OPMERKINGEN: Hoewel stress, drugsmisbruik en bepaalde natuurlijke voordelen een ophoping van DeltaFosB veroorzaken, activeert stress verschillende stroomafwaartse cellen en later verschillende receptoren en genen. Met andere woorden, verslavingen en stressbestendigheid steunen op fundamenteel verschillende mechanismen
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.
bron
Fishberg Afdeling Neurowetenschappen, Mount Sinai School of Medicine, New York, New York 10029, VS.
Abstract
De moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan stress- en geneesmiddel-geïnduceerde neuronale aanpassingen worden onvolledig begrepen. Eén molecuul dat bij dergelijke aanpassingen betrokken is, is ΔFosB, een transcriptiefactor die zich ophoopt in de nucleus accumbens van knaagdieren (NAc), een belangrijk hersenbeloningsregio, als reactie op chronische stress of herhaalde blootstelling aan misbruikt drugs. TDe stroomopwaartse transcriptionele mechanismen die de FOSB-inductie regelen door deze omgevingsstimuli blijven ongrijpbaar. Hier identificeren we de activiteit-afhankelijke transcriptiefactor, serum responsfactor (SRF), als een nieuwe stroomopwaartse bemiddelaar van stress-, maar geen cocaïne-, veroorzaakt ΔFosB. SRF wordt gedownreguleerd in NAc van zowel depressieve menselijke patiënten en bij muizen die chronisch worden blootgesteld aan sociale nederlaagstress. Deze neerwaartse regulatie van SRF is afwezig in veerkrachtige dieren. Door het gebruik van induceerbare mutagenese laten we zien dat stress-gemedieerde inductie van AFosB, die voornamelijk voorkomt in veerkrachtige muizen, afhankelijk is van SRF-expressie in dit hersengebied. Verder bevordert NAc-specifieke genetische deletie van SRF een verscheidenheid aan prodepressant- en pro-angstachtige fenotypen en maakt dieren gevoeliger voor de schadelijke effecten van chronische stress. In tegenstelling hiermee laten we zien dat SRF geen rol speelt in ΔFosB-accumulatie in NAc als reactie op chronische blootstelling aan cocaïne. Bovendien heeft NAc-specifieke knock-out van SRF geen effect op door cocaïne geïnduceerd gedrag, wat aangeeft dat chronische sociale nederlaagstress en herhaalde cocaïneblootstelling ΔFosB-accumulatie en gedragsgevoeligheid reguleren via onafhankelijke mechanismen.
Introductie
De nucleus accumbens (NAc), een sleutelgebied voor hersenbeloningen, is belangrijk voor het integreren van sensorische en cognitieve inputs die motivatie-relevant gedrag aandrijven als reactie op omgevingsstimuli (Nestler en Carlezon, 2006; Sesack en Grace, 2010). Het NAc is ook betrokken bij gedragsafwijkingen geassocieerd met drugsverslaving en depressie. Dienovereenkomstig is aangetoond dat het richten op het NAc met diepe hersenstimulatie depressie- en verslavingsachtig gedrag bij zowel mensen als knaagdieren verlicht (Schlaepfer et al., 2008; Vassoler et al., 2008; Heinze et al., 2009; Kuhn et. al., 2009).
Herhaalde blootstelling aan drugs van misbruik of stress induceert veranderde patronen van genexpressie in NAc, mogelijk ten grondslag aan de chroniciteit van verslaving en depressie (Berton et al., 2006; Krishnan et al., 2007; Maze et al., 2010; Vialou et al. ., 2010). Interessant is dat de transcriptiefactor ΔFosB, een splicingproduct van het fosB-gen, accumuleert in NAc als reactie op herhaalde blootstelling aan drugs of stress (Nestler, 2008; Perrotti et al., 2008; Vialou et al., 2010). ΔFosB is voorgesteld als een potentiële moleculaire switch die de overgang van recreatief drugsgebruik naar de chronisch verslaafde staat begeleidt (Nestler et al., 1999; McClung et al., 2004; Renthal et al., 2009), aangezien de accumulatie in NAc verbetert belonen van reacties op verschillende drugsverslaafden. Meer recentelijk is de rol van ΔFosB-inductie in NAc na chronische sociale nederlaagstress (Nikulina et al., 2008; Vialou et al., 2010) opgehelderd: ΔFosB bevordert actieve copingreacties op stressvolle stimuli en verhoogt de veerkracht. Hoewel ΔFosB-inductie optreedt op een stimulusafhankelijke manier, blijven de mechanismen die verantwoordelijk zijn voor geneesmiddel- en stress-geïnduceerde ΔFosB-accumulatie in NAc onbekend.
Serumresponsfactor (SRF) is een transcriptiefactor die nodig is voor de activiteitsafhankelijke transcriptionele activering van verschillende onmiddellijke vroege genen, waaronder c-fos, fosb, Egr1 en Arc (Knöll en Nordheim, 2009). Recente studies hebben de effecten van SRF op de morfologische en cytoarchitecturale eigenschappen van neuronen aangetoond, inclusief regulatie van synaptische activiteit en circuitvorming in de volwassen hersenen (Knöll en Nordheim, 2009). Deze bevindingen hebben ons ertoe aangezet om te onderzoeken of SRF functioneel wordt gereguleerd door chronische blootstelling aan drugs van misbruik of stress, evenals de mogelijke impact van dergelijke regulering op ΔFosB-inductie onder deze omstandigheden.
Hier beschrijven we een nieuw mechanisme waardoor downregulatie van SRF in NAc prodepressieve en anxiogene fenotypes bevordert, waardoor uiteindelijk de kwetsbaarheid van een dier voor de schadelijke effecten van chronische stress toeneemt.. Deze effecten worden gedeeltelijk gemedieerd door het verlies van ΔFosB-inductie in NAc van gestreste dieren. Waargenomen dalingen in SRF- en ΔFosB-expressie in postmortaal NAc-weefsel verkregen van depressieve patiënten ondersteunen de relevantie van onze bevindingen voor menselijke depressie. Interessant is dat dit mechanisme dat de accumulatie van ΔFosB controleert stressspecifiek lijkt te zijn: chronische blootstelling aan cocaïne heeft geen effect op SRF-expressie, SRF-deletie uit het NAc heeft geen invloed op ΔFosB-accumulatie na chronische blootstelling aan cocaïne, en een dergelijke SRF-deletie heeft geen effect op cocaïne- geïnduceerd gedrag. Dit nieuwe samenspel tussen SRF en ΔFosB, in de context van stress, kan een belangrijk homeostatisch mechanisme vertegenwoordigen dat de gevoeligheid van een individu voor chronische stress reguleert.
Materialen en methoden
Dieren
Acht weken oude C57BL / 6J mannelijke muizen (Jackson Laboratory) werden gebruikt in alle gedrags- en biochemische experimenten. Alle dieren werden ten minste 1 voor experimentele manipulaties gewend aan de dierenfaciliteit en werden op week 23-25 ° C gehouden op een 12 h licht / donker cyclus (lichten aan van 7: 00 AM tot 7: 00 PM) met ad libitum toegang tot voedsel en water. Experimenten werden uitgevoerd in overeenstemming met de richtlijnen van de Society for Neuroscience en de institutionele commissie voor verzorging en gebruik van dieren op de Mount Sinai School of Medicine.
