KOMENTĀRI: Lai gan gan stresa, gan ļaunprātīgas izmantošanas narkotikas, gan daži dabiski ieguvumi izraisa DeltaFosB uzkrāšanos, stress aktivizē dažādas pakārtotās šūnas un vēlāk dažādus receptorus un gēnus. Citiem vārdiem sakot, atkarības un izturība pret stresu balstās uz fundamentāli atšķirīgiem mehānismiem
J Neurosci. 2010 Okt 27, 30 (43): 14585-92.
Vialou V, Maze I, Renthal W, LaPlant QC, Watts EL, Mouzon E, Ghose S, Tamminga CA, Nestler EJ.
avots
Fishberg Neiroloģijas katedra, Sinaja kalna medicīnas skola, Ņujorka, Ņujorka 10029, ASV.
Anotācija
Molekulārie mehānismi, kas saistīti ar stresa un narkotiku izraisītiem neironu pielāgojumiem, ir nepilnīgi saprotami. Viena molekula, kas saistīta ar šādām adaptācijām, ir ΔFosB, transkripcijas faktors, kas uzkrājas grauzēju kodolā (NAc), kas ir galvenais smadzeņu atlīdzības reģions, reaģējot uz hronisku stresu vai atkārtotu iedarbību uz ļaunprātīgu izmantošanu. Taugšupvērstie transkripcijas mehānismi, kas kontrolē ΔFosB indukciju ar šiem vides stimuliem, joprojām ir nenozīmīgi. Šeit mēs identificējam no aktivitātēm atkarīgo transkripcijas faktoru, seruma reakcijas koeficientu (SRF) kā jaunu augšupēju stresa, mediatoru, starpnieku. bet ne kokaīnu-, izraisīja ΔFosB. SRF ir samazinājies gan depresijas pacientiem, gan pelēm, kas hroniski ir pakļautas sociālajai cīņai. Elastīgajiem dzīvniekiem šī SRF pazemināšanās nav. Izmantojot inducējamo mutagenēzi, mēs parādām, ka stresa mediētā ΔFosB indukcija, kas notiek galvenokārt elastīgās pelēs, ir atkarīga no SRF ekspresijas šajā smadzeņu reģionā. Turklāt NAF specifiskā SRF ģenētiskā dzēšana veicina dažādus prodepresantus un proxxiety līdzīgus fenotipus un padara dzīvniekus jutīgākus pret hroniskās stresa kaitīgo ietekmi. Pretstatā tam, mēs parādām, ka SRF nespēj piedalīties ΔFosB uzkrāšanā NAc, reaģējot uz hronisku kokaīna iedarbību. Turklāt NAF specifiska SRF izsvītrošana neietekmē kokaīna izraisīto uzvedību, norādot, ka hroniska sociālā uzbrukuma spriedze un atkārtota kokaīna iedarbība regulē ΔFosB uzkrāšanos un uzvedības jutīgumu, izmantojot neatkarīgus mehānismus.
Ievads
Kodols accumbens (NAc), galvenais smadzeņu atalgojuma reģions, ir svarīgs, lai integrētu sensorās un kognitīvās izejvielas, kas veicina motivāciju atbilstošu uzvedību, reaģējot uz vides stimuliem (Nestler un Carlezon, 2006; Sesack un Grace, 2010). NAc ir iesaistīts arī uzvedības novirzēm, kas saistītas ar narkomāniju un depresiju. Līdz ar to ir pierādīts, ka NAc mērķauditorija ar dziļu smadzeņu stimulāciju mazina depresiju un atkarību līdzīgu uzvedību gan cilvēkiem, gan grauzējiem (Schlaepfer et al., 2008; Vassoler et al., 2008; Heinze et al., 2009; Kuhn et al. al., 2009).
Atkārtota iedarbība uz ļaunprātīgas izmantošanas vai stresa izraisītajām narkotikām izraisa izmaiņas gēnu ekspresijas modeļos NAc, kas var būt atkarības un depresijas hroniskums (Berton et al., 2006; Krishnan et al., 2007; Maze et al., 2010; Vialou et al. ., 2010). Interesanti, ka transkripcijas faktors ΔFosB, fosB gēna sašķelšanās produkts, uzkrājas NAc, reaģējot uz atkārtotu zāļu vai stresa iedarbību (Nestler, 2008; Perrotti et al., 2008; Vialou et al., 2010). ΔFosB ir ierosināts kā potenciāls molekulārais slēdzis, kas vada pāreju no atpūtas narkotiku lietošanas uz hroniski atkarīgu valsti (Nestler et al., 1999; McClung et al., 2004; Renthal et al., 2009), jo tā uzkrāšanās NAc uzlabo atalgojot atbildes uz vairākām ļaunprātīgas narkotikas. Pavisam nesen tika noskaidrota ΔFosB indukcijas loma NAc pēc hroniska sociālā defekta (Nikulina et al., 2008; Vialou et al., 2010): ΔFosB veicina aktīvas reakcijas uz stresa stimuliem un palielina izturību. Lai gan ΔFosB indukcija notiek atkarīgā veidā, mehānismi, kas ir atbildīgi par narkotiku un stresa izraisītu ΔFosB uzkrāšanos NAc, paliek nezināmi.
Seruma atbildes faktors (SRF) ir transkripcijas faktors, kas nepieciešams vairāku tūlītēju agrīnu gēnu, tostarp c-fos, fosb, Egr1 un Arc, no aktivitātes atkarīgai transkripcijas aktivācijai (Knöll un Nordheim, 2009). Jaunākie pētījumi ir parādījuši SRF ietekmi uz neironu morfoloģiskajām un citoarhitektūras īpašībām, ieskaitot sinaptiskās aktivitātes regulēšanu un ķēdes veidošanos pieaugušo smadzenēs (Knöll un Nordheim, 2009). Šie atklājumi mudināja mūs izpētīt, vai SRF funkcionāli regulē hroniska ļaunprātīgas lietošanas vai stresa iedarbība, kā arī šādas regulēšanas iespējamo ietekmi uz ΔFosB indukciju šajos apstākļos.
Šeit mēs aprakstām jaunu mehānismu, ar kura palīdzību SRF pazemināšana NAc veicina prodepresantus un anksiogēnus fenotipus, galu galā palielinot dzīvnieka neaizsargātību pret hroniska stresa kaitīgajām sekām.. Šīs sekas daļēji ir saistītas ar stresa izraisītu dzīvnieku ΔFosB indukcijas zudumu NAc. Novērotie SRF un ΔFosB ekspresijas samazinājumi pēcnāves NAc audos, kas iegūti no depresijas slimniekiem, apstiprina mūsu atklājumu nozīmi cilvēka depresijā. Interesanti, ka šis ΔFosB uzkrāšanās kontroles mehānisms, šķiet, ir specifisks stresam: hroniska kokaīna iedarbība neietekmē SRF ekspresiju, SRF svītrošana no NAc neietekmē ΔFosB uzkrāšanos pēc hroniskas kokaīna iedarbības, un šāda SRF dzēšana neietekmē kokaīna izraisīta uzvedība. Šī jaunā SRF un ΔFosB mijiedarbība stresa kontekstā var būt svarīgs homeostatiskais mehānisms, kas regulē indivīda jutīgumu pret hronisku stresu.
Materiāli un metodes
Dzīvnieki
Astoņu nedēļu vecās C57BL / 6J vīriešu peles (Jackson Laboratory) tika izmantotas visos uzvedības un bioķīmiskos eksperimentos. Visi dzīvnieki tika pieradināti pie dzīvnieku novietnes vismaz 1 nedēļu pirms eksperimentālās manipulācijas un tika uzturēti 23 – 25 ° C uz 12 h gaismas / tumšā cikla (iedegās no 7: 00 AM uz 7: 00 PM) ar ad libitum piekļuvi pārtikai un ūdenim. Eksperimenti tika veikti saskaņā ar Neiroloģijas biedrības un institucionālās dzīvnieku aprūpes un lietošanas komitejas vadlīnijām Sinaja Mount Medicīnas skolā.
