一、CSDS模型研究背景
CSDS的全稱是chronic social defeated stress,又稱慢性社會挫敗應(yīng)激模型,是一種用來制作動物抑郁模型的方法。在神經(jīng)精神病學(xué)研究領(lǐng)域中,引起人們極大興趣的是開發(fā)有效的抑郁癥動物模型,以幫助理解抑郁癥背后的神經(jīng)生物學(xué)和分子機(jī)制。慢性應(yīng)激的各種模型已被用于在小鼠中誘發(fā)與抑郁相關(guān)的癥狀,其中包括慢性不可預(yù)測的應(yīng)激,足部震顫,固定應(yīng)激,然后進(jìn)行性yu減退或類似絕望行為的測量(例如,蔗糖偏愛測試,強(qiáng)迫游泳測試和尾巴懸吊測試),但它們并未很好地驗(yàn)證為人類抑郁癥的模型。
當(dāng)前,慢性社交挫敗壓力由于其可靠性和可重復(fù)性而被廣泛接受為抑郁癥的有效模型。由于以下原因,社交失敗范例已被證明是人類抑郁的良好模型:
1)易感小鼠的抑郁表型(社交回避,快感不足,代謝變化等)??梢酝ㄟ^抗抑郁藥的長期治liao來逆轉(zhuǎn),但不能通過急性給藥來逆轉(zhuǎn)。
2)社會挫敗壓力會產(chǎn)生易感表型和適應(yīng)性表型,這可用來解釋抑郁癥病理生理學(xué)中人類壓力敏感性的個體差異。
3)社交失敗壓力誘發(fā)的易感表型在大腦獎勵電路中伴隨遺傳和表觀遺傳變化而持久。
二、設(shè)備及軟件(建議)
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透明的鼠籠(帶襯墊的一次性鼠籠)
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標(biāo)準(zhǔn)水瓶(鼠標(biāo)水瓶)
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帶吸管的水瓶塞(氯丁橡膠塞,1英寸彎曲管–尖頭)
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氣缸(定制,用于額外注水的塑料支架)
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分壓器(定制,透明的多孔有機(jī)玻璃板)
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可移動外殼(定制,透明有機(jī)玻璃,頂部和底部打開)
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秒表
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開場實(shí)驗(yàn)箱(定制,44 [w] x 44 [d] x 30 [h] cm)
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用于社交互動測試的視頻跟蹤系統(tǒng)(例如,上海欣軟,VisuTrack動物行為分析軟件,CCD攝像頭和計(jì)算機(jī))
三、 慢性社交挫敗應(yīng)激模型的建立
(1)傳統(tǒng) CSDS 建模方法
該部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是參照了有關(guān)文獻(xiàn):Kudryavtseva NN,Bakshtanovskaya IV,Koryakina LA. Socialmodel of depression in mice of C57BL/6J strain[J]. Pharmacol Biochem Behav,1991,38(2):315-320.
