Expresión diferencial de proteínas FosB y posibles genes diana en determinadas regiones cerebrales de pacientes con adicción y depresión (2016)

  • Paula A. Gajewski,
  • Gustavo Turecki,
  • Alfred J. Robison

Publicado: agosto 5, 2016

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0160355

Resumen

La exposición crónica al estrés o las drogas de abuso se ha relacionado con la expresión génica alterada en todo el cuerpo, y se cree que los cambios en la expresión génica en regiones del cerebro discretas subyacen a muchas enfermedades psiquiátricas, como el trastorno depresivo mayor y la adicción a las drogas. Los modelos preclínicos de estos trastornos han proporcionado evidencia de los mecanismos de esta expresión génica alterada, incluidos los factores de transcripción, pero la evidencia que respalda el papel de estos factores en pacientes humanos ha tardado en aparecer. El factor de transcripción ΔFosB se induce en la corteza prefrontal (PFC) y el hipocampo (HPC) de los roedores en respuesta al estrés o la cocaína, y se piensa que su expresión en estas regiones regula su control "hacia arriba" de los circuitos de recompensa, incluido el núcleo accumbens (ncc). Aquí, usamos bioquímica para examinar la expresión de la FosB Familia de factores de transcripción y sus posibles objetivos genéticos en muestras postmortem de PFC y HPC de pacientes deprimidos y adictos a la cocaína. Demostramos que ΔFosB y otras isoformas de FosB están reguladas a la baja en el HPC pero no en el PFC en el cerebro de individuos deprimidos y adictos. Además, mostramos que los posibles objetivos transcripcionales de ΔFosB, incluido GluA2, también están regulados a la baja en el HPC pero no en el PFC de los adictos a la cocaína. Así, proporcionamos la primera evidencia de FosB La expresión de genes en HPC humana y PFC en estos trastornos psiquiátricos, y en vista de los hallazgos recientes que demuestran el papel crítico de HPC ΔFosB en modelos de roedores de aprendizaje y memoria, estos datos sugieren que la reducción de ΔFosB en HPC podría potencialmente subyacer deficiencias cognitivas que acompañan el abuso crónico de cocaína o depresión.  

Cita: Gajewski PA, Turecki G, Robison AJ (2016) Expresión diferencial de proteínas FosB y posibles genes diana en determinadas regiones cerebrales de pacientes con adicción y depresión. PLoS ONE 11 (8): e0160355. doi: 10.1371 / journal.pone.0160355

Editor: Ryan K. Bachtell, Universidad de Colorado Boulder, ESTADOS UNIDOS

Recibido: Febrero 29, 2016; Aceptado: Julio 18, 2016; Publicado: 5 de agosto de 2016

Copyright: © 2016 Gajewski et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la Licencia Creative Commons, que permite el uso, la distribución y la reproducción sin restricciones en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente estén acreditados.

Disponibilidad de datos: Todos los datos relevantes están dentro del papel.

Fondos: El autor PAG recibió cierto apoyo salarial de una subvención al autor AJR de la Fundación Whitehall. Los financiadores no tuvieron ningún papel en el diseño del estudio, la recopilación y el análisis de datos, la decisión de publicar o la preparación del manuscrito.

Conflicto de intereses: Los autores han declarado que no existen intereses en pugna.

