לחץ כרוני בלתי צפוי קל בחולדות מבוסס על התרופה המונגולית
Summary
פרוטוקול זה מתאר מודל לחץ קל כרוני בלתי צפוי (CUMS) לדיכאון המבוסס על תיאוריה רפואית מונגולית, יחד עם שיטות לאימות מבחנים התנהגותיים.
Abstract
דיכאון הוא הפרעה רגשית נפוצה ומהווה גורם מוביל לנכות עולמית. מגבלות ההתערבויות הפרמקולוגיות הנוכחיות תורמות לנטל הבריאותי המשמעותי המיוחס למצב זה. יש צורך דחוף בהבנה עמוקה יותר של המנגנונים הבסיסיים של דיכאון, מה שהופך מודלים פרה-קליניים עם פוטנציאל תרגומי בעלי ערך רב. הרפואה המונגולית, תת-קבוצה של הרפואה המסורתית, מניחה כי הופעת מחלות קשורה קשר הדוק לשיווי המשקל של רוח, מרה וליחה. במחקר זה אנו מציגים פרוטוקול לשיטת העקה הקלה הכרונית הבלתי צפויה (CUMS) בחולדות. במסגרת זו, חולדות חשופות לסדרה של גורמי עקה משתנים וקלים כדי לגרום לפנוטיפ דמוי דיכאון, המחקה את הפתוגנזה של דיכאון אנושי. בדיקות התנהגותיות המשמשות בפרוטוקול זה כוללות את מבחן העדפת סוכרוז (SPT), המעיד על אנהדוניה – תסמין ליבה של דיכאון; מבחן השדה הפתוח (OFT), המודד את רמות החרדה; ומבחן מבוך המים מוריס (MWM), המעריך זיכרון מרחבי ויכולות למידה. שיטת CUMS מדגימה את היכולת לגרום לאנהדוניה ולגרום לליקויים התנהגותיים ארוכי טווח. יתר על כן, פרוטוקול זה תואם יותר את התיאוריה הרפואית המונגולית מאשר מודלים אחרים של בעלי חיים שנועדו לעורר התנהגות דמוית דיכאון. פיתוח מודל זה של בעלי חיים והמחקר שבעקבותיו מספקים בסיס איתן למחקרים חדשניים עתידיים בתחום הרפואה המונגולית.
Introduction
הפרעת דיכאון מג’ורי (MDD) היא מחלת נפש נפוצה, המדורגת כגורם השלישי המוביל לנכות ברחבי העולם ומשפיעה על יותר מ -300 מיליון אנשים1,2,3. יש לציין כי ההערכה היא כי לפחות מחצית מהאנשים שנפגעו אינם מקבלים טיפול הולם4. בהינתן פער זה, מודלים של בעלי חיים משמשים כלי מכריע לחקר האטיולוגיה של דיכאון. נכון להיום, קיימים יותר מ -20 מודלים שונים של בעלי חיים לדיכאון5. מבין אלה, מודל הלחץ המתון הכרוני הבלתי צפוי (CUMS), ששוכלל על ידי פול וינר בשנת 1987, הוא הנפוץ ביותר6. מודל CUMS פועל על בסיס ההנחה שחשיפת מכרסמים למגוון רחב של גורמי עקה חברתיים-סביבתיים מובילה לתסמינים הדומים לחרדה, מתח ודיכאון. המתודולוגיה כוללת חשיפת בעלי חיים לגורמי עקה קלים שונים במשך מספר שבועות, ששיאם במגוון שינויים התנהגותיים, כולל אנהדוניה והתנהגויות דיכאוניות7,8. שינויים אלה מלווים בשינויים בפרופילים האנדוקריניים והנוירוטרנסמיטרים, כגון ירידה ב-5-HT9,10. תוצאות אלה דומות מאוד לאלה שנצפו בבני אדם שאובחנו עם MDD, ובכך מאמתות את התועלת של המודל. מודל CUMS מוערך במיוחד בשל יעילותו בהערכת תרופות נוגדות דיכאון, המבטאות רמות גבוהות של תקפות פני השטח, המבנה והחיזוי11,12. שלא כמו מודלים אחרים, CUMS רגיש להשפעות של ניהול כרוני של תרופות נוגדות דיכאון מונואמינרגיות. לדוגמה, מעכבי ספיגה חוזרת של