Here we present a protocol to induce activity-based anorexia (ABA) in female adolescent mice. ABA is a condition of hyperactivity evoked by imposing food restriction on rodents with access to a running wheel. This phenomenon is being used as a model to study the underlying neurobiology of anorexia nervosa.
L'anorexie mentale (AN) est une maladie psychiatrique caractérisé par l'apport calorique trop restreinte et des niveaux anormalement élevés d'activité physique. Une maladie difficile à traiter, en raison du manque de compréhension de la neurobiologie sous-jacente, une a le taux de mortalité le plus élevé parmi les maladies psychiatriques. Pour répondre à ce besoin, les neuroscientifiques utilisent un modèle animal pour étudier comment les circuits neuronaux peut contribuer à la vulnérabilité à l'AN et peut être affectée par une. Anorexie (ABA) basé sur l'activité est un phénomène de bio-comportementale décrite chez les rongeurs que les modèles les symptômes clés de l'anorexie mentale. Lorsque les rongeurs avec accès gratuit à l'exercice volontaire sur une restriction expérience alimentaire de roue de roulement, ils deviennent hyperactifs – en cours d'exécution plus que des animaux avec un accès libre à la nourriture. Ici, nous décrivons les procédures par lesquelles ABA est induite dans C57BL / 6 femelles souris adolescentes. Le jour postnatal 36 (P36), l'animal est logé avec l'accès à l'exercice volontaire sur une courseroue. Après 4 jours d'acclimatation à la roue de roulement, le P40, tous les aliments est retiré de la cage. Pour les 3 prochains jours, la nourriture est retourné à la cage (permettant l'accès des animaux de la nourriture gratuite) pendant 2 heures par jour. Après le quatrième jour de la restriction alimentaire, l'accès libre à la nourriture est renvoyé et la roue de roulement est retiré de la cage pour permettre aux animaux de récupérer. Continue l'analyse multi-jour de course activité roues montre que les souris deviennent hyperactifs dans les 24 heures suivant le début de la restriction alimentaire. Les souris fonctionnent même pendant la période limitée durant laquelle ils ont accès à la nourriture. En outre, le rythme circadien de la roue fonctionnement est perturbé par l'expérience de la restriction alimentaire. Nous avons été en mesure de corréler les changements neurobiologiques avec divers aspects de la roue le comportement de roulement des animaux de mise en cause des régions particulières du cerveau et les changements neurochimiques avec résilience et la vulnérabilité à la nourriture restriction hyperactivité induite.
L'anorexie mentale (AN) est une maladie psychiatrique caractérisé par une restriction excessive de la prise alimentaire, sur-exercice, et les craintes irrationnelles de prendre du poids. Une des maladies les plus mortelles psychiatriques 1, un traitement pharmacologique n'a pas accepté à ce jour, et les mécanismes et les effets de la maladie neurobiologiques sont mal compris. Nous étudions un modèle animal de l'AN pour explorer les changements neurobiologiques et neurochimiques associés aux symptômes caractéristique de la maladie.
Anorexie (ABA) basé sur l'activité est un phénomène de bio-comportementale décrite chez les rongeurs que les modèles certaines des caractéristiques d'un 2,3. Lorsque les rongeurs avec accès gratuit à l'exercice volontaire sur une roue de roulement expérience alimentaire restriction, beaucoup, mais pas tous, deviennent hyperactifs – en cours d'exécution plus que ce qu'ils ont couru avant le début de la nourriture restriction 3,4. Il ya eu beaucoup d'explications proposées pour les plus de l'exercice présenté parAnimaux ABA et aux patients une: qu'il est une forme de comportement alimentaire 5, un mécanisme pour faire face au stress de la nourriture restriction 6, une tentative pour augmenter la température du corps pendant baisse dues à la famine dans le métabolisme 7, ou un résultat de hypoleptinemia 8 . Ce modèle de rongeur reproduit les symptômes An de perte de poids de corps, l'hyperactivité, la restriction alimentaire volontaire en optant pour exécuter lors de l'accès limité de nourriture, les corrélations avec l'anxiété traits 9,10, et la vulnérabilité affectés par l'expérience de la vie au début 11. Alors que le modèle de rongeur ABA est considéré comme un modèle de stress, cela peut ne pas refléter exactement UN chez des patients humains, qui montrent une augmentation de la fonction immunitaire 12. Parmi les rongeurs et des patients humains, certaines personnes montrent plus vulnérables que d'autres. Alors que les études épidémiologiques cherchent à élucider les facteurs de risque pour un, relativement peu d'études ont tenté de comprendre le fondement neurobiologique des différences individuelles dans vulnerabilité à ABA induction chez les rongeurs.
