- ESTUDO COMPLETO
- sincero explicação - Por Stress Resiliance, agradeça DeltaFosB
Nat Neurosci. 2010 junho; 13(6): 745-752. Publicado on-line 2010 May 16. doi: 10.1038 / nn.2551
Vincent Vialou,1 Alfred J. Robison,1 * Quincey C. LaPlant,1 * Erva E. Covington, III,1 David M. Dietz,1 Yoshinori N. Ohnishi,1 Ezekiell Mouzon,1 Augustus J. Rush, III,2 Emily L. Watts,1 Deanna L. Wallace,2, § Sergio D. Iniguez,3 Yoko H. Ohnishi,1 Michel A. Steiner,4 Brandon Warren,3 Vaishnav Krishnan,2 Rachael L. Neve,5 Subroto Ghose,2 Olivier Berton,2, § Carol A. Tamminga,2 e Eric J. Nestler1
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Sumário
Em contraste com a vasta literatura sobre os efeitos do estresse sobre o cérebro, relativamente pouco se sabe sobre os mecanismos moleculares de resiliência, a capacidade de alguns indivíduos de escapar dos efeitos deletérios do estresse. HMostramos que o fator de transcrição, ΔFosB, medeia um mecanismo essencial de resiliência em camundongos. A indução de ΔFosB no nucleus accumbens, uma região chave de recompensa cerebral, em resposta ao estresse crônico de derrota social, é necessária e suficiente para a resiliência. A indução de ΔFosB também é necessária para a habilidade do antidepressivo padrão, a fluoxetina, de reverter a patologia comportamental induzida pela derrota social. ΔFosB produz esses efeitos através da indução da subunidade do receptor de glutamato GluR2 AMPA, que diminui a responsividade dos neurônios nucleus accumbens ao glutamato, e através de outras proteínas sinápticas. Juntos, esses achados estabelecem um novo caminho molecular subjacente tanto à resiliência quanto à ação antidepressiva.
INTRODUÇÃO
As pessoas submetidas a estresse severo exibem respostas amplamente diferentes, com algumas capazes de superar a crise, enquanto outras desenvolvem psicopatologias graves, como depressão ou transtorno de estresse pós-traumático (TEPT). A capacidade de lidar com situações estressantes, ou seja, a resiliência, depende do desenvolvimento de adaptações comportamentais e psicológicas adequadas ao estresse crônico.1,2. Os constructos psicológicos que promovem a resiliência incluem compromisso, paciência, otimismo e autoestima, bem como a capacidade de modular emoções e desenvolver comportamentos sociais adaptativos. Estas características implicam o circuito de recompensa do cérebro, que parece ser um determinante crítico para o surgimento de fenótipos patológicos versus resilientes.3,4. Correlatos neurobiológicos de vulnerabilidade ou resistência ao estresse têm 2 sido identificado em humanos, mas a extensão em que eles são a causa ou consequência da susceptibilidade permanece desconhecida.5.
Entre os atuais modelos de depressão e TEPT, o estresse crônico de derrota social é uma abordagem etologicamente válida, que induz a longo prazo fisiológica6-8 e comportamental9-11 alterações, incluindo evitação social, anedonia e sintomas semelhantes à ansiedade, envolvendo ativação de vários circuitos neurais e sistemas neuroquímicos12-15. A normalização da evitação social pelo tratamento antidepressivo crônico, mas não agudo, faz dele um valioso modelo para examinar aspectos da depressão e do TEPT em humanos11,16. Uma proporção significativa (~ 30%) de camundongos cronicamente derrotados evita a maioria das sequelas comportamentais negativas da derrota10, permitindo assim investigações experimentais de resiliência. Enquanto a indução de várias proteínas dentro do nucleus accumbens (NAc), uma região chave de recompensa do cérebro, tem se mostrado importante para a expressão de comportamentos depressivos após a derrota10,11,17,18muito menos se sabe sobre a base molecular da resiliência mediada por essa região do cérebro. Aqui, abordamos essa questão concentrando-nos em ΔFosB, um fator de transcrição da família Fos induzido em NAc por drogas de abuso, recompensas naturais e vários tipos de estresse.19-21.
