抑郁癥伴隨多種行為表型,其中一個重要表現是快感缺失(Anhedonia),即個體無法從獎勵或愉快的活動中體驗到快樂。在動物模型實驗中,通常用糖水偏好實驗(Sucrose preference test,簡稱SPT)來測試快感缺失癥狀。
實驗原理:
糖水偏好實驗的原理在于,嚙齒類動物天生對甜食有強烈的欲望,當給它們提供可自由選擇即分別含有蔗糖溶液和普通水的兩個飲水裝置時,它們會有選擇地喝甜味的蔗糖溶液。然而,當嚙齒類動物處于以慢性應激導致的抑郁模型時,它們不會傾向性去喝蔗糖溶液。因此檢測動物對蔗糖溶液的偏好程度可作為評估動物快感缺失癥狀及抑郁程度的有用手段。許多研究表明,1%-2%蔗糖溶液是區(qū)分小鼠或大鼠是否有快感缺失及抑郁的最佳濃度(參考文獻1-4)。
實驗設備:
整個實驗需要用到一個Lickometer三聯舔舐行為測試箱體(如圖所示),整個箱體為聚碳酸酯材料,一端是不銹鋼食槽,另一端有3個帶有不銹鋼小口的50mL聚碳酸脂飲水管子,上面有刻度讀取相應溶液的體積,且易于取出進行清洗、測量和裝溶液。箱體底部為不銹鋼底板,為整個系統的舔舐行為的計數檢測提供閉合回路。箱體外側的三個計數器分別用于監(jiān)測每個飲水管子單獨的舔舐次數。如實驗所需的舔舐液體種類少于三種,可用擋板進行隔開。
實驗流程(參考文獻5-6):
整個糖水偏好實驗包括適應、基線測定、測試和數據分析四個階段,共耗時8天。(動物造模、給藥等時間需要根據實驗研究目的額外考慮)
適應(第1天-第4天):
在此階段中,裝1%蔗糖溶液和普通水的兩個飲水裝置在動物飼養(yǎng)籠或實驗測試箱體的對應位置,應每天更換,以避免動物產生位置偏好。
1. 蔗糖溶液適應:將分別含有1%蔗糖溶液和普通水的兩個飲水瓶放置于老鼠的飼養(yǎng)籠中,連續(xù)放置48小時(第一天5:00pm—第三天5:00pm)。
2. 實驗設備準備:在第三天,用70%乙醇或無味消毒水提前清潔實驗測試箱體,晾干后,在每個箱體的兩個飲水瓶中分別放置新鮮1%蔗糖溶液和普通水,在食槽中放置適量食物。兩個瓶子的位置應每天更換,以避免動物形成位置偏好。
3. 實驗設備適應:第三天5:00pm,將第1步中適應好蔗糖溶液的老鼠從飼養(yǎng)籠中拿出放置到準備好的實驗測試箱體中,此時老鼠能自由地接觸兩種不同的溶液(1%蔗糖溶液和普通水)以及食物。該步驟持續(xù)時間為一天(第三天5:00pm—第四天5:00pm),之后將小鼠放回原飼養(yǎng)籠(第四天5:00pm),給以普通的水和食物。
基線測定:
4. 提前準備好實驗測試箱體(分別放置新鮮1%蔗糖溶液和普通水于兩個飲水管子中,并在食槽中放置適量食物)。
5. 在第四天9:00pm,將上述實驗鼠從飼養(yǎng)籠放置到實驗測試箱體中,記錄12小時(至第五天9:00am)內動物對兩種溶液的舔舐次數;將動物放回飼養(yǎng)籠,給以普通的水和食物;清潔實驗測試箱體,以備后續(xù)使用。
6. 在第五天9:00pm,將上述實驗鼠從飼養(yǎng)籠放置到實驗測試箱體中(為避免位置偏好,應更換兩個飲水管子的位置),再次記錄12小時(至第六天9:00am)內動物對兩種溶液的舔舐次數,結束后將動物放回飼養(yǎng)籠,給以普通的水和食物。
7. 記錄上述基線測試得出的2輪數據,用于后續(xù)數據的對比和分析。
測試:
測試前一天,將動物進行饑餓處理,即從第六天晚上9點到第七天晚上9點,把所有的食物和水瓶從動物飼養(yǎng)籠子里拿走。
8. 提前準備好實驗測試箱體(分別放置新鮮1%蔗糖溶液和普通水于兩個飲水管子中,并在食槽中放置適量食物)。
9. 在第七天9:00pm,將上述實驗鼠從飼養(yǎng)籠放置到實驗測試箱體中,記錄12小時(至第八天9:00am)內動物對兩種溶液的舔舐次數。
數據分析:
快感缺失被定義為,在糖水偏好測試中,動物對蔗糖偏好的降低。采用我們的Lickometer三聯舔舐行為測試箱體,測的是動物對兩種溶液的舔舐次數,而舔舐次數和溶液攝入量成正相關,因此我們可以直接比較舔舐次數:與普通水相比,蔗糖溶液的舔舐次數多則代表有蔗糖偏好;蔗糖溶液的舔舐次數減少則代表蔗糖偏好的降低,即表現出快感缺失,指示抑郁狀態(tài)。
另外在沒有舔舐次數計數裝置的情況下,可以通過嚴格測量每次飲水管子內的溶液體積或者質量,計算出蔗糖偏好比:蔗糖偏好比=(蔗糖攝入量/總攝入量)100%(總攝入量為蔗糖溶液攝入量與普通水攝入量之和)。
注意事項:
1. 由于晝夜節(jié)律影響小鼠的飲水行為,選擇固定的SPT時間很重要。本實驗方案中所有的基線測試和最終測試均選在夜間。
2. 為避免其他因素對結果造成影響,建議使用蔗糖偏好比而不是絕對攝入量作為SPT的指示性參數。
3. 建議使用本方案中提到的舔舐行為測試箱體,可以避免飲水管子泄漏導致的實驗誤差;同時因為動物每次的飲水量很有限,在特定檢測時長內若無法看出絕對攝入量的顯著區(qū)別,統計舔舐次數或許會有數據差異。
4. 為避免動物飲水量異常,應嚴格控制蔗糖溶液的濃度和測試時長等因素。
應用拓展:
將該實驗方案進行調整和優(yōu)化之后,整套實驗系統還適用于成癮藥物的依賴性檢測。
【參考文獻】
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).