Chronické Podávání 5-HT1A Agonisty Receptoru, Zmírňuje Deprese a Deprese Vyvolané Hypoalgesia

Abstrakt

Předchozí studie ukázaly, že pacientů s depresí, stejně jako zvířecích modelů deprese vykazují snížení citlivosti na evokované bolesti podněty, a serotonin je uvedeno, aby se zapojili do deprese vyvolané hypoalgesia. Účelem této studie bylo prozkoumat potenciální roli receptoru 5-HT1A v hypoalgezii vyvolané depresí. Akutní nebo chronické podávání agonisty receptoru 5-HT1A, 8-OH-DPAT, bylo provedeno u čichové bulbektomie (OB)a krys provozovaných falešně. Deprese podobné chování a prahové hodnoty bolesti byly měřeny pomocí testu na otevřeném poli a testu tepelné bolesti sálavého tepla. Zjistili jsme, že akutní podávání 8-OH-DPAT zvýšilo pohybovou aktivitu a prahové hodnoty bolesti u falešných potkanů, ale nemělo žádný vliv na krysy OB. V kontrastu, chronické podávání 8-OH-DPAT snížené pohybové aktivity a práh bolesti a je obnovena normální úroveň. Zvýšené prahové hodnoty bolesti byly také pozorovány u falešných potkanů po chronickém podání. Tyto výsledky ukázaly, že chronické podávání 8-OH-DPAT obrátil deprese vyvolané snížení citlivosti bolesti u potkanů, což naznačuje, že 5-HT1A receptor může hrát roli v depresi spojené hypoalgesia.

1. Úvod

deprese i bolest jsou oslabující nemoci, které vedou k obrovským nárokům na lékařské služby a ohrožují životní vlastnosti pacientů. V klinické praxi, studie ukázaly, že značná část pacientů s depresivní poruchou trpí chronickou bolestí a naopak, pacienti s chronickou bolestí mají zvýšené riziko vzniku depresivní poruchy . Na rozdíl od této úzké klinické asociace bolesti a deprese vykazují depresivní pacienti sníženou citlivost na experimentální stimul bolesti . Výzkum na zvířatech také zjistil, že prahové hodnoty bolesti se zvyšují u potkanů s depresivním chováním .

nedávné studie ukázaly potenciální roli serotoninu v hypoalgezii vyvolané depresí . Serotoninergní neurotransmise se již dlouho předpokládá, že se podílí na nociceptivním zpracování i na patofyziologii deprese . V klinické praxi se selektivní inhibitory zpětného vychytávání serotoninu (SSRI) a inhibitory zpětného vychytávání serotoninu-noradrenalinu (SNRI) běžně používají k léčbě chronické bolesti . Klinické studie zjistily, že léčba deprivací spánku, která by mohla zvýšit serotoninergní přenos, zvrátila citlivost na bolest vůči hyperalgezii . A šest týdnů léčby snris duloxetinem snížilo experimentální prahové hodnoty bolesti tepla na normální u pacientů s depresí . V našich předchozích studiích bylo zjištěno, že tepelná nociceptivní prahy v depresivní-jako krysy přiblížil normální úrovni, po systémovém podávání Ssri fluoxetin . Žádná studie však dosud nezkoumala další mechanismus zprostředkovávající tyto účinky.

5-HT1A receptor je nejhojnější serotoninové podtypy exprimované v mozku. Je široce distribuován v oblastech, jako je prefrontální kůra, limbický systém a hypotalamus, které přijímají serotonergní vstup z jader raphe. Bylo přijato, že receptor 5-HT1A hraje převládající roli v modulaci bolesti . Studie na lidech naznačují, že chronická bolest byla spojena s nízkým receptorem 5-HT1A . Kromě toho byly u depresivních potkanů a depresivních pacientů zjištěny nižší hustoty receptoru 5-HT1A .

tato studie byla navržena tak, aby vyšetřil potenciální roli 5-HT1A receptorů v deprese vyvolané hypoalgesia podáváním 5-HT1A receptor agonista 8-OH-DPAT v krysy. Jako zvířecí model deprese byla použita čichová bulbektomizovaná (OB) krysa. Předpokládali jsme, že chronické podávání 8-OH-DPAT by mohlo zmírnit depresivní chování a také hypoalgezii vyvolanou depresí u potkanů OB.

