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调控海马神经元中CDC42蛋白活性对小鼠记忆和焦虑行为影响的研究

邹超杰 唐义凯 杜书文 程宇琪

邹超杰, 唐义凯, 杜书文, 程宇琪. 调控海马神经元中CDC42蛋白活性对小鼠记忆和焦虑行为影响的研究[J]. 昆明医科大学学报, 2022, 43(11): 1-8. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20221105
引用本文: 邹超杰, 唐义凯, 杜书文, 程宇琪. 调控海马神经元中CDC42蛋白活性对小鼠记忆和焦虑行为影响的研究[J]. 昆明医科大学学报, 2022, 43(11): 1-8. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20221105
Chaojie ZOU, Yikai TANG, Shuwen DU, Yuqi CHENG. Effects of Modulation of CDC42 Activity in Hippocampal Neurons on Memory and Anxiety Behaviors of Mice[J]. Journal of Kunming Medical University, 2022, 43(11): 1-8. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20221105
Citation: Chaojie ZOU, Yikai TANG, Shuwen DU, Yuqi CHENG. Effects of Modulation of CDC42 Activity in Hippocampal Neurons on Memory and Anxiety Behaviors of Mice[J]. Journal of Kunming Medical University, 2022, 43(11): 1-8. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20221105

调控海马神经元中CDC42蛋白活性对小鼠记忆和焦虑行为影响的研究

doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20221105
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(82060259)
详细信息
    作者简介:

    邹超杰(1988~),男,云南昆明人,硕士,主治医师,主要从事精神分裂症、抑郁障碍的影像学及免疫方面研究工作

    通讯作者:

    程宇琪,E-mail:yuqicheng@126.com

  • 中图分类号: R749.3

Effects of Modulation of CDC42 Activity in Hippocampal Neurons on Memory and Anxiety Behaviors of Mice

  • 摘要:   目的  建立动物模型研究海马神经元中细胞分裂周期蛋白42(Cell division cycle 42, CDC42)和认知缺陷之间的关系。  方法  包装携带CDC42突变体基因的腺病毒,通过显微注射操作使病毒感染健康小鼠海马脑区的兴奋性神经元,检测多种行为学范式下小鼠的认知表型。  结果  腺病毒能特异性的增强或降低CDC42蛋白在海马区兴奋性神经元的表达活性。CDC42蛋白活性的升高能促进小鼠24 h和96 h条件恐惧记忆的遗忘,同时能使小鼠表现出明显的焦虑行为。而抑制CDC42蛋白活性能促进条件恐惧记忆的维持。但是改变海马区CDC42蛋白活性不会影响小鼠的社交行为(P > 0.05)。  结论  海马区CDC42蛋白活性的改变能够影响小鼠的条件恐惧记忆及焦虑行为,揭示了CDC42蛋白与认知缺陷表型有着密切的联系。这一调控模型可能为精神分裂症等相关精神疾病研究模型的建立提供新的方法和思路,而CDC42有望成为治疗精神疾病记忆损伤或焦虑的一个新的分子靶点。
  • 图  1  AAV-CaMKII-CDC42-GFP特异性地操纵海马区CDC42蛋白的活性

    A:CDC42-AAV病毒载体构建示意图及立体定位注射示意图。CDC42-DN:CDC42负显性失活突变体;CDC42-CA:CDC42持续激活突变体;B:AAV病毒载体荧光信号在海马中表达;C:Western blot结果显示CDC42-DN能降低海马区CDC42蛋白的表达活性,而CDC42-CA能增强海马区CDC42蛋白的表达活性。

    Figure  1.  AAV-CaMKII-CDC42-GFP specifically regulated CDC42 activity in hippocampal neurons.

