Del 2: Forskellige roller for deacetylasedomænet af HDAC3 i hippocampus og mediale præfrontale cortex i dannelsen og udryddelsen af hukommelsen
Mar 15, 2022
For mere information:ali.ma@wecistanche.com
Klik for atCistanche ekstrakt fordele for at forbedre hukommelsen
Resultater
Ekspression af punktmutantvirus AAV-HDAC3(Y298H)
For at målrette HDAC3-deacetylaseaktivitet udviklede vi en punktmutant (Y298H) udtrykt fra adeno-associeret virus (AAV2.1-HDAC3 (Y298H)-v5). Udskiftning af et histidin til et tyrosin (Y298H) afskaffer den enzymatiske aktivitet afHDAC3 (Kwapis et al., 2017; Lahm et al,2007, Sun et al., 2013). Vi tilføjede også et V5-epitopmærke for at måle immunreaktivitet og kvantificere viral mRNA-ekspression af HDAC3-punktmutanten uafhængigt af endogen HDAC3 (fig. 1A). Mus fik bilaterale infusioner af enten punktmutantvirus (AAV-HDAC3(Y298H)-v5) eller kontrol (AAV-EV). To uger senere (giver mulighed for optimalt udtryk (Barrett et al., 2011; Kwapis et al., 2017, McQuown et al., 2011; Rogge et al., 2013), blev mus ofret, og V5 og HDAC3 blev målt ved immunreaktivitet og RT-qPCR. For at bekræfte, at vores virale infusioner er rettet mod DH, vurderede vi immunreaktivitet over for V5-epitopen på AAV-HDAC3 (Y298H). Vi observerede en vellykket transduktion af AAV-HDAC3(Y298H)-v5 i hele område CA1 og CA3 i DH af alle punktmutant virusinfunderede dyr uden V5-farvning hos dyr infunderet med AAV-EV-kontrolvirus (fig. 1B). Vi målte også V5 og wildtype HDAC3 i DH-væv ved hjælp af RT-qPCR. Primere mod både det V5-holdige HDAC3(Y298H) transkript og det endogene Hdac3-transkript (som genkender både endogent Hdac3 og muteret Hdac3(Y298H)-v5 mRNA) bekræftede signifikant højere niveauer hos mus infunderet med AAV-HDAC3(Y298H)- v5 (v5: t(7) = 4,14; * p< 0.01,="" empty="" vector="" n="5;" y298h="" n="4;" hdac3:="" t(9)="3.12," *="" p="0.012," empty="" vector="" n="6;" y298h="" n="6)" (fig.="" 1c,="">
Blokering af HDAC3-aktivitet i den dorsale hippocampus med AAV-HDAC3(Y298H)-v5 forbedrer langtidshukommelsen for objektplacering
Tidligere undersøgelser har vist, at HDAC3-hæmning forbedrerhukommelsesåledes at en læringsbegivenhed undertrækket, der ikke ville resultere i langsigtethukommelseomdannes til en begivenhed, der fører til langsigtethukommelse(McQuown et al., 2011; Malvaez et al., 2013). For at teste, om deacetylase-dead point mutant-versionen afHDAC3 påvirker langtidshukommelsen, modtog mus bilaterale infusioner af enten punktmutantvirus ((AAV-HDAC3(Y298H)-v5) eller kontrol (AAV-EV). To uger senere blev mus trænet i OLM-opgaven. Under træning blev mus placeret i en arena med to identiske objekter til en 3 minutters træningssession, hvilket ikke resulterer i langtidshukommelse (Stefanko, et al., 2009; Malvaez et al., 2013), og derefter testet 24 timer senere i samme arena med et velkendt objekt flyttet til et nyt sted (fig. 2A). I dette eksperiment såvel som alle efterfølgende forsøg havde hvert dyr, der var inkluderet i adfærdsanalyserne, viral infusion bekræftet af immunhistokemi. Tomme vektormus viste ikke signifikant diskrimination (DI = 3,66 ± 3,4%, t(12) = 1,085, s>0,1, n = 8), hvilket bekræftede, at 3 minutter var en træningsperiode under tærskeholdet (fig. 2B). I modsætning hertil viste Y298H-mus signifikant hukommelse for objektplacering, hvilket fremgår af et signifikant større diskriminationsindeks (DI = 28,76 ± 4,45%; t(12) = 4,587, * p< 0.001,="" n="6;" fig.="" 2b).="" groups="" did="" not="" differ="" in="" total="" exploration="" time="" of="" the="" two="" objects="" (t(12)="1.024;" p="">0.05; Fig. 2C).
