Un Imprevedibile cronica protocollo stress lieve per i sintomi depressivi Istigazione, cambiamenti comportamentali e negativi risultati di salute in Roditore

Riepilogo

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.

Abstract

Cronica, lo stress non risolto è un importante fattore di rischio per lo sviluppo di depressione clinica. Mentre sono stati segnalati molti modelli preclinici di depressione indotta da stress, lo stress lieve cronico imprevedibile (UCMS) protocollo è un modello di traslazione-stabilito per indurre sintomi comportamentali comunemente associati con la depressione clinica, come anedonia, comportamento governare alterato, e impotenza appresa nei roditori. Il protocollo UCMS induce anche fisiologico (p .es., Ipercortisolemia, ipertensione) e neurologico (ad esempio, anedonia, impotenza appresa) cambia che sono clinicamente associati con la depressione. È importante sottolineare che i sintomi depressivi UCMS-indotte possono essere migliorati attraverso cronica, ma non acuta, il trattamento con SSRI comuni. Come tale, il protocollo UCMS offre molti vantaggi rispetto protocolli di stress acuto o protocolli che utilizzano fattori di stress più estremi. Il nostro protocollo prevede randomizzati, esposizioni giornaliere per 7 stre distintissors: biancheria da letto umido, rimozione di biancheria da letto, gabbia inclinazione, alterazione dei cicli di luce / buio, sollecitazioni sociali, bagno fondali bassi e predatori suoni / odori. Sottoponendo roditori 3-4 ore al giorno per questi fattori di stress lievi per 8 settimane, abbiamo dimostrato sia cambiamenti comportamentali significative e scarsi risultati per la salute per il sistema cardiovascolare. Questo approccio consente approfondito interrogatori delle alterazioni neurologiche, comportamentali e fisiologici associati alla depressione indotta da stress cronico, nonché per la sperimentazione di nuovi potenziali agenti terapeutici o strategie di intervento.

Introduzione

La malattia mentale depressiva è un disordine neurologico complesso che è attualmente riconosciuta come una delle principali cause di disabilità e malattia onere in tutto il mondo. Il NIMH riferisce che circa il 12% degli americani soffre di depressione clinica, con il doppio delle donne colpite contro uomini ^1. Solo negli Stati Uniti, la depressione rappresenta per miliardi di dollari i costi sanitari diretti e circa $ 193.000.000.000 più nei costi indiretti (abbassato guadagni e perdite di produttività) ^2. I sintomi della depressione includono anedonia, i cambiamenti nei cicli di peso e di sonno, ridotta attività fisica e l'igiene personale, sentimenti di disperazione o di colpa, e / o pensieri ricorrenti di morte o di suicidio. Durante l'ultimo decennio, epidemiologici e studi clinici hanno indicato che la depressione è un fattore di rischio indipendente per la malattia cardiovascolare (CVD) morbilità e mortalità ^{a 3,} ed è predittivo di più grave prognosi di patologie cardiovascolari, tra cui untherosclerosis, ipertensione, infarto del miocardio, e malattia coronarica, indipendentemente dalla precedente storia di malattia cardiovascolare conclamata ^4. Nonostante la crescente prevalenza e l'impatto negativo sulla salute pubblica di depressione, l'eziologia e la relativa fisiopatologia di questa malattia è poco conosciuta e l'eterogeneità della malattia a causa di vari fattori (ad esempio,, biologici, e componenti ambientali genetiche) ha reso diagnosi clinica difficile definire.

Le prove indicano che lo stress psicologico irrisolvibile è un fattore importante che contribuisce per lo sviluppo di malattie depressive e può anche essere un potente fattore patogeno che collega la depressione e malattie cardiovascolari, in parte a causa di interruzioni e disregolazione dell'asse ipotalamo-ipofisi-surrene (HPA) ^5,6. Disfunzione dell'asse HPA è un meccanismo importante che è stato collegato ai cambiamenti comportamentali e fisiologiche osservate in depressione e lo sviluppo di diversi fattori di rischio CVD, compresidislipidemia, obesità, diabete e ^7. Molteplici modelli preclinici di depressione sono stati sviluppati nel tentativo di replicare il meccanismo di alterazione dell'attività HPA asse caratteristico della depressione clinica; tali modelli forniscono un mezzo convalidati per indagare i cambiamenti comportamentali, neurologici e fisiologici associati con lo stress cronico e acuto negli animali. La validità di un modello animale della malattia si basa sulla rilevanza del l'eziologia e la progressione del modello di design e la sua capacità di ricapitolare anatomica, neurofisiologici, e le caratteristiche comportamentali osservati in malattie umane. Inoltre, le risposte preclinici ai trattamenti (come SSRI) dovrebbero portare a risultati simili a quelli osservati in ambito clinico.

