MÄRKUSED: Kuigi nii stress, narkootikumide kuritarvitamine kui ka teatud looduslikud hüved vallandavad DeltaFosB kogunemise, aktiveerib stress erinevate allavoolu rakkude ja hiljem erinevate retseptorite ja geenide. Teisisõnu sõltuvad sõltuvused ja stressiresistentsus põhimõtteliselt erinevatest mehhanismidest
J Neurosci. 2010 Oct 27; 30 (43): 14585-92.
Vialou V, Maze I, Renthal W, LaPlant QC, Watts EL, Mouzon E, Ghose S, Tamminga CA, Nestler EJ.
allikas
Fishberg Neuroteaduste osakond, Sinai mäe meditsiinikool, New York, New York 10029, USA.
Abstraktne
Stressi- ja ravimi poolt põhjustatud neuronaalsete kohanduste aluseks olevad molekulaarsed mehhanismid on puudulikult arusaadavad. Üks sellistes kohandustes osalev molekul on AFosB, transkriptsioonifaktor, mis akumuleerub näriliste tuuma accumbensis (NAc), mis on peamine aju tasu piirkond, reageerides kas kroonilisele stressile või korduvale ekspositsioonile narkootikumidega. Tnende keskkonnaalaste stiimulite ΔFosB induktsiooni kontrollivad ülesvoolu transkriptsioonimehhanismid jäävad raskeks. Siin identifitseerime aktiivsusest sõltuva transkriptsioonifaktori, seerumi reaktsiooniteguri (SRF) kui stressi-, stressi-, \ t kuid mitte kokaiini-, indutseeritud ΔFosB. SRF on alla surutud nii depressiooniga inimeste patsientide kui ka sotsiaalsete löögistressi tingimustes eksponeeritud hiirtel. See SRF-i vähenemine elastsetes loomades puudub. Indutseeritava mutageneesi kasutamisega näitame, et FosB stressi vahendatud induktsioon, mis esineb peamiselt elastsetes hiirtes, sõltub SRF ekspressioonist selles aju piirkonnas. Veelgi enam, SRF-i NAc-spetsiifiline geneetiline deletsioon soodustab mitmesuguseid prodepressant- ja proanxiety-tüüpi fenotüüpe ning muudab loomad kroonilise stressi kahjulike mõjude suhtes tundlikumaks. Seevastu näitame, et SRF-il ei ole rolli ΔFosB akumulatsioonis NAc-s vastuseks kroonilisele kokaiini kokkupuutele. Pealegi ei mõjuta SRF-i spetsiifiline väljatõrjumine SRF-i kokaiini põhjustatud käitumisele, mis näitab, et krooniline sotsiaalne löögi stress ja korduv kokaiini kokkupuude reguleerivad ΔFosB akumulatsiooni ja käitumuslikku tundlikkust sõltumatute mehhanismide kaudu.
Sissejuhatus
Peamised ajuhüvitiste piirkonnad (NAc) on olulised sensoorsete ja kognitiivsete sisendite integreerimiseks, mis motiveerivad keskkonnaalaste stiimulite tõttu motiveerivalt olulist käitumist (Nestler ja Carlezon, 2006; Sesack ja Grace, 2010). Samuti on NAc seotud narkomaania ja depressiooniga seotud käitumishäiretega. Seega on näidatud, et NAc suunamine sügava aju stimuleerimisega leevendab depressiooni ja sõltuvuse sarnast käitumist nii inimestel kui ka närilistel (Schlaepfer et al., 2008; Vassoler jt, 2008; Heinze et al., 2009; Kuhn et al., 2009; al., XNUMX).
Korduv kokkupuude narkootikumide kuritarvitamise või stressiga põhjustab geeniekspressiooni muutunud mustreid NAc-s, mis võib olla sõltuvuse ja depressiooni kroonilisus (Berton et al., 2006; Krishnan jt, 2007; Maze et al., 2010; Vialou et al. ., 2010). Huvitav on see, et fosB-geeni splice-produkt, transkriptsioonifaktor ΔFosB, koguneb NAc-s vastuseks korduvale ravimi või stressi ekspositsioonile (Nestler, 2008; Perrotti jt, 2008; Vialou jt, 2010). ΔFosB on pakutud potentsiaalse molekulaarse lülitina, mis juhib üleminekut vabaaja narkootikumide kasutamisest krooniliselt sõltuvale olekule (Nestler et al., 1999; McClung jt, 2004; Renthal et al., 2009), kuna selle akumulatsioon NAc-s suureneb rahuldada vastuseid mitmetele kuritarvitamise ravimitele. Hiljuti on selgitatud ΔFosB induktsiooni rolli NAc-s pärast kroonilist sotsiaalset löögi stressi (Nikulina et al., 2008; Vialou et al., 2010): ΔFosB soodustab aktiivset toimetuleku reageerimist stressirohketele stiimulitele ja suurendab vastupidavust. Kuigi ΔFosB indutseerimine toimub stiimulist sõltuval viisil, jäävad ravimite ja stressi poolt põhjustatud ΔFosB akumulatsiooni eest vastutavad mehhanismid teadmata.
Seerumivastustegur (SRF) on transkriptsioonifaktor, mis on vajalik mitme kohese varajase geeni, sealhulgas c-fos, fosb, Egr1 ja Arc aktiivsusest sõltuva transkriptsiooni aktiveerimiseks (Knöll ja Nordheim, 2009). Hiljutised uuringud on näidanud SRF-i mõju neuronite morfoloogilistele ja tsüoarhitektuurilistele omadustele, sealhulgas sünaptilise aktiivsuse reguleerimine ja vooluahela moodustumine täiskasvanu ajus (Knöll ja Nordheim, 2009). Need leiud ajendasid meid uurima, kas SRF-i on funktsionaalselt reguleeritud kuritarvitamise või stressi kroonilise kokkupuutega ravimitega, samuti sellise regulatsiooni võimalikku mõju ΔFosB induktsioonile nendes tingimustes.
Siin kirjeldame uudset mehhanismi, mille kaudu SRF-i alareguleerimine NAc-s soodustab prodepressante ja anksiogeenseid fenotüüpe, suurendades lõppkokkuvõttes looma haavatavust kroonilise stressi kahjulike mõjude suhtes.. Neid mõjusid vahendab osaliselt stressis loomade ΔFosB induktsiooni kadumine NAc-s. Depressiooniga patsientidelt saadud SRF ja ΔFosB ekspressiooni vähenemine surmajärgses NAc koes toetab meie leidude olulisust inimese depressioonile. Huvitav on see, et see ΔFosB akumulatsiooni kontrolliv mehhanism näib olevat stressispetsiifiline: krooniline kokaiini ekspositsioon ei mõjuta SRF ekspressiooni, SRF deletsioon NAc-st ei mõjuta ΔFosB akumuleerumist pärast kokaiini kroonilist kokkupuudet ja selline SRF kustutamine ei mõjuta kokaiini indutseeritud käitumine. See uudne vastastikune mõju SRF ja ΔFosB vahel stressi kontekstis võib kujutada endast olulist homöostaatilist mehhanismi, mis reguleerib inimese tundlikkust kroonilise stressi suhtes.
Materjalid ja meetodid
Loomad
Kaheksa nädala vanuseid C57BL / 6J isaseid hiiri (Jackson Laboratory) kasutati kõigis käitumuslikes ja biokeemilistes katsetes. Kõik loomad harjuti loomapidamisasutusse vähemalt 1 nädalaks enne eksperimentaalseid manipuleerimist ja neid hoiti 23 – 25 ° C juures 12 h valguse / pimeduse tsüklis (tuled 7: 00 AM kuni 7: 00 PM) koos ad libitum'iga juurdepääs toidule ja veele. Katsed viidi läbi vastavalt Neuroteaduste Seltsi ja Sinai Mount School'i meditsiinitööstuse institutsionaalse loomade hooldamise ja kasutamise komitee juhistele.
Kokaiiniuuringute jaoks kasutati [Western blotting ja kvantitatiivne kromatiini immunosadestamine (ChIP)], 8-10-nädala vanuseid isaseid C57BL / 6J hiiri. Loomadele manustati seitset intraperitoneaalset süstimist kas soolalahusega või kokaiiniga (20 mg / kg kokaiin-HCl; Sigma). Hiiri kasutati pärast lõplikku ravi 24 h. Käitumiskatsete jaoks paigutati hiired üksikult posturgiase ja neid raviti intraperitoneaalselt 10 mg / kg (lokomotoorne sensibiliseerimine) või 7.5 mg / kg (konditsioneeritud koht eelistus) kokaiin-HCl-ga, nagu allpool kirjeldatud.
