Elevato oltre a Test combinato con Video Software di monitoraggio per studiare l'effetto ansiolitico dei supplementi chetogenica esogeni del labirinto
Summary
Qui, presentiamo un protocollo per studiare le variazioni del livello di ansia di modelli animali roditori. L’elevata plus labirinto (EPM) test, utilizzato insieme a un video software di tracking fornisce un metodo affidabile per documentare l’effetto di vari trattamenti potenziali di ansiolitico in scenari di laboratorio preclinica.
Abstract
L’obiettivo generale di questo studio è di descrivere la metodologia di elevato più l’analisi del labirinto (EPM) in combinazione con un video software di monitoraggio. Lo scopo del metodo è quello di documentare l’effetto di vari trattamenti potenziali di ansiolitico su modelli di roditori di laboratorio. Il test EPM si basa sulla propensione dei roditori verso spazi scuri protetti, recintati e incondizionata paura di spazi aperti e l’altezza, la loro innata motivazione intensa per esplorare nuovi ambienti. La EPM è un ampiamente usato test comportamentali per indagare le risposte ansiolitico o ansiogeni di roditori somministrati farmaci che sono noti per influenzare il comportamento. Osservazione che dimostrano una diminuzione percentuale di tempo trascorso sulle braccia chiuse, una proporzione aumentata di tempo speso su braccia aperte, un ridotto numero di voci da bracciolo chiuso e di un elevato numero di voci per aprire le braccia misurate dal test EPM può riflettere ridotto livelli di ansia. Utilizzando questo metodo, l’effetto degli integratori chetone esogeno sul comportamento di relazione con l’ansia viene testato in ratti Sprague Dawley (SPD). Integratori chetone esogeno cronicamente sono alimentati ai ratti per 83 giorni o subchronically e acutamente oralmente gavaged, tutti i giorni per 7 giorni, prima di condurre l’EPM test. Raccolta di dati comportamentali viene eseguita utilizzando il video intelligente sistema di tracciamento di un osservatore cieco alla fine dei trattamenti. I principali risultati indicano che il test EPM è un metodo efficace per rilevare l’effetto ansiolitico indotta da supplemento chetone e può essere considerato una misura sensibile per valutare i cambiamenti nel comportamento di ansia associata con droga o metabolica-terapie a base di.
Introduction
L’obiettivo di questo articolo è di descrivere la metodologia del test EPM in combinazione con un video software di monitoraggio per monitorare i cambiamenti nel comportamento di relazione con l’ansia e nuovi trattamenti in modelli di roditori di laboratorio. Il test EPM è un metodo relativamente semplice valutazione comportamentale, che è stato sviluppato per le indagini di quantificare i livelli di comportamento di ansia e ansia risposte dei ratti dopo l’applicazione del farmaco trattamenti1. Infatti, è stato dimostrato che il test EPM è un’analisi comportamentale diffuso ed efficace per l’indagine sui cambiamenti nei livelli di ansia di roditori1,2. L’applicabilità del test EPM nei roditori (ratti e topi) si basa sulla loro propensione verso spazi chiusi, scuri (approccio), una paura incondizionata di spazi aperte/altezze (evitare) e l’alto livello di motivazione innata per esplorare romanzo ambienti. Di conseguenza, il test EPM è una consolidata metodologia basata su un approccio-evitamento conflitto2,3.
EPM è un apparecchio a forma di più composta da quattro bracci elevati, che è stato descritto da Handley e Luca4 (Figura 1) e si compone di due braccia opposte che sono aperte per l’ambiente circostante (braccia aperte), mentre i due chiuso braccia opposte (bracci chiusi) sono dotati di pareti. Dopo il trattamento, se aumentato il tempo viene speso per le braccia aperte e/o un aumento del numero di voci di braccio aperto rispetto per controllare gli animali (non trattati) viene rilevato su EPM, ciò indica un effetto ansiolitico di2,3. La risposta più robusta di elusione è stata dimostrata nel primo 5 min dopo l’inizio (posizionamento dei ratti nell’intersezione di quattro bracci di EPM) del EPM dosaggio5; Pertanto, qualsiasi comportamento dopo un trattamento comunemente è registrato per 5 min su EPM. Come misure supplementari di un livello di ansia, il numero di tuffi di testa, alleva (verticale in piedi del roditore su due zampe posteriori), boli fecali, nonché totale braccio voci (attività motoria spontanea) e diverse posture (stretching o congelamento), possono anche essere registrati sull’EPM2. Così, più parametri comportamentali possono essere compilati per fornire una valutazione complessiva del comportamento di relazione con l’ansia.
