Expressão Diferencial de Proteínas FOSB e Genes Alvo em Potencial em Regiões Cerebrais Selecionadas de Pacientes com Dependência e Depressão (2016)

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

Publicado: 5 de agosto de 2016

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

Sumário

A exposição crônica ao estresse ou drogas de abuso tem sido associada à expressão gênica alterada em todo o corpo, e acredita-se que mudanças na expressão gênica em regiões distintas do cérebro estejam por trás de muitas doenças psiquiátricas, incluindo transtorno depressivo maior e dependência de drogas. Modelos pré-clínicos desses distúrbios forneceram evidências de mecanismos dessa expressão gênica alterada, incluindo fatores de transcrição, mas a evidência que sustenta um papel para esses fatores em pacientes humanos tem demorado a emergir. O fator de transcrição ΔFosB é induzido no córtex pré-frontal (PFC) e hipocampo (HPC) de roedores em resposta ao estresse ou cocaína, e sua expressão nessas regiões é regulada pelo controle “top down” dos circuitos de recompensa, incluindo o núcleo. accumbens (NAc). Aqui, usamos bioquímica para examinar a expressão do FosB família de fatores de transcrição e seus potenciais alvos gênicos em amostras de PFC e HPC post-mortem de pacientes deprimidos e viciados em cocaína. Nós demonstramos que ΔFosB e outras isoformas de FosB são reguladas negativamente no HPC, mas não no PFC dos cérebros de indivíduos deprimidos e viciados. Além disso, mostramos que os potenciais alvos transcricionais de ΔFosB, incluindo GluA2, também são regulados negativamente no HPC, mas não no CPF dos viciados em cocaína. Assim, nós fornecemos a primeira evidência de FosB expressão gênica em HPC humana e CPF nesses transtornos psiquiátricos e à luz de descobertas recentes que demonstram o papel crítico de HPC ΔFosB em modelos de aprendizagem e memória de roedores, esses dados sugerem que a redução de ΔFosB na HPC poderia estar subjacente aos déficits cognitivos que acompanham o abuso crônico de cocaína ou depressão.  

Citação: Gajewski PA, Turecki G, Robison AJ (2016) Expressão diferencial de proteínas FosB e potenciais genes alvo em regiões cerebrais selecionadas de pacientes com dependência e depressão. PLoS ONE 11 (8): e0160355. doi: 10.1371 / journal.pone.0160355

Editor: Ryan K. Bachtell, Universidade do Colorado Boulder, ESTADOS UNIDOS

Recebido: Fevereiro 29, 2016; Aceitaram: Julho 18, 2016; Publicado em: 5 de agosto de 2016

Direitos de autor: © 2016 Gajewski et al. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos do Licença Creative Commons Attribution, que permite o uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o autor original e a fonte sejam creditados.

Disponibilidade de dados: Todos os dados relevantes estão no papel.

Financiamento: O autor PAG recebeu algum apoio salarial de uma concessão para autor AJR da Fundação Whitehall. Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta e análise de dados, decisão de publicar ou preparação do manuscrito.

Interesses competitivos: Os autores declararam que não existem interesses concorrentes.

Introdução

Os mecanismos moleculares e de nível de circuito de doenças psiquiátricas, como a depressão e o vício, não são totalmente compreendidos, e esse conhecimento é crucial para o desenvolvimento racional de novos e melhores tratamentos. Alterações na expressão gênica no nucleus accumbens (NAc) e nas regiões do cérebro que exercem controle top-down sobre a função do NAc, como o córtex pré-frontal (PFC) e hipocampo (HPC), têm sido implicadas na patogênese da dependência e depressão por muitos estudos em ambos os organismos modelo e no cérebro humano post-mortem [1-5]. Muitos tratamentos atuais para a depressão operam através do aumento crônico da sinalização serotoninérgica e / ou dopaminérgica, e virtualmente todas as drogas de abuso afetam a sinalização da dopamina no NAc. Além disso, dependência e depressão são altamente comórbidas, com quase um terço dos pacientes com transtorno depressivo maior também tendo transtornos por uso de substâncias e comorbidade, resultando em maior risco de suicídio e maior comprometimento social e pessoal [6, 7]. Em conjunto, esses dados sugerem que deficiências crônicas no circuito de dopamina mesolímbica e estruturas conectadas podem estar subjacentes tanto ao vício quanto à depressão, e que mudanças na expressão gênica provavelmente desempenharão um papel crucial nessas más adaptações.

