Summary

Cama y anidación limitadas como modelo de adversidad temprana en ratones

Published: July 12, 2024
doi:

Summary

Este protocolo describe un modelo animal para estudiar cómo la adversidad en los primeros años de vida, provocada por un entorno empobrecido y un cuidado materno impredecible durante el período postnatal temprano, afecta el desarrollo del cerebro y el riesgo futuro de trastornos mentales.

Abstract

La adversidad en los primeros años de vida, como el abuso, la negligencia, la falta de recursos y un entorno familiar impredecible, es un factor de riesgo conocido para desarrollar trastornos neuropsiquiátricos como la depresión. Los modelos animales de ELA se han utilizado para estudiar el impacto del estrés crónico en el desarrollo del cerebro y, por lo general, se basan en la manipulación de la calidad y/o cantidad de la atención materna, ya que esta es la principal fuente de experiencias tempranas en la vida de los mamíferos, incluidos los humanos. Aquí, se proporciona un protocolo detallado para emplear el modelo de Cama y Anidamiento Limitado (LBN) en ratones. Este modelo imita un entorno de bajos recursos, que provoca patrones fragmentados e impredecibles de cuidado materno durante una ventana crítica de desarrollo (días postnatales 2-9) al limitar la cantidad de materiales de anidación que se le dan a la madre para construir un nido para sus cachorros y separar a los ratones de la ropa de cama a través de una plataforma de malla en la jaula. Se proporcionan datos representativos para ilustrar los cambios en el comportamiento materno, así como la disminución del peso de las crías y los cambios a largo plazo en los niveles basales de corticosterona, que resultan del modelo LBN. En la edad adulta, se ha demostrado que las crías criadas en el entorno LBN exhiben una respuesta aberrante al estrés, déficits cognitivos y un comportamiento similar a la anhedonia. Por lo tanto, este modelo es una herramienta importante para definir cómo la maduración de los circuitos cerebrales sensibles al estrés se ve alterada por el ELA y da lugar a cambios de comportamiento a largo plazo que confieren vulnerabilidad a los trastornos mentales.

Introduction

El período postnatal temprano es una ventana crítica del desarrollo en la que las influencias ambientales pueden cambiar la trayectoria del desarrollo. Por ejemplo, la adversidad temprana de la vida (ELA, por sus siglas en inglés) puede alterar el desarrollo del cerebro para provocar cambios a largo plazo en la función cognitiva y emocional. Ejemplos de ELA incluyen abuso físico o emocional, negligencia, recursos inadecuados y un ambiente familiar impredecible que ocurredurante la infancia o la adolescencia. Se sabe que el ELA es un factor de riesgo para el desarrollo de trastornos como la depresión, el trastorno por consumo de sustancias, el trastorno de estrés postraumático (TEPT) y la ansiedad 2,3,4,5. Esto es importante dado que los niveles de pobreza infantil en los EE. UU. se han más que duplicado recientemente, del 5,2% en 2021 al 12,4% en 20226, y aunque la pobreza en sí misma no es necesariamente ELA, aumenta la probabilidad de varios tipos de ELA7.

Los modelos animales han sido esenciales durante mucho tiempo para comprender los efectos del estrés en los primeros años de vida en el desarrollo del cerebro y los resultados en la edad adulta. Los dos principales modelos animales utilizados en los últimos años para diseccionar este fenómeno son la separación materna (EM) y un entorno empobrecido inducido por materiales de cama y anidación limitados (LBN). La EM fue desarrollada como un modelo de privación parental8. En él, las madres de roedores se alejan de sus crías, generalmente durante varias horas, todos los días hasta el destete8. Se ha descubierto que el paradigma de la EM da lugar a comportamientos depresivos y similares a la ansiedad en la edad adulta9, así como a una respuesta aberrante al estrés crónico10,11. Por otro lado, el modelo LBN, desarrollado por primera vez en el laboratorio de Baram12, no separa la madre de las crías, sino que modifica el ambiente en el que se crían las crías, imitando un ambiente de bajos recursos12,13. La disminución de la cantidad de material de anidación y la prevención del acceso directo al lecho en este modelo resulta en una interrupción del cuidado materno de las madres3. Dado que se requiere una atención materna robusta y predecible para el desarrollo adecuado de los circuitos cerebrales cognitivos y emocionales14, la atención materna fragmentada de la LBN puede dar lugar a una variedad de resultados, incluido un eje hipotálamo-hipófisis-suprarrenal (HPA) hiperactivo, cambios en el equilibrio excitatorio-inhibidor en múltiples regiones del cerebro, aumento de los niveles de hormona liberadora de corticotropina (CRH) y comportamiento depresivo en la descendencia13, 15,16,17,18,19.

