Role of endocannabinoid system and Wfs1 in regulation of emotional behaviour: behavioural, pharmacological and genetic studies

Abstract

Anxiety disorders are the most prevalent psychiatric disorders. The molecular mechanisms of the development of anxiety disorders are largely unknown, therefore possible new therapeutic targets in the brain were investigated. In the present study we used cat odour and the elevated plus-maze exposure to elicit anxiety-like response in Wistar rats or Wfs1 gene-deficient mice. For gene expression analysis of the endocannabinoid system (ECS), Wfs1, Gabra1 and Gabra2 genes quantitative real-time-PCR was performed. We found that only strong stress – cat odour exposure – increased some ECS genes in the mesolimbic area, but decreased their expression in the amygdala and in periaqueductal gray matter. This is probably related with different activation of brain structures in response to anxiety. High exploratory activity rats had reduced expression of Wfs1 mRNA in the mesolimbic area and hippocampus, whereas low exploratory activity rats displayed inhibited expression of the Wfs1 gene in the temporal lobe compared to control group animals. Increased anxiety after cat odour exposure in C57Bl/6 mice was accompanied by decreased level of the Wfs1 gene in the mesolimbic area and temporal lobe. Female Wfs1-deficient mice displayed increased anxiety and sensitivity to the anxiolytic action of diazepam and ethanol. This is related to the reduced level of Gabra1 and Gabra2 mRNA expression in the frontal cortex and in temporal lobe. In the present study we found that ECS and Wfs1 protein are playing a major role in the adaptation of rodents to a novel and aversive environment.

Ärevushäired on maailmas enim levinud psühhiaatrilised häired. Ärevushäirete molekulaarsed tekkemehhanismid on siiani ebaselged, seetõttu püüdsime käesolevas uuringus leida ajus uusi võimalikke sihtmärke uute ravimite väljatöötamiseks. Käesolevas doktoritöös kasutasime kassilõhna ja tõstetud pluss-puuri katset ärevuse esilekutsumiseks isastel Wistar liini rottidel ja Wfs1 geeni puudulikkusega hiirtel. Endokannabinoidi süsteemi (ECS), Wfs1, Gabra1 ja Gabra2 geenide ekspressiooni muutuste välja selgitamiseks kasutasime kvantitatiivset reaalaja-PCR-i. Uuringute tulemused näitasid, et ainult tugev stress – kassilõhn – vallandab rottidel muutused ECS-i geenide ekspressioonis. Mesolimbilises struktuuris täheldati osade ECS-i geenide mRNA ekspressiooni tõusu, mandelkehas ja periakveduktaalses hallaines seevastu oli samade geenide ekspressioon vastusena kassilõhnale langenud. See võib olla seotud erinevate ajuosade erineva aktivatsiooniga vastuseks ärevusele. Wfs1 geeni ekspressioon oli vähenenud madala uudistamisaktiivsusega rottide oimusagaras, samasugust muutust täheldasime kõrge uudistamisaktiivsusega loomade mesolimbilistes struktuurides ja hipokampuses võrreldes kontrollgrupiga. Lisaks täheldadi Wfs1 geeni ekspressiooni langust C57Bl/6 liini hiirte aju mesolimbilistes struktuurides ja oimusagaras vastusena kassilõhnast indutseeritud ärevusele. Emased Wfs1 geeni puudulikkusega hiired olid ärevamad tõstetud pluss-puuri katses võrreldes metsiktüüpi loomadega, samuti oli neil tõusnud tundlikkus diasepaamile ja etanoolile. Need muutused võivad olla seotud Gabra1 ja Gabra2 mRNA ekspressiooni vähenemisega oimusagaras ja frontaalkoores. Käesolevas uurimistöös saadud tulemused näitavad ECS-i ja Wfs1 valgu olulist tähtsust katseloomade kohanemisel uudse ja ebameeldiva keskkonnaga.