Пренатальний імунний виклик у щурів: вплив поліінозинової-поліцитидилової кислоти на просторове навчання, пригнічення препульсу, умовний страх та відповіді на MK-801 та амфетамін.

Повний текст

Цитати

Пов’язані статті

BioEntities

Зовнішні посилання

Чарльз В. Ворхіз

1 відділ дитячої неврології, Фонд дитячих досліджень Цинциннаті, 3333 Burnet Ave. Цинциннаті, штат Огайо 45229, та кафедра педіатрії, Медичний коледж, Університет Цинциннаті, США

3333 Burnet

Девон Л. Грем

2 Кафедра фармакології та Інституту мозку Вандербільта, Університет Вандербільта, Нашвілл, TN 37232, США

Аманда А. Браун

1 Відділ дитячої неврології, Цинциннатський дитячий науково-дослідний фонд, 3333 Burnet Ave. Цинциннаті, штат Огайо 45229, та Департамент педіатрії, Медичний коледж, Університет Цинциннаті, США

Торі Л. Шефер

1 відділ дитячої неврології, Фонд дитячих досліджень Цинциннаті, 3333 Burnet Ave. Цинциннаті, штат Огайо 45229, та кафедра педіатрії, Медичний коледж, Університет Цинциннаті, США

Метью Р. Скелтон

1 Відділ дитячої неврології, Цинциннатський дитячий науково-дослідний фонд, 3333 Burnet Ave. Цинциннаті, штат Огайо 45229, та Департамент педіатрії, Медичний коледж, Університет Цинциннаті, США

Ніл М. Ріхтанд

3 служба психіатрії, служба психіатрії, V-116A, система охорони здоров'я Сан-Дієго, 3350 La Jolla Village Dr., Сан-Дієго, Каліфорнія 92161

Майкл Т. Вільямс

1 відділ дитячої неврології, Фонд дитячих досліджень Цинциннаті, 3333 Burnet Ave. Цинциннаті, штат Огайо 45229, та кафедра педіатрії, Медичний коледж, Університет Цинциннаті, США

Пов’язані дані

Анотація

Інфікування матері під час вагітності асоціюється з підвищеним ризиком нервово-психічних захворювань у їхніх дітей, включаючи розлад аутистичного спектра (ASD) та шизофренію (Atladottir et al., 2010; Brown, 2006; Brown and Derkits, 2010; Brown and Susser, 2002; Ciaranello та Ciaranello, 1995; Patterson, 2002). Пренатальна грипозна інфекція, зокрема, асоціюється з підвищеним ризиком шизофренії (Brown et al., 2004; Mednick et al., 1988), як і пренатальні інфекції краснухою та токсоплазмою (Penner and Brown, 2007). Зовсім недавно сімейна історія психотичної поведінки в поєднанні з інфекцією сечовивідних шляхів під час вагітності була пов'язана зі збільшенням поширеності шизофренії (Clarke et al., 2009).

Пренатальна материнська імунна активація як причина трансплацентарних ефектів була детально розглянута (Boksa, 2010; Bronson and Richtand, 2011; Deverman and Patterson, 2009; Meyer et al., 2005; Meyer et al., 2009a; Shi et al., 2009). Вага доказів підтверджує думку про те, що вивільнення цитокінів прозапальних організмів матері є джерелом трансплацентарно-індукованого впливу на мозок потомства, поведінку, імунну регуляцію та функцію плаценти (Hsiao et al., 2012; Hsiao and Patterson, 2011; Meyer et al. ., 2007; Smith et al., 2007). Проблемою в цій галузі є роль ефектів сміття. У дослідженнях щодо розвитку ефекти підстилки, розмір підстилки та стать впливають на результат, і якщо вони не контролюються, це може призвести до завищених оцінок значних наслідків (Джованолі та Мейер, 2013; Холсон та Пірс, 1992; Лазіч, 2013). Достовірно встановлено, що у різнорідних видів надмірне відбирання проб з послідів та поводження з кожним потомством як з ортогональним по відношенню до його смітникам завищує коефіцієнти F та завищує розмір та значення ефекту (Holson and Pearce, 1992; Lazic and Essioux, 2013). Ці та інші питання планування дослідження та аналізу даних детально обговорюються в інших місцях (Meyer et al., 2005; Meyer et al., 2009a); див. також (Deverman and Patterson, 2009).

