分子生物學文獻翻譯作業(yè)

1、分子生物學文獻翻譯作業(yè)分子生物學文獻翻譯作業(yè)36/36分子生物學文獻翻譯作業(yè)分子生物學文獻翻譯作業(yè) 文獻標題：DNA Methylation and Histone Acetylation Patterns in Cultured Bovine Adipose Tissue-Derived Stem Cells (BADSCs)姓 名： 學 號： 專 業(yè)： 學 位： 電 話： 郵 箱： 時 間： 2015年12月15日 表觀遺傳學參及記憶重整過程，可模糊遠程恐懼記憶總結(jié) 創(chuàng)傷性事件會產(chǎn)生一些最持久的記憶。焦慮癥終生患病率上升，但尚缺乏有效減輕長期創(chuàng)傷記憶的方法。基于記憶更新機制，喚醒記憶的過程

2、是減輕近期記憶（即日齡）損傷最有效的治療方法。我們研究發(fā)現(xiàn)在小鼠中，對于近期記憶再現(xiàn)適用的整理更新模式卻并不適用于遠程（即月齡）記憶。我們發(fā)現(xiàn)，海馬神經(jīng)可塑性參及再現(xiàn)近期記憶，其中一部分是人組蛋白脫乙?；福℉DAC2）亞硝基化和組蛋白乙酰化參及的，但卻并未在遠期記憶中發(fā)現(xiàn)。然而，在記憶重整過程中加入HDAC2靶向抑制劑（HDACi）時，我們發(fā)現(xiàn)，即使是很久之前的記憶也會發(fā)生持續(xù)減弱。這種表觀遺傳學上的干預后產(chǎn)生的神經(jīng)再塑相關(guān)的基因，伴隨著較高的代謝、較多突觸以及結(jié)構(gòu)可塑性。因此，在記憶鞏固過程中，應(yīng)用組蛋白去乙?；敢种苿┛赡艹蔀樾迯瓦h程創(chuàng)傷的方法。引言 在經(jīng)歷了類如嚴重的身體或心理傷害的創(chuàng)

3、傷性事件之后，人們會罹患恐懼和其他焦慮癥。研究表明人們約29%終生患病率，并且由于存在強烈的情感基礎(chǔ)而使得創(chuàng)傷記憶非常強大，難以治療。焦慮癥的治療方法中，最有效的是暴露療法，即將患者置于安全的環(huán)境中，在這期間重復給予最初引起恐懼的刺激，從而使得最初的恐懼刺激變成中性或安全的刺激。成功的暴露療法的基本要求是創(chuàng)傷記憶的激活，在有限的時間內(nèi)記憶變得易于修改即記憶再鞏固過程。在暴露療法中，已證明再鞏固更新方法是能夠減輕人類和嚙齒類動物對可怕的刺激的反應(yīng)有效的方法，類似的方法已成功地用于預防藥物依賴和再發(fā)?；谠谟洃涭柟踢^程中存在一段時間的更新和學習的假設(shè)，人們在做藥理學研究來論證該說法。其中，組蛋白去

4、乙?；敢种苿℉DACis）可能在永久修復恐懼記憶上有很大的應(yīng)用前景，有兩個原因。首先，通過改變?nèi)旧o湊性，表觀遺傳機制對基因表達可能存在穩(wěn)定而持久的影響，這是長期記憶所需的特征理；第二，表觀遺傳機制可能參及一系列及神經(jīng)元可塑性有關(guān)的核過程，這樣，他們的影響便不僅僅被限制于一個特定的信號傳導通路中。 值得注意的是，能夠減輕恐懼反應(yīng)的單純的行為學或藥理學的方法幾乎都集中在近期記憶，即日齡，使得尚不能明確其是否對遠程記憶，即月齡，起作用。創(chuàng)傷性記憶往往不容易被直接處理，由于遠期記憶比近期記憶更穩(wěn)定，因此亟待一個明確的關(guān)于克服遠期對于恐懼記憶的方法。結(jié)果盡管使用整理更新模式，遠程的記憶不能持續(xù)衰減

