Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Kemirgen modelleri, otizm spektrum bozukluğu (ASD) ile ilgili temel davranışları incelemek için değerli araçlardır. Bu makalede, farelerde ASD'nin temel özelliklerini modellemek için iki davranış testini açıklıyoruz: tekrarlayan davranışları değerlendiren kendi kendini tımar etme ve sosyal bozuklukları belgeleyen üç odacıklı sosyal etkileşim testi.
Otizm spektrum bozukluğu (OSB), heterojen bir genetik etiyolojiye sahip nörobiyolojik olarak karmaşık bir durumdur. Klinik olarak ASD, sosyal iletişim bozuklukları ve el çırpma veya nesneleri sıraya koyma gibi kısıtlayıcı veya tekrarlayan davranışlarla teşhis edilir. Bu davranış kalıpları, ASD'ye bağlı genetik mutasyonlara sahip fare modellerinde güvenilir bir şekilde gözlemlenebilir ve bu da onları ASD'deki altta yatan hücresel ve moleküler mekanizmaları incelemek için oldukça yararlı araçlar haline getirir. Genetik değişikliklerin OSB'de gözlenen nörobiyolojiyi ve davranışları nasıl etkilediğini anlamak, temel davranış bozukluklarını iyileştirmek için yeni hedefli terapötik bileşiklerin geliştirilmesini kolaylaştıracaktır. Laboratuvarımız, ASD ile ilgili çok çeşitli davranışsal eksiklikleri yansıtan iyi tanımlanmış eğitim ve test prosedürlerini kapsayan çeşitli protokoller kullanmıştır. Burada, fare modellerinde ASD'nin temel özelliklerini incelemek için iki tahlili detaylandırıyoruz: kendi kendini tımar etme (tekrarlayan davranışın bir ölçüsü) ve üç odacıklı sosyal etkileşim testi (sosyal etkileşim yaklaşımının ve sosyal yenilik tercihinin bir ölçüsü).
Otizm spektrum bozukluğu (OSB), sosyal iletişim veya etkileşim bozukluklarını ve sınırlı, tekrarlayan davranış veya ilgi kalıplarını gösteren gelişimsel bir beyin bozukluğudur 1,2. 2022'de dünya çapında yaklaşık 100 çocuktan 1'ine OSB teşhisi kondu3. Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezlerine (CDC, ABD) göre, OSB prevalansı 2008'den bu yana %30 artmış ve 2000'den bu yana 2 kattan fazla artmıştır 4,5. OSB'li bireyler ayrıca zihinsel engellilik (ID) (% 35.2, IQ ≤ 70), dikkat eksikliği / hiperaktivite bozukluğu (DEHB) (% 50 -% 70) ve diğer genetik sendromlar gibi komorbiditeler sergileyebilir 2,4,6.
ASD araştırmalarında hayvan modellerinin, özellikle kemirgenlerin kullanılması, diyet, ilaçlar, egzersiz ve zenginleştirme 7,8,9,10 dahil olmak üzere çeşitli çevresel faktörlerin yanı sıra Shank, Fmr1, Mecp2, Pten ve Tsc mutantı 11,12,13, ASD semptomları üzerine. Fare modelleri, sosyal doğaları ve insanlarla paylaşılan genetik, biyokimyasal ve elektrofizyolojik özellikleri nedeniyle ASD'yi araştırmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, belirli bir genin (Shank3, Fmr1, Cntnap2 ve Pten gibi) silinmesiyle, anormal sosyal ve tekrarlayan davranışlar özetlenebilir ve bu da çalışmanın güçlü bir geçerliliğini sağlar 14,15,16. Burada, hayvan genetik modelleri ile insan ASD semptomları arasındaki paralellikleri incelemek için protokoller sunuyoruz17. OSB hastalarında sırasıyla sınırlı, tekrarlayan davranış örüntüleri ve sosyal etkileşim (iletişim) bozuklukları olmak üzere iki temel semptomu yansıtan kendi kendini bakım ve üç odacıklı sosyal etkileşim testini tanımladık.