PREÇO/ RESULTADOS
ΔFosB no NAc promove resiliência ao estresse de derrota social
Camundongos machos C57BL / 6J foram submetidos a dez dias consecutivos de derrota social10,11e, em seguida, separados em populações suscetíveis e resilientes com base em uma medida de evitação social (Fig. 1a), que se correlaciona com vários outros comportamentos depressivos10. Encontramos um aumento de ΔFosB, medido por imunohistoquímica, no NAc após derrota social crônica (Fig. 1b, c), com camundongos resilientes mostrando a maior indução de ΔFosB em ambas as sub-regiões de core e shell NAc (Fig. 1b, c) Além disso, observamos uma forte (p <0.01) correlação entre os níveis de ΔFosB e interação social (r = 0.80, NAc shell; r = 0.85, NAc core; r = 0.86, NAc total), sugerindo que o grau de indução de ΔFosB NAc pode ser um determinante crítico de se um animal mostra um fenótipo suscetível vs. resiliente. A análise de Western blot de dissecções de NAc contendo sub-regiões de núcleo e casca confirmou a indução ΔFosB em camundongos resilientes apenas (ver Figura Complementar 1).
IndFosB indução no NAc pela derrota social media a resiliência
Para testar as conseqüências funcionais da indução ΔFosB, usamos camundongos bitransgênicos que superexpressam indutivamente ΔFosB especificamente no NAc adulto e estriado dorsal22. Esses camundongos mostraram uma propensão reduzida a desenvolver a evitação social após quatro ou dez dias de derrota social (Fig. 1d), sugerindo assim que ΔFosB exerce uma ação protetora contra o estresse social. Por outro lado, usamos camundongos bitransgênicos que superexpõem inductivamente ΔcJun, um mutante cJun truncado inativado por transcrição que antagoniza a atividade de ΔFosB.23,24. Em contraste com camundongos superexpressando ΔFosB, camundongos superexpressando ΔcJun são mais suscetíveis à derrota social crônica do que os irmãos de controle e apresentam comportamento de esquiva máximo após 4 dias de derrota (Fig. 1e). Os camundongos ΔcJun também exibiram imobilidade aumentada em um teste de nado forçado de um dia, assim como uma redução na preferência de sacarose, ambos interpretados como um comportamento de depressão aumentado (Complementar Fig. 2a, b). No entanto, a superexpressão ΔFosB ou ΔcJun não alterou várias medidas basais de atividade locomotora ou comportamento semelhante à ansiedade (Complementar Fig. 2c-f). Juntos, esses achados sugerem que a atividade reduzida de ΔFosB no NAc e no estriado dorsal reduz as respostas adaptativas positivas, inferidas como “coping7”, Ao estresse crônico.
ΔFosB reduzido no NAc promove a susceptibilidade ao estresse
Para obter mais informações sobre as ações comportamentais de ΔFosB após o estresse crônico, utilizamos um período prolongado de isolamento social durante a vida adulta, o que induz anormalidades semelhantes à depressão em camundongos.25 e é um importante fator de risco para depressão clínica. Observamos diminuição dos níveis de ΔFosB no NAc de camundongos socialmente isolados (Fig. 2a, b). Também descobrimos que o isolamento torna os camundongos dramaticamente mais vulneráveis à derrota social, e que essa vulnerabilidade induzida pelo isolamento foi completamente revertida pela superexpressão viral de ΔFosB seletivamente no NAc (Fig. 2c). Por outro lado, o bloqueio da função ΔFosB no NAc, pela superexpressão viral de ΔJunD, em camundongos de controle alojados em grupos promoveu suscetibilidade à derrota social (Fig. 2c). ΔJunD, como ΔcJun, é um mutante truncado N-terminal que age como um antagonista negativo dominante de ΔFosB (Figura Complementar 3)23. Esses achados implicam diretamente os níveis basais de ΔFosB no NAc na vulnerabilidade ao estresse.
Efeito do isolamento social na ΔFosB e na suscetibilidade à derrota social
Para estudar a relevância clínica destes achados, os níveis de ΔFosB foram medidos em amostras de NAc humanas post-mortem obtidas de pacientes deprimidos e controles extensivamente pareados. Encontramos uma diminuição de ~ 50% nos níveis de ΔFosB em pacientes deprimidos (Fig. 2d), apoiando um papel para ΔFosB na depressão humana. Os seres humanos deprimidos analisados incluíram indivíduos com antidepressivos ligados ou desligados no momento da morte (Tabela suplementar 1), e não encontramos correlação entre os níveis de ΔFosB e a exposição a antidepressivos. À luz da nossa observação de que o tratamento antidepressivo aumenta os níveis de ΔFosB na NAc de camundongos (ver abaixo), essas descobertas sugerem que a incapacidade de induzir ΔFosB em NAc pode ser um determinante importante para a falta de respostas antidepressivas em humanos.
