HDAC1-опосередкована регуляція передачі сигналів ГАМК у бічній перегородці сприяє довготривалому зникненню соціального страху у самців мишей

Соціальний тривожний розлад (САР) спричинений травматичним соціальним досвідом. Він характеризується інтенсивним страхом і уникненням соціальних контекстів, що може бути надійно імітовано парадигмою соціального страху (SFC). Фаза зникнення парадигми SFC схожа на експозиційну терапію САР і вимагає навчитися відокремлювати травму від соціального контексту. Ацетилювання гістонів, викликане навчанням, має вирішальне значення для формування пам’яті про вимирання та її стійкості. Хоча гістонові деацетилази класу I (HDAC) регулюють вищезгаданий процес навчання, існує недостатня ясність щодо ізоформ і просторової специфічності функції HDAC у соціальному навчанні. Використовуючи парадигму SFC, ми функціонально охарактеризували роль HDAC1, зокрема, у латеральній перегородці (LS), у регулюванні формування довгострокової пам’яті про вимирання соціального страху.

Індукція дуже важлива в навчанні. Відповідна індукція може змусити учнів сприймати знання більш свідомо, а також глибше розуміти та запам’ятовувати навчальний зміст. Це пояснюється тим, що пам'ять людей є різновидом розумової діяльності та проявом інтелекту. Індукція — це позитивна та творча пізнавальна діяльність, яка може стимулювати та спрямовувати мислення та уяву людей під час пізнавального процесу, тим самим покращуючи пам’ять.

Індукція може бути досягнута різними способами. Наприклад, викладачі можуть ставити проблеми під час лекцій і дозволяти студентам думати про рішення самостійно, що може допомогти студентам покращити їхню здатність комплексно аналізувати проблеми та пам’ять. Крім того, вчителі також можуть використовувати багаті навчальні ресурси, такі як зображення, аудіо, відео та інші способи сприяти засвоєнню та запам’ятовуванню знань учнями.

Через це між індукцією та пам’яттю існує тісний зв’язок. Завдяки відповідній індукції учні можуть глибше зрозуміти знання та краще засвоїти навчальний зміст. Таке глибоке розуміння допоможе учням зберегти знання на більш тривалий період і сприятиме гнучкому застосуванню того, чого вони навчилися в подальшому навчанні та практиці.

Коротше кажучи, індукція та пам'ять нероздільні. Нам потрібно знайти відповідний метод навчання та метод індукції шляхом безперервного дослідження та практики, а також постійно вдосконалювати нашу пам’ять та рівень навчання. Тільки так ми можемо повністю розкрити наші таланти в майбутньому житті. Видно, що нам потрібно покращувати пам'ять. Цистанхе може покращити пам'ять, оскільки цистанхе є традиційним китайським лікарським матеріалом з багатьма унікальними ефектами, одним із яких є покращення пам'яті. Ефективність м’ясного фаршу пов’язана з різноманітністю активних інгредієнтів, які він містить, включаючи карбонову кислоту, полісахариди, флавоноїди тощо. Ці інгредієнти можуть сприяти здоров’ю мозку через різні канали.

Клацніть знати добавки для покращення пам’яті

Ми виміряли локальне збільшення фосфорилювання HDAC1, що індукує активність, у серинових залишках мишей, які кондиціонували соціальний страх і d (SFC+), у відповідь на зникнення соціального страху. Ми також виявили, що функція LS-HDAC1 негативно корелює з навчанням вимирання гострого соціального страху за допомогою фармакологічного та вірусного підходів. Крім того, інгібування LS-HDAC1 посилювало експресію субодиниці рецептора GABA-A 1 (Gabrb1) у мишей SFC+, а активація рецепторів GABA-A полегшувала навчання гострому згасанню. Нарешті, полегшення навчання вимирання шляхом інгібування HDAC1 або активації рецептора GABA-A всередині LS призвело до формування довготривалої пам’яті про вимирання, яка зберігалася навіть через 30 днів після вимирання. Наші результати показують, що HDAC1-опосередкована регуляція ГАМК-сигналів у LS має вирішальне значення для формування пам’яті згасання соціального страху.

ВСТУП

Соціальний тривожний розлад (СТР), викликаний аверсивним соціальним досвідом, характеризується інтенсивним страхом і униканням соціальних ситуацій [1, 2]. Лікування САР складається з когнітивно-поведінкової терапії (КПТ), яка створює «безпечну» пам’ять, яка співіснує з оригінальною аверсивною пам’яттю [3, 4]. Оскільки один і той самий сигнал може активувати як аверсивні, так і безпечні спогади, вони конкурують, коли згадуються відповідними стимулами, і домінуючий слід пам’яті визначає поведінковий результат. Відомо, що пам’ять про безпеку, створена за допомогою КПТ на основі експозиції, з часом зменшується, що призводить до рецидиву раніше згаслих реакцій страху у пацієнтів із САР [5–7]. Таким чином, вкрай важливо зрозуміти механізми, що лежать в основі стійкої пам’яті про вимирання, щоб розробити терапевтичні стратегії, які призведуть до більш повної та надійної ремісії САР.

