Summary

En kronisk immobilisering stress Protocol for inducing depresjon-lignende oppførsel i mus

Published: May 15, 2019
doi:

Summary

Denne artikkelen gir en forenklet og standardisert protokoll for induksjon av depressiv-lignende adferd i kronisk immobilisert mus ved hjelp av en restrainer. I tillegg er atferd og fysiologiske teknikker for å verifisere induksjon av depresjon forklart.

Abstract

Depresjon er ennå ikke fullt ut forstått, men ulike årsaksfaktorer har blitt rapportert. Nylig har utbredelsen av depresjon økt. Men terapeutiske behandlinger for depresjon eller forskning på depresjon er knappe. Således, i dagens papir, foreslår vi en mus modell av depresjon indusert av bevegelse begrensning. Kronisk mild stress (CMS) er en velkjent teknikk for å indusere depressiv-lignende oppførsel. Imidlertid nødvendiggjør det en kompleks prosedyre bestående av en kombinasjon av ulike milde påkjenninger. I kontrast, kronisk immobilisering stress (CIS) er en lett tilgjengelig kronisk stress modell, modifisert fra en tilbakeholdenhet modell som induserer depressiv atferd ved å begrense bevegelsen ved hjelp av en restrainer for en viss periode. Å vurdere depressive-lignende atferd, det sukrose preferanse test (SPT), halen suspensjon test (TST), og ELISA analysen å måle stress markør corticosterone nivåer kombineres i dagens eksperiment. De beskrevne protokollene illustrerer induksjon av CIS og evaluering av endringene i atferd og fysiologiske faktorer for validering av depresjon.

Introduction

Alvorlig depressiv lidelse (maksimal reduksjon) er den ledende årsaken til mental funksjonshemming over hele verden, med en forekomst som øker raskere enn forventet. I 2001 spådde verdenshelseorganisasjon at maksimal reduksjon vil være den nest vanligste sykdommen i verden innen 2020. Men det var allerede den nest vanligste i 20131. Dessuten, aktuelle antidepressiva ha mange begrensninger, inkluderer forsinket effektiviteten, bedøve motstand, tilbakefall, og forskjellige side virkninger2,3. Forskere må derfor utvikle mer effektive antidepressiva. Den tvetydige patofysiologi av maksimal reduksjon utgjør imidlertid et hinder for utviklingen av nye antidepressiva.

Lang tids stress er den viktigste risikofaktoren for maksimal reduksjon. Det kan indusere dysfunksjon i hypothalamus-hypofysen-adrenal (HPA) aksen, som også er relatert til reduksjon etiologi4,5. Som beskrevet tidligere, spiller HPA aksen en avgjørende rolle i stress-indusert psykiatriske patofysiologi inkludert depresjon og angst lidelser ved å øke corticosterone nivåer6,7,8, 9. mange dyremodeller har vært basert på vedvarende aktivering av HPA-aksen, som er observert hos pasienter med maksimal reduksjon4. Videre høy glukokortikoider indusert av kronisk stress og subkutant injisert glukokortikoider forårsake depressiv atferd sammen med nevrale celle død, atrofi av neuronal prosesser, og redusert voksen neurogenesis i hjernen av gnagere10 , 11. en annen viktig hjerne område forbundet med depresjon er den midtre prefrontal cortex (mPFC). MPFC spiller en avgjørende rolle i å kontrollere hjernens regioner, slik som hypothalamus og amygdala, som kontrollerer følelsesmessig adferd og stress respons8,9. For eksempel, lesjoner i rygg mPFC indusert HPA aksen dysfunksjon og forbedret corticosterone sekresjon på grunn av tilbakeholdenhet stress12,13. En fersk studie viste også at gjentatt tilbakeholdenhet stress økte corticosterone nivåer, som kan bli redusert med glutamin tilskudd via glutamat-glutamin syklus mellom neurons og astrocytt i mPFC9.

