HDAC1-mediert regulering av GABA-signalering i lateralseptumet letter langvarig sosial fryktutryddelse hos hannmus

Sosial angstlidelse (SAD) er forårsaket av traumatiske sosiale opplevelser. Det er preget av intens frykt og unngåelse av sosiale kontekster, som kan etterlignes robust av paradigmet for sosial fryktkondisjonering (SFC). Utryddelsesfasen av SFC-paradigmet er beslektet med eksponeringsterapi for SAD og krever å lære å skille traumet fra den sosiale konteksten. Læringsindusert acetylering av histoner er avgjørende for dannelsen av ekstinksjonsminne og dens utholdenhet. Selv om klasse I histondeacetylaser (HDAC) regulerer den ovennevnte læringsprosessen, er det mangel på klarhet i isoformer og romlig spesifisitet i HDAC-funksjon i sosial læring. Ved å bruke SFC-paradigmet karakteriserte vi funksjonelt rollen til HDAC1, spesifikt i lateral septum (LS), i å regulere dannelsen av langsiktig minne for sosial fryktutryddelse.

Induksjon er veldig viktig i læring. Passende induksjon kan få elevene til å akseptere kunnskap mer bevisst, og forstå og huske læringsinnhold dypere. Dette er fordi folks hukommelse er en slags mental aktivitet og en manifestasjon av intelligens. Induksjon er en positiv og kreativ kognitiv aktivitet, som kan stimulere og veilede folks tenkning og fantasi under den kognitive prosessen, og dermed forbedre hukommelsen.

Induksjon kan oppnås på ulike måter. Lærere kan for eksempel sette opp problemer under forelesninger og la elevene tenke på løsninger selv, noe som kan hjelpe elevene til å forbedre deres evne til å analysere problemer og hukommelse. I tillegg kan lærere også bruke rike undervisningsressurser, som bilder, lyd, video og andre måter å fremme elevenes absorpsjon og hukommelse av kunnskap.

På grunn av dette er det et nært forhold mellom induksjon og hukommelse. Gjennom passende induksjon kan elever forstå kunnskap dypere og mestre læringsinnhold bedre. Denne dype forståelsen vil hjelpe elevene å beholde kunnskapen i en lengre periode og lette fleksibel anvendelse av det de har lært i senere læring og praksis.

Kort sagt, induksjon og hukommelse er uatskillelige. Vi må finne en passende læringsmetode og induksjonsmetode gjennom kontinuerlig utforskning og praksis, og kontinuerlig forbedre hukommelsen og læringsnivået vårt. Bare på denne måten kan vi gi full spill til våre talenter i fremtidens liv. Det kan sees at vi trenger å forbedre hukommelsen vår. Cistanche kan forbedre hukommelsen fordi Cistanche er et tradisjonelt kinesisk medisinsk materiale med mange unike effekter, en av dem er å forbedre hukommelsen. Effekten av kjøttdeig kommer fra en rekke aktive ingredienser den inneholder, inkludert karboksylsyre, polysakkarider, flavonoider, etc. Disse ingrediensene kan fremme helsen til hjernen gjennom ulike kanaler.

Klikk vet kosttilskudd for å øke hukommelsen

Vi målte en lokal økning i aktivitetsinduserende HDAC1-fosforylering ved serinrester av sosial frykt-tilstand og d (SFC+) mus som svar på utryddelsen av sosial frykt. Vi fant også at LS-HDAC1-funksjonen korrelerer negativt med akutt sosial fryktutryddelselæring ved bruk av farmakologiske og virale tilnærminger. Videre forbedret hemming av LS-HDAC1 uttrykket av GABA-A-reseptor 1-underenheten (Gabrb1) i SFC+-mus, og aktivering av GABA-A-reseptorer lettet akutt utryddelseslæring. Til slutt førte tilrettelegging av ekstinksjonslæring ved HDAC1-hemming eller GABA-A-reseptoraktivering i LS til dannelsen av langvarig ekstinksjonsminne, som vedvarte selv 30 dager etter utryddelse. Resultatene våre viser at HDAC1-mediert regulering av GABA-signalering i LS er avgjørende for dannelsen av minneshemmende sosial frykt-utryddelsesminne.

INTRODUKSJON

Sosial angstlidelse (SAD) forårsaket av aversiv sosial opplevelse er preget av intens frykt og unngåelse av sosiale situasjoner [1, 2]. Behandling for SAD består av eksponeringsbasert kognitiv atferdsterapi (CBT), som skaper et "sikkerhets"-minne som eksisterer side om side med det opprinnelige aversive minnet [3, 4]. Siden den samme signalen kan aktivere både aversive og sikkerhetsminner, konkurrerer de når de gjenkalles av relevante stimuli, og det dominerende minnesporet bestemmer atferdsutfallet. Sikkerhetsminnet skapt av eksponeringsbasert CBT er kjent for å avta over tid, noe som fører til et tilbakefall av tidligere utslukte fryktresponser hos SAD-pasienter [5–7]. Derfor er det viktig å forstå mekanismene som ligger til grunn for varig ekstinksjonsminne for å utvikle terapeutiske strategier som fører til mer fullstendig og robust remisjon fra SAD.

