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Um mecanismo epigenético para mais

May 16, 2024

Psiquiatria Molecular volume 27, páginas 4893–4904 (2022)Cite este artigo

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Uma correção a este artigo foi publicada em 01 de novembro de 2022

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O medo excessivo é uma marca registrada dos transtornos de ansiedade, uma das principais causas da carga de doenças em todo o mundo. Evidências substanciais apoiam o papel dos circuitos córtex pré-frontal-amígdala na regulação do medo e da ansiedade, mas os mecanismos moleculares que regulam a sua atividade permanecem pouco compreendidos. Aqui, mostramos que a regulação negativa da histona metiltransferase PRDM2 no córtex pré-frontal dorsomedial aumenta a expressão do medo, modulando a consolidação da memória do medo. Mostramos ainda que o knockdown de Prdm2 (KD) em neurônios que se projetam do córtex pré-frontal dorsomedial para a amígdala basolateral (dmPFC-BLA) promove aumento da expressão do medo. Prdm2 KD no circuito dmPFC-BLA também resultou no aumento da expressão de genes envolvidos na sinaptogênese, sugerindo que Prdm2 KD modula a consolidação do medo condicionado, modificando a força sináptica nos alvos de projeção dmPFC-BLA. Consistente com uma eficácia sináptica aprimorada, descobrimos que o dmPFC Prdm2 KD aumentou a probabilidade de liberação glutamatérgica no BLA e aumentou a atividade dos neurônios BLA em resposta a sinais associados ao medo. Juntas, nossas descobertas fornecem um novo mecanismo molecular para respostas de medo excessivo, em que o PRDM2 modula o circuito dmPFC -BLA através de alterações transcriptômicas específicas.

O medo normal provoca respostas adaptativas destinadas a escapar de eventos que ameaçam a vida [1, 2]. Em contraste, as respostas excessivas ao medo tornam-se desadaptativas e são características de distúrbios relacionados ao medo, como o transtorno de estresse pós-traumático e vários transtornos de ansiedade [3]. A patologia dos processos de memória envolvidos no medo aprendido pode levar a respostas comportamentais amplificadas que não conseguem se extinguir apesar da ausência de uma ameaça relevante [4]. A identificação dos circuitos neurais e dos mecanismos moleculares subjacentes à memória excessiva do medo pode identificar vias moleculares que podem ser alvo de tratamentos mecanicistas.

Pesquisas usando o condicionamento do medo identificaram estruturas cerebrais envolvidas no processamento da memória do medo [5, 6]. Entre estes, o complexo da amígdala, incluindo a amígdala central (CeA) e a amígdala basolateral (BLA), é crítico para o condicionamento do medo pavloviano [7]. O CeA está envolvido na expressão de respostas de medo condicionado, enquanto o BLA atua como um local primário onde as associações entre estímulos condicionados e incondicionados são formadas e armazenadas [8]. A amígdala está amplamente interligada com o córtex pré-frontal (PFC), uma região do cérebro importante para a regulação emocional [9]. Acredita-se que o PFC, incluindo o córtex pré-frontal dorsomedial (dmPFC; córtex pré-límbico e cingulado) e o córtex pré-frontal ventromedial (infralímbico), participe do processamento da memória do medo [10, 11]. Em particular, a ativação de projeções do dmPFC para o BLA tem sido associada à regulação de cima para baixo da expressão do medo [12,13,14,15]. No entanto, os mecanismos moleculares que regulam a modulação da via dmPFC -BLA do processamento da memória do medo ainda não foram totalmente compreendidos.

Evidências crescentes apontam para um papel dos mecanismos epigenéticos na regulação dos processos de memória do medo [16, 17]. Experiências passadas, incluindo eventos estressantes, podem levar a um “processo de reprogramação” através de alterações na expressão genética. Acredita-se que a regulação epigenética seja um mecanismo chave que altera a transcrição e a tradução [18] de maneira dependente da experiência [19,20,21]. Amplas desregulações da expressão genética mediadas por processos epigenéticos podem, portanto, vincular a exposição ao estresse traumático ao desenvolvimento de distúrbios relacionados ao estresse.