首先根據(jù)需要選取一定數(shù)量的CD 1小鼠作為攻擊性小鼠,在正式實(shí)驗(yàn)前2-3周開始對其攻擊性進(jìn)行篩選。具體方法就是:每個飼養(yǎng)籠中飼養(yǎng)雄性和雌性兩只周齡相近的CD1小鼠,一定時(shí)間內(nèi)讓CD1雄性小鼠產(chǎn)生領(lǐng)地意識;1周以后,將配對飼養(yǎng)的雌鼠分離出飼養(yǎng)籠,隨機(jī)放入一只陌生的C57小鼠作為領(lǐng)地入侵者,如果CD1雄性小鼠在1 min之內(nèi)就開始對C57小鼠發(fā)動攻擊,那么該CD1小鼠則被視為攻擊性CD1小鼠。運(yùn)用同樣的方法篩選出所有需要的攻擊性雄性CD1小鼠。正式實(shí)驗(yàn)前,選取雄性C57小鼠(7周),隨機(jī)分配成正常組和應(yīng)激組,每組10只,對照組每2只一籠,其余均單籠飼養(yǎng),給正常飲食飲水一周充分適應(yīng)環(huán)境。當(dāng)實(shí)驗(yàn)開始時(shí),提前分離CD1雌鼠,取模型組C57小鼠一只,直接放入陌生雄性CD1小鼠(8-9周)飼養(yǎng)籠中,使C57小鼠遭受雄性CD1小鼠持續(xù)性攻擊約5-10 min;然后將兩只小鼠用帶有密集小孔的透明塑料隔板隔開,使兩只小鼠彼此仍能互視和聞嗅但是無法接觸,運(yùn)用這種方法持續(xù)到下次進(jìn)行攻擊前為止,完成該過程后即為第1天應(yīng)激。第2天再將該C57鼠放入另一不同的CD1雄性鼠的籠中,使C57小鼠受到相同程度的應(yīng)激;第三天再放入第三只CD1雄性鼠的籠中,同樣使C57小鼠受到同樣程度的應(yīng)激。如此連續(xù)應(yīng)激10天,并保證每tian同一只C57小鼠受到不同CD1雄性鼠的攻擊。在此期間,對照組和應(yīng)激組C57小鼠均維持正常飲食飲水,而對照組則保持2只一籠,每tian相互更換接觸不同的小鼠。
(2)改進(jìn)型慢性社交挫敗應(yīng)激(CSDS)
模型的建立CSDS模型的構(gòu)建方法參照文獻(xiàn):Golden SA,Covington HE 3rd,Berton O,et al. A standardizedprotocol for repeated social defeat stress in mice[J]. Nat Protoc,2011,6(8):1183-1191.
將CD-1小鼠單籠飼養(yǎng) 7 d 產(chǎn)生領(lǐng)地意識,C57BL/6 小鼠 4~5只飼養(yǎng) 7 d 適應(yīng)環(huán)境。首先篩選 CD-1 小鼠的攻擊性,將C57BL/6小鼠置CD-1小鼠籠中3 min,若CD-1小鼠發(fā)起攻擊多于 5 次且攻擊潛伏期< 1 min,認(rèn)為有攻擊性,在 3 d 中至少 2 次有攻擊性,可作為模型中的攻擊鼠。實(shí)驗(yàn)組(Sus)小鼠進(jìn)行 10 d 的 CSDS,即將實(shí)驗(yàn)組 C57BL/6 小鼠連續(xù) 10 d 放入 CD-1 小鼠籠中,被攻擊 5~10 min后用一帶孔透明亞克力板隔離24 h,每tian更換新的CD-1小鼠避免適應(yīng)。10 d后將實(shí)驗(yàn)組C57BL/6小鼠取出并單籠飼養(yǎng)。而非應(yīng)激對照組(Con)為同周齡C57BL/6小鼠,每tian與無攻擊性 C57BL/6 小鼠接觸 5~10 min 后用相同的板隔離24 h,每tian更換新的C57BL/6小鼠。10 d結(jié)束后將非應(yīng)激對照組C57BL/6小鼠取出并單籠飼養(yǎng)。
四、CSDS模型的檢測方法
10天連續(xù)應(yīng)激結(jié)束后即開始行為學(xué)測試。根據(jù)糖水消耗,社會接觸的行為學(xué)和懸尾測試的結(jié)果將C57小鼠分為正常組,抑郁敏感組,抑郁非敏感組。
(1)糖水偏好實(shí)驗(yàn)
糖水偏好測試是檢測抑郁癥快感缺失的經(jīng)典方法。根據(jù)文獻(xiàn)稍做修改。首先給予小鼠兩瓶清水,24 h后將其中一瓶換成1%蔗糖溶液,稱重并記錄兩瓶質(zhì)量,12 h后交換瓶的位置避免方向偏好,經(jīng)過 24 h 測試后再次稱重,糖水偏好系數(shù)為:糖水消耗質(zhì)量/總消耗質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):Liu MY,Yin CY,Zhu LJ,et al. Sucrose preference test for measurement of stress -induced anhedonia in mice[J]. Nat Protoc,2018,13(7):1686-1698.