Introducción

Los mecanismos moleculares y de circuito de enfermedades psiquiátricas, como la depresión y la adicción, no se comprenden completamente, y este conocimiento es crucial para el desarrollo racional de nuevos y mejores tratamientos. Las alteraciones en la expresión génica en el núcleo accumbens (NAc) y las regiones del cerebro que ejercen un control de arriba hacia abajo sobre la función NAc, como la corteza prefrontal (PFC) y el hipocampo (HPC), han sido implicadas en la patogenia de la adicción y la depresión en muchos estudios. en ambos organismos modelo y en el cerebro humano post mortem [15]. Muchos tratamientos actuales para la depresión operan a través de la mejora crónica de la señalización serotoninérgica y / o dopaminérgica, y prácticamente todas las drogas de abuso afectan la señalización de dopamina en NAc. Además, la adicción y la depresión son altamente comórbidas, ya que casi un tercio de los pacientes con trastorno depresivo mayor también tienen trastornos por el uso de sustancias y la comorbilidad conlleva un mayor riesgo de suicidio y un mayor deterioro social y personal [6, 7]. En conjunto, estos datos sugieren que las desadaptaciones crónicas en el circuito de dopamina mesolímbica y las estructuras conectadas pueden ser la base de la adicción y la depresión, y que los cambios en la expresión génica probablemente desempeñen un papel crucial en estas desadaptaciones.

Como la depresión y la adicción se desarrollan con el tiempo y pueden estar relacionadas con la exposición crónica al estrés y / o las drogas de abuso [8, 9], y porque los antidepresivos típicos que atacan las señales serotonérgicas y dopaminérgicas requieren semanas de tratamiento para ser efectivos [10], parece probable que la patogenia de estas enfermedades y los mecanismos de su tratamiento puedan estar relacionados con compromiso a largo plazo Cambios en la expresión génica. Dichos cambios podrían ser el resultado de modificaciones epigenéticas de la estructura del gen, y de hecho, la evidencia de un papel clave para la metilación del ADN y las modificaciones de histonas en la adicción y la depresión es creciente1114]. Sin embargo, esto no descarta un papel potencial para los factores de transcripción en estos procesos, particularmente los factores de transcripción estables inducidos por la activación neuronal crónica. Uno de estos factores de transcripción es ΔFosB [1, 15, 16], una variante de empalme producida a partir de la FosB gene. A diferencia de la proteína FosB de longitud completa, ΔFosB es notablemente estable en comparación con otros productos genéticos tempranos inmediatos (vida media de hasta 8 días en el cerebro [17]), principalmente debido al truncamiento de dos dominios de degron en el término c [18], así como una fosforilación estabilizadora en Ser27 [19, 20]. ΔFosB se induce en todo el cerebro del roedor, incluyendo la NAc y las estructuras relacionadas, por el estrés [2123], antidepresivos [22], y las drogas de abuso [24]. Además, los modelos de roedores implican la expresión de ΔFosB en NAc en ambas adicciones [20, 25] y depresión [26, 27], y estudios recientes sugieren un papel para ΔFosB en estas enfermedades en PFC [21] y HPC [28]. En la NAc, la expresión de ΔFosB promueve una mayor sensibilización psicomotora y recompensa de los psicoestimulantes en roedores [20, 25]. NAc ΔFosB también actúa como un factor de preasiliencia en el modelo de depresión social crónica del ratón para la depresión, y su expresión allí es necesaria para la función antidepresiva [26]. En contraste, la expresión de ΔFosB en PFC promueve la susceptibilidad al estrés por derrota social en ratones [21], sugiriendo que ΔFosB desempeña papeles muy diferentes en el circuito de recompensa y en las regiones del cerebro que lo inervan. Finalmente, ΔFosB se induce en el HPC dorsal del ratón mediante el aprendizaje y su función allí es necesaria para la formación de memoria espacial normal [28], que proporciona un posible mecanismo para los déficits cognitivos que a menudo acompañan la exposición crónica a los medicamentos y / o la depresión [2931].