Descobrimos anteriormente que a regulação negativa da histona metiltransferase PR contendo o domínio 2 (PRDM2), por uma história de dependência de álcool, estava associada ao aumento das respostas ao estresse. O PRDM2 promove o silenciamento do gene através da adição de um grupo metil na histona H3 lisina 9 [22]. O PRDM2 é fortemente enriquecido no cérebro e é expresso seletivamente nos neurônios do dmPFC, o que sugere um papel dessa enzima epigenética na função neuronal [23]. Conseqüentemente, descobrimos que o knockdown de Prdm2 (KD) no dmPFC potencializou a recaída induzida pelo estresse na busca por álcool [23]. Uma literatura crescente indica uma ligação entre o uso excessivo de álcool e distúrbios relacionados ao medo, tanto em nível comportamental quanto neural [24,25,26,27,28]. Aqui, portanto, levantamos a hipótese de que a deficiência de Prdm2 no dmPFC pode contribuir para o desenvolvimento do medo patológico, promovendo alterações na expressão gênica nos circuitos cerebrais relacionados ao medo.

 0.75) were merged. Differential expression analysis was performed by fitting a linear model to the data using the limma package in R, comparing the expression profiles of each module between Prdm2 KD and scrambled control samples. Module genes were analyzed for functional enrichment based on data from the Gene Ontology knowledgebase, using the R package clusterProfiler./p>1 h of recovery, a single slice was transferred to the recording chamber and continuously perfused at a flow rate of ∼2.0 ml/min with warmed (∼30–32 °C) artificial cerebrospinal fluid (aCSF, in mM): 125 NaCl, 2.5 KCl, 1.25 NaH2PO4, 1 MgCl2, 11 glucose, 26 NaHCO3, 2.4 CaCl2 (310 mOsm, pH 7.4). All solutions were saturated with 95% O2 and 5% CO2. Spontaneous EPSCs (sEPSCs) were recorded using borosilicate glass patch pipettes (2.5–3.0 MΩ; Harvard Apparatus, MA, USA) containing (in mM): 135 K-gluconate, 20 KCl, 10 HEPES, 0.1 EGTA, 2 MgCl2, 2 Mg-ATP, 0.3 Na-GTP (290 mOsm, pH adjusted to 7.3 using KOH). Evoked EPSCs (eEPSCs) were recorded using a Cs-based intracellular solution containing (in mM): 140 Cs-methanesulfonate, 5 NaCl, 1 MgCl, 10 HEPES, 0.2 EGTA, 2 Mg-ATP, 0.5 Na-GTP, 5 QX-314 chloride (290 mOsm, pH adjusted to 7.3 using CsOH). Paired-pulse ratio was analyzed as the ratio between eEPSC2 and eEPSC1 (0.05 Hz, 50 ms interpulse interval, 50 μs stimulus duration). The inverse square of the coefficient of variation (1/CV2) was measured as the ratio between the square of mean amplitude and the variance (μ2/σ2) of 20 consecutive eEPSCs (0.05 Hz). The variance-to-mean ratio (VMR) was measured as the variance divided by the mean amplitude (σ2/μ) of 20 consecutive eEPSCs (0.05 Hz). AMPA/NMDA ratio was measured by dividing the peak amplitude of the AMPAR-mediated current (measured at −70 mV) with the NMDAR-dependent component (measured at +40 mV, 50 ms after the onset of the eEPSC) in the absence of glutamatergic receptor blockers. All recordings were carried out in voltage-clamp mode with a holding potential of −70 mV and in presence of the GABARs blockers picrotoxin (100 μM) and CGP55845 (2 μM). The estimated junction potential was 11 mV for K-Gluc and 8.5 mV for Cs-based intracellular solution and was not compensated during electrophysiological recordings. Results were analyzed using Mann-Whitney tests, and all reagents and drugs were obtained from Thermo Fisher Scientific./p>