Serotonine, of 5-hydroxytryptamine (5-HT), is een belangrijke neurotransmitter die voornamelijk in de darmen en de hersenen wordt geproduceerd en invloed heeft op verschillende psychologische functies. In het centrale zenuwstelsel (CZS) speelt het serotonerge systeem een centrale rol bij de regulatie van stemming en sociaal gedrag, slaap en waken, eetlust, geheugen en seksueel verlangen. In het CZS wordt serotonine gesynthetiseerd door serotonerge neuronen, die kunnen worden onderverdeeld in de volgende twee groepen: de rostrale groep, die oplopende projecties heeft die vrijwel de hele hersenen innerveren; en de caudale groep, die voornamelijk uitsteekt naar het ruggenmerg1. De rostrale groep, die ongeveer 85% van de serotonerge neuronen in de hersenen bevat, bestaat uit de caudale lineaire kern, de mediane raphe-kern en DRN, waarin de grootste populatie serotonerge neuronen in de hersenen zich bevindt.
Over het algemeen wordt aangenomen dat ontregeling van het serotonerge systeem verband houdt met de pathogenese van depressieve stoornis (MDD) en gegeneraliseerde angststoornissen (GAD)2. Dit komt door het feit dat selectieve serotonineheropnameremmers (SSRI's) een effectieve farmacologische behandeling zijn voor deze psychiatrische stoornissen 3,4. Bovendien suggereren accumulatieve bewijzen dat manie5 en suïcidaal gedrag6 geassocieerd kunnen zijn met lagere niveaus van serotoninefunctie in de DRN. Er is ook gemeld dat Pet1-Cre; Lmx1bflox/flox-muizen en hTM-DTAiPet1-muizen (genetische muismodellen die de meeste centrale serotonerge neuronen missen vanaf respectievelijk laat embryonaal stadium7 en volwassenheid8) vertonen een verbeterd contextueel angstgeheugen. Ondanks uitgebreid onderzoek moet de exacte betrokkenheid van DRN-serotonerge neuronen bij deze psychiatrische stoornissen echter nog worden opgehelderd.
Om de mechanismen te onderzoeken waarmee DRN serotonerge neuronen de pathogenese van de serotonine-geassocieerde psychiatrische stoornissen reguleren, zijn diermodellen gegenereerd. Optogenetische hulpmiddelen zijn toegepast om serotonerge neuronen in DRN bij ratten te remmen, en deze dieren vertonen verhoogd angstachtig gedrag9. Optogenetica heeft echter beperkingen. Een lichtafgifteapparaat moet bijvoorbeeld worden geïmplanteerd in het beoogde gebied diep in de hersenen, en het omliggende weefsel kan worden gewond tijdens implantatiechirurgie of door warmte die wordt afgegeven door het lichtapparaat. Zelfs als temperatuurverandering mogelijk geen detecteerbare schade aan hersenweefsel veroorzaakt, kan het nog steeds opmerkelijke fysiologische en gedragseffecten veroorzaken10.
Farmacologische manipulatie kan een eenvoudigere benadering zijn om DRN serotonerge neuron-laesie diermodellen te maken. Sommige groepen hebben DRN serotonerge neuronoïde-laesie ratten gegenereerd door stereotactische micro-injectie van serotonine-neurotoxine 5,7-DHT in de DRN. Deze rattenmodellen vertonen echter verschillende gedragsveranderingen, zoals anxiolytisch gedrag11, verhoogd angstachtig gedrag12 en verminderd objectgeheugen13. Ondanks veel studies bij ratten zijn er minder studies gedaan naar de invloeden van 5,7-DHT op muizen. De ene groep rapporteerde overmatige mortaliteit (>50%) en beperkte serotoninedepletie bij experimentele muizen die stereotactische micro-injecties van 5,7-DHT kregen in de DRN14. Een andere groep meldde dat onvoorspelbare chronische milde stress (UCMS) een significante verandering van de aanvalslatentie kan veroorzaken bij 5,7-DHT-geïnduceerde DRN-laesie muizen. Er werden echter geen histologische resultaten verstrekt om het exacte verlies van serotonerge neuronen in de DRN15 te bevestigen. Stereotactische injectie in de DRN met behulp van standaardprocedures kan leiden tot massale bloedingen en hoge mortaliteit bij muizen, gezien het feit dat de anatomische locatie van DRN onder de SSS16 ligt.
Dit protocol beschrijft het protocol om een DRN serotonerge neuron-laesie muismodel te genereren (>90% overlevingspercentage van de experimentele muizen) met stabiel verlies van DRN serotonerge neuronen door stereotactische injectie van 5,7-DHT. De injectie in DRN maakt gebruik van een schuine benadering om letsel aan de SSS te voorkomen. Deze operatie veroorzaakt consequent >70% verlies van serotonerge neuron in de DRN van muizen en veroorzaakt angstgerelateerde gedragsveranderingen. Het protocol dat hier wordt gebruikt, is voor het induceren van DRN-laesies, maar het kan ook nuttig zijn voor onderzoekers die stereotactische injecties willen uitvoeren in andere middellijnstructuren. Bovendien biedt dit DRN serotonerge neuron-laesie muismodel een waardevol hulpmiddel voor het begrijpen van de rol van serotonerge neuronen bij psychiatrische stoornissen (d.w.z. MDD en GAD) en het beoordelen van mogelijke neuroprotectieve middelen of therapeutische strategieën voor deze aandoeningen.