Реелин, протеин ванћелијског матрикса повезан са психијатријским болестима раног почетка, покреће постнатални развој префронталног кортекса путем глун2б-нмдарс и мтор стазе | молекуларна психијатрија

Реелин, протеин ванћелијског матрикса повезан са психијатријским болестима раног почетка, покреће постнатални развој префронталног кортекса путем глун2б-нмдарс и мтор стазе | молекуларна психијатрија

Anonim

Субјекти

  • Учење и памћење
  • Молекуларна неурознаност
  • Психијатријски поремећаји
  • Синаптична пластичност
  • Исправљање овог чланка објављено је 22. октобра 2013

Апстрактан

Изванстанични матрикс оштећеног мозга (ЕЦМ) је фактор рањивости у разним психијатријским болестима као што су шизофренија, депресија и аутизам. Гликопротеин реелин је суштински градивни блок ЕЦМ мозга који модулира развој неурона и учествује у функцијама одраслих централних синапси. Реелин ген ( РЕЛН ) је јак кандидат за психијатријске болести раног почетка, али његове синаптичке и бихевиоралне функције у малолетничким круговима мозга и даље остају нерешене. Овде смо открили да је код малолетних ретино-хипоинсуфицијентних хетерозиготних реелер мишева (ХРМ) ненормално брисање памћења страх истовремено са смањеном дендритичном густином кичме и аномаличним дугорочним потенцирањем у префронталном кортексу. У малолетном ХРМ-у, једно ин виво убризгавање кетамина или Ро25-6981 да инхибира рецепторе ГлуН2Б- Н- метил-Д-аспартата (НМДАР) обнављало је нормалну густину краљежнице, синаптичку пластичност и претворило страх у памћење у стање отпорно на брисање типично за одрасле глодавци. Функционално и бихевиорално спашавање кетамина спречено је рапамицином, инхибитором сисарских мета пута рапамицина. Коначно, показујемо да брисање памћења страха траје до адолесценције у ХРМ-у и да једно излагање кетамину током малолетног периода враћа нормалну меморију страха код адолесценских мишева. Наши резултати показују да је реелин неопходан за успешан структурални, функционални и бихевиорални развој јувенилних префронталних кругова и да овај развојни период пружа критични прозор за терапијску рехабилитацију са ГлуН2Б-НМДАР антагонистима.

Увод

Изванстанични матрикс мозга (ЕЦМ) је сложен склоп различитих типова молекула, укључујући гликопротеине и протеогликане, чије се функције шире изван његових класичних улога у структурним скелама. ЕЦМ мозга је од значајног значаја за физиологију централних синапси 1, а бројни докази указују на његово учешће у етиологији неколико психијатријских поремећаја као што су схизофренија, биполарни поремећаји, велика депресија и аутизам. 2, 3

Реелин је истакнути ЕЦМ гликопротеин 4 повезан са опсежним сигналним комплексом 5, који савршено илуструје ову дуалност. Реелин модулира неколико аспеката синаптичке функције и пластичности, као и морфологију и развој неурона. У мозгу одраслих, суплементација реелином повећава дуготрајно потенцирање хипокампа (ЛТП) 6 и синаптичку активност, 7 промовише хипокампални дендрит и хипокаму 8, 9 и повећава когнитивне способности. 9 Реелину је предложено да учествује у етиологији неколико психијатријских поремећаја. Реелин ген ( РЕЛН ) је јак кандидат за разне психијатријске болести раног почетка, као што су депресија, шизофренија и неуроразвојни поремећаји, укључујући аутизам. 10, 11, 12, 13 Оштећење у системима сигнализације од реелина хипотетизирано је да би се повећала осетљивост на психијатријске поремећаје. 2, 14, 15 Упркос вишеструким доказима који подржавају везу између РЕЛН- а и психијатријских поремећаја, показало се врло тешким показати непосредне узрочне доказе о умијешаности протеина у поремећаје раног почетка. Заправо, бихевиоралне студије које су моделирале неке ендофенотипове шизофреније или депресије дале су конфликтне резултате у моделима мишева са реелин-хаплоинсуфицијентањима код одраслих. 16, 17

Префронтални кортекс (ПФЦ) је важан за веће когнитивне и извршне задатке и умешан је у емоционално понашање. 18, 19 Дисфункције ПФЦ су обиљежје бројних неуропсихијатријских болести, укључујући депресију, шизофренију и аутизам. 20, 21, 22 Истакнута хипотеза упућује на то да многи симптоми шизофреније потичу од хипофункције Н- метил-Д-аспартатних рецептора (НМДАР) 23, 24 и значајна смањења у експресији НМДАР подјединица су забележена у ПФЦ пацијената са велики депресивни поремећај. 25 Вредно је напоменути да је наш претходни рад подстакао концепт да је у постнаталном мозгу реелин потребан за одржавање састава зреле подјединице НМДАР. 26, 27, 28 Дакле, упркос вишеструким доказима који подржавају главну улогу НМДАР-а и намотавања у ПФЦ повезаним патологијама, како ЕЦМ и посебно реелин управљају синоптичким функцијама посредованим НМДАР-ом и пластичношћу током раног постнаталног развоја ПФЦ-а није познато. .

Рани почетак психијатријских поремећаја који имплицирају ЕЦМ, а посебно реелин и ПФЦ, навели су нас да проучавамо функционалне и бихевиоралне ефекте осиромашења ванћелијског реелина током јувенилног периода развоја мозга. Открили смо да су код малолетних хетеросегрозних мишева који су хепатрозни на коцку карактеристични страх, осетљив на брисање истиснутим праћен ненормалном синаптичком пластичношћу и дендритичком густином кичме у ПФЦ. Потом смо показали да је једно ин виво убризгавање НМДАР антагониста, кетамина или Ро25-6981, вратило не само нормалну синаптичку функцију и морфологију, већ и страх од памћења до стања отпорног на брисање. Такође представљамо доказе да рехабилитација синаптичке сигнализације и пластичности и понашања кетамином укључује сисарски циљ рапамицин (мТОР) сигналног пута. Коначно, показујемо да се уклањање страха протеже и до адолесценције код хетерозиготних рее мишева (ХРМ) и да једно ин виво излагање кетамина током малолетног периода може претворити памћење страха у начин отпоран на брисање у адолесцентној фази. Подаци откривају да су бихевиоралне и ћелијске дисфункције повезане са недостатком реелина подложне фармаколошкој интервенцији током прецизног временског оквира раног постнаталног развоја.