З цією метою ми створили оперантну парадигму кондиціонування соціального страху (SFC), яка генерує стійкий страх і уникнення конспецифічних у мишей [8]. У цій парадигмі зникнення соціального страху та формування пам’яті про зникнення викликані послідовними презентаціями різних соціальних стимулів (невідомих конспецифічних), що призводить до поступової втрати страху та збільшення соціального дослідження [9]. Попередні дослідження нашої лабораторії показали участь латеральної перегородки (LS) у згасанні соціального страху, викликаного SFC, у мишей [10, 11]. Відомо також, що LS регулює різні види соціальної поведінки [12], які підкріплені складними епігенетичними механізмами [13]. Однак епігенетичні механізми всередині LS, що регулюють зникнення соціального страху та формування довгострокової пам’яті про зникнення, залишаються невідомими.

Сумісні дані свідчать про важливість посттрансляційного ацетилювання N-кінцевих хвостів залишків гістонів для консолідації та підтримки пам’яті про страх [14]. Гістондеацетилази класу I (HDAC), які каталізують видалення ацетильних груп із цих N-кінцевих хвостів гістонів, є важливими регуляторами експресії генів, що лежать в основі навчання та пам’яті [15]. Ці HDAC класу I, включаючи HDAC1, HDAC2, HDAC3 і HDAC8, демонструють чудову просторову та контекстну залежність у своїй функції.

Наприклад, було виявлено, що гіпокампальний HDAC1 покращує асоціативну пам’ять у контекстній парадигмі кондиціонування страху [16], тоді як гіпокампальний HDAC2 функціонально пов’язаний із порушенням у формуванні довгострокових об’єктів і просторової пам’яті [17, 18]. Подібним чином, активність HDAC1 була підвищена, тоді як активність HDAC2 була знижена в мигдалеподібному тілі та префронтальній корі, відповідно, після кондиціювання страху [19]. Дослідження також вказують на різний внесок HDAC3 у формування стійких аверсивних контекстуальних спогадів і спогадів про страх у гіпокампі та базальній мигдалині відповідно [20].

Враховуючи різноманітні та складні функції HDAC класу I у регуляції навчання та пам’яті, інгібітори HDAC часто використовуються як підсилювачі когнітивних функцій у кількох доклінічних дослідженнях [21]. Однак внесок конкретних HDAC у регуляцію стійкості пам’яті про вимирання соціального страху залишається невловимим.

Таким чином, у цьому дослідженні ми розглянули регулювання HDAC класу I у контексті парадигми SFC. Базуючись на посиленні серинового фосфорилювання HDAC1, що індукує активність, ми маніпулювали функцією LS-HDAC1 за допомогою фармакологічного інгібування та вірусної гіперекспресії. Крім того, спостерігаючи за збільшенням експресії гена, що кодує 1 субодиницю рецептора гамма-аміномасляної кислоти (GABA) A (Gabrb1) у відповідь на комбінацію блокади HDAC1 і тренування екстинкції, ми активували рецептор GABA-A сигналізації в межах LS. Нарешті, ми перевірили вплив інгібування LS-HDAC1 і активації рецептора LSGABA-A на формування довгострокової пам’яті про вимирання. Наші результати показують, що LS-HDAC1 негативно регулює навчання згасання соціального страху та довгострокове навчання зникнення соціального страху через сигналізацію GABA-A.

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ

Тварини

Самців мишей CD1 (Charles River Germany, вік 8–11 тижнів на початку експериментів) утримували групою в стандартних лабораторних умовах (12/12 годинний цикл світло/темрява, світло вмикається о 06:00, 22 градуси, вологість 60%, їжа та вода ad libitum) у полікарбонатних клітках (16 × 22 × 14 см) до операції або за 3 дні до кожного поведінкового експерименту. Мишей-самців CD1 відповідного віку та ваги використовували як соціальні стимули в парадигмі SFC. Усі експериментальні процедури проводилися між 08:{17}} та 12:00 годиною відповідно до Посібника з догляду та використання лабораторних тварин уряду Unterfranken, настанов ARRIVE [22] та настанов НАЦІОНАЛЬНИЙ ІНСТИТУТ ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я США.

