Chronisch unvorhersehbarer milder Stress bei Ratten basierend auf der mongolischen Medizin

Summary

Dieses Protokoll skizziert ein CUMS-Modell (Chronic Unpredictable Mild Stress) für Depressionen, das auf der mongolischen medizinischen Theorie basiert, zusammen mit Methoden zur Validierung von Verhaltenstests.

Abstract

Depression ist eine weit verbreitete affektive Störung und stellt eine der Hauptursachen für globale Behinderung dar. Die Einschränkungen der derzeitigen pharmakologischen Interventionen tragen zu der erheblichen gesundheitlichen Belastung bei, die dieser Erkrankung zugeschrieben wird. Es besteht ein dringender Bedarf an einem tieferen Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen der Depression, so dass präklinische Modelle mit translationalem Potenzial sehr wertvoll sind. Die mongolische Medizin, eine Untergruppe der traditionellen Medizin, postuliert, dass das Auftreten von Krankheiten eng mit dem Gleichgewicht von Wind, Galle und Schleim verbunden ist. In dieser Studie stellen wir ein Protokoll für die CUMS-Methode (Chronic Unpredictable Mild Stress) bei Ratten vor. In diesem Rahmen werden Ratten einer Reihe von fluktuierenden, milden Stressoren ausgesetzt, um einen depressionsähnlichen Phänotyp zu induzieren, der die Pathogenese der menschlichen Depression nachahmt. Zu den Verhaltenstests, die in diesem Protokoll verwendet werden, gehören der Saccharose-Präferenztest (SPT), der auf Anhedonie hinweist – ein Kernsymptom der Depression; der Open Field Test (OFT), der das Angstniveau misst; und der Morris Water Maze Test (MWM), der das räumliche Gedächtnis und die Lernfähigkeiten bewertet. Die CUMS-Methode demonstriert die Fähigkeit, Anhedonie zu induzieren und langfristige Verhaltensdefizite zu verursachen. Darüber hinaus orientiert sich dieses Protokoll stärker an der mongolischen Medizintheorie als andere Tiermodelle, die darauf ausgelegt sind, depressionsähnliches Verhalten hervorzurufen. Die Entwicklung dieses Tiermodells und die anschließende Forschung bieten eine solide Grundlage für zukünftige innovative Studien im Bereich der mongolischen Medizin.

