HDAC1-förmedlad reglering av GABA-signalering inom det laterala skiljeväggen underlättar långvarig social rädsla utrotning hos hanmöss

Social ångestsyndrom (SAD) orsakas av traumatiska sociala upplevelser. Det kännetecknas av intensiv rädsla och undvikande av sociala sammanhang, som starkt kan efterliknas av paradigmet för social rädsla konditionering (SFC). Utrotningsfasen av SFC-paradigmet är besläktad med exponeringsterapi för SAD och kräver att man lär sig att skilja traumat från det sociala sammanhanget. Inlärningsinducerad acetylering av histoner är avgörande för bildning av utrotningsminne och dess uthållighet. Även om klass I histondeacetylaser (HDAC) reglerar den ovan nämnda inlärningsprocessen, finns det en brist på klarhet i isoformer och rumslig specificitet i HDAC-funktion i socialt lärande. Genom att använda SFC-paradigmet karakteriserade vi funktionellt rollen av HDAC1, specifikt i lateral septum (LS), för att reglera bildandet av långsiktigt minne för social rädsla utrotning.

Induktion är mycket viktigt för lärande. Lämplig introduktion kan få eleverna att acceptera kunskap mer medvetet och förstå och komma ihåg lärandeinnehåll djupare. Detta beror på att människors minne är en sorts mental aktivitet och en manifestation av intelligens. Induktion är en positiv och kreativ kognitiv aktivitet, som kan stimulera och styra människors tänkande och fantasi under den kognitiva processen och därigenom förbättra minnet.

Induktion kan uppnås på olika sätt. Till exempel kan lärare ställa in problem under föreläsningar och låta eleverna fundera på lösningar själva, vilket kan hjälpa eleverna att förbättra sin förmåga att heltäckande analysera problem och minne. Dessutom kan lärare också använda rika undervisningsresurser, såsom bilder, ljud, video och andra sätt att främja elevernas absorption och minne av kunskap.

På grund av detta finns det ett nära samband mellan induktion och minne. Genom lämplig introduktion kan elever förstå kunskap djupare och behärska lärandeinnehåll bättre. Denna djupa förståelse kommer att hjälpa elever att behålla kunskap under en längre period och underlätta en flexibel tillämpning av vad de har lärt sig i senare lärande och praktik.

Kort sagt, induktion och minne är oskiljaktiga. Vi behöver hitta en lämplig inlärningsmetod och induktionsmetod genom kontinuerlig utforskning och övning, och kontinuerligt förbättra vårt minne och vår inlärningsnivå. Endast på detta sätt kan vi ge fullt ut spel åt våra talanger i det framtida livet. Det kan ses att vi behöver förbättra vårt minne. Cistanche kan förbättra minnet eftersom Cistanche är ett traditionellt kinesiskt läkemedel med många unika effekter, varav en är att förbättra minnet. Effekten av malet kött kommer från en mängd olika aktiva ingredienser som det innehåller, inklusive karboxylsyra, polysackarider, flavonoider, etc. Dessa ingredienser kan främja hjärnans hälsa genom olika kanaler.

Klicka på vet kosttillskott för att öka minnet

Vi mätte en lokal ökning av aktivitetsinducerande HDAC1-fosforylering vid serinrester från social rädsla-tillstånd och d (SFC+) möss som svar på utrotningen av social rädsla. Vi fann också att LS-HDAC1-funktion negativt korrelerar med inlärning av akut social rädsla utrotning med hjälp av farmakologiska och virala metoder. Vidare förstärkte hämning av LS-HDAC1 uttrycket av GABA-A-receptor 1-subenheten (Gabrb1) i SFC+-möss, och aktivering av GABA-A-receptorer underlättade akut inlärning av utsläckning. Slutligen ledde underlättandet av utrotningsinlärning genom HDAC1-hämning eller GABA-A-receptoraktivering inom LS till bildandet av långvarigt utrotningsminne, som kvarstod även 30 dagar efter utrotningen. Våra resultat visar att HDAC1-förmedlad reglering av GABA-signalering i LS är avgörande för bildandet av minnesstörande minne för social rädsla.

INTRODUKTION

Social ångestsyndrom (SAD) orsakad av aversiv social upplevelse kännetecknas av intensiv rädsla och undvikande av sociala situationer [1, 2]. Behandling för SAD består av exponeringsbaserad kognitiv beteendeterapi (KBT), som skapar ett "säkerhets"-minne som samexisterar med det ursprungliga aversiva minnet [3, 4]. Eftersom samma signal kan aktivera både aversiva och säkerhetsminnen, tävlar de när de återkallas av relevanta stimuli, och det dominerande minnesspåret bestämmer beteenderesultatet. Säkerhetsminnet som skapas av exponeringsbaserad KBT är känt för att minska med tiden, vilket leder till ett återfall av tidigare utsläckta rädslareaktioner hos SAD-patienter [5–7]. Därför är det absolut nödvändigt att förstå mekanismerna bakom varaktigt utrotningsminne för att utveckla terapeutiska strategier som leder till mer fullständig och robust remission från SAD.