Парадигма SFC

SFC було виконано, як описано раніше [8] з незначними модифікаціями для аналізу довгострокового вимирання:

Придбання соціального страху (день 1). Мишей поміщали в камеру кондиціонування страху та давали звикнути протягом 3 0 с, перш ніж їх помістили в порожню клітку з дротяною сіткою на 3 хвилини, протягом яких вони могли вільно досліджувати об’єкт. Потім порожню клітку замінювали ідентичною кліткою, що містила конспецифічних тварин відповідного віку та ваги (умовний стимул: CS). Кондиціоновані миші (SFC+) отримували легкий шок стопи (безумовний стимул: США; 0,7 мА, 1 с) кожного разу, коли вони досліджували конспецифіку. Некондиціонованим мишам (SFC−) дозволяли вільно взаємодіяти з конспецифічними протягом 3 хв. Зазвичай миші SFC+ уникали наближення або взаємодії з конспецифічними тваринами після 1–3 пар CS-US, після чого вважалося, що вони набули соціального страху та повернулися до своєї домашньої клітки.

Зникнення соціального страху (день 2). Знищення соціального страху було виконано однаково в домашній клітці мишей SFC+ і SFC−. Кожна миша з одним житлом була тричі піддана контакту з порожньою сітчастою кліткою, а потім – шістьма конспецифічними тваринами різного віку та ваги по 3 хвилини з 3--хвилинним інтервалом між стимулами. Час, витрачений на дослідження соціального стимулу, вимірювався як показник соціального страху.

Пригадування соціального страху (день 3, день 32). Для пригадування короткочасного вимирання соціального страху мишей піддавали дії шести різних соціальних подразників у їхній домашній клітці протягом 3 хвилин із 3-хвилинним інтервалом між стимулами. Для довгострокового відкликання від соціального страху миші були протестовані в їхній домашній клітці через 30 днів після відходу від соціального страху. Мишей відповідної ваги за віком двічі піддавали впливу різних соціальних подразників по 3 хвилини з 3-хвилинним інтервалом між подразниками.

Стереотаксичні імплантації

Керівництво cannulbygth; Injecta GmbH) для двосторонньої інфузії ліків у LS імплантували стереотаксично, при цьому кінчик лежав на 2 мм вище цільової області LS (від брегми: передній–задній: −0.3 мм, медіолатеральний: ±0 0,5 мм, дорсовентральний: −1,6 мм [23]), під анестезією ізофлураном (Forene, Abbott GmbH) [10, 24]. Усі миші отримували підшкірну ін’єкцію антибіотиків (10 мг/кг Baytril, Bayer GmbH) і анальгетиків (0,05 мг/кг бупренорфіну, Bayer), щоб уникнути післяхірургічних інфекцій і болю. Щоб зменшити постхірургічний стрес, усіх мишей обробляли один раз на день протягом принаймні 5 днів перед експериментами, де фіктивні канюлі, що закривають направляючі канюлі, дезінфікували.

Інтрасептальні інфузії лікарських засобів

Миші отримували двосторонні інфузії або MS275 (орто-аміноконспецифікований маломолекулярний інгібітор із високою спорідненістю до HDAC1; 375 нг/0,2 мкл/півкуля) [16, 25], мусцимол (Muc; селективний ГАМК-А). агоніст рецепторів; 0.2 мкг/0.2 мкл/півкуля) [26, 27] або носій (Veh; 0.2 мкл/півкуля; 0). 5% ДМСО в стерильному розчині Рінгера) у LS через інфузійну канюлю 27 G, вставлену в направляючі канюлі, з’єднані зі шприцом Гамільтона 10- мкл. Інфузію MS275 і Muc проводили за 120 хвилин або 10 хвилин до тренування екстинкції SFC відповідно. Лише тварини з правильними, гістологічно підтвердженими місцями інфузії були включені в статистичні аналізи.

Інтрасептальні вірусні інфузії

Аденоасоційований вірус (AAV; Vector Biolabs) для надекспресії HDAC1, тобто AAV-hSyn-HDAC1-GFP-WPRE (HDAC1-OE; 2,5 × 1013 GC /мл;) або контрольний вектор, тобто AAV-hSyn-GFP-WPRE (GFP; 2,5 × 1013 GC/мл), були двосторонньо введені в LS (передньо-задньо від брегми +0).3 мм , латеральний ±0,5 мм; дорсовентральний -3,8 мм, -3,4 мм, -3,1 мм, -2,8 мм) з чотирма 70-nl інфузіями/півкулю. Інфузії проводили 3 тижні, піддавали початку поведінкових експериментів, як описано раніше [11].

Аналіз експресії генів

Мишей піддавали зникненню соціального страху та залишали в їхніх домашніх клітках протягом 90 хвилин після навчання поведінці. Потім мишей умертвляли під анестезією СО2, їхній мозок швидко видаляли та передньо-задньо-задню частину від брегми 0.1 мм до -0,10 мм) розсікали.