2. Materiály a metody

2.1. Zvířata

Osmdesát-jeden muž u potkanů Sprague Dawley (váha na příjezdu 200-220 g, Laboratorní Zvíře Centrum Akademie Vojenských Lékařských Věd, Peking, Čína) byly použity v této studii a umístěna samostatně. Jídlo a voda byly k dispozici ad libitum. Kolonie byla udržována na C se standardním cyklem 12 h světlo-tma (světla svítí v 07: 00). Zvířata jsou povolena na navyknout na životní prostředí po dobu 1 týdne před experimenty a byly zpracovány denně experimentátor. Byla přijata odpovídající opatření k minimalizaci bolesti nebo nepohodlí. Experimenty byly provedeny v souladu s Národním institutem Zdravotní Příručka pro péči a použití laboratorních zvířat (NIH publikace č. 80-23) revidované 1996. Výzkumný protokol byl schválen výborem pro institucionální péči o zvířata a použití Čínské akademie věd.

2.2. Experimentální Design

v této studii byly provedeny dva experimenty. V experimentu 1 byl agonista receptoru 5-HT1A 8-OH-DPAT intraperitoneálně injikován akutně 30 minut před testem v otevřeném poli a prahovou zkouškou tepelné bolesti. V experimentu 2 byl 8-OH-DPAT intraperitoneálně podáván chronicky po dobu po sobě jdoucích 14 dnů před testy chování. Každá krysa byla přidělena k účasti pouze na jednom experimentu. Experimentální protokol byl znázorněn na obrázku 1. Pro oba experimenty byly krysy zpočátku testovány v otevřeném poli a v latenci stažení tlapky (PWL) na škodlivé sálavé teplo. Poté byli rozděleni do dvou skupin (OB group a sham group) a vyváženi podle svých prahů lokomoce a tepelné bolesti v otevřeném poli. Krysy ve skupině OB a ve skupině sham podstoupily bilaterální čichovou bulbektomii a falešnou operaci. Po 2-týdenní rekonvalescence, open-field test a práh bolesti zkoušky byly provedeny znovu posoudit depresivní stav a bolest, citlivost krysy. Ob / saline a sham / solný roztok) a 8-OH-dpat skupina (tj. OB / 8-OH-DPAT a sham / OB / 8-OH-DPAT), která dostávala intraperitoneální injekci fyziologického roztoku a 8-OH-DPAT.

Obrázek 1

Schéma experimentálního protokolu. Zpočátku byla měřena výchozí aktivita v otevřeném poli a prahové hodnoty tepelné bolesti. Poté byly krysy rozděleny do dvou skupin (OB a falešné skupiny, které dostávaly čichovou bulbektomii a falešnou chirurgii, resp.). Obě skupiny byly dále rozděleny do dvou podskupin buď fyziologický roztok nebo roztok 8-OH-DPAT injekci, která byla spravována 30 min před behaviorální testy (akutní podávání), nebo jednou denně po dobu 14 po sobě jdoucích dnů (chronické podávání).

2.3. Chirurgický Postup pro Čichové Bulbectomy

Zvířata byla anestetizována s pentobarbital sodný (0,5 mg/kg, i.p.) a stanovena na stereotaxic přístroje (Stoelting, USA). K odhalení lebky byl proveden středový sagitální řez. Dvě 2-mm, průměr díry nudili 8 mm rostrální k bregma a 2 mm boční podélné osy samostatně. Bilaterální čichové žárovky byly nasáván z otvorů pomocí vakuové čerpadlo, a dutina byla naplněna gel pěna (Coltene Whaledent, Švýcarsko) ke kontrole krvácení. Zvláštní pozornost byla věnována tomu, aby nedošlo k poškození čelní kůry. Penicilinový prášek byl posypán na ránu před uzavřením. Falešně operované krysy byly léčeny podobně, kromě toho, že nebyly odstraněny žádné mozkové tkáně. Tělesná hmotnost každé krysy byla měřena den předtím a denně po dobu 14 dnů po operaci. Na konci experimentu byla zvířata rozřezána, aby se zkontrolovalo, zda byly odstraněny všechny čichové žárovky. Pokud tomu tak není, budou údaje v konečné analýze odmítnuty.