    图  2  只有激活海马区CDC42蛋白活性使小鼠产生焦虑的行为表型

    A:激活海马区CDC42蛋白活性能使小鼠延长在边缘区的运动距离,而抑制CDC42对小鼠的运动距离没有显著性的影响;B:激活海马区CDC42蛋白活性的小鼠在40 min后在边缘区域仍保持较高的运动速度;C:50 min后,激活海马区CDC42蛋白活性的小鼠在中央区域的探索时间显著低于对照组。

    Figure  2.  Only activation of CDC42 activity in hippocampal neurons produced an anxiety-like behavior in mice

    图  3  CDC42活性变化不影响小鼠的学习能力且新环境对恐惧记忆的表现无影响

    A:小鼠进行恐惧记忆学习的训练模式示意图,训练结束后在原训练箱中马上测试(绿色)及马上放入新环境(context)中测试(红色);B:训练结束后,各组小鼠的学习能力无差异(绿色);C:新环境对各组实验小鼠的恐惧记忆无显著性地影响(红色)。绿色和红色框表示不同的环境。

    Figure  3.  CDC42 activity regulation did not affect the learning and the new environment did not affect the performance of fear memory in mice

    图  4  调控海马区神经元CDC42蛋白活性双向影响小鼠的条件恐惧记忆

    A:小鼠进行条件恐惧记忆的训练模式示意图;B和C:激活海马区CDC42蛋白的活性能促进小鼠24 h痕迹恐惧记忆和96 h环境恐惧记忆的遗忘,而抑制海马区CDC42的活性能促进小鼠恐惧记忆的维持。

    Figure  4.  Regulation of CDC42 activity in hippocampal neurons bidirectionally affected fear conditioning memory

    图  5  调控海马神经元中CDC42蛋白的活性不影响小鼠社交记忆

    A:小鼠社交行为范式示意图。训练阶段(A左图):实验小鼠(白色)放入箱中后和第一只陌生小鼠(黄色,被限制活动区域)进行10 min的自由探索;测试阶段:24 h后,往箱中放入熟悉小鼠(黄色)和第二只陌生小鼠(蓝色),更换熟悉小鼠的位置避免小鼠空间记忆对本实验结果的影响,放入实验小鼠检测其对另外两只小鼠的探索时间。B和C:CDC42-CA和CDC42-DN同正常小鼠相比,其社交记忆没有显著性差异。

    Figure  5.  Regulation of CDC42 activity in hippocampal neurons had no effect on social memory of mice

