Serotonin oder 5-Hydroxytryptamin (5-HT) ist ein wichtiger Neurotransmitter, der hauptsächlich im Darm und im Gehirn produziert wird und eine Vielzahl von psychologischen Funktionen beeinflusst. Im Zentralnervensystem (ZNS) spielt das serotonerge System eine zentrale Rolle bei der Regulierung von Stimmung und Sozialverhalten, Schlaf und Wachen, Appetit, Gedächtnis und sexuellem Verlangen. Im ZNS wird Serotonin von serotonergen Neuronen synthetisiert, die in die folgenden zwei Gruppen unterteilt werden können: die rostrale Gruppe, die aufsteigende Vorsprünge hat, die praktisch das gesamte Gehirn innervieren; und die kaudale Gruppe, die hauptsächlich zum Rückenmark projiziert1. Die rostrale Gruppe, die etwa 85 % der serotonergen Neuronen im Gehirn enthält, besteht aus dem kaudalen linearen Kern, dem Nucleus raphe medianus und dem DRN, in dem sich die größte Population serotonerger Neuronen im Gehirn befindet.
Es wird allgemein angenommen, dass eine Dysregulation des serotonergen Systems mit der Pathogenese der Major Depression (MDD) und der generalisierten Angststörungen (GAD) zusammenhängt2. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRIs) eine wirksame pharmakologische Behandlung für diese psychiatrischen Störungen darstellen 3,4. Darüber hinaus deuten kumulative Beweise darauf hin, dass Manie5 und suizidales Verhalten6 mit einer geringeren Serotoninfunktion im DRN verbunden sein können. Es wurde auch berichtet, dass Pet1-Cre; Lmx1b-flox/flox-Mäuse und hTM-DTAiPet1-Mäuse (genetische Mausmodelle, denen die meisten zentralen serotonergen Neuronen aus dem spätembryonalen Stadium7 bzw. dem Erwachsenenalter8 fehlen) zeigen ein erhöhtes kontextuelles Angstgedächtnis. Trotz umfangreicher Forschung muss jedoch die genaue Beteiligung von serotonergen DRN-Neuronen an diesen psychiatrischen Erkrankungen noch geklärt werden.
Um die Mechanismen zu erforschen, durch die serotonerge DRN-Neuronen die Pathogenese der Serotonin-assoziierten psychiatrischen Störungen regulieren, wurden Tiermodelle erstellt. Optogenetische Werkzeuge wurden eingesetzt, um serotonerge Neuronen bei Ratten-DRN zu hemmen, und diese Tiere zeigen vermehrt angstähnliche Verhaltensweisen9. Die Optogenetik hat jedoch Grenzen. Zum Beispiel muss eine Lichtabgabevorrichtung in die Zielregion tief im Gehirn implantiert werden, und das umgebende Gewebe kann während der Implantationsoperation oder durch Wärme, die von der Lichtvorrichtung abgegeben wird, verletzt werden. Auch wenn Temperaturänderungen keine nachweisbaren Schäden am Hirngewebe verursachen, können sie dennoch bemerkenswerte physiologische und verhaltensbezogene Auswirkungen haben10.
Pharmakologische Manipulation könnte ein einfacherer Ansatz sein, um DRN-serotonerge neuron-läsionierte Tiermodelle zu erstellen. Einige Gruppen haben DRN serotonerge Neuronen-läsionierte Ratten durch stereotaktische Mikroinjektion von Serotonin-Neurotoxin 5,7-DHT in das DRN erzeugt. Diese Rattenmodelle zeigen jedoch unterschiedliche Verhaltensänderungen, wie z. B. anxiolytisches Verhalten11, erhöhtes angstähnliches Verhalten12 und beeinträchtigtes Objektgedächtnis13. Trotz vieler Studien an Ratten wurden weniger Studien zu den Einflüssen von 5,7-DHT auf Mäuse durchgeführt. Eine Gruppe berichtete über eine übermäßige Mortalität (>50%) und einen begrenzten Serotoninmangel bei Versuchsmäusen, die stereotaktische Mikroinjektionen von 5,7-DHT in der DRN14 erhielten. Eine andere Gruppe berichtete, dass unvorhersehbarer chronischer milder Stress (UCMS) bei 5,7-DHT-induzierten DRN-läsionierten Mäusen eine signifikante Veränderung der Attacklatenz induzieren kann. Es wurden jedoch keine histologischen Ergebnisse vorgelegt, um den genauen serotonergen Neuronenverlust in der DRN15 zu bestätigen. Eine stereotaktische Injektion in die DRN unter Verwendung von Standardverfahren kann bei Mäusen zu massiven Blutungen und hoher Mortalität führen, da die anatomische Lokalisation der DRN unterhalb des SSS16 liegt.
Dieses Protokoll beschreibt das Protokoll zur Generierung eines DRN-serotonergen Neuronen-läsionierten Mausmodells (>90% Überlebensrate der Versuchsmäuse) mit stabilem Verlust von DRN-serotonergen Neuronen durch stereotaktische Injektion von 5,7-DHT. Die Injektion in DRN verwendet einen abgewinkelten Ansatz, um eine Verletzung des SSS zu verhindern. Diese Operation führt durchweg zu einem Verlust von >70% des serotonergen Neurons im DRN von Mäusen und führt zu angstbedingten Verhaltensänderungen. Das hier verwendete Protokoll dient zur Induktion von DRN-Läsionen, kann aber auch für Forscher nützlich sein, die stereotaktische Injektionen in andere Mittellinienstrukturen durchführen möchten. Darüber hinaus bietet dieses DRN-Mausmodell mit serotonergen Neuronenläsionen ein wertvolles Werkzeug, um die Rolle serotonerger Neuronen bei psychiatrischen Erkrankungen (d. h. MDD und GAD) zu verstehen und potenzielle neuroprotektive Wirkstoffe oder therapeutische Strategien für diese Erkrankungen zu bewerten.