ΔFosB no NAc media ação antidepressiva
Tratamento antidepressivo crônico reverte a evitação social induzida pela derrota observada em camundongos suscetíveis11. Portanto, examinamos se a indução de ΔFosB no NAc pode ser um mecanismo não apenas para a resiliência, mas também para a ação antidepressiva. Ratos de controle não derrotados tratados com fluoxetina por 20 dias não revelaram alterações no comportamento social, mas exibiram um acúmulo de ΔFosB na concha de NAc (Fig. 3a, b) e core (Figura Complementar 4). O tratamento com fluoxetina de camundongos suscetíveis reverteu sua evitação social (Fig. 3a), conforme relatado anteriormente, e melhorou os níveis de ΔFosB no NAc (Fig. 3b, Figura Complementar 4).
A indução ΔFosB no NAc media o efeito antidepressivo da fluoxetina
Para testar diretamente o envolvimento dessa indução de ΔFosB nos efeitos comportamentais da fluoxetina, nós superexpressamos positivamente ΔJunD ou GFP sozinhos (como controle) em NAc de camundongos previamente derrotados. Metade dos ratos em cada grupo foram então tratados por mais três semanas com fluoxetina ou veículo. Como esperado, o tratamento com fluoxetina de camundongos superexpressando GFP em NAc mostrou uma reversão da evitação social induzida pela derrota social crônica. Em contraste, a superexpressão de ΔJunD bloqueou este efeito terapêutico da fluoxetina (Fig. 3c), apoiando a hipótese de que a indução de ΔFosB no NAc é necessária para a ação antidepressiva. Além disso, a superexpressão mediada por vírus de ΔFosB no NAc de rato produziu um efeito semelhante ao antidepressivo significativo, medido pela diminuição do tempo de imobilidade no dia 2 do teste de natação forçada (Complementar Fig. 5a). Uma análise mais aprofundada do comportamento durante este teste revelou aumentos induzidos por ΔFosB na natação e na escalada (Figura Complementar 5b-d), características relacionadas a alterações nos mecanismos serotonérgicos e noradrenérgicos26. Curiosamente, ratos com superexpressão de ΔFosB em NAc mostraram um tempo de imobilidade diminuído no primeiro dia do teste, interpretado como um efeito pró-motivacional (ver Métodos Online e Figura Complementar 5e – h).
Regulação do receptor AMPA no NAc media a resiliência
ΔFosB regula a transcrição de numerosos genes em NAc24,27. Um gene alvo estabelecido é a subunidade GluR2 do receptor de glutamato de AMPA: camundongos superexpressando ΔFosB em NAc têm níveis elevados de GluR2, sem efeitos em outras subunidades do receptor de glutamato22. Esta regulação positiva seletiva de GluR2 no NAc tem sido associada a um aumento da droga e da recompensa natural22,28. Para abordar a possibilidade de que a modulação de GluR2 também contribua para a ação pró-resiliência de ΔFosB, estudamos a expressão de GluR2 no NAc após derrota social crônica. Camundongos suscetíveis mostraram uma diminuição significativa nos níveis de GluR2 nesta região do cérebro em comparação com os controles, enquanto os ratos resilientes mostraram níveis aumentados de GluR2 (Fig. 4a). Embora o mecanismo subjacente à supressão da expressão de GluR2 em camundongos suscetíveis permaneça desconhecido, a indução de GluR2 observada em camundongos resilientes parece refletir um efeito direto de ΔFosB no gene GluR2, porque encontramos maior ligação de ΔFosB ao promotor GluR2 pelo uso de imunoprecipitação da cromatina (ChIP) (Fig. 4b), e a PCR quantitativa (qPCR) revelou indução sustentada dos níveis de mRNA GluR2 em NAc de camundongos resilientes (Fig. 4c), que se assemelha à indução sustentada de ΔFosB. Curiosamente, GluR1 foi oposta regulada após a derrota social: observamos aumento da expressão em camundongos suscetíveis e diminuição da expressão em camundongos resilientes (Fig. 4a). No entanto, nenhuma alteração correspondente foi observada na expressão de mRNA de GluR1, sugerindo mecanismos pós-traducionais. Além disso, o tratamento crônico com fluoxetina de camundongos não derrotados aumentou os níveis de GluR2 em NAc (Fig. 4d), e a análise do tecido NAc humano pós-morte de pacientes deprimidos revelou níveis diminuídos de GluR2 em comparação com os controles (Fig. 4e). Não foram detectadas alterações nos níveis de GluR1 (Fig. 4e).
