Мы разработали модель ускоренного социального поражения для мышей-подростков C57BL/6, которая работает как у самцов, так и у самок и позволяет воздействовать на них в дискретные подростковые периоды. Воздействие этой модели вызывает социальное избегание, но только у подмножества побежденных самцов и самок мышей.
Социальные невзгоды в подростковом возрасте широко распространены и могут негативно влиять на траектории психического здоровья. Моделирование социального стресса у подростков мужского и женского пола грызунов необходимо для понимания его влияния на текущее развитие мозга и поведенческие результаты. Парадигма стресса хронического социального поражения (CSDS) широко используется для моделирования социального стресса у взрослых самцов мышей C57BL/6 путем использования агрессивного поведения, проявляемого взрослым самцом грызуна по отношению к вторгшемуся на его территорию. Преимущество этой парадигмы заключается в том, что она позволяет классифицировать побежденных мышей на устойчивые и восприимчивые группы на основе их индивидуальных различий в социальном поведении через 24 ч после последнего сеанса поражения. Реализация этой модели на мышах-подростках C57BL/6 была сложной задачей, потому что взрослые мыши или мыши-подростки обычно не нападают на мышей раннего подросткового возраста или самки, а также потому, что подростковый возраст — это короткий период жизни, охватывающий дискретные временные окна уязвимости. Это ограничение было преодолено путем адаптации ускоренной версии CSDS для использования на мышах-подростках мужского и женского пола. Эта парадигма 4-дневного стресса с 2 сеансами физической атаки использует взрослого самца C57BL/6, чтобы подготовить мышь CD-1 к агрессивности таким образом, что она легко атакует самца или самку мыши-подростка. Эта модель была названа ускоренным стрессом социального поражения (AcSD) для мышей-подростков. Воздействие AcSD на подросткового возраста вызывает социальное избегание через 24 часа как у самцов, так и у самок, но только у подгруппы побежденных мышей. Эта уязвимость возникает, несмотря на то, что количество атак одинаково в сеансах между устойчивыми и восприимчивыми группами. Модель AcSD достаточно коротка, чтобы обеспечить воздействие в дискретные периоды в подростковом возрасте, позволяет сегрегировать мышей в соответствии с наличием или отсутствием социального избегающего поведения, и является первой моделью, доступной для изучения стресса социального поражения у самок мышей-подростков C57BL/6.
Парадигма стресса хронического социального поражения широко используется для моделирования социального стресса у взрослых самцов грызунов в послеродовой период (ПНД) >65 лет. Эта парадигма основана на естественном агрессивном поведении взрослого самца грызуна, когда злоумышленник вторгается на его территорию. Эта модель используется на различных видах грызунов, включая крыс, хомяков и мышей 1,2,3,4,5,6,7,8,9, и состоит из комбинации физической агрессии и психологического стресса продолжительностью около 10 дней, в течение которых вторгшийся грызун испытывает несколько минут физической агрессии со стороны местного грызуна. Два грызуна остаются в домашней клетке жильца, разделенные перегородкой, которая позволяет осуществлять сенсорный, но не физическийконтакт. В экспериментах на мышах наиболее часто используемыми мышами-резидентами/агрессорами являются вышедшие на пенсию мыши-селекционеры Swiss CD-1, которые демонстрируют устойчивое территориальное поведение против мышей-нарушителей 6,7. Для мышей-нарушителей наиболее характерным штаммом является инбридинговый штамм C57BL/6 2,4,5. Побежденная мышь каждый день подвергается воздействию нового агрессора, чтобы не допустить привыкания к агрессору. Контрольные мыши каждый день размещаются с разными сородичами. Через 24 часа после последнего сеанса поражения подопытные мыши были протестированы в тесте социального взаимодействия (SIT), в котором они могли исследовать открытое поле в отсутствие (без мишени) или в присутствии новой мыши CD-1 (мишени). Контрольные мыши проводят больше времени в зоне взаимодействия с целью, чем в нецелевой части задачи. Побежденные мыши классифицируются как восприимчивые (ratio1) в соответствии с коэффициентом социального взаимодействия (время нахождения в зоне взаимодействия с присутствующим агрессором/время нахождения в зоне взаимодействия с агрессором в отсутствии). Эта процедура является полезным инструментом для изучения индивидуальных различий в реакции на стресс.
