JoVE Logo

Sign In

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

تقدم هذه المقالة بروتوكولا لتحريض نموذج فريد من نوعه للفئران للاضطراب ثنائي القطب يلتقط كلا من السلوك الشبيه بالهوس والاكتئاب.

Abstract

الاضطراب ثنائي القطب هو حالة صحية عقلية تتميز بتقلبات مزاجية شديدة ، بما في ذلك فترات الارتفاعات العاطفية (الهوس) والانخفاضات (الاكتئاب). في حين أن علم الأعصاب الأساسي بالضبط لم يتم فهمه تماما بعد ، يبدو أن الاختلالات في أنظمة الناقلات العصبية ، وخاصة الدوبامين ، تلعب دورا مركزيا. لهذا السبب ، تم استخدام التلاعب بمسارات الدوبامين لنمذجة الهوس أو الاكتئاب في القوارض. ومع ذلك ، فإن النماذج التي تمثل بدقة التبديل النموذجي بين هاتين الحلقتين نادرة ، مما يحد من صلاحية الوجه. في نموذج فريد من نوعه ، يتم استخدام التقنيات الحديثة لزيادة تعبير مستقبلات الدوبامين D1 مؤقتا ، والذي كان متورطا في أمراض الاضطراب ثنائي القطب. يتم حقن بنية الفيروس العدسي المحفز بالتتراسيكلين التي تعبر عن مستقبلات الدوبامين D1 تحت سيطرة محفز كالمودولين كيناز II ألفا بشكل تجسيمي في قشرة الفص الجبهي الإنسي للفئران البالغة. يتم تحقيق الإفراط في التعبير عن مستقبلات الدوبامين D1 عن طريق إضافة التتراسيكلين التناظري دوكسيسيكلين إلى مياه الشرب للحيوانات ، مما يؤدي إلى زيادة السلوكيات المرتبطة بالمكافأة والاندفاع والمخاطرة وانخفاض القلق. تشبه هذه السلوكيات نمطا ظاهريا يشبه الهوس. عن طريق إزالة الدوكسيسيكلين من مياه الشرب ، يمكن إحداث نمط ظاهري يشبه الاكتئاب ، يتميز بزيادة العجز وانعدام التلذذ ، داخل نفس. توفر هذه المقالة بروتوكولا خطوة بخطوة لإجراء الجراحة ، بالإضافة إلى إجراءات إحداث النمط الظاهري الشبيه بالاضطراب ثنائي القطب. بالإضافة إلى ذلك ، يتم وصف اعتبارات تقييم التغيرات السلوكية المرتبطة بالسلوك الشبيه بالهوس والاكتئاب. يوفر هذا النموذج الواعد ، الذي يوضح البنية الجيدة وصلاحية الوجه ، أداة قيمة لمزيد من التحقيق في الآليات الفيزيولوجية المرضية للاضطراب ثنائي القطب.

Introduction

الاضطراب ثنائي القطب (BD) هو اضطراب مزاجي حاد يصيب حوالي 1٪ من سكان العالم1. يتميز بنوبات من المزاج الشديد والاكتئاب والهوس ، جنبا إلى جنب مع حالات اليوثيم. تشبه أعراض نوبات الاكتئاب في مرض بدبي أعراض الاكتئاب أحادي القطب. يظهر المرضى اهتماما ومتعة أقل في الأنشطة ومشاعر الحزن واليأس وانعدام القيمة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن ملاحظة التغيرات في الشهية وسلوك النوم وكذلك الإعاقات الإدراكيةفي كثير من الأحيان 2. تتميز نوبات الهوس بمزاج مرتفع بشكل غير طبيعي ، وانخفاض الحاجة إلى النوم ، والتثبيط الاجتماعي ، وزيادة احترام الذات ، والشعور بالعظمة ، فضلا عن زيادة المخاطرة والتهيج2.

يبدو أن مسببات مرض BD هي تفاعل معقد بين العوامل الوراثية والتنموية3 ، لكن الآليات الدقيقة التي ينطوي عليها الفيزيولوجيا المرضية لا تزال غير مفهومة تماما. يعتقد أن الأعراض تنشأ من اختلالات في أنظمة الناقل العصبي4 ، وعلى وجه الخصوص ، كانت الدراسات التي تركز على نظام الدوبامينمؤثرة 5. على سبيل المثال ، افترض بيرك وآخرون فرضية الدوبامين ، على افتراض أن حالة فرط الدوبامين تكمن وراء الهوس ، بينما ينشأ الاكتئاب من نقص الدوبامين. منذ ذلك الحين ، جمعت الأدلة من النماذج الحيوانية ، بالإضافة إلى الدراسات الدوائية والتصويرية ، دعما قويا للارتباط بين أعراض الهوس وفرط الدوبامين. أيضا ، يمكن العثور على صلة بين انخفاض إشارات دوبامين ونوبات الاكتئاب ، وإن كان بدرجة أقل7. بالإضافة إلى ذلك ، عززت نتائج التحقيقات الجينية فكرة فرضية الدوبامين لBD 8.

لإلقاء المزيد من الضوء على دور نظام الدوبامين في BD ، يمكن استخدام النماذج الحيوانية للتحقيق في الآليات العصبية الحيوية التي تكمن وراء الأعراض. غالبا ما يتم تقييم تطبيقات وقيود نماذج المرض بناء على ثلاثة معايير للتحقق ، اقترحها في الأصل ويلنر9. وتشمل هذه الصلاحية للوجه والبناء والتنبؤ. تصف صلاحية الوجه قدرة النموذج على تقليد الخصائص السلوكية للاضطراب. يتم الوصول إلى صلاحية البناء عندما تكون الفيزيولوجيا المرضية ومسببات الاضطراب هي أساس النموذج ، بينما تشير الصلاحية التنبؤية إلى أنه يمكن إعادة إنتاج العلاج الدوائي للاضطراب داخل النموذج.

حتى الآن ، ساهمت نماذج القوارض المختلفة في فهم10 دينار بحريني وتشمل مجموعة واسعة من التعديلات الجينية والتدخلات الصيدلانية بالإضافة إلى التلاعب البيئي11.

على سبيل المثال ، ثبت أن التلاعب التجريبي بجين الساعة يحفز نمطا ظاهريا شبيها بالهوس في الفئران. يلعب عامل النسخ CLOCK دورا مهما في تنظيم إيقاعات الساعة البيولوجية ، وتتميز الفئران المعدلة وراثيا ، التي تعبر عن بروتين لا يمكنه تنشيط نسخ الساعة ، بفرط النشاط وزيادة استجاباتالمكافأة 12. يبدو أن النمط الظاهري الناتج يتم بوساطته بواسطة الجينات المنظمة تفاضليا لإشارات الدوبامين في المنطقة السقيفية البطنية للدماغ13.

لقد ثبت أن التأثير المباشر على إشارات الدوبامين عن طريق إعطاء الأدوية التي تزيد من الدوبامين ، مثل الأمفيتامين المنشط النفسي ، يحفز فرط الحركة ، وقد تم ربط الانسحاب اللاحق بأعراض شبيهة بالاكتئاب ، بما في ذلك انعدامالتلذذ 14. كما ثبت أن التحديات الدوائية مع الكيتامين أو ناهض مستقبلات الدوبامين D2 / D3 كوينبيرول تحفز السلوك ذي الصلة ب15،16 دينار بحريني.