Pró-resiliência, efeito antidepressivo do GluR2 no NAc
A presença de GluR2 tem efeitos profundos sobre os receptores AMPA: os receptores de AMPA sem GluR2 são Ca2+-permeavel, e exibem maior condutância do receptor e fortes correntes retificadoras para dentro, em comparação com os receptores contendo GluR229. Para complementar nossos resultados bioquímicos, nós, portanto, realizamos gravações de clampeamento de tensão de célula inteira de neurônios espinhosos médios em NAc de camundongos não-derrotados e após derrota social em ambos os animais resilientes e suscetíveis. As relações corrente-voltagem das correntes pós-sinápticas excitatórias evocadas mediadas por AMPA (EPSCs) revelaram significativamente maior retificação interna nos camundongos suscetíveis (Fig. 5a-c) em comparação com controles, consistente com a proporção aumentada de GluR1: GluR2 observada sob essas condições. Embora o grau de retificação nas células registradas em camundongos suscetíveis tenha sido variável, observamos uma mudança altamente significativa na retificação, em comparação com os grupos controle e resiliente. A consistência deste achado é indicada pelo fato de que o grau de retificação de todas as células de camundongos suscetíveis excedeu o valor médio observado para as células controle. Além disso, descobrimos que o nível de retificação estava indiretamente correlacionado com a evitação social (Fig. 5d), sugerindo que alterações na relação GluR1: GluR2 podem parcialmente conduzir esse comportamento. Para confirmar a maior prevalência de receptores sem GluR2 em camundongos suscetíveis, nós incubamos fatias de camundongos controle e suscetíveis com 1-naftilacetilsperimina (NASPM), um bloqueador seletivo de receptores de AMPA sem GluR2. EPSCs evocados em neurônios registrados em camundongos suscetíveis (Fig. 5e-f) foram significativamente reduzidos pela NASPM, demonstrando que os receptores de AMPA sem GluR2 contribuem significativamente mais para a transmissão glutamatérgica em camundongos suscetíveis que os controles. Digno de nota, o efeito do NASPM em camundongos suscetíveis foi menor do que o previsto, considerando a maior mudança observada na retificação. Essa divergência, no entanto, não é inédita30 e pode resultar de modificações pós-traducionais ou interações proteína-proteína envolvendo GluR2 (ver Discussão), ou simplesmente a extensão da exposição ao NASPM. O aumento induzido pelo estresse na retificação interna observada em camundongos suscetíveis estava ausente em camundongos resilientes (Fig. 5a-d), consistente com a diminuição observada no GluR1 e aumento no GluR2 sob estas condições. No entanto, não observamos uma diminuição na retificação interna em camundongos resilientes em comparação com controles (ver Discussão).
A composição do receptor de AMPA é diferencialmente regulada em camundongos suscetíveis e resistentes
Efeitos antidepressivos do bloqueio dos receptores AMPA no NAc
Estes dados sugerem que o aumento da função do receptor AMPA (aumento da razão GluR1: GluR2) no NAc de camundongos suscetíveis promove a prevenção social, enquanto que a diminuição da função do AMPA (diminuição da razão GluR1: GluR2) contribui para a resiliência. Para testar essa hipótese, infundimos o antagonista do receptor AMPA NBQX diretamente no NAc de camundongos derrotados imediatamente antes do teste de evitação social. NBQX aumentou o tempo de interação social (Fig. 4f), demonstrando que o bloqueio do input excitatório rápido ao NAc se opõe à expressão desse efeito deletério do estresse social crônico. O NBQX não alterou a atividade locomotora geral (Figura Complementar 6). Além disso, o efeito semelhante ao antidepressivo de uma única infusão de NBQX na evitação social durou muito tempo, pois os ratos re-testados uma semana mais tarde mostraram uma melhoria adicional da interação social.
