Un protocole de stress chronique légère imprévisible pour avoir incité symptômes dépressifs, des changements de comportement et résultats négatifs sur la santé chez les rongeurs

Résumé

The unpredictable chronic mild stress (UCMS) protocol is a validated method for studying behavioral and physiological changes associated with chronic stress and depressive symptoms. Eight weeks of imposition of the UCMS protocol induces behavioral changes and poor health outcomes in rodents of either gender.

Résumé

, Le stress chronique suspens est un facteur de risque majeur pour le développement de la dépression clinique. Alors que de nombreux modèles précliniques de la dépression induite par le stress ont été rapportés, le stress chronique légère imprévisible (UCMS) protocole est un modèle translation-fixée pour induire des symptômes comportementaux couramment associés à la dépression clinique, tels que l'anhédonie, le comportement de toilettage altérée, et l'impuissance acquise chez les rongeurs. Le protocole UCMS induit également physiologique (par ex., Hypercortisolémie, hypertension) et neurologiques (par exemple, l'anhédonie, l'impuissance apprise) les changements qui sont cliniquement associés à la dépression. Surtout, les symptômes dépressifs UCMS-induits peuvent être atténués grâce chronique, mais pas aiguë, le traitement par ISRS communes. En tant que tel, le protocole UCMS offre de nombreux avantages par rapport aux protocoles de stress aigu ou des protocoles qui utilisent les facteurs de stress les plus extrêmes. Notre protocole implique, expositions quotidiennes randomisés à 7 stre distinctessors: literie humide, enlèvement de la literie, de la cage d'inclinaison, de modification des cycles lumière / obscurité, tensions sociales, bain d'eau peu profonde, et de prédateurs sons / odeurs. En soumettant rongeurs 3-4 heures par jour à ces facteurs de stress doux pendant 8 semaines, nous démontrons deux importants changements de comportement et de mauvais résultats de santé pour le système cardiovasculaire. Cette approche permet l'interrogation en profondeur des altérations neurologiques, comportementaux et physiologiques associés à la dépression induite par le stress chronique, ainsi que pour les tests de nouveaux agents thérapeutiques potentiels ou des stratégies d'intervention.

Introduction

Maladie mentale dépressif est un trouble neurologique complexe qui est aujourd'hui reconnu comme une des principales causes d'invalidité et de la charge de morbidité dans le monde entier. Rapporte le NIMH qu'environ 12% des Américains souffrent de dépression clinique, avec deux fois plus de femmes touchées par rapport aux hommes ^1. Aux États-Unis seulement, la dépression représente des milliards de dollars de coûts de santé directs et environ 193 milliards $ de plus en coûts indirects (réduit le bénéfice et la perte de productivité) ^2. Les symptômes de la dépression incluent l'anhédonie, changements dans les cycles de poids et de sommeil, diminution de l'activité physique et l'hygiène personnelle, des sentiments de désespoir ou de culpabilité, et / ou des pensées récurrentes de mort ou de suicide. Au cours de la dernière décennie, des études épidémiologiques et cliniques ont indiqué que la dépression est un facteur de risque indépendant de maladie cardiovasculaire (MCV) morbidité et de mortalité ^3, et est un facteur prédictif du pronostic plus sévère des pathologies cardio-vasculaires, y compris unetherosclerosis, l'hypertension, l'infarctus du myocarde, et une maladie coronarienne, indépendamment de l'histoire antérieure de CVD ouverte ^4. Malgré la prévalence croissante et l'impact de la dépression sur la santé publique défavorable, la physiopathologie de l'étiologie et connexe de cette maladie est mal comprise et l'hétérogénéité de la maladie en raison de divers facteurs (par exemple, des composantes environnementales et génétiques, biologiques) a fait le diagnostic clinique difficile à définir.

Les données indiquent que le stress psychologique insoluble est un facteur majeur contribuant pour le développement de maladies dépressives et peut également être un facteur reliant la dépression pathogène puissant et CVD, en partie en raison de la perturbation et la dérégulation de l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HHS) ^5,6. Le dysfonctionnement de l'axe HPA est un mécanisme important qui a été liée à des changements comportementaux et physiologiques observés dans la dépression et le développement de plusieurs facteurs de risque de maladies cardiovasculaires, y comprisla dyslipidémie, l'obésité, le diabète et ^7. Plusieurs modèles précliniques de dépression ont été développés dans la tentative de reproduire le mécanisme d'altération de l'activité HPA axe caractéristique de la dépression clinique; ces modèles offrent un moyen validées pour enquêter sur les changements de comportement, neurologiques et physiologiques associés au stress chronique et aiguë chez les animaux. La validité d'un modèle animal de la maladie est basé sur la pertinence de l'étiologie et la progression de la conception du modèle et sa capacité de récapituler anatomique, neurophysiologique, et les caractéristiques comportementales observées dans la maladie humaine. En outre, les réponses aux traitements précliniques (comme les ISRS) devraient donner des résultats similaires à ceux observés dans les milieux cliniques.