Таблиця 1

Кожен послід вибраковували до 4 чоловіків (M) і 4 самок (F) і випадковим чином призначали як пари M/F до однієї з 4 поведінкових тестових послідовностей

Вік PairTestTest
AПідвищений нульовий лабіринт (EZM)P65
Локомоторна діяльність у відкритому поліP66
Мармурове похованняP66
Акустичний шок з інгібуванням препульсів (ІПП)P67
Плавання по прямому каналуP68
Водний лабіринт Цинциннаті (CWM)P69–86
Водяний лабіринт Морріса, який відповідає зразку (MWM-MTS)P87–107
BУмовний страх: тональна попередня експозиція (PE)P60–62
Рухова активність з наркотичним викликомР64 ± 1
C.Умовний страх: відсутність попередньої експозиції тону (NPE)P60–62
Рухова активність з наркотичним викликомР64 ± 1
DТест світла/темрявиР66 ± 1
Плавання по прямому каналуP68
Водяний лабіринт Морріса (MWM) - придбанняP70–76
Зворот MWMP77–83
MWM-зсувP84–90
Морріс з водним лабіринтом (MWM)P91–92

Методи

Предмети

Щурів Харлана Спраг-Доулі (Harlan Laboratories, Indianapolis, IN) виводили власними силами (самки важили 225–250 г на момент прибуття і мали принаймні 2 тижні для адаптації до віварію). День, коли була знайдена пробка сперми, вважався E0. Вагітних самок розміщували в клітинах з полікарбонату (26 × 48 × 20 см) з підстилкою з дерев’яних чіпсів та забезпечували дієтою NIH-07, фільтрованою водою та корпусом з нержавіючої сталі як часткове збагачення (Vorhees et al., 2008). День породіллі був призначений післяпологовим днем ​​(P) 0. На Р1 потомство підраховували, розподіляли по сексах і присвоювали довільне число. Потім за допомогою таблиці випадкових чисел було відібрано 4 чоловіки та 4 жінки для утримання. Усі експериментальні процедури були схвалені Інституційним комітетом з догляду та використання тварин та дотримувались рекомендацій NIH та Товариства з неврології щодо гуманного догляду за тваринами. Були зроблені всі зусилля для мінімізації дискомфорту та/або болю відповідно до рекомендацій Національних інститутів охорони здоров’я щодо догляду та використання тварин у дослідженнях; віварій акредитований Міжнародною асоціацією з оцінки та акредитації догляду за тваринами.

Лікування

Натрій поліінозинової-поліцитидилової кислоти (Poly IC) (Sigma-Aldrich # P1530, Сент-Луїс, Місурі) розчиняли в стерильному 0,9% фізіологічному розчині в концентрації 8 мг/мл і вводили внутрішньочеревно в дозі 8 мг/кг маси тіла . Сорок сивих дамб спочатку було віднесено до двох груп: 20 дамб до групи Saline і 20 дамб до групи Poly IC. Дозування було з Е14-18, аналогічне дозуванню, яке застосовували (Zuckerman et al., 2003a). Цукерман датував вагітність початком Е1, тоді як перший день ми позначаємо як Е0, отже, Е15 Цукермана - це наш Е14 (Vorhees et al., 2012). Використовувана доза Poly IC знаходиться в середньому діапазоні дози, яку використовували інші у щурів внутрішньовенно. маршрут (Fortier et al., 2004; Gilmore et al., 2005).

Експериментальний дизайн

У всіх послідах було 4 чоловіки та 4 жінки з однією парою чоловік-жінка, випадковим чином призначеною (за допомогою таблиці випадкових чисел) для кожної з чотирьох послідовностей тесту (Таблиця 1).

Житло та відлучення

Дамби були відокремлені від підстилки на Р28. На Р35 нащадків розміщували парами з одноплідниками А і В тієї самої статі, які розміщувались разом, а односвітниками С і D тієї самої статі - разом. Тестування проводив персонал, незрячий для групи лікування.

Поведінкові методи

Пара-А

Піднесений нуль-лабіринт

Апарат був піднятий на 72 см над підлогою і складався з кругової доріжки завширшки 10 см у діаметрі 105 см, виконаної з чорного Kydex, розділеного порівну на 4 квадранти, 2, закритих чорними бічними стінками висотою 28 см, і 2 відкритих із прозорими 1,3 см висотою поліетиленові бордюри для запобігання ковзанню з краю (Braun et al., 2011). Кімната була освітлена (11,7 люкс), і щурів тестували, як описано (Braun et al., 2011). Моніторинг поведінки здійснювався за допомогою відеокамери, яка подавалася на монітор з експериментатором, який оцінював поведінку часу відкритості, провалів голови, переходів через зони та рухів із сусідньої кімнати.

