JP6715568B2 - 睡眠異常をきたすうつ病のモデル動物 - Google Patents
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Description
そこで本発明は、睡眠異常をきたし、かつうつ病様の行動異常を示すモデル動物及びその作製方法を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は以下の通りである。
(1)被検ラットをBrown Norwayラットとともに飼育することを特徴とする、前記被検ラットにおける精神疾患モデルラットの作製方法。
(2)被検ラットがWistarラット又はSprague Dawleyラットである(1)に記載の方法。
(3)被検ラットのストレス負荷の開始時の週齢が8週齢である(2)に記載の方法。
(4)Brown Norwayラットが7か月齢以上のラットである(1)に記載の方法。
(5)精神疾患が、うつ病、急性ストレス性障害、睡眠障害、不安障害、摂食障害及び心的外傷後ストレス障害からなる群から選択される少なくとも1つである(1)〜(4)のいずれか1項に記載の方法。
(6)前記(1)〜(5)のいずれか1項に記載の方法により作製された、精神疾患モデルラット。
(7)Brown Norwayラット又は被検ラットと同種のラットに対する接触回避行動、総移動距離の減少、高架式十字迷路による不安様行動、体重減少、摂食量の低下、ショ糖に対する嗜好性低下、ノンレム睡眠の出現時間の減少、並びにノンレム睡眠及びレム睡眠の出現の断片化からなる群から選ばれる少なくとも1つの特徴を表す、(6)に記載のラット。
(8)精神疾患が、うつ病、急性ストレス性障害、睡眠障害、不安障害、摂食障害及び心的外傷後ストレス障害からなる群から選択される少なくとも1つである(6)又は(7)に記載のラット。
(9)前記(6)〜(8)のいずれか1項に記載のモデルラット又はその組織に候補物質を接触させることを特徴とする、抗精神疾患薬のスクリーニング方法。
(10)精神疾患が、うつ病、急性ストレス性障害、睡眠障害、不安障害、摂食障害及び心的外傷後ストレス障害からなる群から選択される少なくとも1つである(9)に記載の方法。
大うつ病は抑うつ気分または興味・喜びの喪失という中核症状のほか、食欲低下、易疲労性、睡眠障害などの身体症状が出現する精神疾患である。本発明では、社会敗北ストレスを改変した新しい社会心理的ストレスパラダイムを構築し、ヒトのうつ病の臨床症状をより精確に表現し得るモデル動物の開発を試みた。その結果、うつ病の行動学的指標とされる社会的回避をラットに誘発させることに初めて成功し、回避行動の客観的測定が可能となった。このラットモデルは、他にも、うつ病に特徴的な不安症状や身体的所見を示すのみでなく、これまでの社会的ストレスモデルでは報告されていなかった、睡眠覚醒リズム障害、特にレム睡眠に関わる異常が見出された。これらの知見は、従来のうつ病モデルに比してヒトの臨床症状を的確に反映していると考えられ、これまでの疾患概念とは異なる観点からのうつ病の診断、治療、予防法開発への有用性が期待される。
本発明は、被検ラットをBrown Norwayラットとともに飼育することを特徴とする、前記被検ラットにおける精神疾患モデルラットの作製方法である
被検ラットとは、精神疾患モデルラットを作製する対象となるラットであり、その種類は限定されるものではない。被検ラットとしては、Wistar(WI)ラット、Sprague Dawley(SD)ラット、Long-Evansラットなどが挙げられ、SDラットであることが好ましい。
ラットの週齢も限定されるものではなく、好ましくは5週齢〜8週齢、さらに好ましくは8週齢である。本発明においては、ストレスの負荷を開始するときの週齢が5週齢〜8週齢、例えば8週齢であることが好ましい。
上記ラットは、自ら繁殖させてもよく、市販のもの(日本チャールス・リバー社)を使用することもできる。
但し、被検ラットは後述のストレッサーに使用するBrown Norwayラットではないことが必要である。
ストレッサーラットとは、上記被検ラットに対しストレスを与えるラットを意味する。ストレスには多数の種類があるが、本発明では、例えば社会敗北ストレスなどの、他個体との直接的、間接的接触を含む社会心理的な負荷方法を用いたストレスが挙げられる。