5、 為了測試基于暴露療法是否能夠被用來減輕遠期創(chuàng)傷記憶，我們采用巴甫洛夫恐懼調(diào)節(jié)小鼠，這種方法常用于研究恐懼反應(yīng)，如創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙（PTSD）。在恐懼條件反射中，同時給予非條件刺激（US）電擊，和條件刺激（CS）特定的音調(diào)或語境下的提示性的、語境性的恐懼調(diào)節(jié)。當測定動物被暴露在條件刺激下所產(chǎn)生的恐懼時，產(chǎn)生了類似空調(diào)的反應(yīng)（CR），凍結(jié)。具體來說，我們訓練小鼠在線索性的或情境性的恐懼調(diào)節(jié)，在1天和30天之后，我們試圖通過不同的恐懼消退模式來減弱小鼠的類空調(diào)反應(yīng)。所有這些模式利用瞬時不穩(wěn)定記憶以及出現(xiàn)1和6小時后的記憶重現(xiàn)穩(wěn)固窗。 第一個研究運用針對于線索性恐懼調(diào)節(jié)的集中滅絕模式，來減弱條件性刺激

6、如音調(diào)所引起的類空調(diào)反應(yīng)（CR）。 我們發(fā)現(xiàn)，對于近期記憶，這種模式能夠即刻持續(xù)減弱類空調(diào)反應(yīng)，并在1天后消退。 重要的是，研究并沒有發(fā)現(xiàn)恐懼自發(fā)恢復（SR）或恢復（RI）的跡象，代表著恐懼的不完全消退。我們對比發(fā)現(xiàn)，在遠期記憶中，雖然這種模式能夠有效減弱凍結(jié)反應(yīng)，在滅絕之后，但仍有明顯的RI和SR的跡象表明原始記憶的存在。這一發(fā)現(xiàn)和遠期記憶的自發(fā)恢復和恢復是想一致的，并沒有再現(xiàn)記憶。第二個研究運用針對于情景性的恐懼調(diào)節(jié)的集中滅絕模式，來減弱條件性刺激如音調(diào)所引起的類空調(diào)反應(yīng)（CR）。通過使用這種模式，近期恐懼記憶成功地并永久地衰減，但遠期恐懼記憶明顯有恢復的跡象。在沒有回憶是也得到了相似的結(jié)

7、果。此外，研究發(fā)現(xiàn)越來越多的間斷性間隔消退訓練能夠促進恐懼記憶消退，因此我們推斷這樣的間距訓練也有助于減弱遠期恐懼記憶。這一模式顯著減弱近期恐懼記憶，并沒有任何SR的跡象。然而，當運用到遠期記憶時，同樣的模式甚至不能暫時性的減少恐懼，當測試SR時，凍結(jié)癥狀的水平和再喚醒記憶相似。在沒有再現(xiàn)記憶的條件下同樣得到類似結(jié)果。 同樣，這些結(jié)果表明，三種不同的行為模式，能夠使近期恐懼記憶消退，但卻并不能使遠期恐懼記憶消退，盡管考慮到有記憶再現(xiàn)引起的瞬時不穩(wěn)定記憶。問題就在于為什么遠期恐懼記憶更難以消退?；貞涍h期記憶不足以誘導組蛋白乙?；閷У暮ｑR神經(jīng)元可塑性 根據(jù)定義，再現(xiàn)記憶開啟再鞏固記憶之窗，其允許

8、更新之前的記憶，因此產(chǎn)生一段新時期的神經(jīng)可塑性。我們推測，近期記憶和遠期記憶的記憶再現(xiàn)存在不同程度的神經(jīng)可塑性。在隨后的分析中，我們專注于研究情景性的恐懼記憶，其形成依賴于海馬，它是大腦里及記憶相關(guān)的神經(jīng)元可塑性非常重要的區(qū)域，激活了遠期記憶再現(xiàn)。調(diào)控神經(jīng)可塑性的一個基本機制是組蛋白乙?；揎椈虻谋磉_。組蛋白乙?；淖兞巳旧|(zhì)結(jié)構(gòu)，更改基因轉(zhuǎn)錄，從而正向調(diào)節(jié)依賴轉(zhuǎn)錄的持久神經(jīng)可塑性。為了測試相同的記憶在近期和遠期記憶中是否存在不同的組蛋白乙?；牟町悾覀兪紫炔捎妹庖呓M化分析來評估組蛋白乙?；?賴氨酸殘基9和14（H3K9 / 14），可促進神經(jīng)可塑性。我們發(fā)現(xiàn)，1小時后記憶再現(xiàn)，遠期記憶中

