Efectos de la inhibición de las desacetilasas de histonas sobre los cambios inducidos por el estrés agudo en la memoria espacial, los niveles de corticosterona, la acetilación de histonas y la expresión de GR y HDAC2

Abstract

La inducción de estrés agudo previo al entrenamiento de una tarea de aprendizaje espacial deteriora la formación de la memoria a largo plazo. Se han descrito algunos de los mecanismos celulares y moleculares asociados a este efecto en cerebros de roedores, pero se desconocen sus mecanismos epigenéticos. Dado que el entrenamiento en tareas espaciales y el estrés intenso tienen efectos opuestos en el nivel de acetilación de las histonas, es concebible que los efectos deletéreos del estrés sobre la memoria estén mediados por la alteración de su balance. Bajo estos supuestos, se hipotetizó que la inhibición farmacológica de las desacetilasas de histonas evitaría los efectos deletéreos del estrés sobre la memoria. En el presente estudio se evaluó la efectividad de la inhibición de las desacetilasas de tipo I y II con Tricostatina-A para prevenir los efectos a largo plazo del estrés agudo por restricción de movimientos sobre la consolidación de la memoria espacial, los niveles de corticosterona en plasma y cambios en la acetilación de histonas y la expresión del receptor de glucocorticoides (GR/Nr3c1), la desacetilasa de histonas 2 (HDAC2/Hdac2) y subunidades del receptor NMDA (Grin1, Grin2a y Grin2b) en la corteza prefrontal, el hipocampo y la amígdala de ratas Wistar macho adultas. Se encontró que la inhibición de las HDACs evitó que el estrés agudo deteriorara la consolidación de la memoria espacial y potenciara el incremento en los niveles de corticosterona después de la prueba de memoria a largo plazo; además, la inhibición de las HDACs evitó que el estrés indujera cambios en los niveles de acetilación de histonas y en la expresión de GR y HDAC2 en la corteza, el hipocampo o la amígdala de animales entrenados y no entrenados en la tarea espacial. Sin embargo, la inhibición de las HDACs no evitó que estrés agudo alterara la expresión de sub-unidades del receptor NMDA, con excepción de los cambios inducidos en Grin2b en la corteza prefrontal de animales entrenados en la tarea espacial. Estos resultados sustentan la hipótesis de que el deterioro en la consolidación de la memoria espacial causado por estrés agudo supone la alteración del balance de acetilación de histonas, y sugieren que este mecanismo epigenético también tiene un papel en la regulación de la respuesta de estrés y la expresión de GR y HDAC2 en regiones del cerebro que participan en la consolidación de la memoria.

Abstract: Acute stress induced before spatial training impairs memory consolidation. Although some cellular and molecular underpinnings of such effect have been described, the epigenetic mechanisms involved have not yet been studied. Since spatial training and intense stress have opposite effects on histone acetylation balance, it is conceivable that disruption of such balance may underlie acute stress-induced spatial memory consolidation impairment, and that inhibiting histone deacetylases would prevent such effect. Here it was tested the histone deacetylase inhibition with Trichostatin-A effectivity to prevent delayed effects of acute stress on: a) spatial memory consolidation, b) plasma corticosterone levels, c) histone acetylation, d) glucocorticoid receptor (GR/Nr3c1), e) histone deacetylase 2 (HDAC2/Hdac2), and f) NMDA receptor subunits (Grin1, Grin2a y Grin2b) expression on prefrontal cortex, hippocampus, and amygdala of male adult Wistar rats. Notably, histone deacetylase inhibition (HDACi) prevented stress-induced memory impairment and stress-induced increased plasma corticosterone levels in trained animals; also, HDACi prevented stress effects on histone acetylation, and GR/Nr3c1 and HDAC2/Hdac2 expression in prefrontal cortex, hippocampus or amygdala of trained and non-trained animals. However, HDACi did not prevent stress-induced effects on NMDAs’ subunits expression, except for Grin2b in the prefrontal cortex of trained animals. The aforementioned results support the hypothesis that acute stress-induced memory impairment is related to altered histone acetylation balance, and suggests an epigenetic regulation of GR and HDAC2 expression in brain regions related to memory consolidation and stress response.