ストレッサーラットとしては、Brown Norway(BN)ラットが挙げられ、使用する週齢は、被検ラットよりも身体が大きく、攻撃性を有する限り特に限定されるものではないが、例えば、7ヶ月齢〜9ヶ月齢、さらに好ましくは9ヶ月齢以上である。
被検ラットにストレスを負荷するには、被検ラットとストレッサーラットとをケージ内で一緒に飼育する。飼育法は直接法でも間接法でもよく、両者を併用してもよい。直接法の場合、ストレスを負荷するための飼育期間は、5分〜1時間、好ましくは10分〜15分である。直接法では、飼育することにより、ストレッサーラットが被検ラットを追跡したり覆い被さるなどの接触を起こす(「interaction」という)。
また、間接法では、被検ラットとストレッサーラットとを、しきり板で隔てた飼育ケージの中で1時間〜48時間程度滞在させる。好ましくは24時間である。この場合、しきり板は透明板であることが好ましい。
本発明において、対象となる精神疾患は特に限定されるものではなく、例えばうつ病、急性ストレス性障害、睡眠障害、不安障害、摂食障害、心的外傷後ストレス障害などが挙げられ、1つ又は複数を対象とすることができる。本発明においては、これらの精神疾患のうちうつ病が好ましい。これらの疾患は、互いに共通した症状、もしくはそれらの一部を有していることが多いため、後述の行動学的評価を行うことで、上記疾患のモデルとすることができる。
ストレス負荷後のラットが、うつ病などの所定の精神疾患症状を呈したかどうかの確認、すなわちモデルラットとなったことの確認は、例えば以下の手法から選択することができる。評価項目は単独でも複数個を組み合わせてもよい。
(i) 回避行動
オープンフィールドで行なう接触行動測定で、ストレッサーラット(BNラット)又は被検ラットと同種のラット(SDラットが好ましい)に対する接触割合(図ではRatioと表示)が100%を下回るときは、精神疾患(うつ病や急性ストレス性障害、心的外傷後ストレス障害など)の指標とする。被検ラットにストレス負荷がかかると、ストレッサーラットに対してのみならず、被検ラットと同種のラットに対しても回避行動をとるようになる。
(ii) 行動の軌跡、移動距離
ストレス負荷群での値が対照に比して有意差を持って短縮したときは、うつ病や急性ストレス性障害、不安障害、心的外傷後ストレス障害などの指標とする。
(iii) 高架式十字迷路を用いた不安様行動試験
ストレス負荷群におけるOpen arms上での滞在時間が、対照に比して有意差を持って短縮されたときは、うつ病や急性ストレス性障害、不安障害、心的外傷後ストレス障害などの指標とする。
(iv) 体重測定
体重が対照と比較して20%程度減少したときは、うつ病や急性ストレス性障害、不安障害、摂食障害、心的外傷後ストレス障害などの指標とする。
(v) 摂食量測定
摂食量が対照と比較して40%程度減少したときは、うつ病や急性ストレス性障害、不安障害、摂食障害、心的外傷後ストレス障害などの指標とする。
(vi) ショ糖に対する嗜好性観察
嗜好性が対照と比較して有意差を持って低下したときは、うつ病や急性ストレス性障害、不安障害、摂食障害、心的外傷後ストレス障害などの指標とする。
(vii) レム睡眠及び/又はノンレム睡眠の出現時間
レム睡眠が対照と比較して出現時間の有意な増加が認められたとき、又はノンレム睡眠が対照と比較して有意な短縮が認められたときは、うつ病や急性ストレス性障害、睡眠障害、不安障害、心的外傷後ストレス障害などの指標とする。この場合、さらに一定時間以上の連続した睡眠相の出現数のカウントが、対照群に比して有意に増加したときは、レム睡眠及び/又はノンレム睡眠が断片化したと判定する。
本発明は、上記のとおり作製された精神疾患モデルラット又はその組織に候補物質を接触させることを特徴とする、抗精神疾患薬のスクリーニング方法を提供する。
本発明者らは、本発明のモデルラットがうつ病の表現型(精神・神経疾患症状)を呈することを見い出した。この知見に基づき、任意の物質について、当該モデルラットのうつ病症状を緩和又は軽減する効果を有することを確認できれば、その物質は、抗精神疾患薬として使用可能である。
(a)本発明のモデルラット又はその組織に候補物質を接触させる工程
(b)前記投与したラットのうつ病症状の軽減を検査する工程