Tika izmantoti kokaīna eksperimenti [Western blotting un kvantitatīvā hromatīna imunoprecipitācija (ChIP)], 8-10 nedēļas vecās peles C57BL / 6J. Dzīvnieki saņēma septiņas dienas intraperitoneālas injekcijas vai nu sālsūdens, vai kokaīna (20 mg / kg kokaīna-HCl; Sigma). Pēc galīgās apstrādes pelēm tika izmantota 24 h. Attiecībā uz uzvedības eksperimentiem pelēm tika novietotas vienreizējas ķirurģiskas operācijas, un tās tika ārstētas ar 10 mg / kg (lokomotoriskā sensibilizācija) vai 7.5 mg / kg (kondicionēta vieta priekšroka) kokaīna-HCl intraperitoneāli, kā aprakstīts turpmāk.
Srffl / fl peles tika izveidotas, kā aprakstīts iepriekš (Ramanan et al., 2005). NAc-specifiskā Srf izdalīšanās tika panākta, izmantojot stereotaksisku injekciju un sekojošu Cre rekombināzes (Cre) pārmērīgu ekspresiju, ko sajauca ar zaļo fluorescējošo proteīnu (GFP), izmantojot adeno saistītos vīrusu (AAV) vektorus. Tika izmantota nesaderīga Cre. AAV-GFP tika ievadīts AAV-Cre-GFP vietā Srffl / fl pelēm kā kontrolei. Īsumā, pelēm tika veikta anestēzija, izmantojot ketamīna (10 mg / kg) un ksilazīna (10 mg / kg) maisījumu, ar vīrusu ievadīšanai lietojot šādas stereotaksiskās koordinātas: + 1.6 (priekšējais / aizmugurējais), + 1.5 (sānu), - 4.4 (muguras / vēdera) 10 ° leņķī no viduslīnijas (attiecībā pret bregmu). Kopumā 0.5 μl attīrīta vīrusa tika piegādāta divpusēji 5 min perioda laikā (0.1 μl / min), kam sekoja 5 min atpūtas laiks. Peles tika pārbaudītas 2 nedēļas pēc operācijas, kad vīrusu ekspresija bija maksimāla, un vīrusu injekcijas vietas tika apstiprinātas visiem dzīvniekiem, izmantojot standarta histoloģiskās metodes. Vīrusu mediētas Cre ekspresijas efektivitāte tika apstiprināta ar imūnhistoķīmiju un reversās transkriptāzes PCR Srf, ko veica ar mikrodisponētiem NAc perforatoriem no dzīvniekiem, kam AAV-Cre-GFP un AAV-GFP tika ievadīti NAc. AAV-GFP un AAV-Cre-GFP vīrusi tika radīti, kā aprakstīts iepriekš (Maze et al., 2010).
Uzvedības procedūras
Sociālās sakāves stress.
C57BL / 6J pelēm tika veikta hroniska sociālā uzbrukuma spriedze 10 secīgām dienām, kā aprakstīts iepriekš (Berton et al., 2006; Krishnan et al., 2007; Vialou et al., 2010). Īsumā, katra pele tika pakļauta nepazīstamam un agresīvam vīrieša CD1 pensijas audzētājam ar 5 min dienā. Pēc tiešas mijiedarbības ar CD1 agresoru, dzīvnieki tika ievietoti blakus esošajā tās pašas korpusa nodalījumā nākamajam 24 h ar jutīgu, bet ne fizisku kontaktu. Kontroles dzīvnieki tika izmitināti līdzvērtīgos būros, bet tajā pašā celmā. Sociālās mijiedarbības testi tika veikti 24 h pēc pēdējās sakāves dienas.
Sociālā izvairīšanās no nepazīstamas CD1 vīriešu kārtas vīriešiem tika novērtēta saskaņā ar publicētajiem protokoliem (Berton et al., 2006; Krishnan et al., 2007; Vialou et al., 2010). Eksperimentālā pele vispirms tika ievadīta atklātā laukā ar tukšu režģa būru 2.5 minūtes. Otrās sesijas laikā vadu būrī tika ievietota nepazīstama CD1 vīriešu kārtas tēviņa. Tika mērīts laiks, kas pavadīts mijiedarbības zonā (koridoru ieskauj 8 cm plats koridors). Sakauto peles tika sadalītas uzņēmīgās un elastīgās apakšpopulācijās, kā aprakstīts iepriekš (Krishnan et al., 2007; Vialou et al., 2010). Tā kā lielākā daļa kontrolpeles pavadīja vairāk laika, mijiedarbojoties ar sociālo mērķi nekā ar tukšu mērķa apvalku, mijiedarbības koeficients 100 (vienāds laiks, kas pavadīts mijiedarbības zonā, ja nav sociālā mērķa), tika noteikts kā robeža. Peles ar punktu skaitu <100 tika atzīmētas kā uzņēmīgas, un tās, kuru rādītājs bija ≥100, - kā izturīgas. Plaša uzvedības, bioķīmiskā un elektrofizioloģiskā analīze apstiprina šo atšķirīgo uzņēmīgo un elastīgo apakšpopulāciju pamatotību (Krishnan et al., 2007; Wilkinson et al., 2009; Vialou et al., 2010).
Lai noskaidrotu Srffl / fl peles neaizsargātību pret sociālajiem zaudējumiem, pelēm, kuras injicēja divpusēji ar AAV-GFP vai AAV-Cre-GFP, tajā pašā dienā tika pakļautas trīs secības, un pēc tam pārbaudīja sociālo mijiedarbību 24 h vēlāk. Šī submaximālā sakāves procedūra ir validēta iepriekš, lai atklātu prosuscibilitātes fenotipus pēc ģenētiskajām manipulācijām (Krishnan et al., 2007; Vialou et al., 2010).
Apgūtā bezpalīdzība.
Srffl / fl pelēm, kas pārmērīgi izpaužas vai nu AAV-GFP, vai AAV-Cre-GFP, tika veikta mācīšanās bezpalīdzības procedūra, kā aprakstīts iepriekš (Berton et al., 2007). Īsumā, peles tika pakļautas pārtraukumiem, neizbēgamiem pēdas triecieniem 1 h laikā 2 secīgo dienu laikā (0.45 mA, 5 s ilgums). Testa dienā peles tika atkārtoti ievadītas kastē 15 secīgiem glābšanas izmēģinājumiem. Katra izmēģinājuma laikā tika nogādāts nepārtraukts šoks un pelēm tika dota iespēja aizbēgt, ieejot blakus esošajā, neelektrificētā nodalījumā. Pēc veiksmīgas aizbēgšanas durvis tika automātiski aizvērtas un tika reģistrēts aizbēgšanas latentums. Kad peles neizbēga no 25 s, pētījums tika izbeigts un reģistrēts kā neveiksme. Iepriekšējie pētījumi ir parādījuši, ka vīrusa ekspresija NAc un citos reģionos neietekmē bāzlīnijas evakuācijas uzvedību bez stresa (Newton et al., 2002; Berton et al., 2007).
Lokomotīvju sensibilizācija.
Divas nedēļas pēc AAV-GFP vai AAV-Cre-GFP iekšējām NAc injekcijām Srffl / fl pelēm tika pakļauta kustību sensibilizācija. Peles tika pieradinātas pie kustību arēnas 30 minūtes dienā 4 dienas. Pēc pieradināšanas dzīvniekiem intraperitoneāli injicēja 10 mg / kg kokaīna-HCl un ievietoja kustību kastēs. Dzīvnieku kustību aktivitātes tika reģistrētas, izmantojot fotobāru sistēmu (San Diego Instruments) kā ambulatoro staru pārtraukumus 30 minūtes dienā. Lokomotoru sensibilizācija tika reģistrēta 6 dienu laikā.
Apstiprinātās vietas izvēle.