Como ΔFosB es un factor de transcripción, comúnmente se presume que ejerce sus efectos biológicos a través de la modulación de la expresión de genes diana seleccionados, y muchos de esos genes diana se han relacionado con la depresión y la adicción. ΔFosB regula la expresión de múltiples subunidades de ácido α-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazolepropiónico (AMPA) y N-metil-D-aspartato (NMDA) tipo glutamato [25, 26, 32], y estos receptores han sido directamente implicados en la adicción [33, 34] depresión [35, 36], y la función antidepresiva [36, 37]. ΔFosB también regula la expresión de moléculas de señalización, como la proteína kinasa II α (CaMKIIα) dependiente de calcio / calmodulina, que se ha relacionado con muchos trastornos psiquiátricos [38], y hemos demostrado que esta regulación de la expresión de CaMKII en ratones estimula la sensibilización psicomotora a la cocaína [20] y la función antidepresiva [27]. Además, ΔFosB regula la expresión de la quinasa dependiente de ciclina 5 (cdk5) [39], que se induce en el cuerpo estriado por la exposición y el estrés psicoestimulante [4042] y regula las respuestas psicomotoras y motivacionales a la cocaína [43]. Por lo tanto, existe una fuerte evidencia en modelos de roedores de que la inducción de ΔFosB en múltiples regiones del cerebro por el estrés, los antidepresivos y las drogas de abuso pueden regular los comportamientos relacionados con la depresión y la adicción mediante la modulación de la expresión de genes diana selectos en regiones del cerebro discretas.

Si bien los modelos preclínicos de adicción y depresión han sido bastante fructíferos, es esencial respaldar los hallazgos de modelos animales con evidencia de estudios en humanos si esperamos traducir los mecanismos moleculares potenciales en nuevas opciones de tratamiento. Anteriormente hemos demostrado que ΔFosB está regulada al alza en la NAc de los adictos a la cocaína humana [20] y reducido en la NAc de humanos deprimidos [26]. Sin embargo, la regulación de FosB La expresión del producto génico en HPC y PFC, reguladores críticos de la activación neuronal de NAc, no se ha estudiado previamente en el cerebro humano, ni se ha regulado la expresión potencial del gen diana de ΔFosB. Por lo tanto, examinamos la expresión de FosB productos genéticos, así como la expresión de posibles genes diana de ΔFosB, en el PFC y HPC de pacientes que sufren de trastorno depresivo mayor o adicción a la cocaína.

Materiales y Métodos

Muestras humanas

Los tejidos cerebrales humanos post mortem se obtuvieron del Banco de Cerebro Douglas Bell-Canadá (Instituto Universitario de Salud Mental Douglas, Montreal, Quebec, Canadá). La información sobre el uso de sustancias relacionadas con los adictos a la cocaína humana, los pacientes con depresión y los controles combinados se puede encontrar en Tabla 1. La preservación del tejido procedió esencialmente como se describe [44]. Brevemente, una vez extraído, el cerebro se coloca en hielo húmedo en una caja de espuma de poliestireno y se apresura a las instalaciones de Douglas Bell-Canada Brain Bank. Los hemisferios se separan de inmediato mediante un corte sagital en la mitad del cerebro, el tronco del encéfalo y el cerebelo. Los vasos sanguíneos, la glándula pineal, el plexo coroideo, la mitad del cerebelo y la mitad del tronco encefálico se diseccionan típicamente del hemisferio izquierdo, que luego se corta coronariamente en cortes de 1 de cm de grosor antes de la congelación. La segunda mitad del cerebelo se corta sagitalmente en rebanadas de 1cm de espesor antes de congelar. Los tejidos se congelan instantáneamente en 2-metilbutano a -40 ° C durante ~ 60 seg. Todos los tejidos congelados se guardan por separado en bolsas de plástico a -80 ° C para un almacenamiento a largo plazo. Las regiones específicas del cerebro se diseccionan de cortes coronales congelados en una placa de acero inoxidable con hielo seco alrededor para controlar la temperatura del ambiente. Las muestras de PFC provienen del área de Brodmann 8 / 9, y las muestras de HPC se toman del centro de la masa de la formación del hipocampo (Fig 1).

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Fig. 1. Diagrama de regiones de disección para muestras de cerebro humano.

Los dibujos representan las secciones coronales anterior (A) y posterior (B) del cerebro humano utilizadas para la disección de muestras de PFC y (C) muestras de HPC. Las cajas rojas resaltan áreas de disección. SFG: giro frontal superior; MFG: giro frontal medio; IG: circunvolución insular; FuG: giro fusiforme.