Voor cocaïne-experimenten [Western blotting en kwantitatieve chromatine immunoprecipitatie (ChIP)] werden 8- tot 10-weken oude mannelijke C57BL / 6J-muizen gebruikt. Dieren ontvingen zeven dagelijkse intraperitoneale injecties van ofwel zoutoplossing of cocaïne (20 mg / kg cocaïne-HCl; Sigma). Muizen werden na de laatste behandeling 24 h gebruikt. Voor gedragsexperimenten werden muizen afzonderlijk hospitaal gehuisvest en werden intraperitoneaal behandeld met 10 mg / kg (bewegingsovergevoeligheid) of 7.5 mg / kg (geconditioneerde plaatsvoorkeur) cocaïne-HCl, zoals hieronder beschreven.
Srffl / fl-muizen werden gegenereerd zoals eerder beschreven (Ramanan et al., 2005). NAc-specifieke knock-out van Srf werd bereikt door stereotaxische injectie en daaropvolgende virale overexpressie van Cre-recombinase (Cre) gefuseerd aan groen fluorescerend eiwit (GFP) met behulp van adeno-geassocieerd virus (AAV) -vectoren. Er is een niet-zelf-verwijderende Cre gebruikt. AAV-GFP werd geïnjecteerd in plaats van AAV-Cre-GFP in Srffl / fl-muizen als een controle. In het kort werden muizen verdoofd met behulp van een mengsel van ketamine (10 mg / kg) en xylazine (10 mg / kg), met de volgende stereotaxische coördinaten gebruikt voor virale aflevering: + 1.6 (anterior / posterior), + 1.5 (lateraal), - 4.4 (dorsaal / ventrale) onder een hoek van 10 ° vanaf de middellijn (ten opzichte van bregma). Een totaal van 0.5 μl gezuiverd virus werd bilateraal toegediend over een 5 min-periode (0.1 μl / min), gevolgd door 5 min van rust. Muizen werden getest 2 weken na de operatie, wanneer de virale expressie maximaal was, en virale injectieplaatsen werden bevestigd voor alle dieren met behulp van standaard histologische methoden. Efficiëntie van viraal gemedieerde Cre-expressie werd gevalideerd door immunohistochemie en door reverse-transcriptase PCR voor Srf uitgevoerd op gemicrodissecteerde NAc-ponsen van dieren die AAV-Cre-GFP en AAV-GFP in het NAc kregen. AAV-GFP en AAV-Cre-GFP-virussen werden gegenereerd zoals eerder beschreven (Maze et al., 2010).
Gedragsprocedures
Sociale nederlaag stress.
C57BL / 6J muizen werden onderworpen aan chronische sociale nederlaag stress voor 10 opeenvolgende dagen zoals eerder beschreven (Berton et al., 2006; Krishnan et al., 2007; Vialou et al., 2010). In het kort werd elke muis blootgesteld aan een onbekende en agressieve mannelijke CD1-gepensioneerde kweekmuis voor 5 min per dag. Na directe interactie met de CD1-agressor werden dieren vervolgens in een aangrenzend compartiment van dezelfde kooi geplaatst voor de volgende 24 h met sensorisch maar niet fysiek contact. Controledieren werden gehuisvest in equivalente kooien maar met leden van dezelfde stam. Sociale interactie tests werden uitgevoerd 24 h na de laatste dag van de nederlaag.
Sociale vermijding van een onbekende mannelijke CD1-muis werd beoordeeld volgens gepubliceerde protocollen (Berton et al., 2006; Krishnan et al., 2007; Vialou et al., 2010). De experimentele muis werd voor het eerst 2.5 min in een open veld gebracht met daarin een lege gaaskooi. Tijdens een tweede sessie werd een onbekende mannelijke CD1-muis in de bedrade kooi gebracht. De tijd doorgebracht in de interactiezone (een 8 cm brede gang rondom de kooi) werd gemeten. Segregatie van verslagen muizen in gevoelige en veerkrachtige subpopulaties werd uitgevoerd zoals eerder beschreven (Krishnan et al., 2007; Vialou et al., 2010). Aangezien de meerderheid van de controlemuizen meer tijd besteedde aan interactie met een sociaal doelwit dan met een leeg doelwitverblijf, werd een interactieverhouding van 100 (gelijke tijd doorgebracht in de interactiezone in aanwezigheid en afwezigheid van een sociaal doelwit) als een grenswaarde vastgesteld. Muizen met scores <100 werden als vatbaar bestempeld, en muizen met scores ≥ 100 werden als veerkrachtig bestempeld. Uitgebreide gedrags-, biochemische en elektrofysiologische analyses ondersteunen de validiteit van deze verschillende vatbare en veerkrachtige subpopulaties (Krishnan et al., 2007; Wilkinson et al., 2009; Vialou et al., 2010).
Om de kwetsbaarheid van Srffl / fl-muizen voor sociale nederlaagstress te onderzoeken, werden de muizen, bilateraal geïnjecteerd met AAV-GFP of AAV-Cre-GFP, op dezelfde dag onderworpen aan drie opeenvolgende nederlagen en vervolgens getest op sociale interactie 24 h later. Deze submaximale nederlaagprocedure is eerder gevalideerd om prosusceptibiliteitsfenotypes te onthullen die genetische manipulaties volgen (Krishnan et al., 2007; Vialou et al., 2010).
Aangeleerde hulpeloosheid.
Srffl / fl-muizen die ofwel AAV-GFP of AAV-Cre-GFP tot overexpressie brengen, werden onderworpen aan de aangeleerde hulpeloosheidsprocedure zoals eerder beschreven (Berton et al., 2007). Kort gezegd, muizen werden blootgesteld aan intermitterende, onontkoombare voetschokken voor 1 h gedurende 2 opeenvolgende dagen (0.45 mA, 5 s duur). Op de dag van de test werden muizen opnieuw geïntroduceerd in de doos voor opeenvolgende escape-trials van 15. Tijdens elke proef werd een continue shock afgegeven en muizen kregen de gelegenheid om te ontsnappen door het aangrenzende, niet-verkokerde compartiment te betreden. Na een succesvolle ontsnapping werd de deur automatisch gesloten en werd de escape-latentie vastgelegd. Wanneer muizen niet binnen 25 s ontsnapten, werd de proef beëindigd en werd geregistreerd als een fout. Eerdere studies hebben aangetoond dat virale expressie in NAc en andere regio's geen effect heeft op basislijnvluchtgedrag bij afwezigheid van stress (Newton et al., 2002; Berton et al., 2007).
Sensibilisatie van de locomotoriek.
Twee weken na intra-NAc-injecties van ofwel AAV-GFP of AAV-Cre-GFP, werden Srffl / fl-muizen onderworpen aan locomotorische sensibilisatie. Muizen werden gedurende 30 dagen 4 minuten per dag gewend aan de locomotorische arena. Na gewenning werden de dieren intraperitoneaal geïnjecteerd met 10 mg / kg cocaïne-HCl en in de locomotorische dozen geplaatst. De bewegingsactiviteiten van de dieren werden geregistreerd met behulp van een fotobundelsysteem (San Diego Instruments) als ambulante straalonderbrekingen gedurende 30 minuten per dag. Locomotorische sensibilisatie werd geregistreerd over een periode van 6 dagen.
Geconditioneerde plaatsvoorkeur.
