Regulation of dopamine neuronal activity and depressive behavior by HCN channels

HCN 通道对多巴胺神经元活动和抑郁行为的调节

基本信息

  • 批准号:
    8925142
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 38.25万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-09-15 至 2017-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Clinically available antidepressants share the same core mechanisms of blocking serotonin and noradrenaline reuptake in the brain. However, ~50% of patients do not fully respond to available treatments, suggesting other neurotransmitters are also involved in depression. The mesolimbic dopamine system governs reward and motivation, and dysfunction of dopaminergic transmission could account for anhedonia, lack of motivation and other symptoms of depression. The overall goal of this application is to understand how dopaminergic transmission is altered in depressive-like states and how this alteration contributes to depressive behavior. Mesolimbic dopamine is synthesized by dopamine neurons in the ventral tegmental area (VTA), and dopamine release is triggered by action potential (AP) firing. Using chronic unpredictable stress (CUS) as a mouse model of depression, our preliminary studies indicate that CUS decreased AP firing and an increase in the activity of phosphodiesterase 4 (PDE4), the enzyme that catalyzes the hydrolysis of cAMP, in the VTA. Spontaneous AP firing in midbrain dopamine neurons is driven primarily by the pacemaker channel--the hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channel (HCN). As its name indicates, HCN senses chemical (cAMP) and electrical (voltage) signals. We hypothesize that the CUS-induced decrease in cAMP in the VTA impairs the activation of HCN, leading to decreases in AP firing and dopamine release; the impaired dopaminergic transmission may contribute to anhedonia and other depressive-like behavior. Two Specific Aims are proposed to test this hypothesis. The objective of Aim I is to investigate the mechanisms for CUS-induced decrease in action potential firing in VTA dopamine neurons. We will examine whether changes in activation of HCN and other voltage-gated channels and excitatory and inhibitory synaptic inputs contribute to CUS-induced decrease in AP firing in VTA dopamine neurons. The objective of Aim II is to test the hypothesis that HCN channelopathy in the VTA contributes to CUS-induced depressive-like behaviors. Specifically, we will examine the cellular and behavioral effects of loss- and gain-of-function of HCN2 in the VTA. Completion of this project is expected to provide key mechanisms linking chronic stress to deficiency in dopaminergic transmission and depressive-like behaviors. Furthermore, this study has the potential to uncover novel therapeutic targets for pharmacotherapy of depression.
描述(由申请人提供):临床上可用的抗抑郁药具有相同的阻止大脑中血清素和去甲肾上腺素再摄取的核心机制。然而,约 50% 的患者对可用的治疗没有完全反应,这表明其他神经递质也与抑郁症有关。中脑边缘多巴胺系统控制奖赏和动机,多巴胺能传递功能障碍可能导致快感缺乏、缺乏动机和其他抑郁症状。该应用程序的总体目标是了解多巴胺能传输在抑郁样状态下如何改变,以及这种改变如何导致抑郁行为。中脑边缘多巴胺由腹侧被盖区(VTA)的多巴胺神经元合成,多巴胺释放由动作电位(AP)放电触发。我们使用慢性不可预测应激 (CUS) 作为抑郁症小鼠模型,初步研究表明,CUS 减少了 AP 放电,并增加了 VTA 中磷酸二酯酶 4 (PDE4) 的活性,磷酸二酯酶 4 (PDE4) 是催化 cAMP 水解的酶。中脑多巴胺神经元中的自发 AP 放电主要由起搏器通道——超极化激活的环核苷酸门控通道 (HCN) 驱动。顾名思义,HCN 可以感应化学 (cAMP) 和电(电压)信号。我们假设 CUS 诱导的 VTA 中 cAMP 减少会损害 HCN 的激活,导致 AP 放电和多巴胺释放减少;多巴胺能传递受损可能导致快感缺乏和其他抑郁样行为。提出了两个具体目标来检验这一假设。目标 I 的目的是研究 CUS 诱导 VTA 多巴胺神经元动作电位放电减少的机制。我们将检查 HCN 和其他电压门控通道的激活以及兴奋性和抑制性突触输入的变化是否会导致 CUS 诱导的 VTA 多巴胺神经元 AP 放电减少。 Aim II 的目的是检验 VTA 中的 HCN 通道病变导致 CUS 诱发的抑郁样行为这一假设。具体来说,我们将检查 VTA 中 HCN2 功能丧失和获得的细胞和行为影响。该项目的完成预计将提供将慢性压力与多巴胺能传递缺陷和抑郁样行为联系起来的关键机制。此外,这项研究有可能发现抑郁症药物治疗的新治疗靶点。

项目成果

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