Here we present a protocol to induce activity-based anorexia (ABA) in female adolescent mice. ABA is a condition of hyperactivity evoked by imposing food restriction on rodents with access to a running wheel. This phenomenon is being used as a model to study the underlying neurobiology of anorexia nervosa.
La anorexia nerviosa (AN) es una enfermedad psiquiátrica que se caracteriza por la ingesta de calorías en exceso restringida y niveles anormalmente altos de actividad física. Una enfermedad difícil de tratar, debido a la falta de comprensión de la neurobiología subyacente, AN tiene la mayor tasa de mortalidad entre las enfermedades psiquiátricas. Para hacer frente a esta necesidad, los neurocientíficos están utilizando un modelo animal para estudiar cómo los circuitos neuronales pueden contribuir a la vulnerabilidad a la AN y puede verse afectada por la AN. -Actividad basada anorexia (ABA) es un fenómeno bio-conductual se describe en los roedores que los modelos de los síntomas principales de la anorexia nerviosa. Cuando los roedores con acceso libre a ejercicio voluntario en una restricción experiencia de comida rueda para correr, se vuelven hiperactivos – correr más que animales con libre acceso a la alimentación. A continuación, describimos los procedimientos mediante los cuales ABA se induce en adolescentes femeninas C57BL / 6 ratones. En el día postnatal 36 (P36), el animal se encuentra con acceso al ejercicio voluntario en un funcionamientorueda. Después de 4 días de aclimatación a la rueda de rodadura, en P40, toda la comida se retira de la jaula. Para los próximos 3 días, la comida es devuelto a la jaula (permitiendo animales acceso a los alimentos libres) durante 2 horas al día. Después de la cuarta jornada de la restricción de alimentos, el acceso libre a comida se devuelve y la rueda para correr se retira de la jaula para que los animales se recuperen. Análisis multi-día continua de ejecutar la actividad de la rueda muestra que los ratones se vuelven hiperactivos dentro de 24 horas después del inicio de la restricción de alimentos. Los ratones corren incluso durante el tiempo limitado durante el cual tienen acceso a los alimentos. Además, el patrón circadiano de la rueda de funcionamiento se interrumpe por la experiencia de la restricción de alimentos. Hemos sido capaces de correlacionar los cambios neurobiológicos con varios aspectos de la rueda de comportamiento de marcha de los animales para implicar determinadas regiones del cerebro y los cambios neuroquímicos con capacidad de recuperación y la vulnerabilidad a la restricción de alimentos hiperactividad inducida.
La anorexia nerviosa (AN) es una enfermedad psiquiátrica caracterizada por excesiva restricción de la ingesta de alimentos, el exceso de ejercicio, y los miedos irracionales de aumentar de peso. Una de las enfermedades psiquiátricas más letales 1, AN no tiene tratamiento farmacológico aceptada hasta la fecha, y los mecanismos neurobiológicos y los efectos de la enfermedad son poco conocidos. Estamos estudiando un modelo animal de la AN para explorar los cambios neurobiológicos y neuroquímicos asociados con síntomas característicos de la enfermedad.
-Actividad basada anorexia (ABA) es un fenómeno bio-conductual se describe en los roedores que los modelos de algunas de las características de un 2,3. Cuando los roedores con acceso libre a ejercicio voluntario en una rueda para correr experiencia sin restricción de alimentos, muchos, pero no todos, se vuelven hiperactivos – correr más que ellos corrieron antes de la aparición de la restricción de alimentos 3,4. Ha habido muchas explicaciones sugeridas para el exceso de ejercicio exhibido porAnimales ABA y pacientes AN: que es una forma de comportamiento de forrajeo 5, un mecanismo para lidiar con el estrés de la restricción de alimentos 6, un intento de elevar la temperatura corporal durante la caída de hambre inducida en el metabolismo de 7, o como resultado de hypoleptinemia 8 . Este modelo de roedor reproduce los síntomas AN de la pérdida de peso corporal, la hiperactividad, la restricción voluntaria de alimentos al optar por ejecutar durante el acceso limitado de comida, las correlaciones con la ansiedad rasgos de 9,10, y la vulnerabilidad afectados por la experiencia de vida temprana 11. Mientras que el modelo de roedor ABA se considera un modelo de estrés, esto puede no reflejar con precisión AN en pacientes humanos, que muestran aumento de la función inmune 12. Entre ambos roedores y pacientes humanos, algunas personas muestran mayor vulnerabilidad que otros. Mientras que los estudios epidemiológicos se esfuerzan por dilucidar los factores de riesgo para la AN, relativamente pocos estudios han tratado de entender las bases neurobiológicas de las diferencias individuales en vulnerability a la inducción ABA en los roedores.
