Summary

Um protocolo de estresse de imobilização crônica para induzir o comportamento semelhante à depressão em camundongos

Published: May 15, 2019
doi:

Summary

Este artigo fornece um protocolo simplificado e estandardizado para a indução do comportamento depressivo-como em ratos cronicamente imobilizados usando um restringidor. Além disso, explicam-se comportamentos e técnicas fisiológicas para verificar a indução da depressão.

Abstract

A depressão ainda não está totalmente compreendida, mas vários fatores causais foram relatados. Recentemente, a prevalência de depressão aumentou. Entretanto, os tratamentos terapêuticos para a depressão ou a pesquisa na depressão são escassos. Assim, no presente trabalho, propomos um modelo de depressão induzida pela restrição do movimento. O estresse leve crônico (CMS) é uma técnica bem conhecida para induzir o comportamento depressivo. No entanto, ele necessita de um procedimento complexo que consiste em uma combinação de várias tensões leves. Em contrapartida, o estresse crônico de imobilização (CIS) é um modelo de estresse crônico prontamente acessível, modificado a partir de um modelo de contenção que induz o comportamento depressivo restringindo o movimento usando um retentor por um determinado período. Para avaliar os comportamentos depressivos, o teste de preferência de sacarose (SPT), o teste de suspensão de cauda (TST) e o ensaio ELISA para medir os níveis de corticosterona do marcador de tensão são combinados no presente experimento. Os protocolos descritos ilustram a indução da CIS e a avaliação das alterações no comportamento e fatores fisiológicos para a validação da depressão.

Introduction

O transtorno depressivo maior (MDD) é a principal causa de incapacidade mental em todo o mundo, com uma incidência que está aumentando mais rapidamente do que o previsto. Em 2001, a Organização Mundial de saúde previu que o MDD seria a segunda doença mais comum no mundo por 2020. No entanto, já era o segundo mais comum em 20131. Além disso, os antidepressivos atuais têm muitas limitações, incluindo efetividade tardia, resistência a drogas, recidiva e vários efeitos colaterais2,3. Os pesquisadores devem, portanto, desenvolver antidepressivos mais eficazes. No entanto, a fisiopatologia ambígua da MDD apresenta um obstáculo ao desenvolvimento de novos antidepressivos.

O estresse a longo prazo é o principal fator de risco para MDD. Pode induzir disfunção no eixo hipotálamo-hipófise-adrenal (hPa), que também está relacionada à etiologia do MDD4,5. Como descrito anteriormente, o eixo HPA desempenha um papel crítico na fisiopatologia psiquiátrica induzida por estresse,incluindo transtornos de depressão e ansiedade, aumentando os níveis de corticosterona6,7,8, 9. muitos modelos animais têm sido baseados na ativação sustentada do eixo HPA, que é observado em pacientes com MDD4. Além disso, os glicocorticóides elevados induzidos pelo esforço crônico e por glicocorticóides por via subcutânea injetados causam comportamentos depressivos junto com a morte da pilha neural, a atrofia de processos neuronal, e a neurogênese adulta reduzida no cérebro dos roedores10 , 11. outra área cerebral importante associada à depressão é o córtex pré-frontal medial (mpfc). O mpfc desempenha um papel crucial no controle das sub-regiões cerebrais, como o hipotálamo e a amígdala, que controlam o comportamento emocional e as respostas de estresse8,9. Por exemplo, lesões no mpfc dorsal induziram disfunção do eixo HPA e secreção de corticosterona aumentada devido ao estresse de contenção12,13. Um estudo recente mostrou também que o stress repetido da limitação aumentou níveis do corticosterona, que poderia ser diminuído pela suplementação do glutamina através do ciclo do glutamate-glutamina entre neurônios e astrocyte no mpfc9.