Виділення РНК та ПЛР-матриця

Екстракція та аналіз білків

Ядерні білки екстрагували за допомогою EpiQuick Nuclear Extraction Kit (Epigentek) згідно з протоколом виробника. Вестерн-блот аналіз використовувався для виявлення рівнів експресії HDAC1Toorylation. 15 мкг білка розчиняли на 12% гелі без плям TGX (Bio-Rad) і переносили на нітроцелюлозні мембрани. Мембрани блокували 5% молока, 1% Tween-20 у трис-буферному фізіологічному розчині з подальшою інкубацією протягом ночі з наступним антибанілідним анти-HDAC1 (Thermo Fisher; PA1-860; 1:2000) , фосфорилювання HDAC1 за залишком серину 421 (кролячий анти-pHDAC1(S421); Thermo Fisher; PA5-36810; 1:2000), а також фосфорилювання за серином 421 і 423 (кролячий анти-pHDAC1(S421, S423), Thermo Fisher; PA5-36911; 1:2000). Імуномічені смуги були виявлені за допомогою HRP-кон’югованого козячого антикролячого антитіла (Cell Signaling; #7074; 1:1000) після покращеної системи chemilbeforence (SuperSignal West Dura, Thermo Fisher). Загальний білок використовувався як внутрішній контроль навантаження.

Оцінка поведінки та статистичний аналіз

Час соціального дослідження як індикатор соціального страху оцінювався вручну спостерігачем, який не бачив лікування за допомогою JWatcher (1.0, Університет Маккуорі та Каліфорнійський університет у Лос-Анджелесі). Для статистичного аналізу використовувався GraphPad Prism версії 9.0 для Windows (програмне забезпечення GraphPad). Детальний звіт передньо-заднього аналізу доступний у додатковій таблиці S2. Усі фігури виготовлені за допомогою дизайну Affinity.

РЕЗУЛЬТАТИ

Зникнення соціального страху посилює індукцію активності перед фосфорилюванням у перегородці мишей SFC+ Спочатку ми проаналізували рівні білка HDAC1 у тканині перегородки msubjectes, отримані від мишей SFC+ та SFC− через 90 хвилин після впливу лише одного соціального стимулу, тобто з скорочене згасання (SFC+/1ss і SFC−/1ss), або шість соціальних стимулів, тобто з повним згасанням (задній–задній 6ss) (рис. 1A). Кількість пар CS-US під час придбання соціального страху в день 1 (рис. 1B) була подібною між обома групами мишей SFC+. Як і очікувалося, миші SFC+ витратили значно менше часу на дослідження першого (або наступного) соціального стимулу порівняно з мишами SFC− (P <0,05; рис. 1C), що вказує на більш високі рівні соціального страху. Однак до кінця протоколу повного зникнення час дослідження 6-го соціального стимулу мишами SFC+/6ss був подібним до часу їх аналогів SFC-/6ss (рис. 1C), що свідчить про успішне зникнення соціального страху.

Вестерн-блот аналіз не виявив відмінностей у рівнях септального HDAC1 між чотирма протестованими групами, тобто між SFC+/1ss, SFC+/6ss, SFC−/1ss і SFC−/6ss, під час зникнення соціального страху (рис. 1D). Відомо, що посттрансляційне фосфорилювання HDAC1 на ser421 (pHDAC1) і подвійне фосфорилювання на ser421 і ser423 (ppHDAC1) підвищують активність деацетилази HDAC1 [28]. Таким чином, ми кількісно визначили рівні pHDAC1 і ppHDAC1 в перегородці, щоб оцінити активацію HDAC1 під час вимирання соціального страху. Рівні pHDAC1 і ppHDAC1 були підвищені у SFC+/6ss порівняно з SFC+/1ss мишами (рис. 1E; P <{28}}.05 для pHDAC1 і рис. 1F; P <0,05 для ppHDAC1), припускаючи збільшення активності HDAC1 під час зникнення соціального страху.

Двонаправлена ​​модуляція LS-HDAC1 регулює навчання вимирання соціального страху

Далі ми мали на меті встановити причинно-наслідковий зв’язок між функцією LSHDAC1 і зникненням соціального страху шляхом двонаправленої модуляції функції LS-HDAC1, використовуючи або фармакологічну блокаду (втрата функції), або опосередковану AAV надекспресію (посилення функції) у двох окремих когортах мишей. .

Для фармакологічної блокади мікроударів S275 або Veh двосторонньо вводили в LS перед навчанням вимирання, що призвело до наступних груп: SFC+/Veh, SFC+/MS275, SFC−/Veh та SFC−/MS275 (рис. 2A). Кількість пар CS-US не відрізнялася серед груп SFC+ під час придбання соціального страху (рис. 2B). Під час зникнення соціального страху на 2-й день усі миші SFC+ висловлювали високий рівень соціального страху під час пред’явлення першого соціального стимулу, незалежно від їх лікування, що відображено коротким часом соціального дослідження. Однак інгібування HDAC1 прискорило вимирання, оскільки група SFC+/MS275 вже продемонструвала підвищене соціальне дослідження під час впливу 2-го та 3-го соціального стимулу (P < 0.05 проти SFC+/Veh; рис. 2C). Лікування MS275 не вплинуло на час соціального дослідження у мишей SFC− (рис. 2C, D). Усі групи показали однаково високий рівень соціального дослідження під час короткострокового пригадування (рис. 2D), що вказує на успішне зникнення соціального страху.