測試前用自來水配制好1%蔗糖水,與不含蔗糖的正常自來水同時(shí)放在C57模型鼠的鼠籠處,保證其自由飲用,同時(shí)提供充足的鼠食,每12h將糖水和白水互換位置,以防止C57模型鼠產(chǎn)生位置偏好。到第三天將所有的水和食物同時(shí)撤走,將C57模型鼠禁食24 h。禁食結(jié)束后分別稱量糖水和白水的重量并記錄,然后將兩瓶水隨機(jī)放在飼養(yǎng)籠上供模型鼠自由飲用,1h后取下兩瓶水分別測量兩瓶水剩下的重量,計(jì)算出糖水消耗重量A和白水消耗重量B,利用公式A/(A+B)X 100%即得到CSDS模型鼠的糖水偏好率。糖水偏好率的值與動物的快感程度呈正相關(guān),其值越小則表明動物快感缺失越嚴(yán)重。
(2)社會互動實(shí)驗(yàn)/社會接觸實(shí)驗(yàn)
該實(shí)驗(yàn)方法主要用于檢測小鼠對陌生目標(biāo)的靠近,探索和躲避行為。正常的嚙齒類動物是社會性動物,當(dāng)正常鼠與陌生鼠相遇后會與陌生鼠頻繁接觸;而遭受過社會挫敗應(yīng)激的小鼠則會產(chǎn)生孤立和逃避接觸的行為,該行為一般判定為抑郁樣行為;而相比之下,在一定的時(shí)間內(nèi),正常鼠在單位時(shí)間內(nèi)與正常鼠接觸的時(shí)間明顯長于模型鼠在單位時(shí)間內(nèi)與正常鼠接觸的時(shí)間,因此,在規(guī)定時(shí)間內(nèi)計(jì)算出模型鼠與攻擊鼠接觸的時(shí)間能反應(yīng)出模型鼠的抑郁程度。其具體操作方法是:在敞箱(45X45 X 45cm)一側(cè)的中央放入隔板(10 x 6cm,底部有密集小孔,用來放置陌生CD1小鼠),以中央放置CD1小鼠的區(qū)域?yàn)橹行?,劃出一矩形區(qū)域作為接觸區(qū)域(14x26 cm ) }46}。結(jié)果通過由上海欣軟信息科技有限公司公司提供的VisuTrack軟件進(jìn)行接觸時(shí)間的統(tǒng)計(jì)。使用VisuTrack 軟件記錄小鼠在社交互動區(qū)以及角落區(qū)的時(shí)間,社交互動比率(social interaction,SI)為:第2階段在互動區(qū)的時(shí)間/第1階段在互動區(qū)的時(shí)間。認(rèn)為 SI<1 的小鼠表現(xiàn)出社交回避為敏感型,SI>1的小鼠表現(xiàn)出社交偏好為抵抗型。整個實(shí)驗(yàn)步驟如下:
(1)打開軟件和攝像頭后將實(shí)驗(yàn)籠放置到合適的位置,然后進(jìn)行軟件的設(shè)置;
(2)不放入陌生的CD1小鼠,然后放入C57小鼠,然后開始計(jì)時(shí),時(shí)間設(shè)定為2.5 min,zui后得到接觸區(qū)和非接觸區(qū)的累積時(shí)間,此階段為Target absent;
(3)放入陌生的CD1小鼠,然后放入C57小鼠,然后開始計(jì)時(shí),時(shí)間設(shè)定為2.5 min,zui后得到接觸區(qū)和非接觸區(qū)的累積時(shí)間,此階段為Target present;
(4)分別統(tǒng)計(jì)對照組和模型組的Target absent和Target present的累積時(shí)間,在Target absent階段,對照組和模型鼠無明顯差異,但是在Target present階段,模型鼠的接觸時(shí)間明顯降低。
(3)強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)和懸尾實(shí)驗(yàn)
強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn) :強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)是用于評價(jià)動物抑郁樣行為的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)[12]。實(shí)驗(yàn)裝置為3 L燒 杯,在其中加2 L清水,水溫在(22±1)℃,2只動物之間應(yīng)更換清水。實(shí)驗(yàn)第 1 天將小鼠置燒杯中,游泳15 min 后取出擦干。第 2 天將小鼠置燒杯中,計(jì)時(shí)6 min,記錄后4 min的不動時(shí)間。
