Macrocircuitry and microcircuitry of the Tac2 pathway in fear conditioning

Abstract

Els trastorns basats en la por són condicions altament incapacitants i els tractaments actuals no tenen èxit en molts casos. Les dones presenten gairebé tres vegades més prevalença vital d’aquests trastorns que els homes. Investigacions recents han demostrat que les neurones taquiquinina 2 (Tac2) de l’amígdala centromedial (CeM) són crucials per a la regulació del condicionament de la por (FC) en ratolins mascles. Aquí, hem trobat que l’administració sistèmica d’un antagonista del receptor de neuroquinina-3 (Nk3R) (osanetant) després de l’adquisició de la por provocada va alterar la consolidació de la memòria d’una manera oposada al sexe. A més, aquesta manipulació farmacològica va alterar l’augment normal de la testosterona a FC en ratolins mascles. Curiosament, les dones només van mostrar alteracions de consolidació de la memòria quan el fàrmac es va administrar en l’etapa de proestro del cicle estral (estradiol i progesterona alts). Concordantment, el silenciament quimiogenètic de les neurones CeM-Tac2 després de la FC va imitar les alteracions de consolidació de la memòria observades després de l’administració sistèmica d’osanetant. A més, vam utilitzar el nou paradigma de reconeixement d’objectes per provar l’efecte d’un bloqueig sistèmic de Nk3R durant la consolidació de la memòria. A més, avaluem l’expressió del receptor d’estrògens alfa, el receptor d’estrògens beta i el receptor d’andrògens i l’heterodimerització amb Nk3R a l’escorça prefrontal medial (mPFC) i l’hipocamp dorsal (DH) dels ratolins. L’antagonisme sistèmic Nk3R va provocar una disminució de la consolidació de la memòria en els homes mentre que la va millorar en les dones durant el proestro. L’anàlisi de Nk3R a les diferents subregions del mPFC i el DH va mostrar una expressió més alta en homes que en dones. A més, les dones van presentar una regulació positiva del receptor d’andrògens al CA1 i del receptor d’estrògens beta a l’escorça cingulada, CA1 i Dentate Gyrus. En general, els homes van presentar una regulació positiva del receptor d’estrògens alfa. També vam explorar l’heterodimerització dels receptors d’hormones sexuals de membrana GCPR amb el Nk3R. Hem trobat un percentatge més alt d’heterodímers dels receptors d’estrògens de proteïna G de membrana Nk3R tant en mPFC com en DH en dones que suggereix una interacció d’estradiol amb Nk3R en la consolidació de la memòria. No obstant això, els homes van presentar un percentatge més elevat d’heterodímers dels receptors d’andrògens de proteïna G de membrana Nk3R a l’escorça cingulada i prelímbica apuntant a la interacció de la testosterona amb Nk3R en la consolidació de la memòria. Aquestes dades proposen idees noves sobre les interaccions funcionals entre NK3R, hormones sexuals, receptors d’estrògens i receptors d’andrògens en la consolidació de la memòria que poden ser rellevants per a individus sans i pacients psiquiàtrics.