9、海馬H3K9/ 14乙?；羌靶袨閷W上的自然動物沒有什么區(qū)別，但近期記憶明顯變小。接下來，我們進行了染色質(zhì)免疫沉淀（ChIP），確定了H3K9/ 14乙?；嬖谟贑FO啟動子區(qū)，即參及調(diào)控神經(jīng)元的活動的早期基因，并且是神經(jīng)可塑性的關(guān)鍵。及整體組蛋白乙?；Ｊ较嘁恢?，我們發(fā)現(xiàn)遠期記憶比近期記憶對相比CFO啟動子去乙?；饔么碳じ?。因此，CFO啟動子區(qū)的表達在遠期記憶后明顯下降，前期的報道中也在蛋白水平發(fā)現(xiàn)及CFO相關(guān)的陽性細胞數(shù)量變化。組蛋白乙?；降脑黾右蕾囉谏窠?jīng)元的活動，我們在體外培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)神經(jīng)通道，其中組蛋白去乙?；?（HDAC2）及染色體cys262 和cys274發(fā)生亞硝基化相關(guān)

10、。因此我們研究了遠期記憶中并沒有發(fā)現(xiàn)組蛋白乙?；黾涌赡苁怯珊ｑR中HDAC2亞硝基化不足引起的。我們發(fā)現(xiàn)，當用生物素開關(guān)調(diào)控近期記憶時，30到60分鐘后，HDAC2維持亞硝基狀態(tài)不超過6小時。因此，在記憶再鞏固窗中，HDAC2亞硝基化參及限定時間點的記憶不穩(wěn)定期。相反，我們并沒有發(fā)現(xiàn)遠程記憶中的HDAC2亞硝基增加。及亞硝基化狀態(tài)一致，CFO中的啟動子HDAC2的結(jié)合力下降，再現(xiàn)遠期記憶時染色體上仍有HDAC2。重要的是，引起上述改變時再現(xiàn)記憶是必要的。所有這些結(jié)果表明，和近期記憶相比，遠期記憶未能引起海馬中HDAC2亞硝基化和組蛋白乙?；閷У纳窠?jīng)可塑性。 海馬中HDAC2亞硝基化是再鞏固更

11、新記憶的關(guān)鍵為了進一步評估神經(jīng)可塑性中HDAC2亞硝基化作用，在近期記憶再現(xiàn)和消退訓練之前，我們給予條件性恐懼小鼠左旋硝基精氨酸甲酯（L-NAME），是一種一氧化氮（NO）抑制劑合酶。原因可能是其抑制作用將阻止亞硝基化對近期記憶的更新作用。同時我們還發(fā)現(xiàn)，動物經(jīng)記憶消退訓練后給予L-NAME明顯表現(xiàn)出恐懼衰減消退，卻再發(fā)恐懼。相比之下，被給予VEH治療的沒有復發(fā)的跡象。L-NAME治療不影響動物的行為。有趣的是，研究發(fā)現(xiàn)給予L-NAME的動物，1小時后并沒有HDAC2亞硝基化，其表明HDAC2亞硝基化是記憶鞏固更新再現(xiàn)的關(guān)鍵。 然后，為了證明HDAC2亞硝基化參及記憶更新，我們進行如下實驗步驟

12、。在遠期記憶時給予小鼠一氧化氮氧化物MOL，其甚至可促進遠期記憶更新，同時促進HDAC2 非硝基化作用的過表達，雙丙氨酸突變 HDAC2C262/274A，其中MOL阻止遠期記憶更新。為此，在遠期記憶再現(xiàn)2天前，我們向動物海馬CA1區(qū)注入攜帶有HDAC2WT or HDAC2C262/274A的短期的單純皰疹病毒（HSV）載體，以確保最大程度的記憶再現(xiàn)。然后，記憶再現(xiàn)和消退訓練1小時之前，我們向兩實驗組中給予MOL或其變體。研究發(fā)現(xiàn)，遠期記憶再現(xiàn)2小時候，MOL促進攜帶有HDAC2WT的短期的單純皰疹病毒（HSV）載體的小鼠HDAC2亞硝基化，但并未發(fā)現(xiàn)其可促進攜帶有HDAC2C262/274

13、A的短期的單純皰疹病毒（HSV）載體的小鼠HDAC2亞硝基化亞硝基化，HDAC2周期性出現(xiàn)非亞硝基化形式。當測量恐懼消退時，MOL治療攜帶有HSV-HDAC2WT的動物表現(xiàn)出在記憶消退后明顯的恐懼下降，也未見復發(fā)的跡象，表明一氧化氮參及記憶更新。相比之下，MOL治療攜帶有HDAC2C262/274A短期注射的動物明顯表現(xiàn)出復發(fā)的跡象，盡管該動物已經(jīng)歷1天后的記憶消退訓練并發(fā)生即刻記憶消退。重要的是，MOL治療并沒有影響動物的一般行為。這些結(jié)果表明，HDAC2亞硝基參及的遠期記憶再現(xiàn)是有效地鞏固更新記憶的關(guān)鍵。HDAC2靶向抑制劑可以減弱遠期恐懼記憶因為MOL不僅僅作用于HDAC2，我們假設(shè)，通