O primeiro paradigma de estresse crônico utilizado para estudar a etiologia da MDD foi sugerido por Katz14. Willner et al. então propuseram um modelo crônico de estresse leve (CMS) baseado nos achados de Katz. Confirmaram que o modelo teve a validez preditiva observando que os antidepressivos restauraram o comportamento anhedonic-like CMS-induzido15,16. Tipicamente, o modelo do CMS consiste em uma combinação de várias tensões suaves, tais como o ruído suave, a inclinação da gaiola, o fundamento molhado, ciclos luz-escuros alterados, agitação da gaiola, natação forçada, e derrota social. O modelo CMS é amplamente utilizado por pesquisadores; no entanto, esse modelo é de baixa replicabilidade e ineficiência de tempo e energia. Portanto, há uma demanda crescente por um protocolo padronizado e simplificado para indução de comportamento depressivo e análise fisiológica para avaliar a depressão. Comparado ao modelo CMS, o estresse crônico de imobilização (CIS; também conhecido como estresse crônico de contenção) é mais simples e eficiente; Portanto, o modelo cis pode ser amplamente utilizado nos estudos de estressecrônico17,18,19,20,21,22,23, 24. Além disso, os CIS podem ser usados em camundongos machos e fêmeas para desenvolver comportamentos depressivos25,26. Durante CIS, os animais são coloc em um cilindro feito medida corpo-cabido por 1-8 horas por o dia por 2 ou 4 semanas9,27,28. Destes, a condição de tensão de contenção por 2 horas por dia durante 2 semanas é suficiente para causar comportamentos depressivos com dor mínima em camundongos9,28. Em condições de contenção, os níveis de corticosterona no sangue aumentaram rapidamente9,28,29. Vários estudos mostraram que o modelo cis tem validade preditiva, confirmando que os sintomas depressivos-like induzida por cis são restaurados por antidepressivos19,20,30,31. Nisto, nós relatamos os procedimentos detalhados do CIS, assim como alguns resultados comportáveis e fisiológicos após CIS nos ratos.

Protocol

Todos os protocolos experimentais e cuidados com animais foram conduzidos de acordo com as diretrizes do Comitê de cuidados com animais universitários para pesquisa animal da Universidade Nacional de Gyeongsang (GLA-100917-M0093). 1. materiais Ratos Use machos do fundo da tensão de C57Bl/6 que pesa 22 – 24 g na semana pós-natal 7. Habituar-se na sala de reprodução para 1 semana antes dos experimentos.Nota: todos os ratos foram comprados de uma empresa de animais d…

Representative Results

No experimento representativo, todos os dados foram adquiridos de 6-8 camundongos por grupo. Os materiais representativos e o método para inserir o mouse voluntariamente na restrição são mostrados na Figura 1. Para realizar o teste comportamental e a amostragem de sangue após a indução da CIS, os camundongos foram submetidos ao procedimento experimental, conforme resumido na Figura 2a. Como mostrado na Figu…

Discussion

A complexidade do cérebro e a heterogeneidade do MDD fazem com que seja desafiador criar modelos animais que reproduzam completamente a condição. Muitos pesquisadores têm superado essa dificuldade usando uma abordagem baseada em endofenótipo32, em que anedonia (falta de interesse em estímulos recompensadores) e desespero são considerados comportamentos evolutivamente conservados e quantificáveis em modelos animais, que também são observados em pacientes com depressão33…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Esta pesquisa foi apoiada pelo programa de pesquisa de ciência básica através da Fundação Nacional de pesquisa da Coréia (NRF) financiado pelo Ministério da educação (NRF-2015R1A5A2008833 e NRF-2016R1D1A3B03934279) e a concessão do Instituto de Ciências da saúde (IHS GNU-2016-02) na Universidade Nacional de Gyeongsang.