Tanto a depressão como a dependência se desenvolvem com o tempo e podem estar ligadas à exposição crônica ao estresse e / ou drogas de abuso [8, 9], e porque os antidepressivos típicos que visam a sinalização serotoninérgica e dopaminérgica requerem semanas de tratamento para ser eficaz [10], parece provável que a patogênese dessas doenças e os mecanismos de seu tratamento possam estar relacionados longo prazo alterações na expressão gênica. Tais mudanças podem resultar de modificações epigenéticas da estrutura gênica e, de fato, há evidências de um papel-chave para a metilação do DNA e modificações das histonas tanto no vício quanto na depressão [11-14]. No entanto, isso não exclui um papel potencial para fatores de transcrição nesses processos, particularmente fatores de transcrição estáveis ​​induzidos pela ativação neuronal crônica. Um desses fatores de transcrição é ΔFosB [1, 15, 16], uma variante de emenda produzida a partir do FosB gene. Ao contrário da proteína FosB de comprimento total, ΔFosB é notavelmente estável em comparação com outros produtos genéticos precoces imediatos (meia-vida de até 8 dias no cérebro [17]), principalmente devido ao truncamento de dois domínios degron no terminal C [18], bem como uma fosforilação estabilizadora em Ser27 [19, 20]. ΔFosB é induzido em todo o cérebro de roedores, incluindo o NAc e estruturas relacionadas, por estresse [21-23], antidepressivos [22] e drogas de abuso [24]. Além disso, modelos de roedores implicam a expressão de ΔFosB no NAc em ambos os vícios [20, 25] e depressão [26, 27], e estudos recentes sugerem um papel para ΔFosB nestas doenças em PFC [21] e HPC [28]. Na NAc, a expressão de ΔFosB promove aumento da sensibilização psicomotora e recompensa de psicoestimulantes em roedores [20, 25]. NAc ΔFosB também atua como um fator proresiliência no modelo de derrota social crônica do camundongo da depressão, e sua expressão é necessária para a função antidepressiva [26]. Em contraste, a expressão de ΔFosB no PFC promove a suscetibilidade ao estresse de derrota social em camundongos [21], sugerindo que ΔFosB desempenha papéis muito diferentes no circuito de recompensas e nas regiões cerebrais que o inervam. Finalmente, ΔFosB é induzido na HPC dorsal do rato por aprendizagem e sua função é necessária para a formação normal da memória espacial [28], fornecendo um possível mecanismo para os déficits cognitivos que freqüentemente acompanham a exposição crônica à droga e / ou depressão [29-31].

Como ΔFosB é um fator de transcrição, é comumente presumido que ele exerça seus efeitos biológicos através da modulação da expressão de genes-alvo selecionados, e muitos desses genes-alvo têm sido implicados na depressão e dependência. ΔFosB regula a expressão de múltiplas subunidades dos receptores de glutamato do tipo α-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazolepropiônico (AMPA) - e N-metil-D-aspartato (NMDA) [25, 26, 32], e esses receptores foram diretamente implicados no vício [33, 34], depressão [35, 36] e função antidepressiva [36, 37]. ΔFosB também regula a expressão de moléculas de sinalização, como a proteína quinase II (CaMKIIα) dependente de cálcio / calmodulina, que tem sido associada a muitos distúrbios psiquiátricos [38], e nós mostramos que esta regulação da expressão de CaMKII em camundongos estimula a sensibilização psicomotora à cocaína [20] e função antidepressiva [27]. Além disso, ΔFosB regula a expressão da quinase dependente de ciclina 5 (cdk5) [39], que é induzida no estriado pela exposição e estresse do psicoestimulante [40-42] e regula as respostas psicomotoras e motivacionais à cocaína [43]. Assim, há fortes evidências em modelos de roedores que a indução de ΔFosB em múltiplas regiões do cérebro por estresse, antidepressivos e drogas de abuso podem regular comportamentos relacionados à depressão e vício, modulando a expressão de genes alvo selecionados em regiões discretas do cérebro.

