Summary

Cama e nidificação limitadas como modelo para adversidades no início da vida em camundongos

Published: July 12, 2024
doi:

Summary

Este protocolo descreve um modelo animal para estudar como a adversidade no início da vida, provocada por um ambiente empobrecido e cuidados maternos imprevisíveis durante o período pós-natal precoce, afeta o desenvolvimento do cérebro e o risco futuro de transtornos mentais.

Abstract

A adversidade no início da vida (ELA), como abuso, negligência, falta de recursos e um ambiente doméstico imprevisível, é um fator de risco conhecido para o desenvolvimento de distúrbios neuropsiquiátricos, como a depressão. Modelos animais para ELA têm sido usados para estudar o impacto do estresse crônico no desenvolvimento do cérebro e normalmente dependem da manipulação da qualidade e/ou quantidade de cuidados maternos, pois esta é a principal fonte de experiências no início da vida em mamíferos, incluindo humanos. Aqui, é fornecido um protocolo detalhado para empregar o modelo Limited Bedding and Nesting (LBN) em camundongos. Este modelo imita um ambiente de poucos recursos, que provoca padrões fragmentados e imprevisíveis de cuidados maternos durante uma janela crítica de desenvolvimento (dias pós-natais 2-9), limitando a quantidade de materiais de nidificação dados à mãe para construir um ninho para seus filhotes e separando os ratos da cama por meio de uma plataforma de malha na gaiola. Dados representativos são fornecidos para ilustrar as mudanças no comportamento materno, bem como a diminuição do peso dos filhotes e as mudanças de longo prazo nos níveis basais de corticosterona, que resultam do modelo LBN. Quando adultos, os filhotes criados no ambiente LBN demonstraram exibir uma resposta aberrante ao estresse, déficits cognitivos e comportamento semelhante à anedonia. Portanto, este modelo é uma ferramenta importante para definir como a maturação dos circuitos cerebrais sensíveis ao estresse é alterada pela ELA e resulta em mudanças comportamentais de longo prazo que conferem vulnerabilidade aos transtornos mentais.

Introduction

O período pós-natal precoce é uma janela crítica de desenvolvimento na qual as influências ambientais podem mudar a trajetória do desenvolvimento. Por exemplo, a adversidade no início da vida (ELA) pode alterar o desenvolvimento do cérebro para provocar mudanças de longo prazo na função cognitiva e emocional. Exemplos de ELA incluem abuso físico ou emocional, negligência, recursos inadequados e um ambiente doméstico imprevisível que ocorre durante a infância ou adolescência1. Sabe-se que a ELA é um fator de risco para o desenvolvimento de transtornos como depressão, transtorno por uso de substâncias, transtorno de estresse pós-traumático (TEPT) e ansiedade 2,3,4,5. Isso é importante, uma vez que os níveis de pobreza infantil nos EUA mais que dobraram recentemente, de 5,2% em 2021 para 12,4% em 20226 e, embora a pobreza em si não seja necessariamente ELA, aumenta a probabilidade de vários tipos de ELA7.

Os modelos animais têm sido essenciais para entender os efeitos do estresse no início da vida no desenvolvimento do cérebro e nos resultados adultos. Os dois principais modelos animais usados nos últimos anos para dissecar esse fenômeno são a separação materna (EM) e um ambiente empobrecido induzido por materiais de cama e nidificação limitados (LBN). A SM foi desenvolvida como um modelo de privação parental8. Nele, as mães de roedores são retiradas de seus filhotes, geralmente por várias horas, todos os dias até o desmame8. Descobriu-se que o paradigma da EM resulta em comportamentos depressivos e semelhantes à ansiedade na idade adulta9, bem como uma resposta aberrante ao estresse crônico10,11. Por outro lado, o modelo LBN, desenvolvido pela primeira vez no laboratório de Baram12, não separa a mãe dos filhotes, mas modifica o ambiente em que os filhotes são criados, mimetizando um ambiente de poucos recursos12,13. Diminuir a quantidade de material de nidificação e impedir o acesso direto à cama neste modelo resulta em cuidados maternos interrompidos pelas mães3. Uma vez que cuidados maternos robustos e previsíveis são necessários para o desenvolvimento adequado dos circuitos cerebrais cognitivos e emocionais14, o cuidado materno fragmentado da LBN pode resultar em uma série de resultados, incluindo um eixo hipotálamo-hipófise-adrenal (HPA) hiperativo, equilíbrio excitatório-inibitório alterado em várias regiões do cérebro, aumento dos níveis de hormônio liberador de corticotropina (CRH) e comportamento depressivo na prole13, 15,16,17,18,19.