Plusieurs modèles animaux de dépression induite par le stress sont actuellement utilisés dans la recherche, tels que l'impuissance apprise, début stress de la vie, et le stress de la défaite sociale. Cependant, chacun de ces modèles a inconvénients inhérentsqui réduisent leur efficacité translationnelle ^8. Dans les dernières décennies, le stress léger (UCMS) protocole chronique imprévisible a émergé comme l'un des modèles les plus en translation pertinents pour étudier la physiopathologie de la dépression chez les rongeurs ^9. Ce modèle est basé sur le concept fondamental que l'exposition chronique au stress perturbe les systèmes de réponse au stress et conduit à l'apparition de troubles dépressifs finalement. Au cours de la UCMS protocole, les animaux sont exposés à une série randomisée de facteurs de stress environnementaux et sociaux doux sur une base quotidienne. Un facteur crucial qui améliore la pertinence de ce modèle à des situations humaines réside dans le degré élevé d'imprévisibilité et incontrôlable des facteurs de stress, ainsi que l'heure à laquelle ils sont introduits. En outre, le protocole UCMS utilise uniquement des facteurs de stress doux, au lieu de compter sur la vie précoce ou des stimuli physiques agressifs. Sur une période d'exposition UCMS, comportements dépressifs développent et sont comparables à CliniCal symptômes, y compris diminution de la réactivité à des récompenses (anhédonie), changements dans l'activité physique et le comportement d'enquête (de impuissance et de désespoir), la détérioration de l'état de la couche et l'activité sexuelle modifié ^10. Presque tous les symptômes de la dépression démontrables ont été rapportés en utilisant ce modèle, et des études ont démontré que ces comportements persistent pendant plusieurs semaines après la cessation du stress. En outre, ces comportements dépressifs UCMS-induits peuvent progressivement être vénéré par les chroniques, mais pas aiguë, le traitement avec des antidépresseurs particuliers, ce qui suggère des effets neurologiques similaires d'amélioration thérapeutique qui reflète fidèlement l'action et l'efficacité clinique variable de ces agents chez l'homme ^{11,14- 18.} Nous rapportons ici une description détaillée du protocole UCMS et décrire les résultats typiques de comportement et vasculaires chez la souris.

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Protocole

Toutes les procédures décrites ci-dessous ont été examinés et approuvés par le Comité de protection des animaux et institutionnel à la West Virginia University Health Sciences Center.

1. Sélection de modèle animal

REMARQUE: Les espèces les plus couramment utilisés dans le modèle UCMS comprennent Sprague Dawley, et des rats Wistar et BALB / CJ souris; d'autres modèles murins ont montré une efficacité limitée (DBA / 2, des souris C57BL / 6). Cependant, une attention particulière doit être accordée à la souris ou de la souche particulière de rat de choix, comme le fond génétique et la susceptibilité aux facteurs de stress environnementaux varier considérablement entre les espèces et ont été montrés pour être des facteurs critiques qui affectent les résultats de l'étude de ^{11,14,15, 19.}

1. Utiliser des animaux de l'âge approprié (par exemple, si le point final souhaité doit être évalué dans un de 17 semaines vieux rat, puis les rats doivent commencer le protocole UCMS à ~ 9 semaines d'âge) que ce protocole prend au leasemaines st 7-9 pour induire entièrement symptômes dépressifs.
2. Animaux-Maison individuelle subissant UCMS dans des cages et des installations IACUC approuvés, avec de la nourriture et une nourriture standard disponibles ad libitum (sauf si requis autrement par le protocole spécifique).
3. Prendre des précautions particulières pour assurer des contrôles sont logés dans une pièce silencieuse avec une activité minimale pour réduire les effets de facteurs de stress des inconnus possibles sur l'environnement.

2. imprévisible chronique Protocole de stress modéré

NOTE: Animaux subissant UCMS sont transportés quotidiennement (> 5 jours par semaine) pour une chambre propre utilisé pour la manipulation UCM. Les animaux sont exposés à une ou deux des facteurs de stress liste ci-dessous chaque jour. Les facteurs de stress sont effectuées sur un calendrier aléatoire, et chaque contrainte est administré pendant un minimum de 3-4 heures (voir le tableau 1).

