2018年5月14日
当小鼠单独饲养并配备跑轮,同时限制其食物获取时,会出现食物摄入量减少和跑轮活动增加的现象。这一实验现象被称为活动性厌食症。该范式为研究神经性厌食症相关神经生物学机制和行为特征提供了实验工具。
本实验的总体目标是研究神经性厌食症背后的神经生物学机制及行为特征。该方法有助于回答精神病学领域关于进食障碍的关键问题,例如神经性厌食症的神经基础是什么,以及哪些脑回路参与其中。该技术的主要优势在于可用于研究神经性厌食症的一些潜在机制,而这些机制在人体中无法进行评估。
通过选择靠近笔记本电脑和转轮集线器的笼架来设置实验区域,这将减少数据传输方面的问题。现在激活转轮集线器与软件之间的连接。
首先打开轮子管理软件,确保两个无线集线器均处于活动状态。在软件中重置轮子的默认连接。打开工具并选择删除轮子。
重复此步骤五次,然后关闭软件并重新打开。接下来,为轮子供电。将电池组的导线连接到轮子的硬件上,并将电池插入轮子的底座中。
然后查看软件。轮距应以 ID 1 的形式列在相应的无线集线器下。如果没有,请断开电池组,删除软件中的轮子,然后重试。
如果识别出转轮,请使用相应动物的编号替换该编号。接下来,使用胶带将跑轮底座固定在笼子底部,以确保其稳定。注意不要让胶带外露,因为小鼠会啃咬暴露的胶带。然后,将一个未腐蚀磁铁的跑轮圆盘安装到底座上,并旋转跑轮,检查其与笼壁及笼栅之间是否有足够的间隙。
旋转圆盘,并检查每次转动是否都能被软件正确记录。接着,使用胶带将食物罐固定在笼子上,将其置于远离跑轮和水瓶的位置。
然后在罐中放入两块饲料,将装满水的水瓶连接到笼子上,并在笼底添加垫料。所有笼子均按此方法准备好后,将小鼠 individually 放入相应的笼子中。所有小鼠放入笼子后,进入软件,点击文件,然后开始采集。
在整个实验过程中,开始新的采集以划分试验阶段。现在让小鼠适应饲养条件整整两天。在此阶段,确定每只小鼠是否健康到足以进行ABA实验。
在实验的第三天,称取约九克饲料,并将重量记录至千分之一克。接着,小心地将小鼠从笼中取出,放入一个大塑料烧杯中,称量其体重并记录至最接近的十分之一克。操作过程中应尽量减少对小鼠的应激。
将小鼠移出笼子后,仔细查找并清除笼内所有食物。除了取出罐子中的食物外,还需检查垫料中是否散落有食物。接下来,如有需要,可用70%异丙醇和纸巾清洁跑轮。
在将小鼠放回笼子之前,务必确保异丙醇已完全干燥。然后将小鼠和9克饲料放入笼中。第二天,应在上次访问后10分钟内返回动物房。
再次将九克饲料放入一个小的塑料烧杯中,并记录准确重量。再次轻轻取出小鼠,在尽量减少小鼠应激的情况下称重。现在将食物罐从笼子中取出并进行检查。
用镊子移除任何粪便,并在烧杯上方使用滤网去除垫料。将较大的食物碎片弄碎,使其通过滤网,仅留下垫料在滤网上。然后在笼具垫料中寻找残留的食物碎片,并将其加入烧杯中。
然后记录笼子中剩余食物的质量。接着,将罐子擦拭干净,并将其空着放回笼子中。如有必要,更换新的胶带。
然后将准备好的9克食物定量放入罐中。与之前相同,清理任何被污染的跑轮,并将其放回笼子中。每天以这种方式重置所有笼子。
在第5、7和第9天,重新启动计算机的轮转活动数据采集程序。在收集完基线数据后,于第11天重新开始数据采集,并进入限制阶段。基本操作遵循基线方案,但需进行若干调整。
首先,在更换食物时不要清理跑轮。其次,将动物对其九克食物配额的取食时间限制在六小时内。喂食时段可以是白天或夜间。
两种选择均有其优点。六小时后,称量罐子和笼子中剩余的食物。此时,如有需要,可清洁转轮,但操作应迅速,以便尽快处理下一个笼子。
在限制阶段的每一天,均需重复此操作。此时必须密切监测动物的体重变化。若小鼠体重下降至其基础体重的75%,应立即将其移出实验。
将这些小鼠置于笼底,提供无限制的食物,且不提供跑轮。在所有笼子评估结束后,除非需要研究其恢复情况,否则对淘汰的小鼠实施安乐死。利用所述实验方法,对一组活动性厌食症小鼠及三组对照组进行了评估。
按照所述方案,食物供给限制在白天的六小时内。当一只小鼠因体重过度下降而被剔除出研究时,也随机剔除一只对照组小鼠。在经历定时喂养的两组中,第1至第5天的体重均有所下降,这与食物摄入量减少存在合理的相关性。
令人好奇的是,体重减轻对转轮跑动活动没有影响。行为学研究结束后,采集大脑并冷冻以进行生化分析。对腹侧被盖区组织的一项分析显示,转轮跑动显著增加了 BDNF 的表达,而食物限制则增加了 NCAM1 mRNA 的表达,但并未改变 BDNF mRNA 的表达水平。
在进行该操作时,重要的是要记住尽量减少小鼠的应激反应,保持测量时间的一致性,保持耐心以获得准确的读数,并持续检查转轮运行软件是否存在任何技术问题。完成该操作后,可对小鼠脑组织进行其他方法分析,如免疫组织化学和放射性配体结合实验,以进一步探究病毒在厌食模型中的功能相关问题。
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本研究利用活动依赖性神经性厌食小鼠模型,探讨神经性厌食症背后的神经生物学机制及行为特征。在食物获取受限并配备跑轮的条件下,小鼠表现出进食减少和活动增加的现象,有助于揭示神经性厌食的潜在机制。
小鼠活动性厌食(activity-based anorexia, ABA)模型为研究神经性厌食症的神经行为机制提供了一个可转化的实验体系,该疾病目前存在巨大的未满足医疗需求。通过可控地研究摄食行为和过度活动表型,该模型有助于在早期发现阶段进行靶点验证和机制层面的风险评估,从而推动针对食欲调节和奖赏通路的新型治疗候选药物的假设驱动型筛选。
ABA 模型适用于从靶点假设验证到先导化合物发现的研究连续过程,尤其适用于影响稳态和奖赏回路的中枢神经系统活性化合物。