Diversi modelli animali di depressione indotta da stress sono attualmente utilizzati nella ricerca, come ad esempio impotenza appreso, lo stress primi anni di vita, e lo stress sconfitta sociale. Tuttavia, ciascuno di questi modelli presenta svantaggi intrinseciche riducono la loro efficacia traslazionale ^8. Negli ultimi decenni, il protocollo Imprevedibile cronica stress lieve (UCMS) è emerso come uno dei modelli più translationally rilevanti per lo studio della fisiopatologia della depressione nei roditori ^9. Questo modello è basato sul concetto fondamentale che l'esposizione cronica a fattori di stress distrugge i sistemi di risposta allo stress e alla fine porta allo sviluppo di disturbi depressivi. Durante il protocollo UCMS, gli animali sono esposti a una serie di fattori di stress randomizzato ambientali e sociali miti su base giornaliera. Un fattore cruciale che aumenta la rilevanza di questo modello a situazioni umane risiede nell'elevato livello di imprevedibilità e incontrollabilità dei fattori di stress, come pure il momento in cui sono introdotti. Inoltre, il protocollo UCMS utilizza solo stress lievi, invece di basarsi su primi anni di vita o di stimoli fisici aggressivi. In un periodo di esposizione UCMS, comportamenti depressivi sviluppano e sono paragonabili a clinsintomi iCal, tra cui diminuzione dell risposta alle ricompense (anedonia), cambiamenti di attività fisica e il comportamento investigativo (impotenza e disperazione), il deterioramento dello stato di cappotto e alterato l'attività sessuale ^10. Quasi tutti i sintomi della depressione dimostrabili sono stati riportati utilizzando questo modello, e gli studi hanno dimostrato che questi comportamenti persistono per diverse settimane dopo la cessazione del dolore. Inoltre, questi comportamenti depressivi UCMS-indotte possono essere gradualmente venerati da cronica, ma non acuta, il trattamento con particolari antidepressivi, suggerendo effetti neurologici simili di miglioramento terapeutico che rispecchia da vicino l'azione e l'efficacia clinica variabile di questi agenti negli esseri umani ^{11,14- 18.} Qui riportiamo una descrizione dettagliata del protocollo UCMS e descriviamo risultati tipici comportamentali e vascolari in topi.

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Protocollo

Tutte le procedure descritte di seguito sono stati esaminati e approvati dalla cura degli animali e Usa Comitato Istituzionale al West Virginia University Health Sciences Center.

1. Selezione di un modello animale

NOTA: Le specie più comunemente utilizzati nel modello UCMS includono Sprague Dawley, e ratti Wistar e la BALB / CJ del mouse; altri modelli murini hanno dimostrato l'efficacia limitata (DBA / 2, C57BL / 6). Tuttavia, un'attenta considerazione dovrebbe essere data al particolare mouse o ceppo di ratti di scelta, come il background genetico e suscettibilità a stress ambientali variano ampiamente tra le specie e hanno dimostrato di essere fattori critici che influenzano i risultati del ^{11,14,15 studio, 19.}

1. Utilizzare gli animali di età appropriata (ad esempio, se l'endpoint desiderato deve essere valutata in un 17 settimane vecchio topo, poi i ratti devono iniziare il protocollo UCMS a ~ 9 settimane di età) in quanto questo protocollo prende almst 7-9 settimane per indurre completamente sintomi depressivi.
2. Animali Singolo-house sottoposti UCMS in gabbie e strutture IACUC approvati, con il cibo e il chow di serie ad libitum disponibile (salvo diversa prescrizione specifico protocollo).
3. Fare particolare attenzione a garantire controlli sono alloggiati in una stanza tranquilla con attività minima per ridurre gli effetti di eventuali fattori di stress ambientali sconosciuti.

