Annette Raab

• Anxiety and depressive disorders result from a complex interplay of genetic and environmental factors and are common mutual comorbidities. On the level of cellular signaling, regulator of G protein signaling 2 (Rgs2) has been implicated in human and rodent anxiety as well as rodent depression. Rgs2 negatively regulates G protein-coupled receptor (GPCR) signaling by acting as a GTPase accelerating protein towards the Gα subunit. The present study investigates, whether mice with a homozygous Rgs2 deletion (Rgs2-/-) show behavioral alterationsAnxiety and depressive disorders result from a complex interplay of genetic and environmental factors and are common mutual comorbidities. On the level of cellular signaling, regulator of G protein signaling 2 (Rgs2) has been implicated in human and rodent anxiety as well as rodent depression. Rgs2 negatively regulates G protein-coupled receptor (GPCR) signaling by acting as a GTPase accelerating protein towards the Gα subunit. The present study investigates, whether mice with a homozygous Rgs2 deletion (Rgs2-/-) show behavioral alterations as well as an increased susceptibility to stressful life events related to human anxiety and depressive disorders and tries to elucidate molecular underlying’s of these changes. To this end, Rgs2-/- mice were characterized in an aversive-associative learning paradigm to evaluate learned fear as a model for the etiology of human anxiety disorders. Spatial learning and reward motivated spatial learning were evaluated to control for learning in non-aversive paradigms. Rgs2 deletion enhanced learning in all three paradigms, rendering increased learning upon deletion of Rgs2 not specific for aversive learning. These data support reports indicating increased long-term potentiation in Rgs2-/- mice and may predict treatment response to conditioning based behavior therapy in patients with polymorphisms associated with reduced RGS2 expression. Previous reports of increased innate anxiety were corroborated in three tests based on the approach-avoidance conflict. Interestingly, Rgs2-/- mice showed novelty-induced hypo-locomotion suggesting neophobia, which may translate to the clinical picture of agoraphobia in humans and reduced RGS2 expression in humans was associated with a higher incidence of panic disorder with agoraphobia. Depression-like behavior was more distinctive in female Rgs2-/- mice. Stress resilience, tested in an acute and a chronic stress paradigm, was also more distinctive in female Rgs2-/- mice, suggesting Rgs2 to contribute to sex specific effects of anxiety disorders and depression. Rgs2 deletion was associated with GPCR expression changes of the adrenergic, serotonergic, dopaminergic and neuropeptide Y systems in the brain and heart as well as reduced monoaminergic neurotransmitter levels. Furthermore, the expression of two stress-related microRNAs was increased upon Rgs2 deletion. The aversive-associative learning paradigm induced a dynamic Rgs2 expression change. The observed molecular changes may contribute to the anxious and depressed phenotype as well as promote altered stress reactivity, while reflecting an alter basal stress level and a disrupted sympathetic tone. Dynamic Rgs2 expression may mediate changes in GPCR signaling duration during memory formation. Taken together, Rgs2 deletion promotes increased anxiety-like and depression-like behavior, altered stress reactivity as well as increased cognitive function.…
