Serotonin-related pathways and developmental plasticity: relevance for psychiatric disorders

Dialogues Clin Neurosci. 2014 Mar;16(1):29-41. doi: 10.31887/DCNS.2014.16.1/adayer.

Abstract

Risk for adult psychiatric disorders is partially determined by early-life alterations occurring during neural circuit formation and maturation. In this perspective, recent data show that the serotonin system regulates key cellular processes involved in the construction of cortical circuits. Translational data for rodents indicate that early-life serotonin dysregulation leads to a wide range of behavioral alterations, ranging from stress-related phenotypes to social deficits. Studies in humans have revealed that serotonin-related genetic variants interact with early-life stress to regulate stress-induced cortisol responsiveness and activate the neural circuits involved in mood and anxiety disorders. Emerging data demonstrate that early-life adversity induces epigenetic modifications in serotonin-related genes. Finally, recent findings reveal that selective serotonin reuptake inhibitors can reinstate juvenile-like forms of neural plasticity, thus allowing the erasure of long-lasting fear memories. These approaches are providing new insights on the biological mechanisms and clinical application of antidepressants.

El riesgo para los trasiornos psiquiátricos del adulto está determinado en parte por alteraciones de los primeros años de vida que ocurren durante la formatión y maduración de los circuitos neurales. Desde esta perspectiva, hay información reciente que muestra que el sistema serotoninérgico regula los procesos celulares que particípan en la construcción de los circuitos corticales. Hay información traslacional de roedores que indica que la falta de regulación de serotonina en etapas precoces de la vida conduce a una amplía gama de alteraciones conductuales, que van desde fenotipos relacionados con el estrés a déficits sociales. Los estudios en humanos han revelado que las variantes genéticas relacionadas con la serotonina interactúan con el estrés de los primeros años para regular la respuesta de cortisol inducida por el estrés y activar los circuitos neurales involucrados en los trastornos del ánimo y de ansiedad. Han aparecido daios que demuestran que la adversidad en los primeros años de vida induce modificaciones epigenéticas en los genes relacionados con la serotonina. Finalmente, hay hallazgos recientes que revelan que los inhibidores selectivos de la recaptura de serotonina pueden restituir formas de tipo juvenil de plastícidad neural, lo que permite la supresión de memorias de temor de larga duración. Estas aproximaciones están aportando nuevas perspectivas acerca de los mecanismos biológicos y la aplicación clínica de los antidepresivos.

Le risque de développer des maladies psychiatriques à l'âge adulte est en partie déterminé par des altérations précoces touchant la formation et la maturation des circuits neuronaux. Dans cette perspective, des données récentes indiquent que le système sérotoninergique régule des événements cellulaires impliqués dans la construction des circuits corticaux. Des recherches translationnelles chez l'animal révèlent qu'une dysrégulation précoce du système sérotoninergique induit un large éventail d'altérations comportementales allant de phénotypes anxieux-dépressifs liés au stress à des déficits sociaux. Chez l'homme, des études ont permis de mettre en évidence que des variants génétiques du système sérotoninergique interagissent avec l'adversité précoce et régulent la sécrétion du cortisol induite par le stress et l'activation de circuits cérébraux impliqués dans les troubles de l'humeur. De plus, des données récentes révèlent que l'adversité précoce induit des modifications épigénétiques dans des gènes du système serotoninergique. Finalement, il a pu être récemment démontré que des inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine peuvent réinstaurer des formes de neuroplasticité juvénile permettant d'effacer des souvenirs liés à la peur. Ces approches donnent un éclairage novateur sur les effets biologiques des antidépresseurs et leur application clinique.

Keywords: antidepressant; cortex; development; mood disorder; serotonin; stress.

Publication types

  • Research Support, Non-U.S. Gov't
  • Review

MeSH terms

  • Animals
  • Brain / growth & development*
  • Gene-Environment Interaction*
  • Genetic Variation
  • Humans
  • Mental Disorders* / genetics
  • Mental Disorders* / metabolism
  • Mental Disorders* / physiopathology
  • Neurogenesis / physiology
  • Neuronal Plasticity / physiology*
  • Serotonin / genetics
  • Stress, Psychological / complications*

Substances

  • Serotonin