סרוטונין סלקטיביים (SSRI) כגון citalopram, paroxetine ו- fluoxetine הוכחו כמונעים והופכים אנהדוניה בתנאים של לחץ כרוני12,13. בנוסף, תרופות נוגדות דיכאון מהירות פעולה חדשות, כגון קטמין, הוכיחו יעילות גם במודל זה14,15. לעומת זאת, מבחנים אחרים כמו מבחן השחייה הכפויה (FST) ומבחן מתלה הזנב (TST) הם פחות אמינים למידול שינויים התנהגותיים ארוכי טווח, ולעתים קרובות משקפים הסתגלות ללחץ אקוטי ולא סימפטומים מתמשכים של דיכאון16. מאפיינים אלה מדגישים את התוקף האיתן של מודל CUMS במחקר דיכאון. אחד המאפיינים הבולטים ביותר של מודל CUMS, המוכר באמינותו הגבוהה בלימודים קלאסיים, הוא anhedonia – חוסר היכולת לחוות הנאה או עניין בפעילויות יומיומיות17,18. תופעה זו מוערכת בדרך כלל באמצעות בדיקות העדפת סוכרוז, ותרופות נוגדות דיכאון רבות הוכחו כמחזירות את צריכת הסוכרוז המופחתת. מספר מדדים אחרים משמשים בדרך כלל גם בספרות CUMS, כולל מבחן שדה פתוח (OFT), אשר מעריך התנהגות מוטורית רצונית, נטיות גישוש, ומתח, ובכך מודד את חומרת הדיכאון19. מבחנים אחרים כגון מבוך פלוס מוגבה (EPM) מעריכים התנהגויות דמויות חרדה, מבחן מבוך המים מוריס (MWM) בוחן תפקוד קוגניטיבי20וה- FST מעריך רגישות לרגשות שליליים וייאוש התנהגותי.,20. יתר על כן, רוב גורמי הלחץ המשפיעים על בני אדם הם חברתיים מטבעם. אנשים עם קשרים חברתיים לא אופטימליים, המאופיינים בפעילויות חברתיות מוגבלות, רשתות ותמיכה, נמצאים בסיכון מוגבר למחלות שונות21,22. זה רלוונטי גם במקרה של מכרסמים, שהם בעלי חיים חברתיים החיים בקבוצות. לדוגמה, חולדות השוכנות בבידוד מציגות מאפיינים של מה שמכונה תסמונת בידוד, הגורמת ללחץ חברתי ומזרזת את הופעת הדיכאון23.
הרפואה המונגולית, ענף משמעותי של הרפואה הסינית, מניחה כי הופעת המחלה היא יחסי גומלין מורכבים בין גורמים פנימיים וחיצוניים. גורמים חיצוניים אלה, המכונים ארבעת תנאי העזר, כוללים שינויי אקלים, תזונה, אורח חיים ואירועים פתאומיים כגון זיהומים, אירועים מבהילים והפרעות פסיכולוגיות. תהליך המחלה מושג כאינטראקציה מתמשכת בין שלושה יסודות – המכונים שלושת סוגי ההומורים – לבין שבעת מרכיבי הגוף בתיאום עם ארבעת תנאי העזר24 . הרפואה המונגולית גורסת כי גוף האדם מתפקד כישות משולבת, הנשמרת על ידי איזון יחסי בין שלושת ההומורים. הפרעה באיזון זה נחשבת כמבשרת מחלה24 . בהתחשב בתפקיד המרכזי של ניסויים בבעלי חיים בגישור בין רפואה מסורתית למודרנית, חיוני לפתח מודלים של בעלי חיים הרלוונטיים למחקר בתחום הרפואה המונגולית. בהתאם לכך, השתמשנו במתודולוגיית בידוד של 28 יום יחד עם CUMS כדי לדמות גורמי לחץ פיזיולוגיים ופסיכולוגיים אלה. בחרנו תשעה גורמי לחץ בלתי צפויים ספציפיים וביקשנו לבסס את שיטת המידול הזו באמצעות תיאוריית שלושת ההומורים של הרפואה המונגולית. ביסוס מודל חזק של בעלי חיים הוא יסוד לקידום המחקר הבסיסי ברפואה המונגולית ויתרום משמעותית למחקרי היסוד שלו.