Діяльність під відкритим небом

Кожна випробувальна камера була виготовлена ​​з прозорого поліетилену

40 × 40 см (Accuscan Instruments, Columbus, OH) з 16 парами інфрачервоного світлодіодного фотодетектора вздовж осей X та Y, розташованих на кожні 2,5 см, та ще 16 пар над підлогою для виявлення вирощування. Щурів тестували протягом 60 хв, а дані збирали через 5 хв для горизонтальної активності, відстані (см), вирощування та часу, проведеного в центральній та периферійній зонах.

Мармурове поховання

Випробування проводили у стандартних клітинах для щурів протягом 20 хв, використовуючи 18 кульок, розташованих симетрично на поверхні в ряди. Клітку наповнювали підстилкою на глибину 5 см. Кількість кульок, що були поховані принаймні на дві третини, була підрахована в кінці тестової сесії.

Акустична реакція на здивування (ASR) з інгібуванням перед імпульсом (PPI)

Використовували стартові камери SR-LAB (San Diego Instruments, San Diego, CA). Щурів окремо поміщали у внутрішній циліндричний тримач, який був прикріплений до акрилової пластини з датчиком сили акселерометра, прикріпленим до нижньої сторони, всередині шумозаглушеної випробувальної камери. Рівень фонового шуму становив 70 дБ, а сигнал пуску (SS) - сплеск білого шуму 120 дБ (SPL) тривалістю 20 мс. Поштовхами були також білий шум (20 мс) при рівнях звуку 73, 75 або 80 дБ. Попередні імпульси передували сигналу пуску на 100 мс від початку імпульсу (PP) до початку SS. Період аклімації 5 хв передував випробуванням, які були 5 типів: відсутність сигналу, SS, PP-73 + SS, PP-75 + SS або PP-80 + SS, представлені в латинській квадратиці 5 × 5, повторені двічі загалом 50 випробувань. Відповіді реєстрували протягом 100 мс після початку SS і записували як зміну напруги. Залежною мірою була максимальна зміна напруги (Vmax), тобто пікова амплітуда відгуку пуска та зміна середньої напруги (Vavg).

Прямий канал

Випробування проводились у прямолінійному плавальному каналі розміром 15 × 244 × 50 см, заповненому на глибину 30 см із зануреною платформою на одному кінці. Кожен щур отримав чотири випробування спиною до спини (до 2 хв/випробування), щоб переходити з одного кінця в інший і підніматися на платформу. Тест навчає втечі та оцінює швидкість плавання та мотивацію до втечі.

Водний лабіринт Цинциннаті (CWM)

CWM - це тест на егогоцентричне навчання на основі маршруту, яке залежить від допаміну смугастого тіла (Braun et al., 2012). Лабіринт, описаний в інших місцях (Vorhees, 1987; Vorhees et al., 1991), складається з дев'яти Т-подібних куль, що відходять від центрального шляху. Ширина каналів 15 см, а стіни висотою 51 см наповнені водою (21 ± 1 ° C) на глибину 30 см. Тестування проводилося при інфрачервоному освітленні. Результативність оцінювалась шляхом візуалізації тварин за допомогою інфрачервоних світлодіодних випромінювачів та ближньої інфрачервоної камери, встановленої зверху та підключеної до монітора, розташованого в сусідній кімнаті (Vorhees et al., 2011). Це заважало щурам використовувати дистальні сигнали, за якими рухався. Ліміт часу становив 5 хв на пробу з 5-хвилинним інтервалом між випробуваннями, якщо їм не вдалося знайти ціль, або негайно, якщо вони все-таки знайшли ціль. Тваринам давали 2 випробування на день протягом 18 днів. Були зафіксовані помилки та затримка втечі. Помилка сталася, якщо тварина потрапила у стебло або рукав Т-подібної тупикової труби. Іноді тварина не знаходила втечі після численних випробувань і припиняла пошуки. Це призвело до кількох помилок порівняно з тваринами, які активно шукали. Щоб виправити це, оцінкам не досліджуваних досліджень було дано кількість помилок найгірших тварин + 1.

Morris Water Maze Matching-to-Sample (MWM-MTS)

Лабіринт був з нержавіючої сталі діаметром 210 см з бортами висотою 51 см і заповнювався водою на глибину до 30 см (21 ± 1 ° C). Платформа мала діаметр 10 см і розташовувалася в одному з чотирьох положень на півдорозі між центром і стіною і занурювала 1,5 см. Лабіринт був плоско-чорним, а платформа - прозорим акрилом і не видно на рівні води. Щурів тестували 21 день, 2 випробування/день. Кожного дня старт та майданчик ставилися на нові позиції, але залишалися незмінними протягом двох випробувань дня. Ефективність була зафіксована за допомогою верхньої камери, підключеної до комп’ютера, що працює з програмним забезпеченням для відстеження ANYmaze (Stoelting Instruments, Wood Dale, IL). Проаналізованими даними були затримка, довжина шляху (см) та сукупна відстань від платформи (м).