Embora os modelos pré-clínicos de dependência e depressão tenham sido bastante frutíferos, é essencial apoiar descobertas de modelos animais com evidências de estudos em humanos, se esperamos traduzir potenciais mecanismos moleculares em novas opções de tratamento. Demonstramos anteriormente que ΔFosB é regulado no NAc de viciados humanos em cocaína [20] e reduzido no NAc de humanos deprimidos [26]. No entanto, a regulamentação FosB A expressão de produto gênico em HPC e PFC, reguladores críticos da ativação neuronal de NAc, não foi previamente estudada em cérebro humano, nem tem regulação da expressão potencial do gene alvo de ΔFosB. Portanto, examinamos a expressão de FosB produtos gênicos, bem como a expressão de potenciais genes-alvo ΔFosB, no PFC e HPC de pacientes que sofrem de transtorno depressivo maior ou dependência de cocaína.

Materiais e Métodos

Amostras Humanas

Os tecidos cerebrais humanos post-mortem foram obtidos a partir do Douglas Bell-Canada Brain Bank (Instituto da Universidade de Saúde Mental de Douglas, Montreal, Quebec, Canadá). Informações sobre o uso de substâncias relacionadas a viciados em cocaína, pacientes com depressão e controles pareados podem ser encontradas em tabela 1. A preservação do tecido procedeu essencialmente como descrito [44]. Resumidamente, uma vez extraído, o cérebro é colocado em gelo molhado em uma caixa de isopor e levado às instalações do Douglas Bell-Canada Brain Bank. Os hemisférios são imediatamente separados por um corte sagital no meio do cérebro, tronco cerebral e cerebelo. Os vasos sanguíneos, a glândula pineal, o plexo coroide, o meio cerebelo e o meio tronco cerebral são tipicamente dissecados do hemisfério esquerdo, o qual é então cortado coronalmente em fatias de 1 cm de espessura antes do congelamento. A segunda metade do cerebelo é cortada sagitalmente em fatias com espessura de 1cm antes do congelamento. Os tecidos são congelados em 2-metilbutano a -40 ° C durante ~ 60 seg. Todos os tecidos congelados são mantidos separadamente em sacos de plástico a -80 ° C para armazenamento a longo prazo. As regiões cerebrais específicas são dissecadas a partir de fatias coronais congeladas numa placa de aço inoxidável com gelo seco em todo o lado para controlar a temperatura do ambiente. As amostras de PFC provêm da área de Brodmann 8 / 9 e as amostras de HPC são retiradas da massa central da formação hipocampal (Fig 1).

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Fig 1. Diagrama de regiões de dissecção para amostras de cérebro humano.

Os desenhos representam secções coronais anteriores (A) e posteriores (B) do cérebro humano utilizadas para a dissecção de amostras de PFC e (C) amostras de HPC. Caixas vermelhas destacam áreas de dissecação. SFG: giro frontal superior; MFG: giro frontal médio; IG: giro insular; FuG: giro fusiforme.

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0160355.g001

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Tabela 1. Dependência de substância, toxicologia e uso de medicação antidepressiva em viciados em cocaína humana, pacientes com depressão e grupos de controle pareados.

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

Amostras de Mouse

O estudo seguiu as diretrizes descritas no Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório, oitava edição (Instituto de Recursos Animais de Laboratório, 2011). Antes de qualquer teste, todos os procedimentos experimentais foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso Animal da Michigan State University. Se algum animal apresentar falta de higiene, infecção, perda de peso severa ou imobilidade, o animal é sacrificado. Nenhum animal necessitou de tal eutanização antes do ponto final experimental no presente estudo. Após a chegada às instalações, os ratos machos C7BL / 57 com a idade 6 (The Jackson Laboratory, Bar Harbor, EUA, EUA) foram alojados a 4 por gaiola numa sala de colónia a uma temperatura constante (23 ° C) durante pelo menos 3 dias antes da experimentação em um ciclo de luz / escuridão 12 h com ad libidum comida e água. Os ratinhos receberam cocaína crónica (7 dias) ou aguda (injecção única) (15 mg / kg) ou solução salina estéril (0.9% salina) através de uma injecção intraperitoneal (ip) e sacrificados por deslocação cervical uma hora após a injecção final. O tecido foi colhido imediatamente (Fig 2) ou em pontos de tempo variados após o sacrifício (Fig 3).

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Fig 2. Comparao de proteas FosB humanas e de murganho.