بالإضافة إلى التدخل الدوائي ، يمكن استخدام التلاعب بالبيئة ، مثل الحرمان من النوم ، للحث على الأنماط الظاهرية السلوكية ذات الصلةب 17 دينار بحريني. تظهر المحرومة من النوم نمطا ظاهريا يشبه الهوس يتميز بزيادة الحركة وانبعاث الأصوات فوق الصوتية المرتبطة بالتغيرات في إشارات الدوبامين18.

هناك العديد من نماذج القوارض الأخرى لدراسة سلوك الاكتئاب19 أو الهوس20 . ومع ذلك ، في حين أن كل هذه النماذج قد ساهمت بقوة في فهم أمراض BD ، إلا أنها محدودة بدراسة حلقة واحدة فقط في كل مرة أو تأثيرات قصيرة المدى. في المقابل ، كان من الصعب تحقيق نمذجة التبديل المميز بين الحالات العاطفية.

هنا ، يتم تقديم بروتوكول لنموذج الفئران الفريد ل BD. إنه يوضح زيادة صلاحية الوجه عن طريق إحداث كلتا الحلقتين في واحد باستخدام معالجة واحدة مستهدفة لنظام الدوبامين ، أي الإفراط في التعبير المشروط عن مستقبل الدوبامين D1 (DRD1) في قشرة الفص الجبهي الإنسي (mPFC) من بنية فيروسات عدسية محفزة بالتتراسيكلين. من خلال قيادة النسخ الجيني تحت سيطرة محفز كالمودولين كيناز II ألفا (CamKIIa) ، يتم التعبير عن DRD1 بشكل أساسي في الخلايا العصبية الجلوتاميتية ، وبالتالي زيادة خصوصية التلاعب الجيني.

تم توفير العمود الفقري الأصلي للفيروس pRRL.cPPT.WPRE.Sin من قبل الدكتور ديدييه ترونو (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne ، سويسرا)21 وتم تعديله عن طريق استبدال الجين الصغير GFP بموقع متعدد الروابط (ناقل الفيروس العدسي PL13). ثم تم استخدام PL13 لإنتاج PL13.pTRE2.DRD1.CamKIIa.rtTA3 أو PL13.pTRE2.dsRedExpress.CamKIIa.rtTA3. تم الحصول على (كدنا) للفئران DRD1 من الدكتور ديفيد سيبلي (NINDS / NIH) 22 ، والمنشط العكسي الذي يتم التحكم فيه بالتتراسيكلين 3 (rtTA3) (cDNA) من الدكتورين أتزي داس وبن بيرخوت (المركز الطبي الأكاديمي ، جامعة أمستردام) 23. تم توفير الحمض النووي لمحفز CamKIIa من قبل الدكتور كارل ديسيروث (جامعة ستانفورد ، كاليفورنيا) ، وتم استنساخ تسلسل dsRedExpress وعنصر استجابة التتراسيكلين 2 (pTRE2) من البلازميدات الداخلية pcDNA3.1-dsRedExpress و pcDNA3.1-pTRE2 ، على التوالي. تم إنشاء النواقل الفيروسية عن طريق الاستنساخ الفرعي لتسلسلات الحمض النووي المضخم بواسطة تفاعل البوليميراز المتسلسل المحاطة بمواقع التقييد.

أظهر النموذج الذي يستخدم هذا الناقل الفيروسي أن الإفراط في التعبير عن DRD1 في الخلايا العصبية الإيجابية ل mPFC CamKIIa يؤدي إلى نمط ظاهري يشبه الهوس24،25 ، في حين أن التقليل اللاحق من تنظيم التعبير الجيني يؤدي إلى سلوك شبيه بالاكتئاب26. نظرا لأن النمط الظاهري الشبيه بالمرض يمكن أن يتم إحداثه بشكل متكرر فيواحد 27 ، فإن النموذج يعكس مستوى عال من صلاحية الوجه. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التلاعب بنظام الدوبامين له صلاحية بناء قوية للنماذج الحيوانية لBD 7 ، حيث ارتبطت التغييرات في مستويات DRD128،29 أو تعدد الأشكال DRD1 بأمراض BD30،31،32.

أدت الدراسات الأخرى التي أجريت على أيضا إلى زيادة فهم وظائف DRD1 الفص الجبهي. على سبيل المثال ، كان الانخفاض في DRD1 اكتشافا ثابتا في نماذج الاكتئاب33،34 ، في حين أن التحفيز البصري الوراثي ل DRD1 في الخلايا العصبية الغلوتاميتية mPFC يقلل من القلق ويسبب تأثيرات مضادة للاكتئاب35. في منشور حديث من قبل Wu et al.36 ، تم إثبات دور mPFC DRD1 في انتقالات الحالة العاطفية. تسلط هذه الدراسة الضوء على أن هذه المستقبلات ضرورية للتغيرات الكامنة في مرونة المشبك المثير.

إجمالا ، فإن استخدام نموذج الفئران من BD الذي يتكون من التلاعب المستهدف والمشروط ب DRD1 في الخلايا العصبية الإيجابية ل CamKIIa في mPFC يشكل نظاما نموذجيا ذو بنية عالية وصلاحية للوجه ، وبالتالي ، يظهر إمكانات قوية للبحث الانتقالي حول BD.

في ما يلي ، يتم وصف الإجراءات الجراحية لتوليد النموذج. بالإضافة إلى ذلك ، سيتم تقديم الاعتبارات المنهجية لتحريض النموذج والتقييمات السلوكية جنبا إلى جنب مع النتائج التمثيلية للنمط الظاهري الشبيه بالأمراض الناتجة. تتم مناقشة العقبات المحتملة والعوامل المؤثرة في إنشاء النموذج والتقييم السلوكي ، ويتم إعطاء نظرة مستقبلية للاتجاهات المستقبلية.

Protocol

تمت الموافقة على بروتوكول الحقن التجسيمي الموصوف هنا من قبل LANUV (Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz, Northrhine-Westfalia, Germany). تم استخدام ذكور فئران Sprague Dawley البالغة (350-650 جم من وزن الجسم). الكواشف والمعدات المستخدمة في هذه الدراسة مدرجة في جدول المواد.

1. التركيبات الفيروسية العدسية

ملاحظة: يتم استخدام نظام الفيروسات العدسية من الجيل الثالث للتعبير الشرطي عن DRD1 أو البروتين الفلوري الأحمر (dsRed) كشرط تحكم25،27.

  1. إنتاج فيروس العدسات بناء على بروتوكول Stewart et al.37 مع بلازميدات التعبئة 8454 و 8455 من مستودع Addgene.
    ملاحظة: إذا لم يتم التخطيط لإنتاج الفيروس بشكل مستقل، فإن العديد من المرافق الأساسية توفر فيروس عدسي عالي العيار، مثل شاريتيه برلين بألمانيا.
  2. يتركز عيار الفيروسات ويخزنها عند -80 درجة مئوية.
  3. تحضير 2 × 107 وحدات تحويل (TU) لكل ميكرولتر للحقن.
  4. نقل الفيروسات إلى الجناح الجراحي على الثلج الجاف.

2.