Protocol
Representative Results
Discussion
דיכאון הוא הפרעה נפשית המאופיינת בתסמינים כגון מצב רוח ירוד, חוסר הנאה ואנרגיה מופחתת30. בתחום חקר הדיכאון, ביסוס מודל אמין של בעלי חיים הוא חיוני לקידום התערבויות טיפוליות. בין מודלים שונים של בעלי חיים, מודל CUMS ראוי לציון במיוחד בשל אמינותו הגבוהה, תוקפו, וחפיפתו למאפייני הדי…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו אסירי תודה על המכשור והמעבדה שסופקו על ידיהרחבת תודתנו לפקולטה לרפואה מונגולית של האוניברסיטה הרפואית המונגולית הפנימית, סין.מחקר זה נתמך על ידי, על מתן המכשור הדרוש ומתקני מעבדה. מחקר זה קיבל תמיכה כספית מהקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מענק מס ‘81760762) ומפרויקט האוניברסיטה הרפואית של מונגוליה הפנימית של סין (מענק מס ‘. YKD2022MS074), ופרויקט המחקר המדעי להשכלה גבוהה במונגוליה הפנימית, סין (מענק מס’ NJZY22661) ופרויקט הקרן הפתוחה של מעבדת מפתח לרפואה סינית ומונגולית באזור האוטונומי מונגוליה הפנימית, סין (מענק מס. MYX2023-K07).
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 |
References
- Alqurashi, G. K., et al. The impact of chronic unpredictable mild stress-induced depression on spatial, recognition and reference memory tasks in mice: Behavioral and histological study. Behav Sci. 12 (6), 166 (2022).
- Yu, S., Wang, L., Jing, X., Wang, Y., An, C. Features of gut microbiota and short-chain fatty acids in patients with first-episode depression and their relationship with the clinical symptoms. Front Psychol. 14, 1088268 (2023).
- Duda, P., Hajka, D., Wójcicka, O., Rakus, D., Gizak, A. Gsk3β: A master player in depressive disorder pathogenesis and treatment responsiveness. Cells. 9 (3), 727 (2020).
- Correia, A. S., Vale, N. Tryptophan metabolism in depression: A narrative review with a focus on serotonin and kynurenine pathways. Int J Mol Sci. 23 (15), 8493 (2022).
- Hao, Y., Ge, H., Sun, M., Gao, Y. Selecting an appropriate animal model of depression. Int J Mol Sci. 20 (19), 4827 (2019).
- 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 (Berl). 93 (3), 358-364 (1987).
- Nakase, S., Kitayama, I., Soya, H., Hamanaka, K., Nomura, J. Increased expression of magnocellular arginine vasopressin mrna in paraventricular nucleus of stress-induced depression-model rats. Life Sci. 63 (1), 23-31 (1998).
- Wu, X., et al. Involvement of kynurenine pathway between inflammation and glutamate in the underlying etiopathology of cums-induced depression mouse model. BMC Neurosci. 23 (1), 62 (2022).
- Zhang, C., et al. Minocycline ameliorates depressive behaviors and neuro-immune dysfunction induced by chronic unpredictable mild stress in the rat. Behav Brain Res. 356, 348-357 (2019).