De plaatsconditioneringsprocedure werd uitgevoerd zoals eerder beschreven (Maze et al., 2010), met de volgende wijzigingen. In het kort, 18 dagen na intra-NAc-infusies van AAV-GFP of AAV-Cre-GFP in Srffl / fl-muizen, werden dieren in de conditioneringskamers geplaatst, die uit drie contextueel verschillende omgevingen bestonden. Muizen die een significante voorkeur vertoonden voor een van de twee conditioneringskamers, werden uitgesloten van het onderzoek (<10% van alle dieren). De conditioneringsgroepen werden verder uitgebalanceerd om te corrigeren voor eventuele nog bestaande kamerbias. Op de daaropvolgende dagen werden de dieren geïnjecteerd met zoutoplossing en 's middags gedurende 30 minuten opgesloten in één kamer en vervolgens geïnjecteerd met cocaïne (7.5 mg / kg, ip) en de volgende dag gedurende 30 minuten opgesloten in de andere kamer, wat overeenkomt met een totaal van twee associatietrainingen per behandeling (twee combinaties van zoutoplossing en twee cocaïne-combinaties). Op de dag van de test werden muizen gedurende 20 minuten zonder behandeling terug in het apparaat geplaatst en getest om de zijvoorkeur te evalueren. Locomotorische reacties op cocaïne werden beoordeeld via straalonderbrekingen in de aan cocaïne gekoppelde kamers om de effectiviteit van medicamenteuze behandeling te garanderen. Voor alle groepen werd de basislijnbeweging in respons op zoutoplossing beoordeeld om er zeker van te zijn dat de voortbeweging niet werd beïnvloed door virale behandeling.
Andere gedragstests.
Srffl / fl-muizen werden getest in open-veld-, licht / donker- en geforceerde-zwemtests op basis van gepubliceerde protocollen (Vialou et al., 2010). De activiteit van muizen in het open veld werd geregistreerd voor 5 min met behulp van een videovolgsysteem (Ethovision) onder roodlichtomstandigheden. Voor de licht / donker-test mochten muizen vrijelijk een doos met twee kamers verkennen, bestaande uit één grote verlichte arena verbonden met een kleinere afgesloten arena. Muizen werden gedurende een periode van 5 min getest om de hoeveelheid tijd die in elke omhulling werd doorgebracht te evalueren. In de open veld- en licht / donker-tests werd de tijd doorgebracht in de middelste en lichte arena respectievelijk geëvalueerd als een inverse index van angstgerelateerde reacties. Er is een 1 d gedwongen-zwemtest uitgevoerd gedurende een periode van 5 min. Verhoogde tijd van immobiliteit tijdens de gedwongen-zwemtest werd geïnterpreteerd als een prodepressivum-achtig gedrag. De 1 d gedwongen-zwemtest is uitgebreid in muizen gebruikt en is gevalideerd als een maat voor voorspellende validiteit, doordat antidepressieve therapieën immobiliteitstijden verminderen.
immunohistochemie
Srffl / fl-muizen werden geanesthetiseerd en intracardiaal geperfuseerd met 4% paraformaldehyde / PBS. Hersenen werden verwijderd en cryobeschermd in 30% sucrose / PBS. Coronale coupes (30 μm) werden gesneden op een bevriezend microtoom en verwerkt voor immunohistochemische analyses. Validatie van Srffl / fl knock-out werd uitgevoerd met behulp van een polyklonaal antilichaam gericht tegen SRF (1 / 2000; Santa Cruz Biotechnology). Cre-expressie werd bevestigd via GFP (chicken polyklonale, 1 / 8000, Aves Labs) expressie in ontleedde hersenen, omdat de Cre is gefuseerd met GFP. Voor kwantificering van ΔFosB-inductie na sociale nederlaagstress in Srffl / fl knock-out-muizen, werd AFosB gedetecteerd met behulp van een konijn-polyklonaal antilichaam opgewekt tegen het N-terminale gebied van het eiwit (1 / 1000; Santa Cruz Biotechnology). Beelden werden genomen met een confocale microscoop (20 × vergroting; Zeiss). Het aantal GFP-immunopositieve cellen geteld als negatief en positief voor AFosB immunoreactiviteit werd gekwantificeerd in meerdere beelden voor elk dier, met gemiddelde waarden vervolgens berekend voor elk dier. Elk dier werd beschouwd als een individuele waarneming voor statistische analyse.
Menselijk postmortem NAc-weefsel
Menselijk postmortaal hersenweefsel werd verkregen uit de Dallas Brain Collection, waar weefsel wordt verzameld bij het Dallas Medical Examiner's Office en het University of Texas (UT) Southwestern's Tissue Transplant Program na toestemming van de nabestaanden. Weefsel werd geanalyseerd van zowel mannen als vrouwen, gematcht op leeftijd, postmortem interval, RNA-integriteitsgetal (RIN) en pH. Specifieke agonale factoren, waaronder coma, hypoxie, pyrexie, toevallen, uitdroging, hypoglykemie, meervoudig orgaanfalen en inname van neurotoxische stoffen op het moment van overlijden, beïnvloeden de RNA-integriteit in postmortale hersenweefsels (Tomita et al., 2004). We gebruikten een agonale factor schaal (AFS) om weefselmonsters op elk van deze acht aandoeningen te karakteriseren. De afwezigheid van een agonale factor kreeg een score van 0 en zijn aanwezigheid werd gescoord als 1 om een totale AFS-score tussen 0 en 8 op te leveren. Weefsel met agonale scores van 0 of 1 geeft monsters van goede kwaliteit weer; de demografische gegevens van de gevallen worden gegeven in tabel 1. Uitstekende weefselkwaliteit werd bevestigd door hoge RIN-waarden. Gevallen werden onderworpen aan een standaard dissectie voordat ze snel werden ingevroren in -40 ° C isopentaan en bewaard bij -80 ° C; verdere dissectie van NAc werd uitgevoerd op bevroren weefsel. De institutionele beoordelingsraad van UT Southwestern heeft de inzameling van dit weefsel voor onderzoeksdoeleinden beoordeeld en goedgekeurd. Voor elk depressiegeval werd op een later tijdstip een direct informantengesprek gehouden, waarbij informatie over de ziekte van het geval werd gedocumenteerd; een consensusdiagnose van depressieve stoornis werd gesteld aan de hand van DSM-IV-criteria door twee onderzoekspsychiaters. Geen van de gevallen die in deze studie waren opgenomen, had bloedtoxicologische schermen die positief waren voor drugsmisbruik, alcohol of andere geneesmiddelen op recept dan antidepressiva. Ondanks behandeling met antidepressiva waren alle proefpersonen klinisch depressief op het moment van overlijden. Weefselmonsters werden geblindeerd afgegeven voor analyse.
Tafel 1.
Demografische gegevens voor postmortemonderzoek bij mensen
Western blotting
Humane en muizen-NAc-monsters werden verwerkt zoals eerder beschreven (Maze et al., 2010). Bevroren weefsel werd gesoniceerd in een 5 mM HEPES lysisbuffer die 1% SDS bevat met protease (Roche) en fosfataseremmers (Sigma). Eiwitconcentraties werden bepaald door de Dc-eiwittest (Bio-Rad). Gelijke hoeveelheden eiwitmonsters werden onderworpen aan SDS-PAGE en Western-blotting. Western blots werden onderzocht met behulp van een antilichaam tegen SRF (1 / 2000; Santa Cruz Biotechnology) of GAPDH (1 / 1500; Abcam) en werden vervolgens gescand en gekwantificeerd met Odyssey imaging system (Licor).