ملاحظة: تم إنشاء نموذج الفئران ل BD في ذكور فئران Sprague Dawley البالغة (350-650 جم من وزن الجسم). للتحقيق في إناث الفئران أو النقاط الزمنية التنموية السابقة ، من الأهمية بمكان مراعاة أن التعبير عن DRD1 في mPFC يتغير أثناء التطور ويمكن أن يتأثر بدورة الشبق38،39،40.

  1. زوج الفئران المنزلية مع من نفس الحالة مع الطعام والماء المخصص في ظل ظروف درجة حرارة ورطوبة ثابتة (45٪ -65٪ رطوبة نسبية ، درجة حرارة 22 درجة مئوية ± 2 درجة مئوية).
  2. احتفظ بالفئران تحت دورة معكوسة مدتها 12 ساعة من الضوء والظلام (تنطفئ الأضواء في الساعة 11 صباحا) ، حيث يجب إجراء التحقيق السلوكي أثناء المرحلة النشطة للحيوانات في الظلام.
  3. امنح سبعة أيام على الأقل للتأقلم مع المنشأة والتعامل معها من قبل المجربين قبل بدء أي تجارب.

3. الحقن التجسيمي للبنية الفيروسية

ملاحظة: قم بإجراء الجراحة تحت غطاء أمان (احتياطات للعمل مع فيروس العدس) والظروف المعقمة.

  1. اعداد
    1. تأكد من توفر جميع المواد اللازمة وعمليتها (جدول المواد).
    2. قم بإعداد الإطار التجسيمي مع حامل الحقنة المتصل بالذراع التجسيمي. قم بتوصيل حامل الحقنة بمضخة الحقنة.
    3. قم بإعداد مثقاب الأسنان وقم بتركيب لدغ 0.9 مم.
    4. ضع وسادة التسخين واضبطها على 37 درجة مئوية. ارفع وسادة التدفئة إلى ارتفاع مناسب لتسهيل وضع الفئران.
    5. قم بتغطية وسادة التسخين بستنى ماص.
    6. تحضير أدوات جراحية معقمة على سطح معقم.
    7. قم بتركيب حقنة حقن تجسيمية سعة 10 ميكرولتر بإبرة حقن 33 جم على حامل المحقنة.
    8. اسحب 2.3 ميكرولتر من المعلق الفيروسي للحقن الثنائي بسعة 1 ميكرولتر لكل منهما. قم بتأكيد السحب الناجح بصريا. تأكد من تنفيذ هذه الخطوة كخطوة تحضيرية أخيرة لتقليل الوقت الذي يستغرقه الفيروس في درجة حرارة الغرفة.
  2. التسكين وتحريض التخدير
    1. في صباح يوم الجراحة ، قم بإعطاء ميلوكسيكام (1 مجم / كجم من وزن الجسم ، ص.o.).
    2. قبل عشرين دقيقة من بدء الإجراءات الجراحية للتسكين ، قم بحقن الجرذ بالبوبرينورفين (0.5 مجم / كجم من وزن الجسم ، SC).
    3. قم بتشغيل جهاز التخدير بتدفق أكسجين 0.8-1 لتر / دقيقة.
    4. غمر غرفة الحث ب 4٪ Isoflurane وضع الجرذ في غرفة الحث.
    5. بعد التحريض الناجح للتخدير ، الذي يمكن رؤيته عن طريق تباطؤ التنفس وفقدان الوعي ، قم بإزالة الجرذ من غرفة الحث وانقله إلى الإطار التجسيمي.
  3. تحديد موضع الجرذ
    1. تأكد من تحويل تدفق التخدير إلى قناع الأنف.
    2. انقل الجرذ من غرفة الحث إلى الإطار التجسيمي ، ووضع أسنانه الأمامية في الحامل.
    3. ضع قناع التخدير بشكل صحيح على الأنف وقم بتحويل الأيزوفلوران إلى 1.5-2.3٪ للصيانة.
    4. احمي العينين باستخدام كريم العين المعقم.
    5. قبل إجراء أي شق لمدة 10 دقائق على الأقل ، يتم حقن الجرذ محليا بالليدوكائين (10 مجم / كجم من وزن الجسم ، SC) مباشرة أسفل موقع الشق المخطط له.
    6. قم بتأمين الجرذ في الإطار التجسيمي باستخدام قضبان الأذن. تأكد من أن قضبان الأذن متساوية وفي وضع رأس مستو.
    7. تقليم الفراء حول موقع الشق باستخدام المقص. قم بإزالة قطع الفراء باستخدام وسادة السليلوز المبللة بمطهر للجلد.
    8. تطهير المجال الجراحي باستخدام مطهر للجلد.
  4. حج القحف وحقن البناء الفيروسي
    1. تأكد من التخدير المناسب عن طريق التحقق من عدم وجود منعكس إصبع القدم.
    2. قم بتطهير اليدين وانتقل إلى القفازات المعقمة قبل لمس أي معدات.
    3. قم بعمل شق وسطي صغير (~ 1.5 سم) باستخدام شفرة مشرط.
    4. الوصول الآمن إلى المجال الجراحي عن طريق دفع الجلد إلى الجانبين باستخدام مشابك البلدغ.
    5. نظف المجال الجراحي من الدم والأنسجة المتبقية باستخدام مقايضات معقمة. تأكد من الرؤية المناسبة للبريغما والمساحة الأمامية الكافية.
    6. اضبط إحداثيات A / P و M / L على الصفر بناء على bregma.
    7. حرك الذراع التجسيمية لإحداثيات A / P + 2.7 و M / L ± 0.4 وتصورها باستخدام قلم رصاص مطهر.
    8. حفر حفرة بقطر ~ 1 مم ، تغطي جوانب الحقن لنصفي الكرة الأرضية.
    9. قم بإزالة أي دم باستخدام مقايضة معقمة.
    10. اضبط إحداثيات D / V على الصفر على سطح الدماغ وخفض إبرة الحقن ببطء إلى -2.8 للحقن في منطقة ما قبل الحوفي من mPFC.
    11. انتظر لمدة 5 دقائق للسماح باسترخاء الأنسجة.
    12. حقن 1 ميكرولتر من المعلق الفيروسي بمعدل 0.1 ميكرولتر / دقيقة.
    13. اترك 5 دقائق للامتصاص قبل إزالة الإبرة ببطء.
    14. كرر الحقن في نصف الكرة الآخر.
  5. الإغلاق ورعاية ما بعد الجراحة
    1. قم بإزالة الإبرة وأغلق الفتحة في الجمجمة باستخدام شمع العظام.
    2. قم بإزالة مشابك البلدغ وخياطة الجلد (خياطة جراحية 3-0).
    3. حقن الجرذ مع ميلوكسيكام (1 ملغم/كغ, s.c.) تسكين بعد الجراحة.
    4. قم بإيقاف تشغيل التخدير ، وإزالة من الإطار التجسيمي ، ووضعه في قفص منزله. تأكد من أن الجرذ يستيقظ تماما.
    5. اشطف المحقنة بالإيثانول بنسبة 100٪ لتعطيل فيروس العدسات المتبقي ، متبوعا ب H2O المقطر استعدادا للحقنة التالية.
    6. إجراء تسكين ما بعد الجراحة مع ميلوكسيكام (1 مجم / كغم ، ص) كل 24 ساعة على مدار 3 أيام وتسجيل الحالة الصحية للحيوانات لمدة أسبوع واحد.
    7. المنزل الفردي لأول 24 ساعة بعد الجراحة لمنع الآخرين من العبث بالغرز. ضعهم مرة أخرى مع زملائهم في القفص بعد ذلك.