For dette formål etablerte vi det operante sosiale fryktkondisjoneringsparadigmet (SFC), som genererer robust frykt og unngåelse av slektninger hos mus [8]. I dette paradigmet induseres sosial fryktutryddelse og dannelse av utryddelsesminne av påfølgende presentasjoner av ulike sosiale stimuli (ukjente slektninger), noe som resulterer i et gradvis tap av frykt og økt sosial etterforskning [9]. Tidligere studier fra laboratoriet vårt har vist involvering av lateral septum (LS) i utryddelsen av SFC-indusert sosial frykt hos mus [10, 11]. LS er også kjent for å regulere ulike sosial atferd [12], som er underbygget av komplekse epigenetiske mekanismer [13]. Imidlertid forblir de epigenetiske mekanismene i LS som regulerer utryddelsen av sosial frykt og dannelsen av langsiktig utryddelsesminne ukjente.

Samstemmende bevis tyder på viktigheten av posttranslasjonell acetylering av N-terminale haler av histonrester i konsolidering og vedlikehold av fryktminne [14]. Klasse I histondeacetylaser (HDAC), som katalyserer fjerning av acetylgrupper fra disse N-terminale halene av histoner, er essensielle regulatorer av genuttrykk som ligger til grunn for læring og hukommelse [15]. Disse klasse I HDAC-ene, inkludert HDAC1, HDAC2, HDAC3 og HDAC8, viser bemerkelsesverdig romlig og kontekstuell avhengighet i deres funksjon.

For eksempel ble hippocampal HDAC1 funnet å forbedre assosiativ hukommelse i et kontekstuelt fryktkondisjoneringsparadigme [16], mens hippocampal HDAC2 har vært funksjonelt knyttet til svekkelse i langsiktig objekt- og romlig hukommelsesdannelse [17, 18]. Tilsvarende ble HDAC1-aktivitet oppregulert, mens HDAC2-aktivitet ble nedregulert i henholdsvis amygdala og prefrontal cortex etter cued fear conditioning [19]. Studier har også implisert det differensielle bidraget til HDAC3 i dannelsen av robuste aversive kontekstuelle og cued fryktminner i henholdsvis hippocampus og basal amygdala [20].

Tatt i betraktning de varierte og kompliserte funksjonene til klasse I HDACer i regulering av læring og hukommelse, brukes HDAC-hemmere ofte som kognitive forsterkere i flere prekliniske studier [21]. Bidraget fra spesifikke HDAC-er for å regulere utholdenheten til minne om sosial fryktutryddelse forblir unnvikende.

I denne studien undersøkte vi derfor reguleringen av klasse I HDAC-er i sammenheng med SFC-paradigmet. Basert på post-ekstinksjonsøkningen i aktivitetsinduserende serin-fosforylering av HDAC1, manipulerte vi LS-HDAC1-funksjonen ved å bruke farmakologisk hemming og viral overekspresjon. Videre, oppfølging av økningen i ekspresjonen av genet som koder for 1-underenheten av gamma-aminosmørsyre (GABA) A-reseptoren (Gabrb1) som respons på kombinasjonen av HDAC1-blokkade og ekstinksjonstrening, aktiverte vi GABA-A-reseptoren signalering i LS. Til slutt testet vi for effekten av LS-HDAC1-hemming og LSGABA-A-reseptoraktivering på langsiktig ekstinksjonsminnedannelse. Resultatene våre indikerer at LS-HDAC1 negativt regulerer sosial fryktutryddelselæring og langsiktig sosial fryktutryddelseslæring via GABA-A-signalering.

MATERIALER OG METODER

Dyr

CD1-hannmus (Charles River Germany, 8–11 uker gamle ved starten av eksperimenter) ble holdt i grupper under standard laboratorieforhold (12/12 timer lys/mørke-syklus, lys på kl. 06:00, 22 grader, 60 % fuktighet, mat og vann ad libitum) i polykarbonatbur (16 × 22 × 14 cm) frem til operasjon eller 3 dager før hvert atferdseksperiment. Alders- og vekttilpassede CD1-hannmus ble brukt som sosiale stimuli i SFC-paradigmet. Alle eksperimentelle prosedyrer ble utført mellom 08:00 og 12:00 t av Guide for the Care and Use of Laboratory Animals of the Government of Unterfranken, ARRIVE-retningslinjene [22] og retningslinjene til NIH.