2.4. Behaviorální testy

2.4.1. Test na otevřeném poli

test na otevřeném poli byl proveden na železné kruhové černé základně (průměr 180 cm) a aplikován k analýze pohybového chování potkanů. Stěna obklopující základnu sestávala z 50 cm vysokého železného plechu. Osvětlení bylo zajištěno 40 W žárovkou. Každé zvíře bylo testováno v otevřeném poli po dobu 5 minut. Vzdálenost ujetá během testu byla zaznamenána počítačovým systémem Etho Vision (Noldus Information Technology, Wageningen, Nizozemsko). V intervalu mezi jednotlivými dvěma zkouškami byl přístroj vyčištěn ethanolem a vodou, aby se odstranily čichové podněty.

2.4.2. Prahový Test bolesti

přístroj a test na bolest vyvolanou teplem byly stejné, jak popsali Wang et al. . Stručně řečeno, krysy byly umístěny do plexisklové komory na skleněné podlaze, pod kterou byl umístěn přístroj sálavého tepla (100 W projekční lampa). Paprsek světla otvorem (průměr 4 mm) přístroje byl zaměřen na plantární povrch levé zadní tlapky. PWL byla definována jako doba mezi nástupem světla a zvednutím tlapky. Intenzita světla byla upravena tak, že základní PWL byl kolem 7 s, s cut-off čas 22 s, aby se zabránilo poškození tkáně. U každé krysy byly provedeny celkem čtyři studie s intervalem nejméně 5 minut. Poslední tři studie byly zprůměrovány, aby se dosáhlo průměrné latence jako prahu tepelné vyvolané bolesti.

2.5. Léky

5-HT1A receptor agonista 8-OH-DPAT byl zakoupen od Sigma-Aldrich (St. Louis, Missouri) a rozpuštěny ve fyziologickém roztoku (0.9% NaCl) bezprostředně před aplikací. Samostatné podskupiny bulbectomy a nonbulbectomy zvířat byly léčeny intraperitoneální injekcí buď 8-OH-DPAT (3 mg/kg) nebo fyziologický roztok (3 mg/kg). V experimentu 1, jeden den po deprese model založen, open-pole byl testován s fyziologickým roztokem nebo 8-OH-DPAT injekčně 30 min dříve. Tři dny po vytvoření modelu deprese byla latence abstinence tlapky testována fyziologickým roztokem nebo 8-OH-DPAT injekčně 30 minut před. V experimentu 2, po deprese model založen, po sobě jdoucích 14-denní injekce fyziologického roztoku nebo 8-OH-DPAT jednou denně byla provedena podle skupin. Latence odběru tlapky na otevřeném poli a sálavém teplu byla testována 15. den.

2.6. Statistická analýza

GraphPad prism 5.0 byla použita k analýze dat a generování grafů. Data zahrnující 2 faktory byla analyzována obousměrnou analýzou rozptylu (ANOVA) následovanou Bonferroniho post hoc testem. Studentův t-test byl použit pro porovnání prostředků dvou skupin. Data byla prezentována jako prostředek ± SEM. Statistická významnost byla stanovena na .

3. Výsledky

3.1. Behaviorální Výsledky, OB Deprese Modelu

, Jak je znázorněno na Obrázku 2(a), zvýšení tělesné hmotnosti zvířat nelišily mezi OB a sham skupiny. Během následujících dvou týdnů pozorování, významné snížení tělesné hmotnosti bylo pozorováno v OB potkanů ve srovnání s kontrolní potkani (two-way ANOVA, skupina, účinky: (1, 1106) = 53.08, ; Bonferroniho posttests, každý den) (Obrázek 2(a)). Po operaci vykazovaly krysy OB signifikantně vyšší úroveň pohybového chování v otevřeném poli než u kontrolních potkanů (obousměrná ANOVA oproti cm) (Obrázek 2(b)). Tyto výsledky naznačují, že krysy OB vykazovaly depresivní chování a zvířecí model deprese byl úspěšně zaveden.

