Ο ρόλος των δεύτερων αγγελοφόρων στις διαδικασίες μάθησης και μνήμης των επιμύων: μοριακή - συμπεριφορική και φαρμακολογική προσέγγιση

Abstract

Hippocampus plays a crucial role in learning and memory. Protein kinase C (PKC), a kinase whose isoforms are abundant in hippocampus, has been also implicated in memory formation both in invertebrates and mammalian models, but few is known about the exact role of specific PKC isoenzymes in this process. It is also known that the non competitive NMDA receptor antagonist, MK-801 impairs memory while the nitric oxide (NO) donors facilitate memory in various animal models. The present study had three purposes: first, to show the presence and the activation of PKC isoenzymes in rat hippocampus after intrahippocampal administration of TPA, a non selective PKC activator, using subcellural fractionation in hippocampal tissue and immunohistochemistry, second, to investigated the putative role of εPKC isoenzyme in recognition memory in the object recognition test in rats, using isoenzyme-specific inhibitory and activating peptides reversibly conjugated to the TAT47–57 carrier peptide and finally, to investigate the efficacy of the nitric oxide donor, molsidomine, in counteracting the MK-801-induced memory effects in rat, using the same behavioural test. First, we demonstrated the presence and the activation of classic and novel PKC isoforms in rats hippocampus after intrahippocampal infusion of TPA. Second, the results for εPKC suggest that, intraperitoneal injection of the εPKC inhibitory peptide, εV1-2, impairs recognition memory in the object recognition test in rats. Interestingly, intraperitoneal administration of the εPKC activator peptide, ψεRACK, improves memory only when the peptide is injected prior to training, but has no effect in rats’ performance when the peptide is administered post training. We also demonstrated that the amnesiac effect of εV1-2 can be eliminated when ψεRACK is co administered. Finally, we showed that post-training administration of molsidomine (at 4 but not 2 mg/kg) successfully antagonize MK-801-induced performance deficits in the object recognition memory test. Our findings indicate that (a) PKC isoforms are present in rat hippocampus and can be activated by local infusion of TPA, (b) εPKC is implicated in recognition memory in rats and points towards the use of systematically administered PKC regulating peptides as putative therapeutic agents for memory disorders and (c) a nitric oxide component modulates the effects of NMDA receptor hypofunction on learning and memory.

Ο ιππόκαμπος διαδραματίζει ένα σημαντικό ρόλο στις διαδικασίες μάθησης και μνήμης στα θηλαστικά. Η πρωτεϊνική κινάση C (PKC), οι ισομορφές της οποίας απαντώνται σε αφθονία στον ιππόκαμπο, εμπλέκεται στο σχηματισμό της μνήμης. Λίγα στοιχεία όμως υπάρχουν για τον ακριβή ρόλο κάθε ισομορφής στη διαδικασία αυτή. Ακόμη, ο μη συναγωνιστικός ανταγωνιστής των NMDA υποδοχέων, MK-801, βλάπτει τη μνήμη, ενώ οι δότες μονοξειδίου του αζώτου (ΝΟ) βελτιώνουν τη μνήμη σε ζωικά μοντέλα μνήμης. Στην παρούσα μελέτη, αρχικά επιδιώξαμε να δείξουμε την παρουσία των ισομορφών της PKC στον ιππόκαμπο του επίμυα και την ενεργοποίησή τους μετά την ενδοϊπποκάμπεια έγχυση ΤΡΑ, ενός μη εκλεκτικού ενεργοποιητή της PKC, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της υποκυτταρικής κλασμάτωσης και ανοσοϊστοχημεία. Στη συνέχεια διερευνήσαμε τον πιθανό ρόλο της ισομορφής ε της PKC (εPKC) στην αναγνωριστική μνήμη των επίμυων στη Δοκιμασία Αναγνώρισης Νέου Αντικειμένου, χρησιμοποιώντας εκλεκτικά ανασταλτικά και ενεργοποιητικά για την εPKC πεπτίδια. Τέλος, μελετήσαμε την ικανότητα του δότη ΝΟ, μολσιδομίνη, να ανταγωνίζεται τα ελλείμματα μνήμης που προκαλεί το MK-801 στον επίμυα στην ίδια δοκιμασία. Τα αποτελέσματά μας ήταν τα ακόλουθα: Αποδείξαμε την παρουσία και την ενεργοποίηση των κλασικών και νέων ισομορφών της PKC στον ιππόκαμπο επίμυα μετά την ενδοϊπποκάμπεια χορήγηση του TPA. Στη συνέχεια προτείναμε ότι η ενδοπεριτοναϊκή χορήγηση του ανασταλτικού για την εPKC πεπτιδίου, εV1-2, επιδεινώνει την αναγνωριστική μνήμη στη Δοκιμασία Αναγνώρισης Νέου Αντικειμένου στους επίμυες. Η ενδοπεριτοναϊκή χορήγηση του ενεργοποιητικού για την εPKC πεπτιδίου, ψεRACK, βελτιώνει τη μνημονική ικανότητα των επίμυων μόνο όταν χορηγείται πριν τη δοκιμή εκπαίδευσης, αλλά δεν έχει καμία επίδραση στην επίδοση των επίμυων όταν το πεπτίδιο χορηγείται μετά. Επίσης δείξαμε ότι το αμνησιακό αποτέλεσμα του εV1-2 μπορεί να εξαλειφτεί όταν συγχορηγείται μαζί με το ψεRACK πεπτίδιο. Τέλος, αποδείξαμε ότι ενδοπεριτοναϊκή χορήγηση της μολσιδομίνης επιτυχώς ανταγωνίζεται τα ελλείμματα μνήμης που προκαλεί το MK-801 στην ίδια δοκιμασία στους επίμυες. Τα αποτελέσματά προτείνουν ότι (α) οι ισομορφές της PKC είναι παρούσες στον ιππόκαμπο του επίμυα και μπορούν να ενεργοποιηθούν μετά την τοπική έγχυση του TPA, (β) η εPKC εμπλέκεται στην αναγνωριστική μνήμη των επίμυων και καταδεικνύει τα ρυθμιστικά της PKC πεπτίδια ως πιθανούς θεραπευτικούς παράγοντες στις διαταραχές μνήμης και (γ) το ΝΟ μεταβάλει την επίδραση της υπολειτουργίας των NMDA στη μνήμη.