- Ma, J., Wang, R., Chen, Y., Wang, Z., Dong, Y. 5-HT attenuates chronic stress-induced cognitive impairment in mice through intestinal flora disruption. J Neuroinflammation. 20 (1), 23 (2023).
- Nollet, M. Models of depression: Unpredictable chronic mild stress in mice. Curr Protoc. 1 (8), e208 (2021).
- Becker, M., Pinhasov, A., Ornoy, A. Animal models of depression: What can they teach us about the human disease. Diagnostics (Basel). 11 (1), 123 (2021).
- Petkovic, A., Chaudhury, D. Encore: Behavioural animal models of stress, depression and mood disorders. Front Behav Neurosci. 16, 931964 (2022).
- Okine, T., Shepard, R., Lemanski, E., Coutellier, L. Sex differences in the sustained effects of ketamine on resilience to chronic stress. Front Behav Neurosci. 14, 581360 (2020).
- Fitzgerald, P. J., et al. Sex- and stress-dependent effects of a single injection of ketamine on open field and forced swim behavior. Stress. 24 (6), 857-865 (2021).
- Doron, R., Burstein, O. The unpredictable chronic mild stress protocol for inducing anhedonia in mice. J Vis Exp. (140), e58184 (2018).
- De Vry, J., Schreiber, R. The chronic mild stress depression model: Future developments from a drug discovery perspective. Psychopharmacology (Berl). 134 (4), 349-350 (1997).
- Tong, J., et al. Antidepressant effect of helicid in chronic unpredictable mild stress model in rats. Int Immunopharmacol. 67, 13-21 (2019).
- Liu, H., et al. Tnf signaling pathway-mediated microglial activation in the pfc underlies acute paradoxical sleep deprivation-induced anxiety-like behaviors in mice. Brain Behav Immun. 100, 254-266 (2022).
- He, L. W., et al. Optimization of food deprivation and sucrose preference test in sd rat model undergoing chronic unpredictable mild stress. Animal Model Exp Med. 3 (1), 69-78 (2020).
- Ma, W., Wu, B., Gao, X., Zhong, R. Association between frailty and cognitive function in older chinese people: A moderated mediation of social relationships and depressive symptoms. J Affect Disord. 316, 223-232 (2022).
- Geng, C., et al. Systematic impacts of chronic unpredictable mild stress on metabolomics in rats. Sci Rep. 10 (1), 700 (2020).
- Holmes, T. H., Rahe, R. H. The social readjustment rating scale. J Psychosom Res. 11 (2), 213-218 (1967).
- Zhang, M., et al. Shuxie-1 decoction alleviated cums -induced liver injury via il-6/jak2/stat3 signaling. Front Pharmacol. 13, 848355 (2022).
- Antoniuk, S., Bijata, M., Ponimaskin, E., Wlodarczyk, J. Chronic unpredictable mild stress for modeling depression in rodents: Meta-analysis of model reliability. Neurosci Biobehav Rev. 99, 101-116 (2019).
- Hu, C., et al. Re-evaluation of the interrelationships among the behavioral tests in rats exposed to chronic unpredictable mild stress. PLoS One. 12 (9), e0185129 (2017).
- Li, Y., et al. Increased hippocampal fissure width is a sensitive indicator of rat hippocampal atrophy. Brain Res Bull. 137, 91-97 (2018).
- Hu, R. L. B. G., et al. Effects of the Mongolian medicine Zadi-5 on monoamine neurotransmitters in the brain of rats with chronic stress depression model. Info Traditional Chinese Med. 34 (06), 5-8 (2017).
- Zhou, Y., Cong, Y., Liu, H. Folic acid ameliorates depression-like behaviour in a rat model of chronic unpredictable mild stress. BMC Neurosci. 21 (1), 1 (2020).