Vietas kondicionēšanas procedūra tika veikta, kā aprakstīts iepriekš (Maze et al., 2010), ar šādām modifikācijām. Īsumā, 18 dienas pēc AAV-GFP vai AAV-Cre-GFP iekšējām NAc infūzijām Srffl / fl pelēs dzīvniekus ievietoja kondicionēšanas kamerās, kas sastāvēja no trim kontekstuāli atšķirīgām vidēm. Pētījumā netika iekļautas peles, kurām bija ievērojama priekšroka jebkurai no abām kondicionēšanas kamerām (<10% no visiem dzīvniekiem). Kondicionēšanas grupas tika līdzsvarotas, lai pielāgotos kameras aizspriedumiem, kas joprojām varētu pastāvēt. Turpmākajās dienās dzīvniekiem injicēja fizioloģisko šķīdumu un pēcpusdienā 30 minūtes ievietoja vienā kamerā, pēc tam injicēja kokaīnu (7.5 mg / kg, ip) un nākamajā dienā 30 minūtes turēja kamerā, kas vienāds ar divas asociācijas apmācības kārtas vienā ārstēšanas reizē (divas fizioloģiskā šķīduma un divas kokaīna pāra). Pārbaudes dienā peles bez apstrādes 20 minūtes ievietoja atpakaļ aparātā un pārbaudīja, lai novērtētu priekšroku sāniem. Lokomotoru reakcijas uz kokaīnu tika novērtētas, pārraujot staru kūku pāra kamerās, lai nodrošinātu narkotiku ārstēšanas efektivitāti. Visām grupām tika novērtēta sākotnējā kustība, reaģējot uz fizioloģisko šķīdumu, lai nodrošinātu, ka vīrusu ārstēšana neietekmē kustības.
Citi uzvedības testi.
Srffl / fl peles tika pārbaudītas atklātā lauka, gaismas / tumšās un piespiedu peldēšanas testos, pamatojoties uz publicētiem protokoliem (Vialou et al., 2010). Peles aktivitāte atklātā laukā tika reģistrēta 5 min, izmantojot video sekošanas sistēmu (Ethovision) sarkanās gaismas apstākļos. Gaišajam / tumšajam testam pelēm tika ļauts brīvi izpētīt divkameru kasti, kas sastāv no viena liela apgaismota arēna, kas savienota ar mazāku slēgtu arēnu. Tika pārbaudītas peles 5 minūšu laikā, lai novērtētu laiku, kas pavadīts kādā no iežogojumiem. Atklātā lauka un gaismas / tumšajā testos vidējais un gaismas arēnā pavadītais laiks tika novērtēts kā apgrieztā trauksmes rādītāja indekss. 1 d piespiedu peldēšanas tests tika veikts 5 min. Paaugstināts nelietojamības laiks piespiedu peldēšanas testa laikā tika interpretēts kā prodepresantu līdzīga uzvedība. 1 d piespiedu peldēšanas tests ir plaši izmantots pelēm, un tas ir ticis apstiprināts kā prognozējošs derīguma rādītājs, jo antidepresantu terapija samazina kustību laikus.
Imūnhistoķīmija
Srffl / fl peles tika anestēzētas un perfūzētas intrakardiāli ar 4% paraformaldehīdu / PBS. Smadzenes tika noņemtas un aizsargātas ar 30% saharozi / PBS. Koronālās sekcijas (30 μm) tika sagrieztas sasalšanas mikrotomā un apstrādātas imūnhistoķīmiskām analīzēm. Srffl / fl knock-out apstiprināšana tika veikta, izmantojot poliklonālu antivielu, kas vērsta pret SRF (1 / 2000; Santa Cruz Biotechnology). Cre izpausme tika apstiprināta ar GFP (vistas poliklonālo, 1 / 8000, Aves Labs) ekspresiju atdalītajos smadzenēs, jo Cre ir savienots ar GFP. ΔFosB indukcijas kvantitatīvai noteikšanai pēc sociālā defekta stresa Srffl / fl knock-out pelēs, ΔFosB tika konstatēts, izmantojot trušu poliklonālo antivielu, kas radusies pret proteīna N-gala reģionu (1 / 1000; Santa Cruz Biotechnology). Attēli tika uzņemti ar konfokālo mikroskopu (20 × palielinājums; Zeiss). GFP-imunopozitīvo šūnu skaits, kas aprēķināts kā negatīvs un pozitīvs attiecībā uz ΔFosB imunoreaktivitāti, katram dzīvniekam tika noteikts daudzos attēlos, pēc tam katram dzīvniekam aprēķināja vidējās vērtības. Katrs dzīvnieks tika uzskatīts par individuālu novērojumu statistiskai analīzei.
Cilvēka pēcdzemdību NAc audi
Cilvēka pēcnāves smadzeņu audi tika iegūti Dalasas smadzeņu kolekcijā, kur audi tiek savākti no Dalasas Medicīnas eksaminētāja biroja un Teksasas Universitātes (UT) Dienvidrietumu audu transplantācijas programmas pēc nākamā radinieka piekrišanas. Audus analizēja gan vīriešiem, gan sievietēm pēc vecuma, pēcnāves intervāla, RNS integritātes skaita (RIN) un pH. Īpaši agonālie faktori, tostarp koma, hipoksija, pireksija, krampji, dehidratācija, hipoglikēmija, vairāku orgānu mazspēja un neirotoksisku vielu uzņemšana nāves brīdī ietekmē RNS integritāti pēcnāves smadzeņu audos (Tomita et al., 2004). Lai raksturotu audu paraugus katrā no šiem astoņiem apstākļiem, mēs izmantojām agonālā faktora skalu (AFS). Agonālā faktora neesamībai tika piešķirts vērtējums 0, un tā klātbūtne tika novērtēta kā 1, lai iegūtu kopējo AFS rādītāju no 0 līdz 8. Audu agonālie rādītāji 0 vai 1 atspoguļo labas kvalitātes paraugus; gadījumu demogrāfija ir dota 1. tabulā. Izcilu audu kvalitāti apstiprināja augstās RIN vērtības. Gadījumi tika pakļauti standarta sadalīšanai pirms sasaldēšanas īslaicīgā izopentāna -40 ° C temperatūrā un uzglabāšanas temperatūrā -80 ° C; turpmāka NAc sadalīšana tika veikta sasalušos audos. UT dienvidrietumu institucionālā pārskata padome izskatīja un apstiprināja šo audu kolekciju izmantošanai pētniecībā. Vēlāk tika veikta tieša informatora intervija par katru depresijas gadījumu, kur tika dokumentēta informācija par gadījuma slimību; divu pētījumu psihiatri, izmantojot DSM-IV kritērijus, vienprātīgi diagnosticēja smagas depresijas traucējumus. Nevienā no šajā pētījumā iekļautajiem gadījumiem asins toksikoloģijas ekrāni nebija pozitīvi attiecībā uz narkotiku ļaunprātīgu izmantošanu, alkoholu vai recepšu medikamentiem, izņemot antidepresantus. Neskatoties uz antidepresantu ārstēšanu, visi subjekti nāves brīdī bija klīniski nomākti. Audu paraugi analizēšanai tika izsniegti aklā veidā.
Tabula 1.
Demogrāfiskie dati par cilvēka pēcdzemdību pētījumu
Western blotting
Cilvēka un peles NAc paraugi tika apstrādāti, kā aprakstīts iepriekš (Maze et al., 2010). Saldēti audi tika apstrādāti ar 5 mM HEPES līzes buferi, kas satur 1% SDS ar proteāzes (Roche) un fosfatāzes inhibitoriem (Sigma). Olbaltumvielu koncentrāciju noteica ar Dc proteīna analīzi (Bio-Rad). Vienādi proteīna paraugu daudzumi tika pakļauti SDS-PAGE un Western blotting. Western bloti tika pārbaudīti, izmantojot antivielu pret SRF (1 / 2000; Santa Cruz Biotechnology) vai GAPDH (1 / 1500; Abcam) un pēc tam skenēja un kvantificēja, izmantojot Odyssey attēlveidošanas sistēmu (Licor).
RNS izolācija un kvantitatīvā PCR
RNS izolācija, kvantitatīvais PCR (qPCR) un datu analīze tika veikta, kā aprakstīts iepriekš (Maze et al., 2010; Vialou et al., 2010). Īsumā, RNS tika izolēta ar TriZol reaģentu (Invitrogen) un tālāk attīrīja ar Qiagen RNAeasy mikro komplektiem. Visiem RNS paraugiem tika noteiktas 260 / 280 un 260 / 230 vērtības ≥1.8. Reversā transkripcija tika veikta, izmantojot iScript (Bio-Rad). qPCR, izmantojot SYBR zaļo (Quanta), tika veikta ar Applied Biosystems 7900HT RT PCR sistēmu ar šādiem cikla parametriem: 2 min 95 ° C; 40 ° C 95 cikli 15 s, 59 ° C 30 s, 72 ° C 33 s; un sadala siltumu uz 95 ° C, lai radītu disociācijas līknes atsevišķu PCR produktu apstiprināšanai. Dati tika analizēti, salīdzinot ārstēšanas stāvokļa C (t) vērtības (kontrole pret jutīgām vai elastīgām pelēm vai cilvēka kontroli pret depresiju) ar ΔΔC (t) metodi (Tsankova et al., 2006). ΔFosB qPCR primeri: foward, AGGCAGAGCTGGAGTCGGAGAT un reverss, GCCGAGGACTTGAACTTCACTCG.
