モンゴル医学に基づくラットの慢性予測不能軽度ストレス
Summary
このプロトコルは、モンゴルの医学理論に基づくうつ病の慢性予測不可能な軽度のストレス(CUMS)モデルを概説し、行動テストを検証するための方法も示しています。
Abstract
うつ病は一般的な情動障害であり、世界的な障害の主な原因を構成しています。現在の薬理学的介入の限界は、この状態に起因する実質的な健康負担の一因となっています。うつ病の根底にあるメカニズムをより深く理解することが急務であり、トランスレーショナルポテンシャルを持つ前臨床モデルは非常に価値があります。伝統医学の一部であるモンゴル医学は、病気の発生が風、胆汁、痰の平衡と密接に関連していると仮定しています。この研究では、ラットにおける慢性予測不能軽度ストレス(CUMS)法のプロトコルを紹介します。この枠組みの中で、ラットは一連の変動する軽度のストレッサーにさらされ、ヒトのうつ病の病因を模倣して、うつ病のような表現型を誘発します。このプロトコルで採用される行動アッセイには、うつ病の中核症状である無快感症を示すショ糖選好試験(SPT)が含まれます。不安レベルを測定するオープンフィールドテスト(OFT)。モリス水迷路テスト(MWM)は、空間記憶と学習能力を評価します。CUMS 法は、無快感症を誘発し、長期的な行動障害を引き起こす能力を示しています。さらに、このプロトコルは、うつ病のような行動を引き出すように設計された他の動物モデルよりもモンゴルの医学理論と一致しています。この動物モデルの開発とその後の研究は、モンゴル医学の分野における将来の革新的な研究のための強固な基盤を提供します。
Introduction
大うつ病性障害(MDD)は、一般的な精神疾患であり、世界で3番目に多い障害の原因としてランク付けされ、3億人以上が罹患しています1,2,3.注目すべきは、罹患した個人の少なくとも半数が適切な治療を受けていないと推定されていることです4.このギャップを考えると、動物モデルはうつ病の病因を調査するための重要なツールとして機能します。現在までに、うつ病の20種類以上の動物モデルが存在します5.その中でも、1987年にポール・ワイナーによって改良された慢性予測不能軽度ストレス(CUMS)モデルは、最も頻繁に利用されています6.CUMSモデルは、げっ歯類をさまざまな社会環境ストレス要因にさらすと、不安、緊張、うつ病に似た症状を引き起こすという前提で機能します。この方法論では、動物を数週間にわたってさまざまな軽度のストレッサーにさらし、無快感症や抑うつ様行動など、さまざまな行動の変化をもたらします7,8.これらの変化は、5-HTの減少など、内分泌および神経伝達物質のプロファイルの変化を伴います9,10.これらの結果は、MDDと診断されたヒトで観察された結果と密接に一致しており、したがって、モデルの有用性を検証しています。CUMSモデルは、抗うつ薬の評価におけるその有効性で特に評価されており、高レベルの表面的、構造的、および予測的妥当性を示しています11,12.他のモデルとは異なり、CUMSはモノアミン作動性抗うつ薬の慢性投与の影響に敏感です。例えば、シタロプラム、パロキセチン、フルオキセチンなどの選択的セロトニン再取り込み阻害薬(SSRI)は、慢性ストレス条件下で無快感症を予防し、逆転させることが示されています12,13.さらに、ケタミンなどの新しい速効型抗うつ薬も、このモデルで有効性を示しています14,15.対照的に、強制水泳テスト(FST)やテールサスペンションテスト(TST)などの他のテストは、長期的な行動変化のモデル化には信頼性が低く、多くの場合、うつ病の症状に耐えるのではなく、急性ストレスへの適応を反映しています16.これらの特性は、うつ病研究におけるCUMSモデルの頑健な妥当性を強調しています。古典的な研究で高い信頼性が認められているCUMSモデルの最も顕著な特徴の1つは、無快感症、つまり日常の活動に喜びや興味を経験することができないことです17,18.この現象は一般的にショ糖選好試験を用いて評価され、多くの抗うつ薬がショ糖消費量の減少を逆転させることが示されています。CUMSの文献では、自発的な運動行動、探索的傾向、および緊張を評価し、それによってうつ病の重症度を測定するオープンフィールドテスト(OFT)など、他のいくつかの指標も一般的に使用されています19.高架プラス迷路(EPM)などの他のテストは不安のような行動を評価し、モリスウォーター迷路テスト(MWM)は認知機能を調べます20、FSTは否定的な感情や行動の絶望に対する感受性を評価します20.さらに、人間に影響を与えるストレッサーの大部分は、本質的に社会的なものです。社会的活動、ネットワーク、サポートが限られていることを特徴とする、最適でない社会的関係を持つ個人は、さまざまな病気のリスクが高くなります21,22.これは、集団で生活する社会的な動物であるげっ歯類の場合にも関連します。例えば、隔離されたラットは、社会的ストレスを誘発し、うつ病の発症を早める、いわゆる孤立症候群の特徴を示します23.
中国医学の重要な一分野であるモンゴル医学は、病気の発症は内因性と外的要因の間の複雑な相互作用であると仮定しています。これらの外的要因は、4つの補助条件と呼ばれ、気候変動、食事、ライフスタイル、感染症、驚くべき事件、精神障害などの突然の出来事を網羅しています。この疾患のプロセスは、3つの要素(3つのタイプのホモと呼ばれる)と、4つの補助的な条件と協調する7つの身体成分との間の継続的な相互作用として概念化されている24。モンゴル医学では、人体は統合された存在として機能し、3つのホモア間の相対的なバランスによって維持されていると考えられています。このバランスの乱れは、病気の前兆であると考えられています24。動物実験が伝統医学と現代医学の架け橋として極めて重要な役割を担っていることを考えると、モンゴル医学の研究に適した動物モデルを開発することが極めて重要です。したがって、これらの生理学的および心理的ストレッサーをシミュレートするために、CUMSと組み合わせた28日間の隔離方法を採用しました。私たちは、9つの特定の予測不可能なストレッサーを選択し、モンゴル医学の3つのホモル理論を通じてこのモデリング方法を支えようとしました。堅牢な動物モデルを確立することは、モンゴル医学の基礎研究を進めるための基本であり、その基礎研究に大きく貢献するでしょう。
Protocol
Representative Results
Discussion
うつ病は、気分の落ち込み、喜びの欠如、エネルギーの低下などの症状を特徴とする精神障害です30。うつ病研究の分野では、治療介入を進めるためには、信頼性の高い動物モデルの確立が重要です。種々の動物モデルの中でも、CUMSモデルは、その高い信頼性、妥当性、およびヒトのうつ病31の特徴との一致で特に注目に値する。これは、さまざまな設定?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
私たちは、中国内モンゴル医科大学のモンゴル医学教授に感謝の意を表します。本研究は、中国国家自然科学基金会(Grant No. 81760762)および中国内モンゴル医科大学プロジェクト(Grant No.YKD2022MS074)、および中国内モンゴル自治区における高等教育の科学研究プロジェクト(助成金番号。NJZY22661)および中国内モンゴル自治区における中国・モンゴル医学重点研究所のオープンファンドプロジェクト(助成金番号。MYX2023-K07)です。
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).
.