  • [1] Joober R,Rouleau G A,Lal S,et al. Neuropsychological impairments in neuroleptic-responder vs.-nonresponder schizophrenic patients and healthy volunteers[J]. Schizophr Res,2002,53(3):229-238. doi: 10.1016/S0920-9964(01)00279-1
    [2] Bodnar M,Malla A,Joober R,et al. Cognitive markers of short-term clinical outcome in first-episode psychosis[J]. Br J Psychiatry,2008,193(4):297-304. doi: 10.1192/bjp.bp.107.040410
    [3] Montreuil T,Bodnar M,Bertrand M C,et al. Social cognitive markers of short-term clinical outcome in first-episode psychosis[J]. Clin Schizophr Relat Psychoses,2010,4(2):105-114. doi: 10.3371/CSRP.4.2.2
    [4] Brissos S,Dias V V,Balanza-Martinez V,et al. Symptomatic remission in schizophrenia patients:Relationship with social functioning,quality of life,and neurocognitive performance[J]. Schizophr Res,2011,129(2-3):133-136. doi: 10.1016/j.schres.2011.04.001
    [5] Lepage M,Bodnar M,Bowie C R. Neurocognition:clinical and functional outcomes in schizophrenia[J]. Can J Psychiatry,2014,59(1):5-12.
    [6] Wright I C,Rabe-Hesketh S,Woodruff P W,et al. Meta-analysis of regional brain volumes in schizophrenia[J]. Am J Psychiatry,2000,157(1):16-25. doi: 10.1176/ajp.157.1.16
    [7] Stepan-Buksakowska I,Szabo N,Horinek D,et al. Cortical and subcortical atrophy in Alzheimer disease:Parallel atrophy of thalamus and hippocampus[J]. Alzheimer Dis Assoc Disord,2014,28(1):65-72. doi: 10.1097/WAD.0b013e318299d3d6
    [8] Gross R,Neria Y. Combat duty in Iraq and Afghanistan and mental health problems[J]. New England Journal of Medicine,2004,351(17):1798-1799.
    [9] Meyer-Lindenberg A,Poline J B,Kohn P D,et al. Evidence for abnormal cortical functional connectivity during working memory in schizophrenia[J]. Am J Psychiatry,2001,158(11):1809-1817. doi: 10.1176/appi.ajp.158.11.1809
    [10] Govek E E,Newey S E,Van A L. The role of the Rho GTPases in neuronal development[J]. Genes Dev,2005,19(1):1-49.
    [11] Luo L,Rho G T. Pases in neuronal morphogenesis[J]. Nat Rev Neurosci,2000,1(3):173-180.
    [12] Van Aelst L,Cline H T,Rho G T. Pases and activity-dependent dendrite development[J]. Curr Opin Neurobiol,2004,14(3):297-304.
    [13] Shuai Y,Lu B,Hu Y,et al. Forgetting is regulated through Rac activity in Drosophila[J]. Cell,2010,140(4):579-589. doi: 10.1016/j.cell.2009.12.044
    [14] Zhang X,Li Q,Wang L,et al. Cdc42-dependent forgetting regulates repetition effect in prolonging memory retention[J]. Cell Rep,2016,16(3):817-825. doi: 10.1016/j.celrep.2016.06.041
    [15] Dong T,He J,Wang S,et al. Inability to activate Rac1-dependent forgetting contributes to behavioral inflexibility in mutants of multiple autism-risk genes[J]. Proc Natl Acad Sci U S A,2016,113(27):7644-7649. doi: 10.1073/pnas.1602152113
    [16] Hori K,Nagai T,Shan W,et al. Heterozygous disruption of autism susceptibility candidate 2 causes impaired emotional control and cognitive memory[J]. PLoS One,2015,10(12):e0145979. doi: 10.1371/journal.pone.0145979
    [17] Hill J J,Hashimoto T,Lewis D A. Molecular mechanisms contributing to dendritic spine alterations in the prefrontal cortex of subjects with schizophrenia[J]. Mol Psychiatry,2006,11(6):557-566.