материјали и методе

Животиње

Парови за размножавање хетеророзних мишева (Б6Ц3Фе а / а-Релн рл / Ј) купљени су у лабораторији Јацксон (Бар Харбор, МЕ, УСА). У електрофизиолошким и морфолошким испитивањима коришћени су млађи малолетни младићи (П22–28), мужјаци и жене, и нису примећене значајне разлике у зависности од пола. Сви мишеви су одбијени у року од 21 дана. Након одвикавања, социјално су затворени у истополне групе. Потомци су генотипизирани ланчаном реакцијом полимеразом користећи репну геномску ДНК, као што је претходно описано. 8 Полимерне ланчане реакционе секвенце полимеразе биле су: напред, 5'-ТААТЦТГТЦЦТЦАЦТЦТГЦЦ-3 '; обрнути дивљи тип, 5′-АЦАГТТГАЦАТАЦЦТТААТЦ-3 ′ и реверзно мутирани 5′-ТГЦАТТААТГТГЦАГТГТТГ-3 ′. Услови ланчане реакције полимеразе били су следећи: 1 циклус, 3 мин на 95 ° Ц; 40 циклуса, 45 с на 95 ° Ц, 45 с на 53 ° Ц, 45 с на 72 ° Ц; и 1 циклус, 5 мин на 72 ° Ц.

Сви експерименти су изведени у строгом складу са европским директивама и француским законима о експериментисању на животињама (ауторизацијски број: 3307016).

Примене лека

Лијекови су давани интраперитонеално малољетничким мишевима након одвикавања. За електрофизиолошке експерименте, животиње су примиле једну интраперитонеалну (ип) ињекцију кетамина (30 или 100 мг кг -1 ) 24 х или Ро25-6981 (10 мг кг -1 ) 6 х пре прелимбичког подручја препарата одсецања ПФЦ (ПрПФЦ) . Рапамицин је примењиван два пута интраперитонеално, у 3 мг кг -1, 24 и 3 сата пре ињекције кетамина (100 мг кг -1 ), а прПФЦ кришке су припремљене 24 сата након примене кетамина. За тренинг понашања спроведен током малолетничког периода, примењен је кетамин (100 мг кг -1 ) 24 сата пре, а Ро25-6981 (10 мг кг -1 ) 6 х пре него што се плашио кондиционирања у количини од 10 мл кг -1 телесне тежине . Због кондиционирања страха код мишева адолесцената, животиње су примиле једну интраперитонеалну ињекцију кетамина (100 мг кг -1 ) током периода малолетника између П22 и П26.

Електрофизиологија

Короналне ПрПФЦ кришке су припремљене као што је претходно описано. 29 Сви експерименти су изведени на 30–32 ° Ц. Пиктотоксин (100 µМ) је додат вештачкој цереброспиналној течности да блокира синаптички пренос ГАБА А. Лекови су у крајњој концентрацији додавани вештачкој цереброспиналној течности. Теренски потенцијали и снимци закрпа у целини направљени су у слоју В / ВИ, прикупљени помоћу Акопатцх-1Д појачала (Акон Инструментс, Молецулар Девицес, Суннивале, ЦА, САД) и набављени софтвером за набавку Цлампек 10.2 путем Дигидата 1440А ( Акон Инструментс).

За ванћелијске поља, у слој ИИ / ИИИ је стављена стимулативна стаклена електрода напуњена уметном цереброспиналном течношћу, а пипета за снимање је напуњена вештачком цереброспиналном течношћу. 29 Пост-синаптички потенцијали ексцитације поља (фЕПСП) су евоцирани на 0, 1 Хз, а глутаматергична природа фЕПСП је потврђена на крају сваког експеримента перфузирањем антагониста јонтропског рецепта за НМДА ДНККС (20 μМ), који је посебно блокирао синаптик компонента без промене несинаптичке компоненте (није приказано). ЛТП је индукован коришћењем протота стимулисања тхета-бурст који се састојао од пет возова рафала са четири импулса при 100 Хз, у размаку од 200 мс, који се понављао четири пута у интервалима од 10 с. Анализа и површине и амплитуде фЕПСП изведена је са Цлампфит 10.0.0.61 (Акон Инструментс). За фЕПСП, несинаптичка компонента је систематски одузимана фЕПСП пре анализе. Јачина ЛТП-а израчуната је 20–30 мин након стимулисања тхета-бурст-ом као проценат од основне вредности.

Пирамидални неурони у ПрПФЦ слоју В / ВИ су визуелизовани помоћу инфрацрвеног осветљеног усправног микроскопа (Олимпус БКС51ВИ, Олимпус Француска, Рунгис, Француска). Спонтана АМПА (2-амино-3- (3-хидрокси-5-метил-изоксазол-4-ил) пропаноична киселина) посредована ексцитаторна постинаптичка струја (АМПАР-спЕПСЦ) забележена је на -70 мВ са унутрашњим раствором који садржи (м М): 145 К-глуконата, 5 НаЦл, 1 МгЦл2, 1 ЕГТА, 0.3 ЦаЦл2, 10 ХЕПЕС, 2 На2 АТП, 0.3 НаГТП и 0.2 цАМП (пХ 7.3 и 290 мОсм). Целоћелијске електроде за снимање имале су отпор од 4 до 6 МΩ. Отпор приступа се непрекидно надгледао (20% промена током експеримента. СпЕПСЦ су филтрирани на 2 кХз и дигитализовани на 10 кХз. Амплитуда АМПАР-спЕПСЦ и интер-интервално време анализирана је Акограпхом Кс помоћу двоструке експоненцијалне шаблоне: ф ( т ) = екп (- т / пораст) + екп (- т / распад), пораст = 0, 5 мс и пропадање = 3 мс. Праг детекције амплитуде постављен је на 7 пА. 26

Реконструкција и квантификација дендритичке кичме

Сви неурони снимљени целовитим ћелијама били су оптерећени неуробиотином кроз патцх пипете. Резови су затим фиксирани преко ноћи у 4% параформалдехиду и откривени тексашким авидином, црвеним коњугацијом, за касније конофокално снимање. У анализу су укључени само пирамидални неурони унутар слоја В / ВИ ПрПФЦ-а који показују правилно пуњење дисталног дендритичког стабла. Анализирани су коси дендрити у слоју ИИ / ИИИ. Слике снопа су добијене коришћењем Олимпус Флуовиев ФВ500 конфокалног микроскопа опремљеног циљером за урањање × 60. Ласерска снага и појачање фотомултипликатора подешени су да би се добило неколико пиксела максималног интензитета на оси дендрита, а распон померања био је подешен да прекине позадински шум. Тродимензионална деконволуција сваке групе изведена је помоћу АутоКуантКс2 ради компензације сферне аберације и корекције з-размаза за поуздану морфологију кичме. Тродимензионална реконструкција и слепа полуаутоматска анализа изведени су са Имарисом (Битплане, Цирих, Швајцарска).

