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Method Article
Modelos de roedores são ferramentas valiosas para estudar comportamentos centrais relacionados ao transtorno do espectro do autismo (TEA). Neste artigo, expomos dois testes comportamentais para modelar as principais características do TEA em camundongos: auto-limpeza, que avalia o comportamento repetitivo, e o teste de interação social de três câmaras, que documenta deficiências sociais.
O transtorno do espectro autista (TEA) é uma condição neurobiologicamente complexa com etiologia genética heterogênea. Clinicamente, o TEA é diagnosticado por deficiências na comunicação social e comportamentos restritivos ou repetitivos, como bater as mãos ou alinhar objetos. Esses padrões comportamentais podem ser observados de forma confiável em modelos de camundongos com mutações genéticas ligadas ao TEA, tornando-os ferramentas altamente úteis para estudar os mecanismos celulares e moleculares subjacentes no TEA. Compreender como as mudanças genéticas afetam a neurobiologia e os comportamentos observados no TEA facilitará o desenvolvimento de novos compostos terapêuticos direcionados para melhorar as deficiências comportamentais centrais. Nosso laboratório empregou vários protocolos que abrangem procedimentos de treinamento e teste bem descritos que refletem uma ampla gama de déficits comportamentais relacionados ao TEA. Aqui, detalhamos dois ensaios para estudar as principais características do TEA em modelos de camundongos: auto-limpeza (uma medida de comportamento repetitivo) e o teste de interação social de três câmaras (uma medida de abordagem de interação social e preferência por novidade social).
O transtorno do espectro autista (TEA) é um distúrbio do desenvolvimento cerebral que manifesta deficiências de comunicação ou interação social e padrões restritos e repetitivos de comportamentos ou interesses 1,2. Em 2022, aproximadamente 1 em cada 100 crianças foi diagnosticada com TEA globalmente3. De acordo com o Centers for Disease Control and Prevention (CDC, EUA), a prevalência de TEA aumentou 30% desde 2008 e aumentou mais de 2 vezes desde 2000 4,5. Indivíduos com TEA também podem apresentar comorbidades, como deficiência intelectual (DI) (35,2%, QI ≤ 70), transtorno de déficit de atenção/hiperatividade (TDAH) (50%-70%) e outras síndromes genéticas 2,4,6.
O uso de modelos animais na pesquisa de TEA, especialmente roedores, forneceu informações significativas sobre o impacto de vários fatores ambientais, incluindo dieta, drogas, exercícios e enriquecimento 7,8,9,10, bem como mutações genéticas como Shank, Fmr1, Mecp2, Pten e mutante Tsc 11,12,13 , sobre sintomas de TEA. Modelos de camundongos são comumente usados para investigar TEA devido à sua natureza social e características genéticas, bioquímicas e eletrofisiológicas compartilhadas com humanos. Por exemplo, pela deleção de um gene específico (como Shank3, Fmr1, Cntnap2 e Pten), comportamentos sociais e repetitivos aberrantes podem ser recapitulados, fornecendo forte validade do estudo 14,15,16. Aqui, fornecemos protocolos para estudar paralelos entre modelos genéticos animais e sintomas de TEA humano17. Descrevemos o teste de auto-limpeza e interação social de três câmaras, que refletem dois sintomas centrais em pacientes com TEA, ou seja, padrões restritos e repetitivos de comportamento e deficiências de interação social (comunicação), respectivamente.
Com base no DSM-V (Manual Diagnóstico e Estatístico de Transtornos Mentais da Associação Americana de Psiquiatria5ª Edição) e na CID-11 (Classificação Internacional de Doenças 11ª Revisão), os pacientes com TEA se envolvem em padrões de comportamento restritos, repetitivos e estereotipados, em particular, comportamentos repetitivos focados no corpo não funcionais (BFRBs), como balançar, stimming, roer as unhas, puxar o cabelo, cutucar a pele ou andar na ponta dos pés18, 19. Nos animais, o comportamento repetitivo se manifesta por auto-limpeza prolongada e repetitiva. A higiene é uma das atividades inatas mais comuns entre os roedores, com aproximadamente 40% do tempo de vigília gasto na limpeza20,21. É instintivo que os ratos lambam a pele ou o pelo para remover a sujeira estranha da superfície do corpo, o que serve para manter a limpeza do corpo, prevenir lesões, remover parasitas e regular a temperatura. O aliciamento é categorizado em dois tipos: aliciamento social (alo-aliciamento), envolvendo aliciamento por outro rato, e autoaliciamento. O auto-aliciamento mostra um padrão de sequenciamento estereotipado e conservado que consiste em quatro estágios (principalmente discretos e não sequenciais)22,23. No estágio I (acidente vascular cerebral elíptico), os camundongos iniciam a limpeza lambendo primeiro as duas patas e depois escovando o nariz com as patas. No estágio II (AVC unilateral), os camundongos usam as patas para limpar o rosto assimetricamente. No estágio III (AVC bilateral), os camundongos limpam simetricamente a cabeça e as orelhas. No estágio IV (Lamber o corpo), os ratos fazem a transição para lamber o corpo movendo a cabeça para trás e podem estender a limpeza para a cauda e os órgãos genitais. Quando os camundongos são colocados individualmente em uma gaiola transparente, o comportamento de autolimpeza pode ser prontamente reconhecido e observado. Os camundongos aumentam o comportamento de autolimpeza quando confrontados com estresse, dor ou perturbação social, tornando o teste de autolimpeza crucial na pesquisa de distúrbios neurológicos22. Diferentes modelos de camundongos de TEA, incluindo aqueles com mutações genéticas (como Fmr1−/y, Shank3B−/-, NL1−/−), intervenções farmacológicas (como DO34, PolyI:C) e cepas endogâmicas específicas (como BTBR e C58/J), demonstraram comportamento repetitivo excessivo de autolimpeza 24,25,26,27.