1. Humidifiez la literie en versant 10-20 once eau propre dans chaque cage standard. Ajuster la quantité d'eau en conséquence de la taille de lacage afin d'amortir complètement la litière, mais ne pas provoquer l'accumulation d'eau. Résider les animaux en cage humide pour 3-4 heures.
2. Enlever la litière de chaque cage pour 3-4 heures, après quoi les animaux sont transitioned dans un autre facteur de stress nécessitant une cage vide (bain peu profond, cage inclinaison) ou placés dans une cage propre avec literie fraîche.
3. Tilt cages à environ 45 ° (sans literie) pour 3-4 heures. Les cages peuvent être inclinés avec un objet solide qui restera en place tant que l'animal se déplace dans la cage.
4. Alter 12 h / 12 h cycles lumière / obscurité normales en successions de périodes de 30 min pour une durée de 8 heures. Après, retourner les animaux au cycle normal.
5. Transférer chaque animal à partir de sa cage à celle de la cage voisine d'un animal qui a été retiré pendant 3 heures.
6. Enlevez toute la literie de chaque cage et ajouter de l'eau à une profondeur de ~ 0,25 pouces pour les souris ou ~ 0,5 pouces pour les rats pendant environ 4 heures. Utiliser de l'eau qui est plus chaude que la température ambiante (~ 30 ° C) pour minimiser hypothermiepotentiel IA. Brièvement animaux sécher avec une serviette douce à la fin de l'exposition à l'eau avant le placement dans des cages propres.
7. Exposer animaux prédateurs odeurs / sons en ajoutant des touffes d'échantillons distribués au hasard de la fourrure ou les urines (10-20 ml) d'une espèce de prédateur naturel dans la cage pour les 3-4 heures. Sinon, jouer en grognant ou des bruits prédateurs d'espèces de prédateurs naturels à proximité les cages pendant 3 heures.
8. À la fin de chaque période de stress quotidien, placer tous les animaux dans des cages propres et les retourner à l'établissement d'hébergement.

3. Surveillance des animaux / Scores Toilettage

1. Inspectez chaque animal par jour pour le développement de plaies ou des plaies qui peuvent nécessiter un traitement vétérinaire. Les animaux qui développent des blessures légères peuvent continuer dans le protocole UCMS sur le consentement du vétérinaire.
   1. Deux enquêteurs formés dans l'évaluation manteau toilettage inspecter chaque animal et attribuent une note de manteau hebdomadaire sur une échelle de 0-1. Ce score est de dissuaderextrait en assignant des scores individuels (0- propre, 1-sale) à chacune des 8 régions-corps la tête, le cou, le manteau dorsale, ventrale manteau, la queue, les pattes avant, pattes arrière, et la région génitale. Les mêmes chercheurs sont à effectuer cette tâche à travers le protocole UCMS de maintenir la cohérence dans l'attribution des scores de manteau.
   2. Tout animal qui subit une forte réduction du poids corporel (par exemple,> 15%) doit être signalé au personnel vétérinaire et doit être retiré du protocole.

4. tests comportementaux et de mesures des résultats

NOTE: Plusieurs méthodes d'évaluation peut être utilisé pour quantifier des changements de comportement du protocole UCMS chez les rongeurs.

