kronisk Administration af 5-HT1A-receptoragonist lindrer Depression og Depression-induceret Hypoalgesi

abstrakt

tidligere undersøgelser har vist, at deprimerede patienter såvel som dyremodeller for depression udviser nedsat følsomhed over for fremkaldte smertestimuli, og serotonin er indiceret til at være involveret i depression-induceret hypoalgesi. Formålet med denne undersøgelse var at undersøge den potentielle rolle af 5-HT1A-receptor i den depression-inducerede hypoalgesi. Akut eller kronisk administration af 5-HT1A-receptoragonist, 8-OH-DPAT, blev udført i olfaktorisk bulbektomi (OB) og sham-opererede rotter. Den depressionslignende adfærd og smertetærskler blev målt ved hjælp af åben felttest og strålevarme termisk smerte test, henholdsvis. Vi fandt ud af, at akut administration af 8-OH-DPAT øgede lokomotorisk aktivitet og smertetærskler hos falske rotter, men havde ingen effekt på OB-rotterne. I modsætning hertil reducerede kronisk administration af 8-OH-DPAT lokomotorisk aktivitet og smertetærskler og gendannede dem til normalt niveau. Øgede smertetærskler blev også observeret hos sham-rotterne efter den kroniske administration. Disse resultater viste, at kronisk administration af 8-OH-DPAT reverserede det depression-inducerede fald i smertefølsomhed hos rotter, hvilket antyder, at 5-HT1A-receptor kan spille en rolle i den depression-associerede hypoalgesi.

1. Introduktion

både depression og smerte er svækkende sygdomme, der fører til enorme krav til lægehjælp og kompromitterer patienternes livskvaliteter. I klinisk praksis har undersøgelser vist, at en betydelig del af patienter med depressive lidelser lider af kronisk smerte, og omvendt har patienter med kronisk smerte en øget risiko for at udvikle depressive lidelser . I modsætning til denne tætte kliniske forening af smerte og depression har depressive patienter nedsat følsomhed over for eksperimentel smertestimulering . Dyreforskning har også fundet, at smertetærsklerne øges hos rotter med depressiv opførsel .

nylige undersøgelser har indikeret en potentiel rolle af serotonin i depression-induceret hypoalgesi . Serotoninerg neurotransmission har længe været antaget at være involveret i den nociceptive behandling såvel som i patofysiologien af depression . I klinisk praksis anvendes selektive serotoningenoptagelsesinhibitorer (SSRI ‘er) og serotonin-noradrenalin-genoptagelsesinhibitorer (SNRI’ er) almindeligvis til behandling af kronisk smerte . Kliniske undersøgelser har vist, at søvnberøvelsesbehandling , som kunne øge serotoninerg transmission, vendte smertefølsomhed over for hyperalgesi . Og seks ugers SNRI-behandling reducerede eksperimentelle varmesmertegrænser til normal hos patienter med depression . I vores tidligere undersøgelser har det vist sig, at de termiske nociceptive tærskler hos depressive-lignende rotter nærmede sig normalt niveau efter systemisk administration af SSRI ‘ er . Imidlertid har ingen undersøgelser hidtil undersøgt yderligere mekanisme, der formidler disse effekter.

5-HT1A-receptor er de mest rigelige serotoninundertyper udtrykt i hjernen. Det er bredt fordelt i regioner som præfrontal bark, limbisk system og hypothalamus, der modtager serotonerg input fra raphe-kernerne. Det er blevet accepteret, at 5-HT1A-receptoren spiller en dominerende rolle i moduleringen af smerte . Humane undersøgelser antydede, at kronisk smerte var forbundet med lav 5-HT1A-receptor . Derudover blev der fundet lavere 5-HT1A-receptordensiteter hos deprimerede rotter såvel som deprimerede patienter .

denne undersøgelse blev designet til at undersøge den potentielle rolle af 5-HT1A-receptor i depression-induceret hypoalgesi ved administration af 5-HT1A-receptoragonist 8-OH-dpat hos rotter. Den olfaktoriske bulbektomiserede (OB) rotte blev brugt som dyremodel for depression. Vi antog, at kronisk administration af 8-OH-DPAT kunne lindre depressiv-lignende adfærd såvel som depression-induceret hypoalgesi hos OB-rotterne.

2. Materialer og metoder

2.1. Dyr

enogfirs mandlige Sprague-rotter (vægt ved ankomsten 200-220 g, Laboratory Animal Center fra Academy of Military Medical Sciences, Beijing, Kina) blev brugt i denne undersøgelse og anbragt individuelt. Mad og vand var til rådighed ad libitum. Kolonien blev opretholdt ved C med en standard 12 h lys-mørk cyklus (lys tændt kl 07:00). Dyr fik lov til at vænne sig til miljøet i 1 uge før eksperimenter og blev håndteret dagligt af eksperimentatoren. Der blev truffet passende foranstaltninger for at minimere smerte eller ubehag. Eksperimenter blev udført i overensstemmelse med National Institute of Health Guide til pleje og brug af forsøgsdyr (NIH publikationer nr. 80-23) revideret 1996. Forskningsprotokollen blev godkendt af institutionel Animal Care and Use Committee of Chinese Academy of Sciences.

2, 2. Eksperimentelt Design

to eksperimenter blev udført i denne undersøgelse. I eksperiment 1 blev 5-HT1A-receptoragonist 8-OH-dpat injiceret intraperitonealt akut 30 minutter før åben felttest og termisk smertegrænsetest. I eksperiment 2 blev 8-OH-DPAT administreret intraperitonealt kronisk i på hinanden følgende 14 dage før adfærdstest. Hver rotte blev tildelt til kun at deltage i et eksperiment. Forsøgsprotokollen blev afbildet i Figur 1. For begge forsøg blev rotter oprindeligt testet i det åbne felt og i potens tilbagetrækning latenstid (PV) til skadelig strålevarme. Derefter blev de opdelt i to grupper (OB-gruppe og sham-gruppe) og afbalanceret i henhold til deres åbne feltbevægelse og termiske smertetærskler. Rotterne i OB-gruppen og sham-gruppen gennemgik henholdsvis bilateral olfaktorisk bulbektomi og sham-operation. Efter 2 ugers restitutionsperiode blev åben felttest og smertetærskelprøve udført igen for at vurdere depressiv tilstand og smertefølsomhed hos rotter. Begge grupper blev yderligere opdelt i to undergrupper: saltvandsgruppe (dvs.OB/saltvand og sham/saltvand) og 8-OH-DPAT-gruppe (dvs. OB/8-OH-dpat og sham/OB/8-OH-dpat), som modtog intraperitoneal injektion af henholdsvis saltvand og 8-OH-dpat.

Figur 1

skematisk diagram af forsøgsprotokollen. Baseline åben felt (OF) aktivitet og termiske smertetærskler blev oprindeligt målt. Derefter blev rotter opdelