גבוהות בתוספת מבוך מבחן משולב עם וידאו מעקב תוכנה כדי לחקור את האפקט נוגד חרדה של תוספי תזונה קטוגנית אקסוגני
Summary
כאן, אנו מציגים פרוטוקול לחקור שינויים ברמת החרדה של מודלים בעלי חיים מכרסם. מוגברות וגם מבוך במבחן (EPM), המשמש יחד עם וידאו מעקב תוכנה, מספק שיטה אמינה לתעד את ההשפעה של טיפולים שונים נוגד חרדה פוטנציאליים בתרחישים מעבדה פרה.
Abstract
המטרה הכוללת של מחקר זה היא לתאר את המתודולוגיה של גבוה וגם מבחן מבוך (EPM) בשילוב עם תוכנת מעקב וידאו. מטרת השיטה היא לתעד את ההשפעה של טיפולים שונים נוגד חרדה אפשריות בדגמים מכרסמים מעבדה. הבדיקה EPM מבוסס על נטייה של המכרסמים לעבר מקומות אפלים מוגן, סגור והפחד unconditioned שטחים פתוחים הגולן ואת המוטיבציה שלהם אינטנסיבי מולדת לחקור סביבות הרומן. EPM המבחן הוא מבחן ההתנהגות בשימוש נרחב עבור חוקרים את התגובות נוגד חרדה או anxiogenic של מכרסמים מקבלים תרופות אשר ידוע כי הן משפיעות על התנהגות. תצפית הוכחת שיעור מופחת של הזמן שהושקע ידיים סגורות, שיעור מוגבר של הזמן שהושקע זרועות פתוחות מספר מופחת של ערכי על זרועותיו סגורות, מספר גבוה של ערכי לפתוח זרועות נמדדת במבחן EPM עשוי לשקף מופחת רמות החרדה. באמצעות שיטה זו, נבחנה השפעת תוספי קטון אקסוגני על התנהגות הקשורות לחרדה בחולדות ספראג Dawley (SPD). תוספי קטון אקסוגני ניזונים באופן כרוני לעכברושים 83 ימים או subchronically ובדוק בחריפות אורלית gavaged, מדי יום במשך 7 ימים לפני ביצוע את EPM. איסוף נתונים התנהגותיים מתבצעת באמצעות וידאו חכם מערכת מעקב על ידי משקיף עיוור בקצה של הטיפולים. עיקרי הממצאים מצביעים על כך הבדיקה EPM היא שיטה יעילה כדי לזהות את אפקט נוגד חרדה הנוצרות על-ידי תוספת קטון יכול להיחשב מדד רגיש כדי להעריך שינויים בהתנהגות חרדה הקשורים עם סמים – או מטבוליות מבוססי טיפולים.
Introduction
מטרת מאמר זה היא לתאר את המתודולוגיה של הבדיקה EPM בשילוב עם וידאו תוכנת מעקב כדי לעקוב אחר שינויים בהתנהגות הקשורות לחרדה וטיפולים חדשניים במודלים מכרסמים מעבדה. הבדיקה EPM היא שיטה פשוטה יחסית הערכה התנהגותית, אשר פותחה לחקירה לכמת את רמות החרדה התנהגות ותגובות חרדה של חולדות לאחר היישום של סמים טיפולים1. אכן, זה הוכח כי הבדיקה EPM היא assay התנהגותית בשימוש נרחב ויעיל, לחקירה של שינויים ברמות החרדה של מכרסמים1,2. תחולתה של הבדיקה EPM בחולדות (בעיקר חולדות ועכברים) מבוסס על שלהם נטייה לכיוון רווחים סגורה, חשוך (הגישה) של unconditioned פחד מגבהים פתוח רווחים / (הימנעות), שלהם רמה גבוהה של מוטיבציה מולדת לחקור את הרומן סביבות. כתוצאה מכך, הבדיקה EPM היא מתודולוגיה ומבוססת על סמך של גישה-הימנעות הקונפליקט2,3.