Dernæst brugte vi en ny gruppe dyr til at teste, om infusion af punktmutantvirus i DH påvirkede langsigtethukommelsei en standardopgave til genkendelse af nye objekter (ORM; fig. 2D).
I denne opgave erstattes et af de velkendte objekter med et nyt objekt, men der er ingen ændring i kontekst eller objektplacering. Som vist i fig. 2E, efter træning under tærsken (3 min.), tilbragte både Empty Vector og Y298H mus lignende mængder tid med både de velkendte og nye objekter på testdagen (t(14) = 0,55; p > 0,05, Empty Vector n = 9; Y298H n = 7). Grupperne adskilte sig ikke i den samlede udforskningstid for de to objekter (t(14) = 0,88; p > 0,05; fig. 2F). Tilsammen tyder dataene i figur 2 på, at infusion af deacetylasedød punktmutant HDAC3-virus i DH resulterer i en selektiv forbedring af langsigtethukommelsefor objektets placering (fig. 2B), men ikke selve objektet (fig. 2E).
Afbrydelse af HDAC3-aktivitet i Dorsal Hippocampus med AAV-HDAC3(Y298H)-v5 har ingen effekt på dannelsen af kokain-associeret hukommelse
Det har vist sig hos rotter, at DH spiller en rolle i lægemiddelrelaterethukommelseProcesser. Specifikt har excitotoksiske læsioner af DH hos rotter vist sig at forstyrre erhvervelsen af kokain-CPP (Meyers et al., 2003). I betragtning af vores eget første fund, der viser, at manipulation af HDAC3 i hippocampus påvirker langtidshukommelsen for objektplacering (fig. 2B), og beviser, der tyder på, at DH spiller en rolle i lægemiddelrelaterethukommelsedannelse, satte vi os for at undersøge, om afbrydelse af HDAC3-aktivitet i DH med AAV-HDAC3 (Y298H) - v5 ville påvirke erhvervelsen af kokain-CPP. Skemaet for CPP-proceduren er vist i fig. 3A (fuldt beskrevet i Materialer og metoder). Træningsdosis af kokain-HCl, der blev brugt til dette 14-eksperiment samt alle fremtidige erhvervelsesforsøg, var 5 mg / kg. Vi brugte denne lavere dosis for at undgå en loftseffekt (se Rogge et al., 2013). Hverken den tomme vektor eller Y298H-gruppen viste en indledende præference for nogen af konteksterne før konditionering (fortest: Tom vektor: t(14) = 0,347; Y298H: t(14) = 1.841, s>0.05). Efter konditionering med to parringer kokain etablerede både Empty Vector- og Y298H-grupperne en præference for det kokainparrede miljø ved post-test (fig. 3B). En tovejs gentagen foranstaltninger ANOVA afslørede en signifikant hovedeffekt af konditionering (F(1,28) = 16,36, p< 0.001)="" but="" not="" group="" (f(1,28)="0.18," p="">0,05) og ingen behandling-for-test-interaktion (F(1,28) = 0,05, p > 0,05). Bonferronipost-hocanalyse viste ingen forskel mellem Empty Vector og Y298H mus på pre-test (t(56) = 0,47, p > 0,05) eller post-test (t(56) = 0,19, p > 0,05, n = 15 pr. Gruppe) (fig., 3B). Disse resultater viser, at AAV-HDAC3(Y298H) infusion i DH ikke havde nogen effekt på erhvervelsen af kokain-associerethukommelse.