Srffl / fl hiired genereeriti vastavalt eelnevalt kirjeldatule (Ramanan et al., 2005). Src NAc-spetsiifiline knock-out saavutati stereotaksilise süstimise ja järgneva Cre rekombinaasi (Cre) viiruse üleekspresseerimise teel rohelise fluorestsentsvalguga (GFP), kasutades adeno-assotsieerunud viiruse (AAV) vektoreid. Kasutati mitte-kustutavat Cre-i. AAV-Cre-GFP asemel süstiti AAP-GFP-d Srffl / fl hiirtel kontrollina. Lühidalt, hiired tuimastati, kasutades ketamiini (10 mg / kg) ja ksülasiini (10 mg / kg) segu, viiruse kohaletoimetamiseks kasutati järgmisi stereotaksilisi koordinaate: + 1.6 (eesmine / tagumine), + 1.5 (külgsuunas), - 4.4 (selja / vatsakese) 10 ° nurga all keskjoonest (bregma suhtes). 0.5 min perioodi jooksul (5 μl / min) manustati kahepoolselt kokku 0.1 μl puhastatud viirust, millele järgnes 5 min. Hiiri testiti 2i nädala jooksul pärast operatsiooni, kui viiruse ekspressioon oli maksimaalne ja viiruse süstekohad kinnitati kõigi loomade jaoks standardsete histoloogiliste meetoditega. Viiruse poolt vahendatud Cre ekspressiooni efektiivsus valideeriti immunohistokeemia abil ja pöördtranskriptaasi PCR Srf-ga, mis viidi läbi mikroelementidega NAc löögidelt loomadelt, kellele anti AAV-Cre-GFP ja AAV-GFP NAc-sse. AAV-GFP ja AAV-Cre-GFP viirused genereeriti vastavalt eelnevalt kirjeldatule (Maze et al., 2010).
Käitumisprotseduurid
Sotsiaalne lüüa stress.
C57BL / 6J hiirtele rakendati 10 järjestikuste päevade kroonilist sotsiaalset löögi stressi, nagu eelnevalt kirjeldatud (Berton et al., 2006; Krishnan et al., 2007; Vialou et al., 2010). Lühidalt öeldes, iga hiir eksponeeriti tundmatu ja agressiivse CD1-i isase pensionäriga hiire jaoks 5 min päevas. Pärast otsest suhtlemist CD1 agressoriga paigutati loomad seejärel sama puuri külgnevasse sektsiooni järgmise 24 h jooksul sensoorse, kuid mitte füüsilise kontakti abil. Kontrollloomad paigutati samaväärsetesse puuridesse, kuid sama tüve liikmetega. Sotsiaalse interaktsiooni testid viidi läbi 24 h pärast viimast kaotuse päeva.
Sotsiaalset vältimist võõra CD1 isahiire jaoks hinnati vastavalt avaldatud protokollidele (Berton et al., 2006; Krishnan et al., 2007; Vialou et al., 2010). Kats hiir viidi esmalt 2.5 minuti jooksul tühja traatvõrkpuuri sisaldavasse avamaale. Teise seansi ajal viidi juhtmega puuri võõras CD1 isahiir. Mõõdeti interaktsioonivööndis (puuri ümbritsev 8 cm laiune koridor) veedetud aeg. Võidetud hiirte eraldamine vastuvõtlikeks ja elastseteks alamrühmadeks viidi läbi, nagu eelnevalt kirjeldatud (Krishnan et al., 2007; Vialou et al., 2010). Kuna suurem osa kontrollhiirtest veetis rohkem aega suhtlemisel sotsiaalse sihtmärgiga kui tühja sihtmärgi ümbrisega, määrati piiriks interaktsioonisuhe 100 (võrdne veedetud aeg interaktsioonivööndis sotsiaalse sihtmärgi olemasolul versus sotsiaalse sihtmärgi puudumine). Hiired, kelle skoor oli <100, märgiti vastuvõtlikeks ja need, kelle skoor oli ≥100, märgiti vastupidavateks. Ulatuslikud käitumis-, biokeemilised ja elektrofüsioloogilised analüüsid toetavad nende selgelt vastuvõtlike ja vastupidavate alampopulatsioonide paikapidavust (Krishnan et al., 2007; Wilkinson et al., 2009; Vialou et al., 2010).
Selleks, et uurida Srffl / fl hiirte haavatavust sotsiaalse löögi stressi suhtes, allutati hiirtele, kes süstiti kahepoolselt AAV-GFP või AAV-Cre-GFP-ga, kolm järjestikust katkestust samal päeval ja seejärel testiti sotsiaalset suhtlemist 24 h hiljem. See submaximaalne katkestusprotseduur on eelnevalt valideeritud, et näidata geneetilisi manipuleerimist järgivaid proaktiivseid fenotüüpe (Krishnan et al., 2007; Vialou et al., 2010).
Õpitud abitus.
Srffl / fl hiired, kes üleekspresseerisid kas AAV-GFP või AAV-Cre-GFP, allutati eelnevalt kirjeldatud õpetuseta abistamisprotseduurile (Berton et al., 2007). Lühidalt öeldes, 1-i järjestikuste päevade jooksul (2 mA, 0.45 s kestus) nakatati hiired 5 h vahelduvate, vältimatute jalašokkidega. Katse päeval sisestati hiired 15i järjestikuste põgenemiskatsete jaoks kasti. Iga uuringu ajal anti pidev šokk ja hiirtele anti võimalus põgeneda, sisenedes kõrvalasuvasse mitteelektrilisse sektsiooni. Pärast edukat põgenemist sulgus uks automaatselt ja salvestati põgenemise latentsus. Kui hiired ei pääsenud välja 25 s-s, lõpetati uuring ja registreeriti ebaõnnestumisena. Varasemad uuringud on näidanud, et viiruse ekspressioonil NAc ja teistes piirkondades ei ole stressi puudumisel mingit mõju algtaseme põgenemise käitumisele (Newton et al., 2002; Berton et al., 2007).
Lokomotoorne sensibiliseerimine.
Kaks nädalat pärast AAV-GFP või AAV-Cre-GFP NAc-siseseid süsti tehti Srffl / fl hiirtele lokomotoorne sensibiliseerimine. Hiired harjati liikumisareenil 30 minutit päevas 4 päeva jooksul. Pärast harjumist süstiti loomadesse intraperitoneaalselt 10 mg / kg kokaiini-HCl ja pandi liikumiskastidesse. Loomade liikumisaktiivsus registreeriti fotokiirte süsteemi abil (San Diego Instruments) kui ambulatoorsed kiirte purunemised 30 minutit päevas. Vedurite sensibiliseerimine registreeriti 6 päeva jooksul.
Eeldatav kohtade eelistamine.
Koha konditsioneerimise protseduur viidi läbi vastavalt eelnevalt kirjeldatule (Maze et al., 2010) järgmiste modifikatsioonidega. Lühidalt, 18 päeva pärast AAV-GFP või AAV-Cre-GFP NAr-siseseid infusioone Srffl / fl hiirtel paigutati loomad konditsioneerimiskambrisse, mis koosnes kolmest kontekstuaalselt erinevast keskkonnast. Uuringust jäeti välja hiired, kes eelistasid mõlemat konditsioneerimiskambrit märkimisväärselt (<10% kõigist loomadest). Konditsioneerimisrühmi tasakaalustati veelgi, et kohaneda võimalike kambrite eelarvamustega. Järgnevatel päevadel süstiti loomadele soolalahust ja pandi 30 minutiks ühte kambrisse pärastlõunal, seejärel süstiti kokaiini (7.5 mg / kg, ip) ja suleti järgmisel päeval 30 minutit teise kambrisse, võrdudes kokku kaks assotsiatsioonikoolitust ravikuuri kohta (kaks soolalahust ja kaks kokaiinipaari). Katse päeval pandi hiired 20 minutiks töötlemata aparaati tagasi ja testiti, et hinnata küljeelistust. Liikumisvastust kokaiinile hinnati uimastiravi efektiivsuse tagamiseks kokaiiniga seotud kambrites kiirte purunemise kaudu. Kõigi rühmade puhul hinnati algtaseme liikumist soolalahusele reageerimisel, et tagada, et viirusravi ei mõjutaks liikumist.
Muud käitumiskatsed.