SFC-paradigme

SFC ble utført som tidligere beskrevet [8] med mindre modifikasjoner for å analysere langsiktig utryddelse:

Sosial frykttilegnelse (dag 1). Mus ble plassert i fryktkondisjoneringskammeret og fikk tilvenne seg i 30 s før de ble utsatt for et tomt nettingbur i 3 minutter hvor de fritt kunne undersøke objektet. Deretter ble det tomme buret erstattet med et identisk bur som inneholdt alders- og vekttilpasset spesifikk (betinget stimulus: CS). Kondisjonerte mus (SFC+) fikk et mildt fotsjokk (ubetinget stimulus: US; 0,7 mA, 1 s) hver gang de undersøkte den spesifikke. Ukondisjonerte mus (SFC-) fikk fritt samhandle med den spesifikke i 3 minutter. Vanligvis unngikk SFC+ mus å nærme seg eller samhandle med den spesifikke etter 1–3 CS-US-parringer, på hvilket tidspunkt de ble ansett for å ha ervervet sosial frykt og returnert til hjemmeburet.

Sosial fryktutryddelse (dag 2). Sosial fryktutryddelse ble utført identisk i hjemmeburet til SFC+ og SFC−mus. Hver enkelthusmus ble eksponert tre ganger for et tomt nettingbur, deretter for seks forskjellige alders- og vekttilpassede slektninger i 3 minutter hver, med et 3-min. interstimulusintervall. Tiden brukt på å undersøke den sosiale stimulansen ble målt som en indikator på sosial frykt.

Tilbakekalling av sosial frykt (dag 3, dag 32). For kortsiktig tilbakekalling av sosial frykt ble mus utsatt for seks forskjellige sosiale stimuli i hjemmeburet i 3 minutter med et 3-min. interstimulusintervall. For den langsiktige tilbakekallingen av sosial frykt ble mus testet i hjemmeburet 30 dager etter at sosial frykt ble utryddet.

Stereotaksiske implantasjoner

Guide cannulbygth; Injecta GmbH) for bilateral medikamentinfusjon i LS ble implantert stereotaksisk med spissen hvilende 2 mm over LS-målregionen (fra bregma: anterior–posterior: −0.3 mm, mediolateral: ±0 ,5 mm, dorsoventral: −1,6 mm [23]), under isofluranestesi (Forene, Abbott GmbH) [10, 24]. Alle mus fikk en subkutan injeksjon av antibiotika (10 mg/kg Baytril, Bayer GmbH) og smertestillende midler (0,05 mg/kg buprenorfin, Bayer) for å unngå post-kirurgiske infeksjoner og smerte. For å redusere post-kirurgisk stress, ble alle mus håndtert en gang daglig i minst 5 dager før eksperimenter hvor dummy-kanyler som lukker ledekanylene ble desinfisert.

Intraseptale medikamentinfusjoner

Mus mottok bilaterale infusjoner av enten MS275 (en orto-aminokonspesifikk liten molekylhemmer med høy affinitet for HDAC1; 375 ng/0.2 µl/halvkule) [16, 25], muscimol (Muc; en selektiv GABA-A). reseptoragonist; 0.2 µg/0,2 µl/halvkule) [26, 27] eller kjøretøy (Veh; 0.2 µl/halvkule; 0. 5 % DMSO i steril Ringer) inn i LS via en 27 G infusjonskanyle satt inn i guidekanylene koblet til en 10-µl Hamilton-sprøyte. Infusjon av MS275 og Muc ble utført henholdsvis 120 minutter eller 10 minutter før SFC-ekstinksjonstrening. Kun dyr med korrekte, histologisk verifiserte infusjonssteder ble inkludert i de statistiske analysene.

Intraseptale virale infusjoner

Adeno-assosiert virus (AAV; Vector Biolabs) for overekspresjon av HDAC1, dvs. AAV-hSyn-HDAC1-GFP-WPRE (HDAC1-OE; 2,5 × 1013 GC /ml;), eller kontrollvektoren, dvs. AAV-hSyn-GFP-WPRE (GFP; 2,5 × 1013 GC/ml), ble bilateralt infundert i LS (anterior-posterior fra bregma +0,3 mm , lateral ±0,5 mm; dorsoventral −3,8 mm, −3,4 mm, −3,1 mm, −2,8 mm) med fire 70-nl infusjoner/halvkule. Infusjoner ble utført 3 uker ble utsatt start av atferdseksperimenter som tidligere beskrevet [11].

Genekspresjonsanalyse

Mus ble utsatt for sosial fryktutryddelse og ble stående uforstyrret i hjemmeburene i 9 0 minutter etter atferdstrening. Mus ble deretter ofret under CO2-bedøvelse, hjernen deres ble raskt fjernet, og anterior-posterioror-posterior fra bregma 0.1 mm til -0.10 mm) ble dissekert.

