Sosyal İzolasyon Modeli: Noninvaziv Bir Kemirgen Stres ve Anksiyete Modeli
Summary
Burada, minimal kullanımla ve invaziv prosedürler olmadan stres ve anksiyete benzeri davranışları indüklemek için vahşi tip C56BL / 6J fareleri kullanan sosyal izolasyon (SI) kaynaklı bir anksiyete fare modeli sunulmaktadır. Bu model, sosyal izolasyonun modern yaşam kalıplarını yansıtır ve anksiyete ve ilgili bozuklukları incelemek için idealdir.
Abstract
Anksiyete bozuklukları, Amerika Birleşik Devletleri’nde (ABD) engelliliğin önde gelen nedenlerinden biridir. Mevcut tedaviler her zaman etkili değildir ve hastaların% 50’sinden azı tam remisyon elde eder. Yeni bir anksiyolitik geliştirmede kritik bir adım, patolojik değişiklikleri incelemek ve ilaç hedeflerini, etkinliğini ve güvenliğini test etmek için fareler gibi bir hayvan modeli geliştirmek ve kullanmaktır. Mevcut yaklaşımlar arasında genetik manipülasyon, anksiyete indükleyici moleküllerin kronik uygulaması veya çevresel stresin uygulanması yer almaktadır. Bununla birlikte, bu yöntemler, günlük yaşam boyunca indüklenen kaygıyı gerçekçi bir şekilde yansıtmayabilir. Bu protokol, modern yaşamdaki kasıtlı veya kasıtsız sosyal izolasyon kalıplarını taklit eden yeni bir anksiyete modelini tanımlamaktadır. Sosyal izolasyona bağlı anksiyete modeli, algılanan dikkat dağıtıcı unsurları ve istilacılığı en aza indirir ve vahşi tip C57BL / 6 fareleri kullanır. Bu protokolde, 6 ila 8 haftalık fareler (erkek ve dişi), komşu fareler gibi dış ortamı 4 hafta boyunca görsel olarak bloke etmek için opak kafeslerde tek başına barındırılır. Hiçbir çevresel zenginleştirme (oyuncak gibi) sağlanmaz, yatak malzemesi% 50 oranında azaltılır, herhangi bir ilaç tedavisi agar formu olarak uygulanır ve farelerin maruz kalması / taşınması en aza indirilir. Bu protokol kullanılarak üretilen sosyal olarak izole edilmiş fareler, daha fazla kaygı benzeri davranış, saldırganlık ve azalmış biliş sergiler.
Introduction
Anksiyete bozuklukları, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki (ABD) zihinsel hastalıkların en büyük sınıfını ve yükünü temsil eder ve ilgili yıllık maliyetler 42 milyar ABD Doları 1,2,3’ü aşmaktadır. Son yıllarda, anksiyete ve stres, intihar ve intihar düşüncesinin yaygınlığını %16’nın üzerinde artırmıştır4. Kronik hastalıkları olan hastalar, zihinsel sıkıntının istenmeyen ikincil etkilerine veya bilişsel işlevlerde azalmaya karşı özellikle savunmasızdır5. Anksiyete için mevcut tedaviler psikoterapi, ilaçlar veya her ikisinin bir kombinasyonunu içerir6. Bununla birlikte, bu krize rağmen, hastaların% 50’sinden azı tam remisyonelde etmektedir 6,7. Benzodiazepinler (BZ’ler) ve seçici serotonin geri alım inhibitörleri (SSRI’lar) gibi anksiyolitik ilaçların önemli dezavantajları vardır veya çok az veya hiç acil etki üretmez8. Dahası, geliştirilmekte olan yeni anksiyolitik ilaçların göreceli bir kıtlığı vardır ve ilaç geliştirmenin maliyetli ve zaman alıcı süreci 9,10 ile karşı karşıya kalmaktadır.
İlaç geliştirme sürecindeki kritik bir adım, patolojik değişiklikleri incelemek ve ilaç güvenliğini ve etkinliğini test etmek için fareler gibi bir hayvan modelinin kurulması ve kullanılmasıdır11. Anksiyete hayvan modellerinin oluşturulmasına yönelik mevcut yaklaşımlar arasında 1) serotonin reseptörlerini (5-HT1A) veya γ-aminobütirik asit A reseptörünü (GABA AR) α alt birimlerini nakavt etmek gibi genetik manipülasyon12; 2) kortikosteron veya lipopolisakkaritler (LPS) gibi anksiyete indükleyicileri kronik olarak uygulamak13,14; veya 3) sosyal yenilgi ve annelerin ayrılması da dahil olmak üzere çevresel stresi yönetmek15. Bununla birlikte, bu yöntemler, günlük yaşam boyunca indüklenen kaygıyı gerçekçi bir şekilde yansıtmayabilir ve bu nedenle altta yatan mekanizmayı araştırmak veya yeni ilaçları test etmek için uygun olmayabilir.