4. علاج الدوكسيسيكلين لتحريض النموذج

ملاحظة: ابدأ تحريض النموذج بمجرد 24 ساعة بعد الحقن. يمكن للمرء أيضا الانتظار فترات زمنية أطول بين الحقن والتحريض تصل إلى عدة أشهر ، على سبيل المثال ، لاختبار مجموعات أكبر من في نفس الوقت. لقد ثبت أن هذا لا يؤثر على وظيفة البنية الفيروسية.

  1. تحريض نوبة تشبه الهوس
    1. للحث على نمط ظاهري يشبه الهوس ، أعط 0.5 جم / لتر من الدوكسيسيكلين عن طريق إضافته إلى مياه الشرب. يؤدي هذا إلى النسخ الفيروسي والإفراط في التعبير عن DRD1 الإضافي.
    2. قم بإعداد الماء المحتوي على الدوكسيسيكلين طازجا كل 48 ساعة إلى 72 ساعة ، وهي فترة زمنية لا يتأثر فيها استقرار الدوكسيسيكلين ، حتى في زجاجات المياه غير المعتمة41.
      ملاحظة: بعد العلاج بالدوكسيسيكلين لمدة سبعة أيام ، سيصل الإفراط في التعبير بوساطة الفيروس إلى الحد الأقصى ، ويمكن للمرء إجراء تحقيق سلوكي أثناء النوبة الشبيهة بالهوس.
  2. تحريض نوبة شبيهة بالاكتئاب
    1. أعد إلى مياه الشرب العادية ، للحث على نوبة تشبه الاكتئاب.
    2. انتظر لمدة 4 أيام حتى يتوقف النسخ الفيروسي ، ثم قم بإجراء تقييم سلوكي للنوبة الشبيهة بالاكتئاب.
    3. قم بإجراء تحريض النوبات اللاحقة باتباع نفس النمط.

5. التقييم السلوكي

ملاحظة: بعد تحريض النموذج ، يمكن للمرء تقييم السلوك الشبيه بالقطب ثنائي القطب. تم اقتراح أطر مختلفة للترجمة من الأعراض السريرية إلى الأنماط السلوكية التي يمكن ملاحظتها في القوارض. أحد أكثرها تأثيرا هو معايير مجالالبحث 42 ، حيث يتم فحص التغييرات في مجالات الأداء والسلوك ، التي قد تتأثر بالاضطرابات النفسية. ومع ذلك ، من المهم ملاحظة أنه بسبب حاجز الأنواع ، لا يمكن التحقيق في بعض الأعراض ، على سبيل المثال ، الانتحار ، في القوارض43. نظرا لقدراتها المعرفية والعاطفية المتقدمة ، تتمتع نماذج الفئران بإمكانيات قوية بشكل خاص لتقييم الأعراض الانتقالية44 ، مما يسمح بإجراءات اختبار أكثر تفصيلا. اعتبارات التقييم السلوكي موصوفة في الجدول 1.

  1. خطط للتحقيق السلوكي كمجموعة من الاختبارات السلوكية45 ، لتقديم صورة شاملة للنمط الظاهري الناتج.
  2. انتبه لإجراء المزيد من الاختبارات الغازية أخيرا.
  3. ضع في اعتبارك التغييرات في السلوك التي يحتمل أن تكون ناتجة عن تجربة اختبار سابقة عند محاولة اختبار واحد في كلتا النوبات الشبيهة بالمرض.
    ملاحظة: اعتمادا على السؤال المطروح ، قد يكون من المفيد اختبار مجموعات مختلفة من الفئران إما أثناء الهوس أو النوبة الشبيهة بالاكتئاب ، مما يسمح أيضا بجمع الأنسجة أثناء الحلقة المعنية. أظهرت التجربة أن اختبار الساذجة سلوكيا يمكن أن يؤدي إلى نمط ظاهري أكثر بروزا في بعض الاختبارات السلوكية.
  4. أيضا ، ضع في اعتبارك عوامل أخرى مثل ظروف السكن46 أو جنس المجرب47.
  5. اعتماد جميع التدابير الممكنة لتقليل الإجهاد غير المقصود للحيوانات ، ليس فقط من أجل رعاية ، ولكن أيضا لاستبعاد التفاعلات المحتملة للأنماط الظاهرية النفسية مع الإجهاد48.
  6. انتبه بشكل خاص لإيقاع الساعة البيولوجية ، حيث أن اضطرابات إيقاع الساعة البيولوجية هي أحد أعراض17 دينار بحريني. نظرا لأن الفئران تكون أكثر نشاطا أثناء الغسق والفجر ، يجب على المرء أن يختبر تحت الضوء الأحمر الخافت مع الموجودة تحت دورة عكسية للضوء والظلام49.
    ملاحظة: تم جمع معظم النتائج التمثيلية المعروضة هنا وفقا لهذا النهج. ومع ذلك ، لا يزال من الممكن ملاحظة النمط الظاهري الشبيه بالمرض إذا تم إجراء التقييم السلوكي دون تبديل دورة النهار والليل للحيوانات27.
  7. قم دائما بالتسجيل المسبق للتجربة والسلوك ووصف إرشادات PREPARE50 و ARRIVE51 التالية.

النتائج

عند إضافة الدوكسيسيكلين إلى مياه الشرب للحيوانات ، سيتم التعبير عن DRD1 إضافي ، وبعد 7 أيام ، سيكون هناك تعبير مفرط كاف لاختبار بحثا عن سلوك يشبه الهوس. حتى الآن ، تم إثبات زيادة في السلوكيات المتعلقة بالمكافأة. تشرب الشبيهة بالهوس المزيد من محلول السكروز فيما يتعلق بالماء في اختبار اختيار زجاجتين عند مقارنتها بعناصر التحكم25. عند وضعها في صندوق مراقبة مع أنثى متقبلة ومراقبتها لمدة 25 دقيقة ، تظهر الشبيهة بالهوس المزيد من الحوامل الجنسية مقارنة بعناصر التحكم27 (الشكل 1 أ). في نموذج الإدارة الذاتية للكوكايين ، يتناولون المزيد من الكوكايين بموجب جدول زمني ثابت ويظهرون نقطة توقف أعلى في جدول النسبة التدريجية. يتحول منحنى الاستجابة للجرعة نحو حساسية أعلى للجرعات المنخفضة25. لوحظ هذا التحول في الحساسية أيضا في زيادة البروز التحفيزي في العديد من نماذج تكييف الأماكن. أمضت الشبيهة بالهوس وقتا أطول في الجوانب المكيفة للنيكوتين والكحول والكوكايين مقارنة بأدوات التحكم25. كما تم العثور على زيادة البحث عن الجدة وخيارات أكثر اندفاعا في اختبار قائم على متاهة T على الخصم المتأخر25. في نسخة الفئران الفعالة من مهمة المقامرة في ولاية أيوا ، تقرر الشبيهة بالهوس في كثير من الأحيان الخيارات غير المواتية (عالية المخاطر ، المكاسب العالية) مقارنة بعناصر التحكم24 (الشكل 1 ب). يتم تقليل القلق لدى الشبيهة بالهوس ، كما يتضح من الوقت الذي يقضيه المزيد من الوقت في الأذرع المفتوحة في المتاهة المرتفعةزائد 25.