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Tabla 1. Dependencia de sustancias, toxicología y uso de medicamentos antidepresivos en adictos a la cocaína humanos, pacientes con depresión y grupos de control emparejados.

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0160355.t001

Muestras de ratón

El estudio siguió las pautas descritas en el Guía para el cuidado y uso de animales de laboratorio, octava edición (Instituto de Recursos Animales de Laboratorio, 2011). Antes de cualquier prueba, todos los procedimientos experimentales fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad del Estado de Michigan. Si algún animal muestra falta de aseo, infección, pérdida de peso severa o inmovilidad, el animal es sacrificado. Ningún animal requirió tal eutanasia antes del punto final experimental en el estudio actual. Después de llegar a la instalación, los ratones machos C7BL / 57 de una semana de 6 (The Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME, EE. UU.) Se alojaron en un grupo de 4 por jaula en una sala de colonias a una temperatura constante (23 ° C) durante al menos Días 3 antes de la experimentación en un ciclo 12 h claro / oscuro con ad libidum comida y agua. A los ratones se les administró cocaína crónica (días 7) o aguda (inyección única) (15 mg / kg) o solución salina estéril (solución salina 0.9%) mediante una inyección intraperitoneal (ip) y se sacrificaron por dislocación cervical una hora después de la inyección final. El tejido fue cosechado inmediatamente (Fig 2) o en diferentes puntos de tiempo después del sacrificio (Fig 3).

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Fig. 2. Comparación de proteínas FosB humanas y de ratón.

(A) La transferencia Western de proteínas del hipocampo con el anticuerpo FosB revela múltiples bandas adicionales en una muestra de HPC humana adicta a la cocaína humana típica en comparación con una HPC de ratón tratada con cocaína crónica (15 mg / kg para los días 7). Las bandas nuevas aparecen en 20 kDa, 23 kDa (flecha blanca) y 30 kDa (flecha negra). (B) Gráficos de correlación y regresión lineal de la expresión de proteínas para cada banda en las muestras humanas con el intervalo postmortem (tiempo entre la muerte y la congelación del cerebro) para cada muestra humana. Las líneas de puntos representan el intervalo de confianza de 95%; ninguna pendiente de regresión lineal difería significativamente de 0.

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0160355.g002

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Fig. 3. Expresión de proteínas FosB en HPC de ratón después de intervalos postmortem extendidos.

Los cerebros de los ratones que recibieron una inyección aguda de cocaína (15 mg / kg ip) se dejaron in situ para 0, 1 o 8 horas después del sacrificio antes de cosechar HPC. Western blot revela la acumulación de una banda de 23 kDa en los animales de 8 hr, pero no muestra otras bandas encontradas en muestras de HPC humanas.

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0160355.g003

Western Blot

Los cerebros de los ratones se extrajeron rápidamente en hielo y luego se cortaron en secciones de 1 mm, y se retiró el hipocampo dorsal con un punzón de calibre 12 y se congeló inmediatamente en hielo seco. Tanto las muestras humanas como las de ratón se homogeneizaron mediante sonicación con luz en un tampón RIPA modificado (10 mM Tris base, 150 mM cloruro de sodio, 1 mM EDTA, 0.1% sodio dodecilsulfato, 1% Triton X-100, 1% sodio desoxicolato, pH XNUM, Proteasa e inhibidores de la fosfatasa [Sigma Aldrich]). La concentración se midió utilizando el ensayo de proteína DC (BioRad) y las muestras de gel se normalizaron para la proteína total. Las proteínas se separaron en geles con gradiente de poliacrilamida 7.4-4% (Criterion System, BioRad), y se realizó una transferencia Western utilizando quimioluminiscencia (SuperSignal West Dura, Thermo Scientific). La proteína total se analizó con Swift Membrane Stain (G Biosciences) y las proteínas se cuantificaron con el software ImageJ (NIH). Se utilizaron anticuerpos primarios para detectar las isoformas FosB (15G5; 4: 1; señalización celular, 500), GluA2251 (2), y / o, por ejemplo, por ejemplo, por ejemplo, por ejemplo. (3: 1; Santa cruz, sc-1,000), GAPDH (07: 598; Señalización celular, 1).