Nós, em seguida, superexpressamos GluR2 seletivamente em NAc de camundongos suscetíveis. A expressão GluR2 inverteu completamente a evitação social induzida pela derrota social crônica (Fig. 4g), apoiando a visão de que a regulação positiva de GluR2 no NAc é um mecanismo chave de resiliência. Curiosamente, o efeito da superexpressão de GluR2 persistiu por pelo menos 10 dias após a cirurgia (Fig. 4g) quando a expressão GluR2 mediada por vírus se dissipou completamente. Por outro lado, em camundongos resilientes, a superexpressão da versão não editada de GluR2, GluR2Q, que se assemelha ao GluR1 em estudos funcionais, tornou os camundongos mais suscetíveis à derrota social (Fig 4g), apoiando a visão de que o aumento da função do receptor AMPA no NAc contribui para a suscetibilidade.
SC1, outro alvo ΔFosB, é também um mediador de resiliência
Para identificar genes alvo ΔFosB adicionais que contribuem para a resiliência, comparamos conjuntos de dados de matriz de expressão gênica que foram obtidos do NAc de camundongos bitransgênicos superexpressando ΔFosB e de camundongos C57Bl / 6J 48 horas após a derrota social crônica que apresentou um fenótipo resiliente vs. suscetível10,24. Fig. 6a mostra a sobreposição considerável (> 75%) entre genes induzidos em NAc tanto por ΔFosB quanto por resiliência. Entre esses genes (listados em Tabela suplementar 2), selecionamos para análise posterior SC1, com base na magnitude de sua indução tanto na resiliência quanto na sobreexpressão de ΔFosB. SC1, também conhecido como 1 ou hevin, é uma molécula de matriz anti-adesiva que é altamente expressa no cérebro adulto, onde se localiza na densidade pós-sináptica e está implicada na sináptica. plasticidade31. Para avaliar diretamente o papel potencial do SC1 na resiliência, superexpressamos o SC1 no NAc de camundongos suscetíveis. SC1 inverteu significativamente a evitação social induzida pela derrota social crônica (Fig. 6b). A superexpressão de SC1 também exerceu um efeito semelhante ao antidepressivo no dia 2 do teste de natação forçada em ratos (Fig. 6c e Complementar Fig. 7a – c), mas não teve efeito sobre a atividade locomotora basal e os comportamentos relacionados à ansiedade (Figura Complementar 7d-g). Além disso, encontramos uma forte tendência de diminuição dos níveis de SC1 em tecido NAc humano pós-morte de pacientes deprimidos (Fig. 6d).
Pro-resiliência, efeitos do tipo antidepressivo do SC1 no NAc
DISCUSSÃO
Os resultados do presente estudo fornecem a primeira evidência de adaptações moleculares ocorrendo em neurônios espinhosos médios de NAc que estão por trás de respostas resilientes ao estresse crônico e que contribuem para os efeitos terapêuticos do tratamento antidepressivo crônico. Mostramos que os níveis basais de ΔFosB no NA determinam a vulnerabilidade inicial de um indivíduo ao estresse de derrota social e que o grau de indução de ΔFosB em resposta ao estresse crônico determina respostas suscetíveis vs. resilientes àquele estresse. Mostramos ainda que a reversão bem-sucedida de anormalidades comportamentais induzidas em animais suscetíveis pela administração crônica de fluoxetina requer a indução da droga ΔFosB nessa região do cérebro. Esses achados demonstram que a indução de ΔFosB no NAc é um mecanismo necessário e suficiente de resiliência e de respostas antidepressivas. A descoberta de níveis mais baixos de ΔFosB na NAc de humanos deprimidos apóia a relevância dessas observações em modelos de camundongos para a depressão clínica. ΔFosB regula a função do NAc induzindo ou reprimindo vários genes alvo24,27. Identificamos dois de seus genes-alvo, a subunidade do receptor AMPA GluR2 e SC1, uma proteína da matriz extracelular, e diretamente implicam na mediação da resiliência ao estresse de derrota social.