EPM זה בצורת פלוס מנגנון המורכב ארבע זרועות מוגבה, אשר תואר על ידי הנדלי, Mithani4 (איור 1), והיא מורכבת שתי זרועות מול פתוחים עם הסביבה (זרועות פתוחות), ואילו השניים סגור מול נשק (נשק סגור) הינם מצוידים עם קירות. לאחר הטיפול, אם מוגברת זמן שהית בזרועות פתוחות ו/או עלייה במספר ערכים היד פתוחה בהשוואה לשלוט בבעלי חיים (ללא טיפול) מזוהה ב- EPM, הדבר מציין של אפקט נוגד חרדה2,3. התגובה החזקה ביותר של הימנעות הוכח בדקות 5 הראשון לאחר ההתחלה (המיקום של העכברושים החיתוך של ארבע הזרועות של EPM) של assay EPM5; לכן, כל התנהגות לאחר טיפול נפוץ נרשם למשך 5 דקות על EPM. אמצעים נוספים של רמת החרדה, המספר של מטבלים ראש, האחוריים (אנכי עומדת של מכרסם על שתי רגליו האחוריות), boli צואה, כמו גם זרוע הכולל ערכים (פעילות מוטורית ספונטנית), בתנוחות שונות (מתיחה או קפוא), נרשמים על EPM2. לפיכך, מספר פרמטרים התנהגותית הידור לספק הערכה מקיפה של התנהגות הקשורות לחרדה.
על מנת להגביר את תוקפו של התוצאות, מבחני התנהגות 2-3 משמשים יחד, כגון המבחן הבחירה בהירה-כהה, הבדיקה אינטראקציה חברתית, ואת הבדיקה EPM, כדי למדוד את רמות החרדה של בעלי חיים שונים מודלים6. וזמינותו EPM לבצע לבד על מכרסמים הוא גם שיטה מתאימה כדי לחקור את האפקט נוגד חרדה או anxiogenic של תרופות שונות7. הבדיקה EPM הוא רגיש לא רק מסוג בנזודיאזפינים anxiolytics (למשל, דיאזפאם)8, אבל גם, בין היתר, כדי תרכובות nucleosidergic peptidergic, מונואמין, חומצה אמינו (למשל, N-מתיל-D-אספרטט (NMDA) אנטגוניסט AP7, אנטגוניסט חומצה α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic (אמפא) CNQX, מורפיום אגוניסט קולטני אופיואידים-ממוצע, NPY1 אנטגוניסט BIBP3226, חומר P, גרלין, אוקסיטוצין, אגוניסטים לקולטן סרוטונין, היריבים כגון 8-הו-DPAT, WAY-100635, betaxolol אנטגוניסט β1-adrenergic)9,10,11,12. כתוצאה מכך, וזמינותו EPM על מכרסמים היא שיטה מתאימה ורגיש כדי לחקור את ההשפעה של טיפולים שונים המשפיעים על אזורים במוח המעורבים אפקט נוגד חרדה (לדוגמא, האמיגדלה, ההיפוקמפוס ואזורי הלימבי) ו מנגנון פעולה (למשל, מערכת תכולה, GABAergic ו adenosinergic) בהפרות חרדה2. הסוכנים שנבדקו במחקרים אלה EPM כוללים תוספי קטון אקסוגני שמשנות המוח איתות בדרכים עדינות העשויות לחייב שיטה רגישה כדי לזהות שינויים התנהגותיים.
במאמר זה, אנו מתארים את המבחן EPM בשילוב עם וידאו מעקב תוכנה, אשר מסייע להפגת הטיה ניסיוני ואסטמה ומקילה על איסוף וניתוח של שינויים התנהגותיים בתגובה לטיפולים חדשניים נוגד חרדה.
Protocol
Representative Results
Discussion
באופן כללי, כמה נפוץ בדיקות, כמו המבחן בהירה-כהה בחירה במבחן אינטראקציה חברתית, הבדיקה EPM, משמשים כדי למדוד את רמת החרדה במודלים של בעלי חיים שונים. אולם, וזמינותו EPM לבד היא שיטה מתאימה לחקור, למשל, השפעת קטון אקסוגני תוספי תזונה של מכרסמים חרדה רמות18,20.