Sletning af HDAC3 i Dorsal Hippocampus har ingen effekt på dannelsen af kokain associeretHukommelse
Vi undersøgte derefter, om sletning af hele Hdac3gen i DH ville påvirke kokain-associerethukommelsedannelse. I dette forsøg blev DH-specifikke, homozygote deletioner af Hdac3 genereret i voksne mus. Fordi HDAC3 udtrykkes i neuroner, oligodendrocytter og glia (Broide et al., 2007; Baltan et al., 2011), brugen af AAV serotype 2.1, som fortrinsvis transducerer neuroner (Burger et al., 2004), tillod sletning af Hdac3specifikt i neuroner. Vi brugte også CAMKII-Cre, og CAMKII-promotoren skulle begrænse Cre-ekspression til forhjerne excitatoriske neuroner (Kojima et al., 1997). Hdac3+/+ og Hdac3flox/flox-mus gennemgik kokaininduceret CPP for at undersøge effekten af DH-specifik Hdac3-deletion på dannelsen af CPP-hukommelse. Skemaet for CPP-proceduren er vist i fig. 4A. Som vist i fig. 4B, både Hdac3+/+ og Hdac3flox/flox mus
etablerede en præference for det kokainparrede miljø ved post-test. Når dataene blev analyseret ved faktoriel ANOVA (behandling × genotype), var der en signifikant hovedeffekt af konditionering (F(1,21) = 12,03, p< 0.01)="" but="" not="" genotype="" (f(1,21)="0.52," p="">0,05) og ingen interaktion (F(1,21) = 0,12, p > 0,05). Bonferronipost-hocanalyse viste ingen forskel mellem Hdac3+/+ og Hdac3flox/flox-mus på pre-test (t(42) = 0,80, p > 0,05) eller post-test (t(42) = 0,42, p > 0,05, Hdac3+/+ n = 12, Hdac3flox/flox n = 11) (fig., 4B). Omfanget af HDAC3-deletion i Hdac3flox/flox-mus er vist i fig. 4C. Virale infusioner og fokale deletioner var bilaterale, og Hdac3-deletioner var begrænset til DH i alle Hdac3flox/flox-mus, der var inkluderet i de data, der blev præsenteret i efterfølgende tal. For at bekræfte, at vores virale infusion var passende målrettet mod DH og resulterede i sletning af Hdac3, målte vi immunreaktivitet over for HDAC3. Fig. 4C viser HDAC3-ekspression i DH efter immunofluorescensfarvning med anti-HDAC3-antistof. DAPI-farvning bekræftede tilstedeværelsen af kerner i DH af begge genotyper. Kvantificeret HDAC3-immunreaktivitet i DH for alle Hdac3+/+ og Hdac3flox/flox-mus, der anvendes i dette studie, er vist i figur 4D. HDAC3-immunreaktiviteten blev signifikant reduceret i DH afHdac3flox/flox-mus sammenlignet med Hdac3+/+ (gennemsnitlig procentdel afHdac3+/+ ±s.e.m: Hdac3+/+ = 100±26,0; Hdac3flox/flox = 30,2 ±7,8, t(9)= 2,790, * p<>
Afbrydelse af HDAC3-aktivitet i PrL med AAV-HDAC3(Y298H)-v5 har ingen effekt på dannelsen af kokain-associeret hukommelse
Dernæst testede vi, om forstyrrelse af HDAC3-aktivitet i den prælimbiske cortex (PrL) med HDAC3-(Y298H)-v5 ville påvirke kokain-CPPhukommelsedannelse. PrL har vist sig at spille en kritisk rolle i kokain-CPP-erhvervelse (Isaac et al., 1989; Tzschentke og Schmidt 1998, 1999). Endvidere kan neuroplasticiteten af den præfrontale cortex ændres unormalt af vanedannende misbrugsstoffer såsom kokain gennem regulering af genekspression (Krasnova et al., 2008; Marie-Claire et al., 2003). Således antog vi, at deacetylaseaktiviteten afHDAC3 kan spille en kritisk rolle i PrL for kokain-associerethukommelsedannelse. Skemaet for CPP-proceduren var det samme som i fig. 3, og skemaet er afbildet i fig. 5A. Hverken den tomme vektor eller Y298H-gruppen, der modtog en infusion AAV-HDAC3-(Y298H)-v5-viruset, viste en indledende præference for begge sammenhænge før konditionering (pretest: Empty Vector: t(11) = 0.166; Y298H: t(11) = 0,655, s>0,1). Efter konditionering med to parringer af kokain etablerede både Empty