Materials

1 ml disposable syringes Sungshim Medical P000CFDO
Balance A&D Company FX-2000i
Ball nozzle Jeung Do B&P JD-C-88
CCTV camera KOCOM KCB-381
Corticosterone ELISA kits Cayman Chemical
Digital lux meter TES TES-1330A
Ethovision XT 7.1 Noldus Information Technology
Isoflurane HANA PHARM CO., LTD. Ifran solution
Mice Koatech C57BL/6 strain
Restrainer Dae-jong Instrument Industry DJ-428
Saccharose (sucrose) DAEJUNG 7501-4400
Small animal isoflurane anaesthetic system Summit
Acrylic bar The apparatus was made in the lab for TST test
Tail suspension box The apparatus was made in the lab
Timer Electronics Tomorrow TL-2530
Water bottle Jeung Do B&P JD-C-79

Referenzen

  1. Ferrari, A. J., et al. Burden of Depressive Disorders by Country, Sex, Age, and Year: Findings from the Global Burden of Disease Study 2010. PLoS Medicine. 10 (11), (2013).
  2. Trivedi, M. H., et al. Evaluation of outcomes with citalopram for depression using measurement-based care in STAR*D: implications for clinical practice. The American Journal of Psychiatry. 163 (1), 28-40 (2006).
  3. Gartlehner, G., et al. Second-Generation Antidepressants in the Pharmacologic Treatment of Adult Depression: An Update of the 2007 Comparative Effectiveness Review. Second-Generation Antidepressants in the Pharmacologic Treatment of Adult Depression: An Update of the 2007 Comparative Effectiveness Review. [Internet]. , (2011).
  4. Checkley, S. The neuroendocrinology of depression and chronic stress. British Medical Bulletin. 52 (3), 597-617 (1996).
  5. Parker, K. J., Schatzberg, A. F., Lyons, D. M. Neuroendocrine aspects of hypercortisolism in major depression. Hormones and Behavior. 43 (1), 60-66 (2003).
  6. de Kloet, E. R., Joels, M., Holsboer, F. Stress and the brain: from adaptation to disease. Nature Reviews Neuroscience. 6 (6), 463-475 (2005).
  7. McEwen, B. S. Central effects of stress hormones in health and disease: Understanding the protective and damaging effects of stress and stress mediators. European Journal of Pharmacology. 583 (2-3), 174-185 (2008).
  8. Chiba, S., et al. Chronic restraint stress causes anxiety- and depression-like behaviors, downregulates glucocorticoid receptor expression, and attenuates glutamate release induced by brain-derived neurotrophic factor in the prefrontal cortex. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. 39 (1), 112-119 (2012).
  9. Son, H., et al. Glutamine has antidepressive effects through increments of glutamate and glutamine levels and glutamatergic activity in the medial prefrontal cortex. Neuropharmacology. 143, 143-152 (2018).
  10. Gregus, A., Wintink, A. J., Davis, A. C., Kalynchuk, L. E. Effect of repeated corticosterone injections and restraint stress on anxiety and depression-like behavior in male rats. Behavioural Brain Research. 156 (1), 105-114 (2005).
  11. Woolley, C. S., Gould, E., McEwen, B. S. Exposure to excess glucocorticoids alters dendritic morphology of adult hippocampal pyramidal neurons. Brain Research. 531 (1-2), 225-231 (1990).
  12. Diorio, D., Viau, V., Meaney, M. J. The role of the medial prefrontal cortex (cingulate gyrus) in the regulation of hypothalamic-pituitary-adrenal responses to stress. The Journal of Neuroscience. 13 (9), 3839-3847 (1993).
  13. Figueiredo, H. F., Bruestle, A., Bodie, B., Dolgas, C. M., Herman, J. P. The medial prefrontal cortex differentially regulates stress-induced c-fos expression in the forebrain depending on type of stressor. European Journal of Neuroscience. 18 (8), 2357-2364 (2003).