RNA-isolatie en kwantitatieve PCR
RNA-isolatie, kwantitatieve PCR (qPCR) en gegevensanalyse werden uitgevoerd zoals eerder beschreven (Maze et al., 2010; Vialou et al., 2010). In het kort, RNA werd geïsoleerd met TriZol-reagens (Invitrogen) en werd verder gezuiverd met RNAeasy micro-kits van Qiagen. Van alle RNA-monsters is vastgesteld dat ze 260 / 280- en 260 / 230-waarden ≥1.8 hebben. Reverse transcriptie werd uitgevoerd met behulp van iScript (Bio-Rad). qPCR met SYBR-groen (Quanta) werd uitgevoerd met een PCR-systeem van Applied Biosystems 7900HT RT met de volgende cyclusparameters: 2 min bij 95 ° C; 40-cycli van 95 ° C voor 15 s, 59 ° C voor 30 s, 72 ° C voor 33 s; en gradatie verwarming tot 95 ° C om dissociatiecurven te genereren ter bevestiging van enkele PCR-producten. Gegevens werden geanalyseerd door C (t) -waarden van de behandelingsconditie (controle versus gevoelige of veerkrachtige muizen of menselijke controles versus depressieve patiënten) te vergelijken met de ΔAC (t) -werkwijze (Tsankova et al., 2006). ΔFosB qPCR-primers: foward, AGGCAGAGCTGGAGTCGGAGAT en reverse, GCCGAGGACTTGAACTTCACTCG.
ChIP
ChIP werd uitgevoerd zoals eerder beschreven (Maze et al., 2010) op gepoolde bilaterale NAc-stoten van controle, gevoelige en veerkrachtige muizen (vier 14-gauge stoten / muis) 1 h na de laatste nederlaagervaring en van zout- en cocaïne- behandelde dieren 24 h na de laatste behandeling. Weefsel was gecrosslinked in 1% formaldehyde. De fixatie werd vervolgens onderbroken door toepassing van glycine en het weefsel werd gewassen en bij -80 ° C tot gebruik gehouden. Geschoren chromatine werd overnacht geïncubeerd met een anti-SRF-antilichaam (Santa Cruz Biotechnology) eerder gebonden aan magnetische parels (Dynabeads M-280; Invitrogen). Na omgekeerde verknoping en DNA-zuivering werd de binding van SRF aan de fosb-promotor bepaald door qPCR met behulp van primers die een gebied van de fosb-promotor omspannen die twee serumresponselementbindingsplaatsen bevat. SRF-pulldowns waren significant verrijkt vergeleken met controles zonder antilichaam. Muis fosb-genpromotorprimers: voorwaarts, CCCTCTGACGTAATTGCTAGG en omgekeerd, ACCTCCAAACTCTCCCTTC.
statistische analyse
One-way ANOVA's werden gebruikt om gemiddelden te vergelijken tussen controlemuizen, gevoelige en veerkrachtige muizen in biochemische en gedragsanalyses. Tweeweg-ANOVA's werden gebruikt om ΔFosB-inductie door sociale nederlaag in Srf lokale knock-outmuizen te vergelijken, en om het effect van Srf-knock-out in de aangeleerde hulpeloosheid en locomotorische sensibilisatieprotocollen te vergelijken. Student's t-tests werden gebruikt om gemiddelden in het effect van Srf-knock-out op ΔFosB-inductie te vergelijken, en tussen groepen in menselijk postmortaal weefsel en muis-ChIP-analyse. Verschillen tussen experimentele condities werden als statistisch significant beschouwd als p ≤ 0.05.
Resultaten
SRF en ΔFosB-expressie in menselijke depressie en sociaal verslagen muizen
Om een mogelijke rol voor SRF bij de ontwikkeling van depressief gedrag te onderzoeken, hebben we eerst de SRF-eiwitexpressie geëvalueerd in NAc van postmortale depressieve menselijke patiënten. Depressieve proefpersonen vertoonden significant verminderde SRF-niveaus in NAc in vergelijking met hun leeftijdsafhankelijke controles (t (19) = 1.9; p <0.05) (Fig. 1A). Gezien de rol van SRF bij het reguleren van activiteitsafhankelijke onmiddellijke vroege genexpressie (Ramanan et al., 2005), stelden we de hypothese op dat SRF mogelijk betrokken is bij het beheersen van ΔFosB-expressie in dit hersengebied. Ter ondersteuning van deze hypothese hebben we waargenomen dat Δfosb-mRNA-niveaus ook significant waren verminderd in NAc van depressieve mensen (t (16) = 1.8; p <0.05) (Fig. 1B). Dit komt overeen met recente bevindingen van verlaagde niveaus van ΔFosB-eiwit onder deze omstandigheden (Vialou et al., 2010).
Figuur 1.
Chronische stress-geïnduceerde repressie van SRF correleert met verminderde ΔFosB-transcriptie in NAc. A, B, postmortale menselijke depressieve patiënten vertonen verlaagde niveaus van SRF-eiwit (n = 10 / groep; A) en Δfosb-mRNA-expressie in NAc (n = 8 / groep; B). C, Muizen die werden onderworpen aan chronische (10 d) sociale nederlaagstress werden gegroepeerd in vatbare en veerkrachtige subpopulaties. D, Chronische sociale nederlaagstress verlaagt SRF-eiwitniveaus in NAc van gevoelige muizen, maar niet veerkrachtige muizen, vergeleken met controles 24 uur na de sociale interactietest getoond in C.E, ΔfosB-mRNA-niveaus in NAc zijn ongewijzigd in gevoelige muizen, maar significant opgereguleerd bij veerkrachtige dieren (n = 7-15 / groep). F, SRF-eiwit vertoont een verhoogde binding aan de fosb-genpromotor na chronische sociale nederlaagstress alleen bij veerkrachtige, en niet bij gevoelige muizen (n = 5 / groep). De weergegeven gegevens worden uitgedrukt als gemiddelde ± SEM (weergegeven als foutbalken). Con., Controle; Dep., Depressief; Sus., Vatbaar; Res., Veerkrachtig. * p <0.05 versus controle; *** p <0.001 versus controle; #p <0.05 versus vatbaar; ## p <0.01 versus vatbaar; ### p <0.001 versus vatbaar.
Om deze bevindingen uit te breiden, hebben we het protocol voor chronische sociale nederlaagstress bij muizen gebruikt. Twee onderscheiden groepen verslagen muizen, vatbaar en veerkrachtig, waren duidelijk (Krishnan et al., 2007) gebaseerd op een maatstaf voor sociale vermijding, waarbij vatbare dieren een significant verminderde sociale interactie vertoonden in vergelijking met zowel controledieren als veerkrachtige dieren (F (2,23, 157.2) = 0.001; p <0.001; t-tests met een Bonferroni-correctie, vatbaar versus controle, p <0.05; veerkrachtig versus controle, p <0.01; veerkrachtig versus vatbaar, p <1) (Fig. 2,32C). Twee dagen na de laatste nederlaagsepisode werden gevoelige, veerkrachtige en niet-verslagen controlemuizen geanalyseerd op SRF-expressie in NAc. Vergelijkbaar met bevindingen bij menselijke depressie, waren de SRF-eiwitniveaus significant verlaagd in NAc van gevoelige muizen in vergelijking met controles, terwijl SRF-niveaus niet werden beïnvloed in NAc van veerkrachtige muizen (F (4.7) = 0.05; p <0.05; t-tests met een Bonferroni-correctie, vatbaar versus controle, p <0.05; veerkrachtig versus vatbaar, p <1) (Fig. XNUMXD).
Vervolgens onderzochten we Δfosb-mRNA-expressie in NAc van deze drie groepen dieren en observeerden we een significante toename van Δfosb-expressie in alleen veerkrachtige dieren, met een trend maar geen significante toename waargenomen bij gevoelige muizen (t (14) = 2.1; p <0.05 ) (Afb.1E). Om mogelijke interacties tussen SRF-niveaus en Δfosb-transcriptie verder te onderzoeken, gebruikten we ChIP om te onderzoeken of SRF-binding aan de fosb-genpromotor was veranderd na chronische sociale nederlaagstress in afzonderlijke cohorten van gevoelige en veerkrachtige muizen. Veerkrachtige dieren vertoonden significant verbeterde SRF-binding aan de fosb-promotor in NAc in vergelijking met controles (t (8) = 2.1; p <0.05) en vergeleken met gevoelige muizen (t (8) = 2.0; p <0.05). Er werd geen verschil waargenomen tussen controles en gevoelige muizen, waarschijnlijk als gevolg van het ontbreken van SRF-inductie bij gevoelige muizen (Fig. 1F).