2. Imprevedibile cronica lieve stress protocollo

NOTA: Gli animali sottoposti UCMS vengono trasportati ogni giorno (> 5 giorni alla settimana) per una camera pulita utilizzata per le manipolazioni UCMs. Gli animali sono esposti a 1 o 2 dei fattori di stress sotto elencati ogni giorno. Fattori di stress sono eseguite su un programma randomizzato, e ogni sforzo è somministrato per un minimo di 3-4 ore (vedere Tabella 1).

1. Inumidire la biancheria da letto versando 10-20 oncia acqua di pulito in ogni gabbia standard. Regolare la quantità di acqua specialmente per la misura dellagabbia per smorzare completamente la biancheria da letto, ma non provocare il pool di acqua. Conservati il ​​animali in gabbia umida per 3-4 ore.
2. Togliere biancheria da letto da ogni gabbia per 3-4 ore, dopo di che gli animali sono la transizione in un altro fattore di stress che richiede una gabbia vuota (bagno poco profondo, gabbia tilt) o posto in una gabbia pulita con biancheria fresca.
3. Gabbie Tilt a circa 45 ° (senza biancheria da letto) per 3-4 ore. Gabbie possono essere inclinati con un oggetto solido che rimarrà in luogo come l'animale si muove nella gabbia.
4. Alter normali cicli giorno / notte 12 ore di luce / 12 ore in successioni di 30 periodi minimo della durata di 8 ore. Dopo, gli animali tornare al normale ciclo.
5. Trasferire ciascun animale dalla gabbia sede che della gabbia di un animale vicina che è stato rimosso per 3 ore.
6. Remove tutte le lenzuola da ogni gabbia e aggiungere acqua fino ad una profondità pari a ~ 0,25 pollici per topi o ~ 0.5 pollici per i ratti per circa 4 ore. Usare acqua che è più calda di RT (~ 30 ° C) per ridurre al minimo hypothermpotenziale ia. Brevemente animali secco con un asciugamano morbido a conclusione dell'esposizione acqua prima del posizionamento in gabbie pulite.
7. Esporre animali predatore odori / suoni con l'aggiunta di ciuffi di campioni distribuiti in modo casuale di pelliccia o nelle urine (10-20 ml) da una specie di predatori naturali nella gabbia per 3-4 ore. In alternativa, giocare a ringhiare o rumori predatori di specie di predatori naturali in prossimità di gabbie per 3 ore.
8. Al termine di ciascun periodo di stress quotidiano, mettere tutti gli animali in gabbie pulite e restituirli alla struttura alloggiativa.

3. Monitoraggio animali / Grooming punteggi

1. Controllare ogni animale giornaliera per lo sviluppo di ferite o piaghe che possono richiedere trattamento veterinario. Gli animali che si sviluppano lesioni lievi possono continuare nel protocollo UCMS sul consenso del veterinario.
   1. Due investigatori addestrati nella valutazione cappotto toelettatura ispezionare ogni animale e assegnano un punteggio cappotto settimanale su una scala 0-1. Questo punteggio è scoraggiareminato assegnando punteggi individuali (0- pulito, 1-sporco) a ciascuno di testa 8 regioni: corpo, collo, cappotto dorsale, cappotto ventrale, coda, arti anteriori, arti posteriori, e della regione genitale. Gli stessi ricercatori sono per eseguire questa operazione in tutto il protocollo UCMS per mantenere la coerenza in l'assegnazione di punteggi cappotto.
   2. Ogni animale che vive una forte riduzione del peso corporeo (cioè,> 15%) devono essere segnalati al personale veterinario e deve essere rimosso dal protocollo.

4. comportamentale Prove e misure di outcome

NOTA: Diversi metodi di valutazione può essere utilizzato per quantificare i cambiamenti comportamentali del protocollo UCMS nei roditori.