(A) Western blot de proteínas do hipocampo com anticorpo FosB revela múltiplas bandas adicionais numa amostra de HPC típica em viciados em cocaína humana comparativamente com um HPC de ratinho crónico tratado com cocaína (15 mg / kg por 7 dias). Bandas novas são aparentes em 20 kDa, 23 kDa (seta branca) e 30 kDa (seta preta). (B) Gráficos de correlação e regressão linear da expressão proteica para cada banda nas amostras humanas com o intervalo pós-morte (tempo entre a morte e o congelamento do cérebro) para cada amostra humana. Linhas pontilhadas representam o intervalo de confiança 95%; nenhuma inclinação de regressão linear diferiu significativamente de 0.

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

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Fig 3. Expressão de proteínas FosB em HPC de camundongo após amplos intervalos pós-morte.

Os cérebros dos ratinhos que receberam uma injecção aguda de cocaína (15 mg / kg ip) ficaram no local para 0, 1 ou 8 horas após o sacrifício antes da colheita da HPC. Western blot revela o acúmulo de uma banda 23 kDa nos animais 8 hr, mas não mostra outras bandas encontradas em amostras de HPC humanas.

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

Western blotting

Os cérebros de ratinho foram extraídos rapidamente em gelo e depois cortados em secções 1 mm e o hipocampo dorsal foi removido com um punção de calibre 12 e imediatamente congelado em gelo seco. Tanto as amostras humanas como de ratinho foram homogeneizadas por sonicação ligeira em tampão RIPA modificado (10 mM Tris base, 150 mM cloreto de sódio, 1 mM EDTA, 0.1% dodecil sulfato de sódio, 1% Triton X-100, 1% deoxicolato de sódio, pH 7.4 inibidores de protease e fosfatase [Sigma Aldrich]). A concentrao foi medida utilizando o Ensaio de Protea DC (BioRad) e as amostras de gel foram normalizadas quanto protea total. As prote�as foram separadas em g�s de gradiente de poliacrilamida 4-15% (Criterion System, BioRad), e realizou-se Western blotting utilizando quimiluminesc�cia (SuperSignal West Dura, Thermo Scientific). A proteína total foi testada usando Swift Membrane Stain (G Biosciences) e as proteínas foram quantificadas usando o software ImageJ (NIH). Foram utilizados anticorpos primários para detectar as isoformas de FosB (5G4; 1: 500; Sinalização celular, 2251), GluA2 / 3 (1: 1,000; Millipore, 07-598), CaMKIIα (1: 1,000; Millipore, 05-532), cdk5 (1: 1,000; Santa cruz, sc-173), GAPDH (1: 20,000; Sinalização Celular, 21185).

Estatísticas

Todas as análises estatísticas foram realizadas usando o pacote de software Prism 6 (GraphPad). A análise de regressão linear foi utilizada para determinar se a expressão de FosB os produtos gênicos foram correlacionados com o intervalo pós-morte. A inclinação de cada linha de regressão linear foi testada quanto à diferença significativa de zero. Os testes t de Student foram usados ​​para todas as comparações de pares entre indivíduos dependentes e dependentes de cocaína (indicados em Resultados em que o valor t é dado). ANOVAs unidirecionais foram usadas para todas as comparações múltiplas entre controles, indivíduos deprimidos com antidepressivos a bordo, ou indivíduos deprimidos sem antidepressivos (indicados em Resultados onde o valor F é dado). Os one-way ANOVAs foram seguidos por Tukey post hoc teste. P <0.05 foi considerado significativo.

Resultados

Nossos estudos recentes indicam que os três principais produtos da FosB gene no cérebro, FosB de comprimento total (~ 50 kDa), ΔFosB (~ 35 – 37 kDa) e Δ2ΔFosB (~ 25 kDa), são diferencialmente induzidos em regiões associadas a recompensa cerebral em resposta ao estresse e tratamento antidepressivo [22], e outros antígenos relacionados a Fos provavelmente produzidos pela FosB gene também foram observados no cérebro do rato [45-47]. Portanto, primeiro procuramos determinar se o cérebro humano expressa um padrão de FosB produtos de genes semelhantes aos encontrados no cérebro de ratos. Comparamos uma amostra típica de HPC de um viciado em cocaína humana (tabela 2) a HPC de um rato com cocaína crónica (15 mg / kg, ip para 7 dias). Todos os três principais FosB foram encontrados produtos genéticos no tecido cerebral de ratinho e humano, mas foram observadas bandas adicionais na amostra humana em comparação com o rato (Fig 2A). Mais proeminentemente, bandas em ~ 30 kDa, ~ 23 kDa e ~ 20 kDa apareceram em amostras humanas, mas não foram observadas em amostras de camundongos. Postulamos que essas bandas podem representar produtos proteolíticos resultantes da degradação de FosB ou ΔFosB devido ao intervalo pós-morte prolongado (PMI) em nossas amostras humanas (tabela 2). No entanto, nenhuma correlação foi encontrada entre a intensidade destas novas bandas e PMI (Fig 2B), ou entre o PMI e os principais produtos gênicos, FosB, ΔFosB e Δ2ΔFosB (Fig 2B), ou seja, nenhuma das linhas de regressão apresentou um declive significativamente diferente de zero. Assim, estas novas bandas podem não ser produtos de degradação proteolítica resultantes do tempo prolongado entre a morte e o congelamento de tecidos.

