Summary

Estresse crônico muda comportamento de escolha relacionado ao esforço em uma tarefa de barreira y-maze em camundongos

Published: August 13, 2020
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Summary

A tarefa da barreira do labirinto Y é um teste de comportamento que examina a motivação para gastar esforço para recompensa. Aqui, discutimos o teste de múltiplos estressores crônicos bem validados, incluindo corticosterona crônica e estresse de derrota social com esse comportamento, bem como o novo estresse crônico de derrota social não discriminatória (CNSDS), que é eficaz nas mulheres.

Abstract

Transtornos de humor, incluindo transtorno depressivo grave, podem ser precipitados por estresse crônico. A tarefa de barreira do labirinto Y é um teste de escolha relacionado ao esforço que mede a motivação para gastar esforço e obter recompensa. Em camundongos, a exposição ao estresse crônico impacta significativamente a motivação para trabalhar por uma recompensa de maior valor quando uma recompensa de menor valor está livremente disponível em comparação com ratos não estressados. Aqui descrevemos o paradigma crônico da administração da corticosterona, que produz uma mudança na resposta esforçada na tarefa de barreira do labirinto Y. Na tarefa Y-maze, um braço contém 4 pelotas de alimentos, enquanto o outro braço contém apenas 2 pelotas. Depois que os ratos aprendem a selecionar o braço de alta recompensa, barreiras com altura progressivamente crescente são introduzidas no braço de alta recompensa durante várias sessões de teste. Infelizmente, a maioria dos paradigmas de estresse crônicos (incluindo corticosterona e derrota social) foram desenvolvidos em camundongos machos e são menos eficazes em camundongos fêmeas. Por isso, também discutimos o estresse crônico de derrota social não discriminatória (CNSDS), um paradigma de estresse que desenvolvemos que é eficaz tanto em camundongos masculinos quanto femininos. Repetir resultados com múltiplos estressores crônicos distintos em camundongos masculinos e femininos combinados com o aumento do uso de tarefas comportamentais translacionárias relevantes ajudará a avançar na compreensão de como o estresse crônico pode precipitar distúrbios de humor.

Introduction

Transtornos de humor como depressão e ansiedade são altamente prevalentes na sociedade atual. Décadas de trabalho tem buscado continuamente tratamentos aprimorados e modelos de roedores relevantes para estudar esses transtornos complexos1. O estresse crônico é um fator contribuinte para transtornos de humor como a depressão2. Portanto, paradigmas crônicos de estresse, como o estresse de derrota social crônica (SDS) e a administração crônica de corticosterona (CORT) foram desenvolvidos em camundongos do sexo masculino e agora são amplamente utilizados para avaliar os efeitos neurobiológicos e comportamentais da exposição crônica ao estresse. Os testes comportamentais mais utilizados para avaliar os efeitos do estresse crônico incluem tarefas associadas ao comportamento de evasão, como labirinto elevado, campo aberto e alimentação suprimida por novidades, ou com eficácia antidepressivo, como teste de natação forçado. No entanto, esses comportamentos em roedores sem dúvida carecem de rosto e, mais importante, validade preditiva e relevância translacional para transtornos humanos como a depressão.

Um paradigma de estresse crônico popular, o estresse leve imprevisível crônico (CUMS), tem sido validado extensivamente usando comportamentos como a preferência de sacarose3. CUMS reduz a preferência por uma solução de sacarose de 1% em comparação com a água e é historicamente interpretado como comportamento relacionado à anedonia4,,5. No entanto, essa redução na preferência por sacarose não é observada em humanos com transtorno depressivo maior6,7. Além disso, a preferência por sacarose não permite o estudo da motivação de recompensa esforçada.

Recentemente, algumas pesquisas mudaram o foco para outros comportamentos associados à motivação e recompensa8,9. Essas tarefas têm um valor translacional promissor porque avaliações de comportamento relativamente semelhantes podem ser realizadas em humanos e roedores. Aqui, descrevemos os paradigmas CORT e SDS e seus efeitos em uma tarefa comportamental de barreira y-maze que mede a motivação para exercer esforços para recompensa. Em seguida, discutimos um novo paradigma de estresse crônico que desenvolvemos, o estresse crônico de derrota social não discriminatória (CNSDS), que é eficaz tanto em camundongos masculinos quanto femininos.