• Angststörungen sowie Depressionserkrankungen entstehen in der Regel aus der Interaktion genetischer Faktoren mit Umwelteinflüssen und sind häufig gegenseitige Begleiterkrankungen. Das Protein, Regulator of G protein signaling 2 (Rgs2), wurde mit dem vermehrten Auftreten von Angststörungen im Menschen, sowie mit angstähnlichem sowie depressionsähnlichem Verhalten im Mausmodell assoziiert. Rgs2 beeinflusst auf zellulärer Ebene G Protein gekoppelte Signalwege, indem es die GTPase Aktivität der Gα Untereinheit beschleunigt. In der vorliegendenAngststörungen sowie Depressionserkrankungen entstehen in der Regel aus der Interaktion genetischer Faktoren mit Umwelteinflüssen und sind häufig gegenseitige Begleiterkrankungen. Das Protein, Regulator of G protein signaling 2 (Rgs2), wurde mit dem vermehrten Auftreten von Angststörungen im Menschen, sowie mit angstähnlichem sowie depressionsähnlichem Verhalten im Mausmodell assoziiert. Rgs2 beeinflusst auf zellulärer Ebene G Protein gekoppelte Signalwege, indem es die GTPase Aktivität der Gα Untereinheit beschleunigt. In der vorliegenden Arbeit wurden die Folgen einer homozygoten Rgs2-Defizienz im Mausmodell untersucht. In Anlehnung an die humanen Krankheitsbilder wurde angst- und depressions-ähnliches Verhalten, Stress Reaktivität und den phänotypischen Veränderungen zugrundeliegende molekulare Ursachen evaluiert. Erlernte Furcht gilt als Model der Ätiologie humaner Angsterkrankungen. Aus diesem Grund, wurden Rgs2-/- Mäuse in einem aversiv-assoziativen Lernmodell, der sogenannten Furcht-Konditionierung, untersucht. Dabei zeigte sich erhöhtes Furchtlernen und Furchtgedächtnis in Rgs2-/- Mäusen. Um zu zeigen, dass die erhöhte kognitive Fähigkeit spezifisch für erlernte Furcht sei, wurde räumliches Lernen in zwei Modellen getestet. Rgs2-Defizienz verbesserte auch in diesen Modellen die Lernfähigkeit. Somit konnte gezeigt werden, dass verbesserte kognitive Fähigkeit nicht spezifisch für emotionales Lernen war. Diese Daten auf Verhaltensebene unterstützen bisherige Befunde von erhöhter Langzeit Potenzierung im Hippocampus von Rgs2-/- Mäusen. Im Menschen könnte eine durch Polymorphismen vermittelte reduzierte Rgs2 Expression das Therapieansprechen auf konditionierungsbasierte Verhaltenstherapien verbessern. Bisherige Befunde von erhöhter, angeborener Angst in Rgs2-/- Mäusen konnten in drei Tests, basierend auf dem Annäherungs-Vermeidungs-Konflikt, bestätigt werden. Interessanterweise, zeigten Rgs2-/- Mäuse in allen Tests verminderte Lokomotion in neuen, ungewohnten Umgebungen. Dies könnte auf Neophobie und somit auf das Krankheitsbild der Agoraphobie im Menschen hindeuten. Tatsächlich wurden RGS2 Polymorphismen bereits mit einer erhöhten Inzidenz von Panikstörung mit Agoraphobie assoziiert. Rgs2-/- Mäuse zeigten zudem depressionsähnliches Verhalten, welches in weiblichen Mäusen ausgeprägter war. Des Weiteren zeigten, insbesondere weibliche Rgs2-/- Mäuse, erhöhte Stress Resilienz nach akuter und chronischer Stressexposition. Rgs2 könnte somit ein Faktor der Geschlechtsspezifität von Angst und Depressionserkrankungen sein. Rgs2-Defizienz konnte mit Expressionsänderungen von G Protein gekoppelten Rezeptoren des adrenergen, serotonergen, dopaminergen und Neuropeptid Y Systems in Gehirn und Herz, sowie mit verminderten Spiegeln monoaminerger Neurotransmitter assoziiert werden. Diese Veränderungen könnten zu dem beobachteten ängstlichen sowie depressiven Phänotyp und der veränderten Stress Reaktivität beitragen. Des Weiteren war die Expression zweier, in der Stressreaktion involvierten, microRNAs erhöht. Dies könnte auf einen veränderten basalen Stress Level hindeuten. Furcht-Konditionierung löste dynamische Expressionsänderungen der Rgs2 mRNA aus. Somit könnte die GPCR Signaldauer während der Gedächtnisbildung durch Rgs2 moduliert werden. Zusammengefasst, führt Rgs2-Defizienz im Mausmodell zu erhöhtem angst- und depressions-ähnlichem Verhalten, veränderter Stress Reaktivität sowie erhöhter kognitiver Leistung.…