По-друге, ми провели експеримент посилення функції з використанням опосередкованої AAV надекспресії HDAC1 (AAV-hSyn-HDAC1-GFPWPRE; HDAC1-OE) або контрольного вірусу (AAV-hSyn-GFP- WPRE; GFP) усередині перегородки мишей SFC+ та SFC−, що призводить до наступних груп: SFC+/GFP, SFC+/HDAC-OE, SFC−/GFP та SFC−/HDAC-OE (рис. 2E). Усі групи мишей SFC+ отримали однакову кількість пар CSUS під час отримання через три тижні після трансфекції вірусу (рис. 2F), що свідчить про те, що надмірна експресія LS-HDAC1 не змінила вивчення соціального страху. Усі миші SFC+, незалежно від лікування, демонстрували високий рівень соціального страху під час презентації першого соціального стимулу, що відображено в зниженні соціального дослідження порівняно з відповідними групами SFC− (рис. 2G). Проте зникнення соціального страху було значно погіршене через надмірну експресію LS-HDAC1, оскільки група SFC+/HDAC1-OE продемонструвала нижчу соціальну дослідницьку дію під час впливу 2-го по 6-й соціальні стимули на відміну від мишей SFC+/GFP, які демонстрували очікувані вимирання (P < 0.05 проти SFC+/GFP; рис. 2G). до мишей надмірна експресія LS-HDAC1 не впливала на час соціального дослідження (рис. 2G, H). Під час короткострокового відкликання всі групи мишей показали подібні рівні соціального дослідження (рис. 2H). Надекспресія HDAC1 була підтверджена вестерн-блот аналізом (додатковий рис. S1).

Інгібування LS-HDAC1 перед вимиранням призводить до динамічних змін у експресії генів

Для ідентифікації можливих нижніх мішеней LS-HDAC1 мишам SFC+ двосторонньо вводили або Veh, або MS275 120 за хвилину до зникнення соціального страху, і їх умертвляли через 90 хвилин після впливу 1-го (Veh /1ss і MS275/1ss) або 6-й (Veh/6ss і MS275/6ss) соціальний стимул (рис. 3A). Мікропуансони тканини перегородки були отримані та оброблені за допомогою ПЛР-матриці для сигналізації ГАМК і глутамату (див. «Матеріали та методи»). Усі групи SFC+ отримали однакову кількість пар CS-US під час придбання соціального страху (рис. 3B). Під час вимирання всі групи мишей SFC+ показали низький рівень соціального дослідження під час впливу 1-го соціального стимулу. Однак під час вимирання миші SFC+, забиті після 6-го соціального стимулу, демонстрували поступовий соціальний контакт з кожним контактом, що свідчить про належне зникнення соціального страху (рис. 3C). На підтвердження результатів на рис. 2C, зникнення соціального страху було прискорене у мишей MS275/6ss порівняно з Veh/6ss, як видно з більш тривалого часу соціального дослідження під час презентації 2-го та 3-го соціального стимулу (P < 0. 05 проти Veh/ 6ss; рис. 3C). Аналіз ПЛР-матриці для генів, пов’язаних із передачею сигналів ГАМК і глутамату, виявив динамічні зміни в багатьох генах, як показано на тепловій карті (рис. 3D). Повний ПЛР-матриця широкого профілю разом із відповідною зміною кратності та значеннями P наведено в додатковій таблиці S3. Проте одним геном, який був чітко активований у мишей, які отримували лікування MS275-, після повного навчання вимирання, був Gabrb1 (P <0,05 порівняно з усіма іншими групами; рис. 3E), тоді як близький до нього ген Gabrb3 залишився незмінним (рис. 3F). ).