Introduction

Die Major Depression (MDD) ist eine weit verbreitete psychische Erkrankung, die weltweit die dritthäufigste Ursache für Behinderungen ist und von der über 300 Millionen Menschen betroffen sind^1,2,3. Es wird geschätzt, dass mindestens die Hälfte der Betroffenen keine angemessene Behandlung erhält⁴. Angesichts dieser Lücke dienen Tiermodelle als wichtiges Instrument, um die Ätiologie von Depressionen zu untersuchen. Bis heute existieren mehr als 20 verschiedene Tiermodelle für Depressionen⁵. Unter diesen ist das Modell des chronisch unvorhersehbaren milden Stresses (CUMS), das 1987 von Paul Winer verfeinert wurde, das am häufigsten verwendete Modell⁶. Das CUMS-Modell geht von der Prämisse aus, dass die Exposition von Nagetieren gegenüber einer Vielzahl von sozio-ökologischen Stressoren zu Symptomen führt, die mit Angstzuständen, Anspannung und Depressionen vergleichbar sind. Die Methodik besteht darin, die Tiere über mehrere Wochen hinweg verschiedenen leichten Stressoren auszusetzen, was in einer Reihe von Verhaltensänderungen gipfelt, darunter Anhedonie und depressive Verhaltensweisen^7,8. Diese Veränderungen gehen mit Verschiebungen der endokrinen und Neurotransmitterprofile einher, wie z. B. einer Verringerung der 5-HT^9,10. Diese Ergebnisse entsprechen weitgehend denen, die bei Menschen mit MDD beobachtet wurden, was den Nutzen des Modells bestätigt. Das CUMS-Modell wird besonders für seine Wirksamkeit bei der Bewertung von Antidepressiva geschätzt und zeigt ein hohes Maß an oberflächlicher, struktureller und prädiktiver Validität^11,12. Im Gegensatz zu anderen Modellen reagiert CUMS empfindlich auf die Auswirkungen der chronischen Verabreichung von monoaminergen Antidepressiva. Zum Beispiel hat sich gezeigt, dass selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRIs) wie Citalopram, Paroxetin und Fluoxetin Anhedonie unter chronischen Stressbedingungen verhindern und umkehren können^12,13. Darüber hinaus haben auch neue schnell wirkende Antidepressiva wie Ketamin in diesem Modell Wirksamkeit gezeigt^14,15. Im Gegensatz dazu sind andere Tests wie der Forced Swimming Test (FST) und der Tail Suspension Test (TST) weniger zuverlässig für die Modellierung langfristiger Verhaltensänderungen und spiegeln oft eher Anpassungen an akuten Stress als anhaltende Symptome einer Depression wider¹⁶. Diese Merkmale unterstreichen die robuste Validität des CUMS-Modells in der Depressionsforschung. Eines der hervorstechendsten Merkmale des CUMS-Modells, das in der Altertumswissenschaft für seine hohe Zuverlässigkeit anerkannt ist, ist die Anhedonie – die Unfähigkeit, Freude oder Interesse an alltäglichen Aktivitäten zu empfinden^17,18. Dieses Phänomen wird häufig mit Saccharose-Präferenztests bewertet, und es wurde gezeigt, dass viele Antidepressiva den reduzierten Saccharosekonsum rückgängig machen. In der CUMS-Literatur werden auch mehrere andere Metriken häufig verwendet, darunter der Open Field Test (OFT), der das willkürliche motorische Verhalten, die explorativen Tendenzen und die Anspannung bewertet und so den Schweregrad der Depression misst¹⁹. Andere Tests wie der erhöhte Plus-Labyrinth (EPM) bewerten angstähnliche Verhaltensweisen, der Morris-Wasserlabyrinth-Test (MWM) untersucht die kognitiven Funktionen²⁰, und der FST bewertet die Anfälligkeit für negative Emotionen und Verhaltensverzweiflung²⁰. Darüber hinaus sind die meisten Stressoren, die sich auf den Menschen auswirken, sozialer Natur. Personen mit suboptimalen sozialen Beziehungen, die durch eingeschränkte soziale Aktivitäten, Netzwerke und Unterstützung gekennzeichnet sind, haben ein erhöhtes Risiko für verschiedene Krankheiten^21,22. Dies gilt auch für Nagetiere, bei denen es sich um soziale Tiere handelt, die in Gruppen leben. Zum Beispiel weisen Ratten, die in Isolation gehalten werden, Merkmale des sogenannten Isolationssyndroms auf, das sozialen Stress hervorruft und das Auftreten von Depressionen beschleunigt²³.

Die mongolische Medizin, ein bedeutender Zweig der chinesischen Medizin, geht davon aus, dass der Ausbruch einer Krankheit ein komplexes Zusammenspiel zwischen intrinsischen und externen Faktoren ist. Zu diesen externen Faktoren, die als die vier Nebenbedingungen bezeichnet werden, gehören der Klimawandel, die Ernährung, der Lebensstil und plötzliche Ereignisse wie Infektionen, überraschende Ereignisse und psychische Störungen. Der Krankheitsprozess wird als eine fortlaufende Interaktion zwischen drei Elementen – die als die drei Arten von Homoren bezeichnet werden – und den sieben körperlichen Bestandteilen in Übereinstimmung mit den vier Hilfsbedingungen^{konzeptualisiert 24}. Die mongolische Medizin geht davon aus, dass der menschliche Körper als eine integrierte Einheit funktioniert, die durch ein relatives Gleichgewicht zwischen den drei Homorn aufrechterhalten wird. Eine Störung dieses Gleichgewichts wird als Vorläufer der Krankheit^{angesehen 24}. Angesichts der zentralen Rolle von Tierversuchen bei der Brücke zwischen traditioneller und moderner Medizin ist es von entscheidender Bedeutung, Tiermodelle zu entwickeln, die für die Forschung im Bereich der mongolischen Medizin relevant sind. Dementsprechend haben wir eine 28-tägige Isolationsmethodik in Verbindung mit CUMS eingesetzt, um diese physiologischen und psychologischen Stressoren zu simulieren. Wir wählten neun spezifische unvorhersehbare Stressoren aus und versuchten, diese Modellierungsmethode durch die Drei-Homors-Theorie der mongolischen Medizin zu untermauern. Die Etablierung eines robusten Tiermodells ist grundlegend für die Förderung der Grundlagenforschung in der mongolischen Medizin und wird wesentlich zu deren Grundlagenstudien beitragen.

