Dit protocol beschrijft een diermodel om te bestuderen hoe tegenspoed in het vroege leven, veroorzaakt door een verarmde omgeving en onvoorspelbare moederlijke zorg tijdens de vroege postnatale periode, de ontwikkeling van de hersenen en het toekomstige risico op psychische stoornissen beïnvloedt.
Tegenspoed in het vroege leven (ELA), zoals misbruik, verwaarlozing, gebrek aan middelen en een onvoorspelbare thuisomgeving, is een bekende risicofactor voor het ontwikkelen van neuropsychiatrische stoornissen zoals depressie. Diermodellen voor ELA zijn gebruikt om de impact van chronische stress op de ontwikkeling van de hersenen te bestuderen en zijn meestal gebaseerd op het manipuleren van de kwaliteit en/of kwantiteit van de zorg voor moeders, aangezien dit de belangrijkste bron is van vroege levenservaringen bij zoogdieren, inclusief mensen. Hier wordt een gedetailleerd protocol gegeven voor het gebruik van het Limited Bedding and Nesting (LBN) model bij muizen. Dit model bootst een omgeving met weinig middelen na, die gefragmenteerde en onvoorspelbare patronen van moederlijke zorg veroorzaakt tijdens een kritieke ontwikkelingsperiode (postnatale dagen 2-9) door de hoeveelheid nestmateriaal die aan de moeder wordt gegeven om een nest voor haar pups te bouwen te beperken en de muizen te scheiden van het beddengoed via een gaasplatform in de kooi. Representatieve gegevens worden verstrekt om de veranderingen in het gedrag van de moeder te illustreren, evenals de verminderde gewichten van de pup en langetermijnveranderingen in basale corticosteronspiegels, die het gevolg zijn van het LBN-model. Als volwassenen is aangetoond dat nakomelingen die in de LBN-omgeving zijn grootgebracht, een afwijkende stressrespons, cognitieve tekorten en anhedonie-achtig gedrag vertonen. Daarom is dit model een belangrijk hulpmiddel om te definiëren hoe de rijping van stressgevoelige hersencircuits wordt veranderd door ELA en resulteert in gedragsveranderingen op de lange termijn die kwetsbaarheid voor psychische stoornissen verlenen.
De vroege postnatale periode is een kritieke ontwikkelingsperiode waarin omgevingsinvloeden het ontwikkelingstraject kunnen verschuiven. Tegenspoed in het vroege leven (ELA) kan bijvoorbeeld de ontwikkeling van de hersenen veranderen om langdurige veranderingen in de cognitieve en emotionele functie uit te lokken. Voorbeelden van ELA zijn onder meer fysieke of emotionele mishandeling, verwaarlozing, ontoereikende middelen en een onvoorspelbare thuisomgeving die zich voordoet tijdens de kindertijd of adolescentie. Het is bekend dat ELA een risicofactor is voor het ontwikkelen van stoornissen zoals depressie, stoornis in het gebruik van middelen, posttraumatische stressstoornis (PTSS) en angst 2,3,4,5. Dit is belangrijk gezien het feit dat de armoede onder kinderen in de VS de laatste tijd meer dan verdubbeld is, van 5,2% in 2021 tot 12,4% in 20226, en hoewel armoede zelf niet noodzakelijkerwijs ELA is, verhoogt het wel de kans op verschillende soorten ELA7.
Diermodellen zijn al lang essentieel voor het begrijpen van de effecten van stress in het vroege leven op de ontwikkeling van de hersenen en de resultaten voor volwassenen. De twee belangrijkste diermodellen die de afgelopen jaren zijn gebruikt om dit fenomeen te ontleden, zijn maternale scheiding (MS) en een verarmde omgeving veroorzaakt door beperkt strooisel en nestmateriaal (LBN). MS is ontwikkeld als een model van ouderlijke deprivatie8. Daarin worden knaagdierdammen bij hun pups weggehaald, meestal gedurende enkele uren, elke dag tot het spenen8. Het is gebleken dat het MS-paradigma resulteert in depressief en angstachtig gedrag op volwassen leeftijd9, evenals een afwijkende reactie op chronische stress10,11. Aan de andere kant scheidt het LBN-model, voor het eerst ontwikkeld in het Baram-laboratorium12, de moeder niet van de pups, maar wijzigt het eerder de omgeving waarin de pups worden grootgebracht, waardoor een omgeving met weinig hulpbronnen wordt nagebootst 12,13. Het verminderen van de hoeveelheid nestmateriaal en het voorkomen van directe toegang tot het strooisel in dit model resulteert in een verstoorde moederzorg van de moederdieren3. Aangezien robuuste en voorspelbare maternale zorg nodig is voor de juiste ontwikkeling van cognitieve en emotionele hersencircuits14, kan gefragmenteerde maternale zorg van LBN resulteren in een reeks uitkomsten, waaronder een overactieve hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA) -as, verschoven prikkelend-remmend evenwicht in meerdere hersengebieden, verhoogde niveaus van corticotropine-releasing hormoon (CRH) en depressief gedrag bijhet nageslacht. 15,16,17,18,19.