RNA-isolering og PCR-array

Proteinekstraksjon og analyse

Nukleære proteiner ble ekstrahert ved bruk av EpiQuick Nuclear Extraction Kit (Epigentek) i henhold til produsentens protokoll. Western blot-analyse ble brukt for å oppdage HDAC1-ekspresjonTooryleringsnivåer. 15 ug protein ble oppløst på 12 % TGX flekkfrie geler (Bio-Rad) og overført til nitrocellulosemembraner. Membraner ble blokkert med 5 % melk, 1 % Tween-20 i Tris-bufret saltvann etterfulgt av inkubering over natten med følgende antibanilid-baserte anti-HDAC1 (Thermo Fisher; PA1-860; 1:2000) , HDAC1-fosforylering på serinrest 421 (kanin-anti-pHDAC1(S421); Thermo Fisher; PA5-36810; 1:2000), samt fosforylering på serin 421 og 423 (kanin-anti-pHDAC1(S421, S423), Thermo Fisher; PA5-36911; 1:2000). Immunmerkede bånd ble detektert ved å bruke det HRP-konjugerte geit-anti-kanin-antistoffet (Cell Signaling; #7074; 1:1000) etter et forbedret kjemibeforenssystem (SuperSignal West Dura, Thermo Fisher). Totalt protein ble brukt som en intern belastningskontroll.

Scoring av atferd og statistisk analyse

Tider for sosiale undersøkelser som en indikator på sosial frykt ble målt manuelt av en observatør som var blind for behandling ved bruk av JWatcher (1.0, Macquarie University og UCLA). GraphPad Prism versjon 9.0 for Windows (GraphPad Software) ble brukt til statistisk analyse. En detaljert rapport anterior-posterior analyser er tilgjengelig i tilleggstabell S2. Alle figurene ble produsert ved hjelp av Affinity-design.

RESULTATER

Sosial fryktutryddelse oppregulerer aktivitetsinducin før fosforyleringer i skilleveggen til SFC+-mus. Først analyserte vi HDAC1-proteinnivåer i septalvevssubjektede fra SFC+- og SFC−-mus 90 minutter etter eksponering for enten én sosial stimulus, dvs. forkortet ekstinksjon (SFC+/1ss og SFC−/1ss), eller seks sosiale stimuli, dvs. med fullstendig ekstinksjon (posterior–posterior6ss) (fig. 1A). Antallet CS-US-paringer under sosial fryktervervelse på dag 1 (fig. 1B) var lik mellom begge gruppene av SFC+-mus. Som forventet brukte SFC+-mus betydelig mindre tid på å undersøke de første (eller følgende) sosiale stimuli sammenlignet med SFC-mus (P <0,05; Fig. 1C), noe som indikerer høyere nivåer av sosial frykt. Ved slutten av den komplette utryddelsesprotokollen var imidlertid undersøkelsestiden til den sjette sosiale stimulansen av SFC+/6ss-mus lik den til deres SFC-/6ss-kolleger (fig. 1C), noe som tyder på vellykket utryddelse av sosial frykt.

Western blot-analyse avslørte ikke forskjeller i septale HDAC1-nivåer mellom de fire gruppene som ble testet, dvs. mellom SFC+/1ss, SFC+/6ss, SFC-/1ss og SFC-/6ss, under utryddelse av sosial frykt (fig. 1D). Post-translasjonell fosforylering av HDAC1 på ser421 (pHDAC1) og dobbelfosforylering ved ser421 og ser423 (ppHDAC1) er kjent for å øke deacetylaseaktiviteten til HDAC1 [28]. Dermed kvantifiserte vi pHDAC1- og ppHDAC1-nivåer i septumet for å vurdere aktiveringen av HDAC1 under utryddelse av sosial frykt. Både pHDAC1- og ppHDAC1-nivåene ble økt i SFC+/6ss sammenlignet med SFC+/1ss-mus (fig. 1E; P < 0.05 for pHDAC1 og fig. 1F; P < 0,05 for ppHDAC1), noe som tyder på en økning i HDAC1-aktivitet under utryddelse av sosial frykt.

Toveis modulering av LS-HDAC1 regulerer læring av sosial fryktutryddelse

Deretter hadde vi som mål å etablere en årsakssammenheng mellom LSHDAC1-funksjon og sosial fryktutryddelse ved toveis modulering av LS-HDAC1-funksjon ved bruk av enten farmakologisk blokade (tap av funksjon) eller en AAV-mediert overuttrykk (funksjonsgevinst) i to separate kohorter av mus .

For farmakologisk blokade av mikrostanser ble S275 eller Veh bilateralt infundert i LS før ekstinksjonstrening som førte til følgende grupper: SFC+/Veh, SFC+/MS275, SFC-/Veh og SFC-/MS275 (fig. 2A). Antallet CS-US-paringer var ikke forskjellig blant SFC+-grupper under oppkjøpet av sosial frykt (fig. 2B). Under utryddelse av sosial frykt på dag 2, uttrykte alle SFC+ mus høye nivåer av sosial frykt under presentasjonen av den første sosiale stimulansen, uavhengig av behandlingen deres, som reflektert av lave sosiale etterforskningstider. Imidlertid akselererte HDAC1-hemming utryddelse, ettersom SFC+/MS275-gruppen allerede viste forhøyet sosial undersøkelse under eksponering for den andre og tredje sosiale stimulansen (P < 0.05 vs. SFC+/Veh; Fig. 2C). Behandling med MS275 påvirket ikke sosiale undersøkelsestider hos SFC-mus (fig. 2C, D). Alle gruppene viste tilsvarende høye nivåer av sosial etterforskning under kortsiktig tilbakekalling (fig. 2D), noe som indikerer vellykket utryddelse av sosial frykt.