До недавнего времени модель стресса хронического социального поражения использовалась в основном у взрослых самцов мышей, потому что подчеркнутые иерархии доминирования самцов предполагают борьбу против самцов, но не против самок. Кроме того, самцы грызунов обычно не нападают на самок; Вместо этого они участвуют в брачном поведении10. Несмотря на эти препятствия, были разработаны различные стратегии для адаптации парадигмы хронического социального стресса для взрослых самок мышей. Например, калифорнийская мышиная модель социального поражения основана на естественной агрессии этого моногамного вида со стороны представителей обоих полов при защитесвоей территории. Другие подходы сосредоточены на индуцировании агрессивного поведения мышей CD-1 путем стимуляции их вентромедиального гипоталамуса для последовательного агрессивного поведения10,12 или путем применения мочи самцов у экспериментальных взрослых самок мышей для получения атак со стороны агрессоров CD-113. Эта повышенная и последовательная агрессия мышей CD-1 имеет решающее значение для того, чтобы экспериментальная мышь-нарушитель проявляла явные поведенческие признаки подчинения по отношению к повторяющимся атакам агрессора в течениедлительного взаимодействия.
Адаптация модели хронического социального поражения для использования у подростков C57BL/6mice
Подростковый возраст – это период, отмеченный существенным психосоциальным созреванием, которое разворачивается параллельно с изменениями в микро- и макроархитектуре мозга, особенно в префронтальной коре. Как у людей, так и у грызунов нет единого мнения относительно конкретного начала и конца подросткового периода14,15. Кроме того, существуют критические окна уязвимости в подростковом возрасте для вызванных опытом нарушений текущего мозга и когнитивного развития 16,17,18,19. Половое созревание и подростковый возраст наступают в одно и то же время, но эти термины не являются синонимами. Половое созревание означает наступление полового созревания, в то время как подростковый возраст представляет собой более широкую фазу, характеризующуюся постепенным переходом от юношеского состояния к достижению независимости. Различные группы предположили, что подростковый возраст у мышей длится от отлучения от груди (PND 21) до взрослого возраста (PND 60)21. В частности, ранний подростковый возраст можно назвать первой и второй неделями после отлучения от груди (PND 21-34), а средний подростковый возраст — периодом PND 35-48. Эти диапазоны охватывают дискретные периоды развития, касающиеся, например, развития дофаминовой системы 22,23,24, уязвимости к воздействию лекарственных препаратов на развивающиеся нейронные сети 17,25,26,27 и различных поведенческих характеристик 16,20,28,29,30.
Боевое поведение со стороны местной мыши требуется для протокола социального поражения. Однако, как и в случае с самками мышей, самцы обычно не вступают в агрессивные взаимодействия с мышами раннего подросткового возраста, возможно, потому, что они не воспринимают их как угрозу. Большинство исследований, изучающих последствия хронического социального поражения у мышей-подростков C57BL/6, были проведены в среднеподростковый период 31,32,33,34,35; другие не указывают постнатальный день воздействия в подростковом возрасте36,37, или продлевают дни поражения до раннего взрослого возраста38 или не разрешают сенсорный контакт39; В других исследованиях на мышах-подростках используются другие штаммы40,41. Характеристики этих исследований с использованием хронического стресса социального поражения у мышей-подростков мужского пола обобщены в таблице 1.
Наша исследовательская группа заинтересована в нацеливании на конкретные подростковые окна воздействия, включая ранний подростковый возраст, у мышей C57BL/6. Из-за короткой продолжительности различных подростковых периодовбыла разработана модифицированная версия ускоренной версии парадигмы стресса хронического социального поражения. Эта модель была названа ускоренным стрессом социального поражения (AcSD) для мышей-подростков. Предыдущая работа показывает, что существуют значимые половые различия в чувствительности к социальному стрессу в подростковом возрасте у крыс 8,26,43,44,45, а также в вредном влиянии социального стресса на траектории психического здоровья у людей 46,47,48,49,50,51,52, 53,54,55,56. Модель AcSD эффективно работает и для самок мышей-подростков, позволяя им исследовать потенциальные последствия, специфичные для пола, а также изучать нейробиологическую основу.