ChIP
ChIP tika veikts, kā aprakstīts iepriekš (Maze et al., 2010) par apvienotiem divpusējiem NAc perforatoriem no kontroles, jutīgām un elastīgām pelēm (četras 14 gabarīta perforatori / pele) 1 h pēc pēdējās sakāves pieredzes un no sālsūdens un kokaīna. apstrādātie dzīvnieki 24 h pēc galīgās apstrādes. Audu audums tika savienots ar 1% formaldehīdu. Pēc tam fiksācija tika pārtraukta, izmantojot glicīnu, un audi tika mazgāti un saglabāti –80 ° C temperatūrā līdz lietošanai. Sheared chromatin inkubēja nakti ar anti-SRF antivielu (Santa Cruz Biotechnology), kas iepriekš bija saistīta ar magnētiskām pērlēm (Dynabeads M-280; Invitrogen). Pēc atgriezeniskās sašūšanas un DNS attīrīšanas SRF saistība ar fosb promotoru tika noteikta ar qPCR, izmantojot primerus, kas aptver fosb promotora reģionu, kas satur divas seruma atbildes elementu saistīšanās vietas. SRF pulldowns bija ievērojami bagātināts, salīdzinot ar kontroles antivielām. Peles fosb gēna promotora primeri: uz priekšu, CCCTCTGACGTAATTGCTAGG un pretēji, ACCTCCCAAACTCTCCCTTC.
Statistiskās analīzes
Bioķīmiskās un uzvedības analīzēs tika izmantoti vienvirziena ANOVA, lai salīdzinātu vidējos rādītājus starp kontroles, uzņēmīgām un elastīgām pelēm. Divvirzienu ANOVA tika izmantoti, lai salīdzinātu ΔFosB indukciju ar sociālo sakāvi Srf vietējās izslēgšanas pelēs, kā arī lai salīdzinātu Srf izslēgšanas efektu iemācītajā bezpalīdzības un kustību motoru sensibilizācijas protokolos. Studentu t testi tika izmantoti, lai salīdzinātu vidējos rādītājus Srf izslēgšanas ietekmē uz ΔFosB indukciju un starp grupām cilvēka pēcnāves audos un peles ChIP analīzē. Atšķirības starp eksperimentālajiem apstākļiem tika uzskatītas par statistiski nozīmīgām, ja p ≤ 0.05.
rezultāti
SRF un ΔFosB ekspresija cilvēka depresijā un sociāli uzvarētajās pelēs
Lai izpētītu iespējamo SRF lomu depresijai līdzīgas uzvedības attīstībā, vispirms mēs novērtējām SRF olbaltumvielu ekspresiju pēc nāves nomāktu cilvēku pacientu NAc. Depresīviem subjektiem bija ievērojami samazināts SRF līmenis NAc, salīdzinot ar viņu vecumam atbilstošajām kontrolēm (t (19) = 1.9; p <0.05) (1.A attēls). Ņemot vērā SRF lomu no aktivitātes atkarīgas tūlītējas agrīnas gēnu ekspresijas regulēšanā (Ramanan et al., 2005), mēs izvirzījām hipotēzi, ka SRF var būt iesaistīta ΔFosB ekspresijas kontrolē šajā smadzeņu reģionā. Lai pamatotu šo hipotēzi, mēs novērojām, ka Δfosb mRNS līmenis arī ievērojami samazinājās nomāktu cilvēku NAc (t (16) = 1.8; p <0.05) (1.B attēls). Tas atbilst nesenajiem atklājumiem par samazinātu ΔFosB olbaltumvielu līmeni arī šajos apstākļos (Vialou et al., 2010).
Skaitlis 1.
SRF hroniskas stresa izraisītas represijas korelē ar samazinātu ΔFosB transkripciju NAc. Cilvēkiem ar depresiju A, B, Postmortem pacientiem ir samazināts SRF olbaltumvielu līmenis (n = 10 / grupa; A) un Δfosb mRNS ekspresija NAc (n = 8 / grupa; B). C, peles, kas pakļautas hroniskam (10 d) sociālās sakāves stresam, tika grupētas uzņēmīgās un izturīgās apakšpopulācijās. D, Hronisks sociālās sakāves stress samazina SRF olbaltumvielu līmeni uzņēmīgo pelēm, bet ne izturīgām pelēm, salīdzinot ar kontrolēm 24 stundas pēc sociālās mijiedarbības testa, kas parādīts C. E, ΔfosB mRNS līmenis NAc uzņēmīgajām pelēm nemainās, bet ievērojami dzīvniekiem (n = 7–15 / grupa). F, SRF olbaltumviela pēc hroniskas sociālās sakāves stresa palielina saistīšanos ar fosb gēna promotoru tikai izturīgām, bet ne uzņēmīgām pelēm (n = 5 / grupa). Parādītie dati ir izteikti kā vidējie ± SEM (attēloti kā kļūdu joslas). Kon., Kontrole; Dep., Nomākts; Sus., Uzņēmīgs; Res., Izturīgs. * p <0.05 pret kontroli; *** p <0.001 pret kontroli; # p <0.05 pret uzņēmīgu; ## p <0.01 pret uzņēmīgu; ### p <0.001 pret uzņēmīgu.
Lai paplašinātu šos atklājumus, mēs pelēm izmantojām hroniskas sociālās sakāves stresa protokolu. Divas atšķirīgas sakautu pelu grupas, uzņēmīgas un izturīgas, bija acīmredzamas (Krishnan et al., 2007), pamatojoties uz sociālās izvairīšanās mēru, kurā uzņēmīgi dzīvnieki demonstrēja ievērojami mazāku sociālo mijiedarbību, salīdzinot ar gan kontroldzīvniekiem, gan izturīgiem dzīvniekiem (F (2,23, 157.2) = 0.001; p <0.001; t testi ar Bonferroni korekciju, uzņēmīga pret kontroli, p <0.05; elastīga pret kontroli, p <0.01; elastīga pret uzņēmīgu, p <1) (2,32. att. C). Divas dienas pēc pēdējās sakāves epizodes jutīgajām, elastīgajām un neuzvarētajām kontrolpelēm tika analizēta SRF ekspresija NAc. Līdzīgi atklājumiem cilvēka depresijā, uzņēmīgo pelēm NAc ievērojami samazinājās SRF olbaltumvielu līmenis, salīdzinot ar kontrolgrupām, savukārt elastīgo peles NAc neietekmēja SRF līmeni (F (4.7) = 0.05; p <0.05; t testi ar Bonferroni korekcija, uzņēmīga pret kontroli, p <0.05; elastīga vs uzņēmīga, p <1) (XNUMX.D attēls).
Pēc tam mēs pārbaudījām Δfosb mRNS ekspresiju NAc šajās trijās dzīvnieku grupās un novērojām ievērojamu Δfosb ekspresijas pieaugumu tikai izturīgiem dzīvniekiem, ar tendenci, bet ne ievērojamu pieaugumu, kas novērots uzņēmīgām pelēm (t (14) = 2.1; p <0.05 ) (1.E attēls). Lai turpinātu pētīt iespējamo mijiedarbību starp SRF līmeņiem un Δfosb transkripciju, mēs izmantojām ChIP, lai pārbaudītu, vai SRF saistīšanās ar fosb gēna promotoru ir mainījusies pēc hroniska sociālās sakāves stresa atsevišķās uzņēmīgu un izturīgu peles kohortās. Elastīgiem dzīvniekiem bija raksturīga ievērojami uzlabota SRF saistīšanās ar fosb promotoru NAc, salīdzinot ar kontrolēm (t (8) = 2.1; p <0.05), kā arī salīdzinājumā ar uzņēmīgām pelēm (t (8) = 2.0; p <0.05). Netika novērota atšķirība starp kontrolēm un uzņēmīgām pelēm, iespējams, atspoguļojot SRF indukcijas trūkumu uzņēmīgās pelēs (1F. Att.).
