Untersuchungen des Angstverhaltens der transgenen Ratte TGR(mRen2)27

Abstract

Obwohl Angst und Angsterkrankungen in den letzten 30 Jahren Gegenstand der Forschung waren, ist das Wissen über Mechanismen, die emotionale Prozesse regulieren und welche Veränderungen im Gehirn bei Angsterkrankungen zugrunde liegen, relativ gering. Untersuchungen an genmanipulierten Labortieren können neue Erkenntnisse bei der Erforschung von Angstmechanismen und -erkrankungen liefern. Die transgene Ratte TGR(mRen2)27, die aus der Hannover-Sprague- Dawley-Ratte hervorgegangen ist, besitzt ein zusätzliches Reningen, und dadurch ist der Blutdruck erhöht. Die vorliegende Arbeit konzentrierte sich auf die Erfassung des Angstverhaltens der TGR(mRen2)27 im Vergleich zu ihrem Wildtyp, der Sprague-Dawley-Ratte. Das Verhalten der Sprague-Dawley-Ratten im Vergleich zu anderen Rattenstämmen wurde bisher wenig untersucht. Daher wird im zweiten Teil der Arbeit das Verhalten verschiedener Rattenstämme und von Wistar-Ratten unterschiedlicher Züchter verglichen. Die Auswirkungen des zusätzlichen Reningens auf die physiologischen Funktionen wurden zuerst geprüft. Dazu sind das Freß- und Trinkverhalten und die Entwicklung der Körpergewichte der transgenen Ratten und ihrer Kontrolltiere gemessen worden. Die Wasseraufnahme der TGR(mRen2)27 war deutlich höher gegenüber der der Kontrollratten. Dieses Ergebnis bestätigt, daß der erhöhte Blutdruck im direkten Zusammenhang mit dem Renin-Angiotensin-Aldosteron-System steht. Das Angstverhalten der TGR(mRen2)27 wurde im weißen- und schwarzen Open-field- Test, im Konflikttest, im Social-interaction-Test, im Holeboard-Test, im Black-white-box-Test, im Elevated-plus-maze-Test und im Free-exploratory- paradigm-Test untersucht. Im Elevated-plus-maze-Test wurden die anxiolytische Wirkung der Substanzen Diazepam (1 und 3mg/kg) und Propanolol (1 und 3mg/kg) geprüft. Insgesamt waren die Verhaltensabweichungen der TGR(mRen2)27 vom Wildtyp nur schwach ausgeprägt. Sie traten zwar wiederholt und mehrfach auf, waren aber nicht immer statistisch zu sichern. Die TGR(mRen2)27 zeigten außerdem eine meist geringere lokomotorische Aktivität. Die geringere lokomotorische Aktivität läßt zwar nicht direkt auf ein stärkeres Angstverhalten schließen, ist aber auch kein unabhängiger Parameter. Auffällig war, daß die TGR(mRen2)27 in den vorliegenden Versuchen und in der Literatur durch Stimuli wie Futter- und Wasserentzug ihre Angst schneller überwanden als die Sprague-Dawley-Ratten. Diazepam und Propranolol wirkten bei den TGR(mRen2)27 anxiolytisch, während sie bei den Sprague-Dawley-Ratten wirkungslos waren. Verhaltensunterschiede zwischen den Rattenstämmen Sprague- Dawley, Wistar, Lewis, Fischer und Brown-Norway sowie zwischen Wistarratten von drei unterschiedlichen Züchtern wurden untersucht. Dazu wurden die lokomotorische Aktivität im Open-field und das Angstverhalten im Konflikttest, im Social-interaction-Test, im Holeboard-Test und im Free-exploratory-Test erfaßt. Die Ergebnisse zeigen deutlich, daß gravierende Verhaltensunterschiede im Angst- und Explorationsverhalten existieren, sowohl zwischen den Rattenstämmen als auch zwischen Zuchtlinien innerhalb eines Stammes. Dadurch wurde deutlich, wie wichtig es ist, Laborratten für Verhaltensuntersuchungen bewußt auszuwählen. Nationale und internationale Vergleiche von Ergebnissen können demzufolge nur an denselben Rattenzuchtlinien erfolgen. Verschiedene Zuchtlinien können unterschiedliche "Level der Angst" haben, also ist die Auslenkbarkeit des Angstverhaltens bei Ratten mit hohem bzw. niedrigem Angstlevel eingeschränkt und Pharmakawirkungen werden nicht erfaßt. Da die Sprague-Dawley-Ratten auf eine Anxiolytikabehandlung im Elevated-plus-maze- Test nicht ansprachen und im Vergleich zu den anderen getesteten Rattenstämmen in drei von vier Verhaltenstests ein weniger ängstliches Verhaltensprofil zeigten, ergibt sich die Frage, ob die durchgeführten klassischen Angsttests geeignet sind, Verhaltenseffekte an diesem Rattenstamm zu erfassen.