Tal papel pró-resiliência para ΔFosB no contexto do estresse crônico é interessante à luz de uma riqueza de evidências para o envolvimento de ΔFosB na regulação de respostas a drogas de abuso e recompensas naturais como comida, sexo e exercício.19. ΔFosB é induzido em NAc por drogas e recompensas naturais e aumenta as respostas recompensadoras a esses estímulos. Está assim implicado como mediador de certos aspectos da dependência de drogas. Os presentes achados em modelos de estresse fornecem uma nova visão sobre o papel desta proteína na regulação do comportamento emocional complexo. Em condições normais, ΔFosB é expresso nos níveis mais altos no NAc em comparação com todas as outras regiões do cérebro19. Nossa hipótese é que os níveis de ΔFosB no NAc desempenham um papel importante no estabelecimento do nível de motivação de um indivíduo e na orientação de comportamentos motivados em direção a estímulos de recompensa proeminentes. A remoção da estimulação ambiental durante o isolamento prolongado reduz os níveis basais de ΔFosB na NAc de camundongo, prejudicando sua motivação e aumentando sua vulnerabilidade ao estresse social crônico, como mostramos aqui. A diminuição observada nos níveis de ΔFosB na NA postmortem de pacientes deprimidos está de acordo com essa hipótese e sugere um papel de ΔFosB na motivação prejudicada e na recompensa observada em muitas pessoas com depressão. Por outro lado, a capacidade de induzir ΔFosB na NAc em resposta ao estresse crônico permite que um indivíduo aumente a motivação e a recompensa natural, apesar do estresse contínuo, uma hipótese consistente com as visões atuais de resiliência em humanos.1,2. Nós hipotetizamos ainda que a indução de ΔFosB no NAc pela exposição crônica a drogas de abuso, que é muito maior em magnitude do que a observada com estresse ou recompensas naturais19, resulta em um grau patológico de motivação aumentada de uma forma que corrompe o circuito de recompensa para o estímulo mais forte da drogai.
Claramente, características específicas desta hipótese requerem uma investigação mais aprofundada. Pode-se esperar que a indução de ΔFosB no NAc por estresse crônico ou por fluoxetina aumente a recompensa do medicamento. De fato, a comorbidade de depressão e dependência está bem estabelecida em humanos, e a sensibilização cruzada entre drogas de abuso e estresse foi demonstrada em roedores32-34. Por outro lado, depressão e dependência são síndromes altamente complexas e heterogêneas e a maioria das pessoas com depressão não tem dependência e vice-versa. Além disso, a fluoxetina não exerce efeitos claros sobre as respostas aos medicamentos em animais, nem é um tratamento eficaz do vício em adictos que também não estão deprimidos. Consistente com essa complexidade, descobrimos que camundongos suscetíveis, não camundongos resistentes, no paradigma da derrota social mostram respostas aprimoradas às drogas de abuso.10. Isso sugeriria que a vulnerabilidade aumentada de camundongos suscetíveis a drogas de abuso é mediada por muitas outras adaptações induzidas na NAc e em outros lugares, como apenas um exemplo, BDNF, que é induzido em camundongos suscetíveis e não resilientes em NAc e aumenta os mecanismos de recompensa de drogasVejo 10.
A interpretação de que ΔFosB promove aspectos da dependência, enquanto promove a resiliência ao estresse, não é surpreendente, dadas as relações complexas observadas entre o papel de uma determinada proteína no NAc nos modelos de dependência vs. depressão. Algumas proteínas (p.ex., BDNF) promovem respostas a drogas de abuso e estresse, enquanto muitas outras proteínas exercem efeitos opostos sob estas duas condições: por exemplo, CREB em NAc produz um fenótipo pró-depressão, mas embota respostas a drogas de abuso Vejo 4,10.
Esses achados enfatizam a necessidade de mais pesquisas no delineamento dos fundamentos moleculares do comportamento emocional complexo e a importância de empregar a mais ampla gama possível de testes comportamentais em tais investigações. Os resultados também indicam que, como seria de esperar, ΔFosB por si só não consegue explicar os fenómenos completos da depressão e da toxicodependência, pelo contrário, é um regulador chave dos mecanismos de recompensa dependentes de NAc e é importante na mediação de certos aspectos de ambas as condições..