För detta ändamål etablerade vi paradigmet för operant social fear conditioning (SFC), som genererar robust rädsla och undvikande av släktingar hos möss [8]. I detta paradigm induceras social rädslas utrotning och bildandet av utrotningsminne av på varandra följande presentationer av olika sociala stimuli (okända släktingar), vilket resulterar i en gradvis förlust av rädsla och ökad social utredning [9]. Tidigare studier från vårt labb har visat involveringen av lateral septum (LS) i utrotningen av SFC-inducerad social rädsla hos möss [10, 11]. LS är också känt för att reglera olika sociala beteenden [12], som underbyggs av komplexa epigenetiska mekanismer [13]. De epigenetiska mekanismerna inom LS som reglerar utrotningen av social rädsla och bildandet av långsiktigt utrotningsminne förblir dock okända.

Samstämmiga bevis tyder på vikten av posttranslationell acetylering av N-terminala svansar av histonrester i konsolideringen och underhållet av rädslaminne [14]. Klass I histondeacetylaser (HDAC), som katalyserar avlägsnandet av acetylgrupper från dessa N-terminala svansar av histoner, är viktiga regulatorer av genuttryck som ligger till grund för inlärning och minne [15]. Dessa klass I HDAC, inklusive HDAC1, HDAC2, HDAC3 och HDAC8, visar anmärkningsvärt rumsligt och kontextuellt beroende i sin funktion.

Till exempel visade sig hippocampus HDAC1 förbättra det associativa minnet i ett kontextuellt rädslakonditioneringsparadigm [16], medan hippocampus HDAC2 har varit funktionellt kopplat till försämring av långtidsobjekt- och rumsminnesbildning [17, 18]. På liknande sätt var HDAC1-aktivitet uppreglerad, medan HDAC2-aktivitet nedreglerades inom amygdala respektive prefrontal cortex, efter cued fear conditioning [19]. Studier har också implicerat det differentiella bidraget från HDAC3 i bildandet av robusta aversiva kontextuella och cued rädslaminnen i hippocampus respektive basala amygdala [20].

Med tanke på de varierande och komplicerade funktionerna hos klass I HDAC i regleringen av inlärning och minne, används HDAC-hämmare ofta som kognitiva förstärkare i flera prekliniska studier [21]. Däremot är bidraget från specifika HDAC:er för att reglera uthålligheten i minnet för social rädslas utrotning fortfarande svårfångad.

I den här studien undersökte vi således regleringen av klass I HDAC i samband med SFC-paradigmet. Baserat på ökningen efter utrotning av aktivitetsinducerande serinfosforylering av HDAC1, manipulerade vi LS-HDAC1-funktionen med hjälp av farmakologisk hämning och viralt överuttryck. Vidare, uppföljning av ökningen av uttrycket av genen som kodar för 1-subenheten av gamma-aminosmörsyra (GABA) A-receptorn (Gabrb1) som svar på kombinationen av HDAC1-blockad och utsläckningsträning, aktiverade vi GABA-A-receptorn signalering inom LS. Slutligen testade vi för effekten av LS-HDAC1-hämning och LSGABA-A-receptoraktivering på långtidsutdöende minnesbildning. Våra resultat indikerar att LS-HDAC1 negativt reglerar inlärning av social rädsla utrotning och långsiktig inlärning av social rädsla utrotning via GABA-A-signalering.

MATERIAL OCH METODER

Djur

CD1-hanmöss (Charles River Germany, 8–11 veckor gamla vid experimentets början) hölls i grupp under standardlaboratorieförhållanden (12/12 timmars ljus/mörkercykel, lamporna tänds kl. 06:00, 22 grader, 60 % luftfuktighet, mat och vatten ad libitum) i polykarbonatburar (16 × 22 × 14 cm) fram till operation eller 3 dagar före varje beteendeexperiment. Ålders- och viktmatchade CD1-möss av hankön användes som sociala stimuli i SFC-paradigmet. Alla experimentella procedurer utfördes mellan 08:00 och 12:00 h av Guide for the Care and Use of Laboratory Animals of the Government of Unterfranken, ARRIVE guidelines [22] och riktlinjerna för NIH.