Vector- og Y298H-grupperne en præference for det kokainparrede miljø ved post-test (fig. 5B). En tovejs ANOVA med gentagne målinger afslørede en signifikant hovedeffekt af konditionering (F(1,22) = 24,10, p< 0.0001)="" but="" not="" group="" (f(1,22)="0.11," p="">0,05) og ingen interaktion mellem behandling og test (F(1,22) = 0,10, p > 0,05). Bonferronipost-hocanalyse viste ingen forskel mellem AAV-EV og HDAC3(Y298H)-v5 mus på pre-test (t(44) = 0,11, p > 0,05) eller post-test (t(44) = 0,45, p > 0,05, n = 12 pr. gruppe) (fig. 5B). For at bekræfte, at vores virale infusioner specifikt er rettet mod PrL, målte vi immunreaktivitet over for V5-epitopen på AAV-HDAC3 (Y298H). Vi observerede vellykket transduktion af AAV-HDAC3 (Y298H)-v5 af alle punktmutant virusinfunderede dyr i hele PrL, samtidig med at vi undgik spredning i den infralimbiske cortex (IL) region i den mediale præfrontale cortex (mPFC). Som forventet blev der ikke observeret nogen V5-farvning hos dyr infunderet med AAV-EV-kontrolvirus (fig. 5C). Figur 5D illustrerer den målrettede virale infusion i PrL. Infusion var begrænset til PrL hos alle dyr, der indgår i de præsenterede data. Disse resultater viser, at ligesom DH, AAV-HDAC3 (Y298H) infusion i PrL heller ikke havde nogen effekt på erhvervelsen af kokain-associeret hukommelse.
Blokering af HDAC3-aktivitet i den infralimbiske cortex med AAV-HDAC3(Y298H)-v5 har ingen effekt på udryddelsen af kokain-associeret hukommelse
Dernæst undersøgte vi, om selektiv blokering af HDAC3-deacetylaseaktivitet i IL øger udryddelsen af kokain-CPP. IL har vist sig at være involveret i udryddelsen af kokainsøgning (LaLumiere et al., 2010; Peters et al., 2008, 2009). Dyr gennemgik kokain-CPP-konditionering med en 20 mg / kg kokain-HCl træningsdosis. Årsagen til denne højere dosis kokain i dette udryddelseseksperiment såvel som alle efterfølgende udryddelsesundersøgelser var at forhindre udryddelsesgulveffekter og etablere en stærk nok præference, der kunne udholde de to uger, der var nødvendige for viral ekspression efter virusinfusion. Efter kokain-CPP-konditionering viste dyrene en signifikant præference ved post-test 1 (post-test 1; t(64) = 15,11; p< 0.001).="" then="" we="" bilaterally="" infused="" hdac3(y298h)-v5="" or="" aav-ev="" into="" the="" il,="" and,="" mice="" underwent="" drug-free="" post-tests="" (extinction="" training)="" two="" weeks="" following="" infusions="" (fig.="" 6a).="" disrupting="" hdac3="" activity="" in="" the="" il="" with="" hdac3(y298h)="" had="" no="" effect="" on="" the="" extinction="" ofcpp="">hukommelse. Ved hjælp af en tovejs gentagen foranstaltning ANOVA fandt vi en signifikant hovedeffekt af testen (F (1, 155) = 35,91, p< 0.001),="" as="" expected,="" but="" no="" significant="" treatment-by-test="" interaction="" (f="" (5,="" 155)="0.62," p="">0,05) heller ikke hovedbehandlingsgruppeeffekt (F (1, 31) = 0,75, s> 0,05) (AAV-EV: n = 17, HDAC3(Y298H)-v5: n = 16 pr. gruppe) (fig. 6B). For at bekræfte, at vores virale infusioner specifikt er rettet mod det infralimbiske, målte vi immunreaktivitet over for V5-epitopen på AAV-HDAC3 (Y298H). Vi observerede en vellykket transduktion af AAV-HdAC3(Y298H)-v5 af alle punktmutant virusinfunderede dyr i hele IL, samtidig med at vi undgik spredning i PrL-regionen i mPFC.' område. Der blev ikke observeret V5-farvning hos dyr infunderet med AAV-EV-kontrolvirus (fig. 6C). Figur 6D viser den målrettede virale infusion i IL. Infusionen var begrænset til IL hos alle dyr, der var inkluderet i de fremlagte data.
