Der Einfluss chronischer Corticosteron-Applikation auf Depressions-assoziiertes Verhalten und die Expression Depressions-relevanter hippocampaler Gene bei C57BL/6 J und N Mäusen

Abstract

Nach derzeitigem Wissenstand ist chronischer Stress wesentlich an der Pathogenese depressiver Erkrankungen beteiligt, die Pathomechanismen sind jedoch noch weitgehend ungeklärt. Der Hippocampus reagiert hoch sensitiv auf chronischen Stress bzw. auf stressbedingt erhöhte Plasma-Corticosteroid Konzentrationen. Es ist daher wahrscheinlich, dass eine durch chronischen Stress gestörte Funktion der Hippocampus-Formation ursächlich an der Entstehung depressiver Erkrankungen beteiligt ist. <br /> Im Rahmen der vorgelegten Arbeit wurde der Einfluss chronisch erhöhter Corticosteroid-Konzentrationen auf Depressions-assoziiertes Verhalten sowie die Genexpression im hippocampalen Gewebe zweier eng verwandter Mausstämme untersucht. An 14 Wochen alten C57BL/6 J und C57BL/6 N Mäusen wurden Corticosteron (20 mg/kgKG) -oder Placebo-Pellets subkutan implantiert. Die Corticosteron-Pellets setzten das Hormon über einen Zeitraum von 21 Tagen kontinuierlich frei. Ab Tag 14 wurde eine Serie Depressions-relevanter Verhaltenstests (Sucrose-Präferenz-Test, “forced swimming test“) durchgeführt sowie der Fellstatus der Tiere beurteilt. Zusätzlich wurde das explorative Verhalten der Tiere im Offenfeld-Test analysiert.<br /> Der Einfluss chronischer Corticosteron-Applikation auf Depressions-assoziiertes Verhalten differierte in den beiden Stämmen erheblich. Die Corticosteron-Applikation zeigte bei C57BL/6 J Mäusen nur geringe oder keine Wirkung, sie führte jedoch bei den Tieren des C57BL/6 N Stammes zu signifikanten Depressions-assoziierten Änderungen des Verhaltens.<br /> Die Ergebnisse unserer Verhaltenstests zeigen, dass bei nur minimalen genetischen Unterschieden beider Stämme C57BL/6 J Mäuse gegen chronische Corticosteron-Applikation wesentlich resistenter sind als Mäuse des C57BL/6 N Stammes.<br /> Zur Analyse der molekularen Grundlagen der differierenden Corticosteron-induzierten Verhaltensmuster beider Stämme untersuchten wir nach Abschluss der Verhaltenstests Genexpressionsprofile aus hippocampalem Gewebe der Mäuse mit Affymetrix-Gen-Chips. In Anbetracht des signifikant depressiven Phänotyps der C57BL/6 N Mäuse fand sich bei diesem Stamm eine überraschend geringe Zahl von Genen (n=56), die durch Corticosteron-Applikation reguliert wurde. <br /> Interessanterweise wurde das Expressionsprofil der Mäuse des „Depressions-resistenten“ J Stammes durch Corticosteron-Applikation wesentlich stärker beeinflusst. Hier fanden wir 179 Gene mit einem signifikant regulierten Expressionsprofil. Die Unterschiede der transkriptionalen Profile beider Stämme waren trotz ihrer weitgehenden primär genetischen Übereinstimmung erheblich (n=94). <br /> In Ergänzung der primären Microchip-Analyse untersuchten wir aus der Gesamtzahl der regulierten Gene 3 Depressions-relevante Kandidatengene mittels rt-PCR: Ntrk2, TGFB1, NR4A2. Diese Analyse ergab nur für Ntrk2 ein der Microchip-Analyse entsprechendes Ergebnis, d.h. eine signifikante Expressionssteigerung der Ntrk2 mRNA bei mit Corticosteron behandelten C57BL/6 J Mäusen. <br /> Ntrk2 ist Rezeptor für das Neurotrophin BDNF. Verschiedene Studien ergaben, dass unter Einfluss endogener und exogener Depressions-induzierender Stressoren die Expression hippocampaler BDNF- und Ntrk2 mRNA vermindert und durch erfolgreiche antidepressive Therapie gesteigert wird. <br /> Unsere Microchip-Analysen und qrt-PCR zeigten, dass die chronische Corticosteron-Applikation bei dem Depressions-resistenten J Stamm verglichen mit der Placebo-Gruppe ähnlich wie nach erfolgreicher antidepressiver Therapie zu einer signifikant erhöhten Ntrk2 Expression im Hippocampus führte. Die Expression von BDNF wurde nicht beeinflusst. Diese Ergebnisse bestätigen den in der Literatur postulierten Zusammenhang zwischen Expressionsrate von Ntrk2 mRNA und Anfälligkeit für Stress-induzierte Depressionen. Sie weisen auf eine mögliche Assoziation der Resistenz der J Mäuse gegen Corticosteron-induzierte Depression mit der im Vergleich zur Kontrollgruppe erhöhten Ntrk2 Expression hin.<br /> Das Potential, die Ntrk2 Expression als Reaktion auf Stressoren signifikant zu steigern, könnte Teil eines durch die primäre genetische Ausstattung vermittelten Schutzmechanismus sein, der dem C57BL/6 J Stamm im Gegensatz zum C57BL/6 N Stamm weitgehende Resistenz gegen den Depressions-auslösenden Einfluss von Corticosteron verleiht. <br /> Neben der Begründung dieser Hypothese sind unsere Ergebnisse für das Design weiterer Depressions-Studien am Mausmodell relevant, da sie zeigen, dass trotz weitgehender genetischer Übereinstimmung nicht beide untersuchten C57BL/6 Stämme für Depressions-Studien geeignet sind, sondern nur der N-Stamm unter Stress- bzw. Corticosteron-Einfluss manifeste Depressions-ähnliche Symptome entwickelt.