For det andre utførte vi et gain-of-function eksperiment ved bruk av AAV-mediert overekspresjon av HDAC1 (AAV-hSyn-HDAC1-GFPWPRE; HDAC1-OE) eller et kontrollvirus (AAV-hSyn-GFP- WPRE; GFP) i skilleveggen til SFC+ og SFC−mus som fører til følgende grupper: SFC+/GFP, SFC+/HDAC-OE, SFC−/GFP og SFC−/HDAC-OE (fig. 2E). Alle grupper av SFC+ mus mottok samme antall CSUS-paringer under oppkjøpet tre uker etter viral transfeksjon (fig. 2F), noe som tyder på at overuttrykk av LS-HDAC1 ikke endret læring av sosial frykt. Alle SFC+-mus uavhengig av behandling viste høye nivåer av sosial frykt under presentasjonen av den første sosiale stimulansen, som reflektert av redusert sosial undersøkelse sammenlignet med de respektive SFC-gruppene (fig. 2G). Imidlertid ble utryddelse av sosial frykt betydelig svekket av LS-HDAC1-overuttrykk, ettersom SFC+/HDAC1-OE-gruppen viste lavere sosial undersøkelse under eksponering av 2. til 6. sosiale stimuli i motsetning til SFC+/GFP-musene som viste forventet utryddelse (P < 0.05 vs. SFC+/GFP; Fig. 2G). Før mus, påvirket ikke LS-HDAC1-overekspresjon sosial undersøkelsestid (Fig. 2G, H). Under kortsiktig tilbakekalling viste alle grupper av mus lignende nivåer av sosial undersøkelse (fig. 2H). Overekspresjon av HDAC1 ble bekreftet ved western blot-analyse (Supplerende Fig. S1).

Pre-ekstinksjonshemming av LS-HDAC1 fører til dynamiske endringer i genuttrykk

For å identifisere mulige nedstrømsmål for LS-HDAC1, ble SFC+ mus bilateralt infundert med enten Veh eller MS275 120 minutter før sosial frykt utryddes og ble ofret 90 minutter etter eksponering for enten den første (Veh) /1ss og MS275/1ss) eller den 6. (Veh/6ss og MS275/6ss) sosiale stimulansen (fig. 3A). Septalvevsmikrostanser ble oppnådd og behandlet ved bruk av en PCR-array for GABA og glutamatsignalering (se "Materialer og metoder"). Alle SFC+-grupper mottok et tilsvarende antall CS-US-paringer under sosial fryktoppkjøp (fig. 3B). Under utryddelse viste alle grupper av SFC+ mus lav sosial undersøkelse under eksponering for den første sosiale stimulansen. Imidlertid, under utryddelse, viste SFC+-mus som ble ofret etter den sjette sosiale stimulansen inkrementell sosial kontakt med hver eksponering som tyder på riktig sosial fryktutryddelse (fig. 3C). Som bekreftelse av resultatene i Fig. 2C ble utryddelse av sosial frykt akselerert i MS275/6ss sammenlignet med Veh/6ss-mus, noe som fremgår av høyere sosiale undersøkelsestider under presentasjonen til 2. og 3. sosiale stimulans (P < 0). 05 vs. Veh/ 6ss; fig. 3C). PCR-array-analyse for GABA- og glutamatsignalrelaterte gener avslørte dynamiske endringer i mange gener, som vist i varmekartet (fig. 3D). Komplett PCR-array-generalist sammen med respektive fold-endring og P-verdier er gitt i tilleggstabell S3. Imidlertid var ett gen som ble eksplisitt oppregulert i MS275-behandlede mus etter fullstendig ekstinksjonstrening Gabrb1 (P < 0,05 vs. alle andre grupper; Fig. 3E), mens dets nært beslektede Gabrb3-gen forble uendret (Fig. 3F ).