- Zhuang, Y., Zeng, R., Liu, X., Yang, L., Chan, Z. Neoagaro-oligosaccharides ameliorate chronic restraint stress-induced depression by increasing 5-ht and bdnf in the brain and remodeling the gut microbiota of mice. Mar Drugs. 20 (11), 725 (2022).
- Socała, K., et al. The role of microbiota-gut-brain axis in neuropsychiatric and neurological disorders. Pharmacol Res. 172, 105840 (2021).
- Song, J., Kim, Y. K. Animal models for the study of depressive disorder. CNS Neurosci Ther. 27 (6), 633-642 (2021).
- Abelaira, H. M., Réus, G. Z., Quevedo, J. Animal models as tools to study the pathophysiology of depression. Braz J Psychiatry. 35 Suppl 2, S112-S120 (2013).
- Strekalova, T., et al. Chronic mild stress paradigm as a rat model of depression: Facts, artifacts, and future perspectives. Psychopharmacology (Berl). 239 (3), 663-693 (2022).
- Markov, D. D. Sucrose preference test as a measure of anhedonic behavior in a chronic unpredictable mild stress model of depression: Outstanding issues. Brain Sci. 12 (10), 1287 (2022).
- Czéh, B., Fuchs, E., Wiborg, O., Simon, M. Animal models of major depression and their clinical implications. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 64, 293-310 (2016).
- Gururajan, A., Reif, A., Cryan, J. F., Slattery, D. A. The future of rodent models in depression research. Nat Rev Neurosci. 20 (11), 686-701 (2019).
- Markov, D. D., Novosadova, E. V. Chronic unpredictable mild stress model of depression: Possible sources of poor reproducibility and latent variables. Biology (Basel). 11 (11), 1621 (2022).
- Willner, P. The chronic mild stress (cms) model of depression: History, evaluation and usage. Neurobiol Stress. 6, 78-93 (2017).
- Lages, Y. V. M., Rossi, A. D., Krahe, T. E., Landeira-Fernandez, J. Effect of chronic unpredictable mild stress on the expression profile of serotonin receptors in rats and mice: A meta-analysis. Neurosci Biobehav Rev. 124, 78-88 (2021).
- Willner, P., et al. Validation of chronic mild stress in the wistar-kyoto rat as an animal model of treatment-resistant depression. Behavioural Pharmacology. 30 (2 and 3), 239-250 (2019).
- Slattery, D. A., Cryan, J. F. Modelling depression in animals: At the interface of reward and stress pathways. Psychopharmacology (Berl). 234 (9-10), 1451-1465 (2017).
- Sterley, T. L., et al. Social transmission and buffering of synaptic changes after stress. Nat Neurosci. 21 (3), 393-403 (2018).
- Brechbühl, J., et al. Mouse alarm pheromone shares structural similarity with predator scents. Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (12), 4762-4767 (2013).
- Beck, R. C., Self, J. L., Carter, D. J. Sucrose preference thresholds for satiated and water-deprived rats. Psychol Rep. 16, 901-905 (1965).
- Hawkins, P., Golledge, H. D. R. The 9 to 5 rodent – time for change? Scientific and animal welfare implications of circadian and light effects on laboratory mice and rats. J Neurosci Methods. 300, 20-25 (2018).
- Daut, R. A., Ravenel, J. R., Watkins, L. R., Maier, S. F., Fonken, L. K. The behavioral and neurochemical effects of an inescapable stressor are time of day dependent. Stress. 23 (4), 405-416 (2020).
- Hu, R. L. B. G., et al. Experimental research on nutmeg wuwei pills against of depression model rats behavior and hippocampus monoamine neurotransmitters. Chinese J Exp Traditional Medical Formulae. 21 (11), 146-149 (2015).
- Hu, R. L. B. G., et al. Effects of Rou kou Wuwei Pill on the learning and memory abilities and the expression of BDNF and TrkB in hippocampus of depression rats. Chinese J Traditional Chines Med Pro. 32 (8), 3797-3800 (2017).
.