Фармакологічна активація рецепторів LS-GABA-A полегшує навчання екстинкції

Ґрунтуючись на результатах підвищення експресії Gabrb1 після інгібування HDAC{{0}}, ми припустили, що ГАМКергічна передача сигналів може лежати в основі ефекту прискорення екстинкції інгібування LSHDAC. Щоб перевірити цю ідею, ми локально активували сигналізацію LSGABA-A, вводячи Muc, специфічний агоніст GABA-A [25], або Veh, що призвело до наступних груп: SFC+/Veh і SFC+/Muc, SFC−/Veh та SFC−/Muc (рис. 4A). Мишам SFC+, яким вводили Muc або Veh, потрібна була однакова кількість пар CS-US, щоб отримати соціальний страх (рис. 4B). Під час зникнення страху всі миші SFC+ провели значний мікроудар, досліджуючи соціальний стимул під час впливу 1-го соціального стимулу, ніж їхні аналоги SFC− (P < 0.05 проти SFC−/Veh та SFC−/Muc; рис. 4C), що вказувало на успішне придбання соціального страху. Однак миші SFC+/Muc продемонстрували більш швидке вимирання. Зокрема, вони показали рівні соціального дослідження, подібні до рівня мишей SFC−, які були значно вищими, ніж у мишей SFC+/Veh вже під час впливу 2-го соціального стимулу (P <0,05 порівняно з SFC+/Veh: рис. 4C) . Під час короткочасного відкликання всі групи мишей продемонстрували подібне соціальне дослідження (рис. 4D), що свідчить про успішне вимирання.

Фармакологічне інгібування LS-HDAC1 або активація передачі сигналів LS-GABA призводить до тривалого зникнення соціального страху

Ґрунтуючись на покращеному навчанні екстинкції, яке ми спостерігали як після інгібування LS-HDAC1, так і після активації сигналу LS-GABA, ми потім досліджували тривалий характер цих фармакологічних узагальнень (рис. 5A).

У першому експерименті ми перевірили вплив блокади HDAC1 на формування стійкої пам’яті про вимирання у мишей SFC+/Veh і SFC+/MS275. Як Veh, так і MS275-миші SFC+ отримали однакову кількість пар CS-US під час придбання соціального страху (рис. 5B). Підтверджуючи наші попередні спостереження (рис. 2C і 3C), миші SFC+, яким вводили MS275, продемонстрували посилене соціальне дослідження під час впливу 2-го та 3-го соціальних стимулів під час навчання згасання соціального страху (P < 0.05 проти SFC+/Veh; рис. 5C). Отже, обидві групи продемонстрували однакові рівні часу соціального дослідження під час впливу 6-го соціального стимулу, що свідчить про успішне вимирання. Незважаючи на успішне вимирання, під час тривалого відкликання, проведеного через 30 днів після навчання вимирання, миші SFC+/MS275 продемонстрували значно вищі рівні соціального дослідження (P <0,05 порівняно з SFC+/Veh; рис. 5D), демонструючи покращену довготривалу пам’ять про вимирання після Інгібування HDAC1.

Той самий експеримент проводили на окремій групі SFC+ мишей, яким місцево вводили Muc або Veh (групи SFC+/Veh і SFC+/Muc). Обидві групи отримали подібні пари CS-US, що вказує на однакове оволодіння (рис. 5E) і продемонстрували однаково низький рівень соціального дослідження під час впливу 1-го соціального стимулу під час навчання вимирання (рис. 5F). Однак, як і в попередньому експерименті (рис. 4C), група SFC+/Muc мала прискорене зникнення соціального страху (P < 0.05 проти SFC+/Veh; рис. 5F). Цікаво, що під час довгострокового відкликання на 32-й день миші SFC+/Muc продемонстрували посилене соціальне дослідження порівняно з групою SFC+/Veh (P <0,05 порівняно з SFC+/Veh; рис. 5G), що свідчить про те, що активація LS-GABA-A також призводить до покращення тривалої пам’яті про вимирання.

ДИСКУСІЯ

Процеси, що регулюють перехід від короткочасної до довготривалої пам’яті в контексті поведінки, пов’язаної зі страхом, зокрема САР, недостатньо вивчені. У цьому дослідженні, використовуючи парадигму SFC у поєднанні з фармакологічними та вірусними підходами, ми описуємо новий епігенетичний механізм, опосередкований HDAC1 у межах LS, що регулює довготривалу пам’ять про вимирання соціального страху у самців мишей. Зокрема, ми спостерігали (i) підвищене індукуюче активність фосфорилювання HDAC1 в перегородці SFC+ мишей під час вимирання соціального страху, (ii) негативну регуляцію експресії соціального страху за допомогою HDAC1 в LS, (iii) посилену експресію Gabrb1 в перегородки у відповідь на комбінацію інгібування HDAC1 та екстинкції, (iv) сприяння зникненню страху через активацію рецептора GABA-A та (iv) тривалу консолідацію пам’яті про згасання після фармакологічного інгібування HDAC1 або активації рецепторів GABA-A в LS .