يمكن إحداث نمط ظاهري يشبه الاكتئاب عن طريق إنهاء الإفراط في التعبير عن DRD1. في النوبة الشبيهة بالاكتئاب ، يمكن ملاحظة زيادة في العجز. في نموذج ثلاثي للعجز ، كانت المجموعة التي تعرضت لأول مرة لصدمة كهربائية (الشكل 1 ج) ، وكذلك المجموعة التي تعلمت التحكم في الصدمة ، أكثر عجزا مع زيادة زمن انتقال الهروب عند مقارنتها بعناصر التحكمالخاصة بها 27. المجموعات التي تم فيها إحداث العجز ، لم تظهر أي اختلافات بين التجربة والضابطة. تم العثور على انعدام التلذذ في اختبار اختيار الزجاجتين للسكروز27 وفي السلوك الجنسي (بيانات غير منشورة). في اختبار دفن الرخام ، كانت الشبيهة بالاكتئاب أكثر قلقا26 (الشكل 1 د).

لا يوفر النموذج الحيواني الموصوف إمكانية التحقيق في السلوك الشبيه بالهوس أو الاكتئاب فحسب ، بل يوفر أيضا فرصة فريدة لملاحظة تحول في السلوك عند إنهاء الإفراط في التعبير عن DRD1 ، يشبه التحول من الهوس إلى الاكتئاب لدى المرضى. هنا ، من المهم أن تضع في اعتبارك التعود على سلوكيات معينة واختيار الاختبارات بأقل قدر من الاعتياد. على سبيل المثال ، زيادة السلوك الجنسي في الحلقة الشبيهة بالهوس وفي النوبة الشبيهة بالاكتئاب ، تم عرض انخفاض في هذا السلوك إلى مستويات مثل ما شوهدت في التحكم. في هذه التجربة ، تم إحداث ثلاث دورات شبيهة بالهوس / الاكتئاب داخل نفس27. بالنسبة لشرب السكروز ، لم يتم تقليل تفضيل محلول السكروز في الحالة الشبيهة بالهوس إلى مستويات التحكم عند التحول إلى الحالة الشبيهة بالاكتئاب فحسب ، بل انخفض27. في نسخة الفئران من مهمة المقامرة في ولاية أيوا ، زاد عدد الخيارات غير المواتية في الشبيهة بالهوس ولكنها لا تختلف اختلافا كبيرا عن الضوابط عندما كانت في حالة تشبه الاكتئاب. في الحالة الأخيرة ، تم تقليل عدد الكريات المكتسبة الإجمالية مقارنة بحيوانات المكافحة24.

بشكل عام ، تظهر نمطا ظاهريا قويا يشبه ثنائي القطب ، يمكن ملاحظته في مجالات سلوكية مختلفة خلال كلتا الحلقتين. يساهم التبديل بين الحلقات في هذا النموذج في تحسين صلاحية الوجه. يتم إعطاء نظرة عامة على المجالات السلوكية المتأثرة في الشكل 2.

figure-results-3781
الشكل 1: التغيرات السلوكية في الحالات الشبيهة بالهوس والاكتئاب بعد الإفراط في التعبير الفيروسي DRD1. أثناء الإفراط في التعبير الفيروسي DRD1 ، في الحالة الشبيهة بالهوس ، تظهر المزيد من الحوامل الجنسية (A) وزيادة في الخيارات المحفوفة بالمخاطر في مهمة المقامرة في ولاية أيوا (B) مقارنة بالضوابط. بعد إنهاء الإفراط في التعبير ، تتحول إلى حالة تشبه الاكتئاب. يظهرون زيادة في العجز (C) والقلق (D). * ص < 0.05 ؛ ** ص < 0.01 ؛ تشير أشرطة الخطأ إلى الخطأ المعياري للمتوسط. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-4674
الشكل 2: النمط الظاهري السلوكي للنموذج. في الحلقة الشبيهة بالهوس ، هناك زيادة في السلوكيات المتعلقة بالمكافأة (على سبيل المثال ، السلوك الجنسي) والاندفاع والمخاطرة. تم تقليل القلق في اختبار المتاهة المرتفعة. خلال النوبة الشبيهة بالاكتئاب ، زاد القلق في اختبار دفن الرخام ، وانخفض السلوك الجنسي ، وأظهرت المزيد من العجز. صورة الجرذ في الشكل مأخوذة من Servier Medical Art وهي مرخصة بموجب CC BY 4.0. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الجدول 1: اعتبارات التقييم السلوكي. يسلط الجدول الضوء على اعتبارات مهمة للخطوات التجريبية الرئيسية أثناء التقييم السلوكي. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الجدول.

Discussion

هنا ، يتم تقديم نموذج فئران جديد ل BD مع زيادة صلاحية الوجه. يسمح التلاعب المستهدف ل DRD1 في mPFC بتحريض نمط ظاهري يشبه الهوس والاكتئاب في نفس. تسلط النتائج التمثيلية الضوء على نمط ظاهري شبيه بمرض يمكن ملاحظته في كلتا الحلقتين. النموذج سهل التطبيق نسبيا. هناك حاجة إلى ناقلين للفيروسات العدسية المحفزة يعبران عن DRD1 أو dsRed كمراقبة. لإنتاج واستخدام أنظمة الفيروسات العدسية في ، يلزم وجود مستويات أمان معينة ، والتي يجب أن تكون في مكانها الصحيح. إذا لم تكن المعدات اللازمة لإنتاج الفيروسات متوفرة ، فإن تجربة العمل مع المرافق الأساسية كانت إيجابية.

الخطوة الأكثر أهمية لإنشاء النموذج هي الحقن التجسيمي لنظام الفيروسات العدسية. العمليات الجراحية التجسيمية هي إجراءات راسخة في علم الأعصاب ، ومعدلات النجاح بين الباحثين المدربين مرتفعة. هناك مصدران رئيسيان محتملان للخطأ. يمكن أن تؤدي مشاكل التخدير إلى وفيات أثناء العملية الجراحية. هنا ، أثبت استخدام التخدير الاستنشاقي بالأيزوفلوران ، كما هو موضح في البروتوكول ، أنه أفضل نهج ، حيث تشكل مستويات الدواء القابلة للتعديل بسهولة فائدة واضحة مقارنة بالتخدير عن طريق الحقن. نظرا لأن الأيزوفلوران لا يوفر أي آثار مسكنة وأن مستقبلات الألم السحائية حساسة للتحفيز52 ، فمن المستحسن استخدام مادة أفيونية للتسكين أثناء الجراحة. إلى جانب الأدوية المناسبة بعد الجراحة ، كما هو موضح في البروتوكول ، لا توجد علامات ملحوظة للألم بعد الجراحة. ومع ذلك ، يجب دائما النظر في التأثيرات المحتملة على أسئلة البحث ، على سبيل المثال ، فيما يتعلق بتفاعلات الدوبامين مع نظام المواد الأفيونية ، ويجب اختيار نظام دوائي مناسب وفقا لذلك53. إذا تم إجراء الجراحة في ظل ظروف معقمة ، فإن حدوث التهابات أو ضعف التئام الجروح أمر نادر الحدوث. في حالة حدوث مشكلات أثناء الجراحة أو التعافي، يجب أن تركز استكشاف الأخطاء وإصلاحها على التنفيذ الصحيح للبروتوكول الموصوف. من الضروري ضمان ظروف عمل معقمة وجرعات دقيقة من الأدوية. يمكن أن يساعد إعطاء محاليل السوائل أو الجلوكوز أيضا في التعافي. في حالة حدوث عدوى ، يجب ألا يشمل العلاج أي تتراسيكلين لأنها ستتفاعل مع نسخ الأنظمة الفيروسية. سيكون علاج الخط الأول لالتهابات الجروح بعد الجراحة هو الإنروفلوكساسين ، وربما يقترن بالكاربروفين.