Es importante tener en cuenta que el paradigma ABA es ampliamente utilizado, y su uso como un modelo animal de AN ha sido ampliamente revisado 6,13-15. La contribución de este trabajo actual es delinear los métodos específicos utilizados para inducir la ABA en ratones hembras adolescentes y delinear las modificaciones que fueron necesarias para hacer que los modelos de roedores existentes con el fin de mejorar la supervivencia en ratones jóvenes. Adicionalmente, se discuten diversas técnicas que se pueden acoplar con el paradigma de comportamiento ABA con el fin de estudiar otros aspectos del modelo animal.
El modelo de ABA ratón permite la exploración estrictamente de la neurobiología de la enfermedad AN. Esta es separable de las influencias socioculturales, que, sin duda, contribuyen a la vulnerabilidad de una persona. El modelo de ABA también se puede utilizar para investigar el efecto de la restricción de alimentos recurrente u otras formas de estrés en combinación con el acceso de la rueda, con el finpara capturar algunos aspectos de la AN recaídas 16. La función del sistema neurotransmisor inhibitorio en los centros de ansiedad del cerebro se ha estudiado el uso de técnicas de microscopio electrónico 4,16,17. Arborización dendrítica se ha estudiado utilizando el rastreo y análisis de las células piramidales en el campo CA1 del hipocampo y la amígdala 17 18,19 asistida Neurolucida. Efectos de la restricción de alimentos y el acceso de la rueda sobre la ansiedad se ha estudiado el uso de pruebas de comportamiento, tales como el laberinto elevado 10. La base genética de la vulnerabilidad se ha estudiado el uso de diferentes cepas puras de ratones 9. Manipulaciones farmacológicas pueden ser probados en un modelo animal antes de los ensayos en humanos 20-24. Los animales genéticamente modificados y caída transitoria de genes se pueden utilizar para estudiar cómo la manipulación de determinadas vías moleculares puede afectar el comportamiento en el paradigma de ABA. El impacto del estrés en la vida temprana sobre la vulnerabilidad diferencial a la ABA wOuld será otro de los temas que pueden ser abordados a través de este enfoque.
Los aspectos críticos del modelo de ABA son (1) el libre acceso al ejercicio voluntario en una rueda para correr y (2) la restricción de alimentos con acceso limitado a los alimentos un período limitado de tiempo. El acceso a una rueda para correr permite al animal para elegir utilizar la rueda y le da una indicación del efecto de la restricción de alimentos en la motivación de los animales para hacer ejercicio. Por el contrario, el acceso a alimentos de tiempo limitado (en lugar de restricción calórica) permite al experimentador para medir la restricción voluntaria de alimentos mediante la supervisión de la medida en que los animales eligen a contar durante las horas limitadas de acceso a los alimentos. De esta manera, la ABA es un excelente modelo de la auto-inanición que se produce en la AN.
Con el fin de minimizar el ruido en los datos de comportamiento del ratón, es importante para reducir al mínimo la cantidad de estrés imprevisible que la experiencia animales. Por ejemplo, el manejo de los animales debe mantenerse al mínimo, con los animales solo están perturbados durante el pesaje, una vez aldía. El manejo de los animales experimentador debe estar capacitado y cómodo con el manejo de los animales. Si es posible, una persona debe manejar a los animales durante todo el experimento para evitar el estrés adicional. Los aromas y perfumes deben ser evitados. Debe hacerse el momento del pesaje y la entrega de alimentos para ser lo más regular posible, para minimizar cualquier imprevisibilidad. Como medida de precaución contra la pérdida de datos, es mejor para alimentar el ordenador a través de una fuente de alimentación de reserva en caso de un corte de energía eléctrica; incluso una breve interrupción de la energía hará que el equipo se reinicie y adquisición de datos cesará. Adicionalmente, es importante vigilar la vida de la batería de los transmisores rueda diaria. Si el nivel de la batería se agota, el transmisor puede fallar intermitentemente para enviar datos al concentrador, subestimando así la actividad del animal.
El protocolo de ratón descrito aquí se modificó a partir el protocolo estándar que se ha utilizado para las ratas 4. Ratones hembra del Adolescenteson mucho más vulnerables a la pérdida de peso excesivo y la muerte por inanición. Por lo tanto, se realizaron los siguientes cambios con el fin de mejorar la supervivencia de al menos tres días de ABA. En primer lugar, el primer día de la restricción de alimentos se redujo mediante la eliminación de la comida al mediodía en lugar de a las 8 pm del día anterior. Además, el período de tiempo de acceso a los alimentos se incrementó desde 1 hora a 2 horas y se añadió también la disponibilidad de alimento húmedo para reducir al mínimo los efectos de la deshidratación. Hemos encontrado que la administración de alimento húmedo a los ratones mejoró en gran medida su condición a través de tres días de la restricción de alimentos. Sin el alimento húmedo, el peso corporal estaba cayendo mucho más rápido y animales tuvo que ser retirado del entorno alimentario restringido. Estos cambios fueron suficientes para permitir a los ratones para sobrevivir a través de tres días completos de la restricción de alimentos y se recuperan fácilmente de ABA.
