Μελέτη της έκφρασης του mRNA του γονιδίου Arc σε εγκεφαλικές περιοχές ενήλικων επίμυων που έχουν υποστεί ήπια μητρική αποστέρηση κατά τη νεογνική τους ηλικία

• Κύριος συγγραφέας: Αμπατζή, Άννα
• Άλλοι συγγραφείς: Μητσάκου, Αδαμαντία
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2017
• Θέματα: Νεογνικός χειρισμός; Γονίδιο Arc; Neonatal handling; Arc gene; 612.652

Ο νεογνικός χειρισμός, ένα ζωικό πειραματικό μοντέλο πρώιμων εμπειριών, είναι γνωστό ότι επηρεάζει τη λειτουργία του άξονα υποθαλάμου-υπόφυσης-επινεφριδίων βελτιώνοντας την προσαρμοστικότητα, την αντιμετώπιση του στρες, τις διανοητικές ικανότητες και γενικά τις διεργασίες του εγκεφάλου που σχετίζονται με την πλαστικότητα. Ο νεογνικός χειρισμός είναι ένα είδος σύντομου επαναλαμβανόμενου μητρικού αποχωρισμού κατά τη διάρκεια των τριών πρώτων εβδομάδων ζωής (Levine, 1957). Προηγούμενες μελέτες έδειξαν ότι ο νεογνικός χειρισμός τροποποιεί τη σεροτονινεργική, τη ντοπαμινεργική αλλά και τη γλουταμινεργική οδό, την κύρια διεγερτική οδό στον εγκέφαλο, μέσα από εκλεκτικές επιδράσεις τόσο στους υποδοχείς NMDA όσο και στους υποδοχείς AMPA. Το εκ της δραστηριότητας ρυθμιζόμενο κυτταροσκελετικό γονίδιο Arc (activity-regulated cytoskeletal) κωδικοποιεί μία πρωτεΐνη που εμφανίζει ομολογία με στοιχεία του κυτταροσκελετού. Τα μετάγραφα του Arc εμφανίζονται εντός πέντε λεπτών μετά τη διέγερση, κάτι το οποίο καθιστά το Arc ένα «γρήγορο» πρώιμο γονίδιο. Το 1995, δύο ανεξάρτητα μεταξύ τους εργαστήρια προσδιόρισαν το Arc ως ένα γονίδιο που επάγεται από επιληπτόμορφες κρίσεις στην περιοχή του ιπποκάμπου (Lyford et al., 1995; Link et al., 1995). Πρόσφατα, έχει βιβλιογραφικά αναδειχθεί ο ρόλος του γονιδίου Arc στη συναπτική πλαστικότητα και την παγίωση της μνήμης. Στην παρούσα εργασία κάναμε την υπόθεση ότι ο νεογνικός χειρισμός οδηγεί σε τροποποίηση των νευρωνικών κυκλωμάτων του αναπτυσσόμενου εγκεφάλου, η οποία πιθανόν να διατηρείται και στον ενήλικο εγκέφαλο. Για το σκοπό αυτό υποβάλαμε αρσενικούς επίμυες στο μοντέλο αυτό και μελετήσαμε τα επίπεδα της έκφρασης του πρώιμου γονιδίου Arc. Γνωρίζοντας ότι το γονίδιο Arc μεταγράφεται σε χαμηλά επίπεδα υπό «βασικές συνθήκες» σε όλες τις περιοχές του εγκεφάλου προχωρήσαμε σε επαγωγή της έκφρασης του μέσω ελεύθερης δεκάλεπτης εξερευνητικής συμπεριφοράς και ακόλουθη ευθανασία 20 λεπτά με το πέρας αυτής. Μέσω αυτής της προσέγγισης διερευνήσαμε εάν ο νεογνικός χειρισμός ενδέχεται να εμφανίζει διαφορική επίδραση στα βασικά έναντι των επαγόμενων επιπέδων έκφρασης του Arc mRNA στον ενήλικο εγκέφαλο. Μελετήσαμε, έτσι, την έκφραση του γονιδίου Arc στον εγκέφαλο αρσενικών ενήλικων επίμυων, σε περιοχές που εμπλέκονται στην αντιμετώπιση του