Srffl / fl hiiri testiti avatud välja, valgus / pimedas ja sunnitud ujumise testides avaldatud protokollide alusel (Vialou et al., 2010). Hiirte aktiivsus välitingimustes registreeriti 5 min jaoks, kasutades video jälgimissüsteemi (Ethovision) punase valguse tingimustes. Valguse / pimeduse katse jaoks lubati hiirtel vabalt uurida kahekambrilist kasti, mis koosnes ühest suurest valgustatud areenist, mis on ühendatud väiksema suletud areeniga. Hiiri testiti 5 min jooksul, et hinnata kummaski ümbrises kulutatud aega. Avamaal ja valgus / pimedas testides hinnati keskmises ja valguses areenil kulunud aega ärevusega seotud vastuste pöördindeksina. 1-i minutis viidi läbi sunniviisilise 5 test. Sunnitud ujumise katse ajal suurenenud liikumatuse aega tõlgendati prodepressant-sarnase käitumisena. 1 d sunniviisilise ujumise test on hiirtel laialdaselt kasutatud ja seda on valideeritud ennustava kehtivuse mõõtena, kuna antidepressantide teraapiad vähendavad liikumatusaega.
Immunohistokeemia
Srffl / fl hiired tuimastati ja perfuseeriti intrakardiaalselt 4% paraformaldehüüdi / PBS-iga. Ajusid eemaldati ja kaitstakse 30% sahharoos / PBS-s. Koronaalsed lõigud (30 μm) lõigati külmutavale mikrotomile ja töödeldi immunohistokeemiliste analüüside jaoks. Srffl / fl knock-out valideerimine viidi läbi, kasutades SRF vastu suunatud polüklonaalset antikeha (1 / 2000; Santa Cruz Biotechnology). Cre ekspressioon kinnitati GFP (kana polüklonaalne, 1 / 8000, Aves Labs) ekspressioonil dissektsioonitud ajus, kuna Cre on liidetud GFP-ga. ΔFosB indutseerimise kvantifitseerimiseks pärast sotsiaalset löögi stressi Srffl / fl knock-out hiirtel tuvastati AFosB, kasutades valgu N-terminaalse piirkonna vastu kasvatatud küüliku polüklonaalset antikeha (1 / 1000; Santa Cruz Biotechnology). Pildid võeti konfokaalmikroskoobiga (20 × suurendus; Zeiss). GFP-immunopositiivsete rakkude arv, mida loeti negatiivseks ja positiivseks ΔFosB immunoreaktiivsuse suhtes, määrati iga looma puhul mitme pildiga, kusjuures iga looma kohta arvutati järgnevalt keskmised väärtused. Iga looma peeti statistiliseks analüüsiks individuaalseks vaatluseks.
Inimese postmortem NAc koe
Inimese surmajärgne ajukude saadi Dallase ajukollektsioonist, kus koe kogutakse Dallase meditsiinieksamendi büroost ja Texase ülikooli (TÜ) Southwesterni kudede siirdamise programmist pärast sugulaste nõusolekut. Kude analüüsiti nii meestel kui naistel vanuse, surmajärgse intervalli, RNA terviklikkuse arvu (RIN) ja pH järgi. Spetsiifilised agonaalsed tegurid, sealhulgas kooma, hüpoksia, palavik, krambid, dehüdratsioon, hüpoglükeemia, hulgiorgani puudulikkus ja surma ajal neurotoksiliste ainete allaneelamine mõjutavad RNA terviklikkust surmajärgsetes ajukudedes (Tomita et al., 2004). Koeproovide iseloomustamiseks igas kaheksas seisundis kasutasime agonaalse teguri skaalat (AFS). Agonaalse teguri puudumisele määrati hindeks 0 ja selle olemasolu hinnati väärtuseks 1, et saada kogu AFS-skoor vahemikus 0 kuni 8. Kude, mille agonaalsed skoorid on 0 või 1, peegeldab hea kvaliteediga proove; haigusjuhtude demograafilised andmed on toodud tabelis 1. Kudede silmapaistvat kvaliteeti kinnitasid kõrged RIN-väärtused. Juhtumeid töödeldi enne külmutamist isopentaanis temperatuuril –40 ° C ja säilitamist temperatuuril –80 ° C; NAc edasine dissektsioon viidi läbi külmutatud koel. TÜ edelaosa institutsionaalne ülevaatekogu vaatas läbi ja kiitis heaks selle koe kogumise uurimistööks. Iga depressioonijuhtumi kohta viidi hiljem läbi otsene informaatori intervjuu, kus dokumenteeriti teave juhtumi haiguse kohta; kahe uurimispsühhiaatri poolt tehti DSM-IV kriteeriumide põhjal üksmeelne diagnoos raske depressiooni korral. Ühelgi selles uuringus osalenud juhtumil ei olnud vere toksikoloogilises uuringus positiivseid tulemusi kuritarvitavate ravimite, alkoholi või muude retseptiravimite kui antidepressantide osas. Vaatamata antidepressantide ravile olid kõik katsealused surma ajal kliiniliselt depressioonis. Koeproovid väljastati analüüsimiseks pimestatud viisil.
Tabel 1.
Demograafilised andmed inimese postmortemiuuringu kohta
Western blot
Inimese ja hiire NAc proove töödeldi vastavalt eelnevalt kirjeldatule (Maze et al., 2010). Külmutatud kude töödeldi ultraheliga 5 mM HEPES lüüsipuhvris, mis sisaldas 1% SDS-i koos proteaasi (Roche) ja fosfataasi inhibiitoritega (Sigma). Valgu kontsentratsioonid määrati Dc valgu testiga (Bio-Rad). Valguproovide võrdsed kogused viidi läbi SDS-PAGE ja Western blot'iga. Western blotid testiti SRF-i (1 / 2000; Santa Cruz Biotechnology) või GAPDH (1 / 1500; Abcam) antikeha abil ja seejärel skaneeriti ja kvantifitseeriti, kasutades Odyssey kuvamissüsteemi (Licor).
RNA eraldamine ja kvantitatiivne PCR
RNA eraldamine, kvantitatiivne PCR (qPCR) ja andmete analüüs viidi läbi nagu eelnevalt kirjeldatud (Maze et al., 2010; Vialou et al., 2010). Lühidalt, RNA eraldati TriZol reagendiga (Invitrogen) ja puhastati täiendavalt Qiageni RNAeasy mikro komplektidega. Kõigil RNA proovidel määrati 260 / 280 ja 260 / 230 väärtused ≥1.8. Pöördtranskriptsioon viidi läbi, kasutades iScript (Bio-Rad). qPCR, kasutades SYBR rohelist (Quanta), viidi läbi Applied Biosystems 7900HT RT PCR süsteemiga järgmiste tsükli parameetritega: 2 min 95 ° C juures; 40 ° C 95 tsüklid 15 s, 59 ° C jaoks 30 s, 72 ° C 33 s; ja sorteerida kuumutamist 95 ° C-ni, et luua dissotsiatsioonikõverad üksikute PCR-toodete kinnitamiseks. Andmeid analüüsiti ravitingimuste C (t) väärtuste (kontroll vs vastuvõtlikud või elastsed hiired või inimese kontrollid depressiooniga patsientide) võrdlemisel AC (t) meetodiga (Tsankova et al., 2006). ΔFosB qPCR praimerid: foward, AGGCAGAGCTGGAGTCGGAGAT ja vastupidine, GCCGAGGACTTGAACTTCACTCG.
ChIP
ChIP viidi läbi vastavalt eelnevalt kirjeldatule (Maze et al., 2010) ühendatud kahepoolsetest NAc punchidest kontroll-, vastuvõtlikest ja elastsetest hiirtest (neli 14-gabariidi / hiirt) 1 h pärast viimast katkestuskogemust ja soola- ja kokaiini- ravitud loomad 24 h pärast lõplikku ravi. Kuded ristseotud 1% formaldehüüdis. Seejärel katkestati fikseerimine glütsiini kasutamisega ja koe pesti ja hoiti -80 ° C juures kuni kasutamiseni. Nihutatud kromatiini inkubeeriti üleöö SRF-vastase antikehaga (Santa Cruz Biotechnology), mis oli eelnevalt seotud magnetiliste helmedega (Dynabeads M-280; Invitrogen). Pärast ristsidumist ja DNA puhastamist määrati SRF-i sidumine fosb-promootoriga qPCR abil, kasutades praimereid, mis hõlmasid fosb-promootori piirkonda, mis sisaldas kahte seerumi vastuselemendi sidumissaiti. SRF-i tõmblused olid oluliselt suurenenud võrreldes antikeha kontrollita. Hiire fosb-geeni promootori praimerid: edasi, CCCTCTGACGTAATTGCTAGG ja vastupidine, ACCTCCCAAACTCTCCCTTC.
Statistilised analüüsid
Biokeemilistes ja käitumuslikes analüüsides kasutati kontroll-, vastuvõtlike ja elastsete hiirte keskmiste võrdlemiseks ühesuunalisi ANOVA-sid. Kahesuunalisi ANOVA-sid kasutati, et võrrelda ΔFosB induktsiooni sotsiaalse kaotusega Srf-i kohalikes knock-out-hiirtes, samuti võrrelda Srf-i väljalülitamise mõju õpitud abituse ja liikumissensori sensibiliseerimise protokollides. Tudengi t-teste kasutati, et võrrelda keskmisi Srf-i väljalülitamise mõjus ΔFosB induktsioonile ning inimrühmajärgse koe rühmade vahel ja hiire ChIP-analüüsil. Katsetingimuste erinevusi peeti statistiliselt olulisteks, kui p ≤ 0.05.