Estadística

Todos los análisis estadísticos se realizaron utilizando el paquete de software Prism 6 (GraphPad). El análisis de regresión lineal se utilizó para determinar si la expresión de FosB Los productos genéticos se correlacionaron con el intervalo postmortem. La pendiente de cada línea de regresión lineal se probó para una diferencia significativa de cero. Las pruebas t de Student se utilizaron para todas las comparaciones por pares entre individuos control y adictos a la cocaína (indicado en Resultados donde se da el valor t). Se utilizaron ANOVA de una vía para todas las comparaciones múltiples entre controles, individuos deprimidos con antidepresivos a bordo o individuos deprimidos sin antidepresivos (indicado en Resultados donde se da el valor F). Los ANOVA de una vía fueron seguidos por Tukey. post hoc . P <0.05 se consideró significativo.

Resultados

Nuestros estudios recientes indican que los tres productos principales del FosB El gen en el cerebro, FosB de longitud completa (~ 50 kDa), ΔFosB (~ 35 – 37 kDa), y Δ2ΔFosB (~ 25 kDa), se inducen diferencialmente en las regiones asociadas con la recompensa cerebral cerebral en respuesta al estrés y al tratamiento antidepresivo22], y otros antígenos relacionados con Fos probablemente producidos por la FosB gen también se han observado en cerebro de ratón [4547]. Por lo tanto, primero buscamos determinar si el cerebro humano expresa un patrón de FosB Productos genéticos similares a los que se encuentran en el cerebro del ratón. Comparamos una muestra típica de HPC de un adicto a la cocaína humana (Tabla 2) a HPC de un ratón que recibió cocaína crónica (15 mg / kg, ip para los días 7). Los tres principales FosB Se encontraron productos genéticos tanto en el tejido cerebral del ratón como en el humano, pero se observaron bandas adicionales en la muestra humana en comparación con el ratón (Fig 2A). Más prominentemente, las bandas en ~ 30 kDa, ~ 23 kDa, y ~ 20 kDa aparecieron en muestras humanas pero no se observaron en muestras de ratón. Postulamos que estas bandas pueden representar productos proteolíticos resultantes de la degradación de FosB o ΔFosB debido al intervalo postmortem extendido (PMI) en nuestras muestras humanas (Tabla 2). Sin embargo, no se encontró correlación entre la intensidad de estas nuevas bandas y el PMI (Fig 2B), o entre PMI y los principales productos genéticos, FosB, ΔFosB y Δ2ΔFosB (Fig 2B), es decir, ninguna de las líneas de regresión tenía una pendiente significativamente diferente de cero. Por lo tanto, estas nuevas bandas pueden no ser productos de degradación proteolítica resultantes de un tiempo prolongado entre la muerte y la congelación del tejido.

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Tabla 2. Demografía de los adictos a la cocaína humanos, pacientes con depresión y grupos de control pareados.

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0160355.t002

Para investigar más a fondo esto, les dimos a los ratones una inyección única de cocaína (15 mg / kg, ip) o solución salina y los sacrificamos por dislocación cervical una hora después. Los cerebros fueron dejados in situ durante cero, una u ocho horas antes de tomar las muestras. Notamos algunos productos de degradación (Fig 3), el más prominente es ~ 23 kDa, pero el patrón resultante no imita al observado en muestras de HPC humanas. Tomados en conjunto, estos datos indican que hay antígenos relacionados con Fos adicionales en el cerebro humano que pueden representar una novela FosB productos genéticos y es poco probable que sean el resultado de la proteólisis de FosB o ΔFosB.