Det første paradigmet for kronisk stress som ble brukt til å studere etiologi av maksimal reduksjon, ble foreslått av Katz14. Willner et al. deretter foreslo en kronisk mild stress (CMS) modell basert på resultatene av Katz. De bekreftet at modellen hadde prediktiv gyldighet ved å observere at antidepressiva restaurert CMS-indusert anhedonic-lignende oppførsel15,16. Vanligvis består CMS modellen av en kombinasjon av ulike milde påkjenninger, slik som mild støy, bur vippe, vått sengetøy, forandret lys-mørke sykluser, bur risting, tvang svømming, og sosialt nederlag. Den CMS modellen er mye utnyttet av forskere; Imidlertid er denne modellen av dårlig replicability, og tid-og energi-ineffektiv. Derfor er det en økende etterspørsel etter en standardisert og forenklet protokoll for induksjon av depressive-lignende atferd og fysiologisk analyse for å evaluere depresjon. Sammenlignet med CMS modellen, den kroniske immobilisering stress (CIS; også kjent som kronisk tilbakeholdenhet stress) modellen er enklere og mer effektiv; Derfor kan CIS-modellen bli mye brukt i kroniske stress studier17,18,19,20,21,22,23, 24. i tillegg kan CIS brukes i både mannlige og kvinnelige mus for å utvikle depressive adferd25,26. I løpet av CIS, dyrene er oppstilt inne en kropp-anfall tok mål sylinderen for 1-8 timene per dag for 2 eller 4 ukens9,27,28. Av disse er tilbakeholdenhet stress condition for 2 timer per dag for 2 uker er tilstrekkelig til å forårsake depressive atferd med minimal smerte i mus9,28. Under tilbakeholdenhet betingelser, blod corticosterone nivåer ble raskt økt9,28,29. Flere studier har vist at CIS-modellen har prediktiv gyldighet, bekrefter at CIS-indusert depressive-lignende symptomer er gjenopprettet av antidepressiva19,20,30,31. Heri rapporterer vi detaljerte prosedyrer for CIS, samt noen atferdsmessige og fysiologiske utfall etter CIS i mus.

Protocol

Alle eksperimentelle protokoller og dyr bekymre var gjennomført alt etter veiledningene av universitetet dyr bekymre komité for dyr forskning av Gyeongsang Nasjonaluniversitet (GLA-100917-M0093). 1. materialer Mus Bruk menn av C57BL/6 belastnings bakgrunn som veier 22 – 24 g ved postnatal uke 7. Venne i avl rommet for 1 uke før eksperimentene.Merk: alle mus ble kjøpt fra et laboratorium dyr selskap. Huset mus individuelt i en temperatur-kontrollerte vivar…

Representative Results

I det representative eksperimentet ble alle data anskaffet fra 6-8 mus per gruppe. Representative materialer og metoden for å sette inn musen frivillig inn i restrainer er vist i figur 1. For å utføre atferds testen og blodprøve etter CIS-induksjon ble musene utsatt for den eksperimentelle prosedyren som oppsummert i figur 2a. Som vist i figur 2 og Figur 3, induserer CIS-…

Discussion

Kompleksiteten i hjernen og heterogenitet av maksimal reduksjon gjør det vanskelig å lage dyremodeller som gjengir tilstanden helt. Mange forskere har overvunnet denne vanskeligheten ved hjelp av en endophenotype tilnærming32, der anhedonia (mangel på interesse for givende stimuli) og fortvilelse anses evolutionarily bevart og målbare atferd i dyremodeller, som også er sett hos pasienter med depresjon33. I dagens papir, har vi presentert en metode der CIS var tilstrek…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Denne forskningen ble støttet av Basic Science Research program gjennom National Research Foundation of Korea (NRF) finansiert av utdanningsdepartementet (NRF-2015R1A5A2008833 og NRF-2016R1D1A3B03934279) og tildeling av instituttet av helsefag (IHS GNU-2016-02) ved Gyeongsang National University.

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

Referências

  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. Neurociência. 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. Neurociência. 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).
check_url/pt/59546?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
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).

View Video