Хронический непредсказуемый легкий стресс у крыс на основе монгольской медицины
Summary
В этом протоколе изложена модель хронического непредсказуемого легкого стресса (CUMS) депрессии, основанная на монгольской медицинской теории, а также методы проверки поведенческих тестов.
Abstract
Депрессия является распространенным аффективным расстройством и является основной причиной глобальной инвалидности. Ограничения современных фармакологических вмешательств способствуют значительному нагрузке на здоровье, связанному с этим состоянием. Существует насущная потребность в более глубоком понимании основных механизмов депрессии, что делает доклинические модели с трансляционным потенциалом очень ценными. Монгольская медицина, являющаяся разновидностью традиционной медицины, утверждает, что возникновение болезней тесно связано с равновесием ветра, желчи и мокроты. В этом исследовании мы представляем протокол для метода хронического непредсказуемого легкого стресса (CUMS) у крыс. В рамках этого процесса крысы подвергаются воздействию ряда флуктуационных, умеренных стрессоров, чтобы вызвать фенотип, похожий на депрессию, имитирующий патогенез депрессии человека. Поведенческие анализы, используемые в этом протоколе, включают тест предпочтения сахарозы (SPT), указывающий на ангедонию – основной симптом депрессии; тест в открытом поле (OFT), который измеряет уровень тревожности; и тест Морриса по водному лабиринту (MWM), который оценивает пространственную память и способности к обучению. Метод CUMS демонстрирует способность вызывать ангедонию и вызывать долгосрочные поведенческие дефициты. Кроме того, этот протокол в большей степени соответствует монгольской медицинской теории, чем другие модели на животных, предназначенные для вызова поведения, похожего на депрессию. Разработка этой животной модели и последующие исследования обеспечивают прочную основу для будущих инновационных исследований в области монгольской медицины.
Introduction
Большое депрессивное расстройство (БДР) является распространенным психическим заболеванием, занимающим третье место среди ведущих причин инвалидности во всем мире и затрагивающим более 300 миллионов человек1,2,3. Примечательно, что, по оценкам, по крайней мере половина пострадавших людей не получает адекватного лечения4. Учитывая этот пробел, животные модели служат важным инструментом для исследования этиологии депрессии. На сегодняшний день существует более 20 различных животных моделей депрессии5. Среди них наиболее часто используется модель хронического непредсказуемого легкого стресса (CUMS), усовершенствованная Полом Уайнером в 1987 году6. Модель CUMS основана на предпосылке, что воздействие на грызунов разнообразного спектра социально-экологических стрессоров приводит к симптомам, похожим на тревогу, напряжение и депрессию. Методология включает в себя воздействие на животных различных умеренных стрессоров в течение нескольких недель, кульминацией которых является ряд поведенческих изменений, включая ангедонию и депрессивное поведение7,8. Эти изменения сопровождаются сдвигами в эндокринных и нейротрансмиттерных профилях, такими как снижение 5-HT9,10. Эти результаты очень похожи на те, которые наблюдаются у людей с диагнозом БДР, тем самым подтверждая полезность модели. Модель CUMS особенно ценится за ее эффективность в оценке антидепрессантов, демонстрируя высокий уровень поверхностной, структурной и прогностической валидности11,12. В отличие от других моделей, CUMS чувствителен к последствиям хронического приема моноаминергических антидепрессантов. Например, было показано, что селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (СИОЗС), такие как циталопрам, пароксетин и флуоксетин, предотвращают и обращают вспять ангедонию в условиях хронического стресса12,13. Кроме того, новые быстродействующие антидепрессанты, такие как кетамин, также продемонстрировали эффективность в этой модели14,15. Напротив, другие тесты, такие как тест на форсированное плавание (FST) и тест на подвешивание хвоста (TST), менее надежны для моделирования долгосрочных изменений в поведении, часто отражая адаптацию к острому стрессу, а не длительные симптомы депрессии16. Эти характеристики подчеркивают надежную валидность модели CUMS в исследованиях депрессии. Одной из наиболее заметных особенностей модели CUMS, признанной за ее высокую надежность в классических исследованиях, является ангедония — неспособность испытывать удовольствие или интерес к повседневной деятельности17,18. Это явление обычно оценивается с помощью тестов на предпочтение сахарозы, и было показано, что многие антидепрессанты обращают вспять снижение потребления сахарозы. В литературе по CUMS также широко используются некоторые другие показатели, в том числе тест в открытом поле (OFT), который оценивает произвольное двигательное поведение, исследовательские тенденции и напряжение, тем самым измеряя тяжесть депрессии19. Другие тесты, такие как лабиринт с повышением плюс (EPM), оценивают тревожное поведение, тест водного лабиринта Морриса (MWM) исследует когнитивное функционирование20, а FST оценивает восприимчивость к негативным эмоциям и поведенческому отчаянию20. Кроме того, большинство стрессоров, влияющих на человека, носят социальный характер. Люди с неоптимальными социальными отношениями, характеризующиеся ограниченной социальной активностью, связями и поддержкой, подвергаются повышенному риску развития различных заболеваний21,22. Это актуально и в случае с грызунами, которые являются социальными животными, живущими группами. Например, крысы, которые содержатся в изоляции, демонстрируют характеристики так называемого синдрома изоляции, который вызывает социальный стресс и ускоряет наступление депрессии23.
Монгольская медицина, важная ветвь китайской медицины, утверждает, что возникновение болезни является сложным взаимодействием между внутренними и внешними факторами. Эти внешние факторы, называемые четырьмя вспомогательными условиями, включают в себя изменение климата, диету, образ жизни и внезапные события, такие как инфекции, поразительные инциденты и психологические расстройства. Процесс заболевания концептуализируется как непрерывное взаимодействие между тремя элементами, называемыми тремя типами гоморов, и семью составляющими тела в сочетании с четырьмя вспомогательнымисостояниями. Монгольская медицина считает, что человеческое тело функционирует как единое целое, поддерживаемое относительным балансом между тремя гоморами. Нарушение этого равновесия считается предвестником болезни24. Учитывая ключевую роль экспериментов на животных в установлении связей между традиционной и современной медициной, крайне важно разработать модели животных, которые имеют отношение к исследованиям в области монгольской медицины. Соответственно, мы использовали методологию 28-дневной изоляции в сочетании с CUMS для моделирования этих физиологических и психологических стрессоров. Мы выбрали девять конкретных непредсказуемых стрессоров и попытались подкрепить этот метод с помощью теории трех гоморов монгольской медицины. Создание надежной модели на животных имеет основополагающее значение для продвижения фундаментальных исследований в монгольской медицине и внесет значительный вклад в ее фундаментальные исследования.
Protocol
Representative Results
Discussion
Депрессия — это психическое расстройство, характеризующееся такими симптомами, как плохое настроение, отсутствие удовольствия иснижение энергии. В области исследований депрессии создание надежной модели на животных имеет решающее значение для продвижения терапевтичес…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарны за предоставленные инструменты и лабораториюВыражаем нашу благодарность монгольскому медицинскому факультету Медицинского университета Внутренней Монголии, Китай.Это исследование было поддержано за предоставление необходимых инструментов и лабораторных помещений. Это исследование получило финансовую поддержку от Национального фонда естественных наук Китая (грант No 81760762) и Проекта Медицинского университета Внутренней Монголии в Китае (грант No 1000). YKD2022MS074) и Научно-исследовательский проект высшего образования во Внутренней Монголии, Китай (грант No. NJZY22661) и проект «Открытый фонд» Ключевой лаборатории китайской и монгольской медицины в автономном районе Внутренняя Монголия, Китай (грант No. 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).
.