Summary

Modello di stress di sconfitta sociale per topi maschi e femmine adolescenti C57BL / 6

Published: March 15, 2024
doi:

Summary

Abbiamo sviluppato un modello di stress da sconfitta sociale accelerata per topi adolescenti C57BL/6, che funziona sia nei maschi che nelle femmine e consente l’esposizione durante periodi discreti dell’adolescenza. L’esposizione a questo modello induce l’evitamento sociale, ma solo in un sottogruppo di topi maschi e femmine sconfitti.

Abstract

Le avversità sociali nell’adolescenza sono prevalenti e possono avere un impatto negativo sulle traiettorie della salute mentale. La modellazione dello stress sociale nei roditori adolescenti maschi e femmine è necessaria per comprenderne gli effetti sullo sviluppo cerebrale in corso e sui risultati comportamentali. Il paradigma dello stress da sconfitta sociale cronica (CSDS) è stato ampiamente utilizzato per modellare lo stress sociale in topi maschi adulti C57BL/6 facendo leva sul comportamento aggressivo mostrato da un roditore maschio adulto nei confronti di un intruso che invade il suo territorio. Un vantaggio di questo paradigma è che permette di classificare i topi sconfitti in gruppi resilienti e suscettibili in base alle loro differenze individuali nel comportamento sociale 24 ore dopo l’ultima sessione di sconfitta. L’implementazione di questo modello nei topi C57BL/6 adolescenti è stata impegnativa perché i topi adulti o adolescenti non attaccano tipicamente i topi maschi o femmine adolescenti e perché l’adolescenza è un breve periodo di vita, che comprende discrete finestre temporali di vulnerabilità. Questa limitazione è stata superata adattando una versione accelerata del CSDS da utilizzare per topi maschi e femmine adolescenti. Questo paradigma di stress di 4 giorni con 2 sessioni di attacco fisico al giorno utilizza un maschio adulto C57BL/6 per innescare l’aggressività del topo CD-1 in modo tale da attaccare prontamente il topo adolescente maschio o femmina. Questo modello è stato definito stress da sconfitta sociale accelerata (AcSD) per i topi adolescenti. L’esposizione adolescenziale all’AcSD induce l’evitamento sociale 24 ore dopo sia nei maschi che nelle femmine, ma solo in un sottogruppo di topi sconfitti. Questa vulnerabilità si verifica nonostante il numero di attacchi sia coerente tra le sessioni tra gruppi resilienti e suscettibili. Il modello AcSD è abbastanza breve da consentire l’esposizione durante periodi discreti all’interno dell’adolescenza, consente la segregazione dei topi in base alla presenza o all’assenza di comportamenti di evitamento sociale ed è il primo modello disponibile per studiare lo stress da sconfitta sociale in topi femmine adolescenti C57BL/6.

Introduction

Il paradigma dello stress cronico da sconfitta sociale è ampiamente utilizzato per modellare lo stress sociale nei roditori maschi adulti del giorno postnatale (PND) >65. Questo paradigma si basa sul comportamento aggressivo naturale di un roditore maschio adulto quando un intruso invade il suo territorio. Questo modello viene utilizzato in una varietà di specie di roditori, tra cui ratti, criceti e topi 1,2,3,4,5,6,7,8,9, e consiste in una combinazione di aggressione fisica e stress psicologico della durata di circa 10 giorni, durante i quali un roditore intruso sperimenta alcuni minuti di aggressione fisica da parte del roditore residente. I due roditori rimangono nella gabbia domestica del residente, separati da un divisorio che permette il contatto sensoriale ma non fisico7. Negli esperimenti sui topi, i topi residenti/aggressori più comunemente usati sono i topi CD-1 svizzeri da riproduzione in pensione, che mostrano un robusto comportamento territoriale contro i topi intrusi 6,7. Per i topi intrusi, il ceppo meglio caratterizzato è il ceppo consanguineo C57BL/6 2,4,5. Il topo sconfitto è esposto a un nuovo aggressore ogni giorno per prevenire l’assuefazione all’aggressore. I topi di controllo sono alloggiati con un conspecifico diverso ogni giorno. A 24 ore dopo l’ultima sessione di sconfitta, i topi sperimentali vengono testati in un test di interazione sociale (SIT) in cui possono esplorare un campo aperto in assenza (nessun bersaglio) o in presenza di un nuovo topo CD-1 (bersaglio). I topi di controllo trascorrono più tempo nella zona di interazione con il bersaglio rispetto alla parte non bersaglio del compito. I topi sconfitti sono classificati come suscettibili (rapporto1) in base a un rapporto di interazione sociale (tempo trascorso nella zona di interazione con l’aggressore presente/tempo trascorso nella zona di interazione con l’aggressore assente). Questa procedura fornisce uno strumento utile per studiare le differenze individuali in risposta allo stress.

