Ειδική για το αλκοόλ Μεταγραφική Δυναμική Ανασυγκρότησης και Υποτροπής Μνήμης Μέρος 3

Χρησιμοποιώντας το DESeq2 [58], εντοπίσαμε ένα σύνολο 44 γονιδίων των οποίων τα επίπεδα έκφρασης είχαν αλλάξει σημαντικά στο DH, με 34 γονίδια να ρυθμίζονται προς τα πάνω και 10 γονίδια να ρυθμίζονται προς τα κάτω (Padj< 0.05; Fig. 5C, D and Table S2). 

Τα τελευταία χρόνια, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι τα γονίδια έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην ανθρώπινη υγεία και ανάπτυξη. Μεταξύ αυτών, η υπορρύθμιση των γονιδίων σχετίζεται με πολλά προβλήματα υγείας, όπως καρκίνο, αγχώδεις διαταραχές, κατάθλιψη κ.λπ. Παράλληλα, υπάρχουν και μελέτες που δείχνουν ότι η γονιδιακή υπορρύθμιση μπορεί να επηρεάσει τη μνήμη των ανθρώπων.

Ωστόσο, πρέπει επίσης να δούμε ότι οι άνθρωποι έχουν ισχυρή προσαρμοστικότητα και μπορούν να βελτιώσουν τα επίπεδα γονιδιακής τους έκφρασης μέσω διαφόρων μεθόδων, ενισχύοντας έτσι τη μνήμη και τις γνωστικές ικανότητες.

Πρώτον, η διατήρηση της καλής υγείας μπορεί να μας βοηθήσει να μειώσουμε την πιθανότητα υπορρύθμισης των γονιδίων. Αυτό περιλαμβάνει τη διατήρηση υγιεινών διατροφικών συνηθειών και την αποφυγή ανθυγιεινών τρόπων ζωής όπως το κάπνισμα και η κατάχρηση αλκοόλ. Επιπλέον, η τακτική σωματική δραστηριότητα και η κατάλληλη πνευματική προπόνηση μπορούν επίσης να βοηθήσουν στη βελτίωση της μνήμης και στην ενίσχυση των γνωστικών ικανοτήτων.

Δεύτερον, η διατήρηση μιας θετικής συναισθηματικής κατάστασης μπορεί επίσης να έχει θετικό αντίκτυπο στη γονιδιακή έκφραση. Η έρευνα δείχνει ότι μια θετική συναισθηματική κατάσταση μπορεί να βοηθήσει στη μείωση του στρες, στην ανακούφιση από τα συμπτώματα της κατάθλιψης και στη βελτίωση της μνήμης και των δεξιοτήτων σκέψης.

Επιπλέον, ορισμένες μικρές συνήθειες στην καθημερινή ζωή μπορεί επίσης να έχουν αντίκτυπο στη γονιδιακή έκφραση. Για παράδειγμα, μελέτες έχουν βρει ότι τόσο η σωστή ποσότητα ύπνου όσο και η έκθεση στο φυσικό περιβάλλον μπορούν να προάγουν την έκφραση των γονιδίων. Επομένως, μπορούμε να βελτιώσουμε τη μνήμη και τις γνωστικές μας ικανότητες αλλάζοντας τον τρόπο ζωής και τις συνήθειές μας.