(a)

(b)

(c)

(a)
(b)
(c)

Obrázek 2

Behaviorální výsledku OB model pro deprese a deprese vyvolané hypoalgesia. a) tělesné hmotnosti. Významné snížení tělesné hmotnosti bylo pozorováno ve skupině OB ve srovnání s kontrolní skupinou během 14denního postoperačního období (). b) zkouška v otevřeném poli. Signifikantně vyšší úroveň pohybové aktivity byla zjištěna u potkanů OB než u kontrolních potkanů (). c) zkouška prahové hodnoty tepelné bolesti. Latence stažení tlapky na škodlivé sálavé tepelné podněty byla významně prodloužena u potkanů OB (). Údaje jsou uvedeny jako průměr ± SEM.***.

kromě toho, zvířata v OB skupiny zobrazí déle PWLs ve srovnání s kontrolní skupinou (two-way ANOVA, ve srovnání s, ) (Obrázek 2(c)), což naznačuje, že depresivní-jako krysy měly vyšší práh bolesti než normální krysy. To znamená, že krysy ošetřené OB vyvinuly hypoalgezii na škodlivé tepelné podněty.

3.2. Účinky Akutního Podání 5-HT1A Agonisty Receptoru

, Jak je znázorněno na Obrázku 3, akutní 8-OH-DPAT léčby se výrazně zvýšila ujetou vzdálenost v otevřeném poli v kontrolní skupině (two-way ANOVA, versus cm), ale neměl žádný vliv na OB potkanů (Obrázek 3(a)). Kromě toho krysy provozované falešně vykazovaly významně delší PWL po akutní léčbě 8-OH-DPAT (obousměrná ANOVA versus s) a krysy OB nevykazovaly významný rozdíl (obrázek 3(b)). Tyto výsledky naznačují, že akutní podání 8-OH-DPAT zvýšit pohybovou aktivitu a per se mají antinociceptive vliv na normální krysy, ale nemusí mít vliv na depresivní-jako krysy.

(a)

(b)

(a)
(b)

Obrázek 3

Účinky akutního podání 8-OH-DPAT. Akutní léčba 8-OH-DPAT významně zvýšila pohybovou aktivitu () (a) a prahové hodnoty bolesti () (b) u potkanů operovaných falešně, ale nemají žádný účinek na krysy OB. Údaje jsou uvedeny jako průměr±SEM.*, **.

3.3. Účinky Chronického Podávání 5-HT1A Agonisty Receptoru

, Jak je znázorněno na Obrázku 4, chronické 8-OH-DPAT léčba neměla žádný vliv na podvod-léčených potkanů, a zároveň výrazně snížit pohybovou aktivitu v OB potkanů (two-way ANOVA, versus cm, ), na rozdíl od pozorování akutní podávání (viz Obrázek 4(a)). Test prahové hodnoty tepelné bolesti odhalil významně prodloužené PWL u krys provozovaných falešně po chronické léčbě 8-OH-DPAT (obousměrná ANOVA versus s), v souladu s tím pozorovaným při akutním podání. Nicméně, po chronické 8-OH-DPAT léčby, PWLs v OB potkanů byla významně snížena (two-way ANOVA, s versus s ) a obnoven na normální úroveň (OB/8-OH-DPAT oproti Sham/fyziologický roztok: two-way ANOVA, ve srovnání s, a ) (Obrázek 4(b)). Tyto výsledky naznačují, že chronická léčba 8-OH-DPAT zmírňuje chování podobné depresi a OB-indukovanou hypoalgezii u potkanů.

(a)

(b)

(a)
(b)

Obrázek 4

Účinky chronického podávání 8-OH-DPAT. a) pohybová aktivita v otevřeném poli. Chronická léčba 8-OH-DPAT neměla žádný účinek na falešné krysy, ale významně snížila pohybovou aktivitu u OB potkanů (). b) práh bolesti sálavého tepla. Prahové hodnoty bolesti u falešných potkanů byly po léčbě zvýšeny; naproti tomu u potkanů OB byly sníženy a obnoveny na normální úroveň (). Údaje jsou uvedeny jako průměr ± SEM. *.05, ***.

