Verwendung eines murinen Modells psychosozialen Stresses in der Schwangerschaft als translational relevantes Paradigma für psychiatrische Störungen bei Müttern und Säuglingen
Summary
Das Paradigma des chronischen psychosozialen Stresses (CGS) verwendet klinisch relevante Stressoren während der Schwangerschaft bei Mäusen, um psychiatrische Störungen von Müttern und Säuglingen zu modellieren. Hier bieten wir eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Anwendung des CGS-Paradigmas und nachgelagerter Bewertungen, um dieses Modell zu validieren.
Abstract
Die peripartale Periode gilt als sensible Periode, in der nachteilige mütterliche Expositionen zu langfristigen negativen Folgen für Mutter und Nachkommen führen können, einschließlich der Entwicklung neuropsychiatrischer Störungen. Risikofaktoren, die mit dem Auftreten einer affektiven Dysregulation in der Mutter-Kind-Dyade verbunden sind, wurden umfassend untersucht. Die Exposition gegenüber psychosozialem Stress während der Schwangerschaft hat sich durchweg als einer der stärksten Prädiktoren herausgestellt. Mehrere Nagetiermodelle wurden erstellt, um diese Assoziation zu untersuchen; Diese Modelle beruhen jedoch auf der Verwendung von physischen Stressoren oder einer begrenzten Anzahl von psychosozialen Stressoren, die sich wiederholen, die die Art, Intensität und Häufigkeit von Stressoren, die von Frauen erlebt werden, nicht genau erfassen. Um diese Einschränkungen zu überwinden, wurde ein Paradigma des chronischen psychosozialen Stresses (CGS) generiert, das verschiedene psychosoziale Beleidigungen unterschiedlicher Intensität verwendet, die auf unvorhersehbare Weise präsentiert werden. Das Manuskript beschreibt dieses neuartige CGS-Paradigma, bei dem schwangere weibliche Mäuse vom Schwangerschaftstag 6,5 bis 17,5 tagsüber und über Nacht verschiedenen Stressoren ausgesetzt sind. Tagesstressoren, zwei pro Tag durch eine 2- h-Pause getrennt, reichen von der Exposition gegenüber Fremdkörpern oder Raubtiergeruch bis hin zu häufigen Änderungen der Bettwäsche, Entfernung von Bettwäsche und Käfigneigung. Zu den Stressfaktoren über Nacht gehören kontinuierliche Lichteinwirkung, wechselnde Käfigkameraden oder Benetzung von Bettwäsche. Wir haben bereits gezeigt, dass die Exposition gegenüber CGS zur Entwicklung von mütterlichen neuroendokrinen und Verhaltensanomalien führt, einschließlich erhöhter Stressreaktivität, der Entstehung fragmentierter mütterlicher Pflegemuster, Anhedonie und angstbedingtem Verhalten, Kernmerkmalen von Frauen, die an perinataler Stimmung und Angststörungen leiden. Dieses CGS-Modell wird daher zu einem einzigartigen Werkzeug, das verwendet werden kann, um molekulare Defekte aufzuklären, die der mütterlichen affektiven Dysregulation zugrunde liegen, sowie transplazentale Mechanismen, die die fetale Neuroentwicklung beeinflussen und zu negativen langfristigen Verhaltensfolgen bei den Nachkommen führen.