1. Cumulative Score Coat Grooming.
   1. Come descritto in precedenza, un punteggio cappotto governare settimanale viene assegnato per ciascun animale.
2. Saccarosio Splash prova:
   1. Posto l'animale in una gabbia pulita foderato con un batuffolo di cotone o un asciugamano per evitare biancheria da lettodi aderire al suo cappotto. Spruzzare una soluzione di saccarosio al 10% sulla testa e dorsale mano di ogni animale e registrare il comportamento complessivo governare per 5 min.
   2. Governare l'attività (definito come la pulizia del pelo leccando o graffi) si misura con latenza (tempo di inattività tra il primo spruzzo e l'avvio di grooming) e frequenza (numero di volte che governare una particolare parte del corpo).
3. Saccarosio Preferenza Test:
   1. Abituare animali bere 1% di soluzione di saccarosio (w / v) 72 hr prima della prova e quindi fornire esposizione a due bottiglie (soluzione di saccarosio al 1% contro acqua di rubinetto in diverse bottiglie). Dopo assuefazione, fornire animali con ad libitum l'accesso a una soluzione e rubinetto di saccarosio per 3 ore. Dopo circa 3 ore di registrazione dei volumi di consumo di soluzione di saccarosio e acqua di rubinetto e calcolare la preferenza di saccarosio come: [(consumo saccarosio) / (consumo di acqua + Consumo saccarosio)] × 100.
4. Tail sospensione di prova (Mouse Solo):
   1. Sutrascorrere topi per la coda da un asta stabile (20 cm dal pavimento) con del nastro adesivo (2 cm dalla punta della coda). Tempo di immobilità Record su 5 min. I topi sono considerati immobili solo quando si appendono passivamente e completamente immobile.
5. Il Swim prova forzata:
   1. Posizionare gli animali in un contenitore (~ 15-20 cm di diametro per i topi; ~ 55-60 cm di diametro per i ratti) riempiti con acqua ad una temperatura di 26 ± 0,5 ° C. Registrare la latenza per il primo periodo della mobilità e il tempo trascorso immobile durante il periodo di prova di 5 min. Alla fine del test, posizionare l'animale bagnato in una gabbia tenuta su una piastra elettrica (30-35 ° C) con biancheria normale coperto da un foglio di carta assorbente fino a secco.
6. Più elevata labirinto:
   1. Consentire ad ogni animale per esplorare il labirinto liberamente per 5 min. Registra voci totali in ogni braccio, e il tempo totale trascorso in ogni braccio, secondo un criterio a priori ^20.
7. Locomotor attività:
   1. Livelli di attività record, definiti come movimento complessivo, movimenti fini, movimenti allevamento, e l'inattività, sia acuta (30 min) e / o cronica (12 hr) periodi di tempo. Farlo utilizzando la gabbia casa o di un nuovo ambiente, a seconda dell'ambiente individuo (anche se la coerenza dovrebbe essere mantenuta) in tempo reale da un osservatore o post-hoc per la riproduzione e l'analisi di filmati della telecamera.

5. Espansione / Variazione del protocollo UCMS

1. Amministrare appropriati agenti terapeutici o le sfide di studiare la loro capacità di smussare o lo sviluppo dei risultati UCMS-indotti (se avviato precoce) o per invertire la gravità dei risultati UCMS indotte stabiliti (se iniziata in ritardo). Questo dipende dal singolo laboratorio o ^protocollo 11.

6. Valutazioni Risultato finale

1. A seguito della conclusione di protocolli UCMS e test comportamentali, utilizzare animali in seguito esperiiments in modo che affronti le ipotesi specifiche, obiettivi o obiettivi del singolo laboratorio.
   NOTA: Come esempi, questo può includere le risposte cardiovascolari, infiammatorie o endocrine allo stress cronico. In alternativa, gli interventi terapeutici possono essere introdotti a questo punto per valutare l'efficacia e basi meccanicistici.

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Risultati

Un esempio di programma per una settimana dopo la procedura UCMS è mostrato nella tabella 1. Ogni settimana, i fattori di stress sono stati randomizzati per prevenire acclamazione e garantire imprevedibilità della sfida sforzo ogni giorno.

Misure di Depressive come Comportamenti

A seguito di 8 settimane di UCMS, ci sono stati cambiamenti significativi per entrambi i risultati comportamentali e fisiologici nei roditori cronicame...

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Discussione

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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Materiali

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)