Blokering af HDAC3-aktivitet i dorsal hippocampus med AAV-HDAC3(Y298H)-v5 letter udryddelsen af kokain-associeret hukommelse
Dernæst undersøgte vi, om selektiv blokering af HDAC3-deacetylaseaktivitet i DH øger udryddelsen af kokain-CPP. Som beskrevet ovenfor gennemgik dyrene kokain-CPP-konditionering og viste en signifikant præference ved post-test 1 (post-test 1; t(42) = 9,79; p< 0.0001).="" then="" we="" bilaterally="" infused="" hdac3(y298h)-v5="" or="" aav-ev="" into="" the="" dh="" and="" had="" animals="" undergo="" drug-free="" post-tests="" (extinction="" training)="" two="" weeks="" following="" infusions="" (fig.="" 7a).="" disrupting="" hdac3="" activity="" in="" the="" dh="" with="" hdac3(y298h)="" resulted="" in="" a="" significant="" extinction="" of="" cpp="" on="" post-test="" 2,="" as="" revealed="" by="" anova="" comparing="" preference="" score="" (ps)="" ofthe="" aav-ev="" and="" hdac3(y298h)-v5="" groups="" across="" post-tests="" 1="" and="" 2="" showing="" a="" significant="" main="" effect="" of="" test="" (f="" (1,="" 20)="25.58,">< 0.001)="" and="" a="" significant="" treatment-by-test="" interaction="" (f="" (1,="" 20)="5.67," p="0.02)." both="" the="" aav-ev="" control="" and="" the="" hdac3(y298h)="" animals="" showed="" similar="" cpp="" preferences="" on="" post-test="" 1,="" but="" after="" viral="" manipulation,="" the="" animals="" that="" received="" the="" point="" mutant="" virus="" showed="" a="" significant="" decrease="" in="" ps="" on="" post-test="" 2="" compared="" to="" the="" aav-ev="" control="" animals="" as="" shown="" by="" bonferronipost-="" hocanalysis="" (t(40)="2.73," p="0.02;" aav-ev="" n="10," hdac3(y298h)-v5="" n="12)" (fig,="" 7b).these="" findings="" demonstrate="" that="" mice="" infused="" with="" aav-hdac3(y298h)-v5="" showed="" enhanced="" extinction="" of="" cocaine-associated="">
Diskussion
Det har vist sig, at systemisk administration af en HDAC3-selektiv hæmmer forbedrer den langsigtede objektplaceringhukommelsesamt udryddelse af kokain-associerethukommelse(Malvaez et al., 2013). Endvidere fremmer HDAC3-hæmning et særskilt mønster af histonacetylering forbundet med genekspression i hippocampus og infralimbisk cortex (Malvaez et al., 2013). Vores laboratorium har undersøgt rollen som DHDAC3 i DH og nucleus accumbens i OLM samt kokain-associerethukommelse, henholdsvis (McQuown et al., 2011; Rogge et al., 2013). Hvorvidt deacetylasedomænet afHDAC3 er nødvendigt for disse hukommelsesprocesser i specifikke hjerneområder forblev imidlertid uklart. Her undersøgte vi den specifikke rolle, som deacetylasedomænet afHDAC3 spiller i langsigtet OLM-dannelse, kokainkontekstrelateret hukommelsesdannelse samt udryddelse af kokainkontekst forbundethukommelse.