Бихевиорални тренинг и мерења

На почетку тренинга су били малолетни мужјаци ХРМ-а и контрола легла. Мужјаци адолесцената су били стари између П30 и П42 на почетку тренинга. Мишеви су тренирани у три фазе, кондиционирање страха, изумирање и обнављање, 30 користећи АБА парадигму. Кондиционирање страха спроведено је у контексту А, гашење у контексту Б и обнова у контексту А. Контексти А и Б разликују се по визуелним знаковима на унутрашњем зиду, подној текстури и мирису. Фаза кондиционирања (први дан) састојала се од једносмјерног праћења основне линије, након чега је услиједило пет упарених тонова (условљени подражаји, ЦС) ко-окончана ударцима стопала (безусловно подражаји, САД). Цуе презентације су раздвојене за 1 мин. ЦС се састојао од 80 дб 2, 5 кХз тона у трајању од 20 с. САД се састојао од ударца стопала од 0, 5 мА у трајању од 1 с. 2. и 3. дана, кондиционирани мишеви подвргнути су двема сесијама гашења слушног страха у којима је сваки миш смештен у контекст Б током 2 мин за праћење основне линије, након чега је следило 12 презентација ЦС сваког дана. Обнова страха која је зависила од контекста тестирана је 7 дана након последњег сесија гашења (дан 10) у контексту кондиционирања (контекст А) коришћењем пет презентација ЦС-а. За групу која није изумрла, животиње су биле под истим експерименталним условима без сесија за изумирање.

Аутоматизовани систем за праћење активности фото сензора-снопа коришћен је за мерење и оцењивање смрзавања миша (ТруСцан 2.0; Цоулбоурн Инструментс, Аллентовн, ПА, САД). Догађај замрзавања регистрован је само када је неактивност забележена најмање 2 узастопне секунде. Систем је валидиран против слепе ручне регистрације. Резултати су изражени као проценат времена замрзавања у трајању од 1 мин.

Статистичка анализа

Све вредности су дате као средња вредност ± сем, а статистичка значајност је постављена на П <0, 05.

Статистичка анализа електрофизиолошких и морфолошких података изведена је помоћу ГрапхПад Присм 6.0 (ГрапхПад Софтваре, Ла Јолла, ЦА, САД). Вишеструка поређења извршена су коришћењем једносмерне анализе варијанце (АНОВА), а затим пост-хоц Тукеијевим тестом ако је значајан. Извршене су две узорке поређења са Манн-Вхитнеи тестом. Колмогоров-Смирнов тестови коришћени су за поређење кумулативне расподељене амплитуде и интервентних интервала АМПАР-спЕПСЦ.

Подаци о понашању анализирани су користећи једноструку или двосмјерну поновљену мјеру АНОВА, након чега је услиједила одговарајућа пост-хоц анализа, ако је потребно, или једносмјерна АНОВА између испитаника за сваку временску тачку како је објашњено у тексту. Све анализе су спроведене коришћењем ГрапхПад Присм 6.0 (ГрапхПад Софтваре).

Резултати

Дугорочна сећања на страх су нестабилна у малолетничком ХРМ-у

Да бисмо процијенили ефекте ванћелијског неуронског окружења осиромашеног у реелину, поднијели смо дивљи тип и ХРМ класичном облику робусног асоцијативног учења, који се назива кондиционирање страха. Малолетни мишеви који се понашају после течења обучени су за упаривање аверзивног подражаја (САД; благи шок стопала) са слушном компонентом (ЦС; тон). Током асоцијативног условљеног учења, обе животињске групе су показале сличне реакције на страх процењене њиховим нивоима понашања на смрзавању (слика 1а), показујући да смањени нивои реелина не нарушавају стицање памћења страха током периода малолетног поражавања. Дан након набавке, кондиционирани мишеви били су изложени само ЦС-у (то јест, без појачавања САД-а) како би се тестирао облик инхибицијског учења који се зове екстинкција. У овој парадигми, ЦС прогресивно губи предвиђање штете, што резултира постепеним смањивањем реакција на страх. Такав тренинг изазвао је слично истребљење наученог страха у групама дивљег типа и ХРМ (слика 1б), а у обе групе изумирање није постигнуто пре последњих презентација ЦС-а другог дана изумирања (подаци нису приказани). Дакле, на осиромашење нивоа реелина не утичу стицање и истребљење асоцијативног памћења страха код малолетних мишева.

Image

Изумирање је избрисало успомене на страх код малолетних хетеророзних мишева (ХРМ). ( а ) Смрзавање понашања ХРМ-а ( н = 9; црни квадрати) и дивљег типа ( н = 8; бели квадрати) током условљавања страха. Нивои смрзавања након сваких пет пара презентација тонско-шок-а значајно су се разликовали у поређењу са основном линијом (БЛ) мереном пре презентације упарених кондиционираних подстицаја - безусловно (ЦС-УС) (*** П <0, 001). ( б ) понашање смрзавања изазвано првим (ЦС 1 и 2) и последњим паром (ЦС 23 и 24) ЦС презентације током изумирања. На крају тренинга о изумирању обе групе су показале значајно слушно изумирање страха у поређењу са прва два испитивања сесије изумирања (*** П <0, 001). ( ц ) Замрзавање изазвано ЦС-ом које показује значајно обнављање зависног од контекста у дивљом типу (бели квадрати; н = 8), али не и у ХРМ (црни квадрати, н = 9; *** П <0, 001 и ** П <0, 01, дивљи тип у односу на ХРМ за сваку ЦС презентацију). ( д ) У недостатку тренинга за гашење (сиве траке), ХРМ је показивао стабилна сећања на страх 10 дана након кондиционирања када је представљен кондиционирању контекста (контексту) и ЦС (ЦС 1 и 2). *** П <0, 001 изумирање ХРМ (црне траке; н = 9) насупрот без екстинкцијске ХРМ (сиве шипке; н = 8; анализа варијанце (АНОВА)). Подаци су изражени као средњи ± сем процената времена проведеног смрзавања и н је број животиња. Статистичка анализа приказана је у Додатним информацијама.

Слика пуне величине

  • Преузмите ПоверПоинт слајд

Да би тестирали да ли хаплоинсуфикасност намотавања утиче на обнављање оригиналне меморије, мишеви су поново изложени ЦС-у у контексту аквизиције 7 дана након изумирања. Мишеви дивљих врста показали су значајно обнављање страха памћења о контексту, што показује и повећање нивоа смрзавања у поређењу са онима измереним на крају тренинга за изумирање (Слика 1ц). За разлику од тога, дошло је до изузетно значајног смањења понашања смрзавања ХРМ мишева у поређењу са дивљим типом смећа. Све у свему, ови експерименти показују дефицит у дугорочном задржавању асоцијативног памћења условљеног страхом код малолетних ХРМ.