14、過使用HDAC2靶向抑制劑，或許還可以或許可以解決遠期記憶中神經(jīng)可塑性相關(guān)的蛋白乙酰化缺乏的問題，從而改善記憶更新機制。為此，我們采用基于苯甲酰胺的HDACi CI 994，是一種選擇性抑制劑HDACs，包括HDAC2。全身，按每公斤30毫克持久（T1 / 2 = 3.7小時）腹腔注射高濃度（Cmax = 12.3毫米）CI-994，未影響整體行為。為了在記憶鞏固期成功的啟動再更新機制，我們向受到條件性恐懼刺激的動物注射CI-994 或其變體VEH，在再現(xiàn)記憶1小時后，然后采用上文提及的記憶消退訓練。 對于大群的消退訓練后，我們發(fā)現(xiàn)，VEH治療的動物表現(xiàn)出明顯的復發(fā)，而CI - 994并沒有該

15、跡象。 此外，依賴于HDACi的記憶再現(xiàn)時，恐懼衰減效應(yīng)的有所下降，當HDACi未給予再現(xiàn)刺激是，我們也觀察到復發(fā)的跡象。其次，給予間隔消退訓練后，在給予CI-994的小鼠中，我們明顯觀察到CR減少，表明記憶再消退。更重要的是，我們并未觀察到SR，表明持續(xù)記憶消退，該效應(yīng)參及記憶再現(xiàn)。值得注意的是，我們在觀HDACi緩解遠期恐懼記憶上收獲到同樣的效果。重要的是，HDACi并不會引起恐懼消退。當同時給予小鼠線索性以及情景性的條件性恐懼刺激時，我們僅在給予情景刺激的小鼠中發(fā)現(xiàn)記憶消退（利用空間消退訓練），其之后仍可觀察到線索性恐懼記憶再現(xiàn)。所有這些結(jié)果表明，在記憶鞏固窗同時給予HDACi和記憶消退

16、訓練時，甚至可以緩解遠期記憶。HDAC抑制劑可促進海馬轉(zhuǎn)錄后生成物，恢復神經(jīng)元的可塑性 接下來，我們研究了HDACi的作用機制，假設(shè)消退訓練結(jié)合CI-994可以增加組蛋白乙?；閷У纳窠?jīng)元可塑性。我們研究間隔的消退記憶模式，因為該模式是當給予VEH和CI-1994不同的治療時，動物將在記憶消退后表現(xiàn)不同的恐懼反應(yīng)。在動物記憶消退訓練1小時后，首先用免疫組織化學法測定海馬組蛋白乙?；?。我們發(fā)現(xiàn)，和給予VEH治療后發(fā)生組蛋白乙酰化的動物，在1小時后再現(xiàn)遠期記憶時，相比，給予CI-994治療的的動物明顯有更高的乙?；健＿@和在海馬中通過HDACi治療減少HDAC2活性后的結(jié)果是一致的。在前額葉皮質(zhì)

17、，遠期記憶最開始存儲在這里，消退訓練結(jié)合CI-1994治療后發(fā)生組蛋白乙?；?，及VEH治療后的動物相比，或者及普通水平相比，在再現(xiàn)遠期記憶1小時后，可觀察到同樣有所提升，這些可能表明HDACi治療后皮質(zhì)區(qū)的持續(xù)參及。在下文的分析中，我們?nèi)匀粚Ｗ⒂诤ｑR，因為該大腦區(qū)域在情景記憶再鞏固時，在納入新信息時是非常重要的。 除了組蛋白乙?；?，及神經(jīng)可塑性相關(guān)的另一重要方面是及突觸可塑性、學習及記憶相關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄。為了探討這些，我們對同時給予VEH和CI-1994治療的動物，在其完全記憶消退訓練一小時后，海馬區(qū)進行RNA測序。在表達倍數(shù)變化截止到1.4倍的時候，我們發(fā)現(xiàn)了在CI-1994和VEH處理的動物

18、之間，存在475個差異表達基因（DEGS），其中有199個基因在CI-1994處理的動物有較高的表達。在通路和基因分析中，我們注意到這些在生物學進程的差異及神經(jīng)元可塑性相關(guān)，如學習、記憶、神經(jīng)沖動的調(diào)節(jié)、細胞形態(tài)、陽離子轉(zhuǎn)運及突觸傳遞。這些研究結(jié)果表明，CI-1994治療結(jié)合記憶消退訓練，神經(jīng)元可塑性在基因表達水平得到提高。此外，我們發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元可塑性相關(guān)的幾個關(guān)節(jié)調(diào)節(jié)因子，在CI-1994治療的動物中有明顯的上升。 這些基因包括早期基因Arc和cFos，其都參突觸可塑性和記憶有關(guān)的過程，Adcy6，是一種可以調(diào)節(jié)神經(jīng)突起的腺苷酸環(huán)化酶，Npas4，一種調(diào)節(jié)情景性記憶的轉(zhuǎn)錄因子，lgf2，可促進