Il est important de noter que le paradigme de l'ABA est largement utilisé, et son utilisation comme un modèle animal de l'AN a été largement revu 6,13-15. La contribution de ce travail actuel est de décrire les méthodes spécifiques utilisées pour induire ABA chez les souris femelles adolescentes et décrire les modifications qui étaient nécessaires pour apporter aux modèles de rongeurs existantes afin d'améliorer la survie chez les jeunes souris. En outre, nous discutons de différentes techniques qui peuvent être couplés avec le paradigme de comportement de l'ABA pour étudier d'autres aspects du modèle animal.
Le modèle de l'ABA de la souris permet l'exploration strictement de la neurobiologie de la maladie AN. Ceci est séparable des influences socio-culturelle, qui, sans aucun doute, contribuent vers la vulnérabilité d'une personne. Le modèle de l'ABA peut également être utilisée pour étudier l'effet de la restriction alimentaire récurrente ou d'autres formes de stress en combinaison avec un accès roue, de façonpour capturer certains aspects d'une rechute 16. La fonction du système de neurotransmetteur inhibiteur dans les centres de l'anxiété du cerveau a été étudié en utilisant des techniques de microscopie électronique 4,16,17. Arborisation dendritique a été étudiée en utilisant le traçage et l'analyse des cellules pyramidales dans le domaine de l'hippocampe 18,19 CA1 et l'amygdale 17 Neurolucida assistée. Effets de la restriction alimentaire et l'accès de la roue sur l'anxiété ont été étudiés en utilisant des tests comportementaux tels que le labyrinthe surélevé 10. La base génétique de vulnérabilité a été étudiée en utilisant différentes souches de souris consanguines 9. Manipulations pharmacologiques peuvent être testés dans un modèle animal avant les essais humains 20-24. Les animaux génétiquement modifiés et knockdown transitoire de gènes peuvent être utilisées pour étudier comment la manipulation des voies moléculaires particuliers peut affecter le comportement dans le paradigme de l'ABA. L'impact du stress en début de vie sur la vulnérabilité différentielle à ABA would être un autre sujet qui peut être abordé par cette approche.
Les aspects critiques du modèle de l'ABA sont (1) un accès gratuit à l'exercice volontaire sur une roue qui tourne et (2) la restriction alimentaire avec accès à la nourriture limité à une période de restriction de temps. L'accès à une roue de roulement permet à l'animal de choisir d'utiliser la roue et donne une indication de l'effet de la restriction alimentaire sur la motivation de l'animal à l'exercice. Inversement, l'accès alimentaire limitée dans le temps (plutôt que la restriction calorique) permet à l'expérimentateur de mesurer la restriction alimentaire volontaire de surveillance de la mesure dans laquelle les animaux choisissent de fonctionner pendant les heures limitées de l'accès aux aliments. De cette façon, l'ABA est un excellent modèle de l'auto-famine qui se produit dans une.
Afin de minimiser le bruit dans les données de comportement de la souris, il est important de réduire au minimum la quantité de stress imprévisible que l'expérience les animaux. Par exemple, la manipulation des animaux doit être maintenue à un minimum, avec les animaux seulement être dérangé pendant la pesée, une foisjour. La manipulation des animaux expérimentateur devrait être formé et à l'aise avec la manipulation des animaux. Si possible, une personne doit gérer les animaux pendant toute l'expérience pour éviter un stress supplémentaire. Senteurs et parfums devraient être évités. Le moment de la pesée et la livraison de la nourriture doit être fait pour être aussi régulier que possible, afin de minimiser toute imprévisibilité. Par mesure de précaution contre la perte de données, il est préférable d'alimenter l'ordinateur par le biais d'une alimentation de secours en cas de panne de courant; même une brève interruption de l'alimentation provoque le redémarrage de l'ordinateur et d'acquisition de données cessera. En outre, il est important de contrôler la durée de vie de la batterie des émetteurs de roue par jour. Si le niveau de la batterie devient faible, l'émetteur peut échouer par intermittence pour envoyer des données sur le moyeu, sous-estimant ainsi l'activité de l'animal.
Le protocole de la souris décrit ici a été modifié par rapport au protocole standard qui a été utilisé pour les rats 4. Souris femelles adolescentssont beaucoup plus vulnérables à la perte de poids excessive et de décès dus à la famine. Par conséquent, les modifications suivantes ont été apportées afin d'améliorer la survie à au moins trois jours de l'ABA. Tout d'abord, le premier jour de la restriction alimentaire a été raccourci en supprimant la nourriture à midi plutôt qu'à 20 heures de la journée précédente. En outre, la période de temps d'accès à la nourriture a été augmenté de 1 h à 2 h et la disponibilité de la nourriture humide a également été ajouté pour minimiser les effets de la déshydratation. Nous avons constaté que l'administration de nourriture humide à la souris grandement amélioré leur condition par trois jours de restriction alimentaire. Sans la nourriture humide, le poids corporel tombait beaucoup plus rapide et les animaux ont dû être retirés de l'environnement alimentaire restreint. Ces changements étaient suffisants pour permettre aux souris de survivre à travers trois jours complets de restriction alimentaire et facilement remettre de l'ABA.