SFC paradigm

SFC utfördes som tidigare beskrivits [8] med mindre modifieringar för att analysera långvarig utrotning:

Social rädsla förvärvande (dag 1). Möss placerades i rädslakonditioneringskammaren och fick vänja sig i 3 0 s innan de exponerades för en tom trådnätsbur i 3 minuter under vilken de fritt kunde undersöka föremålet. Sedan ersattes den tomma buren med en identisk bur innehållande ålders- och viktmatchad konspecifik (konditionerad stimulus: CS). Konditionerade möss (SFC+) fick en mild fotchock (okonditionerad stimulans: US; 0,7 mA, 1 s) varje gång de undersökte arten. Okonditionerade möss (SFC-) fick fritt interagera med konspecifikationen i 3 minuter. Vanligtvis undvek SFC+ möss att närma sig eller interagera med arten efter 1–3 CS-US-parningar, vid vilken tidpunkt de ansågs ha förvärvat social rädsla och återvänt till sin hembur.

Social rädsla utrotas (dag 2). Social rädsla utrotning utfördes identiskt i hemburen av SFC+ och SFC−möss. Varje mus i ett hus exponerades tre gånger för en tom bur av trådnät, sedan för sex olika ålders- och viktmatchade släktingar under 3 minuter vardera, med ett 3-min interstimulusintervall. Den tid som ägnades åt att undersöka den sociala stimulansen mättes som en indikator på social rädsla.

Återkallelse av social rädsla (dag 3, dag 32). För att återkalla social rädsla på kort sikt exponerades möss för sex olika sociala stimuli i sin hembur under 3 minuter med ett 3-min interstimulusintervall. För att återkalla långvarig social rädsla utrotning testades möss i sin hembur 30 dagar efter social rädsla utrotades. Åldern var viktmatchad exponerade två gånger för olika sociala stimuli under 3 minuter vardera med ett 3-min interstimulusintervall.

Stereotaxiska implantationer

Guide cannulbygth; Injecta GmbH) för bilateral läkemedelsinfusion i LS implanterades stereotaxiskt med spetsen vilande 2 mm ovanför LS-målregionen (från bregma: anterior–posterior: −0.3 mm, mediolateral: ±0 ,5 mm, dorsoventral: −1,6 mm [23]), under isofluranestesi (Forene, Abbott GmbH) [10, 24]. Alla möss fick en subkutan injektion av antibiotika (10 mg/kg Baytril, Bayer GmbH) och analgetika (0,05 mg/kg buprenorfin, Bayer) för att undvika postoperativa infektioner och smärta. För att minska efterkirurgisk stress hanterades alla möss en gång om dagen i minst 5 dagar före experiment där dummykanyler som stängde styrkanylerna desinficerades.

Intraseptala läkemedelsinfusioner

Möss fick bilaterala infusioner av antingen MS275 (en orto-aminokonspecifik hämmare av små molekyler med hög affinitet för HDAC1; 375 ng/0.2 µl/hemisfär) [16, 25], muscimol (Muc; en selektiv GABA-A) receptoragonist; 0.2 µg/0.2 µl/hemisfär) [26, 27] eller fordon (Veh; 0.2 µl/hemisfär; 0. 5 % DMSO i steril Ringer) in i LS via en 27 G infusionskanyl som sätts in i styrkanylerna anslutna till en 10-µl Hamilton-spruta. Infusion av MS275 och Muc utfördes 120 min respektive 10 min före SFC-extinktionsträning. Endast djur med korrekta, histologiskt verifierade infusionsställen inkluderades i de statistiska analyserna.

Intraseptala virala infusioner

Adeno-associerat virus (AAV; Vector Biolabs) för överuttryck av HDAC1, dvs AAV-hSyn-HDAC1-GFP-WPRE (HDAC1-OE; 2,5 × 1013 GC /ml;), eller kontrollvektorn, dvs AAV-hSyn-GFP-WPRE (GFP; 2,5 × 1013 GC/ml), infunderades bilateralt i LS (anterior–posterior från bregma +0,3 mm , lateral ±0,5 mm; dorsoventral −3,8 mm, −3,4 mm, −3,1 mm, −2,8 mm) med fyra 70-nl-infusioner/hemisfär. Infusioner utfördes 3 veckor exponerades början av beteendeexperiment som tidigare beskrivits [11].

Analys av genuttryck

Möss utsattes för social rädsla och lämnades ostörda i sina hemburar i 9 0 minuter efter beteendeträning. Möss avlivades sedan under CO2-bedövning, deras hjärnor avlägsnades snabbt och anterior–posterioror–posterior från bregma 0.1 mm till -0.10 mm) dissekerades.