I disse eksperimenter brugte vi en deacetylase-død punktmutant virus (AAV- HDAC3 (Y298H)-v5, der selektivt blokerer deacetylaseaktiviteten afHDAC3 (Lahm et al., 2007; Sun et al., 2013). Vi konstaterede, at selektiv blokering af HDAC3's deacetylasedomæne i DH forbedrede den langsigtedehukommelsefor objektplacering efter en træningsperiode under tærskeholdet. Dette fund var specifikt for dannelsen af indsigelsesplaceringshukommelse, fordi deacetylasedomænet afHDAC3 i DH syntes ikke at spille nogen rolle i erhvervelsen / konsolideringen af kokain-associerethukommelsedannelse. Vi undersøgte også HDAC3's rolle i den prælimbiske cortex med hensyn til kokain-CPP-hukommelsesdannelse og fandt ud af, at deacetylaseaktiviteten afHDAC3 i den hjerneregion ikke syntes at være kritisk for kokain-CPP-hukommelsesopkøb. Endelig fandt vi, at blokering af HDAC3-aktivitet i DH også lettede udryddelsen af kokain-CPP, mens den samme manipulation ikke havde nogen effekt i den infralimbiske cortex, en region, der var impliceret i udryddelseslæring (Quirk et al., 2000; Quirk et al., 2006; Lebrón et al. 2004; Sierra-Mercado et al., 2006; Laurent og Westbrook, 2009). Disse resultater tyder på, at deacetylasedomænet afHDAC3 spiller en selektiv rolle i specifikke hjerneområder, der ligger til grund for langsigtet hukommelsesdannelse af objektplacering samt kokain-associeret hukommelsesdannelse og udryddelse.
Vi viste for nylig, at denne specifikke deacetylase-døde punktmutantvirus blokerer deacetylaseaktiviteten afHDAC3 og fremmer læringsinduceret histonacetylering (Kwapis et al., 2017). Kwapis et al. (2017) fandt, at selektiv blokering af HDAC3-deacetylaseaktivitet i enten DH- eller basalkernen i amygdala forbedrede kontekstfrygt uden at have en effekt på tonefrygt. Blokering af HDAC3-aktivitet i amygdalaens laterale kerne forbedrede imidlertid tonen, men ikke kontekstfrygthukommelsen. HDAC3-aktivitet regulerer således forskellige aspekter af frygthukommelsei amygdalaens basale og laterale underregioner. Sammen viser resultaterne præsenteret i Kwapis et al. (2017) sammen med den foreliggende undersøgelse, at deacetylasedomænet afHDAC3 er vigtigt for hukommelsesprocesser.
I modsætning hertil viste Sun et al. (2013), at deacetylasedomænet afHDAC3 er unødvendigt for HDAC3-funktionen i leveren. De fandt ud af, at en deacetylasedød HDAC3-mutant var i stand til næsten fuldstændigt at redde undertrykt lipogen genekspression såvel som lipidmetabolisme. Endvidere viste de, at interaktion med corepressor NCOR er nødvendig for den deacetylase-uafhængige funktion afHDAC3. På trods af beviser for den vigtige rolle, som deacetylasedomænet HDAC3 spiller, har HDAC3 således også kritiske ikke-enzymatiske roller i transkriptionsprocesser.