مصدر آخر محتمل للخطأ أثناء الجراحة هو وضع الحقن خارج المنطقة المستهدفة. ومع ذلك ، نادرا ما يحدث هذا عندما يتم اتباع البروتوكول بشكل صحيح وضمان الوضع الصحيح لرأس. يجب دائما التحقق من التنسيب الناجح. في حين أن وضع الفيروس المعبر عن dsRed يمكن اكتشافه بسهولة في التحكم ، فإن التحقق من وضع الفيروسات التي تعبر عن DRD1 يتطلب خطوات إضافية. لم يؤد إجراء تلطيخ الأجسام المضادة ضد أجزاء مختلفة من البنية الفيروسية إلى نتائج مرضية. يوصى بالتحقق من وضع الفيروس عن طريق تشريح mPFC وإجراء تفاعل البوليميراز المتسلسل للكشف عن نصوص rtTA3 كما هو موضح في Beyer et al.24. من المهم أيضا ملاحظة أن حقن الفيروس يجب أن يكون ثنائيا بكميات متساوية من الفيروس. ثبت أن التحول الجانبي الدماغي والسلوكي يختلف في المرضى الذين يعانون من الاضطراب ثنائي القطب54،55 ، وقد لا تحفز الحقن الفيروسية أحادية الجانب النمط الظاهري السلوكي المطلوب.

يعمل تحريض تعبير DRD1 الفيروسي والحلقة الشبيهة بالهوس عن طريق إضافة الدوكسيسيكلين إلى مياه الشرب بشكل جيد للغاية. ثبت أن استبدال مياه الشرب العادية بالدوكسيسيكلين لا يسبب تغييرات ملحوظة في سلوك الشرب. ومع ذلك ، يجب مراقبة استهلاك السوائل. التعديلات ممكنة ، إذا كانت المواد الأخرى ، مثل الأدوية ، مخصصة ليتم إعطاؤها عن طريق مياه الشرب. يمكن أيضا إجراء إعطاء الدوكسيسيكلين عن طريق الكريات الغذائية. لكن لم يتم التحقق من صحة ذلك بعد.

للتحقيق السلوكي ، يتم سرد العديد من الاعتبارات في الجدول 1. يجب تقييم المتطلبات الخاصة بالنموذج بشكل خاص عند التخطيط لتجربة. على سبيل المثال ، يجب تحديد ما إذا كان سيتم اختبار مجموعتين من ، أو ما إذا كان واحد سيخضع لتقييم سلوكي خلال كلتا الحلقتين ، الأمر الذي قد يتطلب إعادة الاختبار. إذا لم يكن النمط الظاهري الشبيه بالقطب ثنائي القطب قابلا للاكتشاف أثناء التحقيق السلوكي، على الرغم من أنه يمكن التحقق من التنسيب، يمكن أن يركز استكشاف الأخطاء وإصلاحها على عوامل مختلفة قد تؤثر على النتيجة السلوكية. يجب تقييم التغييرات في المجربين أو إيقاع الساعة البيولوجية بشكل نقدي أثناء العملية ، حيث يمكن أن تؤثر الظروف العصيبة في البيئة على النتائج السلوكية.

بينما يوضح النموذج بنية جيدة وصلاحية الوجه ، لا تزال الصلاحية التنبؤية بحاجة إلى تقييم. يجب أن يكون إعطاء الليثيوم المزمن ، باعتباره علاج الخط الأول ل56 دينار بحريني ، ناجحا في منع التغييرات التي يسببها النموذج في السلوك. يمكن التحقيق في الاستجابات للأدوية الأخرى المستخدمة في مرض بدين، مثل الأدوية المضادة للذهان أو الأدوية المضادة للاختلاج، لاختبار الصلاحية التنبؤية للنموذج بشكل كامل.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن القيد الحالي هو أن صلاحية النموذج في إناث لا تزال بحاجة إلى تقييم في الدراسات المستقبلية. في حين أن هناك اتجاها لإدراج إناث في الأبحاث قبل السريرية ، إلا أن هذا لا يزال مهملا في كثير من الأحيان. بالنسبة للنموذج المقدم ، من المتوقع حدوث تفاعلات لنظام الدوبامين مع دورة الشبق. ومع ذلك ، من غير الواضح إلى أي مدى ستحدث. من المهم أيضا مراعاة القيود العامة لنماذج النفسية. في حين أن إمكانية إحداث كلتا النوبات الشبيهة بالمرض في فأر واحد توفر زيادة في صلاحية الوجه ، إلا أن التغييرات المستحثة خارجيا لا تزال تختلف عن الحدوث التلقائي ودورة نوبات المرض لدى مرضى التهاب الأبعاد. نظرا لأن النموذج يعتمد فقط على التلاعب المستهدف بنظام الدوبامين ، فإن التأثيرات الرئيسية ستحدث بسبب التغيرات في انتقال الدوبامين والتأثيرات الثانوية ذات الصلة. وبالتالي لا يتم احتساب مساهمات الأنظمة الأخرى في أعراض مرض بيد.

في الختام ، يتمتع النموذج المقدم بإمكانيات قوية للتحقيق في مرض بيدنج ، حيث يمكن دراسة كلتا النوبات المرضية في واحد. يقدم هذا إمكانيات فريدة للتحقيق في التحولات بين الحلقات مقارنة بمعظم النماذج الراسخة. يتطلب البروتوكول المقدم معدات ومهارات فنية متوفرة في معظم مختبرات الأبحاث قبل السريرية ، مما يجعله قابلا للتطبيق على نطاق واسع. حتى الآن ، كان النمط الظاهري السلوكي الناتج قويا عبر السلوكيات المختلفة. لم يتم بعد استكشاف مجالات أخرى مثل السلوك الاجتماعي57 أو الوظائف المعرفية. بينما ركز البروتوكول المقدم على النتائج السلوكية ، هناك إمكانيات مختلفة للتطبيقات المستقبلية للتحقيق في الآليات الجزيئية بشكل أكبر. قد يؤدي توسيع التحقيقات لفهم الآليات الكامنة في التسبب في مرض BD ، خاصة فيما يتعلق بالانتقال بين النوبات ، إلى تحديد الأهداف العلاجية التي يمكن ترجمتها في النهاية إلى تطبيقات سريرية مستقبلية.

