Social Stress Effects on the Expression of GABA Related Genes in the Central Amygdala

Abstract

עדויות מחקריות רבות הראו כי גאבא )GABA ,)המוליך העצבי המעכב הנפוץ במוח, מעורב ברקע הביוכימי להתהוות הפרעות מצב רוח וחרדה. במודלים של בעלי חיים לדיכאון נמצאו חסרים מקומיים של גאבא במוח, ואילו לאגוניסטים לגאבא פעילות נוגדת דיכאון במודלים אלו. קיימים שני סוגים של רצפטורים פוסט סינפטים לגאבא – A-GABA ו – B-GABA .במחקרים נמצא קשר בין מצבי דיכאון או חרדה לבין רמות הביטוי ואופן הפעילות של שני הרצפטורים. הרצפטור מסוג A-GABA מהווה אתר פעולה לתרופות רבות כגון ברביטוראטים, נוירוסטראודים ובנזודיאזפינים, ואילו נטילה כרונית של תרופות נוגדות דיכאון נמצאה כמעלה את רמת הביטוי של הרצפטור B-GABA במוחן של חולדות. נמצא כי שפעול של רצפטורים פרה סינפטיים מסויימים, המבוטאים על ידי סוג מסויים של אינטרנוירונים גאבארגים עשוי להשפיע על הולכת גאבא. לדוגמא, הרצפטור הקנאבינואידי 1( CB₁R )מבוטא בעיקר על האקסון של אינטרנוירונים מכילי CCK ,ושפעולו גורם להפחתה בהפרשת גאבא מהאינטרנוירון. חסימה של הרצפטור הזה באמצעים גנטים או פארמקולוגים משפיעה על רמות חרדה.

ידוע היטב כי חשיפה לסטרס עלולה להשפיע על ההתפתחות והפעילות של מערכות מוחיות, ובכלל זה המערכת הלימבית אשר פעילותה קשורה ברגשות, למידה וזיכרון. האמיגדלה, מבנה מוחי הנחשב לחלק מהמערכת הזו, נמצא כמעורב בטווח רחב של ביטוי התנהגות נורמלים, וכן במצבים פסיכוטים. חשיפה לסטרס מעלה את רמת החרדה בקרב מכרסמים, וכן משפיעה על יכולות הלמידה שלהם. יתרה מכך, מחקרים הן במכרסמים והן ביונקים הראו כי חשיפה לסטרס עלולה להביא למצבים דמויי דיכאון. מניפולציות חברתיות דוגמת בידוד וקיבוץ מחדש מיושמים רבות כסטרסורים במכרסמים. רבים מהתסמינים המעודדים על ידי התערבויות אלה מדמים את מערכת התסמינים של הפרעות חרדה ודיכאון. מעניין לשמוע כי העדויות המחקריות על חרדה ודיכאון חושפות הבדלים בין המינים בתגובתם למצבי סטרס, בין היתר לסטרס חברתי.

בהתבסס על הנאמר, ותוך שימוש בטכניקת ה- qPCR , מטרת מחקר זה היתה לבחון את רמות הביטוי של שתי תת יחידות של הרצפטור A-GABA ,ואת רמת הביטוי של הרצפטור CB1, בגרעין המרכזי של האימגדלה של עכברים בוגרים )זכרים ונקבות(, תחת שלושה מצבים חברתיים שונים. שניים מהמצבים האלה נחשבים כמצבי סטרס. על כן, נבחנו שלוש קבוצות ניסוי: )1 )עכברים שהופרדו מכלוב הבית שלהם בגיל 69 יום, ונשארו מבודדים עד עריפתם בגיל 83 יום, )2 )עכברים שהופרדו מכלוב הבית שלהם בגיל 69 יום, נשארו מבודדים עד גיל 83 יום, ואז אוחדו מחדש עם חבריהם לכלוב למשך שעה עד לעריפתם, ) 3 )עכברים שמעולם לא הופרדו מכלוב הבית שלהם, וחיו עם חבריהם לכלוב עד שנערפו בגיל 83 יום. על מנת להעריך את מידת הלחץ של כל אחת משלוש ההתערבויות, רמות הקורטיקוסטרון ) corticosterone )בדמם של כל העכברים נבדקה בגיל 83 יום