19、記憶保存和近期恐懼記憶消退。利用qRT-PCR單獨分析僅給予CI-994和VEH處理的動物后證實了這些基因表達變化。重要的是，當僅給予HDACi而沒有記憶消退訓時，并沒有發(fā)現(xiàn)上述基因變化，考慮到HDACi單獨作用并不會影響行為。 具有高表達的基因在啟動子區(qū)域中也表現(xiàn)出較高的乙?；癄顟B(tài)。有趣的是，在啟動子上給予HDAC2時也可觀察到組蛋白乙?；黾?。這些調(diào)查結(jié)果表明，遠期記憶再現(xiàn)后給予HDACi治療后能夠彌補HDAC2亞硝基化缺失及其持續(xù)性及染色質(zhì)結(jié)合，從而提高了在基因表達水平的組蛋白乙?；閷У纳窠?jīng)可塑性。抑制劑可在記憶消退中增加神經(jīng)可塑性最后，我們進行了一系列的實驗來評估神經(jīng)可塑性相關(guān)基因的

20、表達能否促進突觸可塑性。在1小時完全遠期記憶消退后，我們首先利用 2 -脫氧葡萄糖吸收標記（3小時)測量了海馬葡萄糖，其反映神經(jīng)元活動性。我們發(fā)現(xiàn)，CI-994治療的動物表現(xiàn)出較高的海馬3小時 2-DG攝取率，相較于VEH治療的動物，表明在記憶消退后大腦該區(qū)域代謝增加。相比之下，VEH和CI-1994治療的動物行3小時2-DG攝取率測量時，在大腦梨狀皮質(zhì)間并沒有什么區(qū)別，該大腦區(qū)域牽連嗅覺記憶，從而并未及情境性記憶相聯(lián)系。 接下來，為了測試這樣的代謝活性的增加是否表明神經(jīng)元可塑性增加，我們評估了謝弗病電生理長時程增強（LTP），在同一時刻記錄。利用三節(jié)律刺激（3 3TBS），我們觀察到，表明和

21、VEH相比，CI-994治療的動物更能促進LTP。同時，我們在基礎(chǔ)突觸傳遞中也并未發(fā)現(xiàn)區(qū)別，因為興奮性突觸后電位（fEPSP）速率由給定的突觸前纖維誘發(fā)在兩組間并無區(qū)別。同樣，我們在刺激配對脈沖方面并無發(fā)現(xiàn)明顯差異。這些結(jié)果表明，記憶消退訓練結(jié)合CI-994增加海馬突觸可塑性。 最后，我們調(diào)查增加突觸可塑性是否也可能增加結(jié)構(gòu)可塑性。對于這一點，我們通過微管關(guān)聯(lián)D蛋白2（MAP2）免疫組化測量樹突的數(shù)量，樹突分支、高爾基染色樹突棘和突觸的密度，通過透射電子顯微鏡和突觸免疫組織化學，即記憶消退后1小時的突觸前標記。這些測量反映了神經(jīng)元的連接程度及突觸強度。我們發(fā)現(xiàn)，在海馬的輻射層層面，和VEH治療

22、的動物相比，CI-994治療的動物顯示MAP2染色樹突數(shù)量升高。同樣，我們用Sholl方法分析發(fā)現(xiàn)胞體樹突分支120和170毫米不等，以及用CI-994治療的動物也發(fā)現(xiàn)大數(shù)量的脊柱量；值得注意的是，在分析脊柱的結(jié)構(gòu)時，在HDACi-治療的動物中，我們發(fā)現(xiàn)到蘑菇狀脊柱多于瘦弱狀的脊柱，其實脊柱成熟的標志。 最后，在CI-994處理后，功能性突觸的密度也明顯增加?？傊?，我們的研究結(jié)果表明，除了表觀遺傳學上及基因表達方面可增加神經(jīng)可塑性，同時，HDACi治療的動物也同時表明突觸數(shù)量及結(jié)構(gòu)可塑性增加。討論 據(jù)報道，本篇研究是動物創(chuàng)傷記憶模型中減少遠期記憶反應(yīng)的第一篇成功報道。之前的研究也表明，通過采用