היתרון העיקרי של השיטה EPM הוא זה מסתמך על נטייה אינסטינקטיבית של המכרסמים לעבר מקומות חשוך, סגור, בנוסף הפחד גבהים unconditioned והימנעות שטחים פתוחים. מצד שני, שיטות אחרות ששימשו ללמוד התנהגות חרדה מבוססים על התגובות התנהגותית לגירויים מסוימים רעילים, כגון הלם חשמלי, מניעת מזון/מים, רעשים, חשיפה טורף ריח3. בדיקות אלה בדרך כלל תוצאה של תגובה מותנה, בעוד EPM גם מייצג חלופה יותר אנושי. יתר על כן, EPM יכולה להיות כלי שימושי כדי ללמוד את מעורבותם של אזורי מוח שונים (למשל, אזורים הלימבי, ההיפוקמפוס) ולפי המנגנון הבסיסי (למשל, גאבא, גלוטמט, סרוטונין, אדנוזין) של חרדה התנהגות2.
בשעת החלת הטיפולים די לחוץ עבור בעלי החיים (למשל, gavage דרך הפה), זה חשוב כי כל בעלי החיים מטופלים באופן זהה, על ידי אותו אדם, במיוחד כאשר הערכת פוטנציאל, עדין נוגד חרדה אפקטים. במידת האפשר, המבוא של המתחם/הסמים במי שתייה או דרך טעים ‘לטפל’ עשוי להיות שיטה מועדפת. כדי להבטיח כי אותה כמות ניתנת על כל בעל חיים, gavage אוראלי יכול לשמש. בהתבסס על המאפיינים פרמוקוקינטיים של המתחם, זה בדרך כלל רצוי לבדוק את החיות-EPM בתוך שעה אחת לאחר gavaging. בעת בחירת נושאים ניסיוני, חשוב לשקול שלהם זן, סקס, מחזור ייחום, גיל, וכן משקל הגוף, על-פי יעדי ולבדוק חומרים2. בעניין גיל, בעת תכנון לימודי EPM ופרשנות של נתונים, זה חשוב שיש לקחת בחשבון כי האחוז של הזרוע פתוח ערכי מגדילה באופן ליניארי עם גיל21 ואת השינויים זיקנה בהתנהגות EPM הם זן ספציפי22.
כאשר עורכים מבחן EPM, ישנם בעיות פוטנציאליות אשר צריכים להיות מופנית. לפעמים צריך חיות לא ייכללו הניתוח בשל נטיות חריג חשוד טעות (למשל, החיה לעולם לא עוזב את האזור שבו עליו הונח, כמעט נופל את המנגנון, תוסח על ידי רעש או אירוע מחוץ המנגנון). סיבוכים נוספים עם EPM הבדיקות עשויים לכלול טיפולים אשר לגרום הרגעה או היפראקטיביות כי סוגי אפקטים אלה צריך להיות המוערך באמצעות EPM פרמטרים.
זה חשוב לחשוף חיות במבחן EPM רק פעם אחת כי ירד פעילות בזרועות פתוחות וזה הזמן הכולל ירידה בילה על הרציף המרכזי היו הוכיח את השני (חשיפה חוזרת ונשנית) של מכרסמים לעומת החשיפה הראשונה ב EPM 14,15. לכן, החשיפה יחיד של מכרסמים המבחן EPM מומלץ מאוד. עם זאת, אם יש מינימום של שלושה שבועות בין החשיפה הראשונה והשניה EPM, קביעת EPM מועברת לחדר אחר (סביבה שונה), בעלי החיים עלול תיחקר על-ידי EPM הבדיקה יותר מפעם אחת2.
