The effects of cage-divided housing on anxiety and working memory in mice

Abstract

Trabalho Final de Mestrado Integrado, Ciências Farmacêuticas, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2019Os ratinhos são seres sociais e que no seu habitat natural vivem em grupo. Devido a requisitos de protocolo ou para proteção do animal em casos de agressão contra os companheiros de gaiola, os ratinhos de laboratório têm que ser alojados individualmente durante a realização das experiências. As conclusões acerca das consequências que podem advir do alojamento individual dos ratinhos são contraditórias, mas a sugestão geral é que o alojamento individual deste animal está associado a um aumento da ansiedade e prejudica a memória, podendo afetar assim a replicabilidade dos resultados. Na tentativa de diminuir os efeitos negativos associados ao alojamento individual, criámos um novo tipo de gaiola. Esta inclui um divisor que impede o contacto físico entre os ratinhos, mas que permite o contacto olfativo e visual. O objetivo deste estudo é, portanto, investigar o processamento da ansiedade e da memória nos ratinhos alojados neste novo tipo de gaiola comparativamente com os ratinhos alojados em pares e individualmente. Ratinhos machos C57BL/6 de 8 semanas de idade forma divididos em três grupos que diferiam no modo de alojamento: alojamento individual, alojamento em pares e alojamento em pares na nova gaiola com divisor durante quatro ou dez semanas. Após esse período foram realizados testes comportamentais, “Fear Conditioning” e o teste de supressão de dexametasona. Primeiro, foi realizado o teste de Alternância Espontânea (Y-maze), onde se avaliou a memória de trabalho e as atividades locomotora e exploratória dos ratinhos. Os resultados não diferiam entre os grupos. O teste de campo aberto (Open Field) também não revelou quaisquer diferenças relativamente à atividade locomotora e comportamento ansioso. O teste de labirinto elevado (Elevated Plus Maze) foi também realizado. Neste, o tempo gasto nos braços abertos e a distância total percorrida também não diferiam entre os três grupos, confirmando os resultados obtidos no teste anterior. Relativamente ao “Fear Conditioning”, também podemos afirmar que não foram observadas diferenças significativas entre os grupos experimentais. Por último, o teste de supressão da dexametasona foi realizado para avaliar a responsividade do eixo hipotálamo-hipófise-adrenal (HPA). Alguns ratinhos foram tratados com dexametasona (análogo sintético da corticosterona), a qual consegue através de um mecanismo de feedback negativo suprimir a libertação de corticosterona nos ratinhos. Todos os grupos apresentaram níveis basais de corticosterona semelhantes entre eles. Dissecámos as glândulas supra-renais e a hipófise para análise posterior, pois o peso das glândulas supra-renais está associado à ansiedade e ao stress. O peso da glândula pituitária e adrenal normalizado em relação ao peso corporal não diferiu significativamente entre os grupos experimentais. Assim, os nossos resultados sugerem que tanto as quatro como as dez semanas de alojamento individual não afetaram a ansiedade nem a memória dos ratinhos, um tópico muito debatido em vista do bem-estar animal. As observações comportamentais foram consistentes com os níveis séricos de corticosterona, pois o teste de supressão da dexametasona sugeriu que não existia desregulação do eixo HPA em nenhuma das condições experimentais. Ambas as guidelines Americana e Europeias continuam a defender a importância de manter os ratos e ratinhos alojados em grupo. No entanto, resultados obtidos não mostram qualquer influência do alojamento individual no bem-estar do animal. Mais estudos são necessários para confirmar estes resultados e para compreender melhor o modo como a ansiedade e a memória são afetadas pelas condições de alojamento dos ratinhos de laboratório.Mice are social beings and they live in group in their natural habitat. Due to protocol requirements or for animal protection in case of aggression against cage mates, laboratory mice are individually housed during some experiments. The conclusions about the consequences that can result from the individual accommodation of mice are contradictory, but a general suggestion is that the individual accommodation of the mouse is associated with increased anxiety and impaired memory, what can influence the replicability of results. To lessen the effects associated with individual housing, we created a new type of cage. This cage includes a cage divider that separates mice and prevents physical contact between mice but allows visual and olfactory contact. The purpose of this study is, therefore, to investigate how housing in this new type of cage affects anxiety and working memory compared with mice that are paired and individually housed. Male eight-week-old C57BL/6 mice were divided into three groups that differ in the mode of housing: individual housing, paired housed and paired in a new divider cage. They were housed for either four or ten weeks. After this period, several behavioural tests, fear conditioning and the dexamethasone suppression test were performed. First, the Y-maze Spontaneous Alternation test was performed, which assesses working memory, locomotive and exploratory activities of the mice. These parameters did not differ between groups. The open field test also revealed no significant differences in locomotor activity and anxiety-like behavior. The elevated plus maze test was also performed and revealed that the time spent in the open arms and the total distance travelled did not differ between the three groups, confirming the results obtained in the previous tests. Additionally, the Fear Conditioning test confirmed that housing conditions did not affect anxiety-like behavior in neither of the three groups. Finally, the dexamethasone suppression test was performed to assess the responsiveness of the hypothalamus-pituitary-adrenal (HPA) axis. Finally, mice were treated with the synthetic corticosterone analogue dexamethasone, which can, through a negative feedback mechanism, suppress corticosterone release in the mouse. There were no differences in corticosterone levels between the groups. We dissected the adrenal glands and pituitary gland for further analysis, as the weight of the adrenal glands is associated with anxiety and stress. The weight of the pituitary gland and adrenal gland normalized against body weight did not significantly differ between experimental groups. Therefore, our results suggest that both four weeks and ten weeks of individual accommodation do not affect the anxiety or memory of mice, a much-debated topic in view of animal welfare. Results obtained in the behavioural tests corresponded with corticosterone levels, as the dexamethasone suppression test suggested that there is no HPA axis dysregulation under any of the experimental conditions. Both the American and European guidelines continue to defend the importance of keeping rats and mice group housed. However, the results obtained in this study indicate that individual housing up to ten weeks does not affect anxiety and working memory. Further studies are required to confirm these results and to gain a better and more in depth understanding on how anxiety-like behavior and working memory are affected by various housing conditions in laboratory mice.Vrije Universiteit Brussels (VUB); Hospital Cuf Descobertas; Farmácia Aguia

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