Het exacte mechanisme waardoor ELA leidt tot een verhoogd risico op neuropsychiatrische stoornissen is niet volledig begrepen. Men denkt dat het verband houdt met veranderingen in het circuit van de HPA-as19,20, en recent bewijs toont aan dat dit kan worden veroorzaakt door veranderingen in microgliale synaptische snoei19. Het is aangetoond dat het LBN-model een cruciaal hulpmiddel is voor het begrijpen van de impact van de perinatale omgeving op de ontwikkeling van de hersenen en gedragsresultaten op de lange termijn. Hoewel dit model in eerste instantie werd ontwikkeld voor ratten, is het ook aangepast voor muizen om te profiteren van de bestaande transgene hulpmiddelen12,13. Het model lijkt met name erg op elkaar in beide soorten en veroorzaakt zeer convergente resultaten, zoals veranderingen in de HPA-as, cognitieve tekorten en depressief gedrag, waardoor het soortoverschrijdende nut en het translationele potentieel ervan wordt benadrukt. Dit artikel geeft een gedetailleerde beschrijving van hoe het beperkte bedding- en nestmodel bij muizen kan worden gebruikt, waarbij het gedrag van de moeder en de resultaten van het nageslacht worden verzameld en geanalyseerd om de werkzaamheid van het model en de verwachte resultaten te valideren.
Dit artikel biedt een gedetailleerd protocol om het LBN-model bij muizen toe te passen. Dit model is een belangrijk hulpmiddel om te begrijpen hoe een ethologisch en translationeel relevante vorm van chronische stress in het vroege leven bijdraagt aan de ontwikkeling van neuropsychiatrische stoornissen bij het nageslacht. Het is ook nuttig voor het bestuderen van maternale gedrag en eventuele veranderingen in de hersenen van de moeders vanuit een moleculair, neuro-endocrien of circuitgebaseerd per…
The authors have nothing to disclose.
Dit werk werd ondersteund door NIMH K99/R00 Pathway to Independence Award #MH120327, Whitehall Foundation Grant #2022-08-051 en NARSAD Young Investigator Grant #31308 van de Brain & Behavior Research Foundation en The John and Polly Sparks Foundation. De auteurs willen de afdeling Dierlijke Hulpbronnen van de Georgia State University bedanken voor het verlenen van uitzonderlijke zorg aan onze dieren., en Ryan Sleeth voor zijn uitstekende technische ondersteuning bij het opzetten en onderhouden van ons videobeheersysteem. Dr. Bolton wil ook Dr. Tallie Z. Baram bedanken voor de uitstekende training in de juiste implementatie van het LBN-model tijdens haar postdoctorale fellowship.
2-inch 4 MP 4x Zoom IR Mini PT Dome Network Camera | Hikvision | DS-2DE2A404IW-DE3(S6) | |
Amazon Basics Aluminum Light Photography Tripod Stand with Case – Pack of 2, 2.8 – 6.7 Feet, 3.66 Pounds, Black | Amazon | From Amazon | |
Blue Iris | Blue Iris Security | Optional video management software | |
CAMVATE 1/4"-20 Mini Ball Head with Ceiling Mount for CCTV & Video Wall Monitors Mount – 1991 | Camvate | From Amazon | |
Corn cob bedding | The Andersons | 4B | |
Cotton nestlet | Ancare | NES3600 | |
Mesh divider | McNICHOLS | 4700313244 | Standard, Aluminum, Alloy 3003-H14, 3/16" No. .032 Standard (Raised), 70% Open Area |
Tendelux DI20 IR Illuminator | Tendelux | From Amazon |
.