Los trastornos basados en el miedo son condiciones altamente incapacitantes y los tratamientos actuales no tienen éxito en muchos casos. Las mujeres presentan casi tres veces más prevalencia de vida de estos trastornos que los hombres. Investigaciones recientes han demostrado que las neuronas de taquiquinina 2 (Tac2) de la amígdala centromedial (CeM) son cruciales para la regulación del condicionamiento del miedo (FC) en ratones macho. Aquí, hemos encontrado que la administración sistémica de un antagonista del receptor de neuroquinina-3 (Nk3R) (osanetant) después de la adquisición del miedo estimulado alteró la consolidación de la memoria de una manera opuesta al sexo. Además, esta manipulación farmacológica alteró el aumento normal de testosterona a FC en ratones macho. Curiosamente, las hembras solo exhibieron alteraciones en la consolidación de la memoria cuando la droga se administró en la etapa de proestro del ciclo estral (estradiol y progesterona altos). En concordancia, el silenciamiento quimiogenético de las neuronas CeM-Tac2 después de FC imitó las alteraciones de consolidación de la memoria observadas después de la administración sistémica de osanetant. Además, utilizamos el nuevo paradigma de reconocimiento de objetos para probar el efecto de un bloqueo sistémico de Nk3R durante la consolidación de la memoria. Además, evaluamos la expresión del receptor de estrógeno alfa, el receptor de estrógeno beta y el receptor de andrógeno y la heterodimerización con Nk3R en la corteza prefrontal medial (mPFC) y el hipocampo dorsal (DH) de ratones. El antagonismo sistémico de Nk3R provocó una disminución de la consolidación de la memoria en los machos, mientras que la mejoró en las hembras durante el proestro. El análisis de Nk3R en las diferentes subregiones de mPFC y DH mostró una mayor expresión en machos que en hembras. Además, las hembras presentaron regulación positiva del receptor de andrógenos en CA1 y del receptor de estrógenos beta en la corteza cingulada, CA1 y Dentado Gyrus. En general, los hombres presentaron una regulación positiva del receptor de estrógeno alfa. También exploramos la heterodimerización de los receptores de hormonas sexuales de membrana GCPR con el Nk3R. Encontramos un mayor porcentaje de heterodímeros de receptores de estrógeno de proteína G de membrana Nk3R tanto en mPFC como en DH en mujeres, lo que sugiere una interacción de estradiol con Nk3R en la consolidación de la memoria. Sin embargo, los hombres presentaron un mayor porcentaje de heterodímeros de receptores de andrógenos de proteína G de membrana Nk3R en la corteza cingulada y prelímbica, lo que apunta a la interacción de la testosterona con Nk3R en la consolidación de la memoria. Estos datos proponen ideas novedosas sobre interacciones funcionales entre NK3R, hormonas sexuales, receptores de estrógenos y receptores de andrógenos en la consolidación de la memoria que pueden ser relevantes para individuos sanos y pacientes psiquiátricos.

Fear-based disorders are highly disabling conditions and current treatments are not successful in many cases. Women present almost three times more life prevalence of these disorders than men. Recent research has shown that centromedial amygdala (CeM) tachykinin 2 (Tac2) neurons are crucial for the regulation of fear conditioning (FC) in male mice. Here, we have found that systemic administration of a Neurokinin-3-Receptor (Nk3R) antagonist (osanetant) after cued-fear acquisition altered memory consolidation in a sex-opposite manner. Further, this pharmacological manipulation altered the normal rise in testosterone to FC in male mice. Interestingly, females only exhibited memory consolidation alterations when the drug was given in the proestrus stage of the estrous cycle (high estradiol and progesterone). Concordantly, chemogenetic silencing of CeM-Tac2 neurons after FC mimicked the memory consolidation alterations observed after systemic osanetant administration. Moreover, we used the novel object recognition paradigm to test the effect of a systemic blockade of Nk3R during memory consolidation. Further, we assess the expression of Estrogen Receptor Alpha, Estrogen Receptor Beta and Androgen Receptor and heterodimerization with Nk3R in the medial prefrontal cortex (mPFC) and dorsal hippocampus (DH) of mice. Nk3R systemic antagonism elicited decreased memory consolidation in males while it enhanced it in females during proestrus. Nk3R analysis in the different subregions of the mPFC and the DH showed a higher expression in males than females. Moreover, females presented upregulation of the Androgen receptor in the CA1 and the Estrogen receptor beta in the cingulate cortex, CA1, and Dentate Gyrus. Overall, males presented an upregulation of the Estrogen receptor alpha. We also explored the heterodimerization of GCPR membrane sex hormones receptors with the Nk3R. We found a higher percentage of Nk3R-membrane G-Protein Estrogen Receptors heterodimers in both mPFC and DH in females suggesting an interaction of estradiol with Nk3R in memory consolidation. However, males presented a higher percentage of Nk3R- membrane G-Protein Androgen Receptors heterodimers in the Cingulate and Prelimbic Cortex pointing at the interaction of testosterone with Nk3R in memory consolidation. These data propose novel ideas on functional interactions between NK3R, sex hormones, Estrogen receptors, and Androgen receptors in memory consolidation which may be relevant for healthy individuals and psychiatric patients.