JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Medicine

Kronisk uforutsigbart mildt stress hos rotter basert på mongolsk medisin

Published: October 27, 2023
doi:
10.3791/65889
, , , , , , , , , , , ,
1Faculty of Humanities Education,Inner Mongolia Medical University, 2Faculty of Mongolian Medicine,Inner Mongolia Medical University, 3Faculty of Basic Medical,Inner Mongolia Medical University

Summary

Denne protokollen skisserer en kronisk uforutsigbar mild stress (CUMS) modell for depresjon basert på mongolsk medisinsk teori, sammen med metoder for validering av atferdstester.

Abstract

Depresjon er en utbredt affektiv lidelse og utgjør en ledende årsak til global funksjonshemming. Begrensningene ved dagens farmakologiske intervensjoner bidrar til den betydelige helsebyrden som tilskrives denne tilstanden. Det er et presserende behov for en dypere forståelse av de underliggende mekanismene for depresjon, noe som gjør prekliniske modeller med translasjonspotensial svært verdifulle. Mongolsk medisin, en undergruppe av tradisjonell medisin, antyder at sykdomsforekomst er nært knyttet til likevekten mellom vind, galle og slim. I denne studien introduserer vi en protokoll for metoden kronisk uforutsigbart mildt stress (CUMS) hos rotter. Innenfor denne rammen blir rotter utsatt for en rekke svingende, milde stressfaktorer for å indusere en depresjonslignende fenotype, som etterligner patogenesen til menneskelig depresjon. Atferdsanalyser brukt i denne protokollen inkluderer sukrosepreferansetesten (SPT), som indikerer anhedoni – et kjernesymptom på depresjon; open field test (OFT), som måler angstnivåer; og Morris vannlabyrinttest (MWM), som evaluerer romlig hukommelse og læringsevner. CUMS-metoden demonstrerer evnen til å indusere anhedoni og forårsake langsiktige atferdsmangler. Videre er denne protokollen mer på linje med mongolsk medisinsk teori enn andre dyremodeller designet for å fremkalle depresjonslignende oppførsel. Utviklingen av denne dyremodellen og påfølgende forskning gir et robust grunnlag for fremtidige innovative studier innen mongolsk medisin.

Introduction

Alvorlig depressiv lidelse (MDD) er en utbredt psykisk lidelse, rangert som den tredje ledende årsaken til funksjonshemming globalt og rammer over 300 millioner mennesker1,2,3. Spesielt anslås det at minst halvparten av de berørte individene ikke får tilstrekkelig behandling4. Gitt dette gapet, fungerer dyremodeller som et avgjørende verktøy for å undersøke etiologien til depresjon. Til dags dato finnes det mer enn 20 forskjellige dyremodeller for depresjon5. Blant disse er modellen for kronisk uforutsigbart mildt stress (CUMS), raffinert av Paul Winer i 1987, den mest brukte6. CUMS-modellen opererer på forutsetningen om at å utsette gnagere for et mangfold av sosio-miljømessige stressfaktorer fører til symptomer som ligner på angst, spenning og depresjon. Metodikken innebærer å utsette dyr for ulike milde stressfaktorer over flere uker, som kulminerer i en rekke atferdsendringer, inkludert anhedoni og depressiv-lignende atferd7,8. Disse endringene er ledsaget av endringer i endokrine og nevrotransmitterprofiler, for eksempel en reduksjon i 5-HT9,10. Disse resultatene gjenspeiler nøye de som er observert hos mennesker diagnostisert med MDD, og validerer dermed modellens nytte. CUMS-modellen er spesielt verdsatt for sin effektivitet i evaluering av antidepressiva, og manifesterer høye nivåer av overflate-, strukturell og prediktiv validitet11,12. I motsetning til andre modeller er CUMS følsom for effekten av kronisk administrering av monoaminerge antidepressiva. For eksempel har selektive serotoninreopptakshemmere (SSRI) som citalopram, paroksetin og fluoksetin vist seg å forebygge og reversere anhedoni under forhold med kronisk stress12,13. I tillegg har nye hurtigvirkende antidepressiva, som ketamin, også vist effekt i denne modellen14,15. I motsetning til dette er andre tester som tvungen svømmetest (FST) og halesuspensjonstest (TST) mindre pålitelige for modellering av langsiktige atferdsendringer, og gjenspeiler ofte tilpasninger til akutt stress i stedet for varige symptomer på depresjon16. Disse egenskapene understreker den robuste validiteten til CUMS-modellen i depresjonsforskning. Et av de mest fremtredende trekkene ved CUMS-modellen, anerkjent for sin høye pålitelighet i klassiske studier, er anhedoni – manglende evne til å oppleve glede eller interesse for hverdagslige aktiviteter17,18. Dette fenomenet blir ofte evaluert ved hjelp av sukrosepreferansetester, og mange antidepressiva har vist seg å reversere redusert sukroseforbruk. Flere andre beregninger brukes også ofte i CUMS-litteraturen, inkludert open field test (OFT), som vurderer frivillig motorisk atferd, utforskende tendenser og spenning, og dermed måler alvorlighetsgraden av depresjon19. Andre tester som forhøyet pluss labyrint (EPM) evaluerer angstlignende atferd, Morris vannlabyrinttest (MWM) undersøker kognitiv funksjon20, og FST vurderer mottakelighet for negative følelser og atferdsfortvilelse20. Videre er flertallet av stressfaktorer som påvirker mennesker sosiale av natur. Individer med suboptimale sosiale relasjoner, preget av begrensede sosiale aktiviteter, nettverk og støtte, har økt risiko for ulike sykdommer21,22. Dette er også relevant når det gjelder gnagere, som er sosiale dyr som lever i grupper. For eksempel viser rotter som er plassert i isolasjon kjennetegn på det som kalles isolasjonssyndrom, som induserer sosialt stress og fremskynder utbruddet av depresjon23.