No entanto, uma grande ressalva desta discussão são os diferentes tipos de células em NAc, nos quais ΔFosB é induzido em modelos de estresse e dependência. Drogas de abuso e recompensas naturais induzem ΔFosB principalmente na subclasse de neurônios espinhosos médios em NAc que expressam D1 receptores de dopamina19,22, enquanto o estresse induz ΔFosB aproximadamente igualmente dentro de D1 e D2 neurônios espinhosos médios contendo receptores20. Esta indução diferencial pode ter consequências funcionais dramáticas, uma vez que a capacidade de ΔFosB de aumentar a recompensa foi demonstrada para D1 neurônios de classe apenas19.
A identificação de GluR2 como um gene alvo envolvido na mediação do efeito pró-resiliência de FFosB lança alguma luz sobre essas considerações. Mostramos que a suscetibilidade em camundongos e a depressão humana estão associadas a um aumento na razão GluR1: GluR2 em NAc, o que sugere aumento da excitabilidade neuronal espinhosa média em resposta ao glutamato.
O NAc recebe entradas glutamatérgicas de várias regiões cerebrais, em particular, córtex pré-frontal, amígdala e hipocampo35. Essa entrada glutamatérgica modula a valência e a saliência de estímulos recompensadores e aversivos e, desse modo, controla o comportamento motivado36-38. Estudos recentes são consistentes com nossa hipótese de que a excitabilidade aumentada da NAc pode promover a vulnerabilidade ao estresse. O estresse de nado forçado aumenta a força sináptica e a função do receptor AMPA no NAc39, enquanto a infusão de glutamato no NAc reduz o comportamento de natação no teste de natação forçada, um efeito pró-depressão40. Mais genericamente, o aumento do disparo do NAc codifica estados aversivos em vários modelos animais41. Alterações na atividade NAc foram observadas em pacientes com depressão maior42 e em soldados das forças especiais pré-selecionados e treinados para serem resilientes diante de traumas graves43. Da mesma forma, a estimulação cerebral profunda do córtex cingulado subgenual ou do NAc (um dos principais alvos do córtex cingulado subgenual), uma intervenção pensada para reduzir a excitabilidade da região cerebral estimulada, alivia os sintomas depressivos em pacientes refratários ao tratamento3,44.
Assim como os modelos de estresse, o aumento da responsividade glutamatérgica no NAc também tem sido implicado na dependência de drogas.30,45-47. Isso inclui um aumento nos receptores de AMPA sem GluR2 nesta região do cérebro30,47, semelhante ao que relatamos aqui para suscetibilidade ao estresse. Juntas, essas observações levantam a interessante possibilidade de que a transmissão glutamatérgica aumentada no NAc promova a vulnerabilidade tanto ao vício quanto à depressão. A mudança oposta, isto é, uma razão reduzida de GluR1: GluR2, mostrada aqui no NAc de camundongos resilientes, sugere que a função glutamatérgica reduzida pode ser protetora contra os efeitos deletérios do estresse crônico. Isso é consistente com as observações de que o aumento da atividade de GluR2 ou a redução da atividade de GluR1 no NAc aumenta a recompensa e a motivação28,37,48. A capacidade da fluoxetina para induzir de forma semelhante a expressão de GluR2 em NAc levanta a possibilidade de que a inervação de glutamato reduzida desta região do cérebro também possa contribuir para respostas antidepressivas. De fato, mostramos aqui que a inibição da função do receptor de AMPA dentro do NAc produz uma resposta do tipo antidepressivo potente e duradoura.
Embora as alterações que demonstramos na expressão do receptor AMPA no NAc de camundongos suscetíveis sejam consistentes com nossas observações eletrofisiológicas, as alterações observadas na resiliência são mais complexas. Não obtivemos evidências eletrofisiológicas de diminuição dos receptores de AMPA sem GluR2 em NAc de camundongos resilientes em comparação aos controles. Nossa hipótese é que a indução de GluR2 mediada por ΔFosB na resiliência é apenas uma das muitas adaptações que ocorrem na NAc que afetam a transmissão glutamatérgica e que, embora essa adaptação seja suficiente para reverter a função excessiva do receptor AMPA observada na suscetibilidade, não induz mudanças líquidas na direcção oposta. De fato, nossos dados revelam regulação complexa da transmissão glutamatérgica no NAc após estresse crônico de derrota social. As mudanças opostas na expressão de GluR1 nesta região do cérebro na suscetibilidade versus resiliência não são vistas no nível de mRNA, nem os níveis diminuídos de GluR2 na suscetibilidade observada no nível de mRNA. Isto é consistente com modificações pós-traducionais, incluindo alterações no tráfico de receptores AMPA, também desempenhando um papel importante, como foi observado em modelos de abuso de drogas.30,47.
