アストロサイトヒストン脱アセチル化酵素2は、グルタミン酸トランスポーター1をネガティブに制御することで、くも膜下出血後の遅発性抑うつと記憶障害を促進する

Astrocytic histone deacetylase 2 facilitates delayed depression and memory impairment after subarachnoid hemorrhage by negatively regulating glutamate transporter-1.

• Kai Tao
• Qing Cai
• Xudong Zhang
• Lin Zhu
• Zhenru Liu
• Fei Li
• Qiang Wang
• Lei Liu
• Dayun Feng

抄録

背景:

くも膜下出血後の遅発性認知障害（DCI）は、最も一般的な後遺症の一つである。本研究では、くも膜下出血後のDCIの経過の特徴とグルタミン酸分泌系の病態をマウスを用いて検討した。

Background: Delayed cognitive impairment (DCI) after subarachnoid hemorrhage (SAH) is one of the most common sequelae in patients. This study aimed to investigate the characteristics of the course and glutamatergic pathogenesis of DCI after SAH in mice.

方法:

内頸動脈穿刺のSAHマウスモデルを用いた。抑うつ行動と認知行動は、それぞれ強制水泳試験とショ糖選好試験、Morris水迷路試験で検出した。間質性グルタミン酸の検出にはマイクロダイアリシスと高速液体クロマトグラフィー（HPLC）を用いた。ヒストン脱アセチル化酵素（HDAC）、グルタミン酸トランスポーター、グルタミン酸受容体の発現を調べた。成体マウスから磁気的に選別した初代アストロサイトを培養し、グルタミン酸取り込みアッセイおよびタンパク質およびmRNAの検出を行った。選択的HDAC2阻害剤とグルタミン酸トランスポーター-1（GLT-1）阻害剤を腹腔内注射で投与し、SAHマウスのDCIに対する効果を評価した。

Methods: A SAH mouse model of internal carotid puncture was used. Depressive and cognitive behaviors were detected by forced swimming and sucrose preference tests and Morris water maze test, respectively. Microdialysis and high-performance liquid chromatography (HPLC) were used to detect the interstitial glutamate. The expressions of histone deacetylases (HDACs), glutamate transporters, and glutamate receptors were examined. Primary astrocytes magnetically sorted from adult mice were cultured for glutamate uptake assay and protein and mRNA detection. Selective HDAC2 inhibitor and glutamate transporter-1 (GLT-1) inhibitor administered via were intraperitoneal injection to evaluate their effects on DCI in SAH mice.

結果:

抑うつと記憶障害は12週間以上持続し、SAH後8週間でピークを迎えた。これは、海馬アストロサイトではGLT-1の発現が有意に減少したが、海馬アストロサイトではGLASTの発現は減少しなかったことによると説明できる。一方、海馬における興奮性グルタミン酸受容体（GluN2BおよびGluA1）のリン酸化レベルは、受容体の発現に有意な変化はなかったが、有意に低下していた。重要なことは、HDAC2の発現は、他のサブタイプのHDACと比較して、SAH後のアストロサイトで最も有意に増加したことである。HDAC2の阻害は、転写制御を介して、SAH後のGLT-1発現の低下を著しく回復させた。行動学的には、選択的なHDAC2阻害剤がSAHマウスのDCIを効果的に改善することが示されたが、この効果はGLT-1阻害によって弱められる可能性があることが示された。

Results: Depression and memory impairment lasted for more than 12 weeks and peaked at 8 weeks after SAH. Interstitial glutamate accumulation in the hippocampus and impaired glutamate uptake in astrocytes of the SAH mice were found during DCI, which could be explained by there being a significant decrease in GLT-1 expression but not in glutamate and aspartate transporter (GLAST) in hippocampal astrocytes. Meanwhile, the phosphorylation level of excitatory glutamate receptors (GluN2B and GluA1) in the hippocampus was significantly reduced, although there was no significant change in the expression of the receptors. Importantly, the expression of HDAC2 increased most significantly in astrocytes after SAH compared with that of other subtypes of HDACs. Inhibition of HDAC2 markedly rescued the decrease in GLT-1 expression after SAH through transcriptional regulation. Behavioral results showed that a selective HDAC2 inhibitor effectively improved DCI in SAH mice, but this effect could be weakened by GLT-1 inhibition.

結論:

以上のことから、アストロサイトにおけるGLT-1を介したグルタミン酸取り込みの機能不全がくも膜下出血後のDCIの重要な病態メカニズムである可能性が示唆され、HDAC2の特異的な阻害剤が治療の可能性を示唆している。

Conclusions: In summary, our study suggests that the dysfunction of GLT-1-mediated glutamate uptake in astrocytes may be a key pathological mechanism of DCI after SAH, and that a specific inhibitor of HDAC2 may exert a potential therapy.

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