JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Behavior

Хронический протокол стресса иммобилизации для индуцирования депрессии, как поведение у мышей

Published: May 15, 2019
doi:
10.3791/59546
, , ,
1Department of Anatomy and Convergence Medical Sciences, Institute of Health Sciences, Bio Anti-aging Medical Research Center,Gyeongsang National University Medical School, 2Department of Biological Sciences,Pusan National University, 3Department of Physiology and Convergence Medical Sciences, Institute of Health Sciences,Gyeongsang National University Medical School

Summary

Данная статья предусматривает упрощенный и стандартизированный протокол для индукции депрессивного поведения у хронически обездвиженных мышей с помощью удерживающего. Кроме того, объясняется поведение и физиологические методы для проверки индукции депрессии.

Abstract

Депрессия еще не полностью понята, но различные причинные факторы были зарегистрированы. В последнее время распространенность депрессии возросла. Тем не менее, терапевтическое лечение депрессии или исследования депрессии не хватает. Таким образом, в настоящем документе мы предлагаем мышь модель депрессии индуцированных ограничения движения. Хронический легкий стресс (CMS) является хорошо известным методом, чтобы вызвать депрессивное поведение. Тем не менее, это требует сложной процедуры, состоящей из сочетания различных легких стрессов. В отличие от этого, хронический стресс иммобилизации (CIS) является легко доступной хронической модели стресса, измененной с модели сдержанности, которая вызывает депрессивное поведение, ограничивая движение с помощью удерживающего средства в течение определенного периода времени. Для оценки депрессивного поведения в настоящем эксперименте объединяются тест на предпочтения сахарозы (SPT), тест на подвеску хвоста (TST) и анализ ELISA для измерения уровня кортикостерона стресс-маркера. Описанные протоколы иллюстрируют индукцию СНГ и оценку изменений в поведении и физиологических факторах для проверки депрессии.

Introduction

Основные депрессивные расстройства (MDD) является основной причиной умственной инвалидности во всем мире, с заболеваемостью, которая растет быстрее, чем ожидалось. В 2001 году Всемирная организация здравоохранения предсказала, что MDD будет вторым наиболее распространенным заболеванием в мире к 2020 году. Тем не менее, он уже был вторым по распространенности в 2013году 1. Кроме того, текущие антидепрессанты имеют много ограничений, в том числе задержки эффектность, лекарственная устойчивость, рецидив, и различные побочные эффекты2,3. Поэтому исследователи должны разрабатывать более эффективные антидепрессанты. Однако неоднозначная патофизиология МДД создает препятствие для развития новых антидепрессантов.

Долгосрочный стресс является основным фактором риска для MDD. Это может вызвать дисфункцию в гипоталамично-гипофизарно-надпочечников (HPA) оси, которая также связана с мД этиологии4,5. Как описано ранее, оси HPA играет важную роль в стресс-индуцированной психиатрической патофизиологии, включая депрессию и тревожные расстройства, увеличивая уровень кортикостерона6,7,8, 9. Многие модели животных были основаны на устойчивой активации оси HPA, которая наблюдается у пациентов с MDD4. Кроме того, высокие глюкокортикоиды, индуцированные хроническим стрессом и подкожно вводили глюкокортикоиды, вызывают депрессивное поведение наряду со смертью нервных клеток, атрофией нейрональных процессов и снижением у взрослых нейрогенеза в мозге грызунов10 , 11. Еще одной важной областью мозга, связанной с депрессией, является медиальная префронтальная кора (mPFC). mPFC играет решающую роль в контроле субрегионов мозга, таких как гипоталамус и миндалина, которые контролируют эмоциональное поведение и стресс ответы8,9. Например, поражения в спинной mPFC индуцированной дисфункции оси HPA и повышенной секреции кортикостерона из-за удерживающего стресса12,13. Недавнее исследование также показало, что неоднократные удерживающие стресс ы увеличили уровень кортикостерона, который может быть уменьшен атрация глутамина через глутамат-глутамин цикла между нейронами и астроцитов в mPFC9.