Пара-Б

Умовний страх/приховане гальмування

Приховане гальмування оцінювали за допомогою парадигми, що обумовлює страх (Smith et al., 2007). Тварин поміщали в тестові камери (Coulbourn Instruments, Allentown, PA) з динаміком та сіткою, підключеною до джерела удару, та відеокамерою, встановленою на стелі, підключеною до програмного забезпечення Coulbourn Freeze Frame. Кожна випробувальна камера розташовувалася всередині звукозаглушувального корпусу. Пара-B була групою PE (попередньо опроміненою). На 1-й день цих тварин помістили в тестові камери для аклімації з подальшим 30 тонами (82 дБ, 2 кГц, тривалістю 30 с), розділеними інтервалами між стимулами протягом 30 с, після чого було проведено 3 спарювання тон-удар з шоком (0,5 мА), що відбуваються протягом останніх 1 с інтервалу тонів. На 2-й день щурів повертали в тестові камери для оцінки контекстного кондиціонування протягом 6 хв, протягом яких інтервали нерухомості> 4 с оцінювали як заморожування. 3-го дня щурів повертали в тестові камери з іншою текстурою підлоги та випробовували протягом 6 хв; перші 3 хв без тону і останні 3 хв з тоном і знову забиті за напади нерухомості.

Відкрите поле з наркотиками

Щурів поміщали у відкрите поле, описане вище, на 30 хв без прийому препарату, видаляли, вводили підшкірно 1,0 мг/кг (+) - амфетаміну або 0,3 мг/кг МК-801 (обидва виражали як вільну основу), і повертався в апарат протягом додаткових 180 хв.

Пара-С

Умовний страх/приховане гальмування

Це було як і вище, за винятком того, що Pair-C був призначений групі без тону PE (NPE) таким чином, що вони отримали ту саму процедуру, за винятком того, що в День-1 вони не отримали жодного тону до спарювання тон-шок.

Відкрите поле з наркотиками

Щурів випробовували так само, як і пару-B вище, з половиною зараження 1,0 мг/кг (+) - амфетаміну і половиною 0,3 мг/кг МК-801.

Пара-D

Тест світла/темряви

Випробування проводили в описаному вище апараті на відкритому полі, за винятком того, що була вставлена ​​чорна акрилова коробка з кришкою, яка займала 50% площі підлоги. Щурів поміщали на освітлену сторону і реєстрували дані протягом 10 хв щодо активності та часу на кожній стороні.

Прямий канал

Тестування прямого каналу на цій парі щурів було таким же, як описано вище.

Водний лабіринт Морріса (MWM)

Просторове навчання та пам’ять оцінювали в MWM, як описано (Vorhees and Williams, 2006; Vorhees and Williams, 2014). Тест складався з 4 фаз, 3 із прихованими платформами та 1 із видимою платформою. Фаза-1 була придбанням (платформа в квадранті ПЗ), фаза-2 - розворотом (платформа в квадранті СВ), фаза-3 - зсувом (платформа в квадранті ПЗ), а фаза-4 була призначена платформою, рандомізованою для кожного дослідження. Тварини отримували 4 випробування на день протягом 6 днів у кожній фазі прихованої платформи, після чого 30-денне випробування зондом на 7-й день із вилученою платформою. У кожній фазі використовувалася платформа різного розміру (діаметром 10, 7 та 5 см відповідно). Кінцеву фазу проводили з використанням 10-сантиметрової платформи з пластиковим кулькою, встановленим на вершині мідного стрижня, що виступав на 10 см над водою. Для випробувань під наглядом завіси закривали навколо лабіринту, щоб мінімізувати сигнали екстрамабінта, і тваринам давали чотири випробування на день протягом двох днів із зміною платформи та вихідних позицій під час кожного випробування. Виконання було відстежено за допомогою відео (ANYmaze, Stoelting Instruments, Wood Dale, IL). На випробуваннях на платформі аналізували затримку, сукупну відстань, довжину шляху та швидкість плавання. На випробуваннях зондів аналізували кросовери на майданчику, швидкість плавання та середню відстань від цілі. Для сигналу проаналізовано затримку.

Статистичний аналіз