Although for over the last 30 years anxiety and anxiety diseases have been object of extensive research, not much is known about the mechanisms which regulate emotional processes and which mechanisms are responsible for the changes in the brain during anxiety diseases. Examinations on gene manipulated laboratory animals can provide new insight into the mechanisms of anxiety and anxiety disease. The transgenic rat TGR(mRen2)27, which was developed from Hannover-Sprague-Dawley-rats, has an additional renin gene. Due to this the blood pressure of the rats is increased. This study focuses on the anxiety behaviour of the transgenic animals in comparison to the Sprague-Dawley-rats. To date the behavioural pattern of the Sprague-Dawley-rats has not been compared in any detail to that of other rat strains. Therefore the second part of this thesis compared the behavioural patterns of various rat strains and of Wistar-rats originating from different breeders. The effects of the additional renin gene on the physiological body functions was investigated by monitoring the feeding and drinking behaviour and the development of the body weight of the transgenic animals in comparison to the negative control rats. The amount of drinking water consumed was increased in the transgenic animals. This result confirmes that there is a direct correlation between high blood pressure and the renin-angiotensin-aldosteron-system. The anxiety behaviour was examined in the white- and black open-field-test, in conflict-test, social-interactions-test, the holeboard-test, a black-white-box-test, an elevated-plus-maze-test and a free-exploratory-paradigm-test. The anxiolytic effects of diazepam (1 and 3 mg/kg) and propranolol (1 and 3 kg/mg) were studied in the elevated-plus-maze-test. In summary, there were no marked differences in behaviour between the TGR(mRen2)27and the wildtype. Some behavioural changes could be seen repeatedly on several occasions, but could not always be statistically verified. The TGR(mRen2)27 showed less locomotor activity. This parameter does not correlate directly to increased anxiety behaviour, but it cannot be considered as independent. Interestingly, in our study, as well as in the literature the TGR(mRen2)27 overcame their fear faster than the Sprague-Dawley-rats after stimuli like food and water deprivation. Both diazepam and propanolol showed an anxiolytic effect on the transgenic mice, but not on the Sprague-Dawley-rats. Differences in anxiety behaviour were examined between the rat strains Sprague-Dawley-, Wistar-, Lewis-, Fischer- and Brown-Norway- and between Wistar-rats of three different breeders. Therefore the locomotory activity was examined in the open-field- test and the anxiety-related behaviour in a conflict-test, a social- interaction-test, a holeboard-test and a free-exploratory-paradigm-test. The results show that robust behavioural differences exist between different strains of rat and even animals of one strain, obtained from different breeders. Accordingly it is necessary to carefully select appropriate rats for behavioural studies. In conclusion, national and international comparisons of results are only possible on one kind of rat strain. Different rat strains can have different "levels of anxiety" therefore depending on the anxiety level of the rat different responses can be induced and the effects of drugs cannot be registered. Based on the result that Sprague-Dawley-rats did not respond to the treatment with anxiolytics in the elevated-plus-maze-test and showed a lower anxiety behavioural profile in three of four behavioural tests the question arises, whether the above described anxiety tests are qualified to register behavioural changes in this rat strain.