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动物模型

标识符CSTR CSTR:16397.09.0K09000159
动物模型中文名称 布氏田鼠
动物模型英文名称 Brandt’s voles
疾病概述 社会型人格障碍(antisocial personality disorder)又称无情型人格障碍是对社会的危害更为严重的一种精神疾病类型。该病是一种犯罪型人格障碍,其患病率在发达的国家为4.3-9.4%,其特征是高度攻击性,行为受偶然动机驱使,社会和人际关系适应不良,常有较严重的反社会行为,危害自己及他人的生命和财产安全(沈渔邨等,2009)。目前造成抑郁症、孤独症以及反社会行为的遗传机制不明,因此本模型的目的是揭示机体响应外在社会压力,并调控个体社会行为的主要基因,及其作用通路,作用脑区,为明确动物行为调控的分子机制,预防和治疗精神疾病提供依据。
动物模型背景信息

布氏田鼠以家族为单位群居,种群内个体间表现出明显的亲社会社交行为。我们推测该行为有其进化出的可遗传的分子调控机制,而催产素和其受体就是一个重要的调控分子。

动物模型制作方法

1.材料和试剂(Materials)

  0.5% 戊巴比妥溶液(Sigma,美国),青霉素、链霉素粉末 (Sigma,美国), 牙科水泥(KY195,上海新世纪,中国), 75% 酒精、无水乙醇、甲醇、二甲苯(北京化工厂,中国) 0.9% 生理盐水(山东华鲁制药有限公司,中国),0.01M PBS缓冲体系(中杉金桥生物技术有限公司,中国),人工脑脊液(ACSF ,Sigma,美国), 催产素(Oxytocin,SLBM4784V, Sigma-Aldrich),催产素受体拮抗剂(OTR-antagonist,L2540,Sigma-Aldrich)。

  手术刀柄(RWD,中国),刀片(RWD,中国),眼科镊(RWD,中国),手术剪(RWD,中国),止血钳(RWD,中国)。  

2.仪器设备(Equipment)

  1ml 注射器双管微量给药系统:(C=6.5mm, C.C=2.6mm, D=0.48mm),包括:1)双导管;2)导管帽芯;3)注射内管;4)导管帽;共4个配件(RWD,中国),脑立体定位仪(Stoelting)(RWD,中国),电动颅骨钻(RWD,中国)。冰冻切片机(Leica CM1950,Leica,德国);Micro Punch针(0.5mm,1.0mm)(北京明阳科华生物科技有限公司);组织研磨器(天根生化科技北京有限公司);微量自动进样泵,RWD,中国),微量注射器(Hamilton Co, Bonaduz, Switzerland),               

  蠕动泵(保定齐力恒流泵有限公司);精准电子天平(上海民桥电子天平厂),离心机(Thermo Fisher Scientific,美国),移液器 (Gilson公司,法国);超净工作台(TBD生物仪器厂,中国);水浴锅(黄石市恒丰医疗器械厂);动物行为学视频跟踪系统(Noldus Information Technology,EthoVision XT,The Netherlands)。

  三箱装置测试区域由3个相邻的箱体组成(长105 cm×宽40 cm×高35 cm),中间2个透明塑料分隔器分隔,并通过开放的门道使三箱连通起来。实验于暗光周期1 h后开始,行为过程采用摄像记录设备(夜视模式)记录后进行分析。


  布氏田鼠是我们自己培育的封闭群,使用的是繁殖到18代的田鼠。我们所有的实验用动物都饲养在独立送排风净化动物笼(Individual Ventitaled Cage, IVC)系统里,其饲养的笼具规格是(L x W x H = 30 x 20 x 30 cm),每笼饲养三只。动物房的昼夜节律是12:12,室温保持在22 ± 2℃,湿度是50 ± 5%。田鼠自由摄食和饮水。动物饮水、垫料和笼具均经高压灭菌处理,饲料经CO60照射消毒达到SPF级动物饲料标准。所有实验动物的使用通过了中国医学科学院医学实验动物研究所的实验动物使用和管理委员会批准,批准编号:ILAS-PG-2014-011。

动物模型表型数据

为了找到调控社会行为的特定脑区,我们用WESTERN BLOTTING方法比较了大仓鼠与布氏田鼠多个脑区催产素(OT)和催产素受体(OTR)的表达差异。结果显示布氏田鼠在核杏仁和伏隔核区的催产素及其受体的表达水平都很高。而且内侧核杏仁和伏隔核是众所周知的调控动物社会行为的主要脑区。

图1 布氏田鼠(BV)与大仓鼠(GH)不同脑区OT与OTR表达的比较

 