Дефицит у обнови памћења могао би бити последица недостатка задржавања сигнала и контекстуалних компоненти учења услова страха. Да би се контролирала та могућност, ХРМ су третирани идентично према субјектима обнављања, али изумирање је изостављено. У овом стању, ХРМ је одржавао повишене нивое смрзавања и показивао је стабилно задржавање памћења страха током 10 дана (слика 1д).

Претходне студије су показале постојање развојног преласка страха за памћење, у периоду малолетника, од изумирања до отпорног на брисање изумирањем. 31, 32 Најједноставнија интерпретација наших података је да истребљење доводи до брисања памћења код малолетног ХРМ-а за разлику од дивљег типа који одговара старости, где изумирање индукује инхибицијско учење. Стога, ЕЦМ протеин реелин штити меморију страха од брисања изумирањем.

Реелин хаплоинсуффиценци прекида ЛТП у малолетним ПФЦ синапсама

Код глодаваца након одвикавања, кортикални префронтални кругови врше контролу над стицањем, изражавањем и истребљивањем асоцијативних сећања на страх. 33, 34 Да бисмо процијенили ефекте ванћелијског неуронског окружења осиромашеног у реелину на синаптичку физиологију ПФЦ-а, припремили смо кришке које садрже ПрПФЦ 29 од малољетничког дивљих врста послије одвикавања или ХРМ.

Код мишева дивљих врста, стимулација тхета-бурст-ом изазвала је снажан ЛТП теренских ексцитацијских постинаптичких потенцијала (фЕПСП) мерених у ексцитацијским синапсама на слојевима В / ВИ пирамидалних неурона (слика 2а). ЛТП је блокирао ДЛ-АП5, потврђујући да је посредовао НМДАР (није приказан). 35 Дакле, ЛТП зависан од НМДАР-а рани је атрибут постнаталних ПрПФЦ синапси. Открили смо да је у изразитој супротности с дивљим типом мишева ЛТП био одсутан код малолетних ХРМ мишева (слика 2а). Узето заједно, ови подаци откривају да су нормални нивои реелина неопходни за експресију ЛТП-а зависног од НМДАР-а у ПрПФЦ-у током раног постнаталног развоја.

Image

Функционални и структурни дефицит на синапсама префронталног кортекса код малолетних хетеророзних мишева (ХРМ). ( а ) Лево: Тхета-рафална стимулација (ТБС) индукује дуготрајно потенцирање на прелимбичном подручју слоја ИИ / ИИИ – В / ВИ префронталне коре коре у јувенилних дивљих врста (бели кругови), док дуготрајно потенцирање није било примећен у ХРМ-у (црни кругови). Групирани временски токови одговора на ексцитаторни постинаптички потенцијал (фЕПСП) изражени у проценту основне вриједности пре и после ТБС (назначено стрелицом). Репрезентативни трагови су просечни од 10 фЕПСП одговора пре (сива) и 30 мин након индукције пластичности (црна) код мишева из оба генотипа. Калибрација: 0, 1 мВ, 10 мс. Десно: Проценат потенцирања измерен између 20 и 30 минута након ТБС-а био је 33, 2 ± 7, 0% у дивљом типу ( н = 10) и 1, 9 ± 2, 7% у ХРМ-у ( н = 9). Шипке грешака представљају сем ( б ) Лево: Просечна густина краљежнице по косој дендритичкој дужини слоја В / ВИ прелимбичког подручја пирамидалних неурона префронталног кортекса смањена је код јувенилних ХРМ у поређењу с дивљим типом (10, 9 ± 0, 8 бодљева на 10 µм, н = 15 ћелија из 7 ХРМ насупрот 13, 8 ± 0, 5 бодља по 10 µм, н = 11 ћелија из 5 дивљих врста; * П = 0, 026, Манн-Вхитнеи т- тест). Шипке грешака представљају сем десно: Репрезентативно тродимензионално приказивање реконструисаних бодљи и осовина од малољетничких дивљих мишева и ХРМ. Калибрационе шипке: 5 µм. ( ц ) Класификација густине кичме према пречнику главе показује селективно смањење бодљи са пречником главе <0, 34 µм у ХРМ (6, 1 ± 0, 6 бодљи по 10 µм, н = 11 ћелија у дивљом типу у односу на 4, 4 ± 0, 5 бодљева по 10 µм, н = 15 ћелија у ХРМ). Густина бодљи са већим пречником главе (≥0, 34 µм) се не разликује између оба генотипа (Ф (5, 72) = 8, 72, ** П <0, 01 варијансна анализа (АНОВА)).

Слика пуне величине

  • Преузмите ПоверПоинт слајд

Префронтална дендритична густина кичме је смањена код малолетних ХРМ

Структурни дефицити често су у основи или у корелацији с функционалним аберацијама синаптичке пластичности. 36 Поред тога, дендритичне луковице и бодље, физички супстрати ексцитацијског преноса и главни лоци синаптичких преуређења зависних од активности, подложни су интензивним матуралним процесима у постнаталном ПФЦ-у. 37, 38 У овом контексту испитали смо да ли су структурне неправилности у корелацији са ретардираним функционалним сазревањем ХРП ПрПФЦ синапси. Извели смо пост-хоц тродимензионалну реконструкцију након конфокалног снимања ПрПФЦ пирамидалних неурона дубоких слојева напуњених неуробиотином током физиолошких експеримената. Квантитативна анализа густоће краљежнице на косим дендритима слоја ИИ / ИИИ открила је смањење густоће бодљи у малољетничком ХРМ-у у поређењу с њиховим дивљим врстама легла (Слика 2б). Морфолошка анализа показала је да укупни пад бодљи у ХРМ-у приказан на слици 2б настаје због селективног губитка бодље малог пречника главе (слика 2ц). Нису уочене разлике у дужини кичме између генотипова (допунска слика 1). Према томе, наши подаци указују на то да је реелин неопходан за исправно функционално и структурно сазревање ПрПФЦ ексцитацијских синапси за време јувенилног постнаталног развоја.

Све у свему, подаци откривају водећу улогу реелина у ПрПФЦ-овој дугорочној синаптичкој пластичности, спиногенези и инхибицијском учењу током одређеног периода постнаталног развоја ПФЦ-а.

Кетамин враћа морфофункционалну пластичност јувенилних ХРМ синапси

Анестетици попут кетамина, антагониста НМДАР-а, појавили су се као снажни модулатори постнаталне синаптогенезе и дендритичке густине кичме у многим лимбичким структурама, укључујући хипокампус и ПрПФЦ 38, 39, 40, 41, где подстичу стварање синапсе током критичних темпоралних прозора. 40 У овом контексту, закључили смо да структурални и функционални дефицит који осакаћује ХРМ може бити подложан фармаколошком спасу и посебно да би кетамин могао да буде одржива стратегија за враћање нормалне сложености кичме и можда синаптичку пластичност и понашање 41, 42 у ХРМ.