Farmakologisk aktivering av LS-GABA-A-reseptorer letter ekstinksjonslæring

Basert på resultatene av HDAC{{0}}inhibering-indusert post-ekstinksjonsforhøyelse i Gabrb1-uttrykk, antok vi at GABAergisk signalering kan ligge til grunn for den ekstinksjonsakselererende effekten av LSHDAC-hemming. For å teste denne ideen aktiverte vi LSGABA-A-signaleringen lokalt ved å tilføre Muc, en spesifikk GABA-A-agonist [25], eller Veh, noe som førte til følgende grupper: SFC+/Veh og SFC+/Muc, SFC−/Veh, og SFC−/Muc (fig. 4A). SFC+ mus infundert med enten Muc eller Veh krevde samme antall CS-US-paringer for å tilegne seg sosial frykt (fig. 4B). Under fryktutryddelse brukte alle SFC+ mus betydelige mikropunchese på å undersøke den sosiale stimulansen under eksponering for den første sosiale stimulansen enn deres SFC− motparter (P < 0.05 vs. SFC−/Veh og SFC−/Muc; Fig. 4C), som pekte mot en vellykket tilegnelse av sosial frykt. Imidlertid viste SFC+/Muc-mus en raskere utryddelse. Spesifikt viste de sosiale undersøkelsesnivåer som ligner på SFC−-musene, som var betydelig høyere enn for SFC+/Veh-mus allerede mens de ble utsatt for den andre sosiale stimulansen (P < 0,05 vs. SFC+/Veh: Fig. 4C) . Under kortsiktig tilbakekalling, viste alle grupper av mus lignende sosial undersøkelse (fig. 4D), noe som tyder på vellykket utryddelse.

Farmakologisk hemming av LS-HDAC1 eller aktivering av LS-GABA-signalering fører til varig sosial frykt utryddelse

Basert på den forbedrede ekstinksjonslæringen vi observerte både etter LS-HDAC1-hemming og LS-GABA-signalaktivering, studerte vi deretter den varige naturen til disse farmakologiske generaliseringene (fig. 5A).

I det første eksperimentet testet vi effekten av HDAC1-blokade på dannelsen av varig ekstinksjonsminne i SFC+/Veh- og SFC+/MS275-mus. Både Veh- og MS275-infunderte SFC+-mus fikk samme antall CS-US-paringer under sosial fryktinnhenting (fig. 5B). For å bekrefte våre tidligere observasjoner (fig. 2C og 3C), viste SFC+ mus infundert med MS275 økt sosial undersøkelse under eksponering for andre og tredje sosiale stimuli under trening for sosial fryktutryddelse (P < 0.05 vs. SFC+/Veh, fig. 5C). Følgelig viste begge gruppene lignende nivåer av sosiale etterforskningstider under eksponering for den sjette sosiale stimulansen, noe som tyder på vellykket utryddelse. Til tross for vellykket utryddelse, under langvarig tilbakekalling utført 30 dager etter utryddelsestrening, viste SFC+/MS275-mus signifikant høyere nivåer av sosial undersøkelse (P < 0,05 vs. SFC+/ Veh; Fig. 5D), noe som viste forbedret langvarig ekstinksjonsminne etter HDAC1-hemming.

Det samme eksperimentet ble utført i et eget sett med SFC+ mus lokalt infundert med Muc eller Veh (SFC+/Veh og SFC+/Muc grupper). Begge gruppene mottok lignende CS-US-paringer som indikerer lik oppkjøp (fig. 5E) og viste tilsvarende lav sosial undersøkelse under eksponering for den første sosiale stimulansen under ekstinksjonstrening (fig. 5F). Imidlertid, som i forrige eksperiment (fig. 4C), hadde SFC+/Muc-gruppen en akselerert sosial fryktutryddelse (P < 0.05 vs. SFC+/Veh; fig. 5F). Interessant nok, under langvarig tilbakekalling på dag 32, viste SFC+/Muc-mus økt sosial undersøkelse sammenlignet med SFC+/Veh-gruppen (P < 0,05 vs. SFC+/Veh; Fig. 5G), noe som tyder på at LS-GABA-A-aktivering også resulterer i forbedret langvarig ekstinksjonsminne.

DISKUSJON

Prosesser som regulerer overgangen fra korttids- til langtidshukommelse i sammenheng med fryktrelatert atferd, spesielt SAD, er ikke godt forstått. I denne studien, ved å bruke SFC-paradigmet kombinert med farmakologiske og virale tilnærminger, beskriver vi en ny epigenetisk mekanisme mediert av HDAC1 i LS som regulerer det langvarige minne for sosial fryktutryddelse hos hannmus. Spesifikt observerte vi (i) økt aktivitetsinduserende fosforylering av HDAC1 i septumet til SFC+ mus under sosial fryktutryddelse, (ii) negativ regulering av sosial fryktuttrykk av HDAC1 i LS, (iii) et forbedret uttrykk for Gabrb1 i septum som respons på kombinasjonen av HDAC1-hemming og utryddelse, (iv) tilrettelegging av fryktutryddelse ved GABA-A-reseptoraktivering, og (iv) langvarig konsolidering av ekstinksjonsminne etter farmakologisk hemming av HDAC1 eller aktivering av GABA-A-reseptorer i LS .

