Glioksalaza 1 zwiększa lęk poprzez redukcję agonisty metyloglioksalu receptora GABAA

Ekspresja glioksalazy (Glo1) była wcześniej związana z lękiem u myszy; jednak jego rola w lęku jest kontrowersyjna, a podstawowy mechanizm jest nieznany. Tutaj pokazujemy, że GLO1 zwiększa lęk, obniżając poziomy metyloglioksalu (MG), agonisty receptora GABAA. Myszy z nadekspresją Glo1 na sztucznym chromosomie bakteryjnym Tg wykazywały zwiększone zachowanie lękowe i zmniejszały stężenia MG w mózgu. Leczenie niskimi dawkami MG zmniejszało zachowanie podobne do lęku, podczas gdy wyższe dawki powodowały depresję lokomotoryczną, ataksję i hipotermię, które są charakterystycznymi efektami aktywacji receptora GABAA. Zgodnie z tymi danymi, stwierdziliśmy, że fizjologiczne stężenia MG selektywnie aktywowały receptory GABAA w neuronach pierwotnych. Dane te wskazują, że GLO1 zwiększa lęk, zmniejszając poziomy MG, zmniejszając w ten sposób aktywację receptora GABAA. Szerzej, nasze odkrycia potencjalnie łączą stan metaboliczny, neuronalne tony hamujące i zachowanie. Na koniec wykazaliśmy, że farmakologiczne zahamowanie obniżonego poziomu lęku GLO1 sugeruje, że GLO1 jest potencjalnym celem w leczeniu zaburzeń lękowych. Wprowadzenie Zaburzenia lękowe, takie jak zespół stresu pourazowego, zespół lęku napadowego, fobia społeczna, specyficzna fobia i uogólnione zaburzenie lękowe, stanowią najczęstsze choroby psychiczne w Stanach Zjednoczonych (1). Badania genetyczne myszy zidentyfikowały związki pomiędzy glioksalazą (Glo1) a zachowaniami lękowymi. Nasza poprzednia praca zidentyfikowała wariant numeru kopii (CNV) u myszy, który powoduje duplikację Glo1 (2). Powielanie Glo1 było związane ze zwiększoną ekspresją Glo1 i zwiększonym zachowaniem lękowym (2). Ta CNV leży u podstaw różnicowej ekspresji Glo1 i zachowania podobnego do lęku, które wcześniej zgłaszano wśród wsobnych szczepów myszy (3). Niemniej jednak rozbieżne ustalenia (4) sprawiły, że rola GLO1 w kontrowersjach lękowych (5). Poniżej przedstawiamy generację myszy z sztucznym chromosomem bakteryjnym Tg (BAC) zawierającym Glo1. Użyliśmy tych myszy Tg do zbadania wpływu Glo1 na zachowanie podobne do lęku. Transgen BAC umożliwia nadekspresję Glo1 przy użyciu endogennych elementów cis-regulatorowych na tle izogenicznym (6). Ekspresja transgenu BAC jest często zależna od liczby kopii (7), zapewniając odpowiedni model Glo1 CNV. Co ważne, mechanizm molekularny leżący u podstaw wpływu GLO1 na lęk nie został jeszcze zidentyfikowany. GLO1 jest wszechobecnym enzymem cytozolowym, który katabolizuje acykliczne a-oksoaldehydy, w szczególności metyloglioksal (MG) (8). MG powstaje głównie z nieenzymatycznej degradacji glikolitycznych produktów pośrednich, fosforanu dihydroksyacetonu i 3-fosforanu gliceraldehydu (9). Badania in vitro wykazały krytyczną rolę GLO1 w detoksykacji MG: farmakologiczne hamowanie GLO1 skutkuje nagromadzeniem MG (10), podczas gdy nadekspresja Glo1 zapobiega akumulacji MG (11). Gdy MG akumuluje się do wysokich poziomów, ma działanie cytotoksyczne, w tym modyfikację białka i nukleotydów (zaawansowane produkty końcowe glikacji [AGEs]), generowanie reaktywnych form tlenu i śmierć komórek (8, 12). Pomimo dobrze znanych efektów komórkowych MG, nie ma znanego mechanizmu łączącego MG z lękiem. W tym badaniu wykorzystaliśmy myszy BAC Tg do zbadania mechanizmu, za pomocą którego GLO1 moduluje lęk. Skoncentrowaliśmy się na możliwości, że GLO1 zwiększa lęk poprzez regulację stężenia MG w mózgu. Najpierw ustaliliśmy, że niskie dawki MG są anksjolityczne i że wysokie dawki MG dają efekty farmakologiczne podobne do działania agonistów receptora GABAA. Następnie ocenialiśmy efekty elektrofizjologiczne MG na receptory GABAA in vitro. Wyniki Liczba kopii Glo1 reguluje mRNA Glo1 i ekspresję białka. Aby zbadać wpływ GLO1 na lęk, uzyskaliśmy BAC zawierający gen Glo1 i jego elementy regulujące cis (rysunek 1A). BAC zawierał częściowe kopie 2 dodatkowych genów, Dnahc8 i Btbd9. Zlikwidowaliśmy miejsca startu transkrypcji tych genów flankujących, stosując inżynierię rekombinogenną (13), wstawiając kasety z ampicyliną i kanamycyną do pierwszych egzonów każdego genu, odpowiednio (Suplementowa Figura 1, materiał uzupełniający dostępny online w tym artykule; doi: 10.1172 / JCI61319DS1) . Dlatego ten BAC powinien wyrażać tylko Glo1. Korzystając z tego zmodyfikowanego BAC, wygenerowaliśmy 3 linie myszy Tg na tle C57BL / 6J (B6). Mierzyliśmy liczbę kopii BAC w każdej linii za pomocą ilościowego PCR w czasie rzeczywistym (qPCR): linie Tg miały 2, 8 i 10 kopii BAC (Figura 1B). Zwierzęta Tg były żyzne, zdrowe i nie wykazywały żadnych rażąco wyraźnych nieprawidłowości fizycznych lub behawioralnych (Tabela dodatkowa 1). Liczba kopii 1Glo1 reguluje ekspresję Glo1. (A) BAC (RP23-247F19) zawierał Glo1 i częściowe kopie Dnahc8 i Btbd9
[patrz też: usg stawów biodrowych u niemowląt kraków, krem ziaja liście manuka, przerost mięśnia sercowego ]
[hasła pokrewne: kolmed międzylesie, aglan cena, afobam działanie ]