I vores tidligere undersøgelse, McQuown et al., (2011), fandt vi, at fokal sletning afHDAC3 i DH resulterer i forbedret langsigtethukommelsefor OLM, men ikke ORM. Ligeledes fandt vi i den aktuelle undersøgelse, at selektiv blokering af HDAC3-deacetylaseaktivitet (ved hjælp af en deacetylase-dødpunktsmutant af HDAC3) i DH svækkede OLM, men ikke havde nogen effekt på ORM. Hos gnavere har hippocampus involvering i objektgenkendelse været et kontroverspunkt (Mumby, 2001; Dere et al., 2007; Winters et al., 2008; Ennaceur 2010). Vores laboratorium fandt tidligere en signifikant svækkelse i ORM, da vi brugte muscimol efter træning til at inaktivere hippocampus. Men da hippocampus blev inaktiveret før hentning af ORM, blev der ikke observeret nogen effekt (Haettig et al., 2011). Derfor ser det ud til, at hippocampus er nødvendig for konsolidering, men ikke hentning af ORM i den samme museopgave, der blev brugt i den aktuelle undersøgelse. Flere undersøgelser fra vores laboratorium (Barret et al., 2011; McQuown et al., 2011; Vogel-Ciernia et al., 2013) og andre (Balderas et al., 2008) viser ligeledes, at en dorsal hippocampus manipulation kun påvirker OLM og ikke ORM. I vores eksperimenter manipulerer vi et gen af interesse (CBP, Barrett et al., 2011; HDAC3, McQuown et al., 2011; BAF53b, Vogel-Ciernia et al., 2013), som efterlader kommunikationen mellem DH og andre hjerneområder intakt, mens den selektivt forstyrrer lokal plasticitet. Tilsvarende undlader blokering af proteinsyntese med anisomycin at forringe ORM-konsolidering (Balderas et al., 2008). Blokering af hippocampal aktivitet med muscimol forringer derimod konsolideringen af ORM. Muscimol inaktiverer hippocampale celler og forhindrer kommunikation med vigtige hjerneområder, der er nødvendige for ORM-erhvervelse / konsolidering. Det ser således ud til, at manipulation af genekspression eller blokering af proteinsyntese inden for DH ikke er tilstrækkelig til at forstyrre de erhvervelses- / konsolideringsmekanismer, der kræves til langtidshukommelse til objektgenkendelse. Faktisk har undersøgelser antydet, at langsigtethukommelsefor objektgenkendelse er afhængig af peri-postrhinale og insulære kortikater, snarere end DH (Balderas et al., 2008; Roozendaal et al., 2010).
Tidligere undersøgelser fra vores laboratorium brugte HDAC3-hæmmere givet systemisk for akut at blokere HDAC3-enzymatisk aktivitet (Malvaez et al., 2013). Her bruger vi virale manipulationer til kronisk at hæmme deacetylaseaktiviteten afHDAC3. Denne kroniske hæmning kan gøre det muligt for kompenserende mekanismer at komme om bord i hjerneområdet, hvor vores manipulation blev udført, hvilket resulterer i normal læring. Deacetylasedomænet afHDAC3 i DH kan spille en rolle i udryddelsen af kokain-CPPhukommelse, da infusion af punktmutant HDAC3-virus i DH resulterede i lettere udryddelse. Det er interessant at bemærke, at blokering af deacetylaseaktiviteten afHDAC3 i DH forbedrede udryddelseslæringen, men ikke havde nogen effekt på erhvervelse / konsolidering ved hjælp af CPP-modellen. En mulig forklaring på dette er, at den læring, der opstår under udryddelse, menes at være mere modtagelig for manipulationer sammenlignet med den oprindelige konditionering. Undersøgelser har vist, at udryddelseshastigheden kan være langsommere end hastigheden af den oprindelige erhvervelse (Rescorla, 2002), hvilket tyder på, at udryddelse er mere udfordrende og derfor mere modtagelig for forstyrrelse. Dette virker ret plausibelt, når det kommer til robuste kokain-associerede minder, fordi den originale Neurobiol LearnMem. Forfatter manuskript; tilgængelig i PMC 2018 november 01.
dannelsen af disse minder involverer det kraftfulde psykostimulerende stof kokain, hvilket gør det lettere for dyr at danne denne originalhukommelsekontra en efterfølgende udryddelsehukommelse.
