反转录转座子LINE-1在非躯体伤害诱导的大鼠PTSD样行为中的作用与机制

Genomic stability in the neurons is the basis of keeping individuals' homeostasis and adapting themselves to the environment. The expression and activation of long interspersed nucleotide element-1 (LINE-1) promote genomic instability. Our previous study found that the expression of LINE-1 in the hippocampus and amygdale was significantly up-regulated in the non physical injury PTSD rats. Meanwhile, the expression of a series of genes and DNA methylated regulation proteins were also altered in the hippocampus and amygdale of non physical injury PTSD rats. We suppose that after a sever stress, LINE-1 is significantly up-regulated in the hippocampus and amygdale through an epigenetic modification, then the genomic stability of neurons is disturbed, thus when retrieved to the context similar to the traumatic event, a series of genes are remarkably altered in the hippocampus and amygdale, which leads to the re-experiencing of the traumatic event, and the PTSD syndrome appears. It is reasonable for us to assume that the activation of LINE-1 might induce an inability to adapt to the normal stress. The project intend to verify the hypothesis using morphologic, behavioral and biological methods, to explore the mechanisms of PTSD from the point of genomic instability which might provide a new target of PTSD treatment.

神经元内基因组稳定性的维持是保证个体内稳态与适应环境的基础。反转录转座子长散在原件-1(LINE-1)的表达与活性增加促进了基因组的不稳定性。我们前期研究发现在非躯体伤害诱导的创伤后应激障碍（PTSD）样大鼠海马和杏仁核中LINE-1 的表达出现显著上调，同时伴随有系列基因表达与DNA甲基化调节相关蛋白的改变。我们认为：LINE-1表达的上调与激活可能是个体不能正常适应应激反应的核心，大鼠遭受应激后，通过表观遗传学机制使海马与杏仁核内LINE-1表达上调，引起神经元内基因组的不稳定性增加，动物回到与应激相似场景，海马与杏仁核内系列基因的表达急剧改变，恐惧记忆唤起，PTSD样症候群出现。本项目将综合运用形态学、行为学、分子生物学等方法对我们的假说进行验证，从"基因组不稳定性"的角度探讨PTSD的发病机制，为PTSD的治疗提供新的靶点。

反转录转座子-1（LINE-1）的激活和表达增强促进了基因组不稳定性，在一些神经精神疾病的发生发展中起重要作用。但是，LINE-1在创伤后应激障碍（PTSD）发生中的作用及其确切机制还不是很清楚。本项目采用经典巴甫洛夫恐惧条件化模式建立PTSD样动物模型，探讨LINE-1 在恐惧记忆中的作用。首先在场景性小鼠恐惧条件化后24小时（近期）与14天（遥远）恐惧记忆唤起后通过定量PCR检测了LINE-1的两个开放阅读框ORF1，ORF2在海马与前额叶皮质中的表达。结果发现，近期恐惧记忆唤起后2小时，小鼠海马中ORF2 mRNA表达显著增加；而在遥远恐惧记忆唤起后1小时小鼠海马中ORF1和ORF2 mRNA的表达均上调，前额叶皮质中ORF2 mRNA表达显著增加，同时伴随有Dnmt1，Dnmt3a，Dnmt3b mRNA表达水平显著增高。我们进一步采用药理学方法，通过给予逆转录抑制剂拉米夫定观察LINE-1在恐惧记忆唤起后上调的作用。结果发现，无论近期还是遥远恐惧记忆唤起后给予拉米夫定，能明显降低动物的僵直水平与恐惧记忆的自发恢复，前额叶皮质中Dnmt1，Dnmt3a，Dnmt3b mRNA的表达也显著减少，小鼠基底外侧杏仁核（BLA）和下丘脑室旁核(PVN)中c-FOS蛋白的表达被抑制，提示给予拉米夫定可使恐惧记忆唤起后BLA和PVN神经元的激活减弱。以上结果表明LINE-1无论在近期还是遥远恐惧记忆的再巩固过程中发挥重要作用。同时我们的结果为逆转录抑制剂拉米夫定对恐惧记忆消退障碍的PTSD的临床应用提供了重要实验基础。.在项目实施中还探讨了参与组蛋白修饰调节基因表观调控的BET蛋白在恐惧记忆消退中的作用。在动物恐惧条件化前给予 BET 蛋白抑制剂 JQ-1，发现JQ-1明显影响遥远恐惧记忆的消退，其机制与JQ-1明显下调消退训练时前扣带皮层（ACC）区Egr2，Grin2a，Grin2b，Syp1和Igf2等表达有关；ACC区注射外源性的Igf2能够逆转JQ-1引起的遥远恐惧记忆消退障碍。将小鼠前脑兴奋性神经元中Brd4条件性敲除，对小鼠恐惧记忆获得没有影响，但其遥远恐惧记忆消退明显障碍。以上结果对深入了解遥远恐惧记忆消退机制提供了新的思路。.本项目已发表SCI期刊论文7篇，国家级期刊论文 1 篇, 获批专利5项，培养研究生7名。