O mecanismo exato pelo qual a ELA resulta em aumento do risco de distúrbios neuropsiquiátricos não é completamente compreendido. Acredita-se que esteja relacionado a alterações no circuito do eixo HPA19,20, e evidências recentes mostram que isso pode ser causado por alterações na poda sináptica microglial19. O modelo LBN demonstrou ser uma ferramenta crucial para entender o impacto do ambiente perinatal no desenvolvimento do cérebro e nos resultados comportamentais de longo prazo. Embora esse modelo tenha sido inicialmente desenvolvido para ratos, ele também foi adaptado para camundongos, a fim de aproveitar as ferramentas transgênicas existentes 12,13. Notavelmente, o modelo é muito semelhante em ambas as espécies e provoca resultados altamente convergentes, como alterações no eixo HPA, déficits cognitivos e comportamento depressivo, destacando assim sua utilidade entre espécies e potencial translacional. Este artigo fornecerá uma descrição detalhada de como empregar o modelo limitado de cama e nidificação em camundongos, coletando e analisando o comportamento materno e os resultados da prole para validar a eficácia do modelo e os resultados esperados.

Protocol

Todos os procedimentos envolvendo animais foram realizados em conformidade com o Guia do National Institutes of Health para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório e aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Georgia State University (número de aprovação A24011). Os ratos foram criados e mantidos nas instalações de animais da Georgia State University. Os experimentos foram realizados em uma cepa C57BL/6J durante o período perinatal (dia pós-natal [P] 2-10) e incluíram machos e fêmeas…

Representative Results

Os resultados representativos demonstram como o ELA, imposto por um ambiente empobrecido em gaiolas LBN, afeta o cuidado materno das mães e os resultados fisiológicos da prole. A entropia diária no comportamento de cuidado materno é maior em LBN nos dias P3-P6 (F1,58 = 7,21, p = 0,0094; Figura 2A), bem como a entropia média de cada barragem a partir deste período de tempo (t15 = 3,03, p = 0,0085; Figura 2B). Notavelm…

Discussion

Este artigo fornece um protocolo detalhado para aplicar o modelo LBN em camundongos. Esse modelo é uma ferramenta importante para entender como uma forma etológica e translacionalmente relevante de estresse crônico no início da vida contribui para o desenvolvimento de distúrbios neuropsiquiátricos na prole13. Também é útil para estudar o comportamento materno e quaisquer alterações no cérebro das mães de uma perspectiva molecular, neuroendócrina ou baseada em circuitos<sup class="xre…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabalho foi apoiado pelo NIMH K99/R00 Pathway to Independence Award #MH120327, Whitehall Foundation Grant #2022-08-051 e NARSAD Young Investigator Grant #31308 da Brain & Behavior Research Foundation e The John and Polly Sparks Foundation. Os autores gostariam de agradecer à Divisão de Recursos Animais da Georgia State University por fornecer cuidados excepcionais aos nossos animais., e Ryan Sleeth por seu excelente suporte técnico na configuração e manutenção de nosso sistema de gerenciamento de vídeo. A Dra. Bolton também gostaria de agradecer à Dra. Tallie Z. Baram pelo excelente treinamento na implementação adequada do modelo LBN durante sua bolsa de pós-doutorado.

Materials

2-inch 4 MP 4x Zoom IR Mini PT Dome Network Camera Hikvision DS-2DE2A404IW-DE3(S6)
Amazon Basics Aluminum Light Photography Tripod Stand with Case – Pack of 2, 2.8 – 6.7 Feet, 3.66 Pounds, Black Amazon From Amazon
Blue Iris Blue Iris Security Optional video management software
CAMVATE 1/4"-20 Mini Ball Head with Ceiling Mount for CCTV & Video Wall Monitors Mount – 1991 Camvate From Amazon
Corn cob bedding The Andersons 4B
Cotton nestlet Ancare NES3600
Mesh divider McNICHOLS 4700313244 Standard, Aluminum, Alloy 3003-H14, 3/16" No. .032 Standard (Raised), 70% Open Area
Tendelux DI20 IR Illuminator Tendelux From Amazon

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Mroue-Ruiz, F. H., Garvin, M., Ouellette, L., Sequeira, M. K., Lichtenstein, H., Kar, U., Bolton, J. L. Limited Bedding and Nesting as a Model for Early-Life Adversity in Mice. J. Vis. Exp. (209), e66879, doi:10.3791/66879 (2024).

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