Characteristics of the Oprk1Tph2CreERT2 mice strain

Endogenna sygnalizacja opioidowa odgrywa kluczową rolę w licznych procesach fizjologicznych, a receptory κ-opioidowe (KOR) są istotnie zaangażowane w regulację odpowiedzi na stres i odgrywają ważną rolę w zachowaniach związanych z lękiem. Działanie KOR stanowi obecnie cel wielu badań w kontekście rozwoju skutecznych i bezpiecznych metod leczenia zaburzeń psychicznych. Istnieją doniesienia na temat roli KOR w obrębie neuronów serotonergicznych (5-HT), kluczowych modulatorów stanów emocjonalnych, jednak dotychczas nie opisano ich dokładnej funkcji w tym obszarze. W niniejszej pracy zbadano zależny od płci wpływ delecji KOR na neuronach serotoninergicznych na fenotyp behawioralny i molekularny szczepu myszy Oprk1Tph2CreERT2 . Analiza monoamin przeprowadzona za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej wykazała spadek stężenia 5-HT w korze czołowej (FC) samców zmutowanych myszy w porównaniu z grupą kontrolną, podczas gdy u samic nie zaobserwowano zmian. Wstępna charakterystyka behawioralna wykazała brak widocznych efektów mutacji, normalną aktywność w otwartym polu i nienaruszoną preferencję słodkiego smaku. Zaobserwowano jednak znaczący wpływ interakcji genotypu i płci na zachowania lękowe w teście jasnego-ciemnego pudełka. Z kolei test pamięci społecznej wykazał, że samce mutantów cechowały się upośledzoną pamięcią społeczną w porównaniu z grupą kontrolną. Uzyskane wyniki wskazują, że delecja KOR na neuronach 5-HT ma znaczący wpływ na zawartość monoamin w śródmózgowiu i nie zaburza zachowań eksploracyjnych i hedonistycznych. Zaobserwowałam istotny wpływ interakcji (genotyp x płeć) na parametry behawioralne: latencję do pierwszego wejścia jasnego przedziału w teście jasnego-ciemnego pudełka, i na parametry molekularne: zawartość 5-HT w FC. Obserwacje te wskazują, że KOR bezpośrednio moduluje funkcję 5-HT i pośrednio zachowania lękowe w sposób zależny od płci. W przyszłości uzyskane wyniki wspomogą rozwój farmakoterapii zaburzeń neuropsychiatrycznych uwzględniając aspekt płci.Aby zbadać te kwestie, opracowano model myszy (Oprk1Tph2CreERT2) z selektywną inaktywacją genu receptora kappa 1 (OPRK1) we wszystkich neuronach serotoninergicznych. Pomyślne wystąpienie mutacji zostało potwierdzone na poziomie molekularnym przy użyciu hybrydyzacji in situ z sondami fluorescencyjnymi. Poziomy monoamin i metabolitów w korze czołowej i prążkowiu analizowano metodami kulometrycznymi. Oceny behawioralne koncentrowały się na lęku, zachowaniach eksploracyjnych i reakcjach podobnych do anhedonii.Wyniki wykazały, że myszy wykazywały normalną aktywność w otwartym polu i zachowały preferencje dla słodkich smaków. Istniała jednak znacząca interakcja między płcią a genotypem, szczególnie w opóźnieniu wejścia do jasnego przedziału podczas testu jasno-ciemnego pudełka. Na poziom serotoniny w korze czołowej znaczący wpływ miała płeć, a także interakcja między płcią a genotypem. Dodatkowo mutacja prowadziła do znacznego wzrostu wydzielania noradrenaliny w prążkowiu.Analizując różnice płciowe, poziomy dopaminy w korze czołowej i prążkowiu, 5-HIAA w korze czołowej i prążkowiu, HVA w prążkowiu i 3-MT w prążkowiu wykazały znaczne różnice między mężczyznami i kobietami. Znaleziono intrygujący związek między poziomem serotoniny w korze czołowej a opóźnieniem wyjścia do jasnego obszaru w teście jasno-ciemnego pudełka. Samce kontrolne miały wyższy poziom 5-HT i potrzebowały więcej czasu na wyjście, co sugeruje większy niepokój, podczas gdy samice kontrolne wykazywały niższy niepokój. U zmutowanych myszy samice wykazywały zmniejszony niepokój (krótsze opóźnienie wyjścia), podczas gdy samce miały niższy poziom serotoniny i wykazywały zwiększone reakcje lękowe.Dalsze badania nad tym modelem zbadają wpływ mutacji na zdolności społeczne i poznawcze oraz rolę dynorfiny w tych procesach u różnych płci. Odkrycia te mogą ostatecznie przyczynić się do opracowania nowych metod leczenia zaburzeń psychicznych.

