Teil 3: Unterschiedliche Rollen für die Deacetylase-Domäne von HDAC3 im Hippocampus und im medialen präfrontalen Kortex bei der Bildung und dem Aussterben des Gedächtnisses

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Bestätigungen

Besonderer Dank geht an Dr. Norbert J. Fortin für seine Hilfe bei der statistischen Auswertung.

Finanzierungsquellen: Diese Arbeit wurde vom National Institute on Drug Abuse und dem National Institute of Mental Health (DA025922, DA036984, MH101491) an MAW und NIDA und National Institute on Aging (NIA) Zuschüsse (F32 DA043998 und T32 AG000096-33) an YA unterstützt.

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Höhepunkte

► Die Blockierung der HDAC3-Deacetylase-Aktivität im dorsalen Hippocampus verbesserte das Langzeit-Objektlokalisationsgedächtnis, hatte jedoch keinen Einfluss auf die kokainassoziierte Gedächtnisbildung. ► Die Beeinträchtigung der HDAC3-Deacetylase-Domäne im prälimbischen Kortex hatte keinen Einfluss auf die kokainassoziierte Gedächtnisbildung. ► Die Blockierung der HDAC3-Deacetylaseaktivität im infralimbischen Kortex hatte keinen Einfluss auf die Extinktion. ► Die Störung der HDAC3-Deacetylase-Aktivität im dorsalen Hippocampus führte zu einem erleichterten Aussterben.

Abbildung 1.

Das dominante negative Punkt mutierte Virus (HDAC3(Y298H)-v5 exprimiert effektiv im dorsalen Hippocampus. (A) V5-Epitop wurde dem punktmutierten Virus hinzugefügt. (B) Repräsentatives Immunfluoreszenzbild, das die Expression des V5-Epitop-Tags (grün) im dorsalen Hippocampus (DH) nach Infusion von AAV-HDAC3(Y298H)-v5 zeigt. Mit dem AAV-EV-Kontrollvirus wurde keine V5-Färbung beobachtet. Die Zellen wurden mit DAPI (blau) konterkariert. (C) V5 mRNA war signifikant erhöht in den DH-Ofmäusen, die mit AAV-HDAC3(Y298H)-v5, AAV-EV n = 5, HDAC3(Y298H)-v5 n = 4 infundiert waren. (D) HDAC3 war auch in den DH-Ofmices mit AAV-HDAC(Y298H)-v5 im Vergleich zu AAV-EV-Steuerungen, AV-EV n = 6, HDAC3(Y298H)-v5 n = 6 signifikant erhöht. *p<>

Abbildung 2.

Blockieren der HDAC3-Aktivität im DH Enhanced Memory for Object Location (OLM), aber nicht für die Objekterkennung (ORM). (A) Mäuse erhielten ein unterschwelliges Training (3 min) in einer Umgebung mit zwei identischen Objekten und erhielten 24 Stunden später einen Retentionstest, bei dem ein Objekt an einen neuen Ort verschoben wird. Schematisch beschreibt Verfahren für B und C. (B) Mäuse, die AAV-HDAC3(Y298H)-v5 erhielten, zeigten eine signifikante Präferenz für die neuartige Objektposition 24h nach dem Training im Vergleich zu EV-Kontrollen, AAV-EV n = 8, HDAC3(Y298H)-v5 n = 6. (C) Die Gruppen unterschieden sich nicht in der Gesamtexplorationszeit der beiden Objekte. (D) Mäuse erhielten ein unterschwelliges Training (3 min) in einer Umgebung mit zwei identischen Objekten und erhielten 24 Stunden später einen Retentionstest, bei dem ein Objekt durch ein neuartiges (ORM), AAV-EV n = 9, HDAC3(Y298H)-v5 n = 7, ersetzt wurde. Schematisch beschreibt Verfahren für E und F. (E) Weder AAV-EV-Kontroll- noch AAV-HDAC3(Y298H)-v5-Mäuse zeigten eine signifikante Präferenz für das neuartige Objekt. (F) Die Gruppen unterschieden sich nicht in der Gesamtexplorationszeit der beiden Objekte. *p<>

Abbildung 3.

Die Blockierung der HDAC3-Aktivität im dorsalen Hippocampus hat keinen Einfluss auf die Bildung eines kokaininduzierten CPP-Gedächtnisses. A) Schematische Darstellung des Kokain-CPP-Verfahrens. (B) Kokain-CPP-Expression, angegeben durch den mittleren CPP-Score (Verweildauer in Kokain-gepaart (CS+) minus Kochsalzlösung (CS−) ± s.e.m). Bei einer Kokainkonditionierungsdosis von 5 mg/kg zeigten AAV-HDAC3(Y298H)- v5-Mäuse während des Nachtests einen ähnlichen CPP-Wert wie EV-Kontrollen, AAV-EV n = 15, HDAC3(Y298H)-v5 n = 15.