Mongolsk medisin, en betydelig gren av kinesisk medisin, antyder at sykdomsutbruddet er et komplekst samspill mellom iboende og eksterne faktorer. Disse eksterne faktorene, referert til som de fire hjelpetilstandene, omfatter klimaendringer, kosthold, livsstil og plutselige hendelser som infeksjoner, oppsiktsvekkende hendelser og psykiske lidelser. Sykdomsprosessen er konseptualisert som en pågående interaksjon mellom tre elementer – referert til som de tre typene homore – og de syv kroppslige bestanddelene i samspill med de fire hjelpetilstandene24. Mongolsk medisin hevder at menneskekroppen fungerer som en integrert enhet, opprettholdt av en relativ balanse mellom de tre homorene. En forstyrrelse i denne balansen anses å være en forløper til sykdom24. Gitt den sentrale rollen dyreforsøk spiller for å bygge bro mellom tradisjonell og moderne medisin, er det avgjørende å utvikle dyremodeller som er relevante for forskning innen mongolsk medisin. Følgelig brukte vi en 28-dagers isolasjonsmetodikk kombinert med CUMS for å simulere disse fysiologiske og psykologiske stressfaktorene. Vi valgte ni spesifikke uforutsigbare stressfaktorer og forsøkte å underbygge denne modelleringsmetoden gjennom Three homors-teorien om mongolsk medisin. Å etablere en robust dyremodell er grunnleggende for å fremme grunnforskning i mongolsk medisin og vil bidra betydelig til dens grunnleggende studier.

Protocol

De eksperimentelle protokollene mottok godkjenning fra Ethics of Animal Experiment Care Committee ved Inner Mongolia Medical University (YKD202301172) og overholdt National Institutes of Healths retningslinjer for dyrepleie og etikk. Lisensnummeret for vårt dyresenter er NO.110324230102364187. Tjuefire hannrotter av Sprague-Dawley (SD), hver 8 uker gamle (200 g ± 20 g), ble anskaffet og plassert i et kontrollert miljø med en temperatur på 22 °C ± 2 °C og fuktighet på 55 % ± 15 %. Mat rottene med en gnagervedlike…

Representative Results

Resultater fra atferdstestene i den CUMS-induserte rottedepresjonsmodellenFor å bekrefte effekten av CUMS-prosedyren for å indusere depresjonslignende atferd, ble det utført en manipulasjonssjekk. Hannrotter av Sprague-Dawley (SD) ble tilfeldig fordelt til enten MOD- eller CON-gruppen i en periode på 4 uker, som skissert i trinn 1.2.3. Deretter ble rottene ofret, og hippocampiene deres ble fullstendig dissekert for vurdering av 5-HT, en nevrotransmitter sterkt assosiert med depresjonspatofysiolog…