Med hensyn til erhvervelse/konsolidering af lægemiddelrelaterede minder fandt vi, at uanset om vi brugte en deacetylase-dead point mutant virus eller slettede hele Hdac3genet ved hjælp af homozygot Hdac3deletion i DH, havde vores manipulationer ingen virkninger på erhvervelsen/konsolideringen af kokain-CPPhukommelse. DH har været korreleret med informationsbehandling (til gennemgang, se Fanselow and Dong 2010), og excitotoksiske læsioner af DH hos rotter har vist sig at forstyrre erhvervelsen af kokain-CPP (Meyers et al., 2003). Selvom DH er blevet foreslået at spille en rolle i udtrykket af narkotikakontekstinduceret kokainsøgning (Fuchs et al., 2005; 2007) og er påkrævet til behandling af kontekstuelle oplysninger, er DH ikke nødvendig for foreningen af en auditiv betinget stimulus med den ubetingede stimulus, ifølge frygtlitteraturen (Maren 2001). Mens DH behandler information om kontekst, menes det således ikke at være stedet for associativ konvergens mellem kontekst og chok (Maren 2001). Derfor, selvom HDAC3 ser ud til at spille en nødvendig rolle i erhvervelsen / konsolideringen af kokain-CPP-hukommelse i hjerneområder som nucleus accumbens, som spiller en central rolle i belønningskredsløb og er den primære formidler af de forstærkende egenskaber ved misbrugsstoffer og associativ behandling af lægemiddelparrede betingede stimuli (Parkinson et al., 1999; Kalivas og McFarland, 2003; Rogge et al., 2013), tyder vores nuværende resultater på, at deacetylasedomænet afHDAC3 i DH ikke synes at formidle dannelsen af kokain-associeretMinder.
Vores resultater viser, at deacetylaseområdet afHDAC3 spiller en rolle i specifikke hjerneområder, der er impliceret i udryddelsen af kokain-associerethukommelse. Vi undersøgte først HDAC3-enzymatisk aktivitets rolle i den infralimbiske cortex, fordi denne hjerneregion er blevet betragtet som et centralt sted for udryddelse af minder (Peters et al., 2008; LuLumiere et al., 2010). Stafford et al. (2012) fremhævede histondeacetyleringsmekanismernes rolle i IL i frygt udryddelse ved at vise, at klasse I histon deacetylasehæmmer NaB resulterede i forbedret udryddelse, når den infunderes i IL, men ikke PrL. Da vi infunderede punktmutant HDAC3-virus i IL, fandt vi ingen virkninger på udryddelseshastigheden af kokain-associeret hukommelse. Klasse I HDAC-familien består af HDAC-1, -2, -3 og -8 (Haberland et al., 2009). Ressler og kolleger (2015) fandt ud af, at HDAC-1-, -2- og -3-hæmmeren, RGFP963, forbedrer konsolideringen af cued fear-udryddelse, men RGFP966, en selektiv hæmmer af HDAC3, gjorde det ikke. Endvidere viste Rumbaugh et al. (2015), at RGFP963 og en anden HDAC-1-, -2- og -3-hæmmer, RGFP968, var mest effektive til at stimulere synaptogenese, mens RGFP966 var ineffektiv. Disse resultater fremhæver de vigtige forskelle i fund, der observeres, afhængigt af om deacetylasedomænet for HDAC3, hele HDAC-familien i klasse 1 eller en delmængde af HDAC'er i klasse I er målrettet, og antyder, at målretning mod flere isoformer af HDAC'er i klasse I kan give mere robuste virkninger på lærings- og hukommelsesprocesser.
Sammenfattende fremhæver vores resultater rollen som deacetylasedomænet afHDAC3 i specifikke hjerneområder impliceret i objektplaceringhukommelseog dannelsen og udryddelsen af kokain-associerethukommelse. Det er vigtigt at bemærke, at tidligere undersøgelser har været akut målrettet HDAC3 ved hjælp af systemiske manipulationer, der krydser blod-hjerne-barrieren og er rettet mod mange hjerneområder (f.eks. Malvaez et al., 2010, 2013; Stafford et al., 2012). Her viser vi, hvordan kronisk manipulation af deacetylaseområdet afHDAC3 i vigtige hjerneområder, der er involveret i objektplaceringsindlæring og dannelsen og udryddelsen af kokain-associerede minder, påvirker disse hukommelsesprocesser. Vores resultater udvider tidligere resultater, at deacetylaseaktiviteten afHDAC3 spiller en kritisk rolle i langsigtede hukommelsesprocesser og taler til den specifikke rolle, som HDAC3-deacetylaseaktivitet spiller med hensyn til både hjerneområder såvel som hukommelsesproces.