EPM זמין בחומרים שונים, גדלים (למשל, עכבר או חולדה), צבעים, אשר צריך לקחת בחשבון בעת בחירת ללמוד נושאים. חשוב לזכור כי ריחות השאיר על-ידי החיה הקודם על המנגנון עשוי לשנות את אופן הפעולה של החיה עוקבות. לכן, אנו ממליצים באמצעות EPM של גרם של חומר זה קל נקי, כגון זכוכית אקרילית (לא שקוף), אשר לא שומרים על ריחות לאחר הרחצה. הימנע EPM מכשיר עשוי עץ. רצוי, השתמש בצבע מט שונה מהצבע של החיות נבדק על EPM (למשל, שחור אם חיות לבן נבדקים). יותר טוב הניגוד בין החיה של המתחם, כן ייטב הגילוי של החיה ואמינות גבוהה יותר ודיוק של התוצאות מתקבל (מרחק מכוסה, מהירות, מעקב). המנגנון EPM עשוי חומר אפור מט שימושיים עם חיות לבן, שחור, לבן ושחור.
יתרון נוסף של מערכת מעקב וידאו הוא בנוסף EPM, שהיא מציעה דרך גמישה וקלה להגדיר את זה עם מגוון רחב של בדיקות התנהגותית, מבוך מים, בשדה פתוח, מבוכים-זרוע/ת פלוס/רדיאלי, המקום העדפה, נאלץ שחייה , וזנב בדיקות ההשעיה.
לסיכום, מטרת מאמר זה היא לתאר את המבחן EPM משתמשים בה בשילוב עם תוכנת מעקב וידאו לאיסוף וניתוח שינויים התנהגותיים בתגובה לטיפולים חדשניים נוגד חרדה. היישומים האפשריים של EPM כוללים את prescreening של סוכנים תרופתי החדשה שפותחה לטיפול בהפרעות הקשורות לחרדה. בנוסף הסוכנים נוגד חרדה ו anxiogenic, אפקט התנהגותי של הורמונים שונים ותרופות של התעללות יכולים גם לחקור את האירוע. גם יכול להיות העריכו את ההשפעה של הזדקנות, חשיפה לחצים שונים. מחקר זה הגיע למסקנה כי כאשר נלקחים ינקטו פעולות, השימוש EPM הוכיחה להיות שיטה רגישה כדי להעריך שינויים התנהגותיים הקשורים קטון תוספי18,20.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמך על-ידי N000141310062 גרנט הריסות 6143113500 # GLUT1D מענק קרן (לדומיניק פ D’Agostino), על ידי הלאומית לפיתוח סוכנות של הונגריה (תחת גרנט מס TIOP-1.3.1.-07/2-2F-2009-2008; כדי Zsolt Kovács) על ידי המחלקה של ותיקי בענייני (מארק Kindy). המחברים רוצים להודות Quest תזונה LLC לתמיכה מחקר שוטף בנושא זה (כדי Csilla ארי).
Materials
| Elevated Plus Maze for mice and rats | Coulbourn Instruments | H10-35-EPM | |
| SMART Video Tracking Software | Harvard Apparatus | SMART 3.0 |
References
- Pellow, S., Chopin, P., File, S. E., Briley, M. Validation of open : closed arm entries in an elevated plus-maze as a measure of anxiety in the rat. Journal of Neuroscience Methods. 14 (3), 149-167 (1985).
- Walf, A., Frye, C. The use of the elevated plus maze as an assay of anxiety-related behavior in rodents. Nature Protocols. 2 (2), 322-328 (2007).
- Barnett, S. A. . The rat: A study in behavior. , (1975).
- Handley, S. L., Mithani, S. Effects of alpha-adrenoceptor agonists and antagonists in a maze-exploration model of ‘fear’-motivated behaviour. Naunyn Schmiedebergs Archives. In Pharmacology. 327 (1), 1-5 (1984).
- Montgomery, K. C. The relation between fear induced by novel stimulation and exploratory behavior. Journal of Comparative Physiology and Psychology. 48 (4), 254-260 (1955).