Εν ολίγοις, η ανθρώπινη μνήμη και οι γνωστικές ικανότητες μπορούν να βελτιώνονται συνεχώς και να διατηρούνται μέσω ενός ενεργού τρόπου ζωής και υγιεινών συνηθειών. Αν και η υπορρύθμιση των γονιδίων μπορεί να έχει ορισμένες δυσμενείς επιπτώσεις στη ζωή μας, εφόσον ανταποκρινόμαστε προληπτικά, μπορούμε να προχωρήσουμε σταθερά στο δρόμο προς την υγεία, τη μακροζωία και την ευτυχία. Μπορεί να φανεί ότι πρέπει να βελτιώσουμε τη μνήμη και το Cistanche deserticola μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη μνήμη, επειδή το Cistanche deserticola είναι ένα παραδοσιακό κινέζικο φαρμακευτικό υλικό που έχει πολλά μοναδικά αποτελέσματα, ένα από τα οποία είναι η βελτίωση της μνήμης. Η αποτελεσματικότητα του κιμά προέρχεται από τα διάφορα ενεργά συστατικά του, όπως οξύ, πολυσακχαρίτες, φλαβονοειδή κ.λπ. Αυτά τα συστατικά μπορούν να προάγουν την υγεία του εγκεφάλου με διάφορους τρόπους.

Κάντε κλικ στο Μάθετε 10 τρόπους για να βελτιώσετε τη μνήμη

Βρήκαμε περαιτέρω ότι στο mPFC, η έκφραση 9 γονιδίων άλλαξε σημαντικά (3 ρυθμίστηκαν προς τα πάνω και 6 υπορυθμίστηκαν). κανένα από αυτά τα γονίδια δεν επικαλύπτεται με εκείνα τα γονίδια DH που παρουσιάζουν αλλοιωμένη έκφραση (Εικ. 5C).

Στη συνέχεια επικεντρωθήκαμε στα γονίδια που είχαν προηγουμένως εμπλακεί σε μελέτες μνήμης ή/και εθισμού. Έτσι, αξιολογήθηκαν οι αλλαγές έκφρασης μετά την ανάκτηση στα γονίδια ενδιαφέροντος που ανιχνεύθηκαν από το RNA-seq πραγματοποιώντας ποσοτική ανάλυση αλυσιδωτής αντίδρασης ανάστροφης μεταγραφάσης-πολυμεράσης (qRT-PCR) δειγμάτων εγκεφάλου που συλλέχθηκαν από διαφορετική παρτίδα ζώων σε πέντε χρονικά σημεία μετά από μνήμη αλκοόλ. ανάκτηση. Συνολικά, δοκιμάσαμε 10 γονίδια στο DH και 2 γονίδια στο mPFC (Πίνακας S2).

Βρήκαμε ότι η ανάκτηση αλκοολικής μνήμης οδήγησε σε μείωση της έκφρασης του mRNA του Adcy8 (που κωδικοποιεί την αδενυλική κυκλάση 8) και του Slc8a3 (που κωδικοποιεί την οικογένεια φορέα διαλυμένης ουσίας 8 (ανταλλάκτης νατρίου/ασβεστίου), μέλος 3) και σε μείωση της ρύθμισης του Neto1 (που κωδικοποιεί τη νευροπιλίνη (NRP) και έκφραση 1 παρόμοια με τολλοειδή (TLL) στο DH(Εικ. 5E-G), καθώς και στην ανοδική ρύθμιση της έκφρασης Fkbp5 (που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη δέσμευσης FK506 5) στο mPFC.

Σε συμφωνία με τα προηγούμενα αποτελέσματα qRT-PCR (Εικ. 2), οι εκφράσεις Arc και Egr1 έδειξαν μια τάση ανοδικής ρύθμισης μέσω ανάκτησης μνήμης στο DHand mPFC καθώς και στο RNA-seq (Πίνακας S2). Τέλος, ελήφθησαν πολύ παρόμοια αποτελέσματα χρησιμοποιώντας ένα νεότερο γονιδίωμα αναφοράς, mm10 (Εικόνα S6).

Στη συνέχεια δοκιμάσαμε εάν η έκφραση συγκεκριμένων γονιδίων που βρέθηκε να αλλοιώνεται κατά την ανάκτηση αναμνήσεων αλκοόλ επηρεάστηκε από την ανάκτηση αναμνήσεων που δεν σχετίζονται με αλκοόλη, που σχετίζονται με σακχαρόζη, όπως η κοινή ανοδική ρύθμιση της έκφρασης mRNA Arc και Egr1 (Εικ. 6Α, Β).