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Tabela 2. Demografia de viciados em cocaína humana, pacientes com depressão e grupos controle pareados.

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

Para investigar isso, nós demos aos camundongos uma única injeção de cocaína (15 mg / kg, ip) ou solução salina e os sacrificamos por deslocamento cervical uma hora depois. Os cérebros foram então deixados no local por zero, uma ou oito horas antes de as amostras serem coletadas. Observamos alguns produtos de degradação (Fig 3), sendo o mais proeminente ~ 23 kDa, mas o padrão resultante não imitou o observado em amostras de HPC humanas. Em conjunto, esses dados indicam que há antígenos adicionais relacionados a Fos no cérebro humano que podem representar novos FosB produtos genéticos e é improvável que seja o resultado da proteólise de FosB ou ΔFosB.

Em seguida, procuramos determinar se a dependência de cocaína, a depressão não tratada ou a depressão, juntamente com a exposição à medicação antidepressiva, estão associadas a mudanças FosB produtos genéticos em HPC ou PFC humano. Os pacientes e controles foram escolhidos de forma que não houvesse diferenças significativas na média de idade, sexo, pH cerebral ou IPM (tabela 1). Em amostras de pacientes dependentes de cocaína, Western blot não revelou diferenças na expressão de qualquer isoforma de FosB no CPF em comparação com controles (Fig 4A e 4B). No entanto, observamos uma diminuição acentuada na HPC de indivíduos dependentes de cocaína em FosB de comprimento total (t(35) = 2.67, p = 0.012), ΔFosB (t(31) = 2.81, p = 0.009), bem como nas três novas bandas, 30 kDa (t(34) = 2.71, p = 0.011), 23 kDa (t(15) = 2.7, p = 0.016) e 20 kDa (t(13) = 2.43, p = 0.031) e uma tendência para uma diminuição em Δ2ΔFosB (t(29) = 2.03, p = 0.052). Da mesma forma, em amostras de pacientes que sofrem de depressão, não houve diferenças na expressão de qualquer isoforma FosB no PFC, enquanto o HPC mostrou decréscimos em FosB de comprimento total (F (2,35) = 1.98, p = 0.048) e ΔFosB ( F (2,30) = 1.38, p = 0.027), bem como na banda 23 kDa (F (2,21) = 2.05, p = 0.022) e na banda 20 kDa (F (2,18) = 0.97, p = 0.028) (Fig 4C e 4D). Estes dados sugerem que FosB A expressão gênica na HPC é reduzida em múltiplas condições psiquiátricas, enquanto a expressão da PFC não é afetada.

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Fig 4. Expressão de proteínas FosB em HPC e PFC de pacientes humanos dependentes de dependência de cocaína e depressão.

(A) Western blot de proteínas FosB do HPC e PFC de viciados em cocaína humana (Coc) e controles (Con). (B) A quantificação revela uma diminuição dependente da cocaína em muitas proteínas FosB no HPC, mas não no PFC (*: p <0.05, #: p = 0.05). (C) Western blot de proteínas FosB do HPC e PFC de pacientes com depressão humana (Dep) ou em antidepressivos (Dep + AD) e controles (Con). (D) A quantificação revela uma diminuição dependente da depressão em algumas proteínas FosB no HPC, mas não no PFC (*: p <0.05). Barras de erro indicam média +/- SEM.