Первая парадигма хронического стресса, используемая для изучения этиологии MDD, была предложена Кацем14. Willner et al. затем предложили модель хронического легкого стресса (CMS), основанную на выводах Каца. Они подтвердили, что модель была прогностической достоверности, заметив, что антидепрессанты восстановлены CMS-индуцированной ангедонической, как поведение15,16. Как правило, модель CMS состоит из сочетания различных мягких стрессов, таких как мягкий шум, наклон клетки, мокрые постельные принадлежности, измененные светлые темные циклы, тряска клетки, принудительное плавание и социальное поражение. Модель CMS широко используется исследователями; однако эта модель имеет плохую релицируемость, а время и энергонеэффективность. Таким образом, растет спрос на стандартизированный и упрощенный протокол для индукции депрессивного поведения и физиологического анализа для оценки депрессии. По сравнению с моделью CMS, хроническая иммобилизация стресса (CIS; также известный как хронический стресс сдержанности) модель проще и эффективнее; таким образом, модель СНГ может быть широко использована в исследованиях хронического стресса17,18,19,20,21,22,23, 24. Кроме того, СНГ может быть использован как у мужчин, так и у самок мышей для развития депрессивного поведения25,26. Во время СНГ животные помещаются в цилиндр размером 1-8 часовв день в течение 2 или 4 недель 9,27,28. Из них, удерживающее стресс овое состояние в течение 2 часов в день в течение 2 недель достаточно, чтобы вызвать депрессивное поведение с минимальной болью у мышей9,28. В удерживающих условиях уровень кортикостерона в крови быстро увеличивалсяна9,28,29. Несколько исследований показали, что модель СНГ имеет прогностический достоверность, подтверждая, что вызванные СНГ депрессивные симптомы восстанавливаются антидепрессантами19,20,30,31. При этом мы сообщаем о подробных процедурах СНГ, а также о некоторых поведенческих и физиологических исходах после СНГ у мышей.

Protocol

Все экспериментальные протоколы и уход за животными проводились в соответствии с руководящими принципами Комитета по уходу за животными Университета Национального университета Кёнсан (GLA-100917-M0093). 1. Материалы Мышей Используйте самцов штамма C57BL/6, веся 22-24 г на п…

Representative Results

В репрезентативном эксперименте все данные были получены от 6 до 8 мышей на группу. Представительные материалы и способ добровольного вставки мыши в удерживатель показаны на рисунке 1. Для выполнения поведенческого теста и взятия проб крови после индукци?…

Discussion

Сложность мозга и неоднородность MDD делают его сложным для создания моделей животных, которые полностью воспроизводят состояние. Многие исследователи преодолели эту трудность, используя эндофенотип основе подхода32, в котором ангедония (отсутствие интереса к награждению …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Это исследование было поддержано Программой фундаментальных научных исследований через Национальный исследовательский фонд Кореи (NRF), финансируемый Министерством образования (NRF-2015R1A5A2008833 и NRF-2016R1D1A3B03934279) и грантом lnstitute of Health Sciences (IHS GNU-2016-02) в Национальном университете Кёнсан.