  14. Katz, R. J. Animal model of depression: Effects of electroconvulsive shock therapy. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 5 (2), 273-277 (1981).
  15. Willner, P., Towell, A., Sampson, D., Sophokleous, S., Muscat, R. Reduction of sucrose preference by chronic unpredictable mild stress, and its restoration by a tricyclic antidepressant. Psychopharmacology. 93 (3), 358-364 (1987).
  16. Slattery, D. A., Cryan, J. F. Modelling depression in animals: at the interface of reward and stress pathways. Psychopharmacology. 234 (9-10), 1451-1465 (2017).
  17. Joo, Y., et al. Chronic immobilization stress induces anxiety- and depression-like behaviors and decreases transthyretin in the mouse cortex. Neuroscience Letters. 461 (2), 121-125 (2009).
  18. Jung, S., et al. Decreased expression of extracellular matrix proteins and trophic factors in the amygdala complex of depressed mice after chronic immobilization stress. BMC Neuroscience. 13 (1), (2012).
  19. Seo, J. S., et al. NADPH Oxidase Mediates Depressive Behavior Induced by Chronic Stress in Mice. Journal of Neuroscience. 32 (28), 9690-9699 (2012).
  20. Seo, J. S., et al. Cellular and molecular basis for stress-induced depression. Molecular Psychiatry. 22 (10), 1440-1447 (2016).
  21. Bowman, R. E., Zrull, M. C., Luine, V. N. Chronic restraint stress enhances radial arm maze performance in female rats. Brain Research. 904 (2), 279-289 (2001).
  22. McLaughlin, K. J., Baran, S. E., Wright, R. L., Conrad, C. D. Chronic stress enhances spatial memory in ovariectomized female rats despite CA3 dendritic retraction: Possible involvement of CA1 neurons. Neurowissenschaften. 135 (4), 1045-1054 (2005).
  23. Qin, M., Xia, Z., Huang, T., Smith, C. B. Effects of chronic immobilization stress on anxiety-like behavior and basolateral amygdala morphology in Fmr1 knockout mice. Neurowissenschaften. 194, 282-290 (2011).
  24. Popoli, M., Yan, Z., McEwen, B. S., Sanacora, G. The stressed synapse: The impact of stress and glucocorticoids on glutamate transmission. Nature Reviews Neuroscience. 13 (1), 22-37 (2012).
  25. Bourke, C. H., Neigh, G. N. Behavioral effects of chronic adolescent stress are sustained and sexually dimorphic. Hormones and Behavior. 60 (1), 112-120 (2011).
  26. Eiland, L., Ramroop, J., Hill, M. N., Manley, J., McEwen, B. S. Chronic juvenile stress produces corticolimbic dendritic architectural remodeling and modulates emotional behavior in male and female rats. Psychoneuroendocrinology. 37 (1), 39-47 (2012).
  27. Sun, L., et al. Effects of Hint1 deficiency on emotional-like behaviors in mice under chronic immobilization stress. Brain and Behavior. 7 (10), 1-11 (2017).
  28. Kim, K. S., Han, P. L. Optimization of chronic stress paradigms using anxiety-and depression-like behavioral parameters. Journal of Neuroscience Research. 83 (3), 497-507 (2006).
  29. Kim, G., et al. The GABAB receptor associates with regulators of G-protein signaling 4 protein in the mouse prefrontal cortex and hypothalamus. BMB Reports. 47 (6), (2014).
  30. Jangra, A., et al. Honokiol abrogates chronic restraint stress-induced cognitive impairment and depressive-like behaviour by blocking endoplasmic reticulum stress in the hippocampus of mice. European Journal of Pharmacology. 770, 25-32 (2016).
  31. Hurley, L. L., Akinfiresoye, L., Kalejaiye, O., Tizabi, Y. Antidepressant effects of resveratrol in an animal model of depression. Behavioural Brain Research. 268 (5), 1-7 (2014).
  32. Gottesman, I. I., Gould, T. D. The endophenotype concept in psychiatry: etymology and strategic intentions. The American Journal of Psychiatry. 160 (4), 636-645 (2003).
