We ontwikkelden een versneld social defeat stress-model voor adolescente C57BL/6-muizen, dat werkt bij zowel mannetjes als vrouwtjes en blootstelling mogelijk maakt tijdens discrete adolescente periodes. Blootstelling aan dit model leidt tot sociale vermijding, maar alleen bij een subset van verslagen mannelijke en vrouwelijke muizen.
Sociale tegenspoed in de adolescentie komt veel voor en kan een negatieve invloed hebben op geestelijke gezondheidstrajecten. Het modelleren van sociale stress bij adolescente mannelijke en vrouwelijke knaagdieren is nodig om de effecten ervan op de voortdurende hersenontwikkeling en gedragsresultaten te begrijpen. Het paradigma van chronische sociale nederlaagstress (CSDS) is op grote schaal gebruikt om sociale stress te modelleren bij volwassen C57BL/6 mannelijke muizen door gebruik te maken van het agressieve gedrag van een volwassen mannelijk knaagdier tegen een indringer die zijn territorium binnendringt. Een voordeel van dit paradigma is dat het het mogelijk maakt om verslagen muizen te categoriseren in veerkrachtige en vatbare groepen op basis van hun individuele verschillen in sociaal gedrag 24 uur na de laatste nederlaagsessie. Het implementeren van dit model bij adolescente C57BL/6-muizen was een uitdaging omdat volwassen of adolescente muizen doorgaans geen vroege adolescente mannelijke of vrouwelijke muizen aanvallen en omdat de adolescentie een korte levensperiode is, die discrete tijdelijke perioden van kwetsbaarheid omvat. Deze beperking werd overwonnen door een versnelde versie van de CSDS aan te passen voor gebruik bij adolescente mannelijke en vrouwelijke muizen. Dit 4-daagse stressparadigma met 2 fysieke aanvalssessies per dag maakt gebruik van een C57BL/6 mannelijke volwassene om de CD-1-muis voor te bereiden op agressiviteit, zodat deze gemakkelijk de mannelijke of vrouwelijke adolescente muis aanvalt. Dit model werd accelerated social defeat stress (AcSD) voor adolescente muizen genoemd. Blootstelling van adolescenten aan AcSD induceert 24 uur later sociale vermijding bij zowel mannen als vrouwen, maar alleen bij een subgroep van verslagen muizen. Dit beveiligingslek doet zich voor ondanks het feit dat het aantal aanvallen consistent is tussen sessies tussen veerkrachtige en vatbare groepen. Het AcSD-model is kort genoeg om blootstelling tijdens discrete perioden in de adolescentie mogelijk te maken, maakt de segregatie van muizen mogelijk op basis van de aan- of afwezigheid van sociaal vermijdingsgedrag, en is het eerste model dat beschikbaar is om sociale nederlaagstress bij adolescente C57BL/6 vrouwelijke muizen te bestuderen.
Het paradigma van chronische sociale nederlaagstress wordt veel gebruikt om sociale stress te modelleren bij volwassen postnatale dag (PND) >65 mannelijke knaagdieren. Dit paradigma is gebaseerd op het natuurlijke agressieve gedrag van een volwassen mannelijk knaagdier wanneer een indringer zijn territorium binnendringt. Dit model wordt gebruikt bij een verscheidenheid aan knaagdiersoorten, waaronder ratten, hamsters en muizen 1,2,3,4,5,6,7,8,9, en bestaat uit een combinatie van fysieke agressie en psychologische stress die ongeveer 10 dagen duurt, waarin een indringer knaagdier een paar minuten fysieke agressie van het inwonende knaagdier experimenteert. De twee knaagdieren blijven in de huiskooi van de bewoner, gescheiden door een scheidingswand die sensorisch maar geen fysiek contact mogelijk maakt7. In muizenexperimenten zijn de meest gebruikte resident/agressor-muizen gepensioneerde fokkers Zwitserse CD-1-muizen, die robuust territoriaal gedrag vertonen tegen indringermuizen 6,7. Voor de indringermuizen is de best gekarakteriseerde stam de inteelt C57BL/6 stam 2,4,5. De verslagen muis wordt elke dag blootgesteld aan een nieuwe agressor om gewenning aan de agressor te voorkomen. Controlemuizen worden elke dag gehuisvest met een andere soortgenoot. 24 uur na de laatste nederlaagsessie worden experimentele muizen getest in een sociale interactietest (SIT) waarin ze een open veld kunnen verkennen in afwezigheid (geen doelwit) of aanwezigheid van een nieuwe CD-1-muis (doelwit). Controlemuizen brengen meer tijd door in de interactiezone met het doelwit dan in het niet-doelwitgedeelte van de taak. Verslagen muizen worden geclassificeerd als vatbaar (ratio1) volgens een sociale interactieratio (tijd doorgebracht in de interactiezone met aanwezige agressor/tijd doorgebracht in de interactiezone met agressor afwezig). Deze procedure biedt een nuttig hulpmiddel om individuele verschillen in reactie op stress te bestuderen.