Lai apstiprinātu SRF lomu ΔFosB regulēšanā pēc hroniskas sociālās sakāves stresa, Srffl / fl peles tika izmantotas, lai pārbaudītu SRF selektīvas svītrošanas no NAc ietekmi uz ΔFosB stresa indukciju. Srffl / fl pelēm stereotaksiski injicēja intra-NAc ar AAV vektoriem, kas izteica GFP vai Cre-GFP. AAV-Cre-GFP izraisīts NAc specifisks SRF izsitums tika apstiprināts imūnhistoķīmiski (2.A attēls). Patiešām, nepastāvēja pārklāšanās starp SRF krāsošanu un Cre ekspresiju, parādot izslēgšanas efektivitāti. Mikrodisekcionētos NAc perforatoros mēs atklājām ievērojamu SRF olbaltumvielu līmeņa samazināšanos par 50% (t (11) = 4.3; p <0.001). Visticamāk, lielums atspoguļo faktu, ka audu daļa šādās mikrodisekcijās nav vīrusu inficēta.
Skaitlis 2.
SRF mediē ΔFosB indukciju ar hronisku sociālās sakāves stresu. A, AAV-Cre-GFP injicēšana Srffl / fl peles NAc rada SRF olbaltumvielu izslēgšanu Cre ekspresējošos neironos. AAV-GFP injekcijai nebija redzamas ietekmes. B, Šāda selektīva SRF izslēgšana no NAc pilnībā bloķē ΔFosB indukciju NAc pēc hroniskas sociālās sakāves stresa (n = 4 / grupa). Parādītie dati ir izteikti kā vidējie ± SEM (attēloti kā kļūdu joslas). * p <0.05 pret AAV-GFP kontroli; ** p <0.01 pret AAV-GFP sakāvi.
Pēc tam mēs veicām kvantitatīvu ΔFosB imūnhistoķīmiju sakautu Srffl / fl pelēm, kuras injicēja intra-NAc ar AAV-Cre-GFP vai AAV-GFP, NAc. Pēc hroniska sociālās sakāves stresa AAV-GFP injicēto dzīvnieku NAc tika būtiski izraisīta ΔFosB ekspresija (vīruss × ārstēšanas mijiedarbība, F (1,12) = 6.4; t testi ar Bonferroni korekciju, kontrole pret sakāvi, p <0.05; AAV-Cre pret AAV-GFP, p <0.01). Tomēr šī indukcija netika novērota Srffl / fl pelēm, kuras saņēma AAV-Cre-GFP (2B. Att.), Parādot, ka ΔFosB indukcijai NAc hroniska stresa dēļ nepieciešama SRF.
SRF knock-out NAc veicina prodepresijas un proanxiety tipa fenotipus
Tā kā iepriekš tika pierādīts, ka hroniskas sociālās sakāves stresa izraisīta ΔFosB inducēšana veicina noturību (Vialou et al., 2010), mēs izvirzījām hipotēzi, ka SRF pazemināšanās un no tā izrietošais ΔFosB indukcijas zudums uzņēmīgiem dzīvniekiem var radīt negatīvu adaptāciju, kas galu galā padara dzīvnieki ir neaizsargātāki pret stresa kaitīgo iedarbību. Lai pārbaudītu šo hipotēzi, mēs izraisījām vietēju NAc specifisku Srf gēna dzēšanu pieaugušām Srffl / fl pelēm, kā aprakstīts iepriekš, un iegūtās peles un to kontroles tika pārbaudītas daudzās uzvedības paradigmās, lai novērtētu sākotnējo depresiju un trauksmi patīk uzvedība. SRF lokāla NAc dzēšana veicināja prodepresijai līdzīgu efektu, ko mēra, izmantojot piespiedu peldēšanas testu (t (30) = 2.5; p <0.05), kā arī anksiogēnu efektu, kas izmērīts atklātā laukā (t (38) = 1.9; p <0.05) un gaišā / tumšā testa (t (8) = 1.9; p <0.05). Tādējādi Srffl / fl pelēm, kas saņēma AAV-Cre-GFP NAc, piespiedu peldēšanas testā parādījās samazināta latentums uz nekustīgumu, mazāk laika atklātā lauka centrā un mazāk laika gaišās / tumšās kastes gaismas nodalījumā. salīdzinot ar dzīvniekiem, kuri injicēti ar AAV-GFP (3.A – C. att.). Tomēr SRF intra-NAc dzēšana nemainīja sākotnējo lokomotīvijas līmeni, kas liecina, ka novērotie uzvedības efekti SRF dzīvniekiem, kas tika izslēgti, nebija novirzes no vispārējās kustību aktivitātes novirzēm (3D att.). Šie dati ir interesanti, ņemot vērā iepriekšējos ziņojumus, kas liecina, ka, lai arī ΔFosB NAc regulē depresijai līdzīgu uzvedību, šķiet, ka tas nav iesaistīts ar trauksmi saistītās reakcijās (Vialou et al., 2010). Mūsu pašreizējie atklājumi, ka SRF zudums izraisa anksiogēnas atbildes, liek domāt, ka tas tiek darīts, izmantojot citus mērķus, nevis ΔFosB.
Skaitlis 3.
SRF izslēgšana no NAc veicina prodepresijas un uztraukumam līdzīgus fenotipus. A – C, selektīva SRF izslēgšana no NAc, kas panākta, izmantojot AAV-Cre-GFP injekciju Srffl / fl peles NAc, samazina piespiedu peldēšanas testa latentumu līdz nekustīgumam (n = 14–18 / grupa; A) un samazina laiku, kas pavadīts centrā, un laiku, kas pavadīts gaismas nodalījumā atklātā lauka (B) un gaišā / tumšā (C) testos (n = 5–15 / grupa). D, Atšķirīgā lauka kustību aktivitātes atšķirība netika novērota pelēm, kuras saņēma AAV-GFP vai AAV-Cre-GFP injekcijas NAc iekšienē. E, F, paaugstināta uzņēmība pret iemācīto bezpalīdzību (n = 7–8 / grupa; E) un sociālās sakāves spriedze (n = 5–6 / grupa; F), ko mēra attiecīgi pēc aizbēgšanas latentuma un sociālās mijiedarbības laika . Parādītie dati ir izteikti kā vidējie ± SEM (attēloti kā kļūdu joslas). * p <0.05 pret GFP vai pret mērķi nav; ** p <0.01 pret GFP; *** p <0.001 pret GFP.
Tālāk mēs pētījām, vai SRF dzēšana NAc arī palielina dzīvnieka neaizsargātību pret atkārtota stresa kaitīgo iedarbību. Srffl / fl peles, injicētas ar AAV-Cre-GFP vai AAV-GFP NAc, tika pārbaudītas divos depresijas modeļos, uzzināja bezspēcību un hronisku sociālās sakāves stresu. Apgūtā bezspēcībā Srffl / fl dzīvniekiem, kas saņēma AAV-Cre-GFP, parādījās paaugstināta latentitāte, lai izvairītos no pēdas šoka pēc iepriekšējas neizbēgama pēdas šoka stresa iedarbības (ārstēšana × izmēģinājumu mijiedarbība, F (14,180) = 10.2; t testi ar Bonferroni korekciju, p <0.001; AAV-Cre pret AAV-GFP, p <0.01), kas norāda uz paaugstinātu uzņēmību pret stresa izraisītiem uzvedības deficītiem (3.E attēls). Līdzīgi lokāla SRF dzēšana no NAc arī palielināja sociālo nepatiku (t (10) = 1.8; p <0.05), salīdzinot ar AAV-GFP injicētiem kontroldzīvniekiem pēc hroniskas sociālās sakāves stresa (3F. Att.), Kas ir prodepresijai līdzīgs efekts.