El mecanismo exacto por el cual el ELA resulta en un mayor riesgo de trastornos neuropsiquiátricos no se comprende completamente. Se cree que está relacionado con alteraciones en los circuitos del eje HPA 19,20, y la evidencia reciente muestra que esto puede ser causado por cambios en la poda sináptica microglial19. Se ha demostrado que el modelo LBN es una herramienta crucial para comprender el impacto del entorno perinatal en el desarrollo del cerebro y los resultados conductuales a largo plazo. A pesar de que este modelo fue desarrollado inicialmente para ratas, también ha sido adaptado para ratones con el fin de aprovechar las herramientas transgénicas existentes 12,13. Cabe destacar que el modelo es muy similar en ambas especies y provoca resultados altamente convergentes, como alteraciones en el eje HPA, déficits cognitivos y comportamiento depresivo, lo que pone de manifiesto su utilidad interespecie y su potencial traslacional. Este artículo proporcionará una descripción detallada de cómo emplear el modelo de cama y anidación limitada en ratones, recopilando y analizando el comportamiento materno y los resultados de la descendencia para validar la eficacia del modelo y los resultados esperados.

Protocol

Todos los procedimientos con animales se realizaron de acuerdo con la Guía para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio de los Institutos Nacionales de Salud, y fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad Estatal de Georgia (número de aprobación A24011). Los ratones fueron criados y mantenidos en las Instalaciones de Animales de la Universidad Estatal de Georgia. Los experimentos se realizaron en una cepa C57BL/6J durante el período perinatal (día postnatal [P] 2-…

Representative Results

Los resultados representativos demuestran cómo la ELA, impuesta por un ambiente empobrecido en las jaulas LBN, afecta el cuidado materno de las madres y los resultados fisiológicos de la descendencia. La entropía diaria en el comportamiento de cuidado materno es mayor en LBN entre los días P3-P6 (F1,58 = 7,21, p = 0,0094; Figura 2A), así como la entropía promedio de cada presa de este período de tiempo (t15 = 3.03, p = 0.0085; <strong class="xfi…

Discussion

Este artículo proporciona un protocolo detallado para aplicar el modelo LBN en ratones. Este modelo es una herramienta importante para comprender cómo una forma de estrés crónico etológica y traslacionalmente relevante en los primeros años de vida contribuye al desarrollo de trastornos neuropsiquiátricos en la descendencia13. También es útil para estudiar el comportamiento materno y cualquier cambio en el cerebro de las madres desde una perspectiva molecular, neuroendocrina o basada en ci…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabajo contó con el apoyo de la #MH120327 del Premio NIMH K99/R00 Camino a la Independencia, la Subvención de la Fundación Whitehall #2022-08-051 y la Subvención para Jóvenes Investigadores de NARSAD #31308 de la Fundación de Investigación del Cerebro y el Comportamiento y la Fundación John y Polly Sparks. Los autores desean agradecer a la División de Recursos Animales de la Universidad Estatal de Georgia por brindar un cuidado excepcional a nuestros animales, y a Ryan Sleeth por su excelente apoyo técnico en la configuración y mantenimiento de nuestro sistema de gestión de video. La Dra. Bolton también desea agradecer a la Dra. Tallie Z. Baram por su excelente capacitación en la implementación adecuada del modelo LBN durante su beca postdoctoral.

Materials

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

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Mroue-Ruiz, F. H., Garvin, M., Ouellette, L., Sequeira, M. K., Lichtenstein, H., Kar, U., Bolton, J. L. Limited Bedding and Nesting as a Model for Early-Life Adversity in Mice. J. Vis. Exp. (209), e66879, doi:10.3791/66879 (2024).

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