Valutazione basata sulle attività di anoressia in topi

Summary

Topi alloggiati individualmente con una rotella corrente mentre dato accesso limitato al cibo sviluppano riduzioni nel consumo alimentare e aumentano l’attività sulla ruota in esecuzione. Questo fenomeno sperimentale viene chiamato anoressia basato sulle attività. Questo paradigma fornisce uno strumento sperimentale per lo studio della neurobiologia e comportamenti sottostanti gli aspetti dell’anoressia nervosa.

Abstract

Roditori sviluppano anoressia basato sulle attività (ABA) quando esposti a un programma di alimentazione limitato e consentito l’accesso gratuito ad una rotella corrente. Queste condizioni portano a una pericolosa riduzione del peso corporeo. Tuttavia, roditori esposti a una sola di queste condizioni, in definitiva, adattano per ristabilire il peso corporeo normale. Anche se aumentato esecuzione accoppiato con riduzione dell’ingestione di cibo volontaria apparire paradossale in condizioni di ABA, ABA comportamento è osservato attraverso numerose specie di mammiferi.

Il paradigma di ABA fornisce un modello animale per anoressia nervosa (AN), un disturbo alimentare con grave alterazione dell’appetito-comportamento. Soggetti sono alloggiati singolarmente con accesso gratuito ad una rotella corrente. Ogni giorno, il soggetto viene offerto cibo per un periodo limitato di tempo. Durante il corso dell’esperimento, il peso corporeo di un soggetto diminuisce da alta attività e basso apporto calorico. La durata dello studio varia in base quanto cibo è offerto ogni giorno, il tipo di cibo offerto, il ceppo del mouse, se i farmaci sono in fase di test e fattori ambientali.

Una mancanza di trattamenti farmacologici efficaci per un pazienti, qualità della vita bassa, alto costo del trattamento e loro alto tasso di mortalità indicano l’urgenza di ulteriori ricerche AN. Forniamo una struttura di base per l’esecuzione di ABA esperimenti con i topi, offrendo un metodo per indagare AN-come comportamento al fine di sviluppare nuove terapie. Questo protocollo è ottimizzato per l’utilizzo in topi Balb/cJ, ma può essere facilmente manipolato per altri ceppi, offrendo grande flessibilità nel lavorare con diverse domande, soprattutto legate a fattori genetici dell’ABA.

Introduction

Dal 1953, roditori sono stati segnalati per mostrare un’iperattività paradossale sull’esecuzione ruote quando ricevono accesso gratuito alle ruote mentre subiva hypophagia volontaria quando la disponibilità di cibo è limitato¹. Al contrario, roditori non cadere rapidamente nel peso corporeo quando offerto cibo su un programma senza eseguire ruote o quando ospitato con rotelle di scorrimento in e offerto cibo ad libitum^1,2,3. Il modello di ABA in modo affidabile risultato drammatico calo del peso corporeo, hypophagia, ipotermia, perdita di estro e una maggiore stimolazione dell’ asse HPA⁴. In definitiva, ABA provoca la morte, a meno che il soggetto è rimosso dal paradigma⁵. Il paradigma di ABA offre ai ricercatori un modello animale di AN, un complesso disturbo alimentare caratterizzata da grave alterazione dell’appetito-comportamento, che colpisce circa 1 su 100 femmine e una minore percentuale di maschi⁶. I pazienti affetti da AN esibiscono frequentemente iperattività, che consiste di estrema quantità di esercizio fisico, e/o irrequietezza generale^7,8. Con un tasso di mortalità di circa il 10%, AN ha il più alto tasso di mortalità tra tutti i disturbi psichiatrici⁹. Il trattamento corrente per AN è limitato alle terapie cognitive, come esistono trattamenti farmacologico approvato per chi soffre di una di^10,11.

AN è stato considerato in genere come un disordine che interessa principalmente le femmine. Come una diagnosi che è 10 volte più probabile nelle femmine rispetto ai maschi, soggetti di sesso femminile sono tradizionalmente il fuoco in un¹². Tuttavia, dovrebbe adottare particolare attenzione ad escludere i maschi dagli studi. Mentre la diagnosi di un resti inferiore nei maschi, dismorfia muscolare (MD) è una condizione che ha molte somiglianze con AN, in quanto è distorta immagine corporea e dieta è spesso disordinata. Non c’è supporto per la nozione che la MD e AN possono essere classificati in un simile modo^13,14,15. Questo potrebbe suggerire che alcuni casi di MD rappresentano la versione”maschile” di AN. Nel contesto di modelli animali, alcuni rapporti hanno suggerito che i maschi sono più suscettibili rispetto alle femmine il paradigma di ABA. Ad esempio, un recente studio ha mostrato un più alto tasso di mortalità e diminuita assunzione di cibo rispetto alle femmine di topi C57Bl/6¹⁶. Un fattore predittivo di suscettibilità all’ABA è l’attività fisica spontanea (SPA). Ratti con maggiore o minore SPA sono più probabilità di perdere peso nel paradigma della ABA, con maschi ratti che mostrano un effetto più forte di femmine¹⁷. Al contrario, femminile roditori sono stati osservati per esercitare più di maschi durante la fase di restrizione di ABA¹⁸. Inoltre, studi con topi Balb/cJ hanno dimostrato l’effetto opposto di topi C57Bl/6, dove i topi femminili hanno un più alto tasso di mortalità e diminuita assunzione di cibo rispetto ai maschi (Figura 1)⁶. Con diversi risultati tra i sessi nel paradigma della ABA e aumentare la consapevolezza dei maschi con disordinata mangiare modelli, soggetti maschili e femminili devono essere testati.