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

A evidência direta de alvos gênicos da regulação transcricional de ΔFosB em HPC é escassa, com apenas proteína quinase dependente de ciclina 5 (cdk5) um alvo confirmado após estimulação eletroconvulsiva em camundongos [39]. No entanto, muitos outros genes são alvos conhecidos da regulação transcricional de ΔFosB em outras regiões cerebrais, particularmente no NAc. Estes incluem um número de genes essenciais para a função celular do hipocampo e plasticidade sináptica, como GluA2 [48] e CaMKII [20]. Portanto, usamos o Western Blot para avaliar os níveis de alvos genéticos potenciais de ΔFosB em HPC e PFC de pacientes dependentes e deprimidos de cocaína. Não encontramos diferenças significativas nos níveis de proteína dos genes-alvo candidatos no PFC de indivíduos dependentes de cocaína, enquanto o HPC mostrou uma diminuição significativa no GluA2 (t (34) = 2.31, p = 0.027) e uma forte tendência de diminuição no Níveis CaMKII (t (35) = 1.99, p = 0.053), enquanto cdk5 permaneceu inalterado (Fig 5A e 5B). No PFC e HPC de pacientes deprimidos não houve alterações na expressão dos genes alvo ΔFosB (Fig 5C e 5D). Estes dados sugerem que ΔFosB pode estar regulando a expressão de potenciais genes alvo em HPC humana, e esta regulação pode ser específica para a região do cérebro e doença.

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Fig 5. Expressão de possíveis proteínas alvo do gene ΔFosB em HPC e PFC de pacientes humanos dependentes de dependência de cocaína e depressão.

(A) Western blot de potenciais proteínas alvo do gene ΔFosB do HPC e PFC de usuários de cocaína humanos (Coc) e controles (Con). (B) A quantificação revela uma diminuição dependente da cocaína em todos os GluA2 e CaMKII no HPC, mas não no PFC (*: p <0.05, #: p = 0.05). (C) Western blot de proteínas alvo do gene ΔFosB potenciais do HPC e PFC de pacientes com depressão humana (Dep) ou em antidepressivos (Dep + AD) e controles (Con). (D) A quantificação não revela alterações dependentes da depressão. Barras de erro indicam média +/- SEM.

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

Discussão

Aqui, apresentamos a primeira compilação de FosB produto gênico e análise da proteína ΔFosB-alvo no hipocampo e no córtex pré-frontal de viciados em cocaína e pacientes deprimidos. Sabe-se que essas regiões cerebrais desempenham papéis-chave na fisiopatologia dessas doenças, e o uso de amostras post-mortem humanas nos permite: 1) determinar se as alterações moleculares encontradas em modelos de roedores bem estudados dessas doenças são recapituladas em humanos ; 2) identificar novas vias de estudo em modelos de roedores para potencial intervenção terapêutica. Nossas análises focaram na expressão de FosB produtos genéticos, como a sua expressão nessas regiões tem sido sugerido para desempenhar um papel na depressão e é induzida pela exposição à cocaína em modelos de roedores [21, 22, 24]. Ao examinar inicialmente os níveis de proteína FosB em nossas amostras humanas, ficou claro que nosso anticorpo FosB detectou mais bandas do que as previamente relatadas em amostras de cérebro de roedores pelo nosso grupo e muitos outros [1, 22]. Como os cérebros humanos são congelados horas após a morte, enquanto amostras de camundongos são removidas e congeladas dentro de dois minutos após o sacrifício, deixamos cérebros de camundongos no local após o sacrifício por até oito horas para determinar se bandas semelhantes surgiriam. No entanto, como não observamos o mesmo padrão de proteínas FosB encontradas nas amostras humanas, e porque também não encontramos correlação entre o comprimento do PMI e os níveis das várias bandas em amostras humanas, concluímos que muitas das bandas É improvável que as amostras de cérebro humano sejam o resultado de degradação proteolítica de isoformas de FosB maiores. Embora não possamos descartar diferenças no maquinário proteolítico entre as espécies, sugerimos que algumas das bandas humanas podem resultar do splicing diferencial do mRNA do FosB, e futuros estudos do nosso grupo abordarão essa questão.