- Sarkisova, K. Y., Midzianovskaia, I. S., Kulikov, M. A. Depressive-like behavioral alterations and c-fos expression in the dopaminergic brain regions in WAG/Rij rats with genetic absence epilepsy. Behavioral Brain Research. 144 (1-2), 211-226 (2003).
- Jain, N., Kemp, N., Adeyemo, O., Buchanan, P., Stone, T. W. Anxiolytic activity of adenosine receptor activation in mice. British Journal of Pharmacology. 1116 (3), 2127-2133 (1995).
- Paslawski, T., Treit, D., Baker, G. B., George, M., Coutts, R. T. The antidepressant drug phenelzine produces antianxiety effects in the plus-maze and increases in rat brain GABA. Psychopharmacology (Berlin). 127 (1), 19-24 (1996).
- Florio, C., Prezioso, A., Papaioannou, A., Vertua, R. Adenosine A1 receptors modulate anxiety in CD1 mice. Psychopharmacology (Berlin). 136 (4), 311-319 (1998).
- Engin, E., Treit, D. The effects of intra-cerebral drug infusions on animals’ unconditioned fear reactions: a systematic review. Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry. 32 (6), 1399-1419 (2008).
- Botton, P. H., et al. Aged mice receiving caffeine since adulthood show distinct patterns of anxiety-related behavior. Physiology and Behavior. 170, 47-53 (2017).
- Hughes, R. N., Hancock, N. J., Henwood, G. A., Rapley, S. A. Evidence for anxiolytic effects of acute caffeine on anxiety-related behavior in male and female rats tested with and without bright light. Behavioural Brain Research. 271, 7-15 (2014).
- Rex, A., Marsden, C. A., Fink, H. Effect of diazepam on cortical 5-HT release and behaviour in the guinea-pig on exposure to the elevated plus maze. Psychopharmacology (Berlin). 110 (4), 490-496 (1993).
- Almeida, S. S., Garcia, R. A., de Oliveira, L. M. Effects of early protein malnutrition and repeated testing upon locomotor and exploratory behaviors in the elevated plus-maze. Physiology of Behaviour. 54 (4), 749-752 (1993).
- Bertoglio, L. J., Carobrez, A. P. Behavioral profile of rats submitted to session 1-session 2 in the elevated plus-maze during diurnal/nocturnal phases and under different illumination conditions. Behavioural Brain Research. 132 (2), 135-143 (2002).
- Korte, S. M., De Boer, S. F. A robust animal model of state anxiety: fear-potentiated behaviour in the elevated plus-maze. European Journal of Pharmacology. 463 (1-3), 163-175 (2003).
- Carobrez, A. P., Bertoglio, L. J. Ethological and temporal analyses of anxiety-like behavior: the elevated plus-maze model 20 years on. Neuroscience & Biobehavioural Reviews. 29 (8), 1193-1205 (2005).
- Ari, C., et al. Exogenous ketone supplements reduce anxiety-related behavior in Sprague-Dawley and Wistar Albino Glaxo/Rijswijk rats. Frontiers in Molecular Neuroscience. 9, 137 (2016).
- D’Agostino, D. P., et al. Therapeutic ketosis with ketone ester delays central nervous system oxygen toxicity seizures in rats. American Journal of Physiology: Regulation Integration and Comparative Physiology. 304 (10), R829-R836 (2013).
- Kovács, Z., D’Agostino, D. P., Ari, C. Anxiolytic effect of exogenous ketone supplementation is abolished by adenosine A1 receptor inhibition in Wistar Albino Glaxo/Rijswijk rats. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 12, 29 (2018).
- Lynn, D. A., Brown, G. R. The ontogeny of anxiety-like behavior in rats from adolescence to adulthood. Developmental Psychobiology. 52 (8), 731-739 (2010).
- Ferguson, S. A., Gray, E. P. Aging effects on elevated plus maze behavior in spontaneously hypertensive, Wistar-Kyoto and Sprague-Dawley male and female rats. Physiology of Behavior. 85 (5), 621-628 (2005).