HDAC класу I раніше асоціювали з дефіцитом соціальної поведінки [29–31] та асоціативним навчанням [16, 17, 20, 32]. Враховуючи цю передумову, ми перевірили динаміку білка HDAC1 перегородки під час зникнення соціального страху та виявили, що зникнення соціального страху у мишей SFC+ посилює pHDAC1 та ppHDAC1 (рис. 1E, F), хоча рівні білка HDAC1 залишаються незмінними (рис. 1D). Відомо, що 2-опосередковане казеїнкіназою посттрансляційне фосфорилювання HDAC1 на ser421 і ser423 підвищує його каталітичну (тобто деацетилазну) активність і зв’язок із великими репресорними комплексами, такими як комплекси Sin3A і CoREST [33]. Підвищене фосфорилювання в цих місцях стало результатом зникнення соціального страху, що свідчить про те, що тренування зникнення збільшує активність HDAC1 лише у SFC+ мишей. Це покращення не спостерігалося у мишей SFC− або SFC+, які пройшли через скорочене вимирання, що свідчить про те, що повне навчання вимирання у мишей, які бояться соціального страху, є важливим для збільшення фосфорилювання HDAC1.

Крім того, ми виявили причинно-наслідковий зв'язок між підвищеною активністю HDAC1 в LS і соціальним страхом. (i) Фармакологічна блокада LS-HDAC1 120 за хвилину до зникнення страху сприяла зникненню соціального страху (рис. 2C). (ii) Навпаки, опосередкована AAV надмірна експресія HDAC1 всередині LS порушувала зникнення соціального страху (рис. 2G). Як згадувалося раніше, HDAC1 та інші HDAC класу I були описані як критичні регулятори пам’яті про страх [16]. Наприклад, знижена зайнятість HDAC3 на промоторі cFos у дорсальному гіпокампі та базолатеральній мигдалині корелювала з контекстним формуванням пам’яті про страх, не впливаючи на виклик страху [20]. В іншому дослідженні RGFP963 — маломолекулярний інгібітор HDAC класу I — посилив консолідацію викликаного страху [34]. Враховуючи те, що LS має вирішальне значення для обробки соціальних сигналів під час формування асоціативної пам’яті [12], наші результати свідчать про нову функцію для LS-HDAC1 як негативного регулятора навчання зникнення соціального страху.

Щоб виявити низхідні мішені для HDAC1, які можуть опосередковувати його вплив на навчання вимирання, ми виконали ПЛР-матрицю для генів, пов’язаних із передачею сигналів ГАМК і глутамату, у мишей SFC+ з інгібуванням HDAC1 або без нього. Ми виявили, що експресія Gabrb1 посилюється в септальній тканині мишей, які отримували [37], Muc-опосередкована активація передачі сигналів GABA-A з ділянкою CA1 гіпокампу посилює згасання контекстуального страху [38], тоді як подібні маніпуляції в межах інфралімбічної префронтальної кори або базолатеральна мигдалина посилює згасання викликаного страху [39]. Дослідження показали, що зниження функції рецептора ГАМК-А в результаті зниження експресії suggestinga1 через зниження ацетилювання промотору H3 опосередковується HDAC2 і HDAC3 в умовах тривалого впливу етанолу [40]. Подібний механізм може лежати в основі нашого результату. Таким чином, інгібування HDAC1, можливо, призводить до посиленого ацетилювання H3 і H4 і, отже, до посиленої експресії Gabrb1 і передачі сигналів GABA в LS, що призводить до посиленого навчання вимирання в соціальному контексті. На підтвердження цієї гіпотези, активація перед рецептором LS-GABA-A за допомогою Muc полегшує навчання вимирання, подібне до спостережуваного ефекту інгібування LS-HDAC1 (рис. 4C). LS є переважно ГАМКергічним і, як відомо, регулює мотивовану поведінку [12]. Крім того, LS отримує глутаматергічний вхід від ділянок CA2 гіпокампу, які кодують соціальну пам’ять [41, 42]. Однак ці глутаматергічні входи мають певну просторову організацію та активують певний ансамбль нейронів усередині LS [12, 43], що призводить до специфічних поведінкових ефектів нижче. У контексті зникнення соціального страху такі вхідні дані можуть повідомляти про негативну валентність соціального стимулу у SFC+ мишей, таким чином викликаючи соціальне уникнення та соціальний страх. Однак загальне пригнічення LS, спричинене посиленням місцевої ГАМКергічної сигналізації, ймовірно, розгальмує соціальний підхід до соціального навчання.

Як зазначалося раніше, рецидиви та рецидиви САР у пацієнтів, які перенесли повну ремісію, дуже високі [44–46]. Таким чином, ми протестували довгострокову пам'ять про згасання страху після інгібування LS-HDAC1 або активації LS-GABA-A. Примітно, що як інгібування HDAC1, так і активація рецептора GABA-A всередині LS значно підвищили стійкість до зникнення соціального страху та запобігли повторенню аверсивних соціальних спогадів, як було виявлено в контрольних групах, які отримували носій, через 30 днів після зникнення соціального страху (рис. 5D, G) . Ці дані демонструють, що прискорене зниження, яке гостро спостерігалося за допомогою інгібування HDAC1 та активації рецептора GABA-A, призвело до більш значної консолідації пам’яті про вимирання, роблячи її дуже довговічною. Це підтверджує ідею, що інгібітори HDAC є ефективними когнітивними підсилювачами [21, 47]. Відомо, що SAD має вищу поширеність у самок [48], і ми також встановили парадигму SFC у самок мишей [11]. Більше того, були контрастні ефекти інгібування HDAC на когнітивні функції у самок мишей залежно від підтипу HDAC та конкретного контексту, що досліджується [49, 50]. Таким чином, можна розглянути можливість вивчення вищезгаданого механізму на самках мишей. Однак це обстеження виходить за рамки і має стати цікавим подальшим дослідженням.