懸尾實(shí)驗(yàn):將高60cm的架子放置于安靜的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中,用夾子夾住小鼠尾巴末端1cm處,然后將夾子固定在架子上,使其倒吊于架子上,小鼠為克服不正常體位而掙扎活動,在此期間記錄小鼠的不動時(shí)間??偣矔r(shí)間為6min,開始1min為適應(yīng)時(shí)間,隨后5min為記錄時(shí)間,記錄分析軟件同樣為VisuTrack軟件。
(4)高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)
高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)是對焦慮樣行為進(jìn)行分析的經(jīng)典測試。迷宮由2條垂直的跑道(寬 5 cm×長 35 cm)組成,一條跑道由15 cm高墻包裹(閉合臂),另一條跑道無包裹(開放臂)。2 個臂通過中心區(qū)域(5 cm×5 cm)連接,距地面 40 cm。在測試開始時(shí),將小鼠置中央?yún)^(qū)域面對開放臂,記錄在開放臂和閉合臂上的時(shí)間,整個實(shí)驗(yàn)共記錄5 min。
(5)Y 迷宮實(shí)驗(yàn)
Y 迷宮實(shí)驗(yàn)可用于評價(jià)小鼠的空間記憶能力。迷宮由 3 個臂組成(8 cm×30cm×15 cm),兩臂間夾角為 120°。在第1階段將其中一個臂關(guān)閉,放入小鼠任其自由探索15 min。1 h后開始第2階段,打開先前關(guān)閉的臂,計(jì)時(shí)5 min,記錄小鼠在新臂中的探索時(shí)間。
五、探討
(1)CSDS引起小鼠生理指標(biāo)改變
我們發(fā)現(xiàn),在CSDS模型中經(jīng)過10 d的社交挫敗應(yīng)激之后,應(yīng)激敏感組小鼠(n=23)的體質(zhì)量與非應(yīng)激對照組小鼠(n=20)相比顯著減輕(P=0.002)。與此同時(shí),對兩組小鼠進(jìn)行血糖監(jiān)測時(shí)發(fā)現(xiàn),隨著社交挫敗應(yīng)激的進(jìn)行,敏感組小鼠的血糖逐漸增加。
(2)CSDS引起小鼠焦慮樣行為
我們通過曠場和高架十字等行為學(xué)方法對CSDS模型小鼠的焦慮樣負(fù)性情緒進(jìn)行了分析評價(jià)。在曠場實(shí)驗(yàn)中,我們發(fā)現(xiàn),與非應(yīng)激對照組小鼠(n=18)相比,應(yīng)激敏感型小鼠(n=21)在曠場中活動的距離顯著降低(P=0.0008),表現(xiàn)出探索減少的行為。同時(shí),小鼠在曠場中心位置活動的時(shí)間也顯著減少(P=0.0002),更喜歡貼壁行走或躲在角落中??梢?,應(yīng)激敏感組小鼠表現(xiàn)出更高的焦慮樣行為。但在采用高架十字迷宮進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)發(fā)現(xiàn),應(yīng)激敏感組小鼠(n=21)較非應(yīng)激對照組小鼠(n=18)在開放臂的活動時(shí)間也稍有減少,但未見顯著差異(P=0.3)。
(3)CSDS導(dǎo)致小鼠抑郁樣行為
我們借助糖水偏好實(shí)驗(yàn)、強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)以及懸尾實(shí)驗(yàn)等評價(jià)動物抑郁樣行為的經(jīng)典行為學(xué)實(shí)驗(yàn), 對 CSDS 模型小鼠進(jìn)行了系統(tǒng)研究。其中,糖水偏好實(shí)驗(yàn)反映小鼠是否出現(xiàn)快感缺失;強(qiáng)迫游泳以及懸尾實(shí)驗(yàn)反映小鼠是否存在絕望行為,這兩點(diǎn)是抑郁癥患者的經(jīng)典行為改變。
(4)CSDS引起小鼠空間記憶受損
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