本発明のスクリーニング方法では、うつ病、急性ストレス性障害、睡眠障害、不安障害、摂食障害、心的外傷後ストレス障害などの疾患の治療薬をスクリーニングすることができ、好ましくはうつ病の治療薬がスクリーニングされる。
(i) 接触回避行動
(ii) 行動の軌跡、移動距離
(iii) 高架式十字迷路を用いた不安様行動試験
(iv) 体重測定
(v) 摂食量測定
(vi) ショ糖に対する嗜好性観察
(vii) レム睡眠及び/又はノンレム睡眠の出現時間
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
1.ストレス負荷の方法
実験に使用する被検ラット(本実施例において「試験ラット」という)は基本的に個飼い飼育とした。新しい社会敗北ストレス負荷の基準となる手続きは以下の通りに実施した(図1)。まず、実験対象となる小型の試験ラット1匹を、より身体が大きく攻撃性の高い大型のストレッサーラット1匹が飼育されているケージの中に侵入させた。10分間にわたって、2匹のラットにinteractionさせて、ストレッサーラットが試験ラットを追跡したり、覆い被さるなどの接触をしたこと(直接的接触)及び必要以上の外傷を与えていないこと(直接的接触の中止条件)を確認し、その後、試験ラットとストレッサーラットをしきり板で隔てた飼育ケージの中で24時間一緒に滞在させた(間接的接触)。しきり板は透明色で、所々に孔が空いている形状のものを使用し、2匹のラットが直接的な接触はできないものの、互いのにおいや鳴き声、視覚などの感覚的な情報は遮断されない状態とした。翌日も同様の手続きでストレス負荷を行うが、ストレッサーラットは、前日使用したラットとは別の個体を使用した。この条件にて、1日1回5日間連続でストレス負荷を行った後、2日間は間接的接触のみを呈示する方法を用い、これを2回行った。したがって、直接的接触と間接的接触を組み合わせた条件によるストレス負荷は合計10回実施する形式とした。
前述のストレス負荷の開始前と終了後には、オープンフィールドにて、試験ラットのinteraction試験を実施した。オープンフィールド内に試験ラットの接触対象となるSocial target(ストレッサーラットもしくは被検ラットと同系統のラット)をいれるための小さな箱を設置し、最初は接触対象となるラットを入れない条件で、試験ラットを2.5分間自由に行動させ、行動解析ソフトウェアTime OFCR4(O’HARA & CO, Ltd.)を用いて行動の軌跡や移動距離等を計測した。その後、小さな箱にSocial targetを入れた条件にて同様の計測を行い、箱周辺領域(interaction zone)内に試験ラットが侵入した時間を測定した。なお、他個体への回避行動の指標となる接触率は、箱内にSocial targetがいない場合におけるinteraction zone内の滞在時間を100%として、箱内にSocial targetがいる場合のinteraction zone内の滞在時間の割合(図ではRatioと表示)を算出して求めた。
ストレス負荷前後を含めた一連の実験中は常時、行動量の計測を行った。ストレス負荷後には一部のグループに対して恒暗条件で行動量の計測を行い、自由継続リズムを確認した。また、ストレス負荷に伴う摂食行動の異常の有無を確認するため、ストレス負荷前後において体重測定や餌の摂食量を測定した。また、ラットに水と1%ショ糖溶液の摂取選択を行わせて、それぞれの摂取量を計測した。ショ糖の嗜好性は、水と1%ショ糖溶液を含めた全溶液の摂取量に対する1%ショ糖溶液の摂取量の割合として算出した。さらに、ストレスによる睡眠覚醒パターンへの影響について調べるため、ラットに脳波を記録するための慢性電極埋込手術を実施し、ストレス負荷前後24時間の睡眠覚醒脳波を記録した。なお、脳波記録は長時間に及ぶため、動物の動きや外来からのノイズの発生を抑える必要があることから、自作したオペアンプ内蔵型の脳波ケーブル3)を用いて精緻な計測を行った。
ストレス負荷が終了した翌日より、1日1回の頻度でimipramine(20mg/kg, i.p.)の慢性投与を25日間実施し、他個体との回避行動や睡眠覚醒リズムに対する行動学的・生理学的評価を行った。なお、薬物投与実験の対照群に対しては、0.9%生理食塩水の腹腔内慢性投与を行った。
1.ストレス負荷に用いる系統の選定
