Hermosolujen aktiivisuutta vähentävän reseptorin vaikutus neuroneiden aktiivisuuteen manian hiirimallissa

Abstract

Kaksisuuntaista mielialahäiriötä sairastaa noin 60 miljoonaa ihmistä maailmanlaajuisesti. Se on mielenterveyden häiriö, johon kuuluu mania- sekä masennusjaksoja. Manian hoitoon on vaikea löytää yksilöllistä ja tehokasta hoitomuotoa. Kaksisuuntaisen mielialahäiriön ja sen maniavaiheen neuroneiden toimintaa selvittämällä voidaan saada parempi käsitys mielialahäiriöstä ja siihen soveltuvista hoitomuodoista.

Tämän insinöörityön tavoitteena oli tutkia hermosolujen aktiivisuutta vähentävän DREADD-reseptorin vaikutusta hippokampuksen neuroneiden aktiivisuuteen GluA1-poistogeenisessä manian hiirimallissa. GluA1-poistogeenistä hiirimallia käytetään mallintamaan kaksisuuntaisen mielialahäiriön maniavaihetta. Työn tarkoituksena oli selvittää hM4Di-reseptorin vaikutusta neuroneiden aktiivisuuteen hippokampuksessa aivoleikkeiden immunohistokemiallisten värjäysten avulla. Tavoitteena oli tutkia neuroneiden aktiivisuutta värjäämällä ja laskemalla aivoleikkeistä cFos-solut ja suorittamalla tilastollinen testi saaduille tuloksille. Lisäksi haluttiin selvittää virusinjektion ja injektion mahdollistaneen ohjauskanyylin sijainti aivokudoksessa aivoleikkeistä sekä DREADD-reseptorin toimivuus ja levinneisyys aivojen eri osa-alueille mCherry-värjäyksen avulla. Tutkimustyö koostui neljästä eri vaiheesta, joita olivat hiirille annettavat virusinjektiot ja aivojen perfuusio, aivoleikkeiden teko, immunohistokemiallisten värjäysten suunnittelu ja toteutus sekä mikroskopia ja kuvankäsittely.

Tutkimuksessa havaittiin, että DREADD-reseptorin injektointi oli onnistunut aivoissa halutulle alueelle eikä reseptori ollut levinnyt aivoissa, vaan pysynyt pääosin hippokampuksen alueella. Lisäksi osassa aivoista pystyttiin havaitsemaan ja todentamaan reseptorin aktiivinen toiminta. Tilastollisissa testeissä ei havaittu merkitsevää eroa neuroneiden aktiivisuudessa CNO-lääkekäsitellyllä manian hiirimallilla verrattuna kontrolliryhmään. Kuitenkin positiivisten cFos-solujen keskiarvojen perusteella kyseinen reseptori saattoi hieman vähentää hippokampuksen neuroniärsytystä lääkekäsitellyllä GluA1-hiirikannalla, jolloin hiirten maaninen käyttäytyminen olisi rauhoittunut. Saadut tulokset auttavat lisäämään ymmärrystä hippokampuksen neuroneiden toiminnasta ja aktiivisuudesta kyseisellä hiirimallilla. Tulokset vaikuttavat lupaavilta, ja tulevaisuudessa on mahdollista löytää lisätutkimusten avulla eri hoitomuotoja ja toimiva lääkitys kaksisuuntaisen mielialahäiriön aiheuttaman manian hoitoon.

Approximately 60 million people suffer from bipolar disorder worldwide. It is a mental disorder which consists of manic and depressive episodes. It is difficult to find individual and effective treatment for mania. By studying bipolar disorder and neuronal activity in manic episodes, a better understanding of this mental disorder and suitable treatments for it could be achieved.

The purpose of this thesis was to study neuronal silencing DREADD receptor’s effect on the neuronal activity of GluA1 knockout mice. The GluA1 knockout mice are used as a model of bipolar disorder and manic episodes. The aim of this thesis was to study hM4Di receptor’s effect on the neuronal activity in the hippocampus by brain sections and immunohistochemistry stainings. One method was to study neuronal activity by staining and counting cFos cells from brain sections and performing a statistical test on the results. In addition, virus injections and injection cannula’s location in brains and DREADD receptor’s efficiency and distribution to the different brain regions by mCherry staining were studied. This method included four different stages, which were perfusion of the brains, cutting brain sections, planning and executing immunohistochemistry stainings, microscopy and photographing editing.

Results show that DREADD-receptor’s injection was successful in the target brain region, and the receptor was not spread in the brains but stayed mainly in the hippocampus region. In addition, the receptor’s neuronal activity was detected and verified in some of the brains. There was no significant statistical difference in neuronal activity between the CNO drug-treated manic mouse model compared to the control group. However the average of positive cFos cells show that this receptor could decrease the neuronal firing in the hippocampus region of the drug-treated GluA1 knockout mice when their manic behavior decreases. These results increase the understanding of neuronal activity in this mouse model. Results seem promising, and with further research, it is possible to find different treatments and effective drug treatment for the manic episodes caused by the bipolar disorder.