Faaliyet tabanlı Anoreksiya Kemirgen Modeli Kullanılarak Anoreksiya Nervoza nörobiyolojik temellerinin Eğitim için
Summary
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.
Abstract
Anorexia nervosa (AN) aşırı kısıtlı kalori alımı ve fiziksel aktivitenin anormal derecede yüksek düzeyleri ile karakterize bir psikiyatrik hastalıktır. Zor bir hastalık nedeniyle yatan nörobiyoloji anlayış eksikliği, tedavi, BİR psikiyatrik hastalıklar arasında en yüksek ölüm oranına sahiptir. Nörologlar AN için güvenlik açığı doğru katkıda bulunabilir ve AN etkilenebilir nasıl nöral devreleri incelemek için bir hayvan modeli kullanıyorsunuz, bu ihtiyacı karşılamak için. Faaliyet tabanlı anoreksi (ABA) modelleyen anoreksiya nervoza temel belirtileri kemirgenlerde açıklanan bir biyo-davranışsal bir olgudur. Çalışan bir tekerlek deneyim gıda kısıtlaması gönüllü egzersiz ücretsiz erişim kemirgenler, onlar hiperaktif hale geldiğinde – Gıda ücretsiz erişim hayvanlara göre daha çalışıyor. Burada, ABA ergen dişi C57BL / 6 farelerinde uyarılan olduğu ile ilgili usul tarif eder. Doğum sonrası günde 36 (P36) günü, hayvan çalışan gönüllü egzersiz erişimi yer alırtekerlek. Çalışan bir tekerlek alışmadan 4 gün sonra, P40 ile ilgili tüm gıda kafes kaldırılır. Önümüzdeki 3 gün boyunca, yiyecek, günlük 2 saat (hayvanlar ücretsiz yiyecek erişim sağlayan) kafesine döndü. Gıda kısıtlama dördüncü günün ardından, gıda ücretsiz erişim döndürülür ve çalışan tekerlek hayvanları kurtarmak için izin kafes kaldırılır. Tekerlek faaliyet göstermektedir Sürekli günlü analiz fareler yiyecek kısıtlaması başlangıcından sonraki 24 saat içinde hiperaktif hale geldiğini göstermektedir. Fareler gıdaya erişimi sırasında sınırlı bir süre boyunca hatta çalışacak. Ayrıca, tekerlek çalışan sirkadiyen desen gıda kısıtlaması deneyimi ile bozulur olur. Biz özellikle beyin bölgeleri ve gıda kısıtlama kaynaklı hiperaktivite esneklik ve güvenlik açığı ile nörokimyasal değişikliklerin ima etmek, hayvanların teker çalışan davranışının çeşitli yönleri ile nörobiyolojik değişiklikleri ilişkilendirmek mümkün olmuştur.
Introduction
Anorexia nervosa (AN) gıda alımı, aşırı egzersiz ve kilo irrasyonel korkular, aşırı kısıtlama ile karakterize bir psikiyatrik hastalıktır. En ölümcül psikiyatrik hastalık 1 biri AN bugüne kadar hiçbir kabul farmakolojik tedavi vardır ve nörobiyolojik mekanizmaları ve hastalık etkileri tam olarak anlaşılamamıştır. Biz hastalığın damgasını semptomları ile ilişkili nörobiyolojik ve nörokimyasal değişikliklerin keşfetmek için AN bir hayvan modeli okuyor.