Al fine di aumentare la validità dei risultati, due o tre saggi comportamentali sono comunemente usati insieme, come il test di scelta di chiaro-scuro, il test di interazione sociale, e il test EPM, per misurare i livelli di ansia di animale diverso modelli6. Il dosaggio EPM effettuato da solo sui roditori è anche un metodo adatto per studiare l’effetto ansiolitico o ansiogeni di diversi farmaci7. Il test EPM è sensibile non soltanto a benzodiazepine tipo ansiolitici (ad es., diazepam)8, ma anche, tra gli altri, per composti amminici acido, monoamino, peptidergic e nucleosidergic (ad es., antagonista del N-metilico-D-aspartato (NMDA) AP7, antagonista di acido α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic (AMPA) CNQX, morfina agonista oppioide µ, antagonista BIBP3226 NPY1, sostanza P, grelina, ossitocina, agonisti del recettore della serotonina e antagonisti come 8-OH-DPAT e Way-100635 e β1-adrenergici antagonista betaxolol)9,10,11,12. Di conseguenza, il dosaggio EPM su roditori è un metodo adatto e sensibile per studiare l’influenza dei diversi trattamenti che influenzano le aree cerebrali coinvolte nell’effetto ansiolitico (ad esempio, l’amigdala, ippocampo e aree limbiche) e meccanismi di azione (ad esempio, il sistema serotoninergico, GABAergici e adenosinergico) implicati in ansia2. Gli agenti provati in questi studi EPM includono integratori chetone esogeno che alterano il cervello in modi sottili che potrebbero richiedere un metodo sensibile per rilevare i cambiamenti del comportamento di segnalazione.
In questo articolo, descriviamo il test EPM usato in combinazione con un video software di monitoraggio, che aiuta ad per eliminare i pregiudizi sperimentale e facilita la raccolta e l’analisi delle alterazioni comportamentali in risposta ai trattamenti romanzo ansiolitico.
Protocol
Representative Results
Discussion
In generale, molti comunemente utilizzati test, come il test di scelta di chiaro-scuro, il test di interazione sociale e la prova EPM, sono utilizzati per misurare il livello di ansia in diversi modelli animali. Tuttavia, il dosaggio EPM da solo è un metodo adatto per studiare, per esempio, l’effetto del chetone esogeno supplementi su ansia livelli18,20 roditori.
Il vantaggio principale del metodo EPM è che si basa sulla propensione istintiva dei roditori verso spazi scuri, recintati, oltre la paura incondizionata delle altezze e l’elusione degli spazi aperti. D’altra parte, altri metodi utilizzati per studiare il comportamento di ansia-come si basano sulle risposte comportamentali a determinati stimoli nocivi, come scosse elettriche, privazione di cibo/acqua, rumori molesti e l’esposizione a predator odore3. Questi test risultato solitamente una risposta condizionata, mentre l’EPM rappresenta anche un’alternativa più umana. Inoltre, l’EPM può essere uno strumento utile per studiare il coinvolgimento delle regioni differenti del cervello (ad esempio, regioni limbiche, ippocampo) e i meccanismi di fondo (ad es., GABA, glutammato, serotonina, adenosina) di ansia comportamento2.
Quando l’applicazione di trattamenti che sono abbastanza stressante per gli animali (ad esempio, l’alimentazione mediante sonda gastrica orale), è importante che tutti gli animali vengono gestiti allo stesso modo e dalla stessa persona, soprattutto quando valutano gli effetti dell’ansiolitico potenziali, sottile. Se possibile, l’introduzione del farmaco/composto in acqua potabile o tramite un appetitoso ‘trattare’ può essere un metodo preferito. Per garantire che la stessa quantità è somministrata a ciascun animale, una sonda gastrica orale può essere utilizzato. Basato sulle proprietà farmacocinetiche del composto, è solitamente consigliabile per testare gli animali su EPM entro 1 ora dopo gavaging. Quando si seleziona soggetti sperimentali, è importante considerare il loro sforzo, sesso, ciclo di estro ed età, nonché del peso corporeo, secondo gli obiettivi e testare sostanze2. A proposito di età, quando progettare studi EPM e interpretazione dei dati, è importante considerare che la percentuale di voci braccio aperto aumenta linearmente con l’età21 e il relazione con l’invecchiamento cambiamenti nel comportamento EPM sono ceppo-specifiche22.