Tulemused
SRF ja AFosB ekspressioon inimese depressioonis ja sotsiaalselt kaotatud hiirtel
Et uurida SRF-i potentsiaalset rolli depressiivse käitumise kujunemisel, hindasime kõigepealt SRF-valgu ekspressiooni surmaga lõppenud depressiooniga inimpatsientide NAc-s. Depressiooniga subjektidel oli NAc-s SRF tasemed oluliselt vähenenud, võrreldes nende vanusele vastavate kontrollidega (t (19) = 1.9; p <0.05) (joonis 1A). Arvestades SRF-i rolli aktiivsusest sõltuva kohese varajase geeniekspressiooni reguleerimisel (Ramanan et al., 2005), eeldasime, et SRF võib olla seotud selle ajupiirkonna ΔFosB ekspressiooni kontrollimisega. Selle hüpoteesi toetuseks täheldasime, et Δfosb mRNA tase vähenes oluliselt ka depressioonis inimeste NAc-s (t (16) = 1.8; p <0.05) (joonis 1B). See on kooskõlas hiljutiste järeldustega vähenenud ΔFosB valgu taseme kohta ka nendes tingimustes (Vialou et al., 2010).
Joonis 1.
SRF krooniline stressist põhjustatud represseerimine korreleerub vähenenud ΔFosB transkriptsiooniga NAc-s. A-, B-, Postmortemi-depressiooniga inimestel on SRF-valgu tase vähenenud (n = 10 / rühm; A) ja Δfosb mRNA ekspressioon NAc-s (n = 8 / rühm; B). C, kroonilise (10 d) sotsiaalse kaotuse stressi all kannatavad hiired rühmitati vastuvõtlikesse ja vastupidavatesse alarühmadesse. D, krooniline sotsiaalse kaotuse stress vähendab SRF-valgu taset tundlike hiirte, kuid mitte vastupidavate hiirte NAc-des, võrreldes kontrollidega 24 tundi pärast C.-s näidatud sotsiaalse interaktsiooni testi. E, ΔfosB mRNA tasemed NAc-s ei muutu vastuvõtlikel hiirtel, kuid oluliselt reguleeritud vastupidavatel loomadel (n = 7–15 / rühm). F, SRF-valk seondub fosb-geeni promootoriga pärast kroonilist sotsiaalset lüüasaamistressi ainult elastsetes ja mitte vastuvõtlikes hiirtes (n = 5 / rühm). Kuvatud andmed on väljendatud keskmisena ± SEM (esindatud vearibadena). Con., Kontroll; Dep., Depressioonis; Sus., Vastuvõtlik; Res., Vastupidav. * p <0.05 versus kontroll; *** p <0.001 versus kontroll; # p <0.05 versus vastuvõtlik; ## p <0.01 versus vastuvõtlik; ### p <0.001 versus vastuvõtlik.
Nende leidude laiendamiseks kasutasime hiirtel kroonilise sotsiaalse kaotuse stressi protokolli. Sotsiaalse vältimise mõõdupuul olid ilmsed kaks eristatavat võitnud hiirte gruppi, vastuvõtlikud ja vastupidavad (Krishnan et al., 2007), kus vastuvõtlike loomade sotsiaalne suhtlus oli nii kontroll- kui ka vastupidavate loomadega võrreldes oluliselt väiksem (F (2,23, 157.2) = 0.001; p <0.001; t testid Bonferroni korrektsiooniga, vastuvõtlik vs kontroll, p <0.05; elastne vs kontroll, p <0.01; elastne vs vastuvõtlik, p <1) (joonis 2,32C). Kaks päeva pärast viimast kaotuse episoodi analüüsiti vastuvõtlikke, elastseid ja võitmata kontrollhiiri SRF ekspressiooni suhtes NAc-s. Sarnaselt avastustega inimese depressioonis vähenesid SRF-valgu tasemed tundlike hiirte NAc-des oluliselt võrreldes kontrollidega, samas kui SRF-i taset ei mõjutanud elastsete hiirte NAc (F (4.7) = 0.05; p <0.05; t testid Bonferroni korrektsioon, vastuvõtlik vs kontroll, p <0.05; elastne vs vastuvõtlik, p <1) (joonis XNUMXD).
Järgmisena uurisime nende kolme loomarühma Δfosb mRNA ekspressiooni NAc-s ja täheldasime Δfosb ekspressiooni olulist suurenemist ainult vastupidavatel loomadel, kuid vastuvõtlikel hiirtel ei täheldatud trendi, kuid märkimisväärset kasvu ei täheldatud (t (14) = 2.1; p <0.05 ) (Joonis 1E). SRF tasemete ja Δfosbi transkriptsiooni võimalike koostoimete edasiseks uurimiseks kasutasime ChIP-i, et uurida, kas SRF-i seondumine fosb-geeni promootoriga muutus pärast kroonilist sotsiaalset lüüasaamistressi vastuvõtlike ja elastsete hiirte eraldi kohortides. Elastsetel loomadel oli SRf-i seondumine NAc fosb promootoriga oluliselt parem kui kontrollides (t (8) = 2.1; p <0.05), samuti tundlike hiirtega (t (8) = 2.0; p <0.05). Kontrollide ja vastuvõtlike hiirte vahel ei täheldatud erinevusi, mis tõenäoliselt peegeldab SRF induktsiooni puudumist vastuvõtlikes hiirtes (joonis 1F).
SRF-i rolli kinnitamiseks ΔFosB reguleerimisel pärast kroonilist sotsiaalset lüüasaamistressi kasutati Srffl / fl hiiri, et uurida NAc-st SRF-i selektiivse kustutamise mõju ΔFosB stressi induktsioonile. Srffl / fl hiirtele süstiti NA-sisest stereotaksiliselt AAV-vektoritega, mis ekspresseerisid GFP või Cre-GFP. AAV-Cre-GFP poolt indutseeritud SRF-i NAc-spetsiifiline väljalangemine kinnitati immunohistokeemiliselt (joonis 2A). Tõepoolest, SRF-i värvimise ja Cre ekspressiooni vahel ei kattunud, mis näitab koputamise efektiivsust. Mikrodisekteeritud NAc stantsides tuvastasime SRF valgu taseme olulise 50% languse (t (11) = 4.3; p <0.001). Suurus peegeldab tõenäoliselt asjaolu, et sellistes mikrolõigetes ei ole osa koest viiruslikult nakatunud.
Joonis 2.
SRF vahendab ΔFosB induktsiooni kroonilise sotsiaalse kaotuse stressi kaudu. A, AAV-Cre-GFP süstimine Srffl / fl hiirte NAc-desse põhjustab SRF-valgu väljatõmbamise Cre-i ekspresseerivates neuronites. AAV-GFP süstimine oli ilma märgatava toimeta. B, selline SRF-i selektiivne väljutamine NAc-st blokeerib täielikult kroonilise sotsiaalse kaotuse stressi (n = 4 / rühm) järel ΔFosB induktsiooni NAc-s. Kuvatud andmed on väljendatud keskmisena ± SEM (esindatud vearibadena). * p <0.05 versus AAV-GFP kontroll; ** p <0.01 versus AAV-GFP lüüasaamine.
Järgmisena viisime läbi AFosB kvantitatiivse immunohistokeemia NAc-s lüüasaanud Srffl / fl hiirtel, kellele süstiti NA-sse kas AAV-Cre-GFP või AAV-GFP. Pärast kroonilist sotsiaalset lüüasaamistressi indutseeris AAV-GFP-ga süstitud loomade NAc-s märkimisväärselt ΔFosB ekspressiooni (viirus × ravi interaktsioon, F (1,12) = 6.4; t testid Bonferroni korrektsiooniga, kontroll vs lüüasaamine, p <0.05; AAV-Cre vs AAV-GFP, p <0.01). Kuid seda induktsiooni ei täheldatud Srffl / fl hiirtel, kes said AAV-Cre-GFP-d (joonis 2B), näidates, et AfosB induktsioon NAc-s kroonilise stressi korral nõuab SRF-i.