ערכי הקוטיקוסטרון מלמדים כי קיבוץ מחדש של העכברים לאחר תקופה ממושכת של בידוד היא ההתערבות המלחיצה ביותר עבורם. התוצאות הנוספות שעלו ממחקר זה הן הפחתה מובהקת ברמת הביטוי של הרצפטור CB1 באמיגדלה המרכזית בזכרים, אך לא בנקבות, בעכברים משתי קבוצות הבידוד, וכן הפחתה מובהקת בביטוי תת יחידה α2 של הרצפטור A-GABA בקרב עכברים זכרים מקבוצת האיחוד מחדש בלבד

תוצאות אלו מהוות ראייה נוספת לשינויים הנויוביולוגיים והנוירואנדוקרינים הנגרמים בעקבות חשיפה לסטרס חברתי. בנוסף, כצפוי, נמצאו הבדלים בין זכרים ונקבות מבחינת התגובה שלהם לבידוד חברתי, הן ברמת פעילות צי ה-HPA ,והן ברמת דפוס הביטוי של הגנים הרלבנטים.

Alternate abstract:

Extensive research evidences have shown that GABA, the most common inhibitory neurotransmitter in the brain, is involved in the biochemistry of the pathophisiology of mood and anxiety disorders. Animal models of depression have shown regional brain GABA deficits, and GABA agonists were shown to have anti depressant activity in these models. There are two subtypes of postsynaptic GABA receptor complexes – GABA-A and GABA-B. Studies have demonstrated a connection between depressive and anxious states and the expression and activity of the two GABA receptor subtypes. The GABA-A complex is the site of action of many pharmacological drugs such as barbiturates, neurosteroids and benzodiazepines, and chronic administration of antidepressants increases GABA-B expression in rats. It was found that activation of specific presynaptic receptors expressed by a certain type of GABAergic interneurons may influence GABA transmission. For example, the cannabinoid receptor 1 (CB₁R) is expressed predominantly on the axon of CCK containing interneurons, and activating it results in a reduction of GABA release from the interneuron. Blockade of the CB1 receptor by genetic or pharmacological manipulations affects levels of anxiety.

It is well known that exposure to stress may affect the development and activity of brain systems, including the limbic system which is associated with emotions, learning and memory. The Amygdala, a brain structure regarded as a part of the limbic system, was found to be involved in a wide range of normal behavioral functions and psychiatric conditions. Exposure to stress increased the anxiety levels and affected learning abilities of rodents. Moreover, research on both rodents and primates had shown that exposure to stress may result in depressive-like behavior. Social manipulations such as isolation and regrouping are commonly used as stressors on rodents. Many of the symptoms induced by these kinds of stressors resemble depression and anxiety symptomatology. Interestingly, reports regarding anxiety and depression reveal a sex difference in reactivity to variable stressful situations, including social stressors.

Based on the above, and using the qPCR technique, the purpose of the current study was to examine the expression of two GABA-A receptor subtypes, and CB1 receptor in the central amygdala of adult mice (male and female) under three different social conditions, two of them considered to be stressful. Therefore, three experimental groups were examined: (1) mice that were isolated from their home cage on 69 PD and stayed isolated until decapitation on 83 PD, (2) mice that were isolated from their home cage on 69 PD, stayed isolated until 83 PD, but were regrouped for 1 hour on 83 PD, and then decapitated, (3) mice that stayed in their home cage until decapitation on 83 PD. In order to compare the stressfulness of the different social manipulations, corticosterone levels in the blood of all mice were measured on 83 PD.

Corticosterone results show that regrouping mice after isolation period is the most stressful manipulation. The additional main results from this study were a significant decrease in the expression of CB1 receptor in males, but not in females, in mice from both isolation groups, and significant decrease in the expression of GABA-A receptor α2 subunit only in regrouped male mice.

Corticosterone results show that regrouping mice after isolation period is the most stressful manipulation. The additional main results from this study were a significant decrease in the expression of CB1 receptor in males, but not in females, in mice from both isolation groups, and significant decrease in the expression of GABA-A receptor α2 subunit only in regrouped male mice.

These results provide further evidence for the neurobiological and neuroendocrinic changes caused by exposure to social stressors. In addition, unsurprisingly, differences had been found between males and females in HPA response and gene expression following social isolation stress.