Om de rol van SRF in de regulatie van ΔFosB na chronische sociale nederlaagstress te bevestigen, werden Srffl / fl-muizen gebruikt om het effect van een selectieve deletie van SRF uit het NAc op stressinductie van ΔFosB te onderzoeken. Srffl / fl-muizen werden stereotactisch intra-NAc geïnjecteerd met AAV-vectoren die GFP of Cre-GFP tot expressie brengen. Een NAc-specifieke knock-out van SRF geïnduceerd door AAV-Cre-GFP werd immunohistochemisch bevestigd (Fig. 2A). Er was inderdaad geen overlap tussen SRF-kleuring en Cre-expressie, wat de effectiviteit van de knock-out aantoont. In microdissecteerde NAc-stoten ontdekten we een significante afname van 50% in SRF-eiwitniveaus (t (11) = 4.3; p <0.001). De omvang weerspiegelt waarschijnlijk het feit dat een fractie van het weefsel in dergelijke microdissecties niet viraal is geïnfecteerd.
Figuur 2.
SRF bemiddelt ΔFosB-inductie door chronische sociale nederlaagstress. A, Injectie van AAV-Cre-GFP in het NAc van Srffl / fl-muizen resulteert in de knock-out van SRF-eiwit in neuronen die Cre tot expressie brengen. Injectie van AAV-GFP had geen waarneembaar effect. B, Een dergelijke selectieve knock-out van SRF uit het NAc blokkeert volledig de inductie van ΔFosB in NAc na chronische sociale nederlaagstress (n = 4 / groep). De weergegeven gegevens worden uitgedrukt als gemiddelde ± SEM (weergegeven als foutbalken). * p <0.05 versus AAV-GFP-controle; ** p <0.01 versus AAV-GFP-nederlaag.
We hebben vervolgens kwantitatieve immunohistochemie uitgevoerd voor ΔFosB in NAc van verslagen Srffl / fl-muizen die intra-NAc waren geïnjecteerd met AAV-Cre-GFP of AAV-GFP. Na chronische sociale nederlaagstress werd ΔFosB-expressie significant geïnduceerd in NAc van AAV-GFP-geïnjecteerde dieren (virus × behandelingsinteractie, F (1,12) = 6.4; t-tests met een Bonferroni-correctie, controle versus nederlaag, p <0.05; AAV-Cre versus AAV-GFP, p <0.01). Deze inductie werd echter niet waargenomen bij Srffl / fl-muizen die AAV-Cre-GFP ontvingen (figuur 2B), wat aantoont dat ΔFosB-inductie in NAc door chronische stress SRF vereist.
SRF-knock-out in NAc bevordert prodepressie- en pro-angstachtige fenotypen
Omdat eerder is aangetoond dat ΔFosB-inductie door chronische sociale nederlaagstress veerkracht medieert (Vialou et al., 2010), stelden we de hypothese op dat neerwaartse regulatie van SRF, en het resulterende verlies van ΔFosB-inductie, bij gevoelige dieren een negatieve aanpassing kan vertegenwoordigen die uiteindelijk dieren die kwetsbaarder zijn voor de schadelijke effecten van stress. Om deze hypothese te testen, hebben we een lokale NAc-specifieke deletie van het Srf-gen geïnduceerd in volwassen Srffl / fl-muizen zoals hierboven beschreven, en de resulterende muizen en hun controles werden getest in een reeks gedragsparadigma's om baseline depressie- en angst- zoals gedrag. Lokale NAc-deletie van SRF bevorderde een prodepressie-achtig effect zoals gemeten via de geforceerde zwemtest (t (30) = 2.5, 0.05; p <38, 1.9), evenals een anxiogeen effect zoals gemeten in het open veld (t (0.05) = 8; p <1.9) en licht / donker-tests (t (0.05) = 3; p <3). Srffl / fl-muizen die AAV-Cre-GFP in het NAc ontvingen, vertoonden dus een verminderde latentie tot immobiliteit in de geforceerde zwemtest, minder tijd in het midden van een open veld en minder tijd in het lichte compartiment van een licht / donkere doos vergeleken met AAV-GFP-geïnjecteerde dieren (Fig. 2010A-C). Intra-NAc-deletie van SRF veranderde echter de basislijnniveaus van voortbeweging niet, wat suggereert dat de waargenomen gedragseffecten bij SRF-knock-outdieren niet te wijten waren aan afwijkingen in de algemene locomotorische activiteit (figuur XNUMXD). Deze gegevens zijn interessant in het licht van eerdere rapporten die suggereren dat, hoewel ΔFosB in NAc depressief gedrag reguleert, het niet betrokken lijkt te zijn bij angstgerelateerde reacties (Vialou et al., XNUMX). Onze huidige bevindingen dat verlies van SRF anxiogene reacties induceert, suggereren dat dit gebeurt via andere doelen dan ΔFosB.
Figuur 3.
SRF-knock-out van het NAc bevordert prodepressie- en pro-angstachtige fenotypes. AC, selectieve knock-out van SRF van het NAc, bereikt via AAV-Cre-GFP-injectie in het NAc van Srffl / fl-muizen, vermindert de latentie tot immobiliteit in de geforceerde zwemtest (n = 14-18 / groep; A) en vermindert de tijd doorgebracht in het centrum en de tijd doorgebracht in het lichtcompartiment in de open-veld (B) en licht / donker (C) tests, respectievelijk (n = 5-15 / groep). D, Er werd geen verschil in basale locomotorische activiteit waargenomen in het open veld van muizen die intra-NAc-injecties van AAV-GFP of AAV-Cre-GFP ontvingen. E, F, verhoogde vatbaarheid voor aangeleerde hulpeloosheid (n = 7-8 / groep; E) en sociale nederlaagstress (n = 5-6 / groep; F), zoals respectievelijk gemeten door de latentie om te ontsnappen en sociale interactietijd . De weergegeven gegevens worden uitgedrukt als gemiddelde ± SEM (weergegeven als foutbalken). * p <0.05 versus GFP of versus doel afwezig; ** p <0.01 versus GFP; *** p <0.001 versus GFP.
Vervolgens hebben we onderzocht of SRF-deletie in NAc ook de kwetsbaarheid van een dier voor de schadelijke effecten van herhaalde stress verhoogt. Srffl / fl-muizen, geïnjecteerd met AAV-Cre-GFP of AAV-GFP in het NAc, werden onderzocht in twee depressiemodellen, aangeleerde hulpeloosheid en chronische sociale nederlaagstress. Bij aangeleerde hulpeloosheid vertoonden Srffl / fl-dieren die AAV-Cre-GFP kregen een verhoogde latentie om te ontsnappen aan een voetschok na eerdere blootstelling aan onontkoombare voetschokstress (behandeling × proefinteractie, F (14,180) = 10.2; t-tests met een Bonferroni-correctie, p <0.001, 0.01; AAV-Cre versus AAV-GFP, p <3, 10), wat wijst op een verhoogde gevoeligheid voor door stress geïnduceerde gedragstekorten (Fig. 1.8E). Evenzo verhoogde lokale SRF-deletie uit NAc ook de sociale aversie (t (0.05) = 3, XNUMX; p <XNUMX, XNUMX) vergeleken met AAV-GFP-geïnjecteerde controledieren na chronische sociale nederlaagstress (Fig. XNUMXF), een prodepressie-achtig effect.
