Serotonina, czyli 5-hydroksytryptamina (5-HT), jest ważnym neuroprzekaźnikiem wytwarzanym głównie w jelitach i mózgu i wpływa na różne funkcje psychologiczne. W ośrodkowym układzie nerwowym (OUN) układ serotoninergiczny odgrywa kluczową rolę w regulacji nastroju i zachowań społecznych, snu i czuwania, apetytu, pamięci i pożądania seksualnego. W OUN serotonina jest syntetyzowana przez neurony serotoninergiczne, które można podzielić na następujące dwie grupy: grupę rostralną, która ma wznoszące się projekcje unerwiające praktycznie cały mózg; oraz grupa ogonowa, która głównie rzutuje na rdzeń kręgowy1. Grupa rostralna, która zawiera około 85% neuronów serotoninergicznych w mózgu, składa się z ogonowego jądra liniowego, środkowego jądra szwu i DRN, w którym znajduje się największa populacja neuronów serotoninergicznych w mózgu.
Powszechnie uważa się, że dysregulacja układu serotoninergicznego jest związana z patogenezą dużego zaburzenia depresyjnego (MDD) i zaburzeń lęku uogólnionego ()2. Wynika to z faktu, że selektywne inhibitory wychwytu zwrotnego serotoniny (SSRI) są skutecznym leczeniem farmakologicznym tych zaburzeń psychicznych3,4. Ponadto zgromadzone dowody sugerują, że mania5 i zachowania samobójcze6 mogą być związane z niższym poziomem funkcjonowania serotoniny w DRN. Doniesiono również, że Pet1-Cre; Myszy Lmx1bflox/flox i myszy hTM-DTAiPet1 (genetyczne modele myszy pozbawione większości centralnych neuronów serotoninergicznych z późnego stadium embrionalnego7 i adulthood8, odpowiednio) wykazują wzmocnioną kontekstową pamięć strachu. Jednak pomimo szeroko zakrojonych badań, dokładny udział neuronów serotoninergicznych DRN w tych zaburzeniach psychicznych pozostaje niewyjaśniony.
W celu zbadania mechanizmów, za pomocą których neurony serotoninergiczne DRN regulują patogenezę zaburzeń psychicznych związanych z serotoniną, stworzono modele zwierzęce. Narzędzia optogenetyczne zostały zastosowane do hamowania neuronów serotoninergicznych u szczurów DRN, a zwierzęta te wykazują zwiększone zachowania podobne do lęku9. Optogenetyka ma jednak swoje ograniczenia. Na przykład urządzenie dostarczające światło musi zostać wszczepione w docelowy obszar głęboko w mózgu, a otaczająca tkanka może zostać uszkodzona podczas operacji implantacji lub przez ciepło emitowane przez urządzenie świetlne. Nawet jeśli zmiana temperatury może nie spowodować wykrywalnego uszkodzenia tkanki mózgowej, nadal może wywołać niezwykłe efekty fizjologiczne i behawioralne10.
Manipulacja farmakologiczna może być łatwiejszym podejściem do tworzenia modeli zwierzęcych z uszkodzeniami neuronów serotoninergicznych DRN. Niektóre grupy wygenerowały szczury z uszkodzeniem neuronów serotoninergicznych DRN przez stereotaktyczne mikrowstrzyknięcie neurotoksyny serotoninowej 5,7-DHT do DRN. Jednak te modele szczurów wykazują różne zmiany behawioralne, takie jak zachowanie anksjolityczne11, zwiększone zachowanie podobne do lęku12 i upośledzona pamięć obiektowa13. Pomimo wielu badań na szczurach, przeprowadzono mniej badań nad wpływem 5,7-DHT na myszy. Jedna grupa zgłosiła nadmierną śmiertelność (>50%) i ograniczony niedobór serotoniny u myszy eksperymentalnych, które otrzymały stereotaktyczne mikrozastrzyki 5,7-DHT w klasie DRN14. Inna grupa zgłosiła, że nieprzewidywalny przewlekły łagodny stres (UCMS) może wywołać znaczącą zmianę opóźnienia ataku u myszy z uszkodzeniem DRN wywołanym przez 5,7-DHT. Nie dostarczono jednak żadnych wyników histologicznych, które potwierdziłyby dokładną utratę neuronów serotoninergicznych w klasie DRN15. Stereotaktyczne wstrzyknięcie do DRN przy użyciu standardowych procedur może prowadzić do masywnego krwawienia i wysokiej śmiertelności u myszy, biorąc pod uwagę fakt, że anatomiczna lokalizacja DRN jest poniżej SSS16.
Ten protokół opisuje protokół generowania modelu myszy z uszkodzeniem neuronów serotoninergicznych DRN (>90% przeżywalności myszy eksperymentalnych) ze stabilną utratą neuronów serotoninergicznych DRN przez stereotaktyczne wstrzyknięcie 5,7-DHT. Wtrysk w DRN wykorzystuje podejście kątowe, aby zapobiec uszkodzeniu SSS. Ta operacja konsekwentnie powoduje >70% utratę neuronu serotoninergicznego w DRN myszy i powoduje zmiany w zachowaniu związane z lękiem. Zastosowany tutaj protokół służy do indukowania zmian DRN, ale może być również przydatny dla badaczy, którzy chcą wykonać zastrzyki stereotaktyczne w innych strukturach linii środkowej. Ponadto ten mysi model DRN z uszkodzeniem neuronów serotoninergicznych stanowi cenne narzędzie do zrozumienia roli neuronów serotoninergicznych w zaburzeniach psychicznych (tj. MDD i) oraz oceny potencjalnych środków neuroprotekcyjnych lub strategii terapeutycznych dla tych schorzeń.