Introduction: The stress response mediated by the hypothalamus-pituitary-adrenal (HPA) axis activation is highly conserved in vertebrates. Hyperactivity is one such established acute stress response and corticotropin-releasing hormone (CRH), the primary step in HPA activation, signalling has been implicated in this stressor-mediated behaviour. However, whether CRH mediates the acute behavioural effects either alone or in conjunction with glucocorticoids (GCs) are far from clear. We hypothesized that the CRH receptor 1 (CRHR1)-mediated rise in GCs post-stress is necessary for the initiation and maintenance of acute stress-related behaviour. Methods: We first generated zebrafish (Danio rerio) with a mutation in the crhr1 gene (CRHR1-KO) to assess the function of CRH. The behavioural readout utilized for this study was the locomotor activity of larval zebrafish in response to acute light exposure, a protocol that freezes the larvae in response to the light stimulus. To test whether cortisol signalling is involved in the stress-mediated hyperactivity, we treated wildtype fish with metyrapone, an inhibitor of 11β-hydroxylase, to suppress cortisol production. The temporal role for cortisol signalling in the stress-related hyperactivity was tested using the glucocorticoid receptor (GRKO) and mineralocorticoid receptor (MRKO) knockout zebrafish mutants. Results: CRHR1-KO larvae did not increase cortisol, the principal GC in teleosts, post-stress, confirming a functional knockout. An acute stress resulted in the hyperactivity of the larvae in light at 15, 60 and 240 min post-stress and this was absent in CRHR1-KO larvae. Addition of metyrapone effectively blocked the attendant rise in cortisol post-stress; however, the stress-mediated hyperactivity was inhibited only at 60 min and 240 min but not at 15 min post-stress. Addition of human CRH peptide caused hyperactivity at 15 min and this response was also abolished in the CRHR1-KO mutants. The stress-induced hyperactivity was absent in the MRKO fish, while GRKO mutants showed transient effects. Conclusions: The results suggest that the stress-induced hyperactivity is induced by the CRH/CRHR1 system, while the temporal activation of cortisol production and the associated GR/MR signalling is essential for prolonging the stressor-induced hyperactivity. This study underscores the importance of systems-level analysis to assess stress responsivity.


中文翻译：

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CRH和皮质醇的协调作用形成斑马鱼急性应激诱导的行为反应