SRF-i väljatõrjumine NAc-s soodustab prodepressiooni- ja proanxiety-tüüpi fenotüüpe
Kuna varem on näidatud, et kroonilise sotsiaalse kaotuse stressi põhjustatud ΔFosB induktsioon vahendab vastupanuvõimet (Vialou et al., 2010), siis eeldasime, et vastuvõtlike loomade SRF-i alaregulatsioon ja sellest tulenev ΔFosB induktsiooni kadu võivad kujutada endast negatiivset kohanemist, mis lõpuks muudab loomad, kes on stressi kahjulike mõjude suhtes haavatavamad. Selle hüpoteesi testimiseks indutseerisime täiskasvanud Srffl / fl hiirtel Srf geeni kohaliku NAc-spetsiifilise deletsiooni, nagu eespool kirjeldatud, ning saadud hiiri ja nende kontrolle testiti käitumisharjumuste komplektis, et hinnata algtaseme depressiooni ja ärevust nagu käitumine. SRF-i lokaalne NAc-deletsioon soodustas sunnitud ujumise testiga mõõdetud prodepressioonilaadset efekti (t (30) = 2.5; p <0.05), samuti avatud väljal mõõdetud anksiogeenset toimet (t (38) = 1.9; p <0.05) ja heledad / tumedad testid (t (8) = 1.9; p <0.05). Seega näitasid Srffl / fl hiired, kes said Aav-Cre-GFP-d NAc-sse, sundujumise katses liikumatuse latentsust vähem, avatud aja keskel vähem aega ja heleda / tumeda kasti valgusruumis vähem aega võrreldes AAV-GFP-ga süstitud loomadega (joonised 3A – C). Kuid SRF-i NA-sisene kustutamine ei muutnud algtaseme liikumise tasemeid, mis viitab sellele, et SRF-i väljalangenud loomade täheldatud käitumuslikud mõjud ei olnud tingitud üldise liikumisaktiivsuse kõrvalekalletest (joonis 3D). Need andmed on huvitavad varasemate aruannete valguses, mis viitavad sellele, et kuigi NAc-s olev ΔFosB reguleerib depressiivset käitumist, ei näi see olevat seotud ärevusega seotud reaktsioonidega (Vialou et al., 2010). Meie praegused järeldused, et SRF-i kadumine kutsub esile anksiogeenseid vastuseid, viitab sellele, et seda teeb see muude sihtmärkide kui ΔFosB kaudu.
Joonis 3.
SRF-i välistamine NAc-st soodustab prodepressiooni- ja ärevushäireid sarnaseid fenotüüpe. A – C, SRF-i selektiivne väljalülitamine NAc-st, mis saavutati AAV-Cre-GFP süstimisega Srffl / fl hiirte NAc-sse, vähendab sundujumise katses latentsust liikumatuseni (n = 14–18 / rühm; A) ja vähendab keskel veedetud aega ning valguskambris veedetud aega vastavalt avatud välja (B) ja hele / pime (C) testidel (n = 5–15 / rühm). D, AAV-GFP või AAV-Cre-GFP NAc-siseseid süste saanud hiirte avatud väljal ei täheldatud erinevust basomotoorse aktiivsuse osas. E, F, suurenenud vastuvõtlikkus õpitud abitusele (n = 7–8 / rühm; E) ja sotsiaalse kaotuse stress (n = 5–6 / rühm; F), mõõdetuna vastavalt põgenemise latentsuse ja sotsiaalse suhtlemise aja järgi . Kuvatud andmed on väljendatud keskmisena ± SEM (esindatud vearibadena). * p <0.05 versus GFP või versus sihtmärk puudub; ** p <0.01 versus GFP; *** p <0.001 versus GFP.
Järgmisena uurisime, kas SRF-i deletsioon NAc-s suurendab ka looma haavatavust korduva stressi kahjulike mõjude suhtes. Srffl / fl hiiri, kellele süstiti NAc-sse kas AAV-Cre-GFP või AAV-GFP, uuriti kahes depressioonimudelis, õpiti abitust ja kroonilist sotsiaalse kaotuse stressi. Õppitud abituses ilmnesid Ar-Cre-GFP-d saanud Srffl / fl loomadel suurenenud latentsus jalašokist pääsemiseks pärast eelnevat kokkupuudet vältimatu jala šoki stressiga (ravi × uuringute interaktsioon, F (14,180 10.2) = 0.001; t testid Bonferroni parandusega, p <0.01; AAV-Cre vs AAV-GFP, p <3), mis näitab suurenenud vastuvõtlikkust stressi põhjustatud käitumishäiretele (joonis 10E). Sarnaselt suurendas kohalik SRF-i deletsioon NAc-st ka sotsiaalset vastumeelsust (t (1.8) = 0.05; p <3) võrreldes AAV-GFP-ga süstitud kontrollloomadega pärast kroonilise sotsiaalse kaotuse stressi (joonis XNUMXF), mis on prodepressioonilaadne efekt.
SRF-i puudumine ΔFosB induktsiooni- ja käitumuslikes reaktsioonides kokaiinile
Arvestades, et ΔFosB indutseeritakse NAc-s ka vastuseks kuritarvitatavatele narkootikumidele nagu kokaiin, oli huvitav uurida SRF-i võimalikku rolli kokaiinitegevuses. Erinevalt kroonilisest sotsiaalse kaotuse stressist ei muutnud korduv kokaiiniga kokkupuude SRF valgu ekspressiooni NAc-s (t (14) = 0.8; p> 0.05) (joonis 4A) ega mõjutanud SRF seondumist fosB geeni promootoriga selles ajupiirkonnas (t (4) = 0.7; p> 0.05) (joonis 4B). See viitab sellele, et vastupidiselt stressile ei vahendata ΔFosB indutseerimist pärast kroonilist kokaiini SRF kaudu. Testisime seda otseselt, uurides, kas Aav-Cre-GFP-d saanud Srffl / fl loomadel, võrreldes AAV-GFP-ga, on NAc muutunud ΔFosB akumulatsioon pärast kroonilist kokaiini. Leidsime, et SRF-i deletsioonil ei olnud mingit mõju kokaiini poolt indutseeritud ΔFosB akumulatsioonile selles ajupiirkonnas (joonis 4C).
Joonis 4.
SRF kaotus ei mõjutanud ΔFosB või kokaiiniga reguleeritud käitumise kokaiini indutseerimist. A, B, korduv kokaiini kokkupuude (7 d, 20 mg / kg kokaiin-HCl) ei mõjutanud SRF valgu ekspressiooni NAc-s (A) või SRF-i sidumisel fosB geeni promootoriga selles aju piirkonnas (B) 24 h pärast ravimi ekspositsioon (n = 5 / rühm). C, ΔFosB akumulatsioon, mõõdetuna immunotsüteemiliselt, pärast kroonilise kokaiini ekspositsiooni ei mõjuta NAF-spetsiifilist SRF-i väljatõrjumist. D, E, SRF-i lokaalne deletsioon NAc-st ei mõjutanud ka lokomotoorset aktiivsust pärast soolalahuse (d 1) kokaiini poolt põhjustatud liikumisaktiivsust ja sensibiliseerimist (n = 8 / rühm) (d 1-7; D) või kokaiiniga konditsioneeritud koha eelistus (n = 8 / rühm; E). Kuvatud andmed on väljendatud kui keskmine ± SEM (esindatud vearibadena).
Selle üllatava järelduse jätkamiseks uurisime, kas NAc-st selektiivne SRF-i väljalülitamine muudab käitumisreaktsioone kokaiinile. Kooskõlas SRF-i puuduliku ΔFosB induktsiooni reguleerimisega kokaiiniga ei avaldanud SRF-i NAc-spetsiifiline väljalülitamine mõju korduva kokaiiniga kokkupuutel täheldatud ägeda kokaiini või lokomotoorse sensibiliseerimise põhjustatud liikumisaktiivsusele (ravi × ajaline interaktsioon, F (4,80) = 0.3; p> 0.05) (joonis 4D). Samamoodi ei mõjutanud NAF-spetsiifiline SRF-i väljatõmbamine kokaiiniga konditsioneeritud koha eelistamist (t (14) = 0.1; p> 0.05) (joonis 4E), mis annab kokaiini tasu kaudse mõõtmise.