RNA-isolering och PCR-array

Proteinextraktion och analys

Nukleära proteiner extraherades med hjälp av EpiQuick Nuclear Extraction Kit (Epigentek) enligt tillverkarens protokoll. Western blot-analys användes för att detektera HDAC1 expressionTooryleringsnivåer. 15 ug protein löstes upp på 12 % TGX fläckfria geler (Bio-Rad) och överfördes till nitrocellulosamembran. Membran blockerades med 5 % mjölk, 1 % Tween-20 i Tris-buffrad saltlösning följt av inkubation över natten med följande antibanilid-baserade anti-HDAC1 (Thermo Fisher; PA1-860; 1:2000) , HDAC1-fosforylering på serinrest 421 (kanin-anti-pHDAC1(S421); Thermo Fisher; PA5-36810; 1:2000), såväl som fosforylering på serin 421 och 423 (kanin-anti-pHDAC1(S421, S423), Thermo Fisher; PA5-36911; 1:2000). Immunmärkta band detekterades med användning av den HRP-konjugerade get-anti-kanin-antikroppen (Cell Signaling; #7074; 1:1000) efter ett förbättrat kemilbeforenssystem (SuperSignal West Dura, Thermo Fisher). Totalt protein användes som en intern laddningskontroll.

Poängsättning av beteende och statistisk analys

Tider för social undersökning som en indikator på social rädsla poängsattes manuellt av en observatör som var blind för behandling med JWatcher (1.0, Macquarie University och UCLA). GraphPad Prism version 9.0 för Windows (GraphPad Software) användes för statistisk analys. En detaljerad rapport anterior–posteriora analyser finns i tilläggstabell S2. Alla figurer producerades med Affinity-design.

RESULTAT

Social rädsla utdöende uppreglerar aktivitetsinducin före fosforylering i septum hos SFC+-möss. Först analyserade vi HDAC1-proteinnivåer i septala vävnader som erhållits från SFC+- och SFC−-möss 90 minuter efter exponering för antingen en social stimulans, dvs. förkortad utrotning (SFC+/1ss och SFC-/1ss), eller sex sociala stimuli, dvs med fullständig utrotning (posterior–posterior6ss) (Fig. 1A). Antalet CS-US parningar under social rädsla förvärv på dag 1 (Fig. 1B) var liknande mellan båda grupperna av SFC + möss. Som förväntat tillbringade SFC+ möss betydligt mindre tid på att undersöka de första (eller följande) sociala stimulierna jämfört med SFC-möss (P <0,05; Fig. 1C), vilket indikerar högre nivåer av social rädsla. Men i slutet av det fullständiga utrotningsprotokollet var undersökningstiden för den sjätte sociala stimulansen av SFC+/6ss-möss liknande den hos deras SFC-/6ss-motsvarigheter (Fig. 1C), vilket tyder på framgångsrik social rädsla utrotning.

Western blot-analys avslöjade inte skillnader i septal HDAC1-nivåer mellan de fyra testade grupperna, dvs mellan SFC+/1ss, SFC+/6ss, SFC-/1ss och SFC-/6ss, under utrotning av social rädsla (Fig. 1D). Post-translationell fosforylering av HDAC1 på ser421 (pHDAC1) och dubbelfosforylering vid ser421 och ser423 (ppHDAC1) är kända för att öka deacetylasaktiviteten hos HDAC1 [28]. Således kvantifierade vi pHDAC1- och ppHDAC1-nivåer i septumet för att bedöma aktiveringen av HDAC1 under social rädsla utrotning. Både pHDAC1- och ppHDAC1-nivåerna ökade i SFC+/6ss jämfört med SFC+/1ss-möss (Fig. 1E; P < 0.05 för pHDAC1 och Fig. 1F; P < 0,05 för ppHDAC1), vilket tyder på en ökning av HDAC1-aktivitet under utrotning av social rädsla.

Dubbelriktad modulering av LS-HDAC1 reglerar inlärning av social rädsla utrotning

Därefter syftade vi till att fastställa ett orsakssamband mellan LSHDAC1-funktion och social rädsla utrotning genom dubbelriktad modulering av LS-HDAC1-funktionen med användning av antingen farmakologisk blockad (förlust av funktion) eller ett AAV-medierat överuttryck (funktionsvinst) i två separata kohorter av möss .

För farmakologisk blockad av mikrostämplar infunderades S275 eller Veh bilateralt i LS före utsläckningsträning, vilket ledde till följande grupper: SFC+/Veh, SFC+/MS275, SFC-/Veh och SFC-/MS275 (Fig. 2A). Antalet CS-US parningar skilde sig inte mellan SFC+ grupper under social rädsla förvärv (Fig. 2B). Under utrotning av social rädsla på dag 2 uttryckte alla SFC+ möss höga nivåer av social rädsla under presentationen av den första sociala stimulansen, oberoende av deras behandling, vilket återspeglas av låga sociala undersökningstider. HDAC1-hämning accelererade dock utrotningen, eftersom SFC+/MS275-gruppen redan uppvisade förhöjda sociala undersökningar under exponering för den 2:a och 3:e sociala stimulansen (P < 0.05 vs. SFC+/Veh; Fig. 2C). Behandling med MS275 påverkade inte sociala undersökningstider i SFC-möss (Fig. 2C, D). Alla grupper visade liknande höga nivåer av social undersökning under kortvarig återkallelse (Fig. 2D), vilket indikerar framgångsrik utrotning av social rädsla.