23、不同的行為模型，盡管再鞏固更新模式中發(fā)現(xiàn)近期恐懼記憶消退，但并未發(fā)現(xiàn)遠期恐懼記憶消退。單獨行為干預治愈能減少遠期記憶彈性回復，其可能的機制是遠期記憶組蛋白乙?；閷У暮ｑR神經(jīng)可塑性缺乏。再現(xiàn)近期記憶及組蛋白乙?；蜕窠?jīng)元可塑性相關(guān)的基因表達，比如cFos，有關(guān)，其通過刺激HDAC2亞硝基化和其隨后的染色質(zhì)解離，而再現(xiàn)遠期記憶未表現(xiàn)出來。有趣的是，學習伴隨著海馬區(qū)NO信號增加，而小鼠缺乏神經(jīng)元一氧化氮合酶（nNOS），表明其缺乏情境性恐懼記憶。因此，根據(jù)尚未確定的機制，及HDAC2相關(guān)的海馬NO信號下降可能阻止階段性學習，其實遠期記憶更新的關(guān)鍵。 雖然我們的分子學分析主要集中在海馬，我們不排除在

24、其他腦區(qū)，如杏仁核和皮質(zhì)區(qū)，存在遠期記憶衰減。后者的大腦區(qū)域值得進一步研究，因為它被廣泛承認，作為成熟的記憶元素，其顯示在皮質(zhì)區(qū)。海馬區(qū)神經(jīng)可塑性遠期記憶的缺乏，其表明海馬區(qū)遠期記憶缺乏。然而，再現(xiàn)記憶依賴于皮質(zhì)區(qū)遠程記憶，再現(xiàn)了海馬依賴性，并且人為地抑制海馬的活動（在CA1區(qū)），在記憶再現(xiàn)方面，減少了遠期記憶再現(xiàn)的能力。目前的研究擴展了上述研究，其表明再現(xiàn)遠期恐懼記憶合并記憶消退訓練，并不能提高神經(jīng)元可塑性水平，其在恐懼記憶更新方面是必須的。相反，它聯(lián)合使用HDAC靶向組蛋白去乙酰化酶抑制劑和記憶消退訓練，可恢復海馬區(qū)神經(jīng)可塑性，并能更新遠期創(chuàng)傷記憶。在人類磁共振成像的研究中顯示，持續(xù)的創(chuàng)傷

25、性記憶的受試者顯示較低的海馬激活再現(xiàn)記憶活性，和那些成功進行恐懼記憶消退訓練相比。我們發(fā)現(xiàn)HDACI處理是觸發(fā)神經(jīng)可塑性相關(guān)基因上調(diào)的關(guān)鍵，伴隨著各啟動子區(qū)域組蛋白乙?；黾?。這一觀察結(jié)果表明HDACi可以在表觀遺傳學上將促使染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄可行，從而增強神經(jīng)可塑性。基因的表達增加表明遠期記憶消退，同時也發(fā)現(xiàn)遠期恐懼記憶消退時cFos、Arc以及Igf2表達增加，結(jié)論性證據(jù)表明至少對于近期恐懼記憶恐懼記憶，海馬區(qū)IGF2在情境性記憶消退時必須的。然而，及遠期記憶相關(guān)的基因的作用仍待進一步探討。 前期也有研究在近期記憶消退中使用HDACis。有趣的是，在記憶鞏固窗使用記憶消退模式的研究中，其本身就足以

26、成功地減輕恐懼記憶。再聯(lián)系我們的實驗，即HDACi成功參及近期記憶鞏固更新機制的研究，并未引起進一步恐懼下降，這似乎表明HDACi能夠促進那些單獨給予記憶消退訓練并未起作用的動物發(fā)生作用。參及的記憶消退訓練可結(jié)構(gòu)和功能水平增加神經(jīng)可塑性。例如，我們觀察到海馬的代謝活動和LTP得到增強。這及人類的功能磁共振成像研究相一致，這表明成功的記憶消退及海馬高活性相關(guān)。在結(jié)構(gòu)水平上，我們發(fā)現(xiàn)記憶消退結(jié)合HDAC抑制劑治療，能夠增加突觸密度以及樹突分支和樹突棘數(shù)量。這些結(jié)果及最近一份關(guān)于脊柱數(shù)量的近期記憶消退訓練報道相一致，表明單獨的HDACi治療可促進脊椎支數(shù)增加。因此，這里所說的結(jié)構(gòu)的變化是最有可能是由