Protocol

Die Versuchsprotokolle wurden vom Ethics of Animal Trial Care Committee der Medizinischen Universität der Inneren Mongolei (YKD202301172) genehmigt und entsprachen den Richtlinien der National Institutes of Health für Tierpflege und Ethik. Die Lizenznummer für unser Tierzentrum lautet NO.110324230102364187. Vierundzwanzig männliche Sprague-Dawley (SD) Ratten, jeweils 8 Wochen alt (200 g ± 20 g), wurden erworben und in einer kontrollierten Umgebung mit einer Temperatur von 22 °C ± 2 °C und einer Luftfeuchtigkeit v…

Representative Results

Ergebnisse der Verhaltenstests im CUMS-induzierten RattendepressionsmodellUm die Wirksamkeit des CUMS-Verfahrens bei der Induktion von depressionsähnlichen Verhaltensweisen zu bestätigen, wurde ein Manipulationscheck durchgeführt. Männliche Sprague-Dawley-Ratten (SD) wurden über einen Zeitraum von 4 Wochen nach dem Zufallsprinzip entweder der MOD- oder der CON-Gruppe zugeteilt, wie in Schritt 1.2.3 beschrieben. Anschließend wurden die Ratten getötet und ihre Hippocampi vollständig präpariert…

Discussion

Depression ist eine psychische Störung, die durch Symptome wie schlechte Stimmung, mangelnde Lust und verminderte Energie gekennzeichnet^{ist 30}. Im Bereich der Depressionsforschung ist die Etablierung eines verlässlichen Tiermodells entscheidend, um therapeutische Interventionen voranzutreiben. Unter den verschiedenen Tiermodellen ist das CUMS-Modell besonders bemerkenswert für seine hohe Reliabilität, Validität und Kongruenz mit den Merkmalen der menschlichen Depression^31</s…

Materials

1.5 mL centrifuge tube	service Biotechnology Co., Ltd	EP-150-M
1000 µL Pipette	service Biotechnology Co., Ltd	IC021198160223
10 µL pipette tip	service Biotechnology Co., Ltd	IC012395160823
10 µL pipette tip	service Biotechnology Co., Ltd	TP-10
1250 µL pipette tip	service Biotechnology Co., Ltd	TP-1250
2 mL centrifuge tube	service Biotechnology Co., Ltd	EP-200-M
200 µL pipette tip	service Biotechnology Co., Ltd	TP-200
200 µL pipette tip	service Biotechnology Co., Ltd	IC021029160323
300 µL Multi-Channel Pipette	service Biotechnology Co., Ltd	IC091006161022
50 µL Pipette	service Biotechnology Co., Ltd	DS35110
Automatic plate washing machine	rayto Life Sciences Co., Ltd	RT-3100
Benchtop High-Speed Freezing Centrifuge	dalong construction Co., Ltd	D3024R
electronic balance	Mettler Toledo International Trade (Shanghai) Co., Ltd	ME203E/02
Electrothermal blast drying oven	Labotery Experimental Instrument Equipment Co., Ltd	GEL-70
Enzyme Label Detector	BioTeK Co., Ltd	Epoch
High Speed Tissue Grinder	service Biotechnology Co., Ltd	KZ--F
Horizontal Freezer	Mellow Group Co., Ltd	BCD-318AT
Laboratory Ultrapure Water Machine	Jinan Aiken Environmental Protection Technology Co., Ltd	AK-RO-C2
Morris water maze video trail analysing system	Tai Meng Tech Co., Ltd	WMT-200
Rat 5-HT ELISA Kit	Lian Ke bio Co., Ltd,China	96T/48T
SPF grade Sprague Dawley (SD) rats	SPF (Beijing) Biotechnology Co	SCXK(JING)2019-0010
Sprague Dawley rats	Beijing Biotechnology Co., Ltd, China	SCXK (JING) 2019-0010
Vertical Refrigerated Display Cabinet	Xingx Group Co., Ltd	LSC-316C
video tracking system	Tai Meng Tech Co., Ltd	ZH-ZFT
vortex mixer	Servicebio technology Co., Ltd	MV-100