Таблица 1: Исследования с использованием парадигм стресса социального поражения у мышей-подростков мужского пола. Штамм и виды: Калифорнийская мышь: Peromyscus californicus. C57BL/6: Mus musculus black 6 инбредный штамм мышей. C57BL/6J: Модель мышей M. musculus black 6, предоставленная лабораториями Джексона. CD-1: M. musculus из швейцарской беспородной линии мышей-альбиносов. ICR: M. musculus Институт исследований рака вывел штамм мышей-альбиносов. OF1: M. musculus Oncins France 1 беспородная линия мышей-альбиносов.
Сокращения: wk = неделя; ПНД = послеродовой день; res = упругий; sus = восприимчивый; unsus = невосприимчивый. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать эту таблицу.
Последовательное агрессивное поведение у мышей с CD-1
На этапе скрининга очень важно обратить внимание на все поведения, демонстрируемые CD-1 (преследование, поведение при монтировании, обнюхивание, груминг или кусание) и внимательно следить за этими записями при выборе мышей CD…
The authors have nothing to disclose.
Эта работа финансировалась Канадским институтом исследований в области здравоохранения (номера грантов CF: MOP-74709; PJT 190045), Национальный институт по борьбе со злоупотреблением наркотиками (номер гранта CF: R01DA037911), Совет по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады (номер гранта CF: 2982226). Андреа Пантоха-Урбан был поддержан Национальным советом по гуманитарным наукам, науке и технологиям / Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías (CONAHCYT) из Мексики и FRQNT – стипендиальной программой для иностранных студентов (PBEEE). Сэмюэл Ричер получил стипендию от Интегрированной программы нейробиологии в Университете Макгилла. Иллюстрации к рисункам были созданы с использованием шаблонов от BioRender.com.
C57BL/6 adolescent mice | In house breeding | Mice were breeded at the Neurophenotyping Centre of the Douglas Mental Health University Institute. | |
C57BL/6 adult mice | Charles River Laboratories | Strain Code: 027 | Mice are ordered so as to arrive at PND>65 and are group housed (four mice per cage) in standard mice cages. |
C57BL/6J adolescent mice | Jackson Labs | Strain Code: 000664; RRID:IMSR_JAX:000664 | Mice are ordered so as to arrive at PND 24 and are group housed (four mice per cage) in standard mice cages. |
CD-1 mice | Charles River Laboratories | Strain Code: 022 | Mice retired breeders more than three months of age and singled housed throughout. |
Cleaning solution | Virox Animal Health | DIN 02537222 | Prevail: Accelerated Hydrogen Peroxide. Desinfectant cleaner and deodorizer. |
Clear perforated acrylic glass divider | Manufactured by Douglas Hospital, custom order | 0.6 cm (w) × 45.7 cm (d) × 22.23 cm (h); perforations of 0.6 cm diameter. The dividers are perforated allowing sensory but no physical contact between the pair of mice. | |
Clear rectangular rat cages | Allentown | 24 cm (w) × 48.3 cm (d) × 22.23 (h). | |
Cotton squares for bedding | Inotiv Envigo | T.6060 iso-BLOX | 2.5 cm x 2.5 cm. Added to the social defeat apparatus. |
Hard woodchip bedding | Inotiv Envigo | Teklad 7090, 7115 | Sani-chip bedding. |
Large binder clips to secure the steel-wire tops | STAPLES | Item #: 132429, Model #: 24178-CA | 51 mm |
Medium binder clips to secure the steel-wire tops | Item #: 132367, Model #: 24172-CA | 32 mm, in case the cover lids of the rat cages do not close with the large clips | |
Pain relief cream | Polysporin | Plus Pain Relief Cream (red format, NOT ointment), 2 Antibiotics plus lidocaine hydrochloride | |
Paired Steel-wire tops | 24 cm (w) × 48 cm (d) with 0.6 cm (w) of separation between the grill | ||
Removable wire-mesh enclosure | Johnston industrial plastics | 11 cm (w) × 6.8 cm (d) × 42 cm (h) custom order; two per social interaction test arena secured in precut clear polycarbonate | |
Social interaction open-field arena | PEXIGLAS | 45 cm (w) × 45 cm (d) × 49 cm (h), custom-crafted from opaque acrylic glass (Plexiglas) | |
Stopwatch | For timing defeat sessions | ||
Video camera with infrared lights | Swann | SRDVR-44580V | Swann Camera – 4 Channel 1080p Digital Video Recorder & 2 x PRO-T853 |
Video tracking software | Topscan | 2.0 Clever Systems Inc. |