Lo svolgimento di un test EPM, esistono potenziali problemi che devono essere affrontate. A volte gli animali devono essere esclusi dall’analisi a causa di tendenze outlier (ad es., l’animale non lascia mai l’area dove è stato collocato, quasi cade l’apparato, è distratto da un rumore o un evento di fuori dell’apparato). Ulteriori complicazioni con EPM test possono includere trattamenti che causano sedazione o iperattività, perché questi tipi di effetti devono essere valutati tramite parametri di EPM.
È importante per esporre gli animali alla prova EPM solo una volta perché attività sulle braccia aperte in diminuzione e un diminuzione tempo totale trascorso sulla piattaforma centrale sono stati dimostrati sulla seconda esposizione (ripetuta) di roditori rispetto alla prima esposizione su EPM 14,15. Pertanto, si consiglia vivamente una singola esposizione dei roditori alla prova di EPM. Tuttavia, se c’è un minimo di tre settimane tra la prima e la seconda esposizione di EPM e il set-up EPM viene spostato in un’altra camera (ambiente diverso), gli animali possano essere istruiti da EPM testare più di una volta2.
EPM è disponibile in diversi materiali, dimensioni (ad es., per mouse o ratto), e colori, che deve essere considerato nella scelta di oggetti di studio. È importante tenere a mente che gli odori lasciati dall’animale precedente sull’apparecchio possono modificare il comportamento dell’animale successiva. Si consiglia pertanto di utilizzare un EPM fatte di un materiale che è facile da pulire, come il vetro acrilico (non trasparente), che non trattiene odori dopo il lavaggio. Evitare di apparato EPM in legno. Preferibilmente, utilizzare un colore opaco che è diverso dal colore degli animali testati su EPM (ad es., nero se gli animali bianchi sono testati). Meglio il contrasto tra l’animale e il recinto, il migliore, il rilevamento dell’animale e maggiore sarà l’affidabilità e la precisione dei risultati ottenuti (distanza percorsa, velocità, inseguimento). Apparato EPM fatta da materiale grigio opaco è utili con gli animali bianchi, neri e bianchi e neri.
Un ulteriore vantaggio del sistema di puntamento a video è che oltre l’EPM, esso offre un modo semplice e flessibile per configurarlo con una vasta gamma di test comportamentali, come il labirinto dell’acqua, campo aperto, plus/radiale braccio/T-Y labirinti, preferenza di posto, costretta nuoto e test di sospensione di coda.
In sintesi, l’obiettivo di questo articolo è di descrivere il test EPM usato in combinazione con un video software di monitoraggio per raccogliere e analizzare le alterazioni comportamentali in risposta ai trattamenti romanzo ansiolitico. Le possibili applicazioni di EPM includono il prescreening di recente sviluppati agenti farmacologici per il trattamento dei disordini da ansia. Oltre agli agenti di ansiolitico e ansiogeni, possono essere studiate anche l’effetto del comportamento di diversi ormoni e droghe d’abuso. Può essere valutato anche l’influenza di invecchiamento e l’esposizione a vari fattori di stress. Questo studio ha concluso che, quando sono prese misure adeguate, l’uso di EPM ha dimostrato di essere un metodo sensibile per valutare i cambiamenti comportamentali associati con chetone completamento18,20.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato supportato da un ONR Grant N000141310062 e un GLUT1D Foundation Grant n. 6143113500 (a Dominic P. D’Agostino), di agenzia di sviluppo nazionale dell’Ungheria (sotto Grant No. TIOP-1.3.1.-07/2-2F-2009-2008; a Zsolt Kovács) e dall ‘ Department of Veterans Affairs (per contrassegnare Kindy). Gli autori desiderano ringraziare Quest nutrizione LLC per sostenere la ricerca in corso su questo argomento (per Csilla Ari).
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).