为了证明这两个脑区催产素水平变化对动物的社会行为的影响,我们用催产素受体抑制剂注射布氏田鼠这两个脑区,并进行社会识别实验和攻击行为实验,来验证我们的假设。

图2 MeA区注射催产素受体抑制剂对布氏田鼠社会识别的影响

A.对空笼和刺激鼠探索时间, B.对熟悉鼠和陌生鼠探索时间,

实验结果显示:MeA区注射催产素受体拮抗剂的雄性布氏田鼠组和注射人工脑脊液(ACSF)的对照组雄性布氏田鼠相比,在面对空笼和刺激鼠时,对刺激鼠的探索时间显著都高于对空笼的探索时间,初步说明内侧MeA区催产素阻断不影响雄性布氏田鼠的社会探索行为。而对不同组间进行比较发现:注射催产素受体抑制剂的布氏田鼠对空笼、熟悉鼠以及陌生鼠的探索时间都明显低于注射脑脊液的布氏田鼠对照组,说明催产素受体抑制剂能够降低布氏田鼠的社会交际行为。注射催产素受体抑制剂的布氏田鼠对熟悉鼠以及陌生鼠的探索时间没有显著差异,而注射人工脑脊液(ACSF)的对照组雄性布氏田鼠对陌生鼠的探索时间显著高于对熟悉鼠的探索时间,说明MeA区催产素的阻断能影响动物的社会记忆。

图3 MeA区注射催产素受体抑制剂对布氏田鼠攻击行为的影响

中央竞技场实验结果显示:MeA区注射催产素受体抑制剂(OTRA)的雄性布氏田鼠与注射ACSF雄性布氏田鼠相比,其攻击潜伏期和攻击时长都没有显著的差异,表明催产素在MeA区的阻断对布氏田鼠的主动攻击行为没有影响。综上所述,催产素在内侧杏仁核的表达是通过影响布氏田鼠的社会记忆,进而影响其社会交际行为,而不是改变布氏田鼠的亲社会性。

NAcc区注射OTRA的布氏田鼠与注射ACSF布氏田鼠相比,在社会识别实验第一阶段,对照组、催产素受体拮抗剂组布氏田鼠对有刺激鼠的笼子探索时间都多于对空笼子的探索时间,且都具有极显著差异;社会识别实验第二阶段,对照组布氏田鼠对陌生鼠的探索时间多于对熟悉鼠的探索时间,且有显著差异;催产素受体拮抗剂组实验鼠对陌生鼠和熟悉鼠的探索时间差异不显著。实验结果说明:NAcc注射催产素受体抑制剂不影响布氏田鼠的社会探索行为,但影响动物的社会记忆。

图4 NAcc区注射催产素受体抑制剂对布氏田鼠社会识别的影响

中央竞技场实验结果显示:NAcc区注射OTRA的布氏田鼠与注射ACSF相比,其攻击潜伏期显著减少,攻击时长显著增加,说明NAcc区注射OTRA的布氏田鼠的社会攻击行为增加。

 

图5 NAcc区注射催产素受体抑制剂对布氏田鼠攻击行为的影响

 

图6 NAcc区不同注射处理对布氏田鼠社会行为的影响

 

 

 

 

7 p-Stat3- , OXTRA, OXT p-Stat3- +OXT作用于NACC区对布氏田鼠攻击潜伏期、攻击总时间的影响

 

综上所述我们的实验证明了布氏田鼠特定脑区的OT基因能调控动物的社会行为。而且OT在MeA区的阻断对布氏田鼠的主动攻击行为没有影响。即,OT在内侧杏仁核表达能通过影响布氏田鼠的社会记忆,进而影响其社会行为。而NAcc区催产素的阻断能增加氏田鼠的攻击行为,降低布氏田鼠的亲社会行为。

动物模型比较分析 评价该动物模型中采用的生理、生化和病理方法,包括行为、影像、生理生化和组织切片等技术方法及评价模型成功的指标进行详细介绍。采用的仪器设备应满足模型评价的要求,指标完善,条件稳定。
相关文章 (1)内侧杏仁核中催产素对布氏田鼠社会行为的影响(四川动物)2017,36(2):193-197。 (2)伏隔核区Jak/Stat3抑制剂注射调控布氏田鼠的能量代谢四川动物,2018,37(01):57-61. (3)Regulation of social behaviors by p-Stat3 via oxytocin and its receptor in the nucleus accumbens of male Brandt's voles (Lasiopodomys brandtii) Hormones and Behavior,2019, Accepted 12 November 2019.
保种方式 活体繁殖
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