Endogenous opioid signalling plays a key role in numerous physiological processes, and κ-opioid receptors (KOR) are significantly involved in regulating the stress response and in anxiety-related behaviours. The action of KOR is currently a target of intensive research in the context of developing effective and safe treatments for psychiatric disorders. There are some reports on the role of KORs within serotonergic (5-HT) neurons, key modulators of emotional states, but their precise function in this area has not yet been described. In the present study, we investigated the gender-dependent effects of KOR deletions on serotonergic neurons on the behavioural and molecular phenotype of the Oprk1Tph2CreERT2 mouse strain. Monoamine analysis by high-performance liquid chromatography showed a decrease in 5-HT in the frontal cortex (FC) of male mutant mice compared to the control group. At the same time, no change was observed in females. Preliminary behavioural characterization showed no apparent effects of the mutation, normal open-field activity and an intact preference for sweet taste. However, a significant effect of interaction of genotype and sex was observed on anxiety behaviour in the light-dark box test. On the other hand, social memory test showed that male mutants exhibited impaired social memory compared to the control group. The results indicate that deletion of KOR on 5-HT neurons affects midbrain monoamine content and has no significant effect on exploratory or hedonic behaviour. I found a significant effect of interaction (genotype x sex) on behavioural parameters: latency to the first enter the bright compartment in the light-dark box test and molecular parameters: 5-HT content in the FC. These observations show that KOR directly modulates 5-HT function and indirectly anxiety-responsive behaviour in a gender-dependent manner. Perhaps in the future, the results obtained will support the development of gender-sensitive pharmacotherapy for neuropsychiatric disorders.To explore these questions, a mouse model (Oprk1Tph2CreERT2) was developed with selective inactivation of the kappa 1 receptor gene (OPRK1) in all serotonergic neurons. The successful occurrence of the mutation was confirmed at the molecular level using in situ hybridisation with fluorescent probes. Monoamine and metabolite levels in the frontal cortex and striatum were analyzed through coulometric methods. Behavioral assessments focused on anxiety, exploratory behavior, and anhedonia-like responses.The results showed that the mice displayed normal open-field activity and retained a preference for sweet tastes. However, there was a notable interaction between gender and genotype, particularly in the latency to enter the bright compartment during the light-dark box test. Serotonin levels in the frontal cortex were significantly influenced by gender, as well as the interaction between gender and genotype. Additionally, the mutation led to a significant increase in norepinephrine secretion in the striatum.When analyzing sex differences, dopamine levels in the frontal cortex and striatum, 5-HIAA in the prefrontal cortex (PFC) and striatum, HVA in the striatum, and 3-MT in the striatum all showed notable variations between males and females. An intriguing link was found between the frontal cortex's serotonin (5-HT) levels and the latency to exit to the bright area in the light-dark box test. Control males had higher 5-HT levels and took longer to exit, suggesting greater anxiety, while control females exhibited lower anxiety. In mutant mice, females showed reduced anxiety (shorter exit latency), whereas males had lower serotonin levels and exhibited heightened anxiety responses.Further studies on this model will investigate the mutation's effects on social and cognitive abilities and the role of dynorphin in these processes across sexes. The findings could eventually contribute to the development of new treatments for psychiatric disorders.