A parte le differenze del sesso nel paradigma della ABA, età e ceppo deve essere considerati quando scegliendo soggetti. Adolescente topi possono modellano più accuratamente AN, poiché AN in genere emerge nell’adolescenza, come osservato con ratti e topi^19,20,,,²¹²². Ceppi che sono più attivi di altri a livello della linea di base hanno un più alto tasso di suscettibilità e la severità di ABA²³. Ceppi conosciuti per avere livelli elevati di ansia, come DBA/2, hanno aumentato l’attività, che indicherebbe un più veloce tasso di abbandono del paradigma di ABA²⁴della rotella. Secondo il disegno sperimentale, il ceppo di scelta può essere adattato per massimizzare la durata dell’ABA.

Il paradosso di ABA non è univoco ai topi. Altri mammiferi tra cui ratti, criceti, gerbilli, maiali, scoiattoli e cavie hanno dimostrato questo fenomeno⁶. La conservazione del fenomeno ABA attraverso specie di mammiferi suggerisce che il paradigma di ABA può fornire uno strumento traslazionale per studiare i meccanismi alla base di anoressia-come comportamento negli esseri umani. Topi in particolare sono adatti per lo studio dei meccanismi alla base di ABA. Topi possono essere alloggiati densamente e tempo di generazione è relativamente breve. I topi hanno un genoma sequenziato completamente, e numerosi ceppi inbred, nazionali e speciali, ad esempio congenics, sono disponibili. Un vasto numero di linee geneticamente manipolati è stato generato, che li rende ideale per gli studi di valutazione genetica influenza sui disturbi quali e Depending sulla questione a portata di mano, i ricercatori possono manipolare l’espressione complessa di circuiti e/o gene neurale per valutare il comportamento del paradigma di ABA, potenzialmente rispondendo alle domande su influenza genetica che non sono possibili quando si studia gli esseri umani.

Un numero limitato di modelli animali di AN attualmente esistenti. Modelli di stress inducono hypophagia nei roditori utilizzando coda pizzicotti, indotta da novità hypophagia, piscina fredda e stimolazione cerebrale. Attraverso l’induzione di stress, cambiamenti nell’asse HPA diminuiscono l’appetito con conseguente corpo ridotto peso²⁵. Tuttavia, l’asse di HPA è anche potentemente stimolato dall’ABA, che incorpora anche funzionalità aggiuntive di AN come iperattività. Un altro modello da considerare a studiare AN è la restrizione alimentare cronica. Limitando il cibo ad una gamma da 40 a 60% di ad libitum, uno in grado di simulare la risposta fisiologica a malnutrizione²⁶. Anche se questo metodo è efficace per studiare gli effetti di alimentazione inadeguata, non riprodurre una questione fondamentale di AN, che è la restrizione alimentare volontaria. Nel paradigma della ABA, gli animali sono privi di accesso al cibo per parte della giornata, ma anche volontariamente riducono l’ingestione di cibo, se è presente anche una ruota. Modelli genetici sono stati utilizzati anche per esaminare l’eziologia dei ricercatori e hanno trovato fattori neurochimici e genetici implicati in AN, come il gene BDNF e neurotrasmettitori dopamina e serotonina²⁷. L’uso di modelli genetici è fondamentale capire i meccanismi neurali alla base AN. Tuttavia, gli studi di vasta associazione di genoma per AN non hanno ancora dato i successi significativi, e non rare varianti in AN sono state identificate. Gli studi futuri dovrebbero combinare un approccio genetico con il modello di ABA per aumentare la comprensione dei fenotipi AN-correlati.

Lo sviluppo di modelli animali per intero disturbi psichiatrici è praticamente impossibile a causa della complessità e l’eterogeneità dei disordini umani. Tuttavia, di componenti specifici, ben definite di un disturbo psichiatrico di modellazione, è possibile ottenere intuizioni uniche di neurobiologia o fisiopatologia sottostante. Tali intuizioni biologici possono quindi essere utilizzati per identificare nuovi trattamenti. Il paradigma di ABA roditore pertanto fornisce uno strumento preclinico per studiare i meccanismi alla base di un simile comportamento che eticamente non può essere studiato nell’uomo, come gli effetti delle manipolazioni genetiche, perturbazioni ai circuiti neurali e la conseguenze di alcuni fattori ambientali.

Protocol

Tutti i metodi descritti qui sono stati approvati dal istituzionale Animal Care e uso Committee (IACUC) dell’Università di California, San Diego. 1. topi Scegliere il ceppo del mouse appropriato per lo studio. Topi di acquistare da un fornitore o amplificare una linea per ottenere numeri sperimentali appropriati. Gruppo-casa acquistata topi nella struttura animali per almeno 1 settimana prima dell’inizio dello studio per consentire per un periodo di acclimatazion…

Representative Results

Fattore neurotrophic cervello-derivato (BDNF), una proteina che contribuisce alla regolazione di alimentazione così come manutenzione del peso, è ridotta nel siero di pazienti con un35. Questo esperimento ha valutato gli effetti dell’alimentazione pianificata, in esecuzione accesso ruota o entrambi sull’espressione di BDNF nell’ippocampo (HPC), area tegmentale ventrale (VTA), nucleo accumbens (NAc) e la corteccia prefrontale mediale (mPFC). Espressione della mole…

Discussion

L’esperimento di ABA può essere modificato da sperimentatori di testare diversi ceppi, età, droghe e varie altre variabili del cuscinetto e nella variabilità genetica mente, regolazioni per il running ruota o il periodo di accesso di cibo sarebbero aumentare o fare diminuire la severità di sintomi e tasso di dropout. Questo può servire per aumentare o diminuire la durata dell’esperimento, a seconda della domanda sperimentale di interesse.

Misurazione accurata dell’ingestione di cibo è un…

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