4. Diskuse

V této studii jsme zkoumali účinky, akutní a chronické podávání 5-HT1A receptorů agonisty 8-OH-DPAT, na open-oblasti chování a tepelné vyvolán práh bolesti v sham – a OB-léčených potkanů. Výsledky ukázaly, že (1) akutní podávání 8-OH-DPAT zvýšilo pohybovou aktivitu a prahové hodnoty bolesti u falešných potkanů, ale nemělo žádný účinek na krysy OB; (2) naopak, chronické podávání 8-OH-DPAT snížené pohybové aktivity a práh bolesti v OB krysy a je obnovena na normální úroveň. Zvýšené prahové hodnoty bolesti byly také pozorovány u falešných potkanů po chronickém podání. Tato zjištění prokázala, že receptor 5-HT1A se podílel na zprostředkování depresivního chování a související hypoalgezie u potkanů.

serotonergní dysfunkce byla zapojena do základní patofyziologie deprese a chronické bolesti . Předchozí studie ukázaly, že akutní a chronické podávání agonisty receptoru 5-HT1A má různé antinociceptivní a antidepresivní účinky . V této studii jsme testovali účinky akutního nebo chronického podání. Je zřejmé, že v OB krysy, pouze chronické podávání 8-OH-DPAT prokázal antidepresivní účinek, reprezentován jako snížená aktivita v open-field test a snížený práh bolesti na škodlivé tepelné stimulace. Nenašli jsme antidepresivní účinek akutní injekce 8-OH-DPAT na krysy OB. Tyto výsledky jsou v souladu s předchozími studiemi, že OB model je citlivý téměř výhradně na chronickou, ale ne akutní, antidepresivní léčbu. Existují také důkazy, že hustota receptoru 5-HT1A byla u OB potkanů výrazně snížena ve srovnání s falešnými potkany. Je tedy nejpravděpodobnější, že jedna dávka 8-OH-DPAT nestačí k dosažení terapeutického účinku na depresivní krysy.

V této studii, a to jak akutní a chronické podávání 8-OH-DPAT neměl antinociceptive účinky na podvod krysy, v souladu s předchozími studiemi, že systémové podání 8-OH-DPAT vyrábí analgezii v hot plate test a tail flick tepelné bolesti testu . Nedávná studie u knockoutových myší prokázala, že receptory 5-HT1A zprostředkovávají endogenní inhibiční kontrolu nocicepce vyvolané teplem . Receptory 5-HT1A jsou umístěny jak presynapticky v jádrech raphe, tak postsynapticky v diskrétních oblastech mozku, včetně kůry, amydale a hipokampu . Důkazy potvrzují, že jak pre -, tak postsynaptické receptory 5-HT1A jsou zapojeny do analgetického účinku 8-OH-DPAT .

kromě toho jsme pozorovali sníženou hypoalgezii na normální úroveň po chronickém podání 8-OH-DPAT u OB potkanů. Serotonergní léky se běžně používají jako antidepresiva v klinické praxi. Bylo prokázáno, že antidepresiva zlepšují příznaky deprese a bolesti poněkud nezávisle u depresivních pacientů. Například přibližně 50% zlepšení intenzity bolesti vyvolané duloxetinem bylo nezávislé na zlepšení deprese . V naší studii se zdálo, že příznaky deprese a hypoalgezie jsou rovnoměrně ovlivněny čichovou bulbektomií; snížená hypoalgezie tedy může být přičítána nepřímému výsledku antidepresivní účinek vyvolaný 8-OH-DPAT. Bylo prokázáno, že nedostatek serotonergní funkce je primárním patogenem depresivního onemocnění . Bylo hlášeno, že chronické podávání agonistů 5-HT1A vyvolalo desenzibilizaci presynaptických receptorů 5-HT1A v jádrech raphe a tím zvýšilo uvolňování 5-HT . U depresivních pacientů byla navíc zjištěna nadměrná aktivita osy hypotalamo-hypofýza-nadledviny (HPA). Bylo prokázáno, že aktivace receptorů 5-HT1A normalizuje aktivitu HPA, čímž má terapeutický účinek .