A administração crônica de corticosterona (CORT) é um paradigma projetado para imitar o estresse crônico sem exposições reais de estresse. Ativação do eixo hipotálamo-pituitário-adrenal por estresse resulta na liberação endógena do cortisol esteroide adrenal em humanos10,,11,12 e corticosterona em camundongos13,14. A entrega de corticosterona através da água potável de camundongos machos adultos por pelo menos 4 semanas resulta em respostas comportamentais mal adaptativas em tarefas de evasão, como campo aberto, labirinto mais elevado e alimentação suprimida de novidade10,11,,12,,13,,14,,15,,16. Curiosamente, o CORT também afeta o processamento de recompensas em tarefas instrumentais16,,17,18,19. O paradigma CORT descrito aqui produz uma concentração sêmua consistente abaixo de 100 ng/mL CORT, que é mais de cinco vezes menor do que a produzida por um estressor agudo, como o nado forçado15. Portanto, é improvável que a administração crônica de CORT cause hipercortisolemia. Embora o CORT crônico só seja eficaz em camundongos machos20,recentemente demonstramos que ele produz uma mudança robusta na resposta esforçada na tarefa de barreiray-maze 21. Para nosso conhecimento, este foi um dos primeiros estudos a examinar os efeitos do estresse crônico em um comportamento de escolha relacionado ao esforço em camundongos machos21. Um estudo anterior demonstrou pela primeira vez o impacto do estresse de contenção aguda na tomada de decisões baseadas em esforços em ratos22. Em comportamentos de escolha relacionados ao esforço, um animal opta por exercer esforços para uma recompensa de alto valor ou aceitar uma recompensa de menor valor que esteja mais livremente disponível. Em humanos, o esforço-gasto para a tarefa de recompensas (EEfRT), é um jogo de computador desenvolvido para ser análogo a tarefas de escolha relacionadas ao esforço em camundongos23. A depressão resulta em respostas mal adaptativas no EEfRT (menor probabilidade de escolher tarefas difíceis para recompensas de alto valor). Portanto, as tarefas de escolha relacionadas ao esforço em roedores são particularmente interessantes devido à sua relevância translacional.

O estresse de derrota social crônica (SDS) é um dos modelos de estresse pré-clínico mais utilizados em camundongos machos. É um protocolo de 10 dias onde grandes e agressivos criadores aposentados CD-1 machos atacam ratos experimentais, tipicamente C57BL/6J, em 5 min sessões diárias24. Isso produz um fenótipo comportamental mal adaptável robusto em um subconjunto de camundongos experimentais. Um teste de interação social é usado para estratificar camundongos em populações resilientes ou suscetíveis ao estresse de derrota, e vários estudos têm usado essa característica única da SDS para sondar os mecanismos de circuito molecular e neural subjacentes à dependência e suscetibilidade do estresse. Aqui descrevemos os detalhes do paradigma CORT e sua implementação para a tarefa comportamental da barreira do labirinto Y. Também discutimos os efeitos da SDS na tarefa de barreira do labirinto Y. A tarefa da barreira do labirinto Y é baseada na tarefa de barreira do labirinto T, que é usada principalmente em ratos para medir a motivação para gastar esforços para recompensas altas ou baixas presentes nos dois braços do labirinto8,,9,,25. Esta tarefa também foi implementada para estudar a resposta esforçada em camundongos administrados antagonistas de cafeína ou dopamina em camundongos26. Os roedores podem gastar maior esforço escalando barreiras de altura progressivamente crescente em um braço do labirinto por um valor de recompensa mais alto, tipicamente 4 pelotas de recompensa, ou gastar significativamente menos esforço no outro braço do labirinto para receber apenas 2 pelotas de recompensa9. Paradigmas de derrota social de 10 dias produzem um fenótipo mal adaptável robusto em camundongos suscetíveis que dura aproximadamente 30 dias, por isso modificamos a tarefa de barreira do labirinto Y para treinar e testar animais mais rapidamente, a fim de completar todos os experimentos dentro deste prazo de 30 dias24. Portanto, aqui também detalhamos um protocolo de tarefa comportamental da barreira y-maze contendo sessões de treinamento condensadas e sessões de teste de barreira única para medir a motivação para gastar esforços de recompensa em camundongos crônicos expostos ao estresse.