27、于記憶消退訓練結(jié)合HDACi治療的作用。推而廣之，我們發(fā)現(xiàn)了再塑神經(jīng)可塑性支持記憶消退時一段新的學習期。這種學習被認為是構(gòu)成恐懼或是原始記憶痕跡，情景記憶及情景安全性結(jié)合起來。有人認為，如果是前者，原始恐懼記憶將長期存在，繼而SR、RI或重建，當CS表現(xiàn)在情境性記憶時?；谶@些純粹的行為結(jié)果和發(fā)現(xiàn)，在再現(xiàn)記憶缺失時給予HDACi治療時對行為表現(xiàn)無作用，因此我們的研究結(jié)果將不僅永久恐懼衰減反應(yīng)，而且也是最開始被修改的記憶。Epigenetic Priming of Memory Updating during Reconsolidation to Attenuate Remote Fear Me

28、moriesSUMMARY Traumatic events generate some of the most enduring forms of memories. Despite the elevated lifetime prevalence of anxiety disorders, effective strategies to attenuate long-term traumatic memories are scarce. The most efficacious treatments to diminish recent (i.e., day-old) traumata c

29、apitalize on memory updating mechanisms during reconsolidation that are initiated upon memory recall. Here, we show that, in mice, successful reconsolidation-updating paradigms for recent memories fail to attenuate remote (i.e., month-old) ones. We find that, whereas recent memory recall induces a l

30、imited period of hippocampal neuroplasticity mediated, in part, by S-nitrosylation of HDAC2 and histone acetylation, such plasticity is absent for remote memories. However, by using an HDAC2-targeting inhibitor (HDACi) during reconsolidation, even remote memories can be persistently attenuated. This

31、 intervention epigenetically primes the expression of neuroplasticity related genes, which is accompanied by higher metabolic, synaptic, and structural plasticity. Thus, applying HDACis during memory reconsolidation might constitute a treatment option for remote traumata.INTRODUCTION Fear and other

32、anxiety disorders develop after the experience of a traumatic event such as grave physical or psychological harm. Because of a strong emotional underpinning, traumatic memories are extraordinarily robust and difficult to treat, evidenced by an estimated lifetime prevalence of close to 29% (Kessler e

33、t al., 2005). Among the most efficacious treatments for anxiety disorders are exposure-based therapies, during which a patient is repeatedly confronted with the original fear-eliciting stimulus in a safe environment so that the once fearful stimulus can be newly interpreted as neutral or safe (Foa a

34、nd Kozak, 1986). A fundamental element for successful exposure-based therapies is the reactivation of the traumatic memory, which initiates a time-limited process called memory reconsolidation, during which a memory becomes susceptible to modification (Misanin et al., 1968; Nader et al., 2000). In t

35、he context of exposure-based therapies, reconsolidation updating approaches have proven effective to attenuate the response to fearful stimuli in humans and rodents alike, and similar paradigms have been successfully used to prevent drug craving and relapse . Based on the assumption of a period of u

36、pdating or learning during memory reconsolidation, several other studies have referred to pharmacological means in order to enhance this process .Among those, histone deacetylase inhibitors (HDACis)might be a particularly promising candidate to permanently modify fearful memories for two reasons. Fi

37、rst, by modifying chromatin compaction, epigenetic mechanisms can have potentially stable and long-lasting effects on gene expression, a required feature of long-term memories; second, epigenetic mechanisms perhaps can target a vast variety of nuclear processes involved in neuronal plasticity (Gra f

38、f et al., 2011), such that their effect is not restricted to a particular signaling pathway.Remarkably, almost all of these either purely behavioral or pharmacologically supported approaches to attenuate fearful responses have exclusively focused on recent, i.e., day-old, memoriesleaving it unclear

39、whether they would also be effective for remote, i.e., month-old, memories. As traumatic memories are oftentimes not readily amenable to immediate treatments and because remote memories are more stable than recent ones , there is a clear need to investigate options to overcome remote fear memories.R

40、ESULTSDespite Using Reconsolidation-Updating Paradigms, Remote Memories Cannot Be Persistently Attenuated To test whether exposure-therapy-based approaches can be used to attenuate remote traumatic memories, we used Pavlovian fear conditioning in mice, a commonly employed method to study fear respon

41、ses underlying traumatic memories such as posttraumatic stress disorder (PTSD). In fear conditioning, an unconditioned stimulus (US)an electrical footshockis paired with a conditioned stimulus (CS)either a specific tone or context for cued and contextual fear conditioning, respectively. When the ani

42、mals are later tested for their fear memory by exposing them to the CS, the CS alone will elicit the conditioned response (CR), freezing. Specifically, we trained mice for either cued or contextual fear conditioning, 1 day and 30 days after which we attempted to attenuate their CR by different fear

