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抑郁症造模丨慢性社交挫败应激CSDS建模介绍

2021.09.14

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          在众多抑郁症的实验研究模型中,慢性社交挫败应激(Chronic social defeat stress,简称CSDS)模型因有明显的诱因、较好的建模成功率以及明显的表型呈现而被广泛认可。以常用的啮齿类动物模型为例,其原理是将一只受试动物与另一只具有攻击性的动物放一起,具攻击性的动物会反复、强势攻击受试动物,使其感受社交挫败应激,从而引发一系列类似抑郁的行为,如社交回避行为、蔗糖偏好降低、奖励阈值增加、悬尾试验和强迫游泳试验中不动性状态增加、认知障碍和快速动眼睡眠期异常等。

         本文将介绍一个常规的CSDS建模方案:将C57BL/6J小鼠与一只更大、更有攻击性的CD-1小鼠放在一起,从而诱导出C57BL/6J小鼠的抑郁样综合征(以其在社交方面的持久障碍如社交回避为特征)。该方案整个实验进程需要3 - 4周完成,包含三个重要阶段:
1、攻击性CD-1小鼠的筛选阶段;
2、C57BL/6J小鼠社交挫败(Social defeat)阶段;
3、C57BL/6J小鼠社交(Social interaction,简称SI)检测阶段。

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01 实验材料

1、矩形大鼠饲养笼(长48.3 cm × 宽26.7 cm × 高15.2 cm);

2、多孔的隔离挡板(长45.7 cm × 宽0.6 cm × 高15.2 cm);


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3、视频追踪设备和软件(可用Panlab的Smart V3.0软件);


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4、非透明的旷场(侧壁包含可拆卸的有机玻璃罩,用于社交测试);


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02 实验动物

CD-1小鼠(30-50只)、C57BL/6J小鼠(50-80只)


03 实验设计

筛选阶段(实验时间为3天)

  1. 购买4-6个月龄的非繁育CD-1雄性小鼠,实验前将CD-1小鼠单笼饲养7天以适应环境。(单笼饲养是为了培养并保持CD-1小鼠的攻击性,也可通过将CD-1小鼠与2只雌鼠放置3-4天后再拿出以培养其攻击性)

  2. 购买一大批C57BL/6J小鼠(年龄6-7周最佳),从其中选取一批鼠(可被反复用于后续的筛选),专门用于筛选CD-1攻击鼠。

  3. 对于单只CD-1小鼠的筛选而言,整个筛选过程持续3天,每天1次每天将1只C57BL/6J小鼠放入CD-1小鼠的饲养笼中,持续3分钟后再拿出;每天换不同的C57BL/6J小鼠试验共进行3天。

    筛选标准:在三天的3分钟筛选过程中,CD-1小鼠必须在至少连续两天对C57BL/6J小鼠有攻击行为;且初次攻击的潜伏期在1分钟内。

社交挫败(Social defeat)阶段(实验时间为10天)

1、提前一天将社交挫败实验笼(含垫料)准备好,并提前一晚将筛选出的CD-1小鼠放置于隔离挡板的一侧笼子中;(共需10只不同的筛选好的CD-1小鼠,每天准备1只)

2、实验组:对于单只受试C57BL/6J小鼠而言,需接受连续10天的社交挫败应激实验,每天持续5-10分钟。每一天,将受试的C57BL/6J小鼠直接放置于准备好的含CD-1小鼠的那一侧实验笼中经历5-10分钟的社交对抗,此过程称之为直接接触应激。之后,将C57BL/6J小鼠放置到实验笼的隔离挡板的另一侧,放置24小时作为间接心理应激。此过程每只受试的C57BL/6J小鼠将每天面临1只不同的CD-1小鼠,连续重复上述操作10天。(对于单只CD-1小鼠而言,每天可面临多只C57BL/6J小鼠,取决于每组受试动物的只数)

注意事项:实验过程应密切观察,以确保高质量的攻击行为正常发生。高质量的攻击行为需满足在实验的5-10分钟内,攻击行为持续且周期性发生;每分钟不少于1回合的攻击,每回合持续时间约5-10秒。若出现两只动物互相理毛的现象,视为该阶段实验失败。

3、对照组:选取2只同年龄段C57BL/6J小鼠,参照实验组的实验(可以理解为将实验组中的CD-1小鼠替换为对照C57BL/6J小鼠),每天更换不同的实验笼,连续重复此操作10天。

注意事项:实验过程应密切观察,避免两只小鼠发生肢体冲突。

10天的社交挫败实验结束后,将所有的受试C57BL/6J小鼠单独饲养,24小时后(或根据实验设计时间)进行后续的社交检测阶段。


社交(Social interaction,简称SI)检测阶段(实验时间为1天)

1、准备社交检测需要的旷场,摄像系统以及视频分析软件;

2、视频记录:分别将受试C57BL/6J小鼠(对照组和实验组)依次单只放入社交旷场中,检测之前先让其适应环境1小时;之后继续实验进入视频记录阶段,开启摄像系统记录C57BL/6J小鼠在旷场中的轨迹追踪:先做2.5分钟的无CD1-1小鼠的轨迹追踪;中间间隔30秒,同时在旷场侧壁的有机玻璃罩内放入一只全新的攻击性CD1-1小鼠(此只小鼠在社交挫败阶段没被用过);再做2.5分钟有CD1-1小鼠后的轨迹追踪。

软件记录并分析该实验检测的指标,主要如下:

a、动物整体的轨迹以及总行程;

b、动物进入不同区域(主要是社交区域,角落区域根据需要进行记录)的次数以及停留时间。

  1. 数据分析:通过软件记录相关指标之后,有两种数据分析方法:

    a、根据软件的记录分析结果,直接比较放了CD1-1小鼠以及未放CD1-1小鼠的两个2.5分钟中,C57BL/6J小鼠分别在社交区域花的时间,分别定义为T1和T2;

    b、计算放置和未放置CD1-1小鼠的两种情况下,C57BL/6J小鼠分别在社交区域花的时间比值,即T1/T2,被定义为SI比值,以SI比值等于1为分析标准。

理想状态下,由于动物的探索天性,在对照组的数据中,T1会大于T2,或者SI比值会大于1;而在实验组中,由于小鼠经受前期的社交挫败阶段,会对同类型的CD1-1小鼠产生社交回避,即出现T1小于T2或者SI比值小于1的数据。

然而在实际实验中,实验组的数据可能会指示受试C57BL/6J小鼠的两种亚型:一组鼠的数据和对照鼠更接近,我们称之为不易感小鼠,而另一组鼠表现和对照组有明显差异,被称之为易感小鼠。这两种亚型的划分对于一些疾病模型(如创伤后应激障碍)的研究有重要意义。


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04 注意事项

1、要确保每次实验时CD-1小鼠的攻击性。理论上通过筛选标准的CD-1小鼠可以使用3个月,进行3次CSDS模型的建立,但是在每一次新的模型建立前都需要再重新筛选一次。

2、保持C57BL/6J小鼠保持7-8周龄时做社交挫败实验最佳,年龄过大(大于20周)的小鼠会降低社交挫败的效果。

3、社交挫败实验可能使得受试动物形成外伤。对于本实验而言,外伤并不是必要的,而且长期的暴露性外伤会影响受试动物的后续评估。可采取的措施有:缩短社交挫败阶段的持续时间,或者适当地移除攻击性的CD-1小鼠。

4、在单批次的10天社交挫败阶段造模结束后,应对整套实验笼具进行灭菌消毒并擦干,防止气味残留对下一批实验数据造成干扰。


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