Јувенилном ХРМ-у су ињициране субанестетичке (30 мг кг -1 ) или анестетске (100 мг кг -1 ) дозе кетамина, 24 сата пре припреме ПрПФЦ кришки. Открили смо да је једна примјена кетамина (30 или 100 мг кг -1 интраперитонеално) довољна за враћање нормалне густине кичме у косих дендрита пирамидалних неурона дубоког слоја ХРМ (слика 3а). У истим ћелијама опоравак кичме изазване кетамином праћен је порастом амплитуде АМПАР-спЕПСЦ (слика 3б и додатна слика 2), што сугерише да кетамин потиче стварање функционалних ексцитацијских синапсе у малолетном ХРМ-у. НМДАР-спЕПСЦ нису били под утицајем примене кетамина у ХРМ (допунска слика 3).

Image

Кетамин је вратио нормалну густину кичме и синаптичку пластичност код малолетних хаплоинсуфицираних мишева са реелином. ( а ) Лево: Репрезентативне слике тродимензионално реконструисане пројекције з-стака облих дендрита из пирамидалних неурона са слојем В / ВИ обележених неуробиотином. Калибрационе шипке: 5 µм. Десно: Просечна густина кичме по дендритичкој дужини (± сем) приказана је са појединачним вредностима. Ин виво кетамин (кета; 30 или 100 мг кг -1 ) повећао је густину кичме на 13, 2 ± 0, 6 бодљи по 10 µм ( н = 10 ћелија од девет мишева, кета) код малолетних хаплоинсуфицијентних мишева са реелином у поређењу са растворним хаплоинсуфицијентима прилагођеним узрастима. реелин мишеви (9, 5 ± 1, 2 бодље по 10 µм, н = 8 ћелија од четири мишева, физиолошка отопина). Овај ефекат кетамина није спречио сисара мета инхибитора рапамицина рапамицин (рапа, 3 мг кг -1 ; 12, 0 ± 1, 0 бодља по 10 µм, н = 7 ћелија од 5 мишева, рапа + кета; Ф (2, 22) = 4.406, * П <0, 05 анализа варијансе (АНОВА)). ( б ) Лево: Ин виво кетамин повећао је средњу амплитуду АМПА (2-амино-3- (3-хидрокси-5-метил-изоксазол-4-ил) пропаноичне киселине) посредованих спонтаним ексцитационим постинаптичким струјама (АМПАР-спЕПСЦ) ) хаплоинсуфицираних реелин мишева од 16, 1 ± 1, 2 пА ( н = 7, физиолошка отопина) до 24, 6 ± 1, 0 пА (кета, н = 11). Овај ефекат кетамина је спречио рапамицин (рапа + кета, 17, 1 ± 1, 1 пА, н = 12; Ф (2, 27) = 18, 17, *** П <0, 001 АНОВА). Траке грешака представљају сем, а н је број ћелија. Десно: Репрезентативне снимке АМПАР-спЕПСЦ узете из различитих услова. Калибрација: 20 пА, 2 с. ( ц ) Лево: Просечни временски курсеви дуготрајног потенцирања тхета-распада код хаплоинсуфицираних реелин мишева убризганих физиолошком отопином (физиолошка отопина, н = 9), кетамином 100 мг кг -1 (кета100, н = 8) и рапамицином пре 100 мг кетамина кг -1 (рапа + кета100, н = 6). Средина: Репрезентативни трагови просечни из 10 ексцитаторских постинаптичких потенцијала (фЕПСП) пре (сива) и 30 мин после ТБС (црна) у различитим условима. Калибрација: 0, 1 мВ, 10 мс. Тачно: Кетамин је обновио дуготрајно потенцирање на начин овисан о дози. Проценти дуготрајног потенцирања су били 4, 4 ± 3, 1% код хетерозиготних мишева са бубњем (ХРМ) убризганих физиолошком отопином ( н = 10) и повећани су на 24, 4 ± 7, 9% ( н = 5) и на 58, 8 ± 10, 4% ( н = 8, *** П <0, 001) у ХРМ-у након ињекције с кетамином 30 мг кг -1 (кета30) или 100 мг кг -1 (кета100). Рапамицин је инхибирао деловање 100 мг кг -1 кетамина (20, 7 ± 5, 0%; н = 6; Ф (3, 24) = 11, 64, ** П <0, 01 АНОВА). Траке грешака представљају сем, а н је број животиња.

Слика пуне величине

  • Преузмите ПоверПоинт слајд

Следеће смо тестирали да ли је враћање густине кичме ин виво кетамином паралелно са опоравком ЛТП-а код малолетног ХРМ-а. Заиста, 24 сата након једне ињекције кетамина, малолетни ХРМ је изразио ЛТП (слика 3ц). Занимљиво је да је величина ефекта кетамина била зависна од дозе: субтанестетичке дозе (30 мг кг -1 ) изазване нивоом ЛТП-а који се распада на нивоу сличне оним дивљим типом прилагођеном старости, док су убризгавање већих доза кетамина (100 мг кг −1 ) знатно повећан ЛТП у поређењу са дивљим типом смећа (слика 3ц). Третман кетамином није модификовао ЛТ-а-пуцања тхета-пуха код дивљих мишева (допунска слика 4). Узето заједно, подаци по први пут показују како је могуће решити структуралне и функционалне неправилности у ХРМ-ом кетамином током ограниченог временског периода постнаталног развоја.

У ПрПФЦ-у, активирање мТОР путање кетамином је подложно и његовим стимулативним ефектима на раст кичме, синаптичком преносу и знаковима депресије. 41 У ХРМ-у, рапамицин је спречавао повећавање синаптичког садржаја АМПАР узрокованог кетамином и обнављање ЛТП-а (тхета-бурст ЛТП) (слике 3б и ц). Пред третман рапамицином није имао ефекта на НМДАР-спЕПСЦ у ХРМ-у који је убризгавао кетамин (допунска слика 3). Примена рапамицина није имала ефекта на ЛТ-у пуцања тхета-пута код малолетних мишева дивљих врста (допунска слика 4). Стога, пут мТОР лежи у обнови функционалних синапси кетамином. Међутим, рапамицин није спречио ефекте кетамина на раст кичме (слика 3а), резултат компатибилан са учешћем мТОРЦ2 пута „неосјетљивог на рапамицин“ у контроли цитоскелета актина. 43

Кетамине враћа сјећања страха код одраслих у малољетничком ХРМ-у преко мТОР стазе

Код малолетних глодара дивљих врста, сећања на страх постају отпорна на брисање изумирањем током треће постнаталне недеље. 31, 32 Наши претходни експерименти показују да се та карактеристика губи у ХРМ-у након одвикавања и да тренинг за изумирање доводи до брисања памћења. Како кетамин враћа зрела ПрПФЦ структурна и функционална својства у ХРМ-у, може ли лечење кетамином поново успоставити дугорочно задржавање асоцијативне меморије условљене страхом?