  33. Cryan, J. F., Mombereau, C. In search of a depressed mouse: Utility of models for studying depression-related behavior in genetically modified mice. Molecular Psychiatry. 9 (4), 326-357 (2004).
  34. Son, H., Jung, S., Shin, J., Kang, M., Kim, H. Anti-Stress and Anti-Depressive Effects of Spinach Extracts on a Chronic Stress-Induced Depression Mouse Model through Lowering Blood Corticosterone and Increasing Brain Glutamate and Glutamine Levels. Journal of Clinical Medicine. 7 (11), 406 (2018).
  35. Crowley, J. J., Blendy, J. A., Lucki, I. Strain-dependent antidepressant-like effects of citalopram in the mouse tail suspension test. Psychopharmacology. 183 (2), 257-264 (2005).
  36. Ripoll, N., David, D. J. P., Dailly, E., Hascoët, M., Bourin, M. Antidepressant-like effects in various mice strains in the tail suspension test. Behavioural Brain Research. 143 (2), 193-200 (2003).
  37. Mayorga, A. J., Lucki, I. Limitations on the use of the C57BL/6 mouse in the tail suspension test. Psychopharmacology. 155 (1), 110-112 (2001).
  38. Cryan, J. F., Mombereau, C., Vassout, A. The tail suspension test as a model for assessing antidepressant activity: review of pharmacological and genetic studies in mice. Neurosci Biobehav Rev. 29 (4-5), 571-625 (2005).
  39. Can, A., Dao, D. T., Terrillion, C. E., Piantadosi, S. C., Bhat, S., Gould, T. D. The Tail Suspension Test. Journal of Visualized Experiments. (58), 2-7 (2011).
  40. Weiss, I. C., Pryce, C. R., Jongen-Rêlo, A. L., Nanz-Bahr, N. I., Feldon, J. Effect of social isolation on stress-related behavioural and neuroendocrine state in the rat. Behavioural Brain Research. 152 (2), 279-295 (2004).
  41. Hilakivi, L. A., Ota, M., Lister, R. Effect of isolation on brain monoamines and the behavior of mice in tests of exploration, locomotion, anxiety and behavioral “despair.”. Pharmacology, Biochemistry and Behavior. 33 (2), 371-374 (1989).
  42. Dalla, C., Pitychoutis, P. M., Kokras, N., Papadopoulou-Daifoti, Z. Sex differences in response to stress and expression of depressive-like behaviours in the rat. Current Topics In Behavioral Neurosciences. 8 (2), 97-118 (2011).
  43. Bangasser, D. A., Valentino, R. J. Sex differences in stress-related psychiatric disorders: Neurobiological perspectives. Frontiers in Neuroendocrinology. 35 (3), 303-319 (2014).
  44. Palanza, P. Animal models of anxiety and depression: How are females different?. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 25 (3), 219-233 (2001).
  45. Novais, A., Monteiro, S., Roque, S., Correia-Neves, M., Sousa, N. How age, sex and genotype shape the stress response. Neurobiology of Stress. 6, 44-56 (2017).
  46. Kim, J. G., Jung, H. S., Kim, K. J., Min, S. S., Yoon, B. J. Basal blood corticosterone level is correlated with susceptibility to chronic restraint stress in mice. Neuroscience Letters. 555, 137-142 (2013).
  47. Jeong, J. Y., Lee, D. H., Kang, S. S. Effects of Chronic Restraint Stress on Body Weight, Food Intake, and Hypothalamic Gene Expressions in Mice. Endocrinology and Metabolism. 28 (4), 288 (2013).
  48. Gould, T. D., Dao, D. T., Kovacsics, C. E. . Mood and anxiety related phenotypes in mice: characterization using behavioral tests. , (2009).

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Son, H., Yang, J. H., Kim, H. J., Lee, D. K. A Chronic Immobilization Stress Protocol for Inducing Depression-Like Behavior in Mice. J. Vis. Exp. (147), e59546, doi:10.3791/59546 (2019).

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