Alterações no comportamento social servem como um dos critérios para avaliação do TEA. De acordo com o DSM-V e a CID-11, os pacientes com TEA apresentam comprometimentos persistentes na comunicação social e na interação social1 8,19. Eles podem se manifestar em déficits de comunicação verbal e não verbal (ou seja, contato visual, gestos e expressão facial anormais), falta de compartilhamento de interesses e emoções com outras pessoas, desconhecimento de pistas contextuais sociais ou dificuldades no desenvolvimento de relacionamentos. Em consonância com os sintomas de comprometimento social, várias tarefas comportamentais foram projetadas e otimizadas para avaliar as interações sociais em camundongos, como o teste de interação social direta, a abordagem social de três câmaras e o teste de preferência pela novidade social e a análise de vocalizações ultrassônicas (USVs)16,28. O teste de interação social de três câmaras é um experimento amplamente utilizado para avaliar comportamentos relacionados ao TEA 17,29,30,31. O aparelho é composto por três câmaras conectadas; As câmaras esquerda e direita contêm uma gaiola de arame que pode estar vazia ou ocupada por um mouse, permitindo que o mouse de teste interaja livremente com ambas as gaiolas. Duas medições ajudam a avaliar diferentes aspectos do comportamento social no camundongo de teste durante o experimento de três câmaras. Primeiro, o mouse de teste é pontuado pelo tempo gasto interagindo com a gaiola vazia (novo objeto) versus uma gaiola que contém um novo mouse. Esta parte da tarefa fornece informações sobre a sociabilidade do rato. Em seguida, um mouse desconhecido é colocado na gaiola de arame anteriormente vazia. A diferença de tempo na interação do mouse de teste entre o mouse desconhecido e familiar mede a preferência pela novidade social. Nesta parte da tarefa, um mouse de controle prefere interagir com um desconhecido em vez do mouse encontrado anteriormente, que já estava presente na parte de sociabilidade do teste. Déficits na interação social e diminuição da motivação de interagir com novos camundongos são geralmente encontrados em modelos de camundongos com TEA. O teste de três câmaras provou ser robusto desde a sua invenção. Ele tem sido usado para estudar fenótipos sociais em vários modelos de camundongos de TEA, incluindo Fmr1−/−, Shank3B−/-, Cntnap2−/− e a cepa endogâmica BTBR 32,33,34,35,36.
Os dois testes utilizam o comportamento espontâneo e natural de camundongos como ferramentas meritórias para estudar o comportamento semelhante ao TEA. Por serem considerados testes de baixo estresse, é viável realizar os dois testes dentro do mesmo grupo de camundongos para medir o comportamento semelhante ao TEA, com o teste de autolimpeza sendo realizado primeiro e o teste de interação social de três câmaras nos dias subsequentes. Os protocolos que fornecemos apresentam uma ferramenta essencial para a avaliação do comportamento semelhante ao TEA e o desenvolvimento de novas terapêuticas 29,30,31. Em última análise, eles contribuiriam para melhorar os resultados para indivíduos afetados por TEA.
Todos os procedimentos e experimentos envolvendo animais foram aprovados pelos regulamentos do Comitê de Cuidados com Animais de Instalações (FACC), que seguem as diretrizes estabelecidas pelo Conselho Canadense de Cuidados com Animais, pelo Comitê de Cuidados com Animais da Universidade McGill e pelo Escritório de Bem-Estar de Animais de Laboratório (OLAW) do NIH. O número de garantia do Serviço de Saúde Pública (PHS) da Universidade McGill é F-16-00005 (A5006-01).
1. Preparação animal
2. Preparação da sala e do equipamento
3. Manuseio
4. Método 1: Auto-limpeza para comportamento repetitivo (Figura 1A)
5. Método 2: Teste de interação social tricameral (Figura 2A)
6. Pontuação e análise estatística
O alvo mamífero da rapamicina (mTOR) desempenha papéis cruciais no sistema nervoso central (SNC), regulando a síntese proteica de novo e reprimindo a autofagia43. A desregulação da via mTOR e da síntese de proteínas sinápticas tem sido implicada no TEA28. Estudos genômicos em pacientes com TEA identificaram várias mutações genéticas associadas ao TEA, incluindo aquelas que afetam proteínas envolvidas na sinalização ...
A maioria das causas etiológicas, alterações patológicas e marcadores biológicos de TEA não são conhecidos ou estão disponíveis. O diagnóstico de TEA é baseado principalmente em dois conjuntos estabelecidos de sintomas clínicos: déficits persistentes na comunicação social e comportamentos repetitivos excessivos 18,19,55. Dado que o TEA é um distúrbio do espectro que abrange uma ...
Os autores não têm nada a divulgar.
Agradecemos ao Dr. Karim Nader (Departamento de Psicologia, Universidade McGill) por fornecer acesso às instalações de comportamento animal.
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