Faaliyet tabanlı anoreksi (ABA) kemirgenlerde tanımlanan bir biyo-davranışsal fenomen olduğunu modeller AN 2,3 özelliklerinden bazıları. Onlar yiyecek-kısıtlaması 3,4 başlamasından önce koştu fazla çalışan – Çalışan tekerlek deneyimi gıda kısıtlaması gönüllü egzersiz ücretsiz erişim kemirgenler, çok, ama hepsi değil, hiperaktif olunca. Tarafından sergilenen aşırı egzersiz için birçok önerilen açıklamalar olmuşturABA hayvanlar ve AN hastalarının: Bu toplayıcı davranış 5 biçimi olduğunu, bir mekanizma gıda kısıtlaması 6 stres ile başa çıkmak için, metabolizma 7 açlık kaynaklı damla sırasında vücut ısısını yükseltmek için bir girişim, ya da hypoleptinemia 8 sonucu . Bu kemirgen modeli sınırlı gıda erişimi sırasında çalıştırmak için gözle vücut kilo kaybı, hiperaktivite, gönüllü gıda kısıtlaması BİR belirtileri üretir, anksiyete ile korelasyon 9,10 özelliklerin ve güvenlik açığı erken yaşam deneyimi 11 etkilenir. Kemirgen modeli ABA stres modeli olarak kabul edilirken, bu doğru bir bağışıklık fonksiyonu 12 artış göstermektedir, insan hastalarda, AN yansıtmayabilir. Her iki kemirgenler ve insan hastalarda, bazı kişiler diğerlerinden daha fazla güvenlik açığını gösterir. Epidemiyolojik çalışmalar AN için risk faktörlerini aydınlatmak için çaba ederken, görece az sayıda çalışma vulnerab bireysel farklılıkları nörobiyolojik temelini anlamak için çalıştılarkemirgenlerde ABA indüksiyonuna ility.
Bu ABA paradigma yaygın olarak kullanılır ve AN bir hayvan modeli olarak kullanımı yoğun 6,13-15 gözden geçirilmiş olduğunu not etmek önemlidir. Bu akım çalışmanın katkısı ergen dişi farelerde ABA neden ve genç farelerde yaşam süresini artırmak amacıyla mevcut kemirgen modellerinde yapmak için gerekli olan değişiklikleri ana hatlarıyla kullanılan özel yöntemler anahat etmektir. Ayrıca, hayvan modelinde diğer yönlerini incelemek amacıyla ABA davranış paradigma ile birleştiğinde olabilir çeşitli teknikler tartışmak.
Fare ABA modeli kesinlikle hastalığın AN nörobiyolojisinin incelenmesini sağlar. Bu, kuşkusuz, bir kişinin güvenlik açığı doğru katkıda sosyo-kültürel etkilere, ayrılabilir olduğunu. ABA modeli aynı zamanda, böylece tekrarlayan gıda kısıtlaması veya tekerlek erişimi ile birlikte stres diğer formları etkisini araştırmak için kullanılabilirBİR nüks 16 bazı yönlerini yakalamak için. Beyin anksiyete merkezlerinde inhibitör nörotransmitter sistemi fonksiyon elektron mikroskobik teknikler kullanılarak 4,16,17 çalışılmıştır. Dendritik arborization Neurolucida destekli izleme ve hipokampus 18,19 CA1 alanına ve 17 amigdalanın piramidal hücre analizi kullanılarak incelenmiştir. Anksiyete üzerine gıda kısıtlaması ve tekerlek erişimi etkileri gibi yükseltilmiş gibi davranışsal testler kullanılarak incelenmiştir artı 10 labirent oylandı. Açığına genetik temeli farelerin 9 farklı kendilenmiş suşları kullanılarak incelenmiştir. Farmakolojik manipülasyonlar önce insan çalışmaları 20-24 bir hayvan modelinde test edilebilir. Genetiği değiştirilmiş hayvanlar ve genlerin geçici demonte özellikle moleküler yolların manipülasyon ABA paradigmasında davranışını nasıl etkilediğini incelemek için kullanılabilir. ABA diferansiyel açığına üzerine yaşamın erken döneminde stres etkisi wBu yaklaşım ile ele alınabilir başka bir konu ould.
Protocol
Representative Results
Discussion
ABA modelinin kritik yönleri bir zaman kısıtlı bir süre ile sınırlı gıda erişimi olan bir çalışan tekerleği ve (2) gıda kısıtlaması gönüllü egzersiz (1) ücretsiz erişim bulunmaktadır. Çalışan bir tekerleğe Erişim hayvan tekerleğini kullanmak için seçim yapmanızı sağlar ve egzersiz hayvan motivasyon gıda kısıtlaması etkisinin bir göstergesidir. Tersine, (yerine kalori kısıtlaması dışında) zaman kısıtlı gıda erişim deneyci hangi hayvanların gıda erişiminin saatlerde çalıştırmak için tercih ölçüde izleyerek gönüllü gıda kısıtlama ölçmek için sağlar. Bu şekilde, ABA AN ortaya çıkan kendi kendini açlık mükemmel bir modeldir.