简介：由下丘脑-垂体-肾上腺 (HPA) 轴激活介导的应激反应在脊椎动物中是高度保守的。多动是这样一种已建立的急性应激反应和促肾上腺皮质激素释放激素 (CRH)，它是 HPA 激活的主要步骤，信号传导与这种应激源介导的行为有关。然而，CRH 是否单独或与糖皮质激素 (GCs) 一起介导急性行为影响尚不清楚。我们假设 CRH 受体 1 (CRHR1) 介导的 GCs 应激后升高对于急性应激相关行为的启动和维持是必要的。方法：我们首先生成了 crhr1 基因 (CRHR1-KO) 突变的斑马鱼 (Danio rerio)，以评估 CRH 的功能。本研究使用的行为读数是斑马鱼幼虫在急性光照下的运动活动，这是一种冷冻幼虫以响应光刺激的方案。为了测试皮质醇信号传导是否参与应激介导的过度活跃，我们用 11β-羟化酶抑制剂美替拉酮治疗野生型鱼，以抑制皮质醇的产生。使用糖皮质激素受体 (GRKO) 和盐皮质激素受体 (MRKO) 敲除斑马鱼突变体测试皮质醇信号传导在压力相关多动中的时间作用。结果：CRHR1-KO 幼虫在应激后没有增加皮质醇，皮质醇是硬骨鱼的主要 GC，证实了功能性敲除。急性应激导致幼虫在 15 岁时在光照下过度活跃，应激后 60 和 240 分钟，这在 CRHR1-KO 幼虫中不存在。添加美替拉酮有效地阻止了应激后皮质醇的随之升高；然而，应激介导的过度活跃仅在 60 分钟和 240 分钟受到抑制，但在应激后 15 分钟没有受到抑制。人 CRH 肽的添加在 15 分钟时引起过度活跃，并且这种反应在 CRHR1-KO 突变体中也被消除。MRKO 鱼中不存在应激诱导的过度活跃，而 GRKO 突变体表现出短暂的影响。结论：结果表明，应激诱导的多动是由 CRH/CRHR1 系统诱导的，而皮质醇产生的时间激活和相关的 GR/MR 信号传导对于延长应激源诱导的多动至关重要。这项研究强调了系统级分析对评估压力响应性的重要性。添加美替拉酮有效地阻止了应激后皮质醇的随之升高；然而，应激介导的过度活跃仅在 60 分钟和 240 分钟受到抑制，但在应激后 15 分钟没有受到抑制。人 CRH 肽的添加在 15 分钟时引起过度活跃，并且这种反应在 CRHR1-KO 突变体中也被消除。MRKO 鱼中不存在应激诱导的过度活跃，而 GRKO 突变体表现出短暂的影响。结论：结果表明，应激诱导的多动是由 CRH/CRHR1 系统诱导的，而皮质醇产生的时间激活和相关的 GR/MR 信号传导对于延长应激源诱导的多动至关重要。这项研究强调了系统级分析对评估压力响应性的重要性。添加美替拉酮有效地阻止了应激后皮质醇的随之升高；然而，应激介导的过度活跃仅在 60 分钟和 240 分钟受到抑制，但在应激后 15 分钟没有受到抑制。人 CRH 肽的添加在 15 分钟时引起过度活跃，并且这种反应在 CRHR1-KO 突变体中也被消除。MRKO 鱼中不存在应激诱导的过度活跃，而 GRKO 突变体表现出短暂的影响。结论：结果表明，应激诱导的多动是由 CRH/CRHR1 系统诱导的，而皮质醇产生的时间激活和相关的 GR/MR 信号传导对于延长应激源诱导的多动至关重要。这项研究强调了系统级分析对评估压力响应性的重要性。应激介导的多动症仅在 60 分钟和 240 分钟受到抑制，但在应激后 15 分钟没有受到抑制。人 CRH 肽的添加在 15 分钟时引起过度活跃，并且这种反应在 CRHR1-KO 突变体中也被消除。MRKO 鱼中不存在应激诱导的过度活跃，而 GRKO 突变体表现出短暂的影响。结论：结果表明，应激诱导的多动是由 CRH/CRHR1 系统诱导的，而皮质醇产生的时间激活和相关的 GR/MR 信号传导对于延长应激源诱导的多动至关重要。这项研究强调了系统级分析对评估压力响应性的重要性。应激介导的多动症仅在 60 分钟和 240 分钟受到抑制，但在应激后 15 分钟没有受到抑制。人 CRH 肽的添加在 15 分钟时引起过度活跃，并且这种反应在 CRHR1-KO 突变体中也被消除。MRKO 鱼中不存在应激诱导的过度活跃，而 GRKO 突变体表现出短暂的影响。结论：结果表明，应激诱导的多动是由 CRH/CRHR1 系统诱导的，而皮质醇产生的时间激活和相关的 GR/MR 信号传导对于延长应激源诱导的多动至关重要。这项研究强调了系统级分析对评估压力响应性的重要性。人 CRH 肽的添加在 15 分钟时引起过度活跃，并且这种反应在 CRHR1-KO 突变体中也被消除。MRKO 鱼中不存在应激诱导的过度活跃，而 GRKO 突变体表现出短暂的影响。结论：结果表明，应激诱导的多动是由 CRH/CRHR1 系统诱导的，而皮质醇产生的时间激活和相关的 GR/MR 信号传导对于延长应激源诱导的多动至关重要。这项研究强调了系统级分析对评估压力响应性的重要性。人 CRH 肽的添加在 15 分钟时引起过度活跃，并且这种反应在 CRHR1-KO 突变体中也被消除。MRKO 鱼中不存在应激诱导的过度活跃，而 GRKO 突变体表现出短暂的影响。结论：结果表明，应激诱导的多动是由 CRH/CRHR1 系统诱导的，而皮质醇产生的时间激活和相关的 GR/MR 信号传导对于延长应激源诱导的多动至关重要。这项研究强调了系统级分析对评估压力响应性的重要性。而皮质醇产生的时间激活和相关的 GR/MR 信号传导对于延长压力源诱导的多动症是必不可少的。这项研究强调了系统级分析对评估压力响应性的重要性。而皮质醇产生的时间激活和相关的 GR/MR 信号传导对于延长压力源诱导的多动症是必不可少的。这项研究强调了系统级分析对评估压力响应性的重要性。