Да би се позабавили овим питањем, ХРМ-у су убризгане кетамин или физиолошка отопина 24 сата пре стицања сећања на страх. ХРМ третиран кетамином показао је нормално прибављање страха и истребљење у поређењу са ХРМ-ом убризганим физиолошким раствором и дивљим мишевима (слике 4а и б). У контрасту са својим физиолошким колегама, ХРМ који је убризгавао кетамин показао је повратак страха током обнове и приказао ниво замрзавања враћен ономе дивљих врста легла (Слика 4ц). Наши подаци показују да у ХРМ-у предтретман кетамином спречава изумирање да би избрисало памћење страха. Ови подаци сугеришу везу између благотворног деловања кетамина на синаптичку пластичност и дендритичке густине и поновног успостављања меморија отпорних на брисање, типичних за зреле мишеве. 31, 32

Image

Кетамин спречава брисање памћења због изумирања код малолетних хетерозиготних мишева (ХРМ) преко сисара мета пута рапамицин. ( а ) Слични нивои смрзавања измерени су током условљавања страха од дивљег типа убризгаваног физиолошким раствором (отворени квадрати; н = 11), ХРМ-а (црни квадрати, н = 9) и ХРМ-убризгавања кетамина (кета) (сиви квадрати), н = 9). Све групе су показале значајно повећање процента времена замрзавања након сваког упареног кондиционираног подстицаја и безусловно подстицања (ЦС – УС) у поређењу са њиховим одговарајућим основним вредностима (БЛ; *** П <0, 001). ( б ) Све групе су показале значајно смањење нивоа смрзавања између прве 2 (ЦС 1 и 2) и последње 2 (ЦС 23 и 24) испитивања сесија изумирања (*** П <0, 001). ( ц ) Кетамин је спасио обнову кадровске зависности од контекста. Током обнове зависне од контекста, нивои замрзавања ХРМ-а који се убризгава кетамином били су значајно различити од нивоа ХРМ-а који се убризгава у физиолошки раствор и слични су нивоу ХРМ-а који је убризгао физиолошком отопином (* П <0, 05 ХРМ физиолошке отопине ​​у односу на ХРМ кета и ## П <0, 01 ХРМ физиолошка отопина у односу на физиолошку отопину дивљег типа). ( д ) Блокада сисара мета сигнала рапамицина спречава ефекте понашања кетамина у малолетничком ХРМ-у. Током обнове зависне од контекста, пред третманом рапамицином (рапа) смањио је ниво замрзавања ХРМ-а који се убризгава кетамином на ниво ХРМ-а који је убризган физиолошким раствором (** П <0, 01 физиолошка отопина у односу на кета и * П <0, 05 рапа + кета у односу на кета). Подаци су просек реакција на замрзавање на прве две презентације ЦС-а. Подаци су изражени као средњи ± сем процената времена проведеног смрзавања и н је број животиња. Статистичка анализа приказана је у Додатним информацијама.

Слика пуне величине

  • Преузмите ПоверПоинт слајд

У ХРМ-у, претходна обрада рапамицином пре давања кетамина није имала утицаја ни на стицање ни на истребљење (допунска слика 5), већ је спречила да се кетамином обнови памћење страха (Слика 4д). Стога, слично као обнављање функционалних синапси, понашања кетамина у ХРМ захтевају мТОР сигнализацију.

Фармаколошка инхибиција ГлуН2Б враћа пластичност и сећања на страх код одраслих код малолетних ХРМ

Администрација селективног антагониста НМДАР-а који садржи ГлуН2Б, Ро25-6981, индукује ефекте сличне кетамину на ПФЦ синаптичку сигнализацију и понашање. 41 Штавише, раније смо показали да блокада сигналног сигнала повећава фракцију ГлуН2Б-НМДАР тако што не успева претворити незреле ГлуН2Б-НМДАР у одрасле ГлуН2А-НМДАР. 26, 27, 28 У овом контексту хипотетизирали смо да селективна инхибиција ГлуН2Б-НМДАР може промовисати примену нормалне функционалне пластичности и сећања на страх код одраслих у ХРМ-у.

Јувенилном ХРМ-у је убризган антагонист ГлуН2Б Ро25-6981 (10 мг кг -1 интраперитонеално) 6 х пре експеримената. 41 Једна ињекција је била довољна за враћање нормалне густине кичме (Слика 5а) и повећање амплитуде АМПАР-спЕПСЦ (Слика 5б). Администрација Ро25-6981 такође је поново успоставила ЛТП код малолетничког ХРМ-а (слика 5ц). Коначно, слично као кетамин, Ро25-6981 је обновио нормалне нивое смрзавања током обнове зависне од контекста (Слика 5д). Ро25-6981 није обуздао страх и изумирање страха (допунска слика 6).

Image

Селективни ГлуН2Б антагонист Ро25-6981 спашава функционални и бихевиорални дефицит малолетних хетеророзних мишева (ХРМ). ( а ) Просечна густина кичме по дендритичкој дужини (± сем) повећана је на 15, 2 ± 0, 8 бодова по 10 µм ( н = 8 ћелија од 4 мишева) у ХРМ-у који се убризгава Ро25-6981 у поређењу са ХРМ-ом убризганим у раствор соли ( ** П = 0, 002, Манн-Вхитнеи т- тест). ( б ) Лево: Ин виво убризгавање Ро25-6981 (10 мг кг -1 ) повећало је средњу амплитуду АМПА (2-амино-3- (3-хидрокси-5-метил-изоксазол-4-ил) пропаноичне киселине) спонтане ексцитаторне постсинаптичке струје (АМПАР-спЕПСЦ) ХРМ од 16, 1 ± 1, 2 пА ( н = 7, физиолошка отопина) до 22, 7 ± 1, 2 пА ( н = 14, Ро25-6981; ** П = 0, 0008, Манн-Вхитнеи т -тест). Десно: Кумулативни хистограми расподељене амплитуде АМПАР-спЕПСЦ показују да је Ро25-6981 узроковао значајан помак ка већим амплитудама у поређењу са ХРМ-ом убризганим физиолошким раствором. Траке грешака представљају сем, а н је број ћелија. ( ц ) Лево: Просечни временски токови тете провалили су дуготрајно потенцирање показујући да је убризгавање Ро25-6981 (10 мг кг -1 ), 6 х пре експеримената, обновило дуготрајно потенцирање код малолетног ХРМ-а. Десно: Потенцијација је била 4, 4 ± 3, 1% ( н = 10) у ХРМ-у који се убризгава у физиолошки раствор и 23, 2 ± 2, 8% ( н = 7) након убризгавања Ро25-6981 ( н = 7). Траке грешака представљају сем, а н је број животиња. ( д ) ХРМ изложен Ро25-6981 (10 мг кг -1 ) показао је појачано смрзавање (сиви квадрати; н = 8) за време обнављања зависног од контекста, за разлику од ХРМ-а третираних сланом водом (црни квадрати; н = 9; * П <0, 05 ХРМ убризган са Ро25-6981 насупрот ХРМ-у који је убризган физиолошким раствором). Подаци су изражени као средњи ± сем процената времена проведеног смрзавања и н је број животиња. Статистичка анализа приказана је у Додатним информацијама.