Resultados anteriores de estudos com roedores encontraram um aumento nas isoformas de FosB em HPC e PFC após cocaína crônica [24]. No entanto, a partir de nossa coorte de indivíduos dependentes de cocaína, encontramos uma diminuição em todas as isoformas de FosB em HPC, sem alteração no CPF em comparação com indivíduos controle. Acreditamos que isso pode ser devido às diferenças inerentes entre estudos com roedores e casos de dependência humana. Os estudos sobre a dependência de cocaína duram apenas uma pequena fração da vida do roedor, e nenhum estudo de indução com ΔFosB foi além dos primeiros dias de exposição contínua à cocaína [1, 20]. Os usuários humanos de cocaína podem ser dependentes por períodos muito mais longos, o que pode induzir efeitos homeostáticos causando FosB gene a ser reprimido em HPC. Além disso, muitos estudos demonstraram que a dependência de longo prazo a psicoestimulantes é acompanhada por redução da função cognitiva [9, 49]. Nosso trabalho recente demonstra que o HPC ΔFosB desempenha um papel crítico no aprendizado [28], e assim a diminuição do HPC FosB A expressão gênica em dependentes de cocaína mostrados aqui pode representar um mecanismo para o declínio cognitivo na dependência de psicoestimulantes. Com diminuição da expressão do FosB gene em HPC, também observamos uma diminuição nos níveis de proteína dos genes alvo ΔFosB candidatos GluA2 e CaMKII, e ambas as moléculas também são críticas para a função e aprendizado de HPC [50] e foram anteriormente ligados ao vício [38, 51].

No HPC de pacientes deprimidos, observamos uma diminuição em múltiplas proteínas FosB, dependendo se os pacientes estavam tomando antidepressivos. Isto pode indicar que os antidepressivos têm efeitos diferenciais na junção ou estabilidade de FosB produtos de genes, embora nossos estudos anteriores em roedores não revelaram tais diferenças [22]. No entanto, não houve diferenças na expressão de potenciais genes alvo em HPC ou PFC destes pacientes. Embora a depressão maior seja freqüentemente acompanhada por problemas cognitivos [52], é provável que o HPC ΔFosB não seja o único fator alterado em resposta à depressão. Enquanto os viciados em cocaína mostraram mudanças na HPC ΔFosB e na expressão do gene alvo, a depressão pode estar levando a diferentes mecanismos compensatórios que impedem a redução na expressão de GluA2 ou CaMKII. Assim, estudos futuros irão elucidar se as mudanças na expressão do gene HPC na depressão e dependência surgem de mecanismos semelhantes.

É importante notar que as populações humanas usadas para este estudo não têm a homogeneidade dos modelos pré-clínicos de roedores ou primatas. Por exemplo, cinco dos pacientes deprimidos sofriam de alcoolismo e dois tinham opiáceos a bordo no momento da morte. Da mesma forma, seis dos indivíduos dependentes de cocaína usaram antidepressivos nos três meses anteriores à morte. Embora isso não seja surpreendente, uma vez que a depressão e o vício têm um alto nível de comorbidade [6, 7], complica a interpretação dos resultados. Não observamos uma diferença significativa em nenhuma das nossas medidas bioquímicas entre indivíduos dependentes de cocaína que tinham antidepressivos a bordo e aqueles que não o fizeram, nem observamos diferenças entre pacientes deprimidos que tinham dependência de substância e aqueles que não o fizeram (dados não mostrados ). No entanto, isso exclui efeitos sobrepostos ou sinérgicos da depressão e do vício em nossas medidas. Pelo contrário, como observamos diminuições semelhantes na expressão da isoforma HPC FosB com depressão e dependência, é possível que a redução na HPC FosB A expressão gênica é um mecanismo comum entre as duas condições e pode contribuir para a comorbidade. A investigação desta hipótese exigirá coortes muito maiores de seres humanos e estudos pré-clínicos adicionais.

Em conclusão, descobrimos que múltiplos FosB produtos de genes são regulados negativamente no HPC, mas não no PFC, de humanos que sofrem de dependência e depressão. Embora não possamos estabelecer uma conexão etiológica entre esse fenômeno e os estados de doença, é possível que diminuições na HPC ΔFosB e / ou outras isoformas de FosB possam, em parte, fundamentar os déficits cognitivos associados à depressão e à dependência, ou contribuir para a comorbidade desses transtornos psiquiátricos. distúrbios

Agradecimentos

Os autores gostariam de agradecer a Kenneth Moon pela excelente assistência técnica.

Contribuições do autor

  1. Concebido e projetado os experimentos: AJR PAG.
  2. Realizamos os experimentos: AJR GT PAG.
  3. Analisou os dados: PAG AJR.
  4. Reagentes / materiais / ferramentas de análise: GT
  5. Escreveu o papel: PAG AJR.

Referências

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