Discussion

Depresjon er en psykisk lidelse preget av symptomer som lavt humør, mangel på glede og redusert energi30. Innen depresjonsforskning er etableringen av en pålitelig dyremodell avgjørende for å fremme terapeutiske intervensjoner. Blant ulike dyremodeller er CUMS-modellen spesielt bemerkelsesverdig for sin høye pålitelighet, gyldighet og dens kongruens med egenskapene til menneskelig depresjon31. Den er godt egnet til å etterligne de kumulative effektene av stressfakto…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi er takknemlige for instrumenteringen og laboratoriet som tilbys avutvide vår takknemlighet til det mongolske medisinske fakultetet ved Inner Mongolian Medical University, Kina.Denne studien ble støttet av, for å tilby nødvendig instrumentering og laboratoriefasiliteter. Denne studien mottok økonomisk støtte fra National Natural Sciences Foundation of China (tilskudd nr. 81760762) og), Inner Mongolia Medical University Project of China (tilskudd nr. YKD2022MS074), og det vitenskapelige forskningsprosjektet for høyere utdanning i Indre Mongolia, Kina (stipend nr. NJZY22661) og Open Fund-prosjektet til nøkkellaboratoriet for kinesisk og mongolsk medisin i den autonome regionen Indre Mongolia, Kina (tilskudd nr. 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-Equation 2-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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Hao, Y., Ge, H., Sun, M., Gao, Y. Selecting an appropriate animal model of depression. Int J Mol Sci. 20 (19), 4827 (2019).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Nollet, M. Models of depression: Unpredictable chronic mild stress in mice. Curr Protoc. 1 (8), e208 (2021).
  12. 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).
  13. Petkovic, A., Chaudhury, D. Encore: Behavioural animal models of stress, depression and mood disorders. Front Behav Neurosci. 16, 931964 (2022).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Doron, R., Burstein, O. The unpredictable chronic mild stress protocol for inducing anhedonia in mice. J Vis Exp. (140), e58184 (2018).
  17. 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).
  18. Tong, J., et al. Antidepressant effect of helicid in chronic unpredictable mild stress model in rats. Int Immunopharmacol. 67, 13-21 (2019).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Geng, C., et al. Systematic impacts of chronic unpredictable mild stress on metabolomics in rats. Sci Rep. 10 (1), 700 (2020).
  23. Holmes, T. H., Rahe, R. H. The social readjustment rating scale. J Psychosom Res. 11 (2), 213-218 (1967).
  24. Zhang, M., et al. Shuxie-1 decoction alleviated cums -induced liver injury via il-6/jak2/stat3 signaling. Front Pharmacol. 13, 848355 (2022).
  25. 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).
  26. 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).
  27. Li, Y., et al. Increased hippocampal fissure width is a sensitive indicator of rat hippocampal atrophy. Brain Res Bull. 137, 91-97 (2018).
  28. 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).
  29. 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).
  30. 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).
  31. Socała, K., et al. The role of microbiota-gut-brain axis in neuropsychiatric and neurological disorders. Pharmacol Res. 172, 105840 (2021).
  32. Song, J., Kim, Y. K. Animal models for the study of depressive disorder. CNS Neurosci Ther. 27 (6), 633-642 (2021).
  33. 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).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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).
  37. 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).
  38. 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).
  39. Willner, P. The chronic mild stress (cms) model of depression: History, evaluation and usage. Neurobiol Stress. 6, 78-93 (2017).
  40. 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).
  41. 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).
  42. 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).
  43. Sterley, T. L., et al. Social transmission and buffering of synaptic changes after stress. Nat Neurosci. 21 (3), 393-403 (2018).
  44. 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).
  45. Beck, R. C., Self, J. L., Carter, D. J. Sucrose preference thresholds for satiated and water-deprived rats. Psychol Rep. 16, 901-905 (1965).
  46. 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).
  47. 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).
  48. 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).
  49. 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).

Tags

Keywords: Chronic Unpredictable Mild StressCUMSMongolian MedicineDepressionAnhedoniaOpen Field TestMorris Water MazeAnimal ModelBehavioral Assays
This article has been published
Video Coming Soon
Keep me updated:

.

PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Xin, H., Su, S., Wu, R., Wei, L., Su, N., Qi, L., Wu, R., A, R., Tong, L., Wang, W., Zhang, J., Hu, R., Li, L. Chronic Unpredictable Mild Stress in Rats based on the Mongolian medicine. J. Vis. Exp. (200), e65889, doi:10.3791/65889 (2023).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image