A continuación, tratamos de determinar si la dependencia de la cocaína, la depresión no tratada o la depresión junto con la exposición a medicamentos antidepresivos se asocian con cambios en FosB Productos genéticos en HPC humana o PFC. Los pacientes y los sujetos de control se eligieron de manera que no hubo diferencias significativas en la edad promedio, el sexo, el pH cerebral o el PMI (Tabla 1). En muestras de pacientes dependientes de cocaína, el Western blot no reveló diferencias en la expresión de ninguna isoforma de FosB en la PFC en comparación con los controles (Fig. 4A y 4B). Sin embargo, observamos una marcada disminución en el HPC de individuos dependientes de cocaína en FosB de longitud completa (t(35) = 2.67, p = 0.012), ΔFosB (t(31) = 2.81, p = 0.009), así como en las tres bandas nuevas, 30 kDa (t(34) = 2.71, p = 0.011), 23 kDa (t(15) = 2.7, p = 0.016), y 20 kDa (t(13) = 2.43, p = 0.031), y una tendencia hacia una disminución en Δ2ΔFosB (t(29) = 2.03, p = 0.052). De manera similar, en muestras de pacientes con depresión, no hubo diferencias en la expresión de ninguna isoforma de FosB en la PFC, mientras que el HPC mostró disminuciones en FosB de longitud completa (F (2,35) = 1.98, p = 0.048) y ΔFosB ( F (2,30) = 1.38, p = 0.027), así como en la banda de 23 kDa (F (2,21) = 2.05, p = 0.022) y la banda de 20 kDa (F (2,18) = 0.97, p = 0.028) (Fig. 4C y 4D). Estos datos sugieren que FosB La expresión de genes en HPC se reduce en múltiples condiciones psiquiátricas, mientras que la expresión de PFC no se ve afectada.

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Fig. 4. Expresión de las proteínas FosB en HPC y PFC de pacientes humanos con adicción a la cocaína y depresión.

(A) Western blot de proteínas FosB de HPC y PFC de adictos a la cocaína humanos (Coc) y controles (Con). (B) La cuantificación revela una disminución dependiente de la cocaína en muchas proteínas FosB en la HPC pero no en la PFC (*: p <0.05, #: p = 0.05). (C) Western blot de proteínas FosB de HPC y PFC de pacientes con depresión humana sin (Dep) o con antidepresivos (Dep + AD) y controles (Con). (D) La cuantificación revela una disminución dependiente de la depresión en algunas proteínas FosB en la HPC pero no en la PFC (*: p <0.05). Las barras de error indican la media +/- SEM.

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0160355.g004

La evidencia directa de los objetivos génicos de la regulación transcripcional de ΔFosB en HPC es escasa, con solo la proteína quinasa 5 dependiente de ciclina (cdk5) un objetivo confirmado después de la estimulación electroconvulsiva en ratones [39]. Sin embargo, muchos otros genes son dianas conocidas para la regulación transcripcional de ΔFosB en otras regiones del cerebro, particularmente en NAc. Estos incluyen una serie de genes esenciales para la función de las células del hipocampo y la plasticidad sináptica, como GluA2 [48] y CaMKII [20]. Por lo tanto, utilizamos Western blot para evaluar los niveles de posibles objetivos de genes de ΔFosB en HPC y PFC de pacientes dependientes y deprimidos de cocaína. No encontramos diferencias significativas en los niveles de proteína de los genes diana candidatos en el PFC de individuos dependientes de cocaína, mientras que el HPC mostró una disminución significativa en GluA2 (t (34) = 2.31, p = 0.027) y una fuerte tendencia hacia la disminución en Los niveles de CaMKII (t (35) = 1.99, p = 0.053), mientras que cdk5 se mantuvo sin cambios (Fig. 5A y 5B). En el PFC y HPC de pacientes deprimidos no hubo cambios en la expresión de los genes diana de ΔFosB (Fig. 5C y 5D). Estos datos sugieren que ΔFosB puede estar regulando la expresión de posibles genes diana en HPC humana, y esta regulación puede ser específica de la región del cerebro y de la enfermedad.