För det andra utförde vi ett gain-of-function experiment med AAV-medierat överuttryck av HDAC1 (AAV-hSyn-HDAC1-GFPWPRE; HDAC1-OE) eller ett kontrollvirus (AAV-hSyn-GFP- WPRE; GFP) inom septum av SFC+ och SFC−möss som leder till följande grupper: SFC+/GFP, SFC+/HDAC-OE, SFC−/GFP och SFC−/HDAC-OE (Fig. 2E). Alla grupper av SFC+-möss fick samma antal CSUS-parningar under förvärvet tre veckor efter viral transfektion (Fig. 2F), vilket tyder på att överuttryck av LS-HDAC1 inte förändrade inlärningen av social rädsla. Alla SFC + möss oberoende av behandling uppvisade höga nivåer av social rädsla under presentationen av den första sociala stimulansen, vilket återspeglas av minskad social utredning jämfört med respektive SFC-grupper (Fig. 2G). Utrotning av social rädsla försämrades dock avsevärt av LS-HDAC1-överuttryck, eftersom SFC+/HDAC1-OE-gruppen visade lägre social undersökning under exponering av andra till sjätte sociala stimuli i motsats till SFC+/GFP-mössen som visade förväntade utrotning (P < 0.05 vs. SFC+/GFP; Fig. 2G). före möss, påverkade inte LS-HDAC1-överuttryck tider för social undersökning (Fig. 2G, H). Under kortvarig återkallelse visade alla grupper av möss liknande nivåer av social undersökning (Fig. 2H). Överuttryck av HDAC1 bekräftades genom western blot-analys (kompletterande fig. S1).

Pre-extinktionsinhibering av LS-HDAC1 leder till dynamiska förändringar i genuttryck

För att identifiera de möjliga nedströmsmålen för LS-HDAC1, infunderades SFC+-möss bilateralt med antingen Veh eller med MS275 120 min innan social rädsla utrotades och offrades 90 min efter exponering för antingen den 1:a (Veh) /1ss och MS275/1ss) eller den sjätte (Veh/6ss och MS275/6ss) sociala stimulansen (Fig. 3A). Septalvävnadsmikrostansar erhölls och bearbetades med användning av en PCR-array för GABA- och glutamatsignalering (se "Material och metoder"). Alla SFC+-grupper fick ett liknande antal CS-US-parningar under förvärv av social rädsla (Fig. 3B). Under utrotning visade alla grupper av SFC+ möss låg social undersökning under exponering för den första sociala stimulansen. Men under utrotning, SFC + möss offrade efter den 6: e sociala stimulansen visade inkrementell social kontakt med varje exponering tyder på korrekt social rädsla utrotning (Fig. 3C). Som bekräftelse av resultaten i Fig. 2C accelererades utrotningen av social rädsla i MS275/6ss jämfört med Veh/6ss-möss, vilket framgår av högre sociala undersökningstider under presentationen till den 2:a och 3:e sociala stimulansen (P < 0). 05 mot Veh/6ss; Fig. 3C). PCR-arrayanalys för GABA- och glutamatsignalrelaterade gener avslöjade dynamiska förändringar i många gener, som visas i värmekartan (Fig. 3D). Komplett PCR Array-generalist tillsammans med respektive veckändring och P-värden finns i tilläggstabell S3. En gen som explicit uppreglerades i MS275-behandlade möss efter fullständig utrotningsträning var Gabrb1 (P < 0,05 mot alla andra grupper; Fig. 3E), medan dess närbesläktade Gabrb3-gen förblev oförändrad (Fig. 3F ).