Fino a pochi anni fa, il modello di stress da sconfitta sociale cronica è stato utilizzato principalmente nei topi maschi adulti perché le accentuate gerarchie di dominanza maschile implicano la lotta contro i maschi ma non contro le femmine 6,7. Inoltre, i roditori maschi in genere non attaccano le femmine; invece, si impegnano in comportamenti di accoppiamento10. Nonostante questi ostacoli, sono state sviluppate diverse strategie per adattare il paradigma dello stress da sconfitta sociale cronica per i topi femmine adulte. Ad esempio, il modello murino californiano di sconfitta sociale si basa sull’aggressività naturale di questa specie monogama di entrambi i sessi quando difendono illoro territorio. Altri approcci si concentrano sull’induzione del comportamento aggressivo dei topi CD-1 stimolando il loro ipotalamo ventromediale ad avere un comportamento aggressivo costante10,12, o applicando urina maschile nei topi femmine adulte sperimentali per ricevere attacchi dagli aggressori CD-113. Questa accresciuta e costante aggressività dei topi CD-1 è fondamentale per il topo intruso sperimentale per mostrare chiari segni comportamentali di subordinazione nei confronti degli attacchi ripetuti da parte dell’aggressore durante la durata dell’interazione6.

Adattamento del modello di sconfitta sociale cronica da utilizzare nei topi C57BL/6 adolescenti
L’adolescenza è un periodo caratterizzato da una sostanziale maturazione psicosociale, che si svolge in parallelo con cambiamenti nella micro e macro architettura del cervello, in particolare nella corteccia prefrontale. Sia nell’uomo che nei roditori, c’è poco consenso riguardo all’inizio e alla fine specifici del periodo adolescenziale14,15. Inoltre, ci sono finestre critiche di vulnerabilità all’interno dell’adolescenza per l’interruzione indotta dall’esperienza dello sviluppo cerebrale e cognitivo in corso 16,17,18,19. La pubertà e l’adolescenza si verificano contemporaneamente, ma questi termini non sono sinonimi. La pubertà indica l’inizio della maturazione sessuale, mentre l’adolescenza rappresenta una fase più ampia caratterizzata dal graduale passaggio da uno stato giovanile al raggiungimento dell’indipendenza20. Diversi gruppi hanno suggerito che l’adolescenza nei topi si estende dallo svezzamento (PND 21) fino all’età adulta (PND 60)21. In particolare, la prima adolescenza può essere indicata come la prima e la seconda settimana dopo lo svezzamento (PND 21-34) e la metà dell’adolescenza come il periodo PND 35-48. Questi intervalli comprendono periodi di sviluppo distinti riguardanti ad esempio lo sviluppo del sistema della dopamina 22,23,24, la vulnerabilità agli effetti dei farmaci sullo sviluppo delle reti neuronali 17,25,26,27 e caratteristiche comportamentali distinte 16,20,28,29,30.

Il comportamento di combattimento del topo residente è richiesto per il protocollo di sconfitta sociale. Tuttavia, come con i topi femmine, i maschi in genere non si impegnano in interazioni aggressive con i topi della prima adolescenza, forse perché non li percepiscono come una minaccia. La maggior parte degli studi che esplorano gli effetti della sconfitta sociale cronica nei topi adolescenti C57BL/6 sono stati condotti durante il periodo medio-adolescenziale 31,32,33,34,35; altri non specificano il giorno postnatale dell’esposizione adolescenziale36,37, o estendono i giorni per la sconfitta alla prima età adulta38 o non consentono il contatto sensoriale39; Altri studi su topi adolescenti utilizzano ceppi diversi40,41. Le caratteristiche di questi studi che utilizzano lo stress cronico da sconfitta sociale nei topi maschi adolescenti sono riassunte nella Tabella 1.