Όπως φαίνεται στο Σχ. 6C–F, Adcy8, Slc8a3, Neto1 και Fkbp5 mRNA έκφρασης δεν επηρεάστηκε από την ανάκτηση μνήμης σακχαρόζης, αν και παρατηρήθηκε μια τάση προς αυξημένη έκφραση του Neto1 mRNA μετά από 10 λεπτά ανάκτησης σακχαρόσημα, δηλ. προς την αντίθετη κατεύθυνση προς η μειωμένη έκφραση mRNA που προκαλείται από την ανάκτηση μνήμης αλκοόλ.

Συνοψίζοντας, αυτά τα πειράματα εντόπισαν μοναδικές μεταγραφικές δυναμικές που ενεργοποιούνται από την ανάκτηση της μνήμης του αλκοόλ, κάτι που δεν είναι συνηθισμένο για τις αναμνήσεις μιας φυσικής ανταμοιβής, δηλαδή τις μνήμες που σχετίζονται με τη σακχαρόζη.

ΣΥΖΗΤΗΣΗ

Δείχνουμε εδώ ότι η ενοποίηση των αναμνήσεων που σχετίζονται με το αλκοόλ απαιτεί de novo γονιδιακή μεταγραφή και ότι η αναζήτηση αλκοόλ μπορεί να διαταραχθεί αναστέλλοντας τη μεταγραφή μετά την ανάκτηση μνήμης αλκοόλ.

Είναι σημαντικό ότι τα ευρήματά μας υποδεικνύουν ότι, ενώ η αλλοιωμένη έκφραση ορισμένων γονιδίων είναι πιθανόν ένας κοινός μηχανισμός για την ενοποίηση πολλών τύπων αναμνήσεων, η επεξεργασία των αναμνήσεων που σχετίζονται με το αλκοόλ χαρακτηρίζεται επίσης από ένα μοναδικό μεταγραφικό προφίλ.

Βρήκαμε ότι η ανάκτηση είτε αναμνήσεων αλκοόλ είτε αναμνήσεων που σχετίζονται με μια φυσική ανταμοιβή (σακχαρόζη) πυροδότησε παρόμοιες αυξήσεις στην έκφραση mRNA των IEGs Arc και Egr1 στα DH και mPFC.

Αντίθετα, η ανάλυση RNA-seq αποκάλυψε ένα υποσύνολο γονιδίων (Adcy8, Slc8a3 και Neto1 στο DH, και Fkbp5 σε themPFC) των οποίων η έκφραση μεταβλήθηκε επιλεκτικά από την ανάκτηση αλκοόλ, αλλά όχι από τις μνήμες ανταμοιβής σακχαρόζης, αυξάνοντας την ενδιαφέρουσα πιθανότητα ότι το αλκοόλ - οι συσχετισμένες μνήμες που προκαλούν υποτροπή έχουν μοναδικούς μοριακούς μηχανισμούς που θα μπορούσαν να στοχεύσουν να τις διαταράξουν επιλεκτικά.

Δείχνουμε ότι η υπορρύθμιση του ARC λίγο μετά την ανάκτηση αλκοολικής μνήμης καταργεί την αναζήτηση αλκοόλ (η έκφραση της CPP αλκοόλης), υποδεικνύοντας έναν κρίσιμο ρόλο για την έκφραση ARC του ιππόκαμπου στην επανασυγκέντρωση των αναμνήσεων αλκοόλ. Το Arc είναι IEG ρυθμιζόμενο από το aCREB, που προκαλείται γρήγορα από νευρωνική δραστηριότητα και είναι γνωστό ότι ρυθμίζει τη συναπτική πλαστικότητα και μεσολαβεί στο σχηματισμό μνήμης [56].