Farmakologisk aktivering av LS-GABA-A-receptorer underlättar inlärning av utsläckning

Baserat på resultaten av HDAC-{{0}}inhiberingsinducerad post-extinktionshöjning i Gabrb1-uttryck, antog vi att GABAergisk signalering kan ligga till grund för den extinktionsaccelererande effekten av LSHDAC-hämning. För att testa denna idé aktiverade vi LSGABA-A-signaleringen lokalt genom att infundera Muc, en specifik GABA-A-agonist [25], eller Veh, vilket leder till följande grupper: SFC+/Veh och SFC+/Muc, SFC−/Veh, och SFC−/Muc (Fig. 4A). SFC+-möss infunderade med antingen Muc eller Veh krävde samma antal CS-US-parningar för att förvärva social rädsla (Fig. 4B). Under utrotning av rädsla tillbringade alla SFC+-möss betydande mikropunchese för att undersöka den sociala stimulansen under exponering för den första sociala stimulansen än deras SFC−motsvarigheter (P < 0.05 vs. SFC−/Veh och SFC−/Muc; Fig. 4C), som pekade på ett framgångsrikt förvärv av social rädsla. SFC+/Muc-möss visade dock en snabbare utrotning. Specifikt visade de sociala undersökningsnivåer som liknade SFC−-mössen, som var signifikant högre än SFC+/Veh-möss redan när de exponerades för den andra sociala stimulansen (P < 0,05 vs. SFC+/Veh: Fig. 4C) . Under kortvarig återkallelse visade alla grupper av möss liknande social undersökning (Fig. 4D), vilket tyder på framgångsrik utrotning.

Farmakologisk hämning av LS-HDAC1 eller aktivering av LS-GABA-signalering leder till bestående social rädsla utrotning

Baserat på den förbättrade utsläckningsinlärningen vi observerade både efter LS-HDAC1-hämning och LS-GABA-signalaktivering, studerade vi därefter den bestående naturen hos dessa farmakologiska mgeneralisationer (Fig. 5A).

I det första experimentet testade vi effekten av HDAC1-blockad på bildandet av bestående utrotningsminne i SFC+/Veh- och SFC+/MS275-möss. Både Veh- och MS275-infunderade SFC+-möss fick samma antal CS-US-parningar under social rädsla (Fig. 5B). Som bekräftar våra tidigare observationer (fig. 2C och 3C), visade SFC+ möss infunderade med MS275 ökade sociala undersökningar under exponering för andra och tredje sociala stimuli under träning för utrotning av social rädsla (P < 0.05 mot SFC+/Veh; Fig. 5C). Följaktligen visade båda grupperna liknande nivåer av sociala undersökningstider under exponering för den sjätte sociala stimulansen, vilket tyder på framgångsrik utrotning. Trots framgångsrik utrotning, under långvarig återkallelse utförd 30 dagar efter utrotningsträning, visade SFC+/MS275-möss signifikant högre nivåer av social undersökning (P < 0,05 vs. SFC+/Veh; Fig. 5D), vilket visar förbättrat långvarigt utrotningsminne efter HDAC1-hämning.

Samma experiment utfördes i en separat uppsättning SFC+-möss lokalt infunderade med Muc eller Veh (SFC+/Veh- och SFC+/Muc-grupper). Båda grupperna fick liknande CS-US-parningar vilket indikerar lika förvärv (Fig. 5E) och uppvisade liknande låg social undersökning under exponering för den första sociala stimulansen under utrotningsträning (Fig. 5F). Men som i det tidigare experimentet (Fig. 4C), hade SFC+/Muc-gruppen en accelererad social rädsla utrotning (P < 0.05 vs. SFC+/Veh; Fig. 5F). Intressant nog, under långvarigt återkallande på dag 32, visade SFC+/Muc-möss ökad social undersökning jämfört med SFC+/Veh-gruppen (P < 0,05 vs. SFC+/Veh; Fig. 5G), vilket tyder på att LS-GABA-A-aktivering också resulterar i förbättrat långvarigt utsläckningsminne.

DISKUSSION

Processer som reglerar övergången från korttids- till långtidsminne i samband med rädslorrelaterade beteenden, särskilt SAD, är inte väl förstådda. I denna studie, med hjälp av SFC-paradigmet kombinerat med farmakologiska och virala tillvägagångssätt, beskriver vi en ny epigenetisk mekanism förmedlad av HDAC1 inom LS som reglerar det långvariga minnet för social rädsla utrotning hos hanmöss. Specifikt observerade vi (i) ökad aktivitetsinducerande fosforylering av HDAC1 i septum av SFC+ möss under social rädsla utrotning, (ii) negativ reglering av social rädsla uttryck av HDAC1 inom LS, (iii) ett förbättrat uttryck av Gabrb1 i septum som svar på kombinationen av HDAC1-hämning och utsläckning, (iv) underlättande av utrotning av rädsla genom GABA-A-receptoraktivering, och (iv) långvarig konsolidering av utsläckningsminne efter farmakologisk hämning av HDAC1 eller aktivering av GABA-A-receptorer inom LS .