Arutelu
Selles uuringus tuvastati SRF-i kui AFosB uudset ülesvoolu vahendajat NAc-s pärast kroonilist sotsiaalset löögi stressi ja kaasatakse SRF-i depressiivse ja ärevusega sarnase käitumise arendamisse. Me anname otseseid tõendeid selle kohta, et krooniline sotsiaalne löögi stress vähendab tundlike, kuid mitte vastupidavate loomade SRF tasemeid NAc-s ja et see allakäik takistab ΔFosB indutseerimist selles aju piirkonnas, mida oleme näidanud, et see on vajalik kroonilise stressiga toimetulekuks, st vastupidavus (Vialou et al., 2010). Sarnane SRF ekspressiooni vähenemine leiti ka depressiooniga inimeste NAc-s, kus AFosB mRNA ja valgu ekspressioon oli samuti vähenenud. Vastupidiselt sellele ei olnud AFosB tasemed tundlike hiirte NAc-s vähenenud, hoolimata SRF-i alandumisest, mis mõjutab teisi transkriptsioonimehhanisme, veel tundmatuid, ΔFosB ekspressiooni kontrollimisel. SRF-i põhjuslik roll AFosB induktsiooni vahendamisel NAc-s pärast kroonilist stressi tuvastati, kasutades SRF-i indutseeritavat geneetilist deletsiooni sellest aju piirkonnast. Selle NAc-spetsiifilise SRF knock-out'iga hiirte käitumuslik analüüs mõjutab veelgi SRF-i kui võtmerolli nii algtaseme kui ka stressist tingitud depressiooni ja ärevuse sarnase käitumise arendamisel. Tugeva kontrastiga ei mõjutanud SRF deletsioon ΔFosB indutseerimist vastuseks kroonilisele kokaiini manustamisele või kokaiini käitumuslikule toimele. Need leiud toetavad SRF-i uut stimuleerivat rolli AFosB induktsiooni ja käitumuslike reaktsioonide reguleerimisel erinevatele keskkonna häiretele.
On näidatud, et SRF-vahendatud transkriptsioon reageerib sünaptilisele aktiivsusele, mis on suuresti tingitud kaltsiumi sissevoolu suurenemisest, samuti neurotroofse aktiivsuse suurenemisest, eriti aju tuletatud neurotroofse teguri (BDNF) puhul (Bading et al., 1993; Xia et al., 1996; Johnson et al., 1997; Chang et al., 2004; Kalita et al., 2006; Knöll ja Nordheim, 2009). See tõstatab huvitava küsimuse, miks SRF-i on NAc-s vähenenud vastuvõtlike, kuid mitte elastsete hiirte suhtes pärast kroonilist sotsiaalset löögi stressi. Seda diferentseeritud reguleerimist ei vahenda tõenäoliselt dopamiin või BDNF signaalimine, kuna vastuvõtlikud hiired näitavad suurenenud BDNF valgu tasemeid ja suurendasid allavoolu BDNF signaaliülekannet NAc-s, samuti suurendavad Vcc-i innerveerivad ventral tegmental area (VTA) dopamiini neuronid. elastsed loomad näitavad normaalseid BDNF-signaali ja VTA-kiiruse tasemeid (Krishnan et al., 2007). Alternatiivne võimalus on see, et SRF ekspressioon pärsitakse NAc-s vastuseks selle aju piirkonna muutunud glutamaatergilisele inervatsioonile, mida oleme näidanud, et neid reguleeritakse erinevalt tundlikes ja elastsetes hiirtes (Vialou et al., 2010). Täiendavat tööd on vaja selle ja teiste võimalike mehhanismide otseseks uurimiseks.
Hiljutised uuringud, mis kasutavad genoomiga hõlmatud ja teisi meetodeid, viitavad sellele, et neuronites olevate SRF sihtmärkgeenide ∼5-10% on vahetu varajane geen (Philippar et al., 2004; Ramanan jt, 2005; Etkin et al., 2006; Nordheim, 2009). See on kooskõlas meie andmetega, mis näitavad SRF-i kriitilist rolli αFosB-i, fosfiini varase varajase geeni kärbitud saaduse indutseerimisel kroonilise stressi tõttu. Huvitav on see, et mitmetes nendes erinevates uuringutes identifitseeritud SRF sihtmärkgeenid esindavad ka AFosB tuntud sihtmärke NAc-s (Kumar et al., 2005; Renthal et al., 2008, 2009; Maze et al., 2010). Nende ühiselt reguleeritud geenide hulgas on mitu, mis teadaolevalt reguleerivad neuronaalset tsütoskeleti (näiteks Cdk5, Arc ja Actb). See omakorda on kooskõlas aruannetega, et SRF mõjutab aktiini dünaamikat ja neuronaalset liikuvust mitmetes neuronaalsetes rakutüüpides (Alberti et al., 2005; Ramanan jt, 2005; Knöll et al., 2006), samas kui AFosB on teadaolevalt mõjutavad dendriitrakkude NAc neuronite kasvamist (Maze et al., 2010). Sellised ühised funktsionaalsed lõpp-punktid võivad kajastada SRF-i kooskõlastatud toimeid koos selle FosB induktsiooniga, mis toimib mitmete ühiste sihtgeenide suhtes, et mõjutada neuronite morfoloogiat ja lõpuks ka kompleksset käitumist.
Samuti on näidatud, et SRF mängib olulist rolli sünaptilise plastilisuse ja neuronite aktiivsusest sõltuva geeniekspressiooni ja käitumise reguleerimisel. Näiteks on otsese varajase geeni SRF-sõltuva indutseerimise kadumine vastuseks kas uudse keskkonna vabatahtlikule uurimisele või neuronite aktivatsioonile elektrokonvulsiivsete krampide poolt seotud Srf mutantide hipokampuses pikaajalise sünaptilise võimendamisega (Ramanan et al. 2005; Etkin et al., 2006). Lisaks on tõestatud, et SRF depletsioon hipokampuses põhjustab puudujääke pikaajalises sünaptilises depressioonis, vahetu varajase geeniekspressiooni tekitamises, mida indutseerib uudne kontekst, ja häiritud harjumus uudse keskkonna uurimisel (Etkin et al., 2006). Need andmed kinnitavad SRF-i olulisust looma võimel kohaneda keskkonna häiretega, nagu eelmainitud juhul, kui õpitakse harjuma uues keskkonnas, või negatiivsete stressist tingitud stiimulitega kohanemise korral, et vältida stressi avaldumist. põhjustatud käitumishäired, nagu meie praeguses uuringus. Seega täheldame, et SRF-i ekspressiooni puudulikkusega loomadel on kas vastusena vastuvõtlikel inimestel sotsiaalse kaotuse stressile või SRF-i otsese koputamise kaudu suurenenud depressiivne ja ärevusele sarnane käitumine. Arvestades, et depressioonis inimestel esineb ka SRc taseme langus NAc-s, on mõeldav, et SRF mängib fundamentaalset rolli inimese võime reguleerimisel negatiivsete keskkonnastimulaatoritega positiivselt kohaneda, osaliselt ka ΔFosB ekspressiooni reguleerimise kaudu NAc-s.
ERINEVAD MEHHANISMID: VÕIMALUS VS STRESS RESISTANCE
Käesoleva uuringu üllatav leid on see, et kuigi SRF on vajalik ΔFosB akumulatsiooniks NAc-s kroonilise stressi tõttu, ei ole see vajalik AFosB induktsiooni jaoks samas aju piirkonnas vastuseks kroonilisele kokaiinile. Sarnaselt ei ole SRF-i vaja ravimi normaalsete käitumuslike reaktsioonide puhul. Need andmed näitavad, et hoolimata asjaolust, et ΔFosB indutseeritakse NAc-s vastuseks mitmetele stiimulitele (Nestler et al., 1999; Nestler, 2008), tundub olevat erinevad molekulaarradad, mis viivad ΔFosB induktsiooni. Nende leidude üheks võimalikuks selgituseks on osaliselt erinevad rakutüübid, mis näitavad ΔFosB akumulatsiooni vastuseks stressile ja kokaiinile. Krooniline stress indutseerib ΔFosB-d ligikaudu võrdselt NAc keskmiste närviliste neuronite, peamiselt D1i ja D2 dopamiini retseptoreid ekspresseerivate kahe peamise alampopulatsiooni piires, samas kui krooniline kokaiin indutseerib AFosB peamiselt D1 + neuronites (Kelz et al., 1999; Perrotti et al., 2004; Perrotti et al., 2) . Seega on võimalik, et SRF-sõltuvad teed võivad olla olulised ΔFosB induktsiooni jaoks DXNUMX + neuronites. Kuid see ei selgitaks AFosB induktsiooni täielikku kadu SRF-i koputushiirtel pärast kroonilist stressi, kuna indutseerimine toimub mõlemas neuronaalses alatüübis. Alternatiivne selgitus on see, et krooniline stress ja krooniline kokaiin mõjutavad erinevaid intratsellulaarseid signaaliülekandekaskaase, mis tulenevad nende erinevatest toimimisviisidest NAc neuronitel, kroonilise stressiga, mis võib-olla töötavad muutunud glutamatergilise ülekande kaudu, nagu varem mainitud, ja krooniline kokaiin, mis töötab peamiselt D1i kaudu. retseptori signalisatsioon (Nestler, 2008). Veel üks võimalus on see, et kroonilise stressi ja kroonilise kokaiini ΔFosB induktsioon sõltub erinevatest transkriptsioonimehhanismidest, mida reguleeritakse diferentseeritult erinevatest glutamatergiliste projektsioonipiirkondade NAc-i innerveerivatest neuronaalsetest sisenditest, näiteks prefrontaalse ajukoore, hippokampuse ja amygdala mitmetest piirkondadest. Nende ja alternatiivsete võimaluste uurimiseks on vaja palju tööd.