A regulação complexa da transmissão glutamatérgica em NAc por estresse crônico é destacada por nossa descoberta de SC1 como outro gene alvo para ΔFosB, que, como a indução de GluR2, medeia a resiliência. SC1 é conhecido por regularizar a plasticidade sináptica31. Como resultado de suas propriedades anti-adesivas, a indução SC1 em NAc pode resultar em um ambiente mais permissivo para as mudanças estruturais que acompanham a plasticidade nas sinapses glutamatérgicas que parecem cruciais para a resiliência. Por exemplo, evidências recentes mostram que a remoção da matriz extracelular permite a difusão dos receptores AMPA e, portanto, promove a plasticidade sináptica49.
Em resumo, nossos resultados apóiam um esquema pelo qual ΔFosB no NAc media a resiliência frente ao estresse crônico, em parte induzindo uma forma de plasticidade sináptica que contrabalança a forte aprendizagem associativa negativa que ocorre em camundongos suscetíveis. Por exemplo, os aumentos nos receptores de AMPA sem GluR2 em NAc, que vemos em camundongos suscetíveis, demonstraram exacerbar as respostas a sinais associados à cocaína que promovem o desejo e a recaída em modelos de dependência30,47. Em contraste, o amortecimento do tônus glutamatérgico em camundongos resilientes, através do aumento de GluR2 e talvez da indução de SC1, poderia render um estímulo saliente, como um novo mouse no paradigma de derrota social, menos capaz de ativar neurônios NAc e, assim, permitir a meta comportamento dirigido para continuar apesar do estresse. Nossas matrizes de genes sugerem o provável envolvimento de muitos alvos adicionais de ΔFosB, contribuindo também para a resiliência. O papel dominante desempenhado pela ΔFosB e seus alvos na capacidade de um indivíduo de se adaptar positivamente ao estresse crônico cria novos caminhos para o desenvolvimento de novos tratamentos antidepressivos.
MÉTODOS
Métodos e referências associadas estão disponíveis na versão online do documento em http://www.nature.com/natureneuroscience/.
Material suplementar
Supl
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Agradecimentos
Este trabalho foi apoiado por doações do Instituto Nacional de Saúde Mental e por uma aliança de pesquisa com a AstraZeneca. Agradecemos ao Drs. P. McKinnon e H. Russell pelo dom generoso do cDNA do SC1. Também agradecemos a I. Maze, Drs. R. Oosting, S. Gautron e D. Vialou pela discussão e comentários úteis sobre o manuscrito.
Notas de rodapé
Contribuições do autor VV e EJN foram responsáveis pelo desenho geral do estudo. A QL e a VV projetaram, conduziram e analisaram experimentos de RNA e ChIP. AJ Robison projetou, conduziu e analisou estudos eletrofisiológicos. A HEC e a VV projetaram e conduziram os experimentos farmacológicos do NBQX. QL, DMD, ELW e VV realizaram as cirurgias estereotáxicas. YNO clonou o cDNA do SC1 no vetor HSV. YHO realizou o ensaio de luciferase AP1. QL, DMD, DW e VV projetaram e conduziram os experimentos de isolamento social. VV, ELW e AJ Rush realizaram testes de derrota social e quantificação imuno-histoquímica. SI, QL, BW e VV realizaram e analisaram a cirurgia de ratos e o teste de nado forçado. EM e RN forneceram os vetores virais para a transgenia viral. MAS, VK e OB treinaram VV na derrota social e análise bioquímica e forneceram controle de qualidade sobre os dados de derrota social. SG e CAT forneceram o tecido cerebral post-mortem humano. VV e EJN escreveram o artigo com a ajuda de outros autores.
Informação sobre o autor Informações sobre reimpressões e permissões estão disponíveis em www.nature.com/reprints.
Adicional Informação Suplementar está ligado à versão online do jornal em www.nature.com/natureneuroscience/.
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