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Fig. 5. Expresión de posibles proteínas objetivo del gen ΔFosB en HPC y PFC de pacientes humanos con adicción a la cocaína y depresión.

(A) Western blot de posibles proteínas diana del gen ΔFosB de la HPC y PFC de los consumidores de cocaína humanos (Coc) y controles (Con). (B) La cuantificación revela una disminución dependiente de la cocaína en todos los GluA2 y CaMKII en el HPC pero no en el PFC (*: p <0.05, #: p = 0.05). (C) Western blot de posibles proteínas diana del gen ΔFosB de la HPC y PFC de pacientes con depresión humana sin (Dep) o con antidepresivos (Dep + AD) y controles (Con). (D) La cuantificación no revela cambios dependientes de la depresión. Las barras de error indican la media +/- SEM.

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0160355.g005

Discusión

Aquí presentamos la primera recopilación de FosB Producto génico y análisis de la proteína osFosB en el hipocampo y la corteza prefrontal de adictos a la cocaína y pacientes deprimidos. Se sabe que estas regiones del cerebro desempeñan funciones clave en la fisiopatología de estas enfermedades, y el uso de muestras humanas post mortem nos permite: 1) determinar si las alteraciones moleculares encontradas en modelos de roedores bien estudiados de estas enfermedades están recapituladas en humanos ; 2) identifica nuevas vías de estudio en modelos de roedores para una posible intervención terapéutica. Nuestros análisis se centraron en la expresión de FosB productos genéticos, ya que se ha sugerido que su expresión en estas regiones desempeña un papel en la depresión y es inducida por la exposición a la cocaína en modelos de roedores [21, 22, 24]. Cuando examinamos inicialmente los niveles de proteína FosB en nuestras muestras humanas, quedó claro que nuestro anticuerpo FosB detectó más bandas de las que se han informado previamente en muestras de cerebro de roedores por parte de nuestro grupo y muchos otros [1, 22]. Debido a que los cerebros humanos están congelados horas después de la muerte, mientras que las muestras de ratones se extraen y se congelan a los dos minutos del sacrificio, dejamos los cerebros de los ratones in situ después del sacrificio por hasta ocho horas para determinar si surgirían bandas similares. Sin embargo, debido a que no observamos el mismo patrón de proteínas FosB que se encuentra en las muestras humanas, y porque tampoco encontramos una correlación entre la longitud de PMI y los niveles de las diversas bandas en muestras humanas, concluimos que muchas de las bandas en Es poco probable que las muestras de cerebro humano sean el resultado de la degradación proteolítica de isoformas FosB más grandes. Aunque no podemos descartar diferencias en la maquinaria proteolítica entre especies, sugeriríamos que algunas de las bandas humanas pueden resultar del empalme diferencial del ARNm de FosB, y futuros estudios de nuestro grupo abordarán esta pregunta.

Los resultados anteriores de estudios con roedores han encontrado un aumento en las isoformas de FosB en HPC y PFC después de la cocaína crónica [24]. Sin embargo, de nuestra cohorte de individuos dependientes de la cocaína, encontramos una disminución en todas las isoformas de FosB en la HPC, sin cambios en el PFC en comparación con los individuos de control. Creemos que esto puede deberse a las diferencias inherentes entre los estudios de roedores y los casos de adicción humana. Los estudios sobre la adicción a la cocaína solo duran una pequeña fracción de la vida del roedor, y ningún estudio de inducción de BFosB hasta la fecha ha superado los 14 días de exposición continua a la cocaína [1, 20]. Los consumidores humanos de cocaína pueden ser adictos durante períodos de tiempo mucho más largos, lo que puede inducir efectos homeostáticos que causan la FosB Gen a ser reprimido en HPC. Además, muchos estudios han demostrado que la adicción a largo plazo a los psicoestimulantes se acompaña de una función cognitiva reducida [9, 49]. Nuestro trabajo reciente demuestra que HPC ΔFosB desempeña un papel fundamental en el aprendizaje [28], y por lo tanto la disminución en HPC FosB La expresión génica en adictos a la cocaína que se muestra aquí puede representar un mecanismo para el deterioro cognitivo en la adicción a los psicoestimulantes. Con disminución de la expresión de la FosB gen en HPC, también observamos una disminución en los niveles de proteína de los genes diana de ΔFosB candidatos GluA2 y CaMKII, y ambas moléculas también son críticas para la función y el aprendizaje de HPC [50] y han sido previamente vinculados a la adicción [38, 51].