Gebrek aan betrokkenheid van SRF bij ΔFosB-inductie en gedragsreacties op cocaïne
Gezien het feit dat ΔFosB ook wordt geïnduceerd in NAc als reactie op misbruik van drugs zoals cocaïne, was het van belang om een mogelijke rol voor SRF bij cocaïne-actie te onderzoeken. In tegenstelling tot chronische sociale nederlaagstress, veranderde herhaalde blootstelling aan cocaïne de SRF-eiwitexpressie in NAc (t (14) = 0.8, 0.05; p> 4, 4) (Fig. 0.7A) niet en had geen effect op SRF-binding aan de fosB-genpromotor in dit hersengebied (t (0.05) = 4; p> 4) (figuur XNUMXB). Dit suggereert dat, in tegenstelling tot stress, inductie van ΔFosB na chronische cocaïne niet wordt gemedieerd via SRF. We hebben dit rechtstreeks getest door te onderzoeken of ΔFosB-accumulatie na chronische cocaïne is veranderd in Srffl / fl-dieren die AAV-Cre-GFP versus AAV-GFP in NAc kregen. We ontdekten dat SRF-deletie geen effect had op door cocaïne geïnduceerde ΔFosB-accumulatie in dit hersengebied (Fig. XNUMXC).
Figuur 4.
Verlies van SRF had geen effect op de cocaïne-inductie van ΔFosB of door cocaïne gereguleerd gedrag. A, B, herhaalde blootstelling aan cocaïne (7 d, 20 mg / kg cocaïne-HCl) had geen effect op SRF-eiwitexpressie in NAc (A) of op SRF-binding aan de fosB-genpromotor in dit hersengebied (B) 24 h na blootstelling aan geneesmiddelen (n = 5 / groep). C, ΔFosB accumulatie, gemeten immunocytochemisch, na chronische blootstelling aan cocaïne wordt niet beïnvloed door NAc-specifieke knock-out van SRF. D, E, Lokale deletie van SRF uit het NAc had ook geen effect op locomotorische activiteit na een zoutoplossing injectie (d 1) op door cocaïne geïnduceerde locomotorische activiteit en sensibilisatie (n = 8 / groep) (d 1-7; D) of op voorkeur voor plaatselijk cocaïnegebonden (n = 8 / groep; E). De weergegeven gegevens worden uitgedrukt als gemiddelde ± SEM (weergegeven als foutbalken).
Om deze verrassende bevinding op te volgen, hebben we onderzocht of een selectieve SRF-knock-out van NAc gedragsreacties op cocaïne verandert. In overeenstemming met SRF's gebrek aan regulatie van ΔFosB-inductie door cocaïne, had NAc-specifieke knock-out van SRF geen effect op locomotorische activiteit geïnduceerd door acute cocaïne of locomotorische sensibilisatie gezien na herhaalde blootstellingen aan cocaïne (behandeling × tijdinteractie, F (4,80) = 0.3; p> 0.05) (figuur 4D). Evenzo had NAc-specifieke knock-out van SRF geen effect op met cocaïne geconditioneerde plaatsvoorkeur (t (14) = 0.1, 0.05; p> 4, XNUMX) (Fig. XNUMXE), wat een indirecte maatstaf is voor de beloning van cocaïne.
Discussie
Deze studie identificeerde SRF als een nieuwe stroomopwaartse bemiddelaar van ΔFosB in NAc na chronische sociale nederlaagstress, en impliceert SRF bij de ontwikkeling van depressief en angstachtig gedrag. We bieden direct bewijs dat chronische sociale nederlaag stress SRF niveaus verlaagt in NAc van gevoelige, maar niet veerkrachtige dieren, en dat deze downregulatie de inductie van ΔFosB in dit hersengebied voorkomt, waarvan we hebben aangetoond dat het noodzakelijk is voor een effectieve aanpak van chronische stress, dwz veerkracht (Vialou et al., 2010). Een vergelijkbare verlaging van de SRF-expressie werd gevonden in NAc van depressieve mensen, waarbij het FMosB-mRNA en de eiwitexpressie ook waren verlaagd. Daarentegen waren ΔFosB-niveaus niet verlaagd in het NAc van gevoelige muizen, ondanks een neerwaartse regulatie van SRF, hetgeen andere transcriptionele mechanismen impliceert, die tot nu toe onbekend waren, bij het beheersen van de FMosB-expressie. Een causale rol voor SRF bij het mediëren van ΔFosB-inductie in NAc na chronische stress werd vastgesteld met behulp van induceerbare genetische deletie van SRF uit dit hersengebied. Gedragsanalyse van muizen met deze NAc-specifieke SRF-knock-out impliceert verder dat SRF een sleutelrol speelt bij de ontwikkeling van zowel baseline- als stressgeïnduceerde depressie- en angstachtige gedragingen. In opvallend contrast had SRF-deletie geen effect op ΔFosB-inductie als reactie op chronische cocaïneadministratie of op de gedragseffecten van cocaïne. Deze bevindingen ondersteunen een nieuwe stimulus-specifieke rol voor SRF in de regulatie van ΔFosB-inductie en van gedragsreacties op verschillende omgevingsstoringen.
Van SRF-gemedieerde transcriptie is eerder aangetoond dat het reageert op synaptische activiteit, grotendeels veroorzaakt door verhoogde calciuminstroom, evenals op verbeterde neurotrofe activiteit, in het bijzonder in het geval van van de hersenen afgeleide neurotrofe factor (BDNF) (Bading et al., 1993; Xia et al., 1996; Johnson et al., 1997; Chang et al., 2004; Kalita et al., 2006; Knöll en Nordheim, 2009). Dit werpt de interessante vraag op waarom SRF wordt gedownreguleerd in NAc van gevoelige, maar niet veerkrachtige muizen na chronische sociale nederlaagstress. Deze differentiële regulatie wordt waarschijnlijk niet gemedieerd door dopamine- of BDNF-signalering, omdat gevoelige muizen verhoogde BDNF-eiwitniveaus en verhoogde stroomafwaartse BDNF-signalering in NAc vertonen, evenals versterkt burst-vuren van dopamine-neuronen van het ventrale tegmentale gebied (VTA), die het NAc innerveren, terwijl veerkrachtige dieren vertonen normale niveaus van BDNF-signalering en VTA-activeringssnelheden (Krishnan et al., 2007). Een alternatieve mogelijkheid is dat SRF-expressie wordt onderdrukt in NAc als reactie op veranderde glutamaterge innervatie van dit hersengebied, waarvan we hebben aangetoond dat het differentieel wordt gereguleerd in vatbare en veerkrachtige muizen (Vialou et al., 2010). Verder onderzoek is nodig om deze en andere mogelijke mechanismen direct te bestuderen.
