015).
- Griffiths, S., Mond, J. M., Murray, S. B., Touyz, S. Positive beliefs about anorexia nervosa and muscle dysmorphia are associated with eating disorder symptomatology. Aust N Z J Psychiatry. 49 (9), 812-820 (2015).
- Achamrah, N., et al. Sex differences in response to activity-based anorexia model in C57Bl/6 mice. Physiol Behav. 170, 1-5 (2017).
- Perez-Leighton, C. E., Grace, M., Billington, C. J., Kotz, C. M. Role of spontaneous physical activity in prediction of susceptibility to activity based anorexia in male and female rats. Physiol Behav. 135, 104-111 (2014).
- Pirke, K. M., Broocks, A., Wilckens, T., Schweiger, U. Starvation-induced hyperactivity in the rat: the role of endocrine and neurotransmitter changes. Neurosci Biobehav Rev. 17 (3), 287-294 (1993).
- Doerries, L. E., Epling, W. F., Pierce, W. D. Gender differences in activity anorexia: predictable, paradoxical, or enigmatic. Activity anorexia: Theory, research, and treatment. , 69-77 (1996).
- Woods, D. J., Routtenberg, A. “Self-starvation” in activity wheels: developmental and chlorpromazine interactions. J Comp Physiol Psychol. 76 (1), 84-93 (1971).
- Pare, W. P. The influence of food consumption and running activity on the activity-stress ulcer in the rat. Am J Dig Dis. 20 (3), 262-273 (1975).
- Boakes, R. A., Mills, K. J., Single, J. P. Sex differences in the relationship between activity and weight loss in the rat. Behav Neurosci. 113 (5), 1080-1089 (1999).
- Pjetri, E., et al. Identifying predictors of activity based anorexia susceptibility in diverse genetic rodent populations. PLoS One. 7 (11), (2012).
- Gelegen, C., et al. Difference in susceptibility to activity-based anorexia in two inbred strains of mice. Eur Neuropsychopharmacol. 17 (3), 199-205 (2007).
- Shimizu, N., Oomura, Y., Kai, Y. Stress-induced anorexia in rats mediated by serotonergic mechanisms in the hypothalamus. Physiol Behav. 46 (5), 835-841 (1989).
- Siegfried, Z., Berry, E. M., Hao, S., Avraham, Y. Animal models in the investigation of anorexia nervosa. Physiol Behav. 79 (1), 39-45 (2003).
- Kim, S. F. Animal models of eating disorders. Neuroscience. 211, 2-12 (2012).
- Gutierrez, E., Cerrato, M., Carrera, O., Vazquez, R. Heat reversal of activity-based anorexia: implications for the treatment of anorexia nervosa. Int J Eat Disord. 41 (7), 594-601 (2008).
- Brown, A. J., Avena, N. M., Hoebel, B. G. A high-fat diet prevents and reverses the development of activity-based anorexia in rats. Int J Eat Disord. 41 (5), 383-389 (2008).
- Boakes, R. A., Juraskova, I. The role of drinking in the suppression of food intake by rodent activity. Behav Neurosci. 115 (3), 718-730 (2001).
- Boakes, R. A., Dwyer, D. M. Weight loss in rats produced by running: effects of prior experience and individual housing. Q J Exp Psychol. 50 (2), 129-148 (1997).
- Dwyer, D. M., Boakes, R. R. Activity-based anorexia in rats as failure to adapt to a feeding schedule. Behav Neurosci. 111 (1), 195-205 (1997).
- Beneke, W. M., Schulte, S. E., Vander Tuig, J. G. An analysis of excessive running in the development of activity anorexia. Physiol Behav. 58 (3), 451-457 (1995).
- Dixon, D. P., Ackert, A. M., Eckel, L. A. Development of, and recovery from, activity-based anorexia in female rats. Physiol Behav. 80 (2-3), 273-279 (2003).
- Klenotich, S. J., et al. Olanzapine, but not fluoxetine, treatment increases survival in activity-based anorexia in mice. Neuropsychopharmacology. 37 (7), 1620-1631 (2012).
- Ho, E. V., Klenotich, S. J., McMurray, M. S., Dulawa, S. C. Activity-Based Anorexia Alters the Expression of BDNF Transcripts in the Mesocorticolimbic Reward Circuit. PLoS ONE. 11 (11), 0166756 (2016).