Klass I HDAC har tidigare associerats med socialt beteendebrist [29-31] och associativ inlärning [16, 17, 20, 32]. Med tanke på denna premiss, testade vi för septal HDAC1 proteindynamik under social rädsla utrotning och fann att social rädsla utrotning i SFC + möss förbättrade pHDAC1 och ppHDAC1 (Fig. 1E, F), även om HDAC1 proteinnivåer förblev oförändrade (Fig. 1D). Kaseinkinas 2-medierade posttranslationella fosforyleringar av HDAC1 vid ser421 och ser423 är kända för att öka dess katalytiska (dvs. deacetylas) aktivitet och dess association med stora repressorkomplex, såsom Sin3A och CoREST-komplex [33]. Ökad fosforylering på dessa platser resulterade från utrotningen av social rädsla, vilket tyder på att utrotningsträning endast ökar HDAC1-aktiviteten hos SFC+-möss. Denna förbättring sågs inte hos SFC-möss eller SFC+-möss som gick igenom en förkortad utrotning, vilket tyder på att fullständig utrotningsträning hos socialt rädda möss är avgörande för att HDAC1-fosforyleringen ska öka.

Vi avslöjade vidare ett orsakssamband mellan den förhöjda HDAC1-aktiviteten inom LS och social rädsla. (i) Farmakologisk blockad av LS-HDAC 1 120 min före utrotning av rädsla underlättade utrotning av social rädsla (Fig. 2C). (ii) Omvänt, AAV-medierat överuttryck av HDAC1 inom LS försämrad utrotning av social rädsla (Fig. 2G). Som nämnts tidigare har HDAC1 och andra klass I HDAC beskrivits som kritiska regulatorer av rädsla minne [16]. Till exempel korrelerade minskad HDAC3-beläggning vid cFos-promotorn i dorsal hippocampus och basolateral amygdala med kontextuell rädsla minnesbildning utan att påverka cued fear [20]. I en annan studie förstärkte RGFP963 - en liten molekylhämmare av klass I HDACs - konsolideringen av signalerad rädsla [34]. Med tanke på att LS är avgörande för att bearbeta sociala ledtrådar under bildandet av associativa minnen [12], föreslår våra resultat en ny funktion för LS-HDAC1 som en negativ regulator av inlärning av social rädsla utrotning.

För att avslöja nedströmsmål för HDAC1, som kan förmedla dess effekt på utsläckningsinlärning, utförde vi en PCR-array för GABA- och glutamatsignalrelaterade gener i SFC+ möss med eller utan HDAC1-hämning. Vi fann att Gabrb1-uttrycket ökade i septumvävnaden hos möss som fick [37], Muc-medierad aktivering av GABA-A-signalering med hippocampus CA1-regionen ökar utrotningen av kontextuell rädsla [38], medan liknande manipulation inom den infralimbiska prefrontala cortex eller den basolaterala amygdala förstärker utrotningen av räddad rädsla [39]. Studier har visat att minskning av GABA-A-receptorfunktionen till följd av nedregleringen som antyder1-uttryck på grund av minskad H3-promotoracetylering medieras av HDAC2 och HDAC3 under förhållanden med kronisk etanolexponering [40]. En liknande mekanism skulle kunna ligga till grund för vårt resultat. Således resulterar HDAC1-hämning möjligen i förbättrad H3- och H4-acetylering och följaktligen i förbättrat Gabrb1-uttryck och GABA-signalering inom LS, vilket leder till förbättrad utsläckningsinlärning i ett socialt sammanhang. Som bekräftelse på denna hypotes, aktivering före LS-GABA-A-receptor med Muc underlättade utsläckningsinlärning liknande den observerade effekten av LS-HDAC1-hämning (Fig. 4C). LS är huvudsakligen GABAergisk och är känd för att reglera motiverade beteenden [12]. Vidare får LS glutamatergisk input från hippocampus CA2-regioner, som kodar för socialt minne [41, 42]. Men dessa glutamatergiska ingångar har en definierad rumslig organisation och aktiverar en specifik ensemble av neuroner inom LS [12, 43], vilket leder till specifika beteendeeffekter nedströms. I samband med utrotning av social rädsla kan sådana input kommunicera den negativa valensen av den sociala stimulansen hos SFC+-möss, vilket orsakar socialt undvikande och social rädsla. Men en övergripande hämning av LS orsakad av förbättrad lokal GABAergisk signalering kommer sannolikt att hämma det sociala förhållningssättet till socialt lärande.