Слика пуне величине

  • Преузмите ПоверПоинт слајд

Кетамин убризган током малолетног периода пребацује памћење страха у стање отпорно на брисање код адолесцентних ХРМ

Сецирали смо старосну зависност фенотипа за уклањање страха. ХРМ су обучени за кондиционирање слушног страха у каснијим фазама постнаталног развоја. Адолесцентни ХРМ показао је нормално прибављање страха и истребљење у поређењу са дивљим типом мишева који су одговарали старосној доби (слике 6а и б). Дакле, смањени нивои реелина не нарушавају стицање и истребљење асоцијативног памћења страха у зрелијој ХРМ.

Image

Убризгавање кетамина у малолетним фазама сузбија брисање памћења код старијих хетерозиготних мишева (ХРМ). ( а ) Младеначки дивљи тип ( н = 8) и ХРМ ( н = 8) стари између П30 и П42 показали су упоредиве нивое смрзавања током условљавања страха. Смрзавање се прогресивно повећава у обе групе након сваког упареног условљеног подстицаја - безусловног подстицаја (ЦС – УС) у поређењу са њиховим основним линијама (БЛ; *** П <0, 001). ( б ) Током изумирања, обе групе су показале значајан пад процента смрзавања у последњем пару презентације ЦС у поређењу са почетна два испитивања сесије изумирања (*** П <0, 001). ( ц ) Замрзавање изазвано ЦС-ом, које показује значајно обнављање зависног од контекста у дивљом типу ( н = 8), али не и у ХРМ ( н = 8; # П <0, 05 и ## П <0, 01 ХРМ насупрот дивљом типу за сваки ЦС презентација). Једна ињекција кетамина (кета) током малолетничког периода спасила је обнову зависну од контекста у ХРМ адолесцента. Нивои замрзавања ХРМ-а убризганог кетамином (сиви квадрати; н = 7) значајно су се разликовали од нивоа ХРМ-а који се подудара са старосним добром и слични су нивоу мишева дивљег типа који одговарају матици (* П <0, 05 и ** П <0, 01 ХРМ насупрот ХРМ кета за сваку ЦС презентацију). ( д ) У недостатку тренинга за изумирање (сиве траке), адолесцентни ХРМ је показао стабилна сећања на страх 10 дана након кондиционирања када је представљен кондиционирању контексту (контексту) и ЦС (ЦС 1 и 2). *** П <0, 001 изумирање ХРМ (црне траке; н = 8) насупрот ХРМ нема изумирања (сиве траке; н = 9). Подаци су изражени као средњи ± сем процената времена проведеног смрзавања и н је број животиња. Статистичка анализа приказана је у Додатним информацијама.

Слика пуне величине

  • Преузмите ПоверПоинт слајд

За разлику од дивљих врста мишева, који представљају значајно обнављање страха памћења о контексту, адолесцентни ХРМ показује значајно смањење нивоа смрзавања када је поново изложен ЦС-у у контексту аквизиције (Слика 6ц). Како би се испитало да ли изумирање води до брисања памћења, ХРМ су тестирани на обнову која зависи од контекста без изумирања. У тим условима, ХРМ је одржавао повишене нивое смрзавања у поређењу са ХРМ-ом подвргнутом гашењу (Слика 6д). Стога, када изумирање изоставимо, адолесцентни ХРМ показују стабилно задржавање памћења страха током 10 дана. Све у свему, ови резултати показују да незрели фенотип памћења страха који је карактерисан брисањем изумирања постоји и код адолесцентских ХРМ.

Затим смо испитали да ли кетамин може вратити памћење код одраслих у адолесцентском ХРМ-у и да ли је једна изложеност у малолетничком периоду успела да спаси дефицит који је примећен у обнови у адолесцентској фази. ХРМ су једанпут убризгани кетамин (100 мг кг -1 интраперитонеално) током периода малолетника и тренирани у адолесцентској фази. У тим условима, ХРМ који је убризгавао кетамин показао је нормално стицање страха и истребљење у поређењу са ХРМ-ом који се подудара са годинама (допунска слика 7). Изузетно је да је понашање замрзавања ХРМ-а убризгаваног у дивљи тип током обнове страха (Слика 6ц), показујући да је кетамин претворио меморију страха у стање отпорно на брисање типично за зреле мишеве.

Све у свему, наши подаци указују на то да је реелин неопходан за исправно сазревање памћења страха током постнаталног развоја и да се поремећаји у понашању током адолесцентског периода рехабилитују терапијском интервенцијом у малолетничком периоду.

Дискусија

Изразита карактеристика ПФЦ-а сисара је да његове неуронске мреже пролазе постнатално сазревање и усавршавање до касног доба адолесценције. Докази углавном долазе из функционалних студија које показују да интегрирањем у неуронску мрежу базалних ганглија ПФЦ учествује у организацији и планирању задатака усмјерених на циљеве. 18, 19 Све у свему, молекуларна основа овог постнаталног сазревања остаје у великој мери непозната. 44, 45

Први пут показујемо да су морфофункционална својства ИИ / ИИИ-В / ВИ ПФЦ ексцитацијских синапси погођена у раним фазама постнаталног развоја у ХРМ. Паралелно са недостатком ЛТП-а који зависи од НМДАР-а, приметили смо смањење густине кичме у косим дендритима главних пирамидалних неурона. Наши резултати показују да је током прецизног временског периода постнаталног развоја малолетнички период, дуготрајна синаптичка пластичност и спиногенеза у ПФЦ-у, као и стабилност дугорочног памћења страха, под контролом реелина. Раније студије сугерисале су важну улогу ванћелијског окружења, посебно намотавања у различитим функцијама постнаталног мозга. Реелин снижавање корекције ослабио је кортикална синаптичка сазревања 26, 27 и когнитивне перформансе, 15 док суплементација реелином повећава синаптичке функције и побољшава процесе учења. 6, 7, 9, 15, 46 Наши подаци осветљавају претходно неоткривене нове функције за навијање током младолетног периода, важне ране фазе постнаталног живота.