Üheskoos tuvastavad meie tulemused uudse transkriptsioonimehhanismi, mille kaudu ΔFosB indutseeritakse NAc-s vahendama vastupanuvõime vastuseid stressirohketele stiimulitele. See uuring annab ka olulise uue ülevaate SRF-i rollist NAc tasemel depressiooni ja ärevusega sarnase käitumise reguleerimisel. SRF-i transkriptsioonirollist parema arusaamise saamine sellise käitumise reguleerimisel aitab tuvastada uusi geenisihtmärke, mis on seotud stressiga seotud häirete suhtes vastupidavusega, ja võib hõlbustada tõhusamate antidepressantide edasist väljatöötamist.
Seda tööd toetasid riikliku vaimse tervise instituudi ja Narkootikumide kuritarvitamise riikliku instituudi ning AstraZenecaga läbi viidud teadusliit. Täname David D. Ginty'd Srffl / fl hiirte eest.
Kirjavahetus peaks olema adresseeritud Eric J. Nestlerile, Fishbergi neuroteaduste osakonnale, Siinai mäe meditsiinikoolile, ühele Gustave L. Levy kohale, Box 1065, New York, NY 10029-6574. [meiliga kaitstud]
Copyright © 2010 autorid 0270-6474 / 10 / 3014585-08 $ 15.00 / 0
Tehtud tööd
1. ↵
1. Alberti S
2. Krause SM
3. Kretz O
4. Philippar U,
5. Lemberger T,
6. Casanova E,
7. Wiebel FF,
8. Schwarz H,
9. Frotscher M,
10. Schütz G,
11. Nordheim A
(2005) Neuronaalne migratsioon hiire rostraalses rändevoogus nõuab seerumi vastuse faktorit. Proc Natl Acad Sci USA 102: 6148 – 6153.
Abstraktne / TASUTA tekst
2. ↵
1. Bading H,
2. Ginty DD,
3. Greenberg ME
(1993) Geeniekspressiooni reguleerimine hipokampuse neuronites erinevate kaltsium-signalisatsiooniteede kaudu. Teadus 260: 181 – 186.
Abstraktne / TASUTA tekst
3. ↵
1. Berton O
2. McClung CA,
3. Dileone RJ,
4. Krishnan V,
5. Renthal W,
6. Russo SJ,
7. Graham D,
8. Tsankova NM
9. Bolanose CA
10. Rios M,
11. Monteggia LM
12. Self DW
13. Nestler EJ
(2006b) BDNF-i oluline roll mesolimbilise dopamiini rajal sotsiaalses võitluses. Teadus 311: 864 – 868.
Abstraktne / TASUTA tekst
4. ↵
1. Berton O
2. Covington HE 3rd.,
3. Ebner K,
4. Tsankova NM
5. Carle TL,
6. Ulery P,
7. Bhonsle A,
8. Barrot M,
9. Krishnan V,
10. Singewald GM,
11. Singewald N,
12. Birnbaum S
13. Neve RL,
14. Nestler EJ
(2007) ΔFosB indutseerimine periaqueductal hallis stressi abil soodustab aktiivset toimetuleku vastust. Neuron 55: 289 – 300.
CrossRefMedline
5. ↵
1. Chang SH,
2. Poser S,
3. Xia Z
(2004) Seerumi reaktsiooniteguri uus roll neuronite ellujäämises. J Neurosci 24: 2277 – 2285.
Abstraktne / TASUTA tekst
6. ↵
1. Etkin A,
2. Alarcón JM,
3. Weisberg SP,
4. Touzani K,
5. Huang YY,
6. Nordheim A,
7. Kandel ER
(2006) SRF-i õppimise roll: deletsioon täiskasvanud eesnäärme häiretes LTD ja uue konteksti vahetu mälu moodustamine. Neuron 50: 127 – 143.
CrossRefMedline
7. ↵
1. Heinze HJ,
2. Heldmann M,
3. Voges J,
4. Hinrichs H,
5. Marco-Pallares J,
6. Hopf JM,
7. Müller UJ,
8. Galazky I,
9. Sturm V,
10. Bogerts B,
11. Münte TF
(2009) Raske alkoholisõltuvuse stimuleeriva stimuleerimise vastane toime, kasutades tuuma accumbens'i sügavat aju stimuleerimist: kliinilised ja põhilised teaduse aspektid. Esikülg Hum Neurosci 3: 22.
Medline'le
8. ↵
1. Johnson CM,
2. Hill CS,
3. Chawla S,
4. Treisman R
5. Bading H
(1997) Kaltsium kontrollib geeni ekspressiooni kolme erineva tee kaudu, mis võivad toimida sõltumatult Ras / mitogeeni aktiveeritud proteiinkinaaside (ERK) signalisatsioonikaskaadist. J Neurosci 17: 6189 – 6202.
Abstraktne / TASUTA tekst
9. ↵
1. Kalita K,
2. Kharebava G,
3. Zheng JJ,
4. Hetman M
(2006) Megakaroblastse akuutse leukeemia-1-i roll ERK1 / 2-sõltuval seerumi reaktsiooniteguril põhineva transkriptsiooni stimuleerimisel BDNF-i poolt või suurenenud sünaptiline aktiivsus. J Neurosci 26: 10020 – 10032.
Abstraktne / TASUTA tekst
10. ↵
1. Kelz MB,
2. Chen J,
3. Carlezon WA Jr.
4. Whisler K,
5. Gilden L,
6. Beckmann AM,
7. Steffen C,
8. Zhang YJ,
9. Marotti L,
10. Self DW
11. Tkatch T,
12. Baranauskas G,
13. Surmeier DJ,
14. Neve RL,
15. Duman RS
16. Picciotto MR
17. Nestler EJ
(1999) Transkriptsioonifaktori ΔFosB ekspressioon ajus kontrollib tundlikkust kokaiini suhtes. Loodus 401: 272 – 276.
CrossRefMedline
11. ↵
1. Knöll B,
2. Nordheim A
(2009) Närvisüsteemi transkriptsioonifaktorite funktsionaalne mitmekülgsus: SRF paradigma. Trendid Neurosci 32: 432 – 442.
CrossRefMedline
12. ↵
1. Knöll B,
2. Kretz O
3. Fiedler C,
4. Alberti S
5. Schütz G,
6. Frotscher M,
7. Nordheim A
(2006) Seerumi reaktsioonitegur kontrollib neurokontuuri hippokampuses. Nat Neurosci 9: 195 – 204.
CrossRefMedline
13. ↵
1. Krishnan V,
2. Han MH,
3. Graham DL,
4. Berton O
5. Renthal W,
6. Russo SJ,
7. Laplant Q
8. Graham A,
9. Lutter M,
10. Lagace DC,
11. Ghose S,
12. Reister R,
13. Tannous P,
14. Roheline TA
15. Neve RL,
16. Chakravarty S,
17. Kumar A,
18. Eisch AJ,
19. Self DW
20. Lee FS
21. et al.
(2007) Molekulaarsed kohandused, mis on aluseks tundlikkusele ja vastupanuvõimele sotsiaalsete kaotuste suhtes ajuhüvitiste piirkondades. Cell 131: 391 – 404.
CrossRefMedline
14. ↵
1. Kuhn J,
2. Bauer R
3. Pohl S,
4. Lenartz D,
5. Huff W,
6. Kim EH,
7. Klosterkoetter J,
8. Sturm V
(2009) Tähelepanu suitsetamisest loobumisele pärast tuuma accumbens'i sügavat aju stimuleerimist. Eur Addict Res 15: 196 – 201.
CrossRefMedline
15. ↵
1. Kumar A,
2. Choi KH,
3. Renthal W,
4. Tsankova NM
5. Theobald DE,
6. Truong HT,
7. Russo SJ,
8. Laplant Q
9. Sasaki TS
10. Whistler KN,
11. Neve RL,
12. Self DW
13. Nestler EJ
(2005) Kromatiini remodelleerumine on peamine mehhanism, mis põhineb kokaiini tekitatud plastilisusel striatumis. Neuron 48: 303 – 314.
CrossRefMedline
16. ↵
1. Maze I,
2. Covington HE 3rd.,
3. Dietz DM,
4. LaPlant Q
5. Renthal W,
6. Russo SJ,
7. Mehaanik M,
8. Mouzon E,
9. Neve RL,
10. Haggarty SJ,
11. Ren Y,
12. Sampath SC,
13. Hurd YL,
14. Greengard P,
15. Tarakhovsky A,
16. Schaefer A,
17. Nestler EJ
(2010) Histooni metüültransferaasi G9a oluline roll kokaiiniga indutseeritud plastilisuses. Teadus 327: 213 – 216.