Infelizmente, tanto a corticosterona crônica quanto o estresse de derrota social crônica foram desenvolvidos em camundongos machos e são menos eficazes em camundongos fêmeas. Isso é altamente problemático, pois as mulheres são mais propensas do que os homens a serem diagnosticadas com transtornos de humor, como adepressão 1. Adaptações inteligentes às SDS permitiram o uso em camundongos femininos, mas exigem cirurgias difíceis ou coleta de urina tediosa26,27. Recentemente, descrevemos uma simples modificação no paradigma da SDS, chamado estresse crônico de derrota social não discriminatória (CNSDS). O CNSDS permite a estratificação suscetível e resiliente de camundongos experimentais masculinos e femininos28. Tanto camundongos suscetíveis femininos quanto machos expostos ao CNSDS mostram maior evasão de braços abertos em labirinto de mais elevados e do centro em campo aberto e apresentam maior latência para comer em alimentação suprimida por novidades. O CNSDS também é mais eficiente do que outras modificações na SDS, pois ambos os sexos são combinados em sessões de derrota. Isso resulta em um aumento do rendimento de camundongos experimentais sem um aumento associado no tempo e esforço necessário para completar o protocolo. Portanto, concluímos este manuscrito com uma apresentação aprofundada deste paradigma de estresse crônico recentemente desenvolvido.

Protocol

Esses experimentos foram conduzidos em conformidade com as diretrizes de cuidados com animais laboratoriais do NIH e aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Universidade Rutgers. 1. Corticosterona crônica (CORT) Atribua aleatoriamente ratos a grupos de tratamento. Divida aleatoriamente ratos adultos C57BL/6J em grupos de Veículo e Corticosterona (CORT). Ratos de veículos domésticos em gaiolas distintas, e camundongos CORT em outros, como seu t…

Representative Results

O CORT crônico foi administrado por 4 semanas seguido de treinamento e teste de barreira y-maze(Figura 1A). Em uma coorte separada, o paradigma de 10 dias da SDS foi seguido da mesma forma por treinamento e testes na tarefa de barreira do labirinto Y(Figura 1C),para determinar o efeito desses paradigmas de estresse crônico no comportamento de escolha relacionado ao esforço em camundongos machos. CORT crônico e SDS reduziram o peso médio do corpo em compara?…

Discussion

Enquanto o paradigma cort crônico fornece uma dose constante de CORT na água potável, pela experiência pode haver alguma variabilidade na quantidade consumida pelos camundongos. Além disso, o consumo só pode ser avaliado para a gaiola total, e uma média tomada com base no número de ratos na gaiola. Além disso, o derramamento pode ocorrer ao pesar as garrafas, transferir os ratos para testes de comportamento ou quando se muda para uma gaiola fresca. No entanto, o rastreamento do consumo de veículos e CORT ainda …

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Os autores gostariam de agradecer a Thomas Grace por construir labirintos Y, barreiras e gaiolas de derrota social. Os autores gostariam de agradecer a Jay Lee, Karina Stech e Prachi Srivastava pela ajuda com a coleta de dados. Este trabalho foi financiado pelo NIMH Grant R01 MH112861 (BAS).

Materials

Acrylic Sheet McMaster Carr 8560K215 Clear, 3/16" thick, 24" X 36"
Beta-cyclodextrin Sigma-Aldrich C4767 500 mg
C57BL/6J Mice Jackson Labs 000664 Adults age 7-8 weeks
Corticosterone Sigma-Aldrich C2505 or C27840 100 or 500 mg
Male CD-1 Mice Charles River 022 "Retired Breeders"
PVC Acrylic Sheet McMaster Carr 8560K215 White, 3/16" thick, 48" X 48"
Solidstate Ultrasonic Cleaner Fisher Scientific FS-28 Must reach 40 kHz
Steel Wire Cloth McMaster Carr 9219T143 1 ft X 2 ft

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Citar este artigo
Dieterich, A., Yohn, C. N., Samuels, B. A. Chronic Stress Shifts Effort-Related Choice Behavior in a Y-Maze Barrier Task in Mice. J. Vis. Exp. (162), e61548, doi:10.3791/61548 (2020).

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