Disclosures

المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

تم دعم هذا العمل بمنح من مؤسسة الأبحاث الألمانية (DFG): المشروع رقم 552842155 و GRK2862/1 ، رقم المشروع: 492434978. تلقت JA تمويلا من صندوق أبحاث FoRUM التابع لكلية الطب في جامعة الرور بوخوم (المنحة رقم P109-24). صورة الجرذ في الشكل 2 مأخوذة من Servier Medical Art وهي مرخصة بموجب CC BY 4.0.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
0.9 mm burrFST19007-09Burr for craniotomy
10 µl Neuros SyringeHamilton65460-06 Mounted to syringe pump for injection
1ml single use SyringesBraum9166017VAdministration of medication
33 G NeedlesHamilton65461-02Replacement needles for neuros syringe
4-way valveUNO180000259For simultaneous connection of induction chamber and face mask
Absorbent DrapeSabanindas1834014Covering equipment before placing the animal
Anaesthetic Gas FilterUNO180000140Anesthesia fume collection
Anasthesia mask for stereotacticHugo Sachs Electronic73-4922Administering anesthesia during surgery
Anesthesia vaporiserUNO180000002Provide and adjust levels of vaporised isoflurane
Bone waxSMIZ046Closing the hole in the skull
Bulldog clampsFST18038-45To retain skin and allow access to the surgical field
BuprenorphineElanco18760711Interoperative analgesia
CannulaTeglerT138339Administration of medication
Cellulose swabsMeditrade1177Cleaning Skin
ConnectorUNO180000005Connecting anesthesia tubing to face mask
Control Unit for heating padUNO180000122Controlling heating pad
Dental DrilSaeyangSMT K-38Dental drill for craniotomy; equipable with fine dental burrs
Desktop digital stereotaxic instrumentRWDE03135-002Fully equipped stereotactic frame with digital manipulator
Destilled H2O--Rinsing the syringe
Doxycycline hyclate Sigma aldrichD9891For model induction
Dry ice--Transporting viral suspension
EarbarsRWD68302Head fixation in the stereotactic frame
Ethanol--Rinsing the syringe and deactivating virus
FlowmeterUNOCM2Verify and adjust flow rate
Forceps - anatomicalFST11000-12Holding skin
Forceps - surgicalFST11027-12Holding skin
Heating padUNO180000028Heating pad for keeping the animal warm during surgery
Induction chamberUNO180000233Chamber for initial induction of anesthesia
IsofluraneCP PharmaV7005232.00.00Anesthesia
Lentiviral suspension--Lentiviral construct coding for DRD1 or dsRed for model induction
LidocaineCombustin8780701Local analgesia
MeloxicamBoehringer Ingelheim7578423Pre- and postoperative analgesia
Needle holderFST91201-13Sutering
Oxygen concentratorUNO180000399Providing oxygen for anesthesia
PE Tubing--Connecting components of the anesthesia machine to induction chamber & face mask
Pencil--Marking the correct side for craniotomy
Scalpel blade holderFST10003-12To hold scalpel blade
Scapel bladesFST10011-00Fine surgical blade for incision
Scavenger UnitUNO180000260Controlling capacity of fume collector
Skin disinfectantBode 975042Disinfacting skin before incision
Sterile cotton swabsBoettger1102241Cleaning surgical field
Sterile eye creamBayer1578675Protect eyes during surgery
Surgical ScissorsFST14000-12Trimming fur and cutting suture material
Suture 3-0 polyglycolic acidSMI11201519Suturing skin
Syringe pumpKdScientific788130Syring pump with connectable holder