Recente studies met behulp van genoom-brede en andere methoden suggereren dat ~5-10% van SRF-doelgenen in neuronen directe vroege genen zijn (Philippar et al., 2004; Ramanan et al., 2005; Etkin et al., 2006; Knöll en Nordheim, 2009). Dit is consistent met onze gegevens die een cruciale rol laten zien voor SRF bij de inductie van ΔFosB, een ingekort product van het directe vroege gen van fosb, tegen chronische stress. Interessant is dat talrijke SRF-doelwitgenen die in deze verschillende onderzoeken zijn geïdentificeerd, ook bekende doelen van ΔFosB in NAc vertegenwoordigen (Kumar et al., 2005; Renthal et al., 2008, 2009; Maze et al., 2010). Onder deze algemeen gereguleerde genen zijn er verschillende waarvan bekend is dat ze het neuronale cytoskelet reguleren (bijvoorbeeld Cdk5, Arc en Actb). Dit is op zijn beurt consistent met rapporten dat SRF invloed heeft op actinedynamiek en neuronale motiliteit in verschillende neuronale celtypen (Alberti et al., 2005; Ramanan et al., 2005; Knöll et al., 2006), terwijl ΔFosB bekend is als invloed hebben op de uitgroei van de dendritische wervelkolom van NAc-neuronen (Maze et al., 2010). Dergelijke algemene functionele eindpunten kunnen de onderling afgestemde effecten van SRF weerspiegelen, gecombineerd met de inductie van ΔFosB, die werkt op een reeks gemeenschappelijke doelgenen om de neuronale morfologie en uiteindelijk het complexe gedrag te beïnvloeden.
Van SRF is ook aangetoond dat het een kritische rol speelt in de regulatie van synaptische plasticiteit en neuronale activiteit-afhankelijke genexpressie en -gedrag. Bijvoorbeeld, verlies van SRF-afhankelijke inductie van directe vroege genen als reactie op ofwel vrijwillige exploratie van een nieuwe omgeving of neuronale activering door elektroconvulsieve aanvallen is in verband gebracht met verminderde synaptische potentiëring op de lange termijn in de hippocampus van Srf-mutanten (Ramanan et al. , 2005; Etkin et al., 2006). Verder is aangetoond dat SRF-uitputting in de hippocampus leidt tot tekorten in synaptische depressie op lange termijn, onmiddellijke vroege genexpressie geïnduceerd door een nieuwe context, en verminderde gewenning tijdens onderzoek van een nieuwe omgeving (Etkin et al., 2006). Deze gegevens bevestigen het belang van SRF voor het vermogen van een dier om zich op de juiste manier aan omgevingsstoringen aan te passen, zoals in het eerder genoemde geval van leren wennen aan een nieuwe omgeving, of, in het geval van aanpassing aan negatieve stressvolle prikkels, om de verspreiding van stress te voorkomen. -geïnduceerde gedragstekorten, zoals in onze huidige studie. We zien dus dat dieren die tekorten vertonen in SRF-expressie, hetzij als reactie op sociale nederlaagstress bij gevoelige individuen of door directe knock-out van SRF, meer depressief en angstig gedrag vertonen. Gezien het feit dat depressieve menselijke proefpersonen ook aanwezig zijn met verlaagde SRF-niveaus in het NAc, is het denkbaar dat SRF een fundamentele rol speelt bij het reguleren van het vermogen van een individu om zich positief aan te passen aan negatieve omgevingsstimuli, gedeeltelijk door regulatie van ΔFosB-expressie in het NAc.
ONDERSCHEIDENDE MECHANISMEN: VERSLAVING IS STRESSBESTENDIGHEID
Een verrassende bevinding van de huidige studie is dat, hoewel SRF vereist is voor ΔFosB-accumulatie in NAc als reactie op chronische stress, het niet vereist is voor FMos-inductie in hetzelfde hersengebied als reactie op chronische cocaïne. Evenzo is SRF niet vereist voor normale gedragsreacties op het medicijn. Deze gegevens tonen aan dat, ondanks het feit dat ΔFosB wordt geïnduceerd in NAc als reactie op vele soorten stimuli (Nestler et al., 1999; Nestler, 2008), er verschillende moleculaire routes blijken te zijn die leiden tot ΔFosB-inductie. Een mogelijke verklaring voor deze bevindingen is de gedeeltelijk verschillende celtypen die ΔFosB-accumulatie laten zien als reactie op stress versus cocaïne. Chronische stress induceert ΔFosB ongeveer evenveel in de twee belangrijkste subpopulaties van NAc medium stekelige neuronen, die die voornamelijk D1 versus D2 dopamine receptoren tot expressie brengen, terwijl chronische cocaïne ΔFosB voornamelijk in D1 + neuronen induceert (Kelz et al., 1999; Perrotti et al., 2004) . Het is dus mogelijk dat SRF-afhankelijke routes belangrijk zijn voor ΔFosB-inductie in D2 + neuronen. Dit zou echter niet het volledige verlies van ΔFosB-inductie in SRF-knock-outmuizen na chronische stress verklaren, aangezien de inductie in beide neuronale subtypen voorkomt. Een alternatieve verklaring is dat chronische stress en chronische cocaïne invloed hebben op verschillende intracellulaire signaalcascades, vanwege hun verschillende werkingsmechanismen op NAc-neuronen, met chronische stress die mogelijk werkt door gewijzigde glutamaterge transmissie, zoals eerder opgemerkt, en chronische cocaïne die voornamelijk werkt via D1 receptorsignalering (Nestler, 2008). Nog een andere mogelijkheid is dat AFosB-inductie door chronische stress versus chronische cocaïne afhankelijk is van verschillende transcriptionele mechanismen die differentieel worden gereguleerd door verschillende neurale inputs die het NAc van verschillende glutamaterge projectiegebieden, bijvoorbeeld verschillende gebieden van prefrontale cortex, hippocampus en amygdala, inveren. Er is nog veel werk aan de winkel om deze en alternatieve mogelijkheden te onderzoeken.
Samen bepalen onze bevindingen een nieuw transcriptioneel mechanisme waardoor ΔFosB in NAc wordt geïnduceerd om proresilience-reacties op stressvolle stimuli te bemiddelen. Deze studie biedt ook belangrijk nieuw inzicht in de rol die SRF speelt op het niveau van het NAc in de regulatie van depressie- en angstachtig gedrag. Het verkrijgen van een beter begrip van de transcriptionele rol van SRF in de regulatie van dergelijk gedrag zal helpen bij de identificatie van nieuwe gen-doelwitten die betrokken zijn bij de veerkracht tegen stressgerelateerde aandoeningen, en kan de toekomstige ontwikkeling van effectievere antidepressieve therapieën vergemakkelijken.
Dit werk werd ondersteund door subsidies van het National Institute of Mental Health en het National Institute on Drug Abuse en door een onderzoekssamenwerking met AstraZeneca. We danken David D. Ginty voor het verstrekken van de Srffl / fl-muizen.
Correspondentie moet worden gericht aan Eric J. Nestler, Fishberg Department of Neuroscience, Mount Sinai School of Medicine, One Gustave L. Levy Place, Box 1065, New York, NY 10029-6574. [e-mail beveiligd]
Copyright © 2010 de auteurs 0270-6474 / 10 / 3014585-08 $ 15.00 / 0
Referenties
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) Neuronale migratie in de muriene rostrale migratiestroom vereist serum-responsfactor. Proc Natl Acad Sci USA 102: 6148-6153.
Abstract / GRATIS volledige tekst
2. ↵
1. Bading H,
2. Ginty DD,
3. Greenberg ME
(1993) Regulatie van genexpressie in hippocampale neuronen door verschillende calciumsignaleringsroutes. Wetenschap 260: 181-186.
Abstract / GRATIS volledige 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. Bolanos CA,
10. Rios M,
11. Monteggia LM,
12. Zelf DW,
13. Nestler EJ
(2006b) Essentiële rol van BDNF in de mesolimbische dopamine-route bij sociale nederlaagstress. Wetenschap 311: 864-868.
Abstract / GRATIS volledige 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) Inductie van ΔFosB in het periaqueductale grijs door stress bevordert actieve copingreacties. Neuron 55: 289-300.
CrossRefMedline
5. ↵
1. Chang SH,
2. Poser S,
3. Xia Z
(2004) Een nieuwe rol voor serumresponsfactor in neuronale overleving. J Neurosci 24: 2277-2285.