Tot voor kort werd het stressmodel voor chronische sociale nederlagen vooral gebruikt bij volwassen mannelijke muizen, omdat de geaccentueerde mannelijke dominantiehiërarchieën gepaard gaan met vechten tegen mannetjes, maar niet tegen vrouwtjes 6,7. Bovendien vallen mannelijke knaagdieren meestal geen vrouwtjes aan; In plaats daarvan houden ze zich bezig met paringsgedrag10. Ondanks deze obstakels zijn er verschillende strategieën ontwikkeld om het paradigma van chronische sociale nederlaagstress voor volwassen vrouwelijke muizen aan te passen. Het Californische muismodel van sociale nederlaag is bijvoorbeeld gebaseerd op de natuurlijke agressie van deze monogame soort van beide geslachten bij het verdedigen van hun territorium 9,11. Andere benaderingen richten zich op het induceren van agressief gedrag van de CD-1-muizen door hun ventromediale hypothalamus te stimuleren om consistent agressief gedrag te vertonen10,12, of door mannelijke urine toe te passen bij de experimentele volwassen vrouwelijke muizen om aanvallen van CD-1-agressors te ontvangen13. Deze verhoogde en consistente agressie van de CD-1-muizen is van cruciaal belang voor de experimentele indringermuis om duidelijke gedragstekenen van ondergeschiktheid te vertonen ten opzichte van de herhaalde aanvallen van de agressor tijdens de duur van de interactie6.
Aanpassing van het chronische sociale nederlaagmodel voor gebruik bij adolescente C57BL/6muizen
De adolescentie is een periode die wordt gekenmerkt door een substantiële psychosociale rijping, die zich parallel ontvouwt met veranderingen in de micro- en macroarchitectuur van de hersenen, met name in de prefrontale cortex. Bij zowel mensen als knaagdieren is er weinig consensus over het specifieke begin en einde van de adolescentieperiode14,15. Bovendien zijn er kritieke perioden van kwetsbaarheid binnen de adolescentie voor door ervaring veroorzaakte verstoring van de voortdurende hersen- en cognitieve ontwikkeling 16,17,18,19. De puberteit en de adolescentie komen tegelijkertijd voor, maar deze termen zijn niet synoniem. De puberteit betekent het begin van seksuele rijping, terwijl de adolescentie een bredere fase vertegenwoordigt die wordt gekenmerkt door de geleidelijke overgang van een jeugdige staat naar het bereiken van onafhankelijkheid20. Verschillende groepen hebben gesuggereerd dat de adolescentie bij muizen zich uitstrekt van het spenen (PND 21) tot de volwassenheid (PND 60)21. Met name de vroege adolescentie kan worden aangeduid als de eerste en tweede week na het spenen (PND 21-34) en halverwege de adolescentie als de PND 35-48-periode. Deze bereiken omvatten discrete ontwikkelingsperioden met betrekking tot bijvoorbeeld de ontwikkeling van het dopaminesysteem 22,23,24, kwetsbaarheid voor geneesmiddeleffecten op zich ontwikkelende neuronale netwerken 17,25,26,27 en verschillende gedragskenmerken 16,20,28,29,30.
Vechtgedrag van de inwonende muis is vereist voor het sociale nederlaagprotocol. Net als bij vrouwelijke muizen gaan mannetjes echter doorgaans geen agressieve interacties aan met vroege adolescente muizen, mogelijk omdat ze deze niet als een bedreiging beschouwen. De meeste onderzoeken naar de effecten van chronische sociale nederlaag bij adolescente C57BL/6-muizen zijn uitgevoerd tijdens de mid-adolescente periode 31,32,33,34,35; anderen specificeren niet de postnatale dag van blootstelling van adolescenten36,37, of verlengen de dagen voor de nederlaag tot vroege volwassenheid38 of staan geen sensorisch contact toe39; Andere studies bij adolescente muizen gebruiken verschillende stammen40,41. De kenmerken van deze studies met behulp van chronische sociale nederlaagstress bij adolescente mannelijke muizen zijn samengevat in Tabel 1.
Onze onderzoeksgroep is geïnteresseerd in het richten op specifieke blootstellingsperioden van adolescenten, inclusief vroege adolescentie, bij C57BL/6-muizen. Vanwege de korte duur van de verschillende adolescente perioden werd een aangepaste versie van de versnelde versie van het paradigma van chronische sociale nederlaagstress ontworpen42. Dit model werd accelerated social defeat stress (AcSD) voor adolescente muizen genoemd. Eerder werk toont aan dat er significante sekseverschillen zijn in gevoeligheid voor sociale stress in de adolescentie bij ratten 8,26,43,44,45, evenals in de schadelijke effecten van sociale stress op geestelijke gezondheidstrajecten bij mensen 46,47,48,49,50,51,52, 53,54,55,56. Het AcSD-model werkt ook effectief voor adolescente vrouwelijke muizen, waardoor ze mogelijke seksespecifieke gevolgen kunnen onderzoeken en de neurobiologische basis kunnen verkennen.