další možný mechanismus, který je základem obnovené citlivosti na bolest u potkanů OB po léčbě 8-OH-DPAT, může být způsoben inhibicí aktivity opioidů. Bylo prokázáno, že uvolňování opioidů vyvolané stresem inhibuje bolest u depresivních pacientů . Předchozí studie ukázaly, že agonista receptoru 5-HT1A může snížit analgezii a toleranci zprostředkovanou opioidy . Bylo také zjištěno, že 8-OH-DPAT může inhibovat uvolňování endogenních opioidů vyvolané elektrickou stimulací v řezech míchy potkanů . Chronické podávání 8-OH-DPAT by tak mohlo obnovit hypoalgezii vyvolanou depresí snížením uvolňování endogenních opioidů.

u falešných potkanů jsme zjistili, že akutní podání 8-OH-DPAT zvýšilo pohybovou aktivitu. Zvýšení vzdálenost, se shodují s jinými uvádí, že akutní podání 5-HT1A agonisté způsobil serotoninový syndrom zastoupen hyperaktivní chování, ploché držení těla a předních končetin šlapání . To bylo hlásil, že nízké dávky 8-OH-DPAT (0.01–0.05 mg/kg) stimuluje přednostně 5-HT1A autoreceptors, zatímco vysoké dávky (i.e, ≥0,2 mg/kg) může aktivovat postsynaptické receptory , které zvyšují 5-HT uvolnění a vyrábí hyperaktivita . Relativně vysoká dávka použitá v této studii tedy může odpovídat za hyperaktivitu potkanů. Jako předchozí studie ukázaly, že opakované dávky 8-OH-DPAT by mohlo snížit serotoninový syndrom prostřednictvím desenzibilizace postsynaptické 5-HT1A receptory , naše studie potvrdila předchozí zjištění ukazují, že chronické podávání 8-OH-DPAT neměl vést k hyperaktivní chování v otevřeném poli v centrálním krysy.

V souhrnu naše výsledky prokázaly, že receptor 5-HT1A se podílel na depresivním chování a hypoalgezii vyvolané OB u potkanů. Nicméně, naše studie má několik omezení. (1) v této studii byla přijata pouze jedna relativně vysoká dávka 8-OH-DPAT (3 mg / kg). Jak bylo uvedeno výše, různé dávky 8-OH-DPAT mohou mít rozdílné účinky. V budoucích studiích je tedy třeba provést více experimentů zahrnujících různé dávky. (2) v této studii byl použit pouze model bolesti vyvolaný sálavým teplem. Vzhledem k tomu, že deprese může způsobit zmírnit evokované bolesti a zhoršená spontánní bolest , další bolest modely by měly být zahrnuty odhalit roli 5-HT1A receptorů v deprese-související chování.

5. Závěr

Na závěr naše studie prokázala, že chronické podávání 5-HT1A receptor agonista 8-OH-DPAT ulevilo, deprese a deprese vyvolané hypoalgesia, který navrhl, že 5-HT1A receptor může hrát klíčovou roli v deprese vyvolané hypoalgesia. Budoucí studie by měly být navrženy tak, aby zkoumaly přesnější mechanismus pro vybudování lepších strategií pro léčbu deprese a chronické bolesti.

střet zájmů

autoři prohlašují, že neexistuje žádný střet zájmů ohledně zveřejnění tohoto příspěvku.

Poděkování

Tato práce byla financována prostřednictvím NNSF Grant (31271092) a Čínské Akademie Věd Znalostí Inovační Projekt Dotace (KSCX2-EW-Q-18) J. Y. W., a NNSF Granty (30970959, 61033011, a 31171067), Čínské Akademie Věd Znalostí Inovační Projekt Dotace (YZ200944, KSCX2-YW-R-254, a KSCX2-EW-J-8), a Grantem z NIH Fogarty International Center (R03 TW008038) F. L. Tento výzkum byl podporován i Key Laboratoř Duševní Zdraví v Ústavu Psychologie, Čínské Akademie Věd, Čína. Autoři deklarují žádné konkurenční finanční zájmy.