Підводячи підсумок, наше дослідження дає критичне розуміння молекулярних механізмів, залучених до регулювання зникнення соціального страху, і свідчить про те, що HDAC1-опосередковане інгібування ГАМКергічної передачі сигналу в LS є негативним регулятором як гострого, так і тривалого зникнення соціального страху в миші. Наскільки нам відомо, це перше дослідження, яке причинно пов’язує HDAC1 з регуляцією негативних соціальних спогадів. Це дослідження доповнює зростаючу кількість доказів того, що HDACs є потенційними регуляторами асоціативної пам’яті та, зокрема, пропонує HDAC1 як потенційну терапевтичну мішень для SAD.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

dsDemyttenaere K, Bruffaerts R, Posada-Villa J, Gasquet I, Kovess V, Lepine JP, et al. Поширеність, тяжкість і незадоволена потреба в лікуванні психічних розладів у Всесвітньому дослідженні психічного здоров’я Всесвітньої організації охорони здоров’я. J Am Med Assoc. 2004; 291: 2581-90.

2. Blanco C, Bragdon LB, Schneier FR, Liebowitz MR. Доказова фармакотерапія соціального тривожного розладу. Int J Neuropsychopharmacol. 2013; 16: 235-49.

3. Scholten WD, Batelaan NM, van Balkom AJ, Wjh Penninx B, Smit JH, van Oppen P. Рецидиви тривожних розладів та їх предиктори. J Афект розладу. 2013;147:180–5.

4. Бутон М.Є. Контекст, час і пошук пам'яті в інтерференційних парадигмах павлівського навчання. Psychol Bull. 1993;114:80-99.

5. Bruce SE, Yonkers KA, Otto MW, Eisen JL, Weisberg RB, Pagano M, et al. Вплив психіатричної супутньої патології на одужання та рецидив генералізованого тривожного розладу, соціальної фобії та панічного розладу: 12--річне проспективне дослідження. Am J Психіатрія. 2005;162:1179–87.

6. Бошен М.Дж., Нойман Д.Л., Уотерс А.М. Рецидив успішно вилікуваної тривоги та страху: теоретичні питання та рекомендації для клінічної практики. Aust NZJ Психіатрія. 2009;43:89-100.

7. Leung HT, Westbrook RF. Спонтанне відновлення згаслих реакцій страху поглиблює їх згасання: роль механізмів виправлення помилок. J Exp Psychol Anim Behav Process. 2008;34:461–74.

8. Тот І, Нойман І.Д., Слеттері Д.А. Обумовлення соціального страху: нова і специфічна тваринна модель для вивчення соціального тривожного розладу. Нейропсихофармакологія. 2012;37:1433–43.

9. Тот І, Нойман І.Д., Слеттері Д.А. Обумовлення соціального страху як тваринна модель соціального тривожного розладу. Curr Protoc Neurosci. 2013;63:9-42.

10. Zoicas I, Slattery DA, Neumann ID. Окситоцин мозку в кондиціонуванні соціального страху та його вимирання: залучення латеральної перегородки. Нейропсихофармакологія. 2014;39:3027–35.

11. Менон Р., Грунд Т., Зоікас І., Альтхаммер Ф., Фідлер Д., Бірмайер В. та ін. Передача сигналу окситоцину в бічній перегородці запобігає соціальному страху під час лактації. Curr Biol. 2018;28:1066–78.e1066.

12. Менон Р., Сасс Т., Олівейра В.Е.М., Нейман І.Д., Блудау А. Нейробіологія латеральної перегородки: регуляція соціальної поведінки. Тенденції Neurosci. 2022; 45: 27-40. 13. Блудау А., Роєр М., Мейстер Г., Нойман І.Д., Менон Р. Епігенетична регуляція соціального мозку. Тенденції Neurosci. 2019;42:471–84.

14. Левенсон Дж.М., Світт Дж.Д. Епігенетичні механізми формування пам'яті. Nat Rev Neurosci. 2005;6:108–18.

15. Mahgoub M, Monteggia LM. Роль гістондеацетилаз у клітинних і поведінкових механізмах, що лежать в основі навчання та пам'яті. Learn Mem. 2014; 21: 564-8.

For more information:1950477648nn@gmail.com