İnsanlar gibi, fareler ve sıçanlar da son derece sosyal yaratıklardır16,17,18. Sosyal temas ve sosyal etkileşimler optimal beyin sağlığı için gereklidir ve yetiştirme döneminde uygun nörogelişim için kritiköneme sahiptir 19. Bu nedenle, yetiştirme döneminde annenin ayrılması veya sosyal izolasyon, daha fazla kaygı, depresyon ve nörotransmisyondaki değişiklikleri gösteren farelerle sonuçlanır20. Dahası, sosyal tımar veya allogrooming, birlikte yaşayan fareler ve sıçanlar arasında yaygın bir bağlanma veya rahatlatıcı davranış biçimidir21. Bu nedenle, sosyalleşme kemirgen yaşamının ayrılmaz bir parçasıdır ve izolasyon sağlıklarını olumsuz yönde etkiler.
Bu bağlamda, mevcut protokol, modern yaşamdaki kasıtlı veya kasıtsız sosyal izolasyon kalıplarını taklit etmek için yeni bir kaygı modeli tanımlamaktadır. Bu sosyal izolasyon (SI) modeli, algılanan dikkat dağıtıcı unsurları ve istilacılığı en aza indirir ve yetişkin vahşi tip C57BL / 6 fareleri ve Sprague-Dawley (SD) sıçanlarını kullanır. Burada sunulan protokol, sosyal izolasyonun bir sonucu olarak artan anksiyete benzeri davranış, saldırganlık, azalmış biliş ve artmış nöroinflamasyon gösteren yayınlanmış kanıtlarımıza dayanan anksiyete fareleri modeline odaklanmaktadır22,23,24. Anksiyete benzeri davranış, yükseltilmiş artı labirent (EPM) ve açık alan (OF) testleri ile doğrulanırken, bilişsel işlev yeni nesne tanıma (NOR) ve yeni bağlam tanıma (NCR) testleri ile ölçülür. Bu model, anksiyete ve ilgili bozuklukları araştırmak için yararlıdır, ancak hafif bilişsel bozukluğun doğal ilerlemesini ve gelişimini ve strese bağlı metabolik değişiklikleri incelemek için uyarlanabilir veya değiştirilebilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Protokoldeki kritik adımlar, sosyal izolasyon kafeslerinin düzgün bir şekilde kurulmasını (yani, opak torbaların sarılması ve yatak miktarının azaltılması), izolasyon süresi boyunca farelerin elleçlenmesini ve rahatsız edilmesini en aza indirmeyi ve farelerin agar’ı tamamen ilaçla elde etmelerini ve tüketmelerini sağlamayı içerir. Vivaryum veya mahfaza durumunun sabit bir sıcaklık ve nemde tutulmasının yanı sıra en aza indirilmiş dış parazitlerin korunması çok önemlidir. Gürül…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, Ulusal Sağlık Enstitüsü hibesi AA17991 (J.L.’ye), Kaygısız Biyoteknoloji Vakfı (J.L.’ye), Güney Kaliforniya Üniversitesi (USC), USC Graduate School Seyahat / Araştırma Ödülü (S.W.’ye) tarafından finanse edilmiştir. Suudi Arabistan Kültür Misyonu Bursu (A.A.O.’ya) ve Ordu Sağlık Meslekleri Burs Programı (A.S.S.’ye).
Materials
| Black Plastic Bags | Office Depot | 791932 | 24" x 32" |
| Elevated Plus Maze | SD Instruments | NA | Black color |
| Open Field enclosure | SD Instruments | NA | White color |
| Select Agar | Invitrogen | 30391-023 | |
| Square cotton for nesting (nestlet) | Ancare Corporation | NC9365966 | Divide a 2" square piece into 4 pieces to create a 1" square piece for isolation group |
| Sucrose | Sigma | S1888-1KG | |
| Weigh boat | SIgma | HS1420A | Small, square white polystyrene |
References
- Craske, M. G., et al. Anxiety disorders. Nature Reviews Disease Primers. 3 (1), 17024 (2017).
- Kasper, S., den Boer, J., Ad Sitsen, J. . Handbook of Depression and Anxiety: A Biological Approach. , (2003).
- Konnopka, A., König, H. Economic burden of anxiety disorders: a systematic review and meta-analysis. Pharmacoeconomics. 38 (1), 25-37 (2020).
- Batterham, P. J., et al. Effects of the COVID-19 pandemic on suicidal ideation in a representative Australian population sample-Longitudinal cohort study. Journal of Affective Disorders. 300, 385-391 (2022).