SRF iesaistīšanās trūkums ΔFosB indukcijas un uzvedības reakcijās uz kokaīnu
Ņemot vērā, ka ΔFosB tiek inducēts arī NAc, reaģējot uz narkotiku lietošanu, piemēram, kokaīnu, bija interesanti izpētīt iespējamo SRF lomu kokaīna darbībā. Atšķirībā no hroniska sociālās sakāves stresa, atkārtota kokaīna iedarbība nemainīja SRF olbaltumvielu ekspresiju NAc (t (14) = 0.8; p> 0.05) (4. att. A) un neietekmēja SRF saistīšanos ar fosB gēna promotoru šajā smadzeņu reģionā (t (4) = 0.7; p> 0.05) (4.B attēls). Tas liek domāt, ka pretēji stresam ΔFosB indukcija pēc hroniska kokaīna netiek mediēta caur SRF. Mēs to pārbaudījām tieši, pārbaudot, vai Srffl / fl dzīvniekiem, kuri saņem AAV-Cre-GFP, salīdzinot ar AAV-GFP, NAc mainās ΔFosB uzkrāšanās pēc hroniska kokaīna. Mēs noskaidrojām, ka SRF dzēšana neietekmēja kokaīna izraisīto ΔFosB uzkrāšanos šajā smadzeņu reģionā (4. att. C).
Skaitlis 4.
SRF zudums neietekmēja ΔFosB vai kokaīna regulētas uzvedības kokaīna indukciju. A, B, atkārtota kokaīna iedarbība (7 d, 20 mg / kg kokaīna-HCl) neietekmēja SRF proteīna ekspresiju NAc (A) vai SRF saistīšanā ar fosB gēna promotoru šajā smadzeņu reģionā (B) 24 h pēc zāļu iedarbība (n = 5 / grupa). C, ΔFosB uzkrāšanās, ko mēra imūnocitohēmiski, pēc hroniskas kokaīna iedarbības neietekmē specifisku NAF izsitumu no SRF. D, E, SRF lokālā dzēšana no NAc arī neietekmēja lokomotorisko aktivitāti pēc sāls šķīduma injekcijas (d 1) uz kokaīna izraisītu lokomotorisko aktivitāti un sensibilizāciju (n = 8 / grupa) (d 1 – 7; D) vai par kokaīna kondicionētu vietu (n = 8 / grupa; E). Parādītie dati tiek izteikti kā vidējie ± SEM (attēloti kā kļūdu joslas).
Lai turpinātu šo pārsteidzošo atklājumu, mēs izpētījām, vai selektīvs SRF izslēgšana no NAc maina uzvedības reakcijas uz kokaīnu. Saskaņā ar SRF trūkumu regulēt ΔFosB indukciju ar kokaīnu, NAc specifiska SRF izslēgšana neietekmēja kustību aktivitāti, ko izraisīja akūta kokaīna vai kustību sensibilizācija, kas novērota pēc atkārtotas kokaīna iedarbības (ārstēšana × laika mijiedarbība, F (4,80, 0.3) = 0.05; p> 4) (14. att. D). Tāpat NAc specifiska SRF izslēgšana neietekmēja vietas izvēli ar kokaīnu (t (0.1) = 0.05; p> 4) (XNUMX. att. E), kas nodrošina netiešu kokaīna atlīdzības mēru.
diskusija
Šajā pētījumā tika konstatēts, ka SRF ir jauns αFosB starpnieks NAc pēc hroniska sociālā uzbrukuma stresa, un ietver SRF depresīvās un trauksmes uzvedības veidošanā. Mēs sniedzam tiešus pierādījumus tam, ka hroniska sociālā uzbrukuma spriedze samazina jutīgo, bet ne elastīgo dzīvnieku SRF līmeni NAc, un ka šī pazemināšanās novērš ΔFosB indukciju šajā smadzeņu reģionā, kuru mēs esam pierādījuši, ir nepieciešami efektīvai hroniskas stresa pārvarēšanai, ti, izturība (Vialou et al., 2010). Līdzīgs SRF ekspresijas samazinājums tika konstatēts depresijas cilvēku NAc, kur arī samazināja ΔFosB mRNS un proteīnu ekspresiju. Pretēji tam, AFosB līmeņi jutīgo pelēm NAc nav samazinājušies, neskatoties uz SRF samazinājumu, kas apzīmē citus transkripcijas mehānismus, kas vēl nav zināmi, kontrolējot ΔFosB ekspresiju. SRF cēloņsakarība starp AFosB indukciju NAc pēc hroniska stresa tika konstatēta, izmantojot SRF ģenētisko dzēšanu no šīs smadzeņu zonas. Peles ar šo NAc specifisko SRF izsitumu uzvedības analīze vēl vairāk apgrūtina SRF kā galveno lomu gan sākotnējā, gan stresa izraisītā depresijas un trauksmes uzvedības attīstībā. Pārsteidzošā kontrastā SRF dzēšana neietekmēja ΔFosB indukciju, reaģējot uz hronisku kokaīna lietošanu vai kokaīna uzvedības iedarbību. Šie konstatējumi apstiprina SRF jaunu stimulu lomu ΔFosB indukcijas regulēšanā un uzvedības reakcijām uz atšķirīgām vides traucējumiem.
Ir pierādīts, ka SRF mediētā transkripcija reaģē uz sinaptisko aktivitāti, ko lielā mērā izraisa palielināts kalcija pieplūdums, kā arī pastiprināta neirotrofiskā aktivitāte, īpaši smadzeņu radītā neirotrofiskā faktora (BDNF) gadījumā (Bading et al., 1993; Xia et al., 1996; Johnson et al., 1997; Chang et al., 2004; Kalita et al., 2006; Knöll un Nordheim, 2009). Tas izraisa interesantu jautājumu par to, kāpēc SRF ir samazināta jutīga, bet ne elastīga peles NAc pēc hroniskas sociālās uzvaras stresa. Šis diferenciālais regulējums, visticamāk, nav atkarīgs no dopamīna vai BDNF signalizācijas, jo jutīgas peles uzrāda palielinātu BDNF proteīnu līmeni un palielina BDNF signālu pārraidi NAc, kā arī pastiprinātu ventrālo tegmentālo zonu (VTA) dopamīna neironu, kas innervē NAc, sprādziena šaušanu, elastīgajiem dzīvniekiem ir normāli BDNF signalizācijas un VTA šaušanas ātrumi (Krishnan et al., 2007). Alternatīva iespēja ir tā, ka SRF ekspresija tiek nomākta NAc, reaģējot uz šīs smadzeņu reģiona glutamatergiskās innervācijas izmaiņām, ko mēs esam parādījuši, ir atšķirīgi regulēti jutīgām pret elastīgām pelēm (Vialou et al., 2010). Jāturpina darbs, lai tieši izpētītu šo un citus iespējamos mehānismus.
Nesenie pētījumi, kuros izmantotas visas genoma un citas metodes, liecina, ka F5 – 10% SRF mērķa gēniem neironos ir tūlītēji agri gēni (Philippar et al., 2004; Ramanan et al., 2005; Etkin et al., 2006; Nordheim, 2009). Tas ir saskaņā ar mūsu datiem, kas liecina par SRF būtisko lomu ΔFosB, kas ir fosf tūlītēja agrīna gēna atdalītā produkta, indukcijā ar hronisku stresu. Interesanti, ka daudzos šajos dažādajos pētījumos identificētajos SRF mērķa gēnos ir arī zināmi AFosB mērķi NAc (Kumar et al., 2005; Renthal et al., 2008, 2009; Maze et al., 2010). Starp šiem visbiežāk regulētajiem gēniem ir vairāki, kas, kā zināms, regulē neironu citoskeletu (piemēram, Cdk5, Arc un Actb). Tas savukārt atbilst ziņojumiem, ka SRF ietekmē aktīna dinamiku un neironu kustību vairākos neironu šūnu tipos (Alberti et al., 2005; Ramanan et al., 2005; Knöll et al., 2006), bet ΔFosB ir zināms ietekmēt dendritisko mugurkaula izaugšanu NAc neironiem (Maze et al., 2010). Šādi kopēji funkcionālie parametri var atspoguļot SRF saskaņotās sekas kopā ar ΔFosB indukciju, darbojoties uz virkni kopīgu mērķa gēnu, lai ietekmētu neironu morfoloģiju un, visbeidzot, sarežģītu uzvedību.