改変した新規社会敗北ストレスにより、回避行動を惹起させるためのストレッサーラットおよび試験ラットの系統の選定を行った。
(i)ストレス開始時に6週齢のWistar(WI)ラットを試験ラット、8週齢のWIラットをストレッサーとして用いた場合には、ストレス期間終了後のinteraction試験における接触率は149.0±13.6%となり、interaction zone内への接触率は促進した。
(ii)試験ラットに5週齢のSprague Dawley(SD)ラット、ストレッサーに8週齢のWIラットの組み合わせでは、接触率が137.9±8.5%となり、前述と同様に接触行動の亢進が認められた。
(iii) 試験ラットに8週齢のSDラット、ストレッサーに7ヶ月齢のBrown Norway(BN)ラットを用いると、接触率が6.2±5.1%となり、接触回避行動が誘発された。これらを総合的に判断し、試験ラットにSDラットを、ストレッサーとしてBNラットを用いる方法を適切な系統の組み合わせとして選定した。さらに、BNラットは他個体に対して接触率や感受性の高い退役ラットを使用した。
オープンフィールド内にSocial targetとなるラット(この場合ではストレッサーとなった大型のラット)を入れることができる小さな箱を設置する。Social targetへの接触は、その箱周辺領域に設けたinteraction zone内への侵入時間で評価する(接触率=Social targetの存在時の滞在時間/非存在時の滞在時間×100として算出した)。対照群では、Social targetが存在すると、存在しない場合に比べてinteraction zone内への侵入時間が増加する。一方、ストレスを負荷された試験ラットは、Social targetが存在すると、interaction zone内への侵入時間が顕著に減少し、Social targetに対する回避行動をとる。
interaction試験でBNラットをオープンフィールドの箱内に滞在させた(Social targetとした)場合、ストレス初回後より、試験ラットがinteraction zone内に侵入する時間が有意に低下するという、接触回避行動が誘発された(図2)。
具体的には、図3において、ストレス負荷後のinteraction試験における接触率の各群比較を示した。対照群ではSocial targetに対して平均200%を超える接触率を示した。ストレス初回後のinteraction試験では、ストレス群でストレッサーラットに対する著しい接触率の低下が生じた(図3A)。さらに試験ラットと同系統のラットに対しても同様に接触行動の低下が起きた(図3B)。その現象はストレス負荷終了後1週間(図3C,D)、1ヶ月経過後(図3E, F)においても持続的に確認された(注:CとEはストレッサーラット、DとFは試験ラットと同系統のラットをSocial targetとした際の結果を示した)。
オープンフィールド内での2.5分間における試験ラットの総移動距離は、ストレス終了後1週間で、ストレス群では628±62 cmとなり、対照群での値(839±79 cm)に比べて有意に減少した。
ストレス初回後より体重は顕著に減少(P < 0.01)し、対照群に比べて、ストレス終了後23日間有意に低く推移した(図4A)。また、摂食行動については、体重での知見と同様にストレス初回後より有意に摂取量が低下(P < 0.01)し、ストレス終了後1週間まで持続した。水と1%ショ糖溶液の摂取選択試験においては、ストレス終了後1ヶ月のショ糖摂取量は、対照群に比べて有意に低下(P < 0.01)し、それはimipramineの慢性投与で有意な改善(P < 0.01)を示したが、対照群レベルまでの完全回復には至らなかった。さらに、ストレス終了から1ヶ月後のショ糖の嗜好性は、ストレス群では対照群に比べて有意な低下(P < 0.05)を示し、imipramineの慢性投与で対照群レベルまで完全に回復(P < 0.05)した(図4B)。
imipramineの投与により、ストレス群に生じていたリズムの後退は対照群レベルにまで前進した(図5C)。各個体の行動量を1時間ごとに平均化すると、ストレス群では明期の初期に行動量の増加が認められ、imipramineの投与はそれを減少させる効果があった(図5D)。