- Ismail, I. I., Kamel, W. A., Al-Hashel, J. Y. Association of COVID-19 pandemic and rate of cognitive decline in patients with dementia and mild cognitive impairment: a cross-sectional study. Gerontology and Geriatric Medicine. 7, 23337214211005223 (2021).
- . NIMH. Anxiety Disorders Available from: https://www.nimh.nih.gov/health/topics/anxiety-disorders/index.shtml (2018)
- Roy-Byrne, P. Treatment-refractory anxiety; definition, risk factors, and treatment challenges. Dialogues in Clinical Neuroscience. 17 (2), 191-206 (2015).
- Cassano, G. B., Baldini Rossi, N., Pini, S. Psychopharmacology of anxiety disorders. Dialogues in Clinical Neuroscience. 4 (3), 271-285 (2002).
- Garakani, A., et al. Pharmacotherapy of anxiety disorders: current and emerging treatment options. Frontiers in Psychiatry. 11, 595584 (2020).
- Hutson, P. H., Clark, J. A., Cross, A. J. CNS target identification and validation: avoiding the valley of death or naive optimism. Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 57 (1), 171-187 (2017).
- Hart, P. C., Proetzel, G., Wiles, M. V., et al. Experimental models of anxiety for drug discovery and brain research. Mouse Models for Drug Discovery: Methods and Protocols. , 271-291 (2016).
- Scherma, M., Giunti, E., Fratta, W., Fadda, P. Gene knockout animal models of depression, anxiety and obsessive compulsive disorders. Psychiatric Genetics. 29 (5), 191-199 (2019).
- Liu, W. -. Z., et al. Identification of a prefrontal cortex-to-amygdala pathway for chronic stress-induced anxiety. Nature Communications. 11 (1), 2221 (2020).
- Zheng, Z. -. H., et al. Neuroinflammation induces anxiety- and depressive-like behavior by modulating neuronal plasticity in the basolateral amygdala. Brain, Behavior, and Immunity. 91, 505-518 (2021).
- Toth, I., Neumann, I. D. Animal models of social avoidance and social fear. Cell and Tissue Research. 354 (1), 107-118 (2013).
- Wang, F., Kessels, H. W., Hu, H. The mouse that roared: neural mechanisms of social hierarchy. Trends in Neurosciences. 37 (11), 674-682 (2014).
- Endo, N., et al. Multiple animal positioning system shows that socially-reared mice influence the social proximity of isolation-reared cagemates. Communications Biology. 1 (1), 225 (2018).
- Netser, S., et al. Distinct dynamics of social motivation drive differential social behavior in laboratory rat and mouse strains. Nature Communications. 11 (1), 5908 (2020).
- Krimberg, J. S., Lumertz, F. S., Orso, R., Viola, T. W., de Almeida, R. M. M. Impact of social isolation on the oxytocinergic system: A systematic review and meta-analysis of rodent data. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 134, 104549 (2022).
- Mumtaz, F., Khan, M. I., Zubair, M., Dehpour, A. R. Neurobiology and consequences of social isolation stress in animal model-A comprehensive review. Biomedicine & Pharmacotherapy. 105, 1205-1222 (2018).
- Ranade, S. Comforting in mice. Nature Neuroscience. 24 (12), 1640 (2021).
- Al Omran, A. J., et al. Social isolation induces neuroinflammation and microglia overactivation, while dihydromyricetin prevents and improves them. Journal of Neuroinflammation. 19 (1), 2 (2022).
- Watanabe, S., et al. Dihydromyricetin improves social isolation-induced cognitive impairments and astrocytic changes in mice. Scientific Reports. 12 (1), 5899 (2022).
- Silva, J., et al. Modulation of hippocampal GABAergic neurotransmission and gephyrin levels by dihydromyricetin improves anxiety. Frontiers in Pharmacology. 11, 1008 (2020).
- Porter, V. R., et al. Frequency and characteristics of anxiety among patients with Alzheimer’s disease and related dementias. Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neuroscience. 15 (2), 180-186 (2003).
- Hossain, M. M., et al. Prevalence of anxiety and depression in South Asia during COVID-19: A systematic review and meta-analysis. Heliyon. 7 (4), 06677 (2021).
- . NHGRI. Knockout Mice Fact Sheet Available from: https://www.genome.gov/about-genomics/fact-sheets/Knockout-Mice-Fact-Sheet (2020)
- Takahashi, A. Social stress and aggression in murine models. Current Topics in Behavioral Neuroscience. 54, 181-208 (2022).
- Lam, R. W. Challenges in the treatment of anxiety disorders: beyond guidelines. International Journal of Psychiatry in Clinical Practice. 10, 18-24 (2006).
- Sullens, D. G., et al. Social isolation induces hyperactivity and exploration in aged female mice. PLoS One. 16 (2), 0245355 (2021).