Klasse I HDAC har tidligere vært assosiert med sosial atferdsmangel [29–31] og assosiativ læring [16, 17, 20, 32]. Tatt i betraktning denne forutsetningen, testet vi for septal HDAC1-proteindynamikk under sosial fryktutryddelse og fant at sosial fryktutryddelse i SFC+-mus forbedret pHDAC1 og ppHDAC1 (fig. 1E, F), selv om HDAC1-proteinnivåene forble uendret (fig. 1D). Kaseinkinase 2-mediert posttranslasjonell fosforylering av HDAC1 ved ser421 og ser423 er kjent for å øke dens katalytiske (dvs. deacetylase) aktivitet og dens assosiasjon med store repressorkomplekser, som Sin3A og CoREST-komplekser [33]. Økt fosforylering på disse stedene resulterte fra utryddelse av sosial frykt, noe som tyder på at utryddelsestrening øker HDAC1-aktiviteten bare hos SFC+ mus. Denne forbedringen ble ikke sett hos SFC− mus eller SFC+ mus som gikk gjennom en forkortet utryddelse, noe som tyder på at fullstendig utryddelsestrening hos sosialt redde mus er avgjørende for at HDAC1-fosforylering skal økes.

Vi avslørte videre en årsakssammenheng mellom den forhøyede HDAC1-aktiviteten i LS og sosial frykt. (i) Farmakologisk blokade av LS-HDAC 1 120 min før fryktutryddelse forenklet utryddelse av sosial frykt (fig. 2C). (ii) Omvendt, AAV-mediert overekspresjon av HDAC1 innenfor LS svekket utryddelse av sosial frykt (fig. 2G). Som nevnt tidligere har HDAC1 og andre klasse I HDACer blitt beskrevet som kritiske regulatorer av fryktminne [16]. For eksempel korrelerte redusert HDAC3-belegg ved cFos-promotoren i dorsal hippocampus og basolateral amygdala med kontekstuell fryktminnedannelse uten å påvirke cued fear [20]. I en annen studie forsterket RGFP963 – en liten molekylhemmer av klasse I HDAC-er – konsolidering av cued frykt [34]. Tatt i betraktning at LS er avgjørende for å behandle sosiale signaler under dannelsen av assosiative minner [12], antyder resultatene våre en ny funksjon for LS-HDAC1 som en negativ regulator av sosial fryktutryddelseslæring.

For å avsløre nedstrømsmål for HDAC1, som kan formidle dens effekt på utryddelseslæring, utførte vi en PCR-array for GABA- og glutamat-signalrelaterte gener i SFC+ mus med eller uten HDAC1-hemming. Vi fant at Gabrb1-ekspresjon ble økt i septalvevet til mus som mottok [37], Muc-mediert aktivering av GABA-A-signalering med hippocampus CA1-regionen øker utryddelsen av kontekstuell frykt [38], mens lignende manipulasjon i den infralimbiske prefrontale cortex eller den basolaterale amygdala øker utryddelsen av cued frykt [39]. Studier har vist at reduksjon i GABA-A-reseptorfunksjon som følge av nedreguleringer som antyder1-ekspresjon på grunn av redusert H3-promoter-acetylering medieres av HDAC2 og HDAC3 under forhold med kronisk etanoleksponering [40]. En lignende mekanisme kan ligge til grunn for resultatet vårt. Dermed resulterer HDAC1-hemming muligens i forbedret H3- og H4-acetylering og følgelig i forbedret Gabrb1-uttrykk og GABA-signalering i LS, noe som fører til forbedret utryddelseslæring i en sosial kontekst. Som bekreftelse av denne hypotesen, aktivering før LS-GABA-A-reseptor ved bruk av Muc forenklet ekstinksjonslæring lik den observerte effekten av LS-HDAC1-hemming (fig. 4C). LS er hovedsakelig GABAergisk og er kjent for å regulere motivert atferd [12]. Videre mottar LS glutamatergisk input fra hippocampus CA2-regioner, som koder for sosialt minne [41, 42]. Imidlertid har disse glutamatergiske inngangene en definert romlig organisasjon og aktiverer et spesifikt ensemble av nevroner i LS [12, 43], noe som fører til spesifikke nedstrøms atferdseffekter. I sammenheng med utryddelse av sosial frykt, kan slike input kommunisere den negative valensen til den sosiale stimulansen i SFC+ mus, og dermed forårsake sosial unngåelse og sosial frykt. Imidlertid vil en generell hemming av LS forårsaket av forbedret lokal GABAergisk signalering sannsynligvis hemme den sosiale tilnærmingen til sosial læring.