Fare davranış verilerinde gürültüyü en aza indirmek için, bu öngörülemeyen stres hayvanlar deneyim miktarını en aza indirmek için önemlidir. Örneğin, hayvan bir durağan bir kez sadece tartım sırasında rahatsız hayvanlar, en az tutulmalıdırgün. Hayvanlar taşıma deneyci eğitimli ve hayvanların taşıma ile rahat olmalıdır. Mümkünse, bir kişi ek stresten kaçınmak deney boyunca hayvanların işlemesi gerekir. Parfüm ve parfüm kaçınılmalıdır. Ağırlığında ve gıda teslim süresi herhangi bir güvenilmezleri en aza indirmek için mümkün olduğu kadar düzenli olmasını yapılmalıdır. Veri kaybına karşı önlem olarak, bir elektrik kesintisi durumunda yedek güç kaynağı aracılığıyla bilgisayara güç için en iyisidir; güç, hatta kısa bir kesinti bilgisayar yeniden başlatmak için ve veri toplama sona erecektir neden olacaktır. Ayrıca, günlük tekerlek vericilerinin pil ömrünü izlemek için önemlidir. Pil seviyesi zayıf olursa, verici aralıklı böylece hayvanın aktivitesini küçümseyen, merkeze veri göndermek için başarısız olabilir.
Burada tarif edilen fare protokolü sıçan 4 kullanılmıştır, standart protokolden modifiye edildi. Ergen dişi farelernedeniyle açlıktan çok aşırı kilo kaybı ve ölüme karşı daha savunmasız bulunmaktadır. Bu nedenle, aşağıdaki değişiklikler ABA en az üç gün hayatta geliştirmek amacıyla yapılmıştır. İlk olarak, gıda kısıtlaması ilk günü öğle saatlerinde yerine önceki gün 8 de gıda kaldırarak kısaltılmıştır. Bundan başka, gıda erişim süresi 2 saat, 1 saat yükselmiştir ve ıslak gıda durumu da dehidrasyon etkilerini en aza indirmek için ilave edildi. Biz farelere ıslak gıda verilmesi büyük ölçüde gıda kısıtlaması üç gün boyunca kendi durumunu iyileştirdiğini gördük. Islak gıda olmadan, vücut ağırlığı çok daha hızlı yağıyordu ve hayvanların yiyecek kısıtlı ortamdan kaldırılması gerekiyordu. Bu değişiklikler fareler yiyecek kısıtlaması üç tam gün boyunca hayatta ve kolayca ABA kurtarmak için yeterli idi.
ABA Bu protokol dikkat etmeniz gereken bazı önemli sınırlamalar vardır. Birincisi, bireysel fareler ev için gerekli olanamacıyla çalışan tekerlek ile kafesleri bağımsız olarak her fare tekerleği etkinliğini izlemek. Bu hayvanların sosyal izolasyon, ABA yanı sıra 26 çalışılmaktadır sinirsel devrelerin bazıları sırasında hayvanların davranışlarını etkileyebilecek bilinen bir stres ile sonuçlanır. Şimdiye kadar, orada o ortak ev sahipliği farelerin bireysel etkinliğini izlemek yapabiliyor hiçbir ekipman, ama bu her hayvana gergin etiketleri RFID teknolojisi kullanılarak ve izleme çözülebilir bir sorun olarak görünüyor. Gıda kısıtlaması sırasında eş konut hayvanların başka potansiyel kaçınılmaz sonucu hayvanlar kafes arkadaşları karşı saldırgan olabilirler riskidir. Her beslenme seansından sonra hayvanların kafes değiştirilmesi biz yatak altında nedeniyle bir hayvan istifleme gıda tanıtmak zorunda başka stres olduğunu. Biz taze kafesin içine bir önceki kafesten kirli yatak önemli bir miktarda getirerek, yeni bir kafes stresi en aza indirmeyi hedefliyoruz.