DSM-V (Amerikan Psikiyatri Birliği Ruhsal Bozuklukların Tanısal ve İstatistiksel El Kitabı 5. Baskı) ve ICD-11'e (Uluslararası Hastalıkların Sınıflandırılması 11. Revizyon) dayanarak, ASD hastaları sınırlı, tekrarlayan ve kalıplaşmış davranış kalıplarına, özellikle de sallanma, stimming, tırnak yeme, saç çekme, deri yolma veya ayak parmağında yürüme gibi işlevsel olmayan vücut odaklı tekrarlayan davranışlara (BFRB'ler) girerler18, 19. Hayvanlarda, tekrarlayan davranış, uzun süreli ve tekrarlayan kendi kendini tımar etme ile kendini gösterir. Tımarlama, kemirgenler arasında en yaygın doğuştan gelen aktivitelerden biridir ve uyanma sürelerinin yaklaşık %40'ı tımar için harcanır20,21. Farelerin vücut yüzeyindeki yabancı kirleri temizlemek için derilerini veya kürklerini yalamaları içgüdüseldir, bu da vücut temizliğini korumaya, yaralanmayı önlemeye, parazitleri gidermeye ve sıcaklığı düzenlemeye hizmet eder. Tımar iki türe ayrılır: sosyal tımar (allo-grooming), başka bir fare tarafından tımar etmeyi içerir ve kendi kendine tımarlama. Kendi kendine bakım, dört aşamadan (çoğunlukla ayrık ve sıralı olmayan) oluşan kalıplaşmış ve korunmuş bir sıralama modeli gösterir22,23. Aşama I'de (Eliptik vuruş), fareler önce her iki pençeyi yalayarak ve ardından pençeleriyle burun çevresini tımar ederek tımar etmeye başlar. Evre II'de (Tek taraflı vuruş), fareler yüzlerini asimetrik olarak silmek için pençelerini kullanırlar. Evre III'te (İki taraflı inme), fareler simetrik olarak başlarını ve kulaklarını siler. Evre IV'te (Vücut yalama), fareler başlarını geriye doğru hareket ettirerek vücut yalamaya geçerler ve tımarlamayı kuyruk ve cinsel organlara kadar uzatabilirler. Fareler ayrı ayrı şeffaf bir kafese yerleştirildiğinde, kendi kendini tımar etme davranışı kolayca tanınabilir ve gözlemlenebilir. Fareler stres, ağrı veya sosyal bozulma ile karşı karşıya kaldıklarında kendi kendini tımar etme davranışını arttırır ve nörolojik bozuklukları araştırırken kendi kendini tımar testini çok önemli hale getirir22. Genetik mutasyonlara sahip olanlar (Fmr1−/y, Shank3B−/-, NL1−/− gibi), farmakolojik müdahaleler (DO34, PolyI:C gibi) ve spesifik akraba suşları (BTBR ve C58/J gibi) dahil olmak üzere ASD'nin farklı fare modelleri, aşırı tekrarlayan kendi kendini tımar etme davranışı göstermiştir 24,25,26,27.
Sosyal davranıştaki değişiklikler, ASD'yi değerlendirmek için kriterlerden biri olarak hizmet eder. DSM-V ve ICD-11'e göre, OSB hastaları kalıcı sosyal iletişim ve sosyal etkileşim bozuklukları göstermektedir1, 8,19. Bunlar, sözlü ve sözsüz iletişim eksiklikleri (yani anormal göz teması, jestler ve yüz ifadesi), ilgi ve duyguları başkalarıyla paylaşma eksikliği, sosyal bağlamsal ipuçlarının farkında olmama veya ilişki geliştirmede zorluklar olarak ortaya çıkabilir. Sosyal bozulma semptomlarına paralel olarak, farelerde sosyal etkileşimleri değerlendirmek için doğrudan sosyal etkileşim testi, üç odacıklı sosyal yaklaşım ve sosyal yenilik tercihi testi ve ultrasonik seslendirmelerin (USV'ler) analizi gibi çeşitli davranışsal görevler tasarlanmış ve optimize edilmiştir16,28. Üç odacıklı sosyal etkileşim testi, OSB ile ilgili davranışları değerlendirmek için yaygın olarak kullanılan bir deneydir 17,29,30,31. Aparat birbirine bağlı üç odadan oluşur; Sol ve sağ bölmeler, boş olabilen veya bir fare tarafından işgal edilebilen bir tel kafes içerir ve bu da test faresinin her iki kafesle de serbestçe etkileşime girmesini sağlar. İki ölçüm, üç odacıklı deney sırasında test faresindeki sosyal davranışın farklı yönlerini değerlendirmeye yardımcı olur. İlk olarak, test faresi, yeni bir fare içeren bir kafese karşı boş kafes (yeni nesne) ile etkileşim kurmak için harcanan süre için puanlanır. Görevin bu kısmı, farenin sosyalliği hakkında fikir verir. Daha sonra, tanıdık olmayan bir fare daha önce boş olan tel kafese yerleştirilir. Test faresinin tanıdık olmayan ve tanıdık fare arasındaki etkileşimindeki zaman farkı, sosyal yenilik tercihini ölçer. Görevin bu bölümünde, bir kontrol faresi, testin sosyallik bölümünde zaten mevcut olan, daha önce karşılaşılan fare yerine tanıdık olmayan bir fare ile etkileşime girmeyi tercih eder. Sosyal etkileşimdeki eksiklikler ve yeni farelerle etkileşim motivasyonunun azalması genellikle OSB'nin fare modelinde bulunur. Üç odacıklı testin, icadından bu yana sağlam olduğu kanıtlanmıştır. Fmr1−/−, Shank3B−/-, Cntnap2−/− ve BTBR akraba suş 32,33,34,35,36 dahil olmak üzere ASD'nin çeşitli fare modellerinde sosyal fenotipleri incelemek için kullanılmıştır.