Som nevnt tidligere er tilbakefall og tilbakefall av SAD hos pasienter som har gjennomgått fullstendig remisjon svært høye [44–46]. Dermed testet vi for langsiktig fryktutryddelsesminne etter LS-HDAC1-hemming eller LS-GABA-A-aktivering. Spesielt økte både HDAC1-hemming og GABA-A-reseptoraktivering i LS utholdenheten til sosial fryktutryddelse tilstrekkelig og forhindret gjentakelse av aversive sosiale minner som funnet i kjøretøybehandlede kontroller 30 dager etter sosial fryktutryddelse (fig. 5D, G). . Disse dataene viser at den akselererte leningen akutt observert av HDAC1-hemming og GABA-A-reseptoraktivering førte til mer betydelig konsolidering av utryddelsesminne, noe som gjør det svært varig. Dette bekrefter ideen om at HDAC-hemmere er effektive kognitive forsterkere [21, 47]. SAD er kjent for å ha en høyere prevalens hos hunner [48] og vi har også etablert SFC-paradigmet hos hunnmus [11]. Dessuten har det vært kontrasterende effekter av HDAC-hemming på kognisjon hos hunnmus avhengig av HDAC-subtypen og den spesifikke konteksten som undersøkes [49, 50]. Derfor kan man vurdere å studere den ovennevnte mekanismen hos hunnmus. Denne undersøkelsen er imidlertid utenfor omfanget og bør være en interessant oppfølgingsstudie.

Oppsummert gir studien vår kritisk innsikt i de molekylære mekanismene som er involvert i å regulere sosial fryktutryddelse og impliserer at HDAC1-mediert hemming av GABAergisk signalering i LS er en negativ regulator av både akutt og langsiktig sosial fryktutryddelse i mus. Så vidt vi vet, er dette den første studien som kausalt knytter HDAC1 til reguleringen av aversive sosiale minner. Denne studien legger til den økende mengden av bevis som plasserer HDAC-er som potensielle regulatorer av assosiativt minne og fremhever spesifikt HDAC1 som et potensielt terapeutisk mål for SAD.

REFERANSER

dsDemyttenaere K, Bruffaerts R, Posada-Villa J, Gasquet I, Kovess V, Lepine JP, et al. Prevalens, alvorlighetsgrad og udekket behov for behandling av psykiske lidelser i Verdens helseorganisasjon World Mental Health Surveys. J Am Med Assoc. 2004;291:2581–90.

2. Blanco C, Bragdon LB, Schneier FR, Liebowitz MR. Den evidensbaserte farmakoterapien av sosial angstlidelse. Int J Neuropsychopharmacol. 2013;16:235–49.

3. Scholten WD, Batelaan NM, van Balkom AJ, Wjh Penninx B, Smit JH, van Oppen P. Tilbakefall av angstlidelser og dets prediktorer. J Affektuorden. 2013;147:180–5.

4. Bouton ME. Henting av kontekst, tid og minne i interferensparadigmene til Pavlovsk læring. Psychol Bull. 1993;114:80–99.

5. Bruce SE, Yonkers KA, Otto MW, Eisen JL, Weisberg RB, Pagano M, et al. Påvirkning av psykiatrisk komorbiditet på utvinning og tilbakefall ved generalisert angstlidelse, sosial fobi og panikklidelse: en 12-årig prospektiv studie. Am J Psykiatri. 2005;162:1179–87.

6. Boschen MJ, Neumann DL, Waters AM. Tilbakefall av vellykket behandlet angst og frykt: teoretiske problemstillinger og anbefalinger for klinisk praksis. Aust NZJ Psykiatri. 2009;43:89–100.

7. Leung HT, Westbrook RF. Spontan gjenoppretting av utslukte fryktresponser utdyper deres utryddelse: en rolle for feilrettingsmekanismer. J Exp Psychol Animal Behav Process. 2008;34:461–74.

8. Toth I, Neumann ID, Slattery DA. Sosial fryktkondisjonering: en ny og spesifikk dyremodell for å studere sosial angstlidelse. Nevropsykofarmakologi. 2012;37:1433–43.

9. Toth I, Neumann ID, Slattery DA. Sosial fryktkondisjonering som en dyremodell for sosial angstlidelse. Curr Protoc Neurosci. 2013;63:9–42.

10. Zoicas I, Slattery DA, Neumann ID. Hjerneoksytocin i sosial fryktkondisjonering og dens utryddelse: involvering av lateral septum. Nevropsykofarmakologi. 2014;39:3027–35.

11. Menon R, Grund T, Zoicas I, Althammer F, Fiedler D, Biermeier V, et al. Oksytocinsignalering i lateral septum forhindrer sosial frykt under amming. Curr Biol. 2018;28:1066–78.e1066.

12. Menon R, Suss T, Oliveira VEM, Neumann ID, Bludau A. Nevrobiologi av lateral septum: regulering av sosial atferd. Trender Neurosci. 2022;45:27–40. 13. Bludau A, Royer M, Meister G, Neumann ID, Menon R. Epigenetisk regulering av den sosiale hjernen. Trender Neurosci. 2019;42:471–84.

14. Levenson JM, Sweatt JD. Epigenetiske mekanismer i minnedannelse. Nat Rev Neurosci. 2005;6:108–18.

15. Mahgoub M, Monteggia LM. En rolle for histondeacetylaser i de cellulære og atferdsmessige mekanismene som ligger til grunn for læring og hukommelse. Lær Mem. 2014;21:564–8.

For more information:1950477648nn@gmail.com