<p class="jove_content"> ABA modeli kullanılarak Diğer gruplar beslenme programı için farklı parametreler seçtiniz. Aydınlık-karanlık çevriminin karanlık evresi sırasında zaman beslenme seçimi standart değildir. Biz ışıkları gece fare alışkanlıkla daha uyanık ve aktif bu süre içinde olduğundan, hayvanların yemesi için daha doğal bir zaman izin kapatmak anda hayvanları beslemek için seçti. Bazı gruplar günün 13,27 ışıkları açma döneminde hayvan besleme. Bu deneyci kolaylık uğruna olabilir ve ışık aşamasında gıda yardımı için zaman periyodu sağkalımı için artırılması gerektiğini dikkat etmek önemlidir. Aynı zamanda beslenme sırasında çalışan tekerleği erişimi engelleyerek yaşam süresini artırabilir söylenebilir, ama biz bu konuda daha fazla kendini aç exacerbating çalıştırmak yerine yemek için bazı hayvanlar tarafından yapılan karar davranış çok ilginç yönü kaldırır hissediyorum ABA modelinin yönü, ancak bir işaretidir yakalamaAN ile ilişkili insan davranışı.Bu protokol, ergen dişi C57BL / 6 fareleri için özel olarak optimize edilmiş olduğuna dikkat etmek önemlidir. Farklı fare suşu, cinsiyet veya yaş grubu kullanılacak ise, protokol bazı parametreler modifikasyonunu gerektirebilir. Ayrıca, RT kemirgenler 28 ABA şiddetini etkilediği gösterilmiştir. Biz artan bizim çalışmaları için RT değişiklik girişimi değildi iken RT ABA hayvanlar arasında hayatta kalma oranlarını artırmak için muhtemeldir.
Böyle AN gibi insan hastalığı, bir hayvan modeli kullanmanın avantajı, bu kontrollü bir ortamda gönüllü egzersiz ve besin kısıtlaması erişim kaynaklı beyin anatomisi ve fizyolojisi ve değişiklikleri incelemek mümkündür olduğunu. ABA modelinde farelerin kullanılması transgenik hayvanlar ve gen manipülasyonu için viral enfeksiyon ile güçlü bir genetik yaklaşımlar kullanımına izin verir. Gelecek çalışmalar esneklik belirli genlerin etkisi okuyan hedefleniyorveya gıda kısıtlaması kaynaklı hiperaktivite ve kendini açlığa güvenlik açığı.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma CA'ya Bozuklukları Araştırma Yeme Klarman Vakfı Hibe Programı tarafından desteklenen; Geliştirme Ulusal Merkezi Sağlık Hibeler CA'ya R21MH091445-01, R21MH105846 CA'ya, R01NS066019-01A1 CA'ya, R01NS047557-07A1 CA'ya, CA için NEI Çekirdek Grant EY13079, R25GM097634-01 CA'ya, UL1 TR000038 için National Institutes TGC, CA için NYU Araştırma Mücadelesi Fonu Translasyonal Bilimi; ve Fulbright Hibe C yw için
Materials
| 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 |
References
- Arcelus, J., Mitchell, A. J., Wales, J., Nielsen, S. Mortality rates in patients with anorexia nervosa and other eating disorders. A meta-analysis of 36 studies. Archives of general psychiatry. 68, 724-731 (2011).
- Hall, J. F., Hanford, P. V. Activity as a function of a restricted feeding schedule. Journal of comparative and physiological psychology. 47, 362-363 (1954).
- Routtenberg, A., Kuznesof, A. W. Self-starvation of rats living in activity wheels on a restricted feeding schedule. Journal of comparative and physiological psychology. 64, 414-421 (1967).
- Aoki, C., et al. Adolescent female rats exhibiting activity-based anorexia express elevated levels of GABA(A) receptor alpha4 and delta subunits at the plasma membrane of hippocampal CA1 spines. Synapse. 66, 391-407 (2012).
- Adan, R. A., et al. Neurobiology driving hyperactivity in activity-based anorexia. Current topics in behavioral neurosciences. 6, 229-250 (2011).
- Gutierrez, E. A rat in the labyrinth of anorexia nervosa: contributions of the activity-based anorexia rodent model to the understanding of anorexia nervosa. The International journal of eating disorders. 46, 289-301 (2013).
- Hillebrand, J. J., de Rijke, C. E., Brakkee, J. H., Kas, M. J., Adan, R. A. Voluntary access to a warm plate reduces hyperactivity in activity-based anorexia. Physiology and behavior. 85, 151-157 (2005).
- Hebebrand, J., et al. Hyperactivity in patients with anorexia nervosa and in semistarved rats: evidence for a pivotal role of hypoleptinemia. Physiology and behavior. 79, 25-37 (2003).
