ゼブラフィッシュの先天性ストレスを研究する行動的アプローチ
Summary
本稿では、大人のゼブラフィッシュのストレス行動を測定する簡単な方法について述べる。このアプローチは、ストレス状態にあるときにゼブラフィッシュがタンクの下半分を好むという生来の傾向を利用している。また、アッセイと薬理学を結合するための方法についても述べる。
Abstract
生物の生存には、ストレスの多い刺激に適切に対応することが不可欠です。広範な研究は、ストレス関連疾患や精神疾患の広い範囲で行われている, まだより良い治療法を開発するために、ストレスの遺伝的およびニューロンの調節への研究はまだ必要とされています.ゼブラフィッシュは、変異とトランスジェニック線の大規模なコレクションが存在するので、ストレスの神経基盤を調査する強力な遺伝的モデルを提供する。また、ほとんどの薬物は水に直接加えることができるため、薬理学はゼブラフィッシュに容易に適用することができます。ここでは、ゼブラフィッシュの先天性ストレス応答を研究する方法としての「新規タンクテスト」の使用について説明し、抗不安薬の可能性をどのように検証できるかをアッセイで示します。この方法は、遺伝的変異を保有するゼブラフィッシュラインや、精密な神経回路を操作するためのトランスジェニックアプローチが用いられるものを容易に結合することができる。試金はまた他の魚モデルで使用することができる。ともに、記述された議定書は他の実験室へのこの簡単な試金の採用を促進すべきである。
Introduction
ストレス応答は、潜在的に有害または嫌悪刺激から生じる行動および生理学的状態を変化させる。ストレス反応は動物界全体で保存され、生物1の生存にとって重要です。数十年にわたる研究は、ストレス状態の根底にある遺伝的およびニューロンのメカニズムに関する知識を大幅に拡大しました。今日、扁桃体および線条体2のような脳の領域、および副腎皮質刺激放出ホルモン(crh)、およびグルココルチコイド(gr) および鉱質コルレセプター のような遺伝的因子 (mr) は、広く3,4,5,6を研究されています。これらの重大な所見にもかかわらず、ストレスの遺伝的およびニューロン調節については未知のままである。このように、多くのストレス関連障害は治療法の欠如に苦しむ。
遺伝的に不可モデル生物は行動の遺伝的およびニューロン制御の研究に有用なツールを提供する。魚のモデルは、特に、非常に強力です: 彼らは短い世代の小さな生物であり、実験室での使用は容易なであり、それらのゲノムは容易に改変されており、脊椎動物として、遺伝的なだけでなく、neuroanatomical も共有しているその哺乳類の対応物7、8との相同性。応力を測定するための標準アッセイは、遺伝子変異を保有するゼブラフィッシュラインまたは正確なニューロンサブセットの操作が可能であり、単一の遺伝子または定義されたニューロンの影響を迅速かつ効率的に評価することができます。
行動は、ストレス応答は、超活性または長時間の非活動 (「凍結」に類似した) の期間として魚を特徴とすることができ、9、調査10の減少、急速な呼吸、食物摂取の減少11、およびタンク12の底のための場所を好みます。例えば、なじみのない水槽に入れたとき、大人のゼブラフィッシュや他の小さな魚のモデルは、タンクの下半分の初期設定を示していますが、時間が経つにつれて、魚はほぼ均等な周波数12で上面と下半分を探索し始めます。不安を軽減することが知られている薬物を有する成人の治療は、魚をすぐ上半分の10,13を探索します。逆に、不安を増加させる薬物は、魚がタンク12、14、15の下半分に強い嗜好を示す原因となる。従って、タンクの下半分のための減らされた調査そして好みは圧力の簡単で、信頼できる徴候である。
ほとんどの脊椎動物と同様に、魚のストレス応答は、視床下部-下垂体-腎間軸の活性化によって駆動されます (HPI; 哺乳類における視床下部-下垂体-副腎 [HPA] 軸に類似)14,16.視床下部のニューロンホルモン副腎皮質刺激放出ホルモンを発現します (CRH) 下垂体への信号, 順番にリリース副腎皮質刺激ホルモンを解放 (ACTH).ACTH は次に、抗腎腺にシグナルを送り、コルチゾールを産生して分泌し、これは、下流標的16の数を有し、それらのうちの1つは、 crhを産生する視床下部ニューロンのネガティブフィードバック3、17、 18、19。
ここでは、先天性ストレスの行動尺度を評価する方法について述べる。挙動については、新規タンク潜水試験12,14を用いて詳細なプロトコールを行う。その後、既知の抗不安薬であるブスピロンがストレスの行動測定を減少させることを例として示します。
Protocol
プロトコルは、機関の動物のケアによって承認されており、Committeeat フロリダアトランティック大学を使用しています。 1. 準備 行動学的研究を行うための孤立した部屋を指定するか、または孤立するように部屋のセクションを閉じる。注: 部屋は、魚の正常な動作を中断することを避けるために、乱されず、低トラフィックでなければなりません。 以?…
Representative Results
ゼブラフィッシュのストレスを調べる野生型ゼブラフィッシュにおける経時ストレス挙動を調べるために、新規タンク試験において AB 株24から成体魚を試験した。AB 成人は、上記のようなプロトコールを受けた。簡単に言えば、魚は行動室のタンクに 1-h 順応期間を与えられました。個体は、10分間ビーカーに入れ、その後、新鮮なシステ?…
Discussion
ゼブラフィッシュは、新規のタンクで強いストレス反応を示す
ここでは、成人のゼブラフィッシュにおけるストレス応答を調べるための簡単な行動アプローチについて説明し、薬理学を用いた単純なストレス測定としてアプローチを検証する。
この新規タンク試験は、ゼブラフィッシュ及びその他の魚種12、14、</…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、フロリダアトランティック大学のジュピターライフサイエンスイニシアチブから ERD と ACK に助成されました。この作業は、国立衛生研究所からの R21NS105071 (ACK および ERD に与えられた) および R15MH118625 (ERD に授与) によってもサポートされるようになりました。
Materials
| Camera | We use Point Grey Grasshopper3 USB camera with lens from Edmund Optics. | ||
| Infrared filter | Edmund Optics | ||
| Video Acquisition Program | Use programs such as Virtualdub or FlyCapture because the acquisition framerate can be set. | ||
| Infrared LED lights | |||
| Assay tank | Aquaneering | Part number ZT180 | Size: M3 1.8 liter |
| Stand and clamp, or standard tripod for camera | |||
| 250mL beaker | |||
| Tracking software | We use Ethovision XT 13 from Noldus Information Technology | ||
| Buspirone chloride | Sigma-Aldrich | B7148 | |
| Randomized trial generator | We use the RANDBETWEEN function in Microsoft Excel |
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Cite This Article
Chin, J. S., Albert, L. T., Loomis, C. L., Keene, A. C., Duboué, E. R. Behavioral Approaches to Studying Innate Stress in Zebrafish. J. Vis. Exp. (147), e59092, doi:10.3791/59092 (2019).