References

  1. Müller-Oerlinghausen, B., Berghöfer, A., Bauer, M. Bipolar disorder. Lancet. 359 (9302), 241-247 (2002).
  2. Grande, I., Berk, M., Birmaher, B., Vieta, E. Bipolar disorder. Lancet. 387 (10027), 1561-1572 (2016).
  3. Vieta, E., et al. Bipolar Disorders. Nat Rev Dis Primers. 4 (1), 1-16 (2018).
  4. Lee, J. G., et al. Neuromolecular etiology of bipolar disorder: Possible therapeutic targets of mood stabilizers. Clin Psychopharmacol Neurosci. 20 (2), 228-239 (2022).
  5. Mohamadian, M., et al. Mood and behavior regulation: Interaction of lithium and dopaminergic system. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 396 (7), 1339-1359 (2023).
  6. Berk, M., et al. Dopamine dysregulation syndrome: implications for a dopamine hypothesis of bipolar disorder. Acta Psychiatr Scand. 116 (s434), 41-49 (2007).
  7. Ashok, A. H., et al. The dopamine hypothesis of bipolar affective disorder: the state of the art and implications for treatment. Mol Psychiatry. 22 (5), 666-679 (2017).
  8. Zhang, C. -. Y., et al. Genetic evidence for the "dopamine hypothesis of bipolar disorder.". Mol Psychiatry. 28 (2), 532-535 (2023).
  9. Willner, P. The validity of animal models of depression. Psychopharmacology. 83 (1), 1-16 (1984).
  10. Beyer, D. K. E., Freund, N. Animal models for bipolar disorder: From bedside to the cage. Int J Bipolar Disord. 5 (1), 35 (2017).
  11. Valvassori, S. S., Gava, F. F., Cararo, J. H., Quevedo, J. Chapter 9 - The evolution of animal models for bipolar disorder. Neurobiol Bipol Dis. , 109-115 (2021).
  12. McClung, C. A., et al. Regulation of dopaminergic transmission and cocaine reward by the Clock gene. Proc Natl Acad Sci U S A. 102 (26), 9377-9381 (2005).
  13. Roybal, K., et al. Mania-like behavior induced by disruption of CLOCK. Proc Natl Acad Sci U S A. 104 (15), 6406-6411 (2007).
  14. Pathak, G., Ibrahim, B. A., McCarthy, S. A., Baker, K., Kelly, M. P. Amphetamine sensitization in mice is sufficient to produce both manic- and depressive-related behaviors as well as changes in the functional connectivity of corticolimbic structures. Neuropharmacol. 95, 434-447 (2015).
  15. Krug, J. T., et al. Effects of chronic lithium exposure in a modified rodent ketamine-induced hyperactivity model of mania. Pharmacol Biochem Behav. 179, 150-155 (2019).
  16. Shaldubina, A., Einat, H., Szechtman, H., Shimon, H., Belmaker, R. H. Preliminary evaluation of oral anticonvulsant treatment in the quinpirole model of bipolar disorder. J Neural Transm. 109 (3), 433-440 (2002).
  17. Freund, N., Haussleiter, I. Bipolar chronobiology in men and mice: A Narrative review. Brain Sci. 13 (5), 738 (2023).
  18. Wendler, E., et al. Mania-like elevated mood in rats: Enhanced 50-kHz ultrasonic vocalizations after sleep deprivation. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 88, 142-150 (2019).
  19. Krishnan, V., Nestler, E. J. Animal models of depression: molecular perspectives. Curr Top Behav Neurosci. 7, 121-147 (2011).
  20. Schmerder, K., Freund, N. Animal models for mania. Psychiatr Vulnerab Mood Anxiety Disord. 190, 233-277 (2023).
  21. Zufferey, R., et al. Self-inactivating lentivirus vector for safe and efficient in vivo gene delivery. J Virol. 72 (12), 9873-9880 (1998).
  22. Gardner, B., Liu, Z. F., Jiang, D., Sibley, D. R. The role of phosphorylation/dephosphorylation in agonist-induced desensitization of D1 dopamine receptor function: Evidence for a novel pathway for receptor dephosphorylation. Mol Pharmacol. 59 (2), 310-321 (2001).
  23. Das, A. T., et al. Viral evolution as a tool to improve the tetracycline-regulated gene expression system. J Biol Chem. 279 (18), 18776-18782 (2004).
  24. Beyer, D. K. E., Horn, L., Klinker, N., Freund, N. Risky decision-making following prefrontal D1 receptor manipulation. Transl Neurosci. 12 (1), 432-443 (2021).
  25. Sonntag, K. C., et al. Viral over-expression of D1 dopamine receptors in the prefrontal cortex increase high-risk behaviors in adults: Comparison with adolescents. Psychopharmacology. 231 (8), 1615-1626 (2014).
  26. Beyer, D. K. E., Mattukat, A., Freund, N. Prefrontal dopamine D1 receptor manipulation influences anxiety behavior and induces neuroinflammation within the hippocampus. Int J Bipolar Disord. 9 (1), 9 (2021).
  27. Freund, N., Thompson, B. S., Sonntag, K., Meda, S., Andersen, S. L. When the party is over: Depressive-like states in rats following termination of cortical D1 receptor overexpression. Psychopharmacology. 233 (7), 1191-1201 (2016).
  28. Pantazopoulos, H., Stone, D., Walsh, J., Benes, F. M. Differences in the cellular distribution of D1 receptor mRNA in the hippocampus of bipolars and schizophrenics. Synapse. 54 (3), 147-155 (2004).
  29. Suhara, T., et al. D1 dopamine receptor binding in mood disorders measured by positron emission tomography. Psychopharmacology. 106 (1), 14-18 (1992).
  30. Dmitrzak-Weglarz, M., et al. Dopamine receptor D1 Gene -48A/G polymorphism is associated with bipolar illness but not with schizophrenia in a polish population. Neuropsychobiology. 53 (1), 46-50 (2006).
  31. Rybakowski, J., Dmitrzak-Weglarz, M., Suwalska, A., Leszczynska-Rodziewicz, A., Hauser, J. Dopamine D1 receptor gene polymorphism is associated with prophylactic lithium response in bipolar disorder. Pharmacopsychiatry. 42 (01), 20-22 (2009).
  32. Severino, G., et al. A48G polymorphism in the D 1 receptor genes associated with bipolar I disorder. Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet. 134B (1), 37-38 (2005).
  33. Shinohara, R., et al. Dopamine D1 receptor subtype mediates acute stress-induced dendritic growth in excitatory neurons of the medial prefrontal cortex and contributes to suppression of stress susceptibility in mice. Mol Psychiatry. 23 (8), 1717-1730 (2018).
  34. Yang, Y., Zhong, Z., Wang, B., Wang, Y., Ding, W. Activation of D1R signaling in the medial prefrontal cortex rescues maternal separation-induced behavioral deficits through restoration of excitatory neurotransmission. Behav Brain Res. 441, 114287 (2023).
  35. Hare, B. D., et al. Optogenetic stimulation of medial prefrontal cortex Drd1 neurons produces rapid and long-lasting antidepressant effects. Nat Commun. 10 (1), 223 (2019).
  36. Wu, M., et al. Dopamine pathways mediating affective state transitions after sleep loss. Neuron. 112 (1), 141-154 (2024).
  37. Stewart, S. A., et al. Lentivirus-delivered stable gene silencing by RNAi in primary cells. RNA. 9 (4), 493-501 (2003).
  38. Andersen, S. L., Thompson, A. T., Rutstein, M., Hostetter, J. C., Teicher, M. H. Dopamine receptor pruning in prefrontal cortex during the periadolescent period in rats. Synapse. 37 (2), 167-169 (2000).
  39. Brenhouse, H. C., Sonntag, K. C., Andersen, S. L. Transient D1 dopamine receptor expression on prefrontal cortex projection neurons: Relationship to enhanced motivational salience of drug cues in adolescence. J Neurosci. 28 (10), 2375-2382 (2008).
  40. Thompson, T. L., Moss, R. L. Modulation of mesolimbic dopaminergic activity over the rat estrous cycle. Neurosci Lett. 229 (3), 145-148 (1997).
  41. Redelsperger, I. M., et al. Stability of doxycycline in feed and water and minimal effective doses in tetracycline-inducible systems. J Am Assoc Lab Anim Sci. 55 (4), 467-474 (2016).
  42. Insel, T., et al. Research domain criteria (RDoC): Toward a new classification framework for research on mental disorders. Am J Psychiatry. 167 (7), 748-751 (2010).
  43. von Mücke-Heim, I. -. A., et al. Introducing a depression-like syndrome for translational neuropsychiatry: a plea for taxonomical validity and improved comparability between humans and mice. Mol Psychiatry. 28 (1), 329-340 (2023).
  44. Ben-Ami Bartal, I. The complex affective and cognitive capacities of rats. Science. 385 (6715), 1298-1305 (2024).
  45. Jaehne, E. J., Corrone, M., van den Buuse, M. Administering a behavioral test battery in rodents. Neurobiol Methods Protoc. , 87-100 (2024).
  46. Prager, E. M., Bergstrom, H. C., Grunberg, N. E., Johnson, L. R. The Importance of reporting housing and husbandry in rat research. Front Behav Neurosci. 5, 38 (2011).
  47. Sorge, R. E., et al. Olfactory exposure to males, including men, causes stress and related analgesia in rodents. Nat Methods. 11 (6), 629-632 (2014).
  48. Du Preez, A., et al. Do different types of stress differentially alter behavioral and neurobiological outcomes associated with depression in rodent models? A systematic review. Front Neuroendocrinol. 61, 100896 (2021).
  49. Burn, C. C. What is it like to be a rat? Rat sensory perception and its implications for experimental design and rat welfare. Appl Anim Behav Sci. 112 (1), 1-32 (2008).
  50. Smith, A. J., Clutton, R. E., Lilley, E., Hansen, K. E. PREPARE: Guidelines for planning animal research and testing. Lab Anim. 52 (2), 135-141 (2018).
  51. Kilkenny, C., Browne, W. J., Cuthill, I. C., Emerson, M., Altman, D. G. Improving bioscience research reporting: the ARRIVE guidelines for reporting animal research. PLoS Biol. 8 (6), e1000412 (2010).
  52. Messlinger, K., Ellrich, J. Meningeal nociception: Electrophysiological studies related to headache and referred pain. Microsc Res Tech. 53 (2), 129-137 (2001).
  53. Jirkof, P. Side effects of pain and analgesia in animal experimentation. Lab Anim. 46 (4), 123-128 (2017).
  54. Moebus, L., Quirin, M., Ehrlenspiel, F. Cerebral asymmetry in bipolar disorders: A scoping review. Biol Psychol. 179, 108551 (2023).
  55. Mundorf, A., Borawski, J., Ocklenburg, S. Behavioral lateralization in bipolar disorders: A systematic review. Int J Bipolar Disord. 11 (1), 37 (2023).
  56. Alda, M. Lithium in the treatment of bipolar disorder: Pharmacology and pharmacogenetics. Mol Psychiatry. 20 (6), 661-670 (2015).
  57. Reinhardt, P. R., Theis, C. D. C., Juckel, G., Freund, N. Rodent models for mood disorders - understanding molecular changes by investigating social behavior. Biol Chem. 404 (10), 939-950 (2023).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

JoVE 219

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved