Životinjski modeli u neurobiologiji‡-Životinjski-modeli-u... · • posljedica mutacije...
Transcript of Životinjski modeli u neurobiologiji‡-Životinjski-modeli-u... · • posljedica mutacije...
Dubravka HranilovićZavod za animalnu fiziologiju,
PMF, Zagreb
Životinjski modeli u neurobiologiji
Psihijatrijske bolesti:
• kompleksne-- veći broj gena + okolišni čimbenici - utjecaj pojedinog gena vrlo mali, svaki od njih ne mora bitinužan ni dovoljan da bi se bolest razvila
• dijagnostički problemi-- nema laboratorijskog testa za dokazivanje- rijetki fizički simptomi osjećaji, percepcija, ponaponaššanjeanje
Bihevioralni modeli
•• CaenorhabditisCaenorhabditis eleganselegans- jednostavan živčani sustav, pokazuje određene oblikeponašanja
•• Drosophila Drosophila melanogastermelanogaster- prve bihevioralne mutante nakon tretmana mutagenom
•• DanioDanio reriorerio- neurogeneza, utjecaj farmaka na ponašanje
• sisavcisisavci (glodavci primati)
Modelni organizmi
PREDNOSTI
• genske i farmakološke manipulacije
• mozak ↔ tjelesna tkiva
• standardizacija uvjeta
PROBLEM:
• velika različitost u građi živčanog sustava sisavci
• sisavci razlika:kora; sličnost: bazalni gangliji, limbički sustav
učenje, emotivno ponašanje
Glodavci
MusMus musculusmusculus ii RattusRattus norvegicusnorvegicus
• genetički determinirana visoka emotivnost i socijalnahijerarhija
• ponašanje podložno učenju
• miš: poznati genom podložan manipulaciji
• štakor: ekstenzivna baza podataka ponašanja; veličina
Ponašanje svojstveno svim sisavcima
1) SPONTANO - rezultat izlaganja životinje uobičajenoj okolini ili
promjenama u njojneurološki i emotivni aspekti
2) UVJETOVANO- uvježbana reakcija na podražaj
učenje i pamćenje
• regulirano neurotransmitorskim sustavima
• u podlozi ekspresija (polimorfnih) gena
Spontano ponašanje - neurološko
Horizontalno i vertikalno kretanje
Ravnoteža i koordinacija
Spontano ponašanje - neurološko
Povezanost senzoričkog i motoričkog sustava
Ciklus budnost/spavanje
Spontano ponašanje - emotivno
Istraživačko ponašanje Tjeskoba Bespomoćnost
preuzeto iz Jahng et al. InternationalJournal of Developmental Neuroscience,
30 (2012) 47-53
Spontano ponašanje - emotivno
Društvenost
preuzeto iz Crawley, Mental Retardation and DevelopmentalDisabilities Research Reviews 10(2004)248–258
Uvjetovano ponašanje
• habituacija • klasično kondicioniranjetreptaj
puhanjezvuk
nema treptaja
treptaj
zvukpuhanje
treptaj
puhanjezvuk
treptaj
preuzeto iz Krinke, G. J. (Ed.). (2000). The laboratory rat (1st ed., p. 756). London: Academic Press
• labirinti
Uvjetovano ponašanje –instrumentalno kondicioniranje
preuzeto iz Crawley, Mental Retardation and DevelopmentalDisabilities Research Reviews 10(2004)248–258
Uvjetovano ponašanje-instrumentalno kondicioniranje
• Skinnerove kutije
preuzeto s http://www.simplypsychology.org/operant-conditioning.html
Životinjski modeli za psihijatrijske poremećaje
- što uzrokuje bolest?regije mozganeurotransmitorski sustavi geni
ponašanje-na koji način se liječi
?-lijekovi
1) Model u potpunosti oponaša bolest
RAZVOJNI MODELI:
• fizičke/kemijske lezije u specifičnim regijama mozga
• perinatalne infekcije, farmakološki tretman
odgovarajuće anatomske, biokemijske i bihevioralne promjene
Problem:
- homologija između ponašanja koja se mogu pratiti na životinji i sindroma bolesti koju taj model predstavlja
- simptomi psihičkih bolesti su često subjektivni, podložni reviziji
- anatomske i biokemijske promjene u pacijenata nisu konzistentne
2) Model oponaša specifični simptom bolesti
ENDOFENOTIP
• objektivno mjerljiv
• zajednički za više bolesti, prisutni kod bliskih rođaka
• posljedica mutacije jednog/malog broja gena
• SHIZOFRENIJAporemećaji: pamćenja, socijalnog kontakta, senzoričke inhibicijemotoričkog odgovora
• MANIČNO-DEPRESIVNI POREMEĆAJanksioznost, bespomoćnost, promijenjena razina aktivnosti
a) manipulacija genom kandidatom:
- na temelju smještaja (homologne regije)
- na temelju fiziološke uloge (regulacija neurotransmisije, embrionalni razvoj mozga)
• pojačanje ekspresije gena
• prigušenje ekspresije gena
• potpuna inaktivacija gena
2) Model oponaša specifični simptom bolesti
2) Model oponaša specifični simptom bolesti
b) usmjerena genetička selekcija za neko svojstvo:
- bihevioralno(Tsukuba high- and low-emotional strain)
- farmakološko(Apomorphine-susceptible i non-susceptible rats; High-alcohol sensitive i Low-alcohol sensitive rats)
- biokemijsko(Wistar Zagreb 5HT-rat)
c) nasumična mutageneza:
- mutagen (N-etil-N-nitrozourea, ENU) točkaste mutacije u cijelom genomu
- novi aleli pojedinih gena
- potpuni ili djelomični gubitak ili dobitak funkcije, promjenarazine ekspresije
- učinak najjači u spermatogonijama
2) Model oponaša specifični simptom bolesti
3) Fiziološki model
- korelacije u aspektima normalnog ponašanja između ljudske i modelne populacije
- upoznavanje varijabilnosti i fizioloških granica prelazak u patološke vrijednosti
• analize kvantitativnih svojstava (eng. Quantitative Trait Loci, QTL)
- polimorfizmi gena povezani s varijacijama u ponašanju između sojeva- usporedba fenotipova između različitih sojeva miševa ilištakora križanje
- analiza vezanosti (linkage analysis) u križancima korištenjemmikrosatelitnih biljega
4) Farmakoterapijski model
- uopće ne treba reflektirati simptome bolesti
- različite vrste i konc. farmaka posljedice na ponašanje
- kemijska manipulacija poznatog lijeka poboljšani efekt na specifično ponašanje
Problem:
- simplifikacija mehanizam djelovanja aktivne komponente?
- propušta se mogućnost razvoja novih kategorija lijekova s drugačijim djelovanjem
Vrijednost modela
- u kojoj mjeri model služi svrsi
1) POUZDANOST
- manipulacija mjerljivi efekti konzistentnost i stabilnost varijabli
- minimalna varijabilnost; maksimalna reproducibilnost
2) VALJANOST (validity)
Valjanost modela
a) Nominalna (Face validity)
- fenomenološka sličnost između ponašanja animalnog modela i simptoma u oboljelog čovjeka
- poželjna, ali teško ostvariva i dokaziva
- ne mora nužno odražavati etiološku sličnost
- u istraživanju psihopatologije NIJE NUŽNA za korisnost modela
Valjanost modela
b) Konstrukcijska (Construct validity)
- točnost kojom model mjeri ono što treba mjeriti
- stalno se mijenja i poboljšava svakom novom spoznajom
c) Konvergencijska i diskriminanacijska
- korelacija rezultata dvaju testova koji mjere isto svojstvo što veća
- korelacija rezultata dvaju testova koji mjere različito svojstvo što manja
Valjanost modela
d) Etiološka
- ima li stanje u kojem se nalazi animalni model nakon manipulacije isti uzrok kao i stanje u kojem se nalazi oboljela osoba
- psihijatrijske bolesti: etiologija uglavnom nepoznata hipoteze: geni kandidati bihevioralna analiza
e) Prediktivna
- do koje je mjere moguće predvidjeti ishode u ljudskoj populaciji
- identifikacija lijekova koji će efikasno djelovati na simptome u ljudskoj bolesti
Valjanost modela
• dobra nominalna valjanost: - gubitak apetita, smanjena težina, lokomotorna aktivnost i motivacija (kriteriji za depresiju po DSM IV)• upitna konstrukcijska valjanost: - je li naučena bespomoćnost mjerilo depresivnosti?• upitna diskriminacijska valjanost: - bespomoćnost ili neaktivnost (ista bihevioralna manifestacija)?• potencijalna etiološka valjanost: - disbalans u monoaminskim neurotransmitorma mogući mehanizam djelovanja• dobra prediktivna valjanost u smislu farmakoterapije: - antidepresivi (MAOi, SSRI, EC) umanjuju bihevioralnu reakciju
Naučena bespomoćnost (Skinnerova kutija, prisilno plivanje):
Model za depresiju
Model za depresiju
Flinders Sensitive Line - selektivno uzgojene sublinije za hipo- ili hipersenzitivne kolinergične receptore (muskarin):
• potencijalna etiološka valjanost:- testiranje kolinergične hipoteze depresije
• dobra konstrukcijska valjanost:- ahedonija (nakon stresa u manjoj mjeri konzumiraju otopinu sharoze koja ima inače prouzvodi jaki užitak) i poremećaji u REM spavanju simptomi depresije
Model za shizofreniju
Model psihostimulacije (amfetamin)
• dobra nominalna valjanost: - simptomi djelovanja amfetamina u ljudi slični simptomima shizofrenije, a oni su pak slični pojačanoj lokomociji i stereotipijama u životinja
• dobra konstruktivna valjanost:- deficit u PPI kao i u shizofreniji
• potencijalna etiološka valjanost: - dopaminergična teorija shizofrenije
• dobra prediktivna valjanost:- antipsihotici
Model za autizam
Transgenični model (Gly56Ala u genu za serotoninski prijenosnik)
• dobra nominalna i konstruktivna valjanost: - poremećeno socijalno ponašanje, repetitivno ponašanje, hiperserotoninemija kao i u autizmu
• dobra etiološka valjanost- veća fosforiliranost i aktivnost prijenosnika, veći unos 5HT- veća aktivnost 5HT neurona; hiperosjetljivosti receptora 5HT1A i 5HT2A
serotonergična teorija autizma