En la HPC de los pacientes deprimidos, observamos una disminución en las proteínas FosB múltiples, dependiendo de si los pacientes estaban tomando antidepresivos. Esto puede indicar que los antidepresivos tienen efectos diferenciales en el empalme o la estabilidad de FosB productos genéticos, aunque nuestros estudios anteriores en roedores no revelaron tales diferencias [22]. Sin embargo, no hubo diferencias en la expresión de posibles genes diana en HPC o PFC de estos pacientes. Aunque la depresión mayor suele ir acompañada de problemas cognitivos [52], es probable que HPC ΔFosB no sea el único factor alterado en respuesta a la depresión. Mientras que los adictos a la cocaína mostraron cambios en HPC ΔFosB y en la expresión del gen diana, la depresión puede conducir a diferentes mecanismos compensatorios que impiden la reducción en la expresión de GluA2 o CaMKII. Por lo tanto, estudios futuros dilucidarán si los cambios en la expresión del gen HPC en la depresión y la adicción surgen de mecanismos similares.

Es fundamental tener en cuenta que las poblaciones humanas utilizadas para este estudio carecen de la homogeneidad de los modelos preclínicos de roedores o primates. Por ejemplo, cinco de los pacientes deprimidos sufrían de alcoholismo y dos tenían opiáceos a bordo al momento de la muerte. De manera similar, seis de los individuos dependientes de la cocaína habían usado antidepresivos en los tres meses anteriores a la muerte. Aunque esto no es sorprendente, ya que la depresión y la adicción tienen un alto nivel de comorbilidad [6, 7], complica la interpretación de los resultados. No observamos una diferencia significativa en ninguna de nuestras medidas bioquímicas entre los sujetos dependientes de la cocaína que tenían antidepresivos a bordo y los que no los tenían, ni observamos diferencias entre los pacientes deprimidos que tenían dependencia de sustancias y los que no (datos no presentados). ). Sin embargo, esto excluye los efectos superpuestos o sinérgicos de la depresión y la adicción en nuestras medidas. Por el contrario, como observamos disminuciones similares en la expresión de la isoforma FosB de HPC con depresión y adicción, es posible que la reducción en HPC FosB La expresión génica es un mecanismo común entre las dos condiciones y puede contribuir a la comorbilidad. La investigación de esta hipótesis requerirá cohortes mucho más grandes de sujetos humanos y estudios preclínicos adicionales.

En conclusión, encontramos que múltiples FosB Los productos genéticos están regulados a la baja en el HPC, pero no en el PFC, de los humanos que sufren de adicción y depresión. Si bien no podemos establecer una conexión etiológica entre este fenómeno y los estados de enfermedad, es posible que la disminución de HPC ΔFosB y / u otras isoformas de FosB puedan en parte ser la base de los déficits cognitivos asociados con la depresión y la adicción, o contribuir a la comorbilidad de estos psiquiátricos. trastornos

AGRADECIMIENTOS

Los autores desean agradecer a Kenneth Moon por su excelente asistencia técnica.

Contribuciones de autor

  1. Concebido y diseñado los experimentos: AJR PAG.
  2. Realizó los experimentos: AJR GT PAG.
  3. Analicé los datos: PAG AJR.
  4. Reactivos contribuidos / materiales / herramientas de análisis: GT.
  5. Escribió el papel: PAG AJR.

Referencias

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