- Gelegen, C., et al. Difference in susceptibility to activity-based anorexia in two inbred strains of mice. European neuropsychopharmacology : the journal of the European College of Neuropsychopharmacology. 17, 199-205 (2007).
- Wable, G. S., Min, J. Y., Chen, Y. W., Aoki, C. Anxiety is correlated with running in adolescent female mice undergoing activity-based anorexia. Behavioral neuroscience. , (2014).
- Carrera, O., Gutierrez, E., Boakes, R. A. Early handling reduces vulnerability of rats to activity-based anorexia. Developmental psychobiology. 48, 520-527 (2006).
- Armstrong-Esther, C. A., Lacey, J. H., Crisp, A. H., Bryant, T. N. An investigation of the immune response of patients suffering from anorexia nervosa. Postgraduate medical journal. 54, 395-399 (1978).
- Klenotich, S. J., Dulawa, S. C. The activity-based anorexia mouse model. Methods in molecular biology. 829, 377-393 (2012).
- Casper, R. C., Sullivan, E. L., Tecott, L. Relevance of animal models to human eating disorders and obesity. Psychopharmacology. 199, 313-329 (2008).
- Carrera, O., Fraga, A., Pellon, R., Gutierrez, E., Crawley, J. a. c. q. u. e. l. i. n. e. . N. Rodent model of activity-based anorexia. Current protocols in neuroscience. 67, 41-49 (2014).
- Chowdhury, T. G., Wable, G. S., Sabaliauskas, N. A., Aoki, C. Adolescent female C57BL/6 mice with vulnerability to activity-based anorexia exhibit weak inhibitory input onto hippocampal CA1 pyramidal cells. Neuroscience. 241, 250-267 (2013).
- Wable, G. S., et al. Excitatory synapses on dendritic shafts of the caudal basal amygdala exhibit elevated levels of GABAA receptor alpha4 subunits following the induction of activity-based anorexia. Synapse. 68, 1-15 (2014).
- Chowdhury, T. G., Barbarich-Marsteller, N. C., Chan, T. E., Aoki, C. Activity-based anorexia has differential effects on apical dendritic branching in dorsal and ventral hippocampal CA1. Brain structure and function. , (2013).
- Chowdhury, T. G., et al. Activity-based anorexia during adolescence disrupts normal development of the CA1 pyramidal cells in the ventral hippocampus of female rats. Hippocampus. , (2014).
- Klenotich, S. J., et al. Olanzapine, but not fluoxetine, treatment increases survival in activity-based anorexia in mice. Neuropsychopharmacology : official publication of the American College of Neuropsychopharmacology. 37, 1620-1631 (2012).
- Altemus, M., Glowa, J. R., Galliven, E., Leong, Y. M., Murphy, D. L. Effects of serotonergic agents on food-restriction-induced hyperactivity. Pharmacology, biochemistry, and behavior. 53, 123-131 (1996).
- Atchley, D. P., Eckel, L. A. Treatment with 8-OH-DPAT attenuates the weight loss associated with activity-based anorexia in female rats. Pharmacology, biochemistry, and behavior. 83, 547-553 (2006).
- Verhagen, L. A., Luijendijk, M. C., Hillebrand, J. J., Adan, R. A. Dopamine antagonism inhibits anorectic behavior in an animal model for anorexia nervosa. European neuropsychopharmacology : the journal of the European College of Neuropsychopharmacology. 19, 153-160 (2009).
- Verty, A. N., et al. The cannabinoid receptor agonist THC attenuates weight loss in a rodent model of activity-based anorexia. Neuropsychopharmacology : official publication of the American College of Neuropsychopharmacology. 36, 1349-1358 (2011).
- Aoki, C., et al. alpha4betadelta-GABAARs in the hippocampal CA1 as a biomarker for resilience to activity-based anorexia. Neuroscience. 265, 108-123 (2014).
- Stranahan, A. M., Khalil, D., Gould, E. Social isolation delays the positive effects of running on adult neurogenesis. Nature. 9, 526-533 (2006).
- Wu, H., et al. Rethinking food anticipatory activity in the activity-based anorexia rat model. Scientific reports. 4, 3929 (2014).
- Gutierrez, E., Vazquez, R., Boakes, R. A. Activity-based anorexia: ambient temperature has been a neglected factor. Psychonomic bulletin and review. 9, 239-249 (2002).