Abstraktne / TASUTA tekst
17. ↵
1. McClung CA,
2. Ulery PG,
3. Perrotti LI,
4. Zachariou V,
5. Berton O
6. Nestler EJ
(2004) DeltaFosB: molekulaarne lüliti aju pikaajaliseks kohanemiseks. Aju Res Mol Brain Res 132: 146 – 154.
Medline'le
18. ↵
1. Nestler EJ
(2008) Sõltuvuse transkriptsioonimehhanismid: deltaFosB roll. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 363: 3245 – 3255.
Abstraktne / TASUTA tekst
19. ↵
1. Nestler EJ
2. Carlezon WA Jr.
(2006) Mesolimbiline dopamiini tasu ahel depressioonis. Bioloogiline psühhiaatria 59: 1151 – 1159.
CrossRefMedline
20. ↵
1. Nestler EJ
2. Kelz MB,
3. Chen J
(1999) ΔFosB: pikaajaline närvi- ja käitumusliku plastilisuse molekulaarne vahendaja. Brain Res 835: 10 – 17.
CrossRefMedline
21. ↵
1. Newton SS,
2. Thome J,
3. Wallace TL,
4. Shirayama Y,
5. Schlesinger L,
6. Sakai N,
7. Chen J,
8. Neve R,
9. Nestler EJ
10. Duman RS
(2002) cAMP vastuse elementi siduva valgu või dünorfiini inhibeerimine tuuma accumbensis tekitab antidepressandi sarnase toime. J Neurosci 22: 10883 – 10890.
Abstraktne / TASUTA tekst
22. ↵
1. Nikulina EM,
2. Arrillaga-Romany I,
3. Miczek KA,
4. Hammer RP Jr.
(2008) Pikaajaline muutus mesokortikolimbilistes struktuurides pärast korduvat sotsiaalset löögi stressi rottidel: mu-opioidiretseptori mRNA ja FosB / DeltaFosB immunoreaktiivsuse aeg. Eur J Neurosci 27: 2272 – 2284.
CrossRefMedline
23. ↵
1. Perrotti LI,
2. Hadeishi Y,
3. Ulery PG,
4. Barrot M,
5. Monteggia L,
6. Duman RS
7. Nestler EJ
(2004) ΔFosB indutseerimine tasuvusega seotud aju struktuurides pärast kroonilist stressi. J Neurosci 24: 10594 – 10602.
Abstraktne / TASUTA tekst
24. ↵
1. Perrotti LI,
2. Weaver RR,
3. Robison B,
4. Renthal W,
5. Maze I,
6. Yazdani S,
7. Elmore RG,
8. Knapp DJ,
9. Selley DE,
10. Martin BR,
11. Sim-Selley L,
12. Bachtell RK,
13. Self DW
14. Nestler EJ
(2008) DeltaFosB indutseerimise eritunnused ajus kuritarvitamise ravimitega. Synapse 62: 358 – 369.
CrossRefMedline
25. ↵
1. Philippar U,
2. Schratt G,
3. Dieterich C,
4. Müller JM,
5. Galgóczy P,
6. Engel FB,
7. Keating MT,
8. Gertler F,
9. Schüle R,
10. Vingron M,
11. Nordheim A
(2004) SRF sihtgeen Fhl2 antagoniseerib SRF-i RhoA / MAL-sõltuvat aktivatsiooni. Mol Cell 16: 867 – 880.
CrossRefMedline
26. ↵
1. Ramanan N,
2. Shen Y,
3. Sarsfield S
4. Lemberger T,
5. Schütz G,
6. Linden DJ,
7. Ginty DD
(2005) SRF vahendab aktiivsust põhjustavat geeniekspressiooni ja sünaptilist plastilisust, kuid mitte neuronaalset elujõulisust. Nat Neurosci 8: 759 – 767.
CrossRefMedline
27. ↵
1. Renthal W,
2. Carle TL,
3. Maze I,
4. Covington HE 3rd.,
5. Truong HT,
6. Alibhai I,
7. Kumar A,
8. Montgomery RL
9. Olson EN,
10. Nestler EJ
(2008) Delta FosB vahendab c-fos geeni epigeneetilist desensibiliseerimist pärast kroonilist amfetamiini ekspositsiooni. J Neurosci 28: 7344 – 7349.
Abstraktne / TASUTA tekst
28. ↵
1. Renthal W,
2. Kumar A,
3. Xiao G,
4. Wilkinson M,
5. Covington HE 3rd.,
6. Maze I,
7. Sikder D,
8. Robison AJ,
9. LaPlant Q
10. Dietz DM,
11. Russo SJ,
12. Vialou V,
13. Chakravarty S,
14. Kodadek TJ,
15. Stack A,
16. Kabbaj M,
17. Nestler EJ
(2009) Kokaiini kromatiini reguleerimise genoomiga hõlmav analüüs näitab sirtuiinide rolli. Neuron 62: 335 – 348.
CrossRefMedline
29. ↵
1. Schlaepfer TE,
2. Cohen MX,
3. Frick C,
4. Kosel M,
5. Brodesser D,
6. Axmacher N,
7. Joe AY,
8. Kreft M,
9. Lenartz D,
10. Sturm V
(2008) Aju stimuleerimine, et premeerida ahelaid, leevendab anhedooniat refraktaarse raske depressiooni korral. Neuropsühharmakoloogia 33: 368 – 377.
CrossRefMedline
30. ↵
1. Sesack SR,
2. Grace AA
(2010) Cortico-basal ganglioni tasu võrgustik: mikroprotsess. Neuropsühharmakoloogia 35: 27 – 47.
CrossRefMedline
31. ↵
1. Tomita H,
2. Vawter MP,
3. Walsh DM,
4. Evans SJ,
5. Choudary PV,
6. Li J,
7. Overman KM,
8. Atz ME,
9. Myers RM,
10. Jones EG,
11. Watson SJ,
12. Akil H,
13. Bunney WE Jr.
(2004) Agonaal- ja postmortem-tegurite mõju geeniekspressiooniprofiilile: kvaliteedikontroll microarray analüüsis või postmortem-inimese ajus. Biol Psychiatry 55: 346 – 352.
CrossRefMedline
32. ↵
1. Tsankova NM
2. Berton O
3. Renthal W,
4. Kumar A,
5. Neve RL,
6. Nestler EJ
(2006) Püsiv hipokampuse kromatiini reguleerimine depressiooni ja antidepressantide hiire mudelis. Nat Neurosci 9: 519 – 525.
CrossRefMedline
33. ↵
1. Vassoler FM,
2. Schmidt HD,
3. Gerard ME,
4. Kuulus KR,
5. Ciraulo DA,
6. Kornetsky C,
7. Knapp CM,
8. Pierce RC
(2008) Tuuma accumbens'i kesta sügav aju stimuleerimine nõrgendab rottidel kokaiinipõhist indutseeritud ravimi otsimise taastumist. J Neurosci 28: 8735 – 8739.
Abstraktne / TASUTA tekst
34. ↵
1. Vialou V,
2. Robison AJ,
3. Laplant QC,
4. Covington HE 3rd.,
5. Dietz DM,
6. Ohnishi YN,
7. Mouzon E,
8. Rush AJ 3rd.,
9. Watts EL,
10. Wallace DL,
11. Iñiguez SD,
12. Ohnishi YH,
13. Steiner MA,
14. Warren BL,
15. Krishnan V,
16. Bolañose CA,
17. Neve RL,
18. Ghose S,
19. Berton O
20. Tamminga CA
21. Nestler EJ
(2010) AFosB aju tasu ahelates vahendab vastupidavust stressile ja antidepressantidele. Nat Neurosci 13: 745 – 752.
CrossRefMedline
35. ↵
1. Wilkinson MB,
2. Xiao G,
3. Kumar A,
4. LaPlant Q
5. Renthal W,
6. Sikder D,
7. Kodadek TJ,
8. Nestler EJ
(2009) Imipramiini töötlemine ja elastsus omavad sarnast kromatiini reguleerimist peamistes aju hüvituspiirkondades. J Neurosci 29: 7820 – 7832.
Abstraktne / TASUTA tekst
36. ↵
1. Xia Z,
2. Dudek H,
3. Miranti CK,
4. Greenberg ME
(1996) Kaltsiumi sissevool NMDA retseptori kaudu indutseerib kohe kina geeni transkriptsiooni MAP kinaasi / ERK-sõltuva mehhanismi abil. J Neurosci 16: 5425 – 5436.
Abstraktne / TASUTA tekst