Претходне студије које су подвргле ХРМ-у низу тестова понашања, 16, 17, 47, 48, 49, укључујући учење условљено страхом и изумирање, 50, 51, 52, изведене су у одраслим фазама. Ова студија је прва која је испитивала понашање слушног страха у ХРМ-у на нивоу малолетника и адолесцената. Наши подаци откривају средишњу улогу реелина у заштити аверзивних сјећања од брисања изумирањем. Код младих глодара, условљена сећања страха могу се избрисати изумирањем, док код старијих животиња ова сећања су отпорна на брисање због изумирања страха. 31, 32 Први пут смо установили постојање фенотипа за уклањање страха, односно подложног брисању изумирањем, све док током адолесценције у ХРМ-у. Наши подаци проширују недавни извештај који показује да се у амигдали перинеуроналне мреже, специјализована структура ЕЦМ-а, истовремено развијају и учествују у преласку сећања на страх од брисања склоног брисању до отпорног на брисање током критичног периода код малолетних глодара. 31 У другим структурама, попут визуелног кортекса, изглед перинеуронских мрежа дјелује као „структурне кочнице“ 53 и укључен је у затварање критичних периода пластичности зависне од искуства. 54 Стога би општа функција ЕЦМ-а за одрасле могла бити прекид малолетничке пластичности током критичних периода и примена пластике за одрасле. Наши подаци идентифицирају реелин као молекуларну одредницу ЕЦМ комплекса укљученог у дугорочну стабилизацију памћења страха.

Открили смо и да појединачна ин виво ињекција кетамина може да спаси морфолошки и функционални дефицит ПФЦ малолетничког ХРМ-а. Приметили смо да у року од 24 сата кетамин спашава ЛТП и повећава синаптогенезу повећањем густине и функције кичме, што је показано повећањем АМПАР-спЕПСЦ у истим пирамидалним неуронима који су анализирани на морфологију кичме. Ово би могло бити последица промене у расподјели АМПАР и / или повећања постинаптичких протеина као што су ПДС95 и подјединица АМПАР-ГлуР1, за коју се показало да је синтеза повећана током 72 сата након једне дозе кетамина. 41 Предложени су и други сигнали, попут неуротрофина који покрећу и регулишу развој кичме. 55 Занимљиво је да је недавно објављено да су антидепресиви у понашању кетамина блокирани у различитим мутантним линијама неуротрофичног фактора који потичу из мозга, 56, 57 што сугерише да неуротрофни фактор који потиче из мозга могао да учествује у механизму деловања кетамина.

Неселективни НМДАР антагонист кетамин је широко коришћени анестетички и рекреативни лек и у малим дозама има брзо антидепресивно дејство, ефикасно код пацијената отпорних на конвенционалне третмане. Наши резултати су у складу са и проширују недавно описане терапијске примене кетамина повезаног са стварањем кичме у ПФЦ-у. 41, 42 Надаље, наши резултати сугерирају да се додатним користима може доћи од употребе овог једињења током одређеног постнаталног развојног периода. Претходне студије су објавиле да перинатална примена других антагониста НМДАР, као што је ПЦП, код глодара дивљих врста изазива дефицит у радној меморији и извршним функцијама. За разлику од тога, наши резултати сугерирају да кетамин може изазвати 'појачање функције' у когнитивним задацима код генетски дефицитарних мишева. Наши резултати могли би се помирити са недавним запажањем да антидепресивне функције кетамина у ПФЦ пацова укључују специфично регрутовање мТОР путање, што доводи до повећања густоће кичме и синаптичке сигнализације. 41 Открили смо да је повећање синаптичке сигнализације и пластичности у ХРМ-у изазвано кетамином осетљиво на рапамицин, што сугерише укључивање компонената мТОРЦ1 осетљивих на рапамицин. Међу многим сигналним путевима активираним реелином, предложено је да мТОР посредује ефекте реелина на сазревање дендрита. 59 Наше опажање да повећање густине кичме изазвано кетамином није осетљиво на рапамицин, не искључује учешће компонената непросетљивих на рапамицин стазе мТОР, као што је мТОРЦ2 комплекс. 43, 60

Успели смо да прецизирамо да НМДАР који садржи ГлуН2Б учествује у широком дејству НМДА антагониста циљајући ове подјединице са Ро25-6981. For the first time, we show that this compound rescues behavioral and both morphological and functional synaptic deficits. In the PFC of wild-type mice, GluN2B-NMDARs are critical for LTP and contextual fear memory. 61 Although controversial, 62 it has been proposed that the direction of long-term plasticity is controlled by the subunit composition of NMDARs with GluN2A-NMDARs more likely favoring the induction of LTP than GluN2B subtype. 63, 64 Thus, the fact that Ro25-6981 restores LTP in HRM extends our previous finding showing that decreased levels of reelin prevents the maturational switch in NMDAR subunit composition from GluN2B- to GluN2A-containing receptors. 26, 27, 28

Finally, we found that when injected in juvenile mice, ketamine has a long-lasting effect and is able to convert fear memory to an erasure-resistant state. These data reveal the existence of a critical period in the juvenile development of the PFC during which genetic insufficiencies are amenable to pharmacological rescue.

In conclusion, we showed the ECM protein reelin is necessary for the proper structural, functional and behavioral development of juvenile prefrontal circuits. We also demonstrate that early onset deficits linked to reelin deficiency are rehabilitated by blocking NMDARs and that this rehabilitation requires the mTOR pathway signaling. Finally, our data also shed new light on the therapeutic use of ketamine and GluN2B-NMDARs antagonists during the juvenile period, a critical window of cortical circuits' development.

Додатне информације

Датотеке слика

  1. 1.

    Допунска слика С1

  2. 2

    Допунска слика С2

  3. 3.

    Допунска слика С3

  4. 4.

    Допунска слика С4

  5. 5.

    Допунска слика С5

  6. 6

    Допунска слика С6

  7. 7.

    Допунска слика С7

Ворд документи

  1. 1.

    Допунске слике легенде

    Прилози аутора

    JI performed the electrophysiology and morphology experiments, conducted the data analyses and contributed to the design of the experiments. MJO designed, performed and analyzed the behavioral experiments. OL performed the electrophysiology experiments and conducted the data analyses. LB performed and analyzed some of the electrophysiology experiments. PC designed the experiments, supervised the entire project and wrote the manuscript.

    Додатне информације прате рад на веб локацији Молекуларна психијатрија (//ввв.натуре.цом/мп)