Il nostro gruppo di ricerca è interessato a individuare specifiche finestre di esposizione adolescenziali, inclusa la prima adolescenza, in topi C57BL/6. A causa della breve durata dei diversi periodi dell’adolescenza, è stata progettata una versione modificata della versione accelerata del paradigma dello stress da sconfitta sociale cronica42. Questo modello è stato definito stress da sconfitta sociale accelerata (AcSD) per i topi adolescenti. Lavori precedenti mostrano che ci sono significative differenze di sesso nella sensibilità allo stress sociale nell’adolescenza nei ratti 8,26,43,44,45, così come negli effetti dannosi dello stress sociale sulle traiettorie di salute mentale negli esseri umani 46,47,48,49,50,51,52, 53,54,55,56. Il modello AcSD funziona efficacemente anche per i topi femmine adolescenti, consentendo loro di studiare le potenziali conseguenze specifiche del sesso e di esplorare le basi neurobiologiche.

Tabella 1: Studi che utilizzano paradigmi di stress da sconfitta sociale in topi maschi adolescenti. Ceppo e specie: California Topo: Peromyscus californicus. C57BL/6: Mus musculus black 6 ceppo di topo consanguineo. C57BL/6J: Modello murino consanguineo nero 6 di M. musculus fornito dai laboratori di Jackson. CD-1: M. musculus da un ceppo di topo albino svizzero di razza. ICR: M. musculus Institute of Cancer Research ha superato il ceppo di topo albino. OF1: M. musculus Oncins France 1 ceppo di topo albino di razza.
Abbreviazioni: wk = settimana; PND = Giorno postnatale; res = resiliente; sus = suscettibile; unsus = insensibile. Clicca qui per scaricare questa tabella.

Protocol

Le procedure sperimentali sono state eseguite in conformità con le linee guida del Canadian Council of Animal Care e approvate dalla McGill University e dal Douglas Hospital Animal Care Committee (numero di approvazione per esperimenti sugli animali: 2005-5084). Tutti i topi sono stati alloggiati in una stanza di colonia a temperatura e umidità controllate (21-22 °C; 60%) e su un ciclo luce-buio di 12 ore (luce accesa alle 8:00) presso il Neurophenotyping Centre del Douglas Mental Health University Institute. I topi h…

Representative Results

Un totale di quattro diversi esperimenti sono stati eseguiti utilizzando il modello di stress da sconfitta sociale cronica in topi maschi adolescenti C57BL/6 (PND 21). Tuttavia, questo modello presentava importanti limitazioni per il suo utilizzo nei topi C57BL/6 della prima adolescenza. Modifiche all’attrezzatura necessarie per i topi C57BL/6 adolescentiLa prima limitazione era che l’attrezzatura utilizzata per l’apparato di lotta sociale era stata progettata per topi adu…

Discussion

Comportamento coerente e aggressivo nei topi CD-1
Durante la fase di screening, è molto importante prendere nota di tutti i comportamenti mostrati dal CD-1 (inseguimento, comportamenti di montaggio, annusare, toelettare o mordere) e seguire attentamente questi record quando si selezionano i topi CD-1 per l’AcSD. È probabile che un topo CD-1 che interagisce con il topo adolescente senza attaccarlo svilupperà aggressività nei confronti dei topi adolescenti durante l’adescamento. Al contrario, un top…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo lavoro è stato finanziato dal Canadian Institutes for Health Research (CF Grant Numbers: MOP-74709; PJT 190045), l’Istituto Nazionale sull’Abuso di Droghe (numero di sovvenzione CF: R01DA037911), il Consiglio di ricerca sulle scienze naturali e l’ingegneria del Canada (numero di sovvenzione CF: 2982226). Andrea Pantoja-Urban è stato sostenuto dal Consiglio Nazionale per le Scienze Umane, le Scienze e le Tecnologie/Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías (CONAHCYT) dal Messico e FRQNT – Programma di borse di studio al merito per studenti stranieri (PBEEE). Samuel Richer è stato sostenuto da una borsa di studio del Programma Integrato di Neuroscienze della McGill University. Le illustrazioni delle figure sono state create utilizzando i modelli di BioRender.com.

Materials

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.

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Cite This Article
Pantoja-Urbán, A. H., Richer, S., Giroux, M., Nouel, D., Flores, C. Social Defeat Stress Model for Adolescent C57BL/6 Male and Female Mice. J. Vis. Exp. (205), e66455, doi:10.3791/66455 (2024).

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