İki test, farelerin doğal olarak oluşan, kendiliğinden davranışlarını, ASD benzeri davranışları incelemek için değerli araçlar olarak kullanır. Düşük stresli testler olarak kabul edildikleri için, ASD benzeri davranışı ölçmek için her iki testi de aynı fare grubu içinde yapmak, önce kendi kendine tımar testi ve sonraki günlerde üç odacıklı sosyal etkileşim testi yapmak mümkündür. Sağladığımız protokoller, OSB benzeri davranışların değerlendirilmesi ve yeni terapötiklerin geliştirilmesi için önemli bir araç sunmaktadır 29,30,31. Sonuçta, ASD'den etkilenen bireyler için sonuçların iyileştirilmesine katkıda bulunacaklardır.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Hayvan denekleri içeren tüm prosedürler ve deneyler, Kanada Hayvan Bakımı Konseyi, McGill Üniversitesi Hayvan Bakım Komitesi ve NIH Laboratuvar Hayvanları Refahı Ofisi (OLAW) tarafından belirlenen yönergeleri izleyen Tesis Hayvan Bakım Komitesi (FACC) düzenlemeleri tarafından onaylanmıştır. McGill Üniversitesi için Halk Sağlığı Hizmeti (PHS) Güvence numarası F-16-00005'tir (A5006-01).
1. Hayvan hazırlama
2. Oda ve ekipman hazırlığı
3. Taşıma
4. Yöntem 1: Tekrarlayan davranışlar için kendini tımar etme (Şekil 1A)
5. Yöntem 2: Üç odacıklı sosyal etkileşim testi (Şekil 2A)
6. Puanlama ve istatistiksel analiz
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Memeli rapamisin hedefi (mTOR), de novo protein sentezini düzenleyerek ve otofajiyi baskılayarak merkezi sinir sisteminde (CNS) çok önemli roller oynar43. mTOR yolağının düzensizliği ve sinaptik protein sentezi ASD28'de rol oynamaktadır. OSB hastaları üzerinde yapılan genom çapında çalışmalar, mTOR kompleksi 1 (mTORC1) sinyallemesinde yer alan proteinleri etkileyenler de dahil olmak üzere, kromozom on'daki fosfat...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
OSB'nin etiyolojik nedenleri, patolojik değişiklikleri ve biyolojik belirteçlerinin çoğu bilinmemektedir veya mevcut değildir. OSB tanısı temel olarak iki yerleşik klinik semptom setine dayanır: sosyal iletişimde kalıcı eksiklikler ve aşırı tekrarlayan davranışlar 18,19,55. ASD'nin çok çeşitli semptomları kapsayan bir spektrum bozukluğu olduğu göz önüne alındığında...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Dr. Karim Nader'e (McGill Üniversitesi Psikoloji Bölümü) hayvan davranışları tesisine erişim sağladığı için teşekkür ederiz.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1/4'' Teklad Corncob Bedding | Harlan, TEKLAD | 7092-7097 | The raw stock for corncob bedding products is 100% corncob. No other components or additives are used. |
HD Video Recording Cameratraditional Video Camera | Sony | HDRCX405 | 50 Mbps XAVC S1 1920 x 1080 at 60P, AVCHD and MP4 codecs. 30x Optical / 60x Clear Image Zoom to get closer to the action. 26.8 mm wide angle ZEISS Lens. |
Nitrile Powder Free Examination Gloves | Aurelia, Transform | ASTM D6319-00 | Tested for use with Chemotherapy drugs per ASTM D6978 |
Rodent Plastic Cage Bottoms | Ancare | AN75PLF | AN75 Mouse 7½” W x 11½” L x 5” H |
TÅGARP floor lamp and bulbs | IEKA | 604.640.49 | Bulbs are 23 W 120 V. |
Ugo Basile Sociability Apparatus | Stoelting | 60450 | The Sociability Apparatus (3-chambered social test) is a valuable tool to study social behaviour in mice. |
Versa-Clean | Fisherbrand | PVCLN04 | Cleaning agent |
Whiteboard and Low Odor Dry Erase Marker | EXPO | NA | Dry erase markers in bold black |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır