Cdk5 is essential for amphetamine to increase dendritic spine density in hippocampal pyramidal neurons

Autores
Ferreras, Soledad; Fernández, Guillermo César; Danelon, Víctor; Pisano, María Victoria; Masseroni, Maria Luján; Chapleau, Christopher; Krapacher, Favio Ariel; Mlewski, Estela Cecilia; Masco, Daniel Hugo; Arias Grandio, Carlos; Pozzo Miller, Lucas; Paglini, Maria Gabriela
Año de publicación
2017
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Psychostimulant drugs of abuse increase dendritic spine density in reward centers of the brain. However, little is known about their effects in the hippocampus, where activity-dependent changes in the density of dendritic spine are associated with learning and memory. Recent reports suggest that Cdk5 plays an important role in drug addiction, but its role in psychostimulant?s effects on dendritic spines in hippocampus remain unknown. We used in vivo and in vitro approaches to demonstrate that amphetamine increases dendritic spine density in pyramidal neurons of the hippocampus. Primary cultures and organotypic slice cultures were used for cellular, molecular, pharmacological and biochemical analyses of the role of Cdk5/p25 in amphetamine-induced dendritic spine formation. Amphetamine (two-injection protocol) increased dendritic spine density in hippocampal neurons of thy1-green fluorescent protein (GFP) mice, as well as in hippocampal cultured neurons and organotypic slice cultures. Either genetic or pharmacological inhibition of Cdk5 activity prevented theamphetamine?induced increase in dendritic spine density. Amphetamine also increased spine density in neurons overexpressing the strong Cdk5 activator p25. Finally, inhibition of calpain, the protease necessary for the conversion of p35 to p25, prevented amphetamine?s effect on dendritic spine density. We demonstrate, for the first time, that amphetamine increases the density of dendritic spine in hippocampal pyramidal neurons in vivo and in vitro. Moreover, we show that the Cdk5/p25 signaling and calpain activity are both necessary for the effect of amphetamine on dendritic spine density. The identification of molecular mechanisms underlying psychostimulant effects provides novel and promising therapeutic approaches for the treatment of drug addiction.
Fil: Ferreras, Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina
Fil: Fernández, Guillermo César. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina
Fil: Danelon, Víctor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina
Fil: Pisano, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina
Fil: Masseroni, Maria Luján. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina
Fil: Chapleau, Christopher. University of Alabama at Birmingahm; Estados Unidos
Fil: Krapacher, Favio Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina
Fil: Mlewski, Estela Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina
Fil: Masco, Daniel Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; Argentina
Fil: Arias Grandio, Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina
Fil: Pozzo Miller, Lucas. University of Alabama at Birmingahm; Estados Unidos
Fil: Paglini, Maria Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina
Materia
AMPHETAMINE
HIPPOCAMPUS
DENDRITIC SPINES
CDK5/P35
CALPAIN
ORGANOTYPIC SLICE CULTURES
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
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We used in vivo and in vitro approaches to demonstrate that amphetamine increases dendritic spine density in pyramidal neurons of the hippocampus. Primary cultures and organotypic slice cultures were used for cellular, molecular, pharmacological and biochemical analyses of the role of Cdk5/p25 in amphetamine-induced dendritic spine formation. Amphetamine (two-injection protocol) increased dendritic spine density in hippocampal neurons of thy1-green fluorescent protein (GFP) mice, as well as in hippocampal cultured neurons and organotypic slice cultures. Either genetic or pharmacological inhibition of Cdk5 activity prevented theamphetamine?induced increase in dendritic spine density. Amphetamine also increased spine density in neurons overexpressing the strong Cdk5 activator p25. Finally, inhibition of calpain, the protease necessary for the conversion of p35 to p25, prevented amphetamine?s effect on dendritic spine density. We demonstrate, for the first time, that amphetamine increases the density of dendritic spine in hippocampal pyramidal neurons in vivo and in vitro. Moreover, we show that the Cdk5/p25 signaling and calpain activity are both necessary for the effect of amphetamine on dendritic spine density. The identification of molecular mechanisms underlying psychostimulant effects provides novel and promising therapeutic approaches for the treatment of drug addiction.Fil: Ferreras, Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Fernández, Guillermo César. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Danelon, Víctor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; ArgentinaFil: Pisano, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Masseroni, Maria Luján. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. 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Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas; ArgentinaFil: Arias Grandio, Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Pozzo Miller, Lucas. University of Alabama at Birmingahm; Estados UnidosFil: Paglini, Maria Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. 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