Untersuchungen zur Verhaltensphänotypisierung bei Mäusen

Diplomarbeit von Elke Binder

Zusammenfassung:

Zur Charakterisierung von Tiermodellen auf der Verhaltensebene ist vor allem eine zuverlässige und reproduzierbare Verhaltensphänotypisierung notwendig. Die in der biomedizinischen Forschung bisher üblichen Verhaltensanalysen auf der Basis von multiplen Testbatterien (mTb) haben sich diesbezüglich als problematisch erwiesen, da nicht nur Diskrepanzen zwischen verschiedenen Laboratorien sondern auch zwischen wiederholten Testungen innerhalb einer Arbeitsgruppe zustande kamen. Aufgrund dessen war das Ziel der vorliegenden Arbeit Validität und Reproduzierbarkeit eines komplexen ethologischen Verhaltenstests, des modified hole boards (mHb) zu untersuchen. Diese Verhaltensanalyse wurde gewählt, da sie nicht nur die Verhaltensphänotypisierung von Nagetieren innerhalb eines Tests ermöglicht sondern auch eine Reduktion der benötigten Tierzahl sowie des Zeit- und Kostenaufwands bedeutet.

Im ersten Teil der Arbeit wurden die beiden Mausinzuchtlinien BALB/c und C57BL/6N im mHb verhaltensphänotypisiert. Diese beiden Mauslinien wurden gewählt, da sie bereits umfangreich und in hohem Maße widersprüchlich auf der Basis von mTb charakterisiert wurden. Ergebnisse der basalen Verhaltensphänotypisierung zeigten, dass BL6N Mäuse tendenziell weniger ängstlich waren als BALB/c. Desweiteren wurde festgestellt, dass beide Inzuchtlinien sehr unterschiedliche Explorationsstrategien anwendeten, welche sich bei C67BL/6N in einer ausgeprägten Thigmotaxis, dagegen bei BALB/c in der Bildung einer home base darstellten. Diese Beobachtungen konnten die widersprüchlichen Ergebnisse aus der Literatur insofern aufklären, als da gezeigt wurde, dass klassische Parameter zur Messung von Angst bei Nagern (Vermeidungsverhalten gegenüber einem ungeschützten Areal) für BALB/c Mäuse aufgrund ihrer Explorationsstrategie keine Aussagekraft hatten. Dies führte zu der Schlussfolgerung, dass ein direkter Vergleich dieser beiden Mauslinien nur eingeschränkt möglich ist.

Im Anschluss daran wurde untersucht, wie sich verschiedene Vorerfahrungen auf das Verhalten von BALB/c und C57BL/6N im mHb auswirken. Dafür wurden die Tiere vor der Erstexposition unterschiedlich behandelt (Kontrolle, Vehikel-Injektion; Diazepam-Injektion) und wiederholt getestet. Die Ergebnisse zeigten bei BALB/c Mäusen eine angstlösende Wirkung und in der höheren Dosierung (3mg/kg) zusätzlich einen sedativen Effekt, welcher bei C57BL/6N Tieren in beiden Dosierungen überwog. Insgesamt war zu erkennen, dass die Erstexposition für die einzelnen Experimentalgruppen eine unterschiedliche Erfahrung darstellte. In der Zweitexposition wurde bei BALB/c Mäusen eine tendenzielle Habituation, bei der C57BL/6N Linie dagegen eher eine Sensitivierung beobachtet. Der linienspezifische Verhaltensphänotyp konnte jedoch trotz unterschiedlicher Vorerfahrung in der Zweitexposition weitestgehend unverändert wiedergefunden werden.

Im zweiten Teil der Arbeit sollte die Eignung des mHb als Hochdurchsatzverfahren zur Verhaltensphänotypisierung von potentiellen Mutanten untersucht werden. Dafür wurde im Rahmen des ENU-Projektes der Verhalensphänotyp (baseline) der Stammlinien C3HeB/FeJ und C57BL/6J und deren Hybriden erstellt, wobei alle Tiere wiederholt im mHb getestet wurden. Die Verhaltensphänotypisierung ließ bei allen Mauslinien in der Zweitexposition eine Habituation, bei weitestgehend gleichbleibender Verhaltensstrategie erkennen, was für die Zuverlässigkeit der Verhaltensanalyse mit dem mHb spricht. Auf der Grundlage der baseline-Daten wurden, basierend auf statistischen Definitionen, die Grenzwerte für jeden Verhaltensparameter zur Identifikation von Verhaltensabweichungen ermittelt. Eine entsprechende Analyse zeigte, dass die Messwerte der meisten Parameter eine Normalverteilung darstellten, was die Eignung der Grenzwerte bestätigte.

Um die Reproduzierbarkeit der Verhaltensphänotypisierung im mHb zu überprüfen wurden die Verhaltensanalysen von verschiedenen Versuchstagen miteinander verglichen. Die Ergebnisse zeigten für einige Parameter Diskrepanzen zwischen den verschiedenen Versuchstagen, was auf suboptimale Haltungsbedingungen zurückzuführen war. Diese Unterschiede konnten durch den komplexen Verhaltenstest weitestgehend abgefangen werden, da für jede Verhaltensdimension mehr als ein Parameter gemessen wurde und somit Abweichungen in einem einzigen Parameter wenig ausschlaggebend waren, sondern vielmehr die Relation der Parameter im Gesamtbild entscheidend war. Letztendlich wurde die Zuverlässigkeit der baseline und der Grenzwerte auch dadurch bestätigt, dass die Anzahl der bisher ermittelten potentiellen Mutanten aus dem ENU-screen statistisch zu erwartenden Werten entsprachen.

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