Abbildung 4.

Die fokale homozygote Gendeletion von Hdac3 im dorsalen Hippocampus hat keinen Einfluss auf die Bildung eines kokaininduzierten CPP-Gedächtnisses. A) Schematische Darstellung des Kokain-CPP-Verfahrens. (B) Kokain-CPP-Expression, angegeben durch den mittleren CPP-Score (Verweildauer in Kokain-gepaart (CS +) minus Kochsalzlösung (CS−) ± s.e.m). Bei einer Kokain-Konditionierungsdosis von 5 mg/kg zeigten Hdac3flox/flox-Mäuse während des Nachtests einen ähnlichen CPP-Wert wie Hdac3+/+-Kontrollen. (C) Repräsentatives Immunfluoreszenzbild, das die Expression von HDAC3 (grün) im dorsalen Hippocampus nach Infusion von AAV2.1 Cre zeigt, das in Hdac3+/+ und Hdac3flox/flox/flox Mäusen infundiert wurde. Die Zellen wurden mit DAPI (blau) konterkariert. (D) Die Quantifizierung der Immunfärbung bestätigte, dass HDAC3 bei Hdac3flox/flox-Mäusen im Vergleich zu Hdac3+/+-Kontrollen, Hdac3+/+ n = 12, Hdac3flox/flox n = 11 signifikant reduziert war. *p<>

Abbildung 5.

Die Blockierung der HDAC3-Aktivität im prälimbischen Kortex (PrL) hat keinen Einfluss auf die Bildung eines kokaininduzierten CPP-Gedächtnisses. A) Schematische Darstellung des Kokain-CPP-Verfahrens. (B) Kokain-CPP-Expression, angegeben durch den mittleren CPP-Score (Verweildauer in Kokain-gepaart (CS+) minus Kochsalzlösung (CS−) ± s.e.m). Bei einer Konditionierungsdosis von 5 mg/kg Kokain zeigten AAV-HDAC3(Y298H)- v5-Mäuse während des Nachtests einen ähnlichen CPP-Wert wie EV-Kontrollen, AAV-EV n = 12, HDAC3(Y298H)-v5 n = 12. (C) Repräsentatives Immunfluoreszenzbild, das die Expression des V5-Epitop-Tags (grün) nach Infusion von AAV-HDAC3(Y298H)-v5 zeigt, das auf die PrL abzielt. Mit dem AAV-EV-Kontrollvirus wurde keine V5-Färbung beobachtet. Zellen wurden mit DAPI (blau) und Neuronen mit NeuroTrace (rot) konterkariert. Die V5-Expression war weitgehend auf die prälimbische Region des medialen präfrontalen Kortex beschränkt. (D) Gezielte virale Infusion im PrL. Die schattierten Bereiche der Mausatlasbilder veranschaulichen die repräsentative Ausdehnung der viralen Infusion.

Abbildung 6.

Die Blockierung der HDAC3-Aktivität im infralimbischen Kortex (IL) hat keinen Einfluss auf das Aussterben des kokaininduzierten CPP-Speichers. A) Schematische Darstellung des Kokain-CPP-Verfahrens. (B) Kokain-CPP-Expression, angegeben durch den mittleren CPP-Score (Verweildauer in Kokain-gepaart (CS+) minus Kochsalzlösung (CS−) ± s.e.m). Die Tiere wurden zunächst auf 20 mg/kg Kokain trainiert. Anschließend erhielten die Tiere intra-IL AAV-EV oder AAV-HDAC3(Y298H)-v5 virale Infusionen, und das Extinktionsgedächtnis wurde untersucht. AAV-HDAC3(Y298H)-v5-Mäuse zeigten während der Nachtests 2–5 einen ähnlichen CPP-Wert wie EV-Kontrollen, AAV-EV n = 17, HDAC3(Y298H)- v5 n = 16. (C) Repräsentatives Immunfluoreszenzbild, das die Expression des V5-Epitop-Tags (grün) nach Infusion von AAV-HDAC3(Y298H)-v5 zeigt, das auf die IL abzielt. Mit dem AAV-EV-Kontrollvirus wurde keine V5-Färbung beobachtet. Zellen wurden mit DAPI (blau) und Neuronen mit NeuroTrace (rot) konterkariert. Die V5-Expression war weitgehend auf die infralimbische Region des medialen präfrontalen Kortex beschränkt. (D) Gezielte virale Infusion in der IL. Die schattierten Bereiche der Mausatlasbilder veranschaulichen das repräsentative Ausmaß der viralen Infusion.