Ce protocole d'ABA a quelques limitations importantes à considérer. Tout d'abord, il est nécessaire de loger les souris individuellement dans descages avec une roue de roulement afin de surveiller l'activité de roue de chaque souris indépendamment. Cela se traduit par l'isolement social des animaux, un facteur de stress connu pouvant affecter le comportement des animaux en cours de ABA ainsi que certains des circuits neuronaux qui sont étudiées 26. Jusqu'ici, il n'y a pas d'équipement disponible qui est en mesure de surveiller l'activité individuelle de souris co-logés, mais cela semble être un problème résoluble utilisant la technologie RFID et le suivi de balises attachés à chaque animal. Une autre conséquence potentiellement inévitable des animaux co-logement au cours de la restriction alimentaire est le risque que les animaux peuvent devenir agressifs envers leur compagnons de cage. Modification de la cage de l'animal après chaque session d'alimentation est un autre facteur de stress que nous avons eu à introduire en raison d'un animal thésaurisation alimentaire en vertu de la literie. Nous visons à minimiser le stress d'une nouvelle cage en introduisant une quantité substantielle de la litière souillée de la cage précédente dans la cage frais.
<p class="jove_content"> Autres groupes en utilisant le modèle de l'ABA ont choisi des paramètres différents pour leur programme d'alimentation. Le choix de l'heure du repas au cours de la phase d'obscurité du cycle lumière-obscurité est pas standard. Nous avons choisi de nourrir les animaux au moment où les lumières éteindre pour permettre un temps de plus naturel pour les animaux à manger, depuis la souris nocturne est habituellement plus alerte et actif pendant ce temps. Certains groupes se nourrissent les animaux pendant la période de la journée 13,27 feux-sur. Ce peut être pour des raisons de commodité de l'expérimentateur, et il est important de noter que le délai de l'allocation alimentaire pendant la phase de lumière doit être augmentée pour améliorer la survie. Il a également suggéré que le blocage de l'accès à la roue de roulement lors de l'alimentation peut améliorer la survie, mais nous pensons que cela supprime l'aspect très intéressant de comportement qui est la décision prise par certains animaux à courir plutôt que de manger, aggravant encore l'auto-famine aspect du modèle ABA, mais capter une caractéristique de lacomportement humain associé à un.Il est important de noter que ce protocole a été optimisé spécifiquement pour les femmes adolescent souris C57BL / 6. Si une souche de souris, le sexe ou le groupe d'âge différent doit être utilisé, certains paramètres du protocole peuvent nécessiter une modification. Il a également été démontré que la température ambiante affecte la gravité de ABA chez les rongeurs 28. Bien que nous ne tentons pas de faire varier la température ambiante pendant nos études, l'augmentation de la RT est susceptible d'améliorer les taux de survie chez les animaux de l'ABA.
L'avantage d'utiliser un modèle animal d'une maladie humaine, comme un, est qu'il est possible d'étudier l'anatomie et la physiologie du cerveau et les changements induits par l'accès à l'exercice volontaire et la restriction alimentaire dans un environnement contrôlé. L'utilisation de la souris dans le modèle de l'ABA permet l'utilisation d'approches génétiques puissants utilisant des animaux transgéniques et infection virale pour la manipulation génétique. Les futures études visent à étudier l'effet de gènes particuliers dans la résilienceou de la vulnérabilité à la nourriture hyperactivité induite restriction et l'auto-famine.
The authors have nothing to disclose.
Ce travail a été soutenu par le programme de subvention de la Fondation Klarman troubles de l'alimentation de la recherche à CA; National Institutes for Health subventions R21MH091445-01 à CA, R21MH105846 à CA, R01NS066019-01A1 à CA, R01NS047557-07A1 à CA, NEI base Grant EY13079 à CA, R25GM097634-01 à CA, UL1 TR000038 du Centre national pour la promotion de translationnelle à TGC, Fonds Research Challenge de NYU à CA; Les bourses Fulbright et à YW C.
Wireless running wheel for mouse | Med Associates | ENV-044 | |
USB Interface Hub | Med Associates | DIG-804 | |
Wheel Manager Software | Med Associates | SOF-860 | |
Wheel Manager Data Analysis | Med Associates | SOF-861 |