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抑郁症快感缺失研究︱糖水偏好实验方法介绍

2021.12.31

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抑郁症伴随多种行为表型,其中一个重要表现是快感缺失(Anhedonia),即个体无法从奖励或愉快的活动中体验到快乐。在动物模型实验中,通常用糖水偏好实验(Sucrose preference test,简称SPT)来测试快感缺失症状。

实验原理:

糖水偏好实验的原理在于,啮齿类动物天生对甜食有强烈的欲望,当给它们提供可自由选择即分别含有蔗糖溶液和普通水的两个饮水装置时,它们会有选择地喝甜味的蔗糖溶液。然而,当啮齿类动物处于以慢性应激导致的抑郁模型时,它们不会倾向性去喝蔗糖溶液。因此检测动物对蔗糖溶液的偏好程度可作为评估动物快感缺失症状及抑郁程度的有用手段。许多研究表明,1%-2%蔗糖溶液是区分小鼠或大鼠是否有快感缺失及抑郁的最佳浓度(参考文献1-4

实验设备:

整个实验需要用到一个Lickometer三联舔舐行为测试箱体(如图所示),整个箱体为聚碳酸酯材料,一端是不锈钢食槽,另一端有3个带有不锈钢小口的50mL聚碳酸脂饮水管子,上面有刻度读取相应溶液的体积,且易于取出进行清洗、测量和装溶液。箱体底部为不锈钢底板,为整个系统的舔舐行为的计数检测提供闭合回路。箱体外侧的三个计数器分别用于监测每个饮水管子单独的舔舐次数。如实验所需的舔舐液体种类少于三种,可用挡板进行隔开。
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实验流程(参考文献5-6:

整个糖水偏好实验包括适应、基线测定、测试和数据分析四个阶段,共耗时8天。(动物造模、给药等时间需要根据实验研究目的额外考虑)

适应(第1天-第4天):

在此阶段中,装1%蔗糖溶液和普通水的两个饮水装置在动物饲养笼或实验测试箱体的对应位置,应每天更换,以避免动物产生位置偏好。

  1. 蔗糖溶液适应:将分别含有1%蔗糖溶液和普通水的两个饮水瓶放置于老鼠的饲养笼中,连续放置48小时(第一天5:00pm—第三天5:00pm)。

  2. 实验设备准备:在第三天,用70%乙醇或无味消毒水提前清洁实验测试箱体,晾干后,在每个箱体的两个饮水瓶中分别放置新鲜1%蔗糖溶液和普通水,在食槽中放置适量食物。两个瓶子的位置应每天更换,以避免动物形成位置偏好。

  3. 实验设备适应:第三天5:00pm,将第1步中适应好蔗糖溶液的老鼠从饲养笼中拿出放置到准备好的实验测试箱体中,此时老鼠能自由地接触两种不同的溶液(1%蔗糖溶液和普通水)以及食物。该步骤持续时间为一天(第三天5:00pm—第四天5:00pm),之后将小鼠放回原饲养笼(第四天5:00pm),给以普通的水和食物。

基线测定:

  1. 提前准备好实验测试箱体(分别放置新鲜1%蔗糖溶液和普通水于两个饮水管子中,并在食槽中放置适量食物)。

  2. 在第四天9:00pm,将上述实验鼠从饲养笼放置到实验测试箱体中,记录12小时(至第五天9:00am)内动物对两种溶液的舔舐次数;将动物放回饲养笼,给以普通的水和食物;清洁实验测试箱体,以备后续使用。

  3. 在第五天9:00pm,将上述实验鼠从饲养笼放置到实验测试箱体中(为避免位置偏好,应更换两个饮水管子的位置),再次记录12小时(至第六天9:00am)内动物对两种溶液的舔舐次数,结束后将动物放回饲养笼,给以普通的水和食物。

  4. 记录上述基线测试得出的2轮数据,用于后续数据的对比和分析。

测试:

测试前一天,将动物进行饥饿处理,即从第六天晚上9点到第七天晚上9点,把所有的食物和水瓶从动物饲养笼子里拿走。

  1. 提前准备好实验测试箱体(分别放置新鲜1%蔗糖溶液和普通水于两个饮水管子中,并在食槽中放置适量食物)。

  2. 在第七天9:00pm,将上述实验鼠从饲养笼放置到实验测试箱体中,记录12小时(至第八天9:00am)内动物对两种溶液的舔舐次数。

数据分析:

快感缺失被定义为,在糖水偏好测试中,动物对蔗糖偏好的降低。采用我们的Lickometer三联舔舐行为测试箱体,测的是动物对两种溶液的舔舐次数,而舔舐次数和溶液摄入量成正相关,因此我们可以直接比较舔舐次数:与普通水相比,蔗糖溶液的舔舐次数多则代表有蔗糖偏好;蔗糖溶液的舔舐次数减少则代表蔗糖偏好的降低,即表现出快感缺失,指示抑郁状态。

另外在没有舔舐次数计数装置的情况下,可以通过严格测量每次饮水管子内的溶液体积或者质量,计算出蔗糖偏好比:蔗糖偏好比=(蔗糖摄入量/总摄入量)100%(总摄入量为蔗糖溶液摄入量与普通水摄入量之和)。

注意事项:

  1. 由于昼夜节律影响小鼠的饮水行为,选择固定的SPT时间很重要。本实验方案中所有的基线测试和最终测试均选在夜间。

  2. 为避免其他因素对结果造成影响,建议使用蔗糖偏好比而不是绝对摄入量作为SPT的指示性参数。

  3. 建议使用本方案中提到的舔舐行为测试箱体,可以避免饮水管子泄漏导致的实验误差;同时因为动物每次的饮水量很有限,在特定检测时长内若无法看出绝对摄入量的显著区别,统计舔舐次数或许会有数据差异。

  4. 为避免动物饮水量异常,应严格控制蔗糖溶液的浓度和测试时长等因素。

应用拓展:

将该实验方案进行调整和优化之后,整套实验系统还适用于成瘾药物的依赖性检测。

【参考文献】

  1. Goshen, I. et al. Brain interleukin-1 mediates chronic stress-induced depression in mice via adrenocortical activation and hippocampal neurogenesis suppression. Mol. Psychiatry 13, 717–728 (2008).

  2. Zhou, Q. G. et al. Hippocampal telomerase is involved in the modulation of depressive behaviors. J. Neurosci.31, 12258–12269 (2011).

  3. Sobrian, S. K., Marr, L. & Ressman, K. Prenatal cocaine and/or nicotine exposure produces depression and anxiety in aging rats. Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry 27, 501–518 (2003).

  4. Huang, H. J. et al. Ghrelin alleviates anxiety- and depression-like behaviors induced by chronic unpredictable mild stress in rodents. Behav. Brain Res. 326, 33–43 (2017).

  5. Liu, M. Y. et al. Sucrose preference test for measurement of stress-induced anhedonia in mice. Nat Protoc 13, 1686-1698, doi:10.1038/s41596-018-0011-z (2018).

  6. Schalla, M. A. et al. Sucrose Preference and Novelty-Induced Hypophagia Tests in Rats using an Automated Food Intake Monitoring System. J Vis Exp, doi:10.3791/60953 (2020).


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