Ir pierādīts, ka SRF ir svarīga loma sinaptiskā plastiskuma regulēšanā un atkarīgā no neironu darbības gēnu ekspresijas un uzvedības regulēšanā. Piemēram, SRF atkarīga tiešu agrīnu gēnu indukcijas zudums, reaģējot uz jaunās vides brīvprātīgu izpēti vai neironu aktivāciju ar elektrokonvulsīviem krampjiem, ir saistīts ar traucētu ilgstošu sinaptisku potencēšanu Srf mutantu hipokampā (Ramanan et al. , 2005, Etkin et al., 2006). Turklāt ir pierādīts, ka SRF depresija hipokampā izraisa deficītu ilgstošā sinaptiskā depresijā, tūlītēja agrīna gēnu ekspresija, ko izraisa jauns konteksts, un traucēta pieradināšana jaunas vides izpētes laikā (Etkin et al., 2006). Šie dati parāda SRF nozīmi dzīvnieka spējā atbilstoši pielāgoties vides traucējumiem, kā jau iepriekšminētajā gadījumā, kad mācās pierast jaunā vidē, vai, ja pielāgojas negatīviem stresa stimuliem, novērš stresa izpausmi. izraisīti uzvedības deficīti, kā tas ir mūsu pašreizējā pētījumā. Tādējādi mēs novērojam, ka dzīvniekiem, kuriem ir SRF ekspresijas deficīts, vai nu reaģējot uz sociālā sakāves stresu uzņēmīgiem indivīdiem, vai ar tiešu SRF nokrišanu, parādās paaugstināta depresīvai un trauksmei līdzīga uzvedība. Ņemot vērā, ka nomāktiem cilvēkiem subjektiem arī samazinās SRF līmenis NAc, ir iespējams, ka SRF ir būtiska loma, regulējot indivīda spēju pozitīvi pielāgoties negatīvajiem vides stimuliem, daļēji ar ΔFosB ekspresijas regulēšanu NAc.
DAŽĀDAS MEHĀNISMI: PIEVIENOŠANĀS VS STRESĒTU IESPĒJA
Šā pētījuma pārsteidzošais konstatējums ir tāds, ka, lai gan SRF ir nepieciešama ΔFosB uzkrāšanai NAc, reaģējot uz hronisku stresu, tas nav nepieciešams ΔFosB indukcijai tajā pašā smadzeņu reģionā, reaģējot uz hronisku kokaīnu. Tāpat SRF nav nepieciešama normālai atbildes reakcijai uz narkotikām. Šie dati rāda, ka, neskatoties uz to, ka ΔFosB tiek ierosināts NAc, reaģējot uz daudzu veidu stimuliem (Nestler et al., 1999; Nestler, 2008), šķiet, ka ir atšķirīgi molekulārie ceļi, kas noved pie ΔFosB indukcijas. Viens no šiem izskaidrojumiem ir daļēji atšķirīgi šūnu tipi, kas uzrāda ΔFosB uzkrāšanos, reaģējot uz stresu pret kokaīnu. Hronisks stress izraisa ΔFosB aptuveni vienādi divu NAc vidējo smadzeņu neironu, galvenokārt D1 un D2 dopamīna receptoru, apakšpopulācijās, bet hronisks kokaīns galvenokārt izraisa AFosB galvenokārt D1 + neironos (Kelz et al., 1999; Perrotti et al., 2004; Perrotti et al., 2; . Tādējādi ir iespējams, ka SRF atkarīgie ceļi var būt svarīgi ΔFosB indukcijai DXNUMX + neironos. Tomēr tas neizskaidro AFosB indukcijas pilnīgu zudumu SRF knock-out pelēm pēc hroniska stresa, jo indukcija notiek abos neironu apakštipos. Alternatīvs izskaidrojums ir tāds, ka hronisks stress un hronisks kokaīns ietekmē atšķirīgas intracelulāras signalizācijas kaskādes, ņemot vērā to atšķirīgos darbības veidus NAc neironiem, ar hronisku stresu, iespējams, strādājot ar mainītu glutamatergisko pārraidi, kā minēts iepriekš, un hronisku kokaīnu, kas galvenokārt darbojas ar D1 palīdzību receptoru signalizācija (Nestler, 2008). Vēl viena iespēja ir tā, ka ΔFosB indukcija ar hronisku stresu, salīdzinot ar hronisku kokaīnu, ir atkarīga no atšķirīgiem transkripcijas mehānismiem, kurus diferencēti kontrolē atšķirīgas neirālās ieejas, kas inervē NAc no dažādiem glutamatergiskās projekcijas reģioniem, piemēram, vairākiem prefrontālās garozas reģioniem, hippocampus un amygdala. Lai izpētītu šīs un alternatīvās iespējas, ir vajadzīgs daudz turpmāks darbs.
Kopā mūsu konstatējumi atklāj jaunu transkripcijas mehānismu, ar kura palīdzību NAF izraisa ΔFosB, lai starpnieks reaģētu uz stresa stimuliem. Šis pētījums sniedz arī svarīgu jaunu ieskatu par SRF lomu NAc līmenī depresijas un trauksmes uzvedības regulēšanā. Labāka izpratne par SRF transkripcijas lomu šādas uzvedības regulēšanā palīdzēs identificēt jaunus gēnu mērķus, kas saistīti ar izturību pret stresa izraisītiem traucējumiem, un var atvieglot efektīvākas antidepresantu terapijas attīstību nākotnē.
Šo darbu atbalstīja Nacionālā garīgās veselības institūta un Nacionālā narkotiku lietošanas institūta un pētniecības apvienības ar AstraZeneca atbalstu. Pateicamies David D. Ginty par Srffl / fl pelēm.
Korespondence ir adresējama Eric J. Nestler, Fishberg Neiroloģijas katedrai, Sinaja kalna medicīnas skolai, Vienai Gustave L. Levy vietai, Box 1065, New York, NY 10029-6574. [e-pasts aizsargāts]
Autortiesības © 2010 autori 0270-6474 / 10 / 3014585-08 $ 15.00 / 0
Atsauces
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) Neironu migrācijai peles rostrālajā migrācijas plūsmā nepieciešams seruma reakcijas koeficients. Proc Natl Acad Sci ASV 102: 6148 – 6153.
Kopsavilkums / bezmaksas teksts
2. ↵
1. Atklāšana H,
2. Ginty DD,
3. Greenberg ME
(1993) Gēnu ekspresijas regulēšana hipokampu neironos ar atšķirīgiem kalcija signālu ceļiem. Zinātne 260: 181 – 186.
Kopsavilkums / bezmaksas teksts
3. ↵
1. Bertons O
2. McClung CA,
3. Dileone RJ,
4. Krishnan V,
5. Renthal W,
6. Russo SJ,
7. Graham D,
8. Tsankova NM
9. Bolanosa CA,
10. Rios M,
11. Monteggia LM
12. Self DW,
13. Nestler EJ
(2006b) BDNF būtiska loma mezolimbiskā dopamīna ceļā sociālā uzbrukuma stress. Zinātne 311: 864 – 868.
Kopsavilkums / bezmaksas teksts
4. ↵
1. Bertons 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 indukcija periaqueductal pelēkā krāsā ar stresu veicina aktīvas pārvarēšanas reakcijas. Neurons 55: 289 – 300.
CrossRefMedline
5. ↵
1. Chang SH,
2. Poser S,
3. Xia Z
(2004) Jaunu lomu seruma reakcijas faktoram neironu izdzīvošanā. J Neurosci 24: 2277 – 2285.
Kopsavilkums / bezmaksas teksts
6. ↵
1. Etkin A,
2. Alarcón JM,
3. Weisberg SP,
4. Touzani K,
5. Huang YY,
6. Nordheim A,
7. Kandel ER
(2006) SRF nozīme mācīšanās procesā: dzēšana pieaugušo priekšdziedzera darbības traucējumos LTD un tūlītēja atmiņa par jaunu kontekstu. Neurons 50: 127 – 143.
CrossRefMedline
7. ↵
1. Heinze HJ
2. Heldmann M,
3. Voges J,
4. Hinrihs H
5. Marco-Pallares J,
6. Hopf JM,
7. Müller UJ
8. Galazky I
9. Sturm V
10. Bogerts B,
11. Münte TF
(2009) Cīņa pret stimulējošu sensibilizāciju smagas alkohola atkarības gadījumā, izmantojot dziļo smadzeņu stimulāciju kodolā: klīniskie un fundamentālie zinātnes aspekti. Priekšējais Hum Neurosci 3: 22.