Δείξαμε προηγουμένως ότι η αναστολή του μεταφραστικού μηχανισμού που ελέγχει τη σύνθεση πρωτεϊνών ARC διέκοψε την επανασύνδεση της μνήμης του αλκοόλ και απέτρεψε την υποτροπή της αναζήτησης και της κατανάλωσης αλκοόλ σε ένα παράδειγμα αυτοχορήγησης επίμυος [5]. Πράγματι, ο Arc έχει περιγραφεί ως βασικός παράγοντας στην ανασυγκρότηση των αναμνήσεων που σχετίζονται με τα ναρκωτικά [5, 13, 22] - και τον φόβο [46, 47].

Βρήκαμε ότι η έκφραση του Arc mRNA κορυφώθηκε 30 λεπτά ανάκτησης μνήμης μετά το αλκοόλ και επέστρεψε στα βασικά επίπεδα εντός των επόμενων 30 λεπτών, ακολουθούμενη από μια παροδική αύξηση στα επίπεδα πρωτεΐνης ARC, κορυφώνοντας 1 ώρα μετά την ανάκτηση μνήμης.

Αυτές οι παροδικές δυναμικές ARC υποδηλώνουν ότι η ανάκτηση της μνήμης του αλκοόλ επάγει την αποικοδόμηση του rapidmRNA [59] και της πρωτεΐνης [60]. Αντίστοιχα, διαπιστώσαμε ότι η επανασύνδεση της μνήμης του αλκοόλ διαταράχθηκε όταν καταργήσαμε την έκφραση του ARC 1 ώρα αλλά όχι 3 ή 9 ώρες μετά την ανάκτηση μνήμης.

Είναι αποδεκτό ότι το "παράθυρο επανενοποίησης" διαρκεί ~5-6 ώρες, καθώς οι χειρισμοί που πραγματοποιήθηκαν 5-6 ώρες μετά την ανάκτηση μνήμης απέτυχαν να επηρεάσουν στοχευμένες συμπεριφορές [7, 10, 11]. Ως εκ τούτου, τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι το παράθυρο επανασύνδεσης μπορεί να είναι μικρότερο από 5 ώρες, τουλάχιστον όταν απαιτείται ρύθμιση έκφρασης της πρωτεΐνης ARC προς τα πάνω για την επανασταθεροποίηση της μνήμης.

Αυτό το εύρημα τονίζει την ιδέα ότι η διάρκεια της αστάθειας της μνήμης μετά την ανάκτηση ποικίλλει στις πειραματικές ρυθμίσεις ανάλογα με τους χειρισμούς και το μοριακό συμβάν ενδιαφέροντος.

Ενώ εντοπίσαμε τον αιτιολογικό ρόλο του ARC στην επανασύνδεση της μνήμης του αλκοόλ στο DH, μια περιοχή του εγκεφάλου που προηγουμένως εμπλεκόταν στην επανασύνδεση των αναμνήσεων φαρμάκων [39, 40, 48, 50], η έκφραση mRNA Arc και Egr1 ρυθμίστηκε επίσης προς τα πάνω στο mPFC.

Τόσο η προκαταρκτική όσο και η υπομετωπιαία υποπεριοχή έχουν εμπλακεί στην επανασύνδεση της μνήμης των φαρμάκων [33, 34], υποδεικνύοντας ότι το mPFC είναι μια υποψήφια περιοχή του εγκεφάλου που ρυθμίζει την αναζήτηση αλκοόλ μέσω μηχανισμών επανασύνδεσης.

Το τρέχον εύρημα είναι σύμφωνο με την προηγούμενη παρατήρησή μας για ρυθμισμένα προς τα πάνω επίπεδα πρωτεΐνης ARC σε αυτή την περιοχή του εγκεφάλου μετά από ανάκτηση της μνήμης αλκοόλ σε μια χειρουργική διαδικασία αυτοχορήγησης αλκοόλ [5].

For more information:19450477648nn@gmail.com