Tabel 1: Studies waarbij gebruik wordt gemaakt van stressparadigma’s voor sociale nederlagen bij adolescente mannelijke muizen. Stam en soort: Californische muis: Peromyscus californicus. C57BL/6: Mus musculus black 6 ingeteelde muizenstam. C57BL/6J: M. musculus black 6 inteelt muismodel geleverd door Jackson’s laboratoria. CD-1: M. musculus uit een Zwitsers uitgefokt albino-muizenstam. ICR: M. musculus Institute of Cancer Research heeft de albino-muizenstam gekruist. OF1: M. musculus Oncins France 1 uitgeteelde albino muizenstam.
Afkortingen: wk = week; PND = Postnatale dag; res = veerkrachtig; SUS = vatbaar; unsus = onvatbaar. Klik hier om deze tabel te downloaden.
Consistent, agressief gedrag bij CD-1-muizen
Tijdens de screeningfase is het erg belangrijk om kennis te nemen van al het gedrag dat door de CD-1 wordt vertoond (jagen, opstijgen, snuffelen, verzorgen of bijten) en deze gegevens nauwlettend te volgen bij het selecteren van de CD-1-muizen voor de AcSD. Het is waarschijnlijk dat een CD-1-muis die interactie heeft met de adolescente muis zonder deze aan te vallen, tijdens het primen agressiviteit zal ontwikkelen ten opzichte van adolescente muizen. Daare…
The authors have nothing to disclose.
Dit werk werd gefinancierd door de Canadian Institutes for Health Research (CF Grant Numbers: MOP-74709; PJT 190045), het National Institute on Drug Abuse (CF Grant nummer: R01DA037911), de Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (CF Grant Number: 2982226). Andrea Pantoja-Urban werd gesteund door de Nationale Raad voor Geesteswetenschappen, Wetenschap en Technologie / Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías (CONAHCYT) uit Mexico en FRQNT – Merit-beursprogramma voor buitenlandse studenten (PBEEE). Samuel Richer werd ondersteund door een beurs van het Integrated Program of Neuroscience aan de McGill University. Figuurillustraties zijn gemaakt met behulp van sjablonen uit BioRender.com.
C57BL/6 adolescent mice | In house breeding | Mice were breeded at the Neurophenotyping Centre of the Douglas Mental Health University Institute. | |
C57BL/6 adult mice | Charles River Laboratories | Strain Code: 027 | Mice are ordered so as to arrive at PND>65 and are group housed (four mice per cage) in standard mice cages. |
C57BL/6J adolescent mice | Jackson Labs | Strain Code: 000664; RRID:IMSR_JAX:000664 | Mice are ordered so as to arrive at PND 24 and are group housed (four mice per cage) in standard mice cages. |
CD-1 mice | Charles River Laboratories | Strain Code: 022 | Mice retired breeders more than three months of age and singled housed throughout. |
Cleaning solution | Virox Animal Health | DIN 02537222 | Prevail: Accelerated Hydrogen Peroxide. Desinfectant cleaner and deodorizer. |
Clear perforated acrylic glass divider | Manufactured by Douglas Hospital, custom order | 0.6 cm (w) × 45.7 cm (d) × 22.23 cm (h); perforations of 0.6 cm diameter. The dividers are perforated allowing sensory but no physical contact between the pair of mice. | |
Clear rectangular rat cages | Allentown | 24 cm (w) × 48.3 cm (d) × 22.23 (h). | |
Cotton squares for bedding | Inotiv Envigo | T.6060 iso-BLOX | 2.5 cm x 2.5 cm. Added to the social defeat apparatus. |
Hard woodchip bedding | Inotiv Envigo | Teklad 7090, 7115 | Sani-chip bedding. |
Large binder clips to secure the steel-wire tops | STAPLES | Item #: 132429, Model #: 24178-CA | 51 mm |
Medium binder clips to secure the steel-wire tops | Item #: 132367, Model #: 24172-CA | 32 mm, in case the cover lids of the rat cages do not close with the large clips | |
Pain relief cream | Polysporin | Plus Pain Relief Cream (red format, NOT ointment), 2 Antibiotics plus lidocaine hydrochloride | |
Paired Steel-wire tops | 24 cm (w) × 48 cm (d) with 0.6 cm (w) of separation between the grill | ||
Removable wire-mesh enclosure | Johnston industrial plastics | 11 cm (w) × 6.8 cm (d) × 42 cm (h) custom order; two per social interaction test arena secured in precut clear polycarbonate | |
Social interaction open-field arena | PEXIGLAS | 45 cm (w) × 45 cm (d) × 49 cm (h), custom-crafted from opaque acrylic glass (Plexiglas) | |
Stopwatch | For timing defeat sessions | ||
Video camera with infrared lights | Swann | SRDVR-44580V | Swann Camera – 4 Channel 1080p Digital Video Recorder & 2 x PRO-T853 |
Video tracking software | Topscan | 2.0 Clever Systems Inc. |