Abstract / GRATIS volledige tekst
6. ↵
1. Etkin A,
2. Alarcón JM,
3. Weisberg SP,
4. Touzani K,
5. Huang YY,
6. Nordheim A,
7. Kandel ER
(2006) Een rol bij het leren van SRF: deletie in de volwassen voorhersenen verstoort LTD en de vorming van een onmiddellijke herinnering aan een nieuwe context. 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) Tegengaan van incentive-sensitisatie bij ernstige alcoholverslaving met behulp van diepe hersenstimulatie van de nucleus accumbens: klinische en elementaire wetenschappelijke aspecten. Front Hum Neurosci 3: 22.
Medline
8. ↵
1. Johnson CM,
2. Hill CS,
3. Chawla S,
4. Treisman R,
5. Bading H
(1997) Calcium regelt de genexpressie via drie verschillende routes die onafhankelijk van de door Ras / mitogeen geactiveerde proteïnekinasen (ERK's) -cascaling kunnen functioneren. J Neurosci 17: 6189-6202.
Abstract / GRATIS volledige tekst
9. ↵
1. Kalita K,
2. Kharebava G,
3. Zheng JJ,
4. Hetman M
(2006) Rol van megakaryoblastische acute leukemie-1 in ERK1 / 2-afhankelijke stimulatie van op serumreactiefactor gedreven transcriptie door BDNF of verhoogde synaptische activiteit. J Neurosci 26: 10020-10032.
Abstract / GRATIS volledige 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. Zelf DW,
11. Tkatch T,
12. Baranauskas G,
13. Surmeier DJ,
14. Neve RL,
15. Duman RS,
16. Picciotto MR,
17. Nestler EJ
(1999) Expressie van de transcriptiefactor ΔFosB in de hersenen regelt de gevoeligheid voor cocaïne. Natuur 401: 272-276.
CrossRefMedline
11. ↵
1. Knöll B,
2. Nordheim A
(2009) Functionele veelzijdigheid van transcriptiefactoren in het zenuwstelsel: het SRF-paradigma. Trends 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) Serumresponsfactor bestuurt neuronale circuitassemblage in de hippocampus. 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. Groene TA,
15. Neve RL,
16. Chakravarty S,
17. Kumar A,
18. Eisch AJ,
19. Zelf DW,
20. Lee FS,
21. et al.
(2007) Moleculaire aanpassingen die ten grondslag liggen aan gevoeligheid en weerstand tegen sociale nederlagen in hersenbeloningsregio's. Cel 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) Waarnemingen over stoppen met roken bij stoppen met roken na diepe hersenstimulatie van de nucleus accumbens. 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. Zelf DW,
13. Nestler EJ
(2005) Chromatine hermodellering is een sleutelmechanisme dat ten grondslag ligt aan door cocaïne geïnduceerde plasticiteit in striatum. 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. Mechanic 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) Essentiële rol van het histon-methyltransferase G9a in door cocaïne geïnduceerde plasticiteit. Wetenschap 327: 213-216.
Abstract / GRATIS volledige tekst
17. ↵
1. McClung CA,
2. Ulery PG,
3. Perrotti LI,
4. Zachariou V,
5. Berton O,
6. Nestler EJ
(2004) DeltaFosB: een moleculaire switch voor langdurige aanpassing in de hersenen. Hersenen Res Mol Hersenen Res 132: 146-154.
Medline
18. ↵
1. Nestler EJ
(2008) Transcriptionele verslavingsmechanismen: rol van deltaFosB. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 363: 3245-3255.
Abstract / GRATIS volledige tekst
19. ↵
1. Nestler EJ,
2. Carlezon WA Jr.
(2006) Het mesolimbische dopamine-beloningscircuit bij depressie. Biologische psychiatrie 59: 1151-1159.
CrossRefMedline
20. ↵
1. Nestler EJ,
2. Kelz MB,
3. Chen J
(1999) ΔFosB: een moleculaire bemiddelaar van langetermijn neurale en gedragsmatige plasticiteit. 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. Nooit,
9. Nestler EJ,
10. Duman RS
(2002) Remming van cAMP-responselement-bindend eiwit of dynorfine in de nucleus accumbens produceert een antidepressivum-achtig effect. J Neurosci 22: 10883-10890.
Abstract / GRATIS volledige tekst
22. ↵
1. Nikulina EM,
2. Arrillaga-Roma I,
3. Miczek KA,
4. Hammer RP Jr.
(2008) Langdurige wijziging in mesocorticolimbische structuren na herhaalde sociale nederlaagstress bij ratten: tijdsverloop van mu-opioïde receptor-mRNA en immunoseactiviteit van FosB / DeltaFosB. 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) Inductie van ΔFosB in beloningsgerelateerde hersenstructuren na chronische stress. J Neurosci 24: 10594-10602.
Abstract / GRATIS volledige 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. Zelf DW,
14. Nestler EJ
(2008) Verschillende patronen van DeltaFosB-inductie in de hersenen door misbruik door drugs. 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) Het SRF-doelgen Fhl2 antagoniseert RhoA / MAL-afhankelijke activatie van SRF. 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 medieert activiteit-geïnduceerde genexpressie en synaptische plasticiteit maar niet neuronale levensvatbaarheid. 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 bemiddelt epigenetische desensitisatie van het c-fos-gen na chronische blootstelling aan amfetamine. J Neurosci 28: 7344-7349.
Abstract / GRATIS volledige 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. Stapel A,
16. Kabbaj M,
17. Nestler EJ
(2009) Genoom-brede analyse van chromatine regulatie door cocaïne onthult een rol voor sirtuins. 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) Diepe hersenstimulatie om circuit te belonen verlicht anhedonie in refractaire zware depressies. Neuropsychopharmacology 33: 368-377.
CrossRefMedline
30. ↵
1. Sesack SR,
2. Grace AA
(2010) Cortico-basale ganglia-beloningsnetwerk: microcircuitry. Neuropsychopharmacology 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) Effect van agonale en postmortale factoren op het genexpressieprofiel: kwaliteitscontrole in microarray-analyses of postmortale menselijke hersenen. 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) Aanhoudende hippocampale chromatine regulatie in een muismodel van depressie en antidepressieve actie. Nat Neurosci 9: 519-525.
CrossRefMedline
33. ↵
1. Vassoler FM,
2. Schmidt HD,
3. Gerard ME,
4. Beroemde KR,
5. Ciraulo DA,
6. Kornetsky C,
7. Knapp CM,
8. Pierce RC
(2008) Diepe hersenstimulatie van de kern van accumbens verzwakt het door cocaïneproductie geïnduceerde herstel van het zoeken naar geneesmiddelen bij ratten. J Neurosci 28: 8735-8739.
Abstract / GRATIS volledige 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. Bolaños CA,
17. Neve RL,
18. Ghose S,
19. Berton O,
20. Tamminga CA,
21. Nestler EJ
(2010) ΔFosB in hersen-beloningscircuits bemiddelt veerkracht tegen stress en antidepressieve responsen. 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) Behandeling met imipramine en veerkracht vertonen vergelijkbare chromatine-regulatie in een belangrijke hersenbeloningsregio. J Neurosci 29: 7820-7832.
Abstract / GRATIS volledige tekst
36. ↵
1. Xia Z,
2. Dudek H,
3. Miranti CK,
4. Greenberg ME
(1996) Calcium influx via de NMDA-receptor induceert onmiddellijke vroege gentranscriptie door een MAP-kinase / ERK-afhankelijk mechanisme. J Neurosci 16: 5425-5436.
Abstract / GRATIS volledige tekst
;