Medline
8. ↵
1. Johnson CM,
2. Hill CS,
3. Chawla S
4. Treisman R
5. Atklāšana H
(1997) Kalcijs kontrolē gēnu ekspresiju, izmantojot trīs atšķirīgus ceļus, kas var darboties neatkarīgi no Ras / mitogēna aktivēto proteīnu kināžu (ERK) signalizācijas kaskādes. J Neurosci 17: 6189 – 6202.
Kopsavilkums / bezmaksas teksts
9. ↵
1. Kalita K,
2. Kharebava G,
3. Zheng JJ
4. Hetman M
(2006) Megakarioblastiskās akūtās leikēmijas-1 loma ERK1 / 2 atkarīgā seruma reakcijas faktoru izraisītas transkripcijas stimulēšanā, ko veic BDNF vai pastiprināta sinaptiskā aktivitāte. J Neurosci 26: 10020 – 10032.
Kopsavilkums / bezmaksas teksts
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) Transkripcijas faktora ΔFosB ekspresija smadzenēs kontrolē jutību pret kokaīnu. Daba 401: 272 – 276.
CrossRefMedline
11. ↵
1. Knöll B,
2. Nordheim A
(2009) Transkripcijas faktoru funkcionālā daudzpusība nervu sistēmā: SRF paradigma. Tendences 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) Seruma reakcijas koeficients kontrolē neironu ķēdes mezglu hipokampā. Nat Neurosci 9: 195 – 204.
CrossRefMedline
13. ↵
1. Krishnan V,
2. Han MH,
3. Graham DL,
4. Bertons 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. Zaļā TA,
15. Neve RL,
16. Chakravarty S,
17. Kumar A,
18. Eisch AJ,
19. Self DW,
20. Lee FS,
21. un citi.
(2007) Molekulārās adaptācijas, kas ir jutīgas un izturīgas pret sociālo sakāvi smadzeņu atlīdzības reģionos. Šūna 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) Novērojumi par nevēlamu smēķēšanas atmešanu pēc kodola accumbens dziļas smadzeņu stimulācijas. 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) Chromatin remodeling ir galvenais mehānisms, kas pamato kokaīna izraisīto plastiskumu striatumā. Neurons 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. Mehāniķis M,
8. Mouzon E,
9. Neve RL,
10. Haggarty SJ,
11. Ren Y,
12. Sampath SC,
13. Hurds YL,
14. Greengard P,
15. Tarakhovsky A,
16. Schaefer A,
17. Nestler EJ
(2010) Histona metiltransferāzes G9a būtiska loma kokaīna izraisītā plastiskumā. Zinātne 327: 213 – 216.
Kopsavilkums / bezmaksas teksts
17. ↵
1. McClung CA,
2. Ulery PG,
3. Perrotti LI,
4. Zachariou V,
5. Bertons O
6. Nestler EJ
(2004) DeltaFosB: molekulārs slēdzis ilgstošai adaptācijai smadzenēs. Brain Res Mol Brain Res 132: 146 – 154.
Medline
18. ↵
1. Nestler EJ
(2008) Atkarības transkripcijas mehānismi: deltaFosB loma. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 363: 3245 – 3255.
Kopsavilkums / bezmaksas teksts
19. ↵
1. Nestler EJ
2. Carlezon WA Jr.
(2006) Mesolimbiska dopamīna atlīdzības shēma depresijā. Bioloģiskā psihiatrija 59: 1151 – 1159.
CrossRefMedline
20. ↵
1. Nestler EJ
2. Kelz MB,
3. Čens Dž
(1999) ΔFosB: molekulārais mediators ilgstošai nervu un uzvedības plastiskumam. Brain Res 835: 10 – 17.
CrossRefMedline
21. ↵
1. Ņūtona SS
2. Toms J,
3. Wallace TL,
4. Shirayama Y
5. Schlesinger L,
6. Sakai N,
7. Chen J,
8. Neve R,
9. Nestler EJ
10. Dūmens RS
(2002) CAMP atbildes elementa saistošā proteīna vai dinorfīna inhibīcija kodolā accumbens rada antidepresantu līdzīgu efektu. J Neurosci 22: 10883 – 10890.
Kopsavilkums / bezmaksas teksts
22. ↵
1. Nikulina EM,
2. Arrillaga-Romnija I,
3. Mičeks KA,
4. Hammer RP Jr.
(2008) Ilgstošas izmaiņas mezokortikolimbiskajās struktūrās pēc atkārtota sociālā defekta rašanās žurkām: mu-opioīdu receptoru mRNS un FosB / DeltaFosB imūnreaktivitātes laika gaita. 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 indukcija ar smadzenēm saistītajās smadzeņu struktūrās pēc hroniska stresa. J Neurosci 24: 10594 – 10602.
Kopsavilkums / bezmaksas teksts
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 indukcijas smadzenēs atšķirīgas narkotiku lietošanas metodes. 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 mērķa gēns Fhl2 antagonizē no RhoA / MAL atkarīgo SRF aktivāciju. Mol Cell 16: 867 – 880.
CrossRefMedline
26. ↵
1. Ramanana N,
2. Šen Y,
3. Sarsfield S
4. Lemberger T,
5. Schütz G,
6. Linden DJ,
7. Ginty DD
(2005) SRF mediē aktivitātes izraisītu gēnu ekspresiju un sinaptisko plastiskumu, bet ne neironu dzīvotspēju. 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. Montgomerija RL,
9. Olson EN,
10. Nestler EJ
(2008) Delta FosB mediē c-fos gēna epigenetisko desensibilizāciju pēc hroniskas amfetamīna iedarbības. J Neurosci 28: 7344 – 7349.
Kopsavilkums / bezmaksas teksts
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) Genoma mēroga analīze par kromatīna regulēšanu ar kokaīnu atklāj sirtuīnu lomu. Neurons 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) Dziļa smadzeņu stimulācija, lai atalgotu shēmas, atvieglo anhedoniju, ārstējot smagas depresijas. Neiropsihofarmakoloģija 33: 368 – 377.
CrossRefMedline
30. ↵
1. Sesack SR,
2. Grace AA
(2010) Cortico-basal gangliju atalgojuma tīkls: mikrocirklis. Neiropsihofarmakoloģija 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) Agonalu un postmortem faktoru ietekme uz gēnu ekspresijas profilu: kvalitātes kontrole mikroarray analīzēs vai pēcdzemdību cilvēka smadzenēs. Biol psihiatrija 55: 346 – 352.
CrossRefMedline
32. ↵
1. Tsankova NM
2. Bertons O
3. Renthal W,
4. Kumar A,
5. Neve RL,
6. Nestler EJ
(2006) Ilgstoša hippokampāla hromatīna regulēšana depresijas un antidepresantu darbības peles modelī. Nat Neurosci 9: 519 – 525.
CrossRefMedline
33. ↵
1. Vassoler FM,
2. Schmidt HD,
3. Gerard ME,
4. Slavens KR,
5. Ciraulo DA,
6. Kornetsky C,
7. Knapp CM,
8. Pierce RC
(2008) Dziļa smadzeņu stimulācija kodolkrāsas apvalkā mazina kokaīna gruntēšanas izraisītu zāļu meklēšanas atjaunošanu žurkām. J Neurosci 28: 8735 – 8739.
Kopsavilkums / bezmaksas teksts
34. ↵
1. Vialou V
2. Robison AJ,
3. Laplants 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. Šteiners MA,
14. Vorens BL,
15. Krishnan V,
16. Bolaños CA,
17. Neve RL,
18. Ghose S,
19. Bertons O
20. Tammingas CA,
21. Nestler EJ
(2010) ΔFosB smadzeņu atalgojuma shēmās nodrošina izturību pret stresu un antidepresantu reakcijām. 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) Imipramīna ārstēšana un elastīgums uzrāda līdzīgu hromatīna regulējumu galvenajā smadzeņu atalgojuma reģionā. J Neurosci 29: 7820 – 7832.
Kopsavilkums / bezmaksas teksts
36. ↵
1. Xia Z,
2. Dudek H
3. Miranti CK,
4. Greenberg ME
(1996) Kalcija pieplūdums caur NMDA receptoru izraisa tūlītēju agrīnu gēnu transkripciju ar MAP kināzes / ERK atkarīgu mehānismu. J Neurosci 16: 5425 – 5436.
Kopsavilkums / bezmaksas teksts
;