Materials

1 ml disposable syringes Sungshim Medical P000CFDO
Balance A&D Company FX-2000i
Ball nozzle Jeung Do B&P JD-C-88
CCTV camera KOCOM KCB-381
Corticosterone ELISA kits Cayman Chemical
Digital lux meter TES TES-1330A
Ethovision XT 7.1 Noldus Information Technology
Isoflurane HANA PHARM CO., LTD. Ifran solution
Mice Koatech C57BL/6 strain
Restrainer Dae-jong Instrument Industry DJ-428
Saccharose (sucrose) DAEJUNG 7501-4400
Small animal isoflurane anaesthetic system Summit
Acrylic bar The apparatus was made in the lab for TST test
Tail suspension box The apparatus was made in the lab
Timer Electronics Tomorrow TL-2530
Water bottle Jeung Do B&P JD-C-79
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ferrari, A. J., et al. Burden of Depressive Disorders by Country, Sex, Age, and Year: Findings from the Global Burden of Disease Study 2010. PLoS Medicine. 10 (11), (2013).
  2. Trivedi, M. H., et al. Evaluation of outcomes with citalopram for depression using measurement-based care in STAR*D: implications for clinical practice. The American Journal of Psychiatry. 163 (1), 28-40 (2006).
  3. Gartlehner, G., et al. Second-Generation Antidepressants in the Pharmacologic Treatment of Adult Depression: An Update of the 2007 Comparative Effectiveness Review. Second-Generation Antidepressants in the Pharmacologic Treatment of Adult Depression: An Update of the 2007 Comparative Effectiveness Review. [Internet]. , (2011).
  4. Checkley, S. The neuroendocrinology of depression and chronic stress. British Medical Bulletin. 52 (3), 597-617 (1996).
  5. Parker, K. J., Schatzberg, A. F., Lyons, D. M. Neuroendocrine aspects of hypercortisolism in major depression. Hormones and Behavior. 43 (1), 60-66 (2003).
  6. de Kloet, E. R., Joels, M., Holsboer, F. Stress and the brain: from adaptation to disease. Nature Reviews Neuroscience. 6 (6), 463-475 (2005).
  7. McEwen, B. S. Central effects of stress hormones in health and disease: Understanding the protective and damaging effects of stress and stress mediators. European Journal of Pharmacology. 583 (2-3), 174-185 (2008).
  8. Chiba, S., et al. Chronic restraint stress causes anxiety- and depression-like behaviors, downregulates glucocorticoid receptor expression, and attenuates glutamate release induced by brain-derived neurotrophic factor in the prefrontal cortex. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 39 (1), 112-119 (2012).
  9. Son, H., et al. Glutamine has antidepressive effects through increments of glutamate and glutamine levels and glutamatergic activity in the medial prefrontal cortex. Neuropharmacology. 143, 143-152 (2018).
  10. Gregus, A., Wintink, A. J., Davis, A. C., Kalynchuk, L. E. Effect of repeated corticosterone injections and restraint stress on anxiety and depression-like behavior in male rats. Behavioural Brain Research. 156 (1), 105-114 (2005).
  11. Woolley, C. S., Gould, E., McEwen, B. S. Exposure to excess glucocorticoids alters dendritic morphology of adult hippocampal pyramidal neurons. Brain Research. 531 (1-2), 225-231 (1990).
  12. Diorio, D., Viau, V., Meaney, M. J. The role of the medial prefrontal cortex (cingulate gyrus) in the regulation of hypothalamic-pituitary-adrenal responses to stress. The Journal of Neuroscience. 13 (9), 3839-3847 (1993).
  13. Figueiredo, H. F., Bruestle, A., Bodie, B., Dolgas, C. M., Herman, J. P. The medial prefrontal cortex differentially regulates stress-induced c-fos expression in the forebrain depending on type of stressor. European Journal of Neuroscience. 18 (8), 2357-2364 (2003).
  14. Katz, R. J. Animal model of depression: Effects of electroconvulsive shock therapy. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 5 (2), 273-277 (1981).
  15. Willner, P., Towell, A., Sampson, D., Sophokleous, S., Muscat, R. Reduction of sucrose preference by chronic unpredictable mild stress, and its restoration by a tricyclic antidepressant. Psychopharmacology. 93 (3), 358-364 (1987).
  16. Slattery, D. A., Cryan, J. F. Modelling depression in animals: at the interface of reward and stress pathways. Psychopharmacology. 234 (9-10), 1451-1465 (2017).
  17. Joo, Y., et al. Chronic immobilization stress induces anxiety- and depression-like behaviors and decreases transthyretin in the mouse cortex. Neuroscience Letters. 461 (2), 121-125 (2009).
  18. Jung, S., et al. Decreased expression of extracellular matrix proteins and trophic factors in the amygdala complex of depressed mice after chronic immobilization stress. BMC Neuroscience. 13 (1), (2012).
  19. Seo, J. S., et al. NADPH Oxidase Mediates Depressive Behavior Induced by Chronic Stress in Mice. Journal of Neuroscience. 32 (28), 9690-9699 (2012).
  20. Seo, J. S., et al. Cellular and molecular basis for stress-induced depression. Molecular Psychiatry. 22 (10), 1440-1447 (2016).
  21. Bowman, R. E., Zrull, M. C., Luine, V. N. Chronic restraint stress enhances radial arm maze performance in female rats. Brain Research. 904 (2), 279-289 (2001).
  22. McLaughlin, K. J., Baran, S. E., Wright, R. L., Conrad, C. D. Chronic stress enhances spatial memory in ovariectomized female rats despite CA3 dendritic retraction: Possible involvement of CA1 neurons. Neuroscience. 135 (4), 1045-1054 (2005).
  23. Qin, M., Xia, Z., Huang, T., Smith, C. B. Effects of chronic immobilization stress on anxiety-like behavior and basolateral amygdala morphology in Fmr1 knockout mice. Neuroscience. 194, 282-290 (2011).