    [18] Datta D,Arion D,Corradi J P,et al. Altered expression of CDC42 signaling pathway components in cortical layer 3 pyramidal cells in schizophrenia[J]. Biol Psychiatry,2015,78(11):775-785. doi: 10.1016/j.biopsych.2015.03.030
    [19] Cetin A,Komai S,Eliava M,et al. Stereotaxic gene delivery in the rodent brain[J]. Nat Protoc,2006,1(6):3166-3173. doi: 10.1038/nprot.2006.450
    [20] Prut L,Belzung C. The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors:A review[J]. Eur J Pharmacol,2003,463(1-3):3-33.
    [21] Udo H,Jin I,Kim J H,et al. Serotonin-induced regulation of the actin network for learning-related synaptic growth requires Cdc42,N-WASP,and PAK in Aplysia sensory neurons[J]. Neuron,2005,45(6):887-901. doi: 10.1016/j.neuron.2005.01.044
    [22] Haditsch U,Leone D P,Farinelli M,et al. A central role for the small GTPase Rac1 in hippocampal plasticity and spatial learning and memory[J]. Mol Cell Neurosci,2009,41(4):409-419. doi: 10.1016/j.mcn.2009.04.005
    [23] Kim I H,Wang H,Soderling S H,et al. Loss of Cdc42 leads to defects in synaptic plasticity and remote memory recall[J]. eLife,2014,3:e02839.
    [24] Hayashi-Takagi A,Takaki M,Graziane N,et al. Disrupted-in-Schizophrenia 1 (DISC1) regulates spines of the glutamate synapse via Rac1[J]. Nat Neurosci,2010,13(3):327-332. doi: 10.1038/nn.2487
    [25] Ramos-Miguel A,Barr A M,Honer W G. Spines,synapses,and schizophrenia[J]. Biol Psychiatry,2015,78(11):741-743.
  • [1] 田林清, 张文丽, 王淑慧, 戴琳, 曾琳, 盛迅.  口腔医学实习生的抑郁-焦虑-压力情况及其影响因素的调查分析, 昆明医科大学学报. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20240409
    [2] 程甜甜, 尹文卅, 王佳, 卢玉梅, 陈炫羽, 聂胜洁, 刘林林.  TMTC1基因多态性与精神分裂症的关联性, 昆明医科大学学报. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20231014
    [3] 尹文卅, 卢玉梅, 佟金莲, 聂胜洁, 阮冶.  DNA甲基化与精神分裂症的研究进展, 昆明医科大学学报. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20230811
    [4] 孔亚楠, 茅金宝, 邹振亚, 李琳, 商星辰, 孔祥云.  程序化护理实施健康教育对肺癌患者围术期焦虑及依从性的影响, 昆明医科大学学报. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20220706
    [5] 郭玺, 汤晓青, 王洁, 万焱, 徐斌, 罗煜.  早期介入姑息治疗对肝炎相关性肝癌患者疼痛、焦虑影响分析, 昆明医科大学学报. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20220813
    [6] 曾迪, 邵汉瑞, 邹英鹰, 阮永华.  孤儿受体GPR88在相关疾病中研究进展, 昆明医科大学学报. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20210723
    [7] 刘和平, 吴鸿梅, 刘洋, 张春, 王伟舟, 游顶云, 武鸿翔.  慢性阻塞性肺疾病患者焦虑抑郁症状与CAT评分的相关性, 昆明医科大学学报. doi: 10.12259/j.issn.2095-610X.S20201212
    [8] 冯梓乔, 张云桥, 游旭, 张闻宇, 龙青, 滕兆伟, 曾勇.  IL-6在精神分裂症中的研究进展, 昆明医科大学学报.
    [9] 吴杰, 张云桥, 滕兆伟, 游旭, 刘子君, 马语晗, 张闻宇, 冯梓乔, 龙青, 曾勇.  长链非编码RNA与精神分裂症相关性的研究进展, 昆明医科大学学报.
    [10] 刘畅, 沈宗霖, 程宇琪, 许秀峰.  精神分裂症、双相情感障碍、抑郁症静息态功能磁共振研究的异同, 昆明医科大学学报.
    [11] 林媛媛, 元静, 曾雷, 卫芋君, 张艳, 徐莉, 杨建中.  神经调节素1基因多态性位点rs35753503、rs3924999与利培酮治疗精神分裂症的关联, 昆明医科大学学报.
    [12] 姜红燕, 冉柳毅, 吴桂霞, 许秀峰, 于黎.  NDST3基因多态性与云南汉族精神分裂症的关联, 昆明医科大学学报.
    [13] 朱俊艳.  内观疗法对脑梗死后伴发焦虑患者家庭功能的影响, 昆明医科大学学报.
    [14] 刘军平.  老年消化性溃疡伴焦虑、抑郁多因素分析, 昆明医科大学学报.
    [15] 宋琼.  SAHA减轻七氟烷诱发的新生小鼠学习记忆障碍的机制, 昆明医科大学学报.
    [16] 池秀平.  全程优质护理对宫颈癌患者生活质量及焦虑抑郁情绪的影响, 昆明医科大学学报.
    [17] 秦敏丽.  不同焦虑状态对糖尿病患者炎性因子及血管内皮功能的影响, 昆明医科大学学报.
    [18] 倪忠梅.  高血压脑出血患者焦虑、抑郁状态的护理干预, 昆明医科大学学报.
    [19] 黄静琼.  使用胰岛素治疗焦虑抑郁患者的临床分析, 昆明医科大学学报.
    [20] 李敏丽.  炎症性肠病与精神心理因素相关性研究, 昆明医科大学学报.
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-06-15
  • 网络出版日期:  2022-10-19
  • 刊出日期:  2022-11-14

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