Somatostatin neurons in the ventral tegmental area; addiction- and anxiety-related behaviours in mice - Rahijärvi, Ulla (My University, 2020)
Ventral tegmental area (VTA) with diverse cell populations is associated with reward, aversion and motivation. Somatostatin is an endogenous peptide with wide range of physiological functions, which are mediated through somatostatin receptors (sst1-5). Somatostatin is expressed also in a population of VTA interneurons. The functional role of these inhibitory interneurons is not fully known. Using chemogenetic Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drug (DREADD) approach, a cre-recombinase-dependent AAV8-virus construct was bilaterally injected into the VTA by stereotaxic injections. The first batch of somatostatin-cre mice (female, 10-16 weeks, n=15) was injected with a virus construct carrying hM3Dq, an excitatory receptor, and a marker protein. They were later tested in morphine (10 mg/kg i.p.) sensitization and novelty-induced hypophagia (NIH) tests after activation of the hM3Dq receptor by treatment with clozapine-N-oxide (CNO, 1 mg/kg i.p.) or after vehicle treatment. The second batch of somatostatin-cre mice (male, 10-14 weeks, n=25) was injected similarly with either AAV8-hM3Dq or a control virus (without DREADD). The mice were tested in elevated plus maze (EPM), light-dark box (LDB), morphine (20 mg/kg i.p.) sensitization and NIH tests. CNO was used in all other tests, except in EPM in which clozapine (0.1 mg/kg i.p.) was used. Viral injection sites were verified by immunohistochemistry. Only the mice showing expression of a marker protein within the VTA were included in the data analysis. In the repeated morphine sensitization experiments, no statistical difference between the groups was observed. In anxiety-related behaviours, no consistent results were seen, indicating that the somatostatin-expressing neurons in the VTA may not have an active role in these behaviours. However, statistical power remained too low for definite conclusions (nbatch1= 8 and nbatch2= 4) and further research is needed.

Ventraalisen tegmentumin alue (VTA) on alue keskiaivoissa. Se on monipuolisine solujoukkoineen liitetty sekä palkitsemis- ja riippuvuuskäyttäytymiseen että aversioon ja motivaatioon. Somatostatiini puolestaan on elimistön oma peptidihormoni, jolla on lukuisia tehtäviä. Sen vaikutukset välittyvät somatostatiinireseptoreiden (sst1-5) välityksellä. Somatostatiinia esiintyy myös VTA:n inhibitorisissa välineuroneissa, joiden merkitys ja tehtävät ovat toistaiseksi epäselviä. Tässä työssä aiheen tutkimiseksi käytettiin kemogeneettistä DREADD-menetelmää (Designer Receptor Exclusively Activated by Designer Drug). Siinä muunneltua reseptoria sisältävä AAV8-viruskonstrukti injektoitiin hiiren aivoihin, VTA:n molemmille puolille. Reseptori ekspressoituu vain cre-rekombinaasia ilmentävissä soluissa. Ensimmäiselle erälle (Batch 1) somatostatiini-cre hiiriä (10–16 viikkoisia naaraita, n=15) injektoitiin konstrukti, joka sisälsi stimuloivan hM3Dq-reseptorin geenin. Tämän jälkeen hiirille tehtiin herkistymiskoe morfiinille (10 mg/kg i.p.) ja vieraan paikan aiheuttama syömättömyys -koe (novelty-induced hypophagia). Ennen käyttäytymiskokeita hiirille annettiin joko klotsapiini-N-oksidia (CNO, 1 mg/kg i.p.) reseptorin aktivaatioon tai vehikkeliä kontrollina. Toiselle erälle (Batch 2) somatostatiini-cre hiiriä (10–14 viikkoisia uroksia, n=25) injisoitiin joko viruskonstrukti, joka sisälsi stimuloivan hM3Dq-reseptorin tai ns. tyhjä virus ilman reseptoria. Hiirille tehtiin kohotettu ristikkosokkelo -koe (elevated plus maze, EPM), valo-pimeälaatikko -koe (light-dark box test), herkistymiskoe morfiinille (20 mg/kg i.p.) ja vieraan paikan aiheuttama syömättömyys -koe. CNO:ta annettiin kaikille hiirille reseptorin aktivoitumiseksi, paitsi EPM-kokeessa hiiret saivat klotsapiinia (0,1 mg/kp i.p.). Kokeiden jälkeen viruskonstruktin injektiopaikka tarkistettiin immunohistokemiallisilla määrityksillä. Vain hiiret, jotka injektiopaikan analyysissä ilmensivät viruskonstruktin merkkausproteiinia, hyväksyttiin mukaan tulosten analyysiin. Kummassakaan erässä ei nähty merkitseviä tuloksia hiirten käyttäytymisessä. On mahdollista, etteivät VTA:n somatostatiinivälineuronit vaikuta ahdistuneisuus- tai riippuvuuskäyttäytymiseen hiirillä. Ennen lopullisen tulkinnan tekemistä on kuitenkin huomioitava, että ryhmäkoot jäivät paikkavarmistuksen jälkeen hyvin pieniksi (nbatch1= 8 and nbatch2= 4). Tulosten vahvistamiseksi ryhmäkokoa tulisi pyrkiä kasvattamaan tilastollisen todistusvoiman lisäämiseksi.
Keywords: DREADD, somatostatin, ventral tegmental area, interneuron, GABAergic, DREADD, somatostatiini, ventraalisen tegmentumin alue, välineuroni, GABAerginen