στρες, όπως ο προμετωπιαίος φλοιός, η αμυγδαλή και ο ιππόκαμπος. Σύμφωνα με το παρόν πρωτόκολλο του νεογνικού χειρισμού, κάθε νεογνό απομακρυνόταν από τη φωλεά για 15 λεπτά καθημερινά από την πρώτη μεταγεννητική ημέρα μέχρι τον απογαλακτισμό του, τρεις εβδομάδες μετά. Δεκαέξι εκ των πειραματόζωων, οχτώ από την κατηγορία των πειραματόζωων που είχαν υποστεί νεογνικό χειρισμό και οχτώ της ομάδας αυτών που δεν είχαν υποστεί, όταν έγιναν 90 ημερών και 30 λεπτά προτού αποκεφαλισθούν, υπεβλήθησαν σε δοκιμασία ανοικτού πεδίου. Χρησιμοποιήθηκε η τεχνική του υβριδισμού in situ για την εντόπιση και ποσοτικοποίηση των επιπέδων mRNA του πρώιμου γονιδίου Arc στις προαναφερθείσες εγκεφαλικές περιοχές. Παρατηρήσαμε ότι τα βασικά επίπεδα του Arc mRNA αυξάνονται έπειτα από δεκάλεπτη εξερευνητική δραστηριότητα μέσω έκθεσης σε καινούργιο περιβάλλον στις υπό μελέτη εγκεφαλικές περιοχές και στις δύο κατηγορίες των πειραματόζωων με (Η) και χωρίς νεογνικό χειρισμό (ΝΗ). Η παρατηρηθείσα επαγωγή του Arc mRNA ήταν στατιστικώς σημαντική σε όλες τις μελετηθείσες περιοχές στους επίμυες και των δύο κατηγοριών πλην της σωματοαισθητικής περιοχής των πειραματόζωων με χειρισμό. Το μέγεθος της επαγωγής ήταν στην περιοχή CA1 59% ( p=0,0010, F=2,491) στα NH και 28% (p=0,0295, F=1,241) στα Η, στον πρωτοταγή σωματοαισθητικό φλοιό ήταν 99% (p= 0,0006, F= 2,994) στα ΝΗ, στον κογχικό φλοιό ήταν 54% (p=0,0088, F=4,002) στα ΝΗ και 51% (p=0,0410, F=3,761) στα Η, στην έλικα του προσαγωγίου ήταν 84% (p=0,0015, F=7,122) στα ΝΗ και 74% (p=0,0022, F=1,593) στα Η και, τέλος, στον προμεταιχμιακό φλοιό ήταν 89% (p=0,0010, F=4,244) στα ΝΗ και 93% (p=0,0001, F=4,473) στα Η πειραματόζωα. Μέσω της ανάλυσης διακύμανσης διπλής κατεύθυνσης αναδείχτηκε στατιστικώς σημαντική αλληλεπίδραση μεταξύ του νεογνικού χειρισμού και της επαγωγής του γονιδίου Arc στην πρόσθια έλικα του προσαγωγίου, τον προμεταιχμιακό και τον πλαγιοκοιλιακό κογχικό φλοιό, αλλά όχι στον ραχιαίο ιππόκαμπο και τον σωματοαισθητικό φλοιό. Συγκεκριμένα, στον προμετωπιαίο φλοιό τα επαγόμενα επίπεδα του γονιδίου Arc παρουσίασαν στατιστικώς σημαντική αύξηση κατά 22% (p=0,0371, F=4,460) στην πρόσθια έλικα του προσαγωγίου, κατά 26% (p=0,0019, F=1,029) στον προμεταιχμιακό φλοιό και κατά 26% (p=0,0201, F=2,817) στον πλαγιοκοιλιακό κογχικό φλοιό σε ενήλικες αρσενικούς επίμυες που είχαν υποστεί νεογνικό χειρισμό. Με δεδομένο ότι το γονίδιο Arc συνιστά δείκτη νευρωνικής δραστηριότητας, τα ευρήματά μας καταδεικνύουν ότι μία ήπια πρώιμη εμπειρία (σύντομος και επαναλαμβανόμενος μητρικός αποχωρισμός) επιφέρει νευρωνική ενεργοποίηση στον προμετωπιαίο φλοιό, γεγονός που υποδεικνύει αναδιαμόρφωση νευρωνικών κυκλωμάτων στον ενήλικο εγκέφαλο.