Som tidigare nämnts är återfall och återfall av SAD hos patienter som genomgått fullständig remission mycket höga [44–46]. Således testade vi för långvarigt minne för rädsla utrotning efter LS-HDAC1-hämning eller LS-GABA-A-aktivering. Noterbart ökade både HDAC1-hämning och GABA-A-receptoraktivering inom LS tillräckligt uthålligheten av social rädslas utrotning och förhindrade återkomsten av aversiva sociala minnen som hittats i fordonsbehandlade kontroller 30 dagar efter social rädsla utrotning (Fig. 5D, G). . Dessa data visar att den accelererade lutningen som observerades akut av HDAC1-hämning och GABA-A-receptoraktivering ledde till mer betydande konsolidering av utrotningsminnet, vilket gör det mycket varaktigt. Detta bekräftar tanken att HDAC-hämmare är effektiva kognitiva förstärkare [21, 47]. SAD är känt för att ha en högre prevalens hos honor [48] och vi har också etablerat SFC-paradigmet hos honmöss [11]. Dessutom har det funnits kontrasterande effekter av HDAC-hämning på kognition hos honmöss beroende på HDAC-subtypen och det specifika sammanhanget som undersöks [49, 50]. Sålunda kan man överväga att studera den ovan nämnda mekanismen hos honmöss. Denna undersökning ligger dock utanför omfattningen och bör vara en intressant uppföljningsstudie.

Sammanfattningsvis ger vår studie kritiska insikter om de molekylära mekanismerna som är involverade i att reglera social rädsla utrotning och implicerar att HDAC1-medierad hämning av GABAergisk signalering inom LS är en negativ regulator av både akut och långvarig social rädsla utrotning i möss. Så vitt vi vet är detta den första studien som kausalt kopplar HDAC1 till regleringen av aversiva sociala minnen. Denna studie lägger till den växande mängden bevis som placerar HDACs som potentiella regulatorer av associativt minne och föreslår specifikt HDAC1 som ett potentiellt terapeutiskt mål för SAD.

REFERENSER

dsDemyttenaere K, Bruffaerts R, Posada-Villa J, Gasquet I, Kovess V, Lepine JP, et al. Prevalens, svårighetsgrad och otillfredsställt behov av behandling av psykiska störningar i Världshälsoorganisationen World Mental Health Surveys. J Am Med Assoc. 2004;291:2581–90.

2. Blanco C, Bragdon LB, Schneier FR, Liebowitz MR. Den evidensbaserade farmakoterapin av social ångest. Int J Neuropsychopharmacol. 2013;16:235–49.

3. Scholten WD, Batelaan NM, van Balkom AJ, Wjh Penninx B, Smit JH, van Oppen P. Återfall av ångestsyndrom och dess prediktorer. J Affektstörning. 2013;147:180–5.

4. Bouton ME. Hämtning av sammanhang, tid och minne i interferensparadigm för Pavlovsk inlärning. Psychol Bull. 1993;114:80–99.

5. Bruce SE, Yonkers KA, Otto MW, Eisen JL, Weisberg RB, Pagano M, et al. Psykiatrisk komorbiditets inverkan på återhämtning och återfall vid generaliserat ångestsyndrom, social fobi och panikstörning: en 12-årig prospektiv studie. Am J Psykiatri. 2005;162:1179–87.

6. Boschen MJ, Neumann DL, Waters AM. Återfall av framgångsrikt behandlad ångest och rädsla: teoretiska frågor och rekommendationer för klinisk praxis. Aust NZJ psykiatri. 2009;43:89–100.

7. Leung HT, Westbrook RF. Spontan återhämtning av släckta rädslareaktioner fördjupar deras utrotning: en roll för felkorrigeringsmekanismer. J Exp Psychol Animal Behav Process. 2008;34:461–74.

8. Toth I, Neumann ID, Slattery DA. Social rädsla konditionering: en ny och specifik djurmodell för att studera social ångest. Neuropsykofarmakologi. 2012;37:1433–43.

9. Toth I, Neumann ID, Slattery DA. Social rädsla konditionering som en djurmodell av social ångest. Curr Protoc Neurosci. 2013;63:9–42.

10. Zoicas I, Slattery DA, Neumann ID. Oxytocin i hjärnan i konditionering av social rädsla och dess utrotning: involvering av lateral septum. Neuropsykofarmakologi. 2014;39:3027–35.

11. Menon R, Grund T, Zoicas I, Althammer F, Fiedler D, Biermeier V, et al. Oxytocinsignalering i lateral septum förhindrar social rädsla under amning. Curr Biol. 2018;28:1066–78.e1066.

12. Menon R, Suss T, Oliveira VEM, Neumann ID, Bludau A. Neurobiologi av lateral septum: reglering av socialt beteende. Trender Neurosci. 2022;45:27–40. 13. Bludau A, Royer M, Meister G, Neumann ID, Menon R. Epigenetisk reglering av den sociala hjärnan. Trender Neurosci. 2019;42:471–84.

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

15. Mahgoub M, Monteggia LM. En roll för histondeacetylaser i de cellulära och beteendemekanismer som ligger bakom inlärning och minne. Lär dig Mem. 2014;21:564–8.

For more information:1950477648nn@gmail.com