43、extinction paradigms . All of these paradigms take advantage of a transient period of memory lability, the reconsolidation window, that occurs between 1 and 6 hr following the memory recall.The first protocol aimed at extinguishing the CR to a tone (the CS) by employing a massed extinction paradigm

44、for cued fear conditioning . We found that, for recent memories, this paradigm persistently attenuated the CR immediately and 1 day after extinction。Importantly, there were no signs of spontaneous recovery (SR) or reinstatement (RI) of the fear, the presence of which is indicative of incomplete fear

45、 extinction .For remote memories, in contrast, we found that, although this paradigm was effective in decreasing the freezing response after the extinction session, there were significant RI and SR , indicating persistence of the original memory. This finding is consistent with the occurrence of bot

46、h RI and SR upon remote memory extinction without memory recall .The second protocol aimed at attenuating the CR to a context (the CS) by a massed extinction paradigm adopted for contextual fear conditioning . By using this paradigm, recent fear memories could be successfully and permanently attenua

47、ted, but remote fear memories showed significant SR. Similar results were obtained when no recall was presented. Furthermore, because increasing the intertrial interval during fear extinction training has been shown to facilitate fear extinction of recent memories, we reasoned that such spacing woul

48、d also help in attenuating remote memories. This paradigm significantly attenuated recent fear memories, and there were no signs of SR.However, when applied to remote memories, the same paradigm failed to even temporarily reduce fear, and when tested for SR, freezing levels were comparable to those

49、during memory recall . Similar results were obtained in the absence of memory recall. Together, these results indicate that three different behavioral paradigms that successfully extinguish recent fear memories were not capable of doing so for remote fear memories, despite taking advantage of the tr

50、ansient period of memory lability induced by memory recall. The question arises as to why remote fear memories are more difficult to extinguish.Recalling Remote Memories Is Not Salient Enough to Induce Histone Acetylation-Mediated Neuronal Plasticity in the Hippocampus By definition, the reconsolida

51、tion window opened by memory recall allows previously acquired memories to be updated with new information and is thereby thought to initiate a new period of neuronal plasticity. We hypothesized that the same memory recall might not induce the same extent of neuronal plasticity for remote as for rec

52、ent memories.For the subsequent analyses, we focused on contextual fear memories, the formation of which depends on the hippocampus, a brain area crucial for memory-related neuronal plasticity that is activated upon remote memory recall.One fundamental mechanism that governs neuronal plasticity is t

53、he epigenetic modification of gene expression by acetylation of histone proteins. Histone acetylation promotes a chromatin structure that is more permissive for gene transcription and thereby positively regulates transcription-dependent long-lasting forms of neuronal plasticity. To test whether the

54、same memory recall leads to differences in histone acetylation between remote and recent memories, we first used immunohistochemical analyses to assess the acetylation of histone 3 on lysine residues 9 and 14 (H3K9/14), a modi- fication associated with facilitated neuronal plasticity. We found that,

55、 1 hr post memory recall, hippocampal H3K9/14 acetylation of remote memories was indistinguishable from behaviorally naive animals but was significantly smaller than that of recent memories.Next, we carried out chromatin immunoprecipitation (ChIP) to determine the abundance of H3K9/14 acetylation at

56、 the promoter region of cFos, an immediate early gene regulated by neuronal activity and critical for neuronal plasticity. Consistent with the overall histone acetylation pattern, we found the cFos promoter to be hypoacetylated after remote memory recall compared to after recent memory recall. Accor

57、dingly, the expression of cFos was significantly reduced after remote memory recall , an effect that was also observed at the protein level evidenced by the number cFos-positive cells, as reported previously. Increments in histone acetylation are dependent on neuronal activity , and one pathway show

58、n to mediate these changes in cultured neurons involves the dissociation of histone deacetylase 2 (HDAC2) from the chromatin following its nitrosylation on Cys262 and Cys274. We therefore investigated whether the lack of increased histone acetylation following remote memory recall might be due to a

59、lack of hippocampal HDAC2 nitrosylation.Using a biotin-switch assay, we found that, for recent memories, HDAC2 becomes nitrosylated between 30 and 60 min following memory recall, a state that lasted for no longer than 6 hr. Thus, HDAC2 nitrosylation correlated with the limited period of memory labil

60、ity during the reconsolidation window. In contrast, we detected no increase in HDAC2 nitrosylation following remote memory recall. Consistent with its nitrosylation status, the binding of HDAC2 to the promoter of cFos was reduced following recent memory recall, whereas HDAC2 was still bound to the c