Introduction
Die Mechanismen, die einer erhöhten Anfälligkeit für neuropsychiatrische Störungen bei Müttern und Säuglingen nach nachteiligen mütterlichen Expositionen in der peripartalen Periode zugrunde liegen, bleiben weitgehend unbekannt. Während der Schwangerschaft und des Übergangs in die postpartale Periode treten erhebliche mütterliche physiologische Veränderungen auf, einschließlich mehrerer neuroendokriner Anpassungen, von denen angenommen wird, dass sie nicht nur für die Neuroentwicklung gesunder Nachkommen, sondern auch für die Erhaltung der psychischen Gesundheit der Mutter von entscheidender Bedeutung sind1,2. Auf der Ebene der mütterlichen Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse (HPA) werden Anpassungen sowohl in der zirkadianen als auch in der stressinduzierten Glukokortikoidfreisetzung beobachtet, einschließlich eines abgeflachten Rhythmus der tagaktiven HPA-Achsenaktivität und einer gedämpften HPA-Achsenreaktion auf akute Stressoren3,4,5. Angesichts der Tatsache, dass eine erhöhte HPA-Achsenaktivität bei einer Untergruppe von Frauen mit postpartaler affektiver Dysregulation berichtet wird, einschließlich erhöhter Konzentrationen zirkulierender Glukokortikoide und gehemmtem negativem Feedback6,7,8, wird angenommen, dass die Exposition gegenüber Stressoren, die zu einer erhöhten postpartalen Stressreaktivität führen und mütterliche HPA-Achsenanpassungen verhindern, die Anfälligkeit für neuropsychiatrische Störungen erhöhen.
Um die Auswirkungen von Stress auf die affektive Dysregulation bei Müttern und Säuglingen aufzuklären, wurden mehrere Nagetiermodelle von Stress in der peripartalen Periode erstellt. Die meisten dieser Modelle sind durch die Anwendung von physischen Stressoren gekennzeichnet, die zu homöostatischen Herausforderungen und Veränderungen des physiologischen Status des Muttertiers9führen, wie chronischer Zurückhaltungsstress10 und Schwimmstress während derSchwangerschaft 11oder postpartale Schockexposition12. Obwohl gezeigt wurde, dass diese Paradigmen zur Entstehung von postpartalen depressiven Verhaltensweisen und Veränderungen in der mütterlichen Pflegeführen 10,11,12, wurden sie durch ihre Unfähigkeit, die psychosoziale Natur von Stressoren, die häufig von menschlichen Müttern erlebt werden, genau zu erfassen, eingeschränkt. Dies wird besonders wichtig, wenn versucht wird, die neuroendokrinen Folgen von chronischem Stress in der peripartalen Periode aufzudecken, da angenommen wird, dass die Verarbeitung verschiedener Arten von Stressoren durch unterschiedliche neuronale Netze vermittelt wird, die die HPA-Achsenaktivierung orchestrieren9.
Um diese Einschränkung zu überwinden, haben mehrere Gruppen Stressparadigmen entwickelt, die psychosoziale Beleidigungen oder eine Kombination aus physischen und psychosozialen Stressoren verwenden. Das mütterliche Trennungsmodell, bei dem Muttertiere während der postpartalen Periode13 , 14für mehrere Stunden pro Tag von ihren Welpen getrenntwerden,und das chronische soziale Stressmodell, bei dem die Muttertiere in Gegenwart ihrerWürfe 15 , 16 einemmännlichen Eindringling ausgesetztsind,konnten das Auftreten von Anomalien in der mütterlichen Pflege und depressiven Phänotypen im Zusammenhang mit physischen Stressparadigmen reproduzieren. Das Paradigma des chronischen Ultramild-Stresses, bei dem schwangere weibliche Mäuse einer Vielzahl von psychosozialen Beleidigungen ausgesetzt sind, einschließlich Käfigneigung und Beleuchtung über Nacht, sowie erheblichen physiologischen Beleidigungen wie Zurückhaltungsstress und Nahrungseinschränkung, hat weiter gezeigt, dass die Exposition gegenüber einer gemischten Natur von Stressoren zu Anomalien im mütterlichen Verhalten führt, einschließlich Beeinträchtigungen der mütterlichen Aggression. sowie Dysregulation in der circadianen Aktivität der HPA-Achse17,18. In Übereinstimmung mit diesen Ergebnissen führt ein alternierendes Zurückhaltungsstress- und Überfüllungsmodell während der Schwangerschaft zu Erhöhungen des postpartalen mütterlichen zirkadianen Corticosteronspiegels sowie zu Veränderungen in der mütterlichen Versorgung, obwohl keine Unterschiede in der HPA-Achsenreaktivität nach postpartaler Exposition gegenüber neuartigen akuten Beleidigungen beobachtet werden1.
