Comprehensive behavioral characterization of Gpm6b null mutants as a mouse model of depression

Ritter, Caroline

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Comprehensive behavioral characterization of Gpm6b null mutants as a mouse model of depression

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Im Rahmen der Dissertation wurden männliche Gpm6b-Nullmutanten vom Typ C57BL/6J in zahlreichen Verhaltenstests charakterisiert. Bei den beschriebenen Tieren handelt es sich um eine genetisch entwickelte Mauslinie, der das Glykoprotein M6B (Gpm6b) fehlt. M6B reduziert unter physiologischen Bedingungen die Oberflächenexpression des Serotonintransporters. Hypothetisch kommt es somit bei Gpm6b-Nullmutanten zu einer Überexprimierung des Serotonintransporters und daher zu einer effizienteren Wiederaufnahme von Serotonin aus dem synaptischen Spalt. Es wird postuliert, dass knockout des Gpm6b-Genes auf diese Weise zu der Ausprägung eines depressions-ähnlichen Phänotyps der Mäuse führt. Bei den durchgeführten Tests konnten deutliche Unterschiede im Verhalten der Gpm6b-Nullmutanten im Vergleich zu Wildtyp-Mäusen nachgewiesen werden, was diese Mauslinie zu einem vielversprechenen Model für Depression macht. Gpm6b-Nullmutanten zeigten eine erhöhte Aktivität im elevated plus maze, welche als ein Zustand der Agitation interpretiert werden kann, wie dieser auch teilweise bei depressiven Patienten beobachtet wird. Zusätzlich zeigten Gpm6b-Nullmutanten eine erhöhte Immobilitätszeit im forced swim test – einem Test, welcher üblicherweise genutzt wird um depressions-ähnliches Verhalten bei Mäusen und Ratten zu beurteilen. Im fear conditioning test konnten Hinweise auf eine reduzierte Extinktion aversiver Erlebnisse aufgezeigt werden und die beobachtete gestörte prepulse-Inhibition der Gpm6b-Nullmutanten spricht für eine Beteiligung des serotonergen Systems. Um die zu Grunde liegenden Abweichungen im serotonergen System zu bestätigen, wurde den Mäusen der 5-HT2A/2C Rezeptoragonist (±)-1-(2,5-Dimethoxy-4-iodophenyl)-2-aminopropane hydrochloride (DOI) intraperitoneal (i.p.) in einer Dosis von 0.5 mg/kg injiziert. Dies führte bei den Wildtyp-Mäusen zu einer deutlichen Abnahme der Lokomotion nach einer kurzen Latenzzeit, während die Gpm6b-Nullmutanten weniger ausgeprägt reagierten, übereinstimmend mit einem reduzierten Serotoningehalt im synaptischen Spalt. Auch die i.p.-Injektion der pro-inflammatorischen Substanz Lipopolysaccharid (LPS), injiziert in einer Dosis von 250 μg/kg an zwei aufeinander folgenden Tagen, führte bei den Gpm6b-Nullmutanten nicht zu einer zeitweise reduzierten Aktivität wie sie bei den Wildtyp-Mäusen beobachtet werden konnte. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die durchgeführten Verhaltenstests einen milden depressiven Phänotyp der Gpm6b-Nullmutanten aufzeigen konnten. Pharmakologische Herausforderungen (DOI, LPS) unterstützen eine Beteiligung des serotonergen Systems an dem beobachteten Phänotyp.

In this thesis male Gpm6b null mutants on a C57BL/6J background were characterized in various behavioral test settings. Gpm6b null mutants, as yet an entirely uncharacterized mouse strain, are lacking the glycoprotein M6B that inhibits the serotonin transporter surface expression. Knockout of the Gpm6b gene may lead to a depressive-like phenotype in these mice due to a surface overexpression of serotonin transporters and hence a more efficient clearing of serotonin from the synaptic cleft. The performed tests could show distinct changes in the behavior of Gpm6b null mutants making this strain a promising mouse model of depression. Gpm6b null mutants demonstrated an increased velocity in the elevated plus maze test interpreted as mild hyperactivity similar to agitation seen in human patients suffering from depression. Gpm6b null mutants revealed an increase in immobility time in the forced swim test - a test that is typically used to assess depressive-like behavior in rodents. Hints for reduced contextual fear extinction were observable in these mice suggesting an impaired extinction of aversive memories. Additionally, an impaired PPI would be in line with the involvement of the serotonergic system. The i.p.-injection of the 5-HT2A/2C receptor agonist (±)-1-(2,5-Dimethoxy-4-iodophenyl)-2-aminopropane hydrochloride (DOI) at a dose of 0.5 mg/kg demonstrated the divergent effects of the drug depending on the genotype. Whereas the administration of DOI caused a reduction of locomotor activity in wildtype mice after a short delay, Gpm6b null mutants were less susceptible, consistent with less serotonin in the synaptic cleft. Furthermore, the injection of the pro-inflammatory substance lipopolysaccharide (250 μg/kg on two consecutive days, i.p) to wildtype mice and Gpm6b null mutants revealed that Gpm6b null mutants did not exhibit the temporarily reduced locomotor activity found in wildtype mice. To conclude, behavioral tests revealed a mild depressive-like phenotype in Gpm6b null mutants. Pharmacological challenges (DOI, LPS) support an involvement of the serotonergic system in the observed phenotype.