  24. Popoli, M., Yan, Z., McEwen, B. S., Sanacora, G. The stressed synapse: The impact of stress and glucocorticoids on glutamate transmission. Nature Reviews Neuroscience. 13 (1), 22-37 (2012).
  25. Bourke, C. H., Neigh, G. N. Behavioral effects of chronic adolescent stress are sustained and sexually dimorphic. Hormones and Behavior. 60 (1), 112-120 (2011).
  26. Eiland, L., Ramroop, J., Hill, M. N., Manley, J., McEwen, B. S. Chronic juvenile stress produces corticolimbic dendritic architectural remodeling and modulates emotional behavior in male and female rats. Psychoneuroendocrinology. 37 (1), 39-47 (2012).
  27. Sun, L., et al. Effects of Hint1 deficiency on emotional-like behaviors in mice under chronic immobilization stress. Brain and Behavior. 7 (10), 1-11 (2017).
  28. Kim, K. S., Han, P. L. Optimization of chronic stress paradigms using anxiety-and depression-like behavioral parameters. Journal of Neuroscience Research. 83 (3), 497-507 (2006).
  29. Kim, G., et al. The GABAB receptor associates with regulators of G-protein signaling 4 protein in the mouse prefrontal cortex and hypothalamus. BMB Reports. 47 (6), (2014).
  30. Jangra, A., et al. Honokiol abrogates chronic restraint stress-induced cognitive impairment and depressive-like behaviour by blocking endoplasmic reticulum stress in the hippocampus of mice. European Journal of Pharmacology. 770, 25-32 (2016).
  31. Hurley, L. L., Akinfiresoye, L., Kalejaiye, O., Tizabi, Y. Antidepressant effects of resveratrol in an animal model of depression. Behavioural Brain Research. 268 (5), 1-7 (2014).
  32. Gottesman, I. I., Gould, T. D. The endophenotype concept in psychiatry: etymology and strategic intentions. The American Journal of Psychiatry. 160 (4), 636-645 (2003).
  33. Cryan, J. F., Mombereau, C. In search of a depressed mouse: Utility of models for studying depression-related behavior in genetically modified mice. Molecular Psychiatry. 9 (4), 326-357 (2004).
  34. Son, H., Jung, S., Shin, J., Kang, M., Kim, H. Anti-Stress and Anti-Depressive Effects of Spinach Extracts on a Chronic Stress-Induced Depression Mouse Model through Lowering Blood Corticosterone and Increasing Brain Glutamate and Glutamine Levels. Journal of Clinical Medicine. 7 (11), 406 (2018).
  35. Crowley, J. J., Blendy, J. A., Lucki, I. Strain-dependent antidepressant-like effects of citalopram in the mouse tail suspension test. Psychopharmacology. 183 (2), 257-264 (2005).
  36. Ripoll, N., David, D. J. P., Dailly, E., Hascoët, M., Bourin, M. Antidepressant-like effects in various mice strains in the tail suspension test. Behavioural Brain Research. 143 (2), 193-200 (2003).
  37. Mayorga, A. J., Lucki, I. Limitations on the use of the C57BL/6 mouse in the tail suspension test. Psychopharmacology. 155 (1), 110-112 (2001).
  38. Cryan, J. F., Mombereau, C., Vassout, A. The tail suspension test as a model for assessing antidepressant activity: review of pharmacological and genetic studies in mice. Neurosci Biobehav Rev. 29 (4-5), 571-625 (2005).
  39. Can, A., Dao, D. T., Terrillion, C. E., Piantadosi, S. C., Bhat, S., Gould, T. D. The Tail Suspension Test. Journal of Visualized Experiments. (58), 2-7 (2011).
  40. Weiss, I. C., Pryce, C. R., Jongen-Rêlo, A. L., Nanz-Bahr, N. I., Feldon, J. Effect of social isolation on stress-related behavioural and neuroendocrine state in the rat. Behavioural Brain Research. 152 (2), 279-295 (2004).
  41. Hilakivi, L. A., Ota, M., Lister, R. Effect of isolation on brain monoamines and the behavior of mice in tests of exploration, locomotion, anxiety and behavioral “despair.”. Pharmacology, Biochemistry and Behavior. 33 (2), 371-374 (1989).
  42. Dalla, C., Pitychoutis, P. M., Kokras, N., Papadopoulou-Daifoti, Z. Sex differences in response to stress and expression of depressive-like behaviours in the rat. Current Topics In Behavioral Neurosciences. 8 (2), 97-118 (2011).
  43. Bangasser, D. A., Valentino, R. J. Sex differences in stress-related psychiatric disorders: Neurobiological perspectives. Frontiers in Neuroendocrinology. 35 (3), 303-319 (2014).
  44. Palanza, P. Animal models of anxiety and depression: How are females different?. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 25 (3), 219-233 (2001).
  45. Novais, A., Monteiro, S., Roque, S., Correia-Neves, M., Sousa, N. How age, sex and genotype shape the stress response. Neurobiology of Stress. 6, 44-56 (2017).
  46. Kim, J. G., Jung, H. S., Kim, K. J., Min, S. S., Yoon, B. J. Basal blood corticosterone level is correlated with susceptibility to chronic restraint stress in mice. Neuroscience Letters. 555, 137-142 (2013).
  47. Jeong, J. Y., Lee, D. H., Kang, S. S. Effects of Chronic Restraint Stress on Body Weight, Food Intake, and Hypothalamic Gene Expressions in Mice. Endocrinology and Metabolism. 28 (4), 288 (2013).
  48. Gould, T. D., Dao, D. T., Kovacsics, C. E. . Mood and anxiety related phenotypes in mice: characterization using behavioral tests. , (2009).

Tags

Chronic Immobilization StressDepression-like BehaviorMiceTail Suspension TestSucrose Preference TestBody WeightFood Intake
check_url/59546?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Son, H., Yang, J. H., Kim, H. J., Lee, D. K. A Chronic Immobilization Stress Protocol for Inducing Depression-Like Behavior in Mice. J. Vis. Exp. (147), e59546, doi:10.3791/59546 (2019).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image