1. Score cumulé Coat de toilettage.
   1. Comme décrit ci-dessus, un score manteau de toilettage hebdomadaire est attribué à chaque animal.
2. Saccharose Splash Test:
   1. Placez l'animal dans une cage propre bordée avec un tampon de coton ou une serviette pour empêcher la literied'adhérer à son pelage. Vaporisez une solution de saccharose à 10% sur la couche de chaque animal tête et dorsale et enregistrer le comportement de toilettage totale pendant 5 min.
   2. Toilettage activité (défini comme le nettoyage de la fourrure en léchant ou en grattant) est mesurée par la latence (temps de repos entre la première pulvérisation et l'initiation de toilettage) et la fréquence (nombre de fois toilettage une partie du corps en particulier).
3. Saccharose préférence Test:
   1. Habituer les animaux à boire 1% solution de saccharose (p / v) 72 heures avant l'essai et ensuite fournir une exposition à deux bouteilles de solution de saccharose (1% par rapport à l'eau du robinet dans les différentes bouteilles). Après l'accoutumance, les animaux disposent de l'accès ad libitum à la solution et l'eau du robinet de saccharose pendant 3 heures. Après 3 h enregistrent les volumes de consommation de solution de saccharose et de l'eau du robinet et de calculer la préférence du saccharose comme: [(consommation de saccharose) / (consommation d'eau + la consommation de saccharose)] × 100.
4. Tail Suspension Test (souris uniquement):
   1. Supasser la souris par la queue à partir d'une tige stable (20 cm du sol) à l'aide de ruban adhésif (2 cm de l'extrémité de la queue). Temps d'immobilité Enregistrez plus de 5 min. Les souris sont considérés comme immobiles seulement quand ils pendent passive et complètement immobile.
5. Le test de natation forcée:
   1. La place des animaux dans un récipient (~ 15-20 cm de diamètre pour les souris; ~ 55-60 cm de diamètre pour les rats) remplis d'eau à une température de 26 ± 0,5 ° C. Enregistrer le temps de latence pour le premier combat de la mobilité et de la durée d'immobilisation pendant la période d'essai de 5 minutes. À la fin d'un test, placer l'animal humide dans une cage de maintien sur un coussin chauffant (30-35 ° C) avec literie normale couverte par une serviette de papier absorbant jusqu'à sec.
6. Labyrinthe surélevé:
   1. Permettre à chaque animal à explorer le labyrinthe librement pendant 5 min. Entrées totales enregistrement dans chaque bras, et le temps total passé dans chaque bras, selon des critères a priori ^20.
7. LocomoActivité tor:
   1. Les niveaux d'activité records, définis comme mouvement d'ensemble, les mouvements fins, les mouvements d'élevage, et l'inactivité, à la fois aiguë (30 min) et / ou chronique (12 h) périodes de temps. Pour cela, utilisez la cage de la maison ou un nouvel environnement, en fonction de l'environnement individuel (bien que la cohérence doit être maintenue) en temps réel par un observateur ou post-hoc en rejouant et l'analyse des images de la caméra.

5. Expansion / Variation du Protocole UCMS

1. Administrer des agents ou des défis thérapeutiques appropriées pour étudier leur capacité à émousser soit le développement des résultats UCMS-induites (si elle est amorcée au début) ou d'inverser la gravité des résultats UCMS induites établies (si elle est amorcée fin). Cela dépend de la personne ou de laboratoire protocole ^11.

6. évaluation des résultats finals

1. Suite à la conclusion de protocoles UCM et les tests de comportement, d'utiliser des animaux dans exper ultérieuremodes de d'une manière qui tienne compte des hypothèses, des objectifs ou des objectifs de chaque laboratoire spécifiques.
   NOTE: Comme exemples, cela peut inclure des réponses cardiovasculaires, inflammatoires ou endocriniens au stress chronique. Alternativement, les interventions thérapeutiques peuvent être introduites à ce stade d'évaluer leur efficacité et les fondements mécanistes.

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Résultats

Un exemple de l'horaire pendant une semaine après la procédure UCMS est montré dans le tableau 1. Chaque semaine, les facteurs de stress ont été randomisés pour prévenir acclamation et à veiller à l'imprévisibilité de la contestation de stress chaque jour.

Mesures de dépressif comme Comportements

Suite à 8 semaines de UCMS, il y avait des modifications importantes à la fois les résultats comportementaux et ...

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Discussion

Extensive clinical and epidemiological evidence has indicated that chronic stress is one of the most potent precipitating factors for depression. Repeated exposure to stressors may potentiate individual vulnerability to depression and other neuropsychiatric disorders as a consequence of the psychological and physical demands within the body that accumulate over time. The use of validated preclinical animal models offers a valuable translational tool for studying depression and comorbid diseases. Firstly, an ideal animal ...

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matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
Temporary animal cages with lids			Provided by your animal care facility
Rodent bedding			Provided by your animal care facility
Predator fur or urine			Provided by your animal care facility
Rodent cage drinking bottles			Provided by your animal care facility
1,000 ml graduated cylinder	variable	variable	This is optional.  Any container from which a known quantiity of water can be poured will be appropriate
Wooden blocks cut from 2x4	variable	variable	8 inch sections are cut to facilitate cage tilt procedures
Soft paper towels			Provided by your institution
Small spray bottle	Walmart		100-200 ml volume is sufficient, used for sucrose splash test
Medium (mice) or large (rats) plastic tubs for swim testing	Walmart	variable	Should be of sufficient depth that the animals cannot touch bottom (e.g., 2 feet)