1. Krishnan V, Han MH, Graham DL, Berton O, Renthal W, Russo SJ, Laplant Q, Graham A, Lutter M, Lagace DC, Ghose S, Reister R, Tannous P, Green TA, Neve RL, Chakravarty S, Kumar A, Eisch AJ, Self DW, Lee FS, Tamminga CA, Cooper DC, Gershenfeld HK, Nestler EJ. Molecular adaptations underlying susceptibility and resistance to social defeat in brain reward regions. Cell. 2007. 131(2): 391-404.
2. Ben-Ami Bartal I, Decety J, Mason P. Empathy and pro-social behavior in rats. Science. 2011. 334(6061): 1427-30.
3. Shinba T. 24-h profiles of direct current brain potential fluctuation in rats. Neurosci Lett. 2009. 465(1): 104-7.
4. Hayashi Y, Nihonmatsu-Kikuchi N, Yu X, Ishimoto K, Hisanaga SI, Tatebayashi Y. A novel, rapid, quantitative cell-counting method reveals oligodendroglial reduction in the frontopolar cortex in major depressive disorder. Mol Psychiatry. 2011. 16(12): 1155-8.
5. Bellesi M, Pfister-Genskow M, Maret S, Keles S, Tononi G, Cirelli C. Effects of sleep and wake on oligodendrocytes and their precursors. J Neurosci. 2013. 33(36): 14288-300.
Claims (7)
- Wistarラット又はSprague Dawleyラットを当該ラットよりも身体が大きいBrown Norwayラットとともに飼育することを特徴とする、前記Wistarラット又はSprague Dawleyラットにおける睡眠障害モデルラットの作製方法。
- Wistarラット又はSprague Dawleyラットのストレス負荷の開始時の週齢が8週齢である請求項1に記載の方法。
- Brown Norwayラットが7か月齢以上のラットである請求項1に記載の方法。
- 睡眠障害が、概日リズム障害、レム睡眠の増加、ノンレム睡眠の出現時間の減少、並びにノンレム睡眠及びレム睡眠の出現の断片化からなる群から選ばれる少なくとも1つである請求項1に記載の方法。
- Wistarラット又はSprague Dawleyラットを当該ラットよりも身体が大きいBrown Norwayラットとともに飼育することによりストレスが負荷された睡眠障害モデルWistarラット又はSprague Dawleyラットであって、概日リズム障害、レム睡眠の増加、ノンレム睡眠の出現時間の減少、並びにノンレム睡眠及びレム睡眠の出現の断片化からなる群から選ばれる少なくとも1つの特徴を表す、前記ラット。
- Brown Norwayラット又はWistarラット若しくはSprague Dawleyラットに対する接触回避行動、総移動距離の減少、高架式十字迷路による不安様行動、体重減少、摂食量の低下及びショ糖に対する嗜好性低下からなる群から選ばれる少なくとも1つの特徴を表す、請求項5に記載のラット。
- 請求項5又は6に記載の睡眠障害モデルWistarラット若しくはSprague Dawleyラット又はその組織に候補物質を接触させることを特徴とする、抗睡眠障害薬のスクリーニング方法。
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