JoVE Journal > Medicine
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Medicine

Kronisk oförutsägbar mild stress hos råttor baserad på den mongoliska medicinen

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

Detta protokoll beskriver en kronisk oförutsägbar mild stress (CUMS) modell för depression baserad på mongolisk medicinsk teori, tillsammans med metoder för att validera beteendetester.

Abstract

Depression är en utbredd affektiv störning och utgör en ledande orsak till global funktionsnedsättning. Begränsningarna hos nuvarande farmakologiska interventioner bidrar till den betydande hälsobörda som tillskrivs detta tillstånd. Det finns ett akut behov av en djupare förståelse av de underliggande mekanismerna för depression, vilket gör prekliniska modeller med translationell potential mycket värdefulla. Mongolisk medicin, en delmängd av traditionell medicin, hävdar att sjukdomsförekomst är nära knuten till jämvikten mellan vind, galla och slem. I den här studien introducerar vi ett protokoll för metoden kronisk oförutsägbar mild stress (CUMS) hos råttor. Inom denna ram utsätts råttor för en serie fluktuerande, milda stressfaktorer för att inducera en depressionsliknande fenotyp, som efterliknar patogenesen av mänsklig depression. Beteendeanalyser som används i detta protokoll inkluderar sackarospreferenstestet (SPT), vilket indikerar anhedoni – ett kärnsymptom på depression; det öppna fälttestet (OFT), som mäter ångestnivåer; och Morris water maze test (MWM), som utvärderar spatialt minne och inlärningsförmåga. CUMS-metoden visar förmågan att inducera anhedoni och orsaka långsiktiga beteendestörningar. Dessutom är detta protokoll mer i linje med mongolisk medicinsk teori än andra djurmodeller som är utformade för att framkalla depressionsliknande beteende. Utvecklingen av denna djurmodell och efterföljande forskning ger en robust grund för framtida innovativa studier inom mongolisk medicin.

Introduction

Egentlig depression (MDD) är en utbredd psykisk sjukdom som rankas som den tredje vanligaste orsaken till funktionshinder globalt och drabbar över 300 miljoner människor1,2,3. Noterbart är att det uppskattas att minst hälften av de drabbade individerna inte får adekvat behandling4. Med tanke på denna klyfta fungerar djurmodeller som ett viktigt verktyg för att undersöka etiologin för depression. Hittills finns det mer än 20 olika djurmodeller för depression5. Bland dessa är CUMS-modellen (chronic unpredictable mild stress), som förfinades av Paul Winer 1987, den mest använda6. CUMS-modellen bygger på premissen att om man utsätter gnagare för en mängd olika sociala och miljömässiga stressfaktorer leder det till symtom som liknar ångest, spänningar och depression. Metodiken går ut på att utsätta djur för olika milda stressfaktorer under flera veckor, vilket kulminerar i en rad beteendeförändringar, inklusive anhedoni och depressiva beteenden7,8. Dessa förändringar åtföljs av förändringar i endokrina och neurotransmittorprofiler, såsom en minskning av 5-HT9,10. Dessa resultat speglar nära de som observerats hos människor som diagnostiserats med MDD, vilket validerar modellens användbarhet. CUMS-modellen är särskilt uppskattad för sin effektivitet vid utvärdering av antidepressiva medel, vilket uppvisar höga nivåer av yt-, strukturell och prediktiv validitet11,12. Till skillnad från andra modeller är CUMS känsligt för effekterna av kronisk administrering av monoaminerga antidepressiva medel. Till exempel har selektiva serotoninåterupptagshämmare (SSRI) som citalopram, paroxetin och fluoxetin visat sig förebygga och vända anhedoni under tillstånd av kronisk stress12,13. Dessutom har nya snabbverkande antidepressiva läkemedel, såsom ketamin, också visat sig vara effektiva i denna modell14,15. Däremot är andra tester som testet för påtvingad simning (FST) och svansupphängningstestet (TST) mindre tillförlitliga för att modellera långsiktiga beteendeförändringar, och återspeglar ofta anpassningar till akut stress snarare än varaktiga symtom på depression16. Dessa egenskaper understryker den robusta validiteten hos CUMS-modellen inom depressionsforskning. En av de mest framträdande egenskaperna hos CUMS-modellen, som är erkänd för sin höga tillförlitlighet i klassiska studier, är anhedoni – oförmågan att uppleva nöje eller intresse för vardagliga aktiviteter17,18. Detta fenomen utvärderas ofta med hjälp av sackarospreferenstester, och många antidepressiva medel har visat sig vända minskad sackaroskonsumtion. Flera andra mätvärden används också ofta i CUMS-litteraturen, inklusive det öppna fälttestet (OFT), som bedömer frivilligt motoriskt beteende, utforskande tendenser och spänning, och därigenom mäter svårighetsgraden av depression19. Andra tester som den förhöjda plus labyrinten (EPM) utvärderar ångestliknande beteenden, Morris vattenlabyrinttest (MWM) undersöker kognitiv funktion20, och FST bedömer mottagligheten för negativa känslor och beteendemässig förtvivlan20. Dessutom är majoriteten av de stressfaktorer som påverkar människor sociala till sin natur. Individer med suboptimala sociala relationer, som kännetecknas av begränsade sociala aktiviteter, nätverk och stöd, löper en ökad risk för olika sjukdomar21,22. Detta är också relevant när det gäller gnagare, som är sociala djur som lever i grupper. Till exempel uppvisar råttor som hålls i isolering egenskaper hos vad som kallas isolationssyndrom, vilket inducerar social stress och påskyndar uppkomsten av depression23.