Eine Erweiterung dieser Arbeit, die ein Schwangerschaftsstressparadigma erzeugt, das mehrere psychosoziale Beleidigungen verwendet, die auf unvorhersehbare Weise präsentiert werden, und den Einsatz physiologischer Stressoren minimiert. Studien haben bereits gezeigt, dass dieses chronische psychosoziale Stressparadigma (CGS) zur Entwicklung einer dysfunktionalen mütterlichen HPA-Achse führt, einschließlich einer erhöhten Stressreaktivität in der frühen postpartalen Periode19. Diese Veränderungen sind mit Anomalien im mütterlichen Verhalten verbunden, einschließlich Veränderungen in der Qualität der mütterlichen Versorgung, die von Welpen erhalten werden, und das Auftreten von anhedonischen und angstähnlichen Verhaltensweisen19, Merkmale, die mit perinataler Stimmung und Angststörungen übereinstimmen20,21. Darüber hinaus nimmt die Gewichtszunahme der Nachkommen während der postnatalen Periode nach der In-utero-Exposition gegenüber CGS19ab, was darauf hindeutet, dass CGS in zukünftigen Generationen anhaltende negative Programmeffekte haben kann.
Ziel bei der Entwicklung des CGS-Paradigmas war es, in erster Linie klinisch relevante Stressoren zu verwenden, die die Art, Intensität und Häufigkeit von Beleidigungen, die oft mit neuroendokriner Dysregulation und der Entwicklung von perinatalen Stimmungs- und Angststörungen verbunden sind, genau erfassen. Hier bietet die Studie ein detailliertes Protokoll, wie schwangere weibliche Mäuse CGS unterzogen werden können, sowie nachgelagerte Bewertungen, mit denen die Gültigkeit des Modells getestet werden kann.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die Exposition der trächtigen Mäuse gegenüber CGS-Störungen nach der geburtlichen mütterlichen neuroendokrinen Funktion, einschließlich der HPA-Achsenreaktion auf neuartige Stressoren, und ist mit verschiedenen Verhaltensanomalien verbunden, die für perinatale Stimmungs- und Angststörungen relevant sind. Da das Modell einen Umweltrisikofaktor verwendet, wird eine höhere phänotypische Variation erwartet als sonst in genetischen Modellen beobachtet22. Dennoch können die Ergebnisse, die du…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren möchten die Unterstützung des National Institute of General Medical Sciences T32 GM063483-14 und der Cincinnati Children’s Research Foundation anerkennen. Für Daten, die von Zoubovsky et al., 2019, angepasst wurden, finden Sie die Creative Common License an folgendem Ort: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
Materials
| Animal lancet | Braintree Scientific Inc. | GR4MM | |
| Blunt end probe | Fine Science Tools | 10088-15 | Used to check for copulatory plugs |
| Bottles for SPT | Braintree Scientific Inc. | WTRBTL S-BL | 100 mL glass water bottle with stopper and sipper ball point tube, graduted by 1 mL. |
| Conical tubes (50 mL) | Corning Inc. | 352098 | Used for restraining mice to measure HPA axis response to acute stress. Make sure conical tube has small opening at the end for ventilation. |
| Legos | Amazon | – | |
| Marbles | Amazon | – | |
| Mouse Corticosterone ELISA kit | Biovendor | RTC002R | |
| Mouse EZM | TSE Systems | – | |
| Reciprocal laboratory shaker | Labnet international | S2030-RC-B | |
| Serum separator tubes | Becton Dickinson | 365967 | |
| Static cage- bottom | Alternative Design Manufacturing and Supply Inc. | RC71D-PC | |
| Static cage – filtered ventilated tops | Alternative Design Manufacturing and Supply Inc. | FT71H-PC |
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