Este protocolo de ABA tiene algunas limitaciones importantes a considerar. En primer lugar, es necesario para alojar a los ratones individualmente enjaulas con una rueda para correr con el fin de supervisar la actividad de la rueda de cada ratón de forma independiente. Esto resulta en el aislamiento social de los animales, un factor de estrés conocido que puede afectar el comportamiento de los animales durante el ABA, así como algunos de los circuitos neuronales que están siendo estudiados 26. Hasta el momento, no hay equipo disponible que es capaz de monitorear la actividad individual de los ratones co-ubicado, pero esto parece ser un problema soluble utilizando la tecnología RFID y el seguimiento de las etiquetas atados a cada animal. Otra de las consecuencias potencialmente inevitable de animales co-vivienda durante la restricción alimentaria es el riesgo de que los animales pueden llegar a ser agresivos hacia su jaula-compañeros. Cambio de la jaula de los animales después de cada sesión de alimentación es otro factor de estrés que teníamos que introducir debido a un animal de alimentos acaparamiento bajo la ropa de cama. Nuestro objetivo es minimizar el estrés de una nueva jaula mediante la introducción de una cantidad sustancial de la ropa de cama sucia de la jaula anterior en la jaula fresco.
<p class="jove_content"> Otros grupos que utilizan el modelo de ABA han elegido diferentes parámetros para su horario de alimentación. La elección de la hora de comer durante la fase oscura del ciclo de luz-oscuridad no es estándar. Elegimos para alimentar a los animales en el momento de que las luces se apaguen para permitir un tiempo más natural para los animales para comer, ya que el ratón nocturna es habitualmente más alerta y activo durante este tiempo. Algunos grupos se alimentan los animales durante el período del día 13,27 luces-on. Esto puede ser por el bien de la conveniencia de que el experimentador, y es importante tener en cuenta que el plazo para la provisión de alimentos durante la fase de luz se debe aumentar para mejorar la supervivencia. También ha ser sugerido que el bloqueo del acceso a la rueda para correr durante la alimentación puede mejorar la supervivencia, pero creemos que esto elimina el aspecto muy interesante de comportamiento que es la decisión tomada por algunos animales para correr en lugar de comer, lo que agrava aún más la auto-inanición aspecto del modelo ABA, pero la captura de un sello distintivo de lacomportamiento humano asociado a la AN.Es importante señalar que este protocolo se ha optimizado específicamente para mujeres adolescentes C57BL / 6 ratones. Si una cepa de ratón, sexo o grupo de edad diferente se va a utilizar, algunos parámetros del protocolo pueden requerir modificación. También se ha demostrado que afecta a RT la gravedad de ABA en roedores 28. Mientras que no trató de variar la temperatura ambiente para nuestros estudios, el aumento puede mejorar las tasas de supervivencia entre los animales ABA la RT.
La ventaja de usar un modelo animal de una enfermedad humana, tal como AN, es que es posible estudiar la anatomía y la fisiología del cerebro y los cambios inducidos por el acceso a ejercicio voluntario y la restricción de alimentos en un entorno controlado. El uso de ratones en el modelo de ABA permite el uso de enfoques genéticos potentes utilizando animales transgénicos y la infección viral para la manipulación de genes. Futuros estudios están dirigidos a estudiar el efecto de los genes en particular en la capacidad de recuperacióno vulnerabilidad a la hiperactividad inducida por la restricción de comida y la auto-inanición.
The authors have nothing to disclose.
Este trabajo fue apoyado por el Programa de Subvenciones Fundación Klarman en trastornos de la alimentación de Investigación de CA; Institutos Nacionales de Salud Subvenciones R21MH091445-01 a CA, R21MH105846 a CA, R01NS066019-01A1 a CA, R01NS047557-07A1 a CA, NEI Core Subvención EY13079 a CA, R25GM097634-01 a CA, UL1 TR000038 del Centro Nacional para la Promoción de la Ciencia Traslacional de TGC, Fondo Reto de Investigación de NYU a CA; y las Becas Fulbright para YW C.
Wireless running wheel for mouse | Med Associates | ENV-044 | |
USB Interface Hub | Med Associates | DIG-804 | |
Wheel Manager Software | Med Associates | SOF-860 | |
Wheel Manager Data Analysis | Med Associates | SOF-861 |