Mongolisk medicin, en viktig gren av kinesisk medicin, hävdar att uppkomsten av sjukdom är ett komplext samspel mellan inre och yttre faktorer. Dessa yttre faktorer, som kallas de fyra hjälptillstånden, omfattar klimatförändringar, kost, livsstil och plötsliga händelser som infektioner, häpnadsväckande incidenter och psykologiska störningar. Sjukdomsprocessen konceptualiseras som en pågående interaktion mellan tre element – som kallas de tre typerna av homor – och de sju kroppsliga beståndsdelarna i samklang med de fyrahjälptillstånden. Mongolisk medicin anser att människokroppen fungerar som en integrerad enhet, som upprätthålls av en relativ balans mellan de tre homorerna. En störning i denna balans anses vara ett förstadium till sjukdom24. Med tanke på den centrala roll som djurförsök spelar för att överbrygga traditionell och modern medicin är det avgörande att utveckla djurmodeller som är relevanta för forskning inom området mongolisk medicin. Följaktligen använde vi en 28-dagars isoleringsmetodik i kombination med CUMS för att simulera dessa fysiologiska och psykologiska stressfaktorer. Vi valde ut nio specifika oförutsägbara stressorer och försökte underbygga denna modelleringsmetod genom teorin om de tre homorerna i mongolisk medicin. Att etablera en robust djurmodell är grundläggande för att främja grundforskning inom mongolisk medicin och kommer att bidra avsevärt till dess grundläggande studier.

Protocol

De experimentella protokollen godkändes av Ethics of Animal Experiment Care Committee of Inner Mongolia Medical University (YKD202301172) och följde National Institutes of Healths riktlinjer för djurvård och etik. Licensnumret för vårt djurcenter är NO.110324230102364187. Tjugofyra hanråttor av Sprague-Dawley (SD), var och en 8 veckor gamla (200 g ± 20 g), samlades in och placerades i en kontrollerad miljö med en temperatur på 22 °C ± 2 °C och en luftfuktighet på 55 % ± 15 %. Mata råttorna med en diet f?…

Representative Results

Resultat från beteendetesterna i den CUMS-inducerade råttdepressionsmodellenFör att bekräfta effektiviteten av CUMS-proceduren för att framkalla depressionsliknande beteenden utfördes en manipulationskontroll. Hanråttor av Sprague-Dawley (SD) allokerades slumpmässigt till antingen MOD- eller CON-gruppen under en period av 4 veckor, som beskrivs i steg 1.2.3. Därefter avlivades råttorna och deras hippocampi dissekerades fullständigt för bedömning av 5-HT, en neurotransmittor som är stark…

Discussion

Depression är en psykisk störning som kännetecknas av symtom som lågt humör, brist på njutning ochminskad energi. Inom depressionsforskning är etableringen av en tillförlitlig djurmodell avgörande för att främja terapeutiska interventioner. Bland olika djurmodeller är CUMS-modellen särskilt anmärkningsvärd för sin höga tillförlitlighet, validitet och dess kongruens med egenskaperna hos mänsklig depression31. Det är väl lämpat för att efterlikna de kum…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi är tacksamma för instrumenteringen och laboratoriet som tillhandahålls avutöka vår tacksamhet till den mongoliska medicinska fakulteten vid Inre Mongoliets medicinska universitet, Kina. Denna studie stöddes av för att tillhandahålla nödvändig instrumentering och laboratoriefaciliteter. Denna studie fick ekonomiskt stöd från National Natural Sciences Foundation of China (Grant No. 81760762) och) Inner Mongolia Medical University Project of China (Grant No. YKD2022MS074) och det vetenskapliga forskningsprojektet för högre utbildning i Inre Mongoliet, Kina (anslag nr. NJZY22661) och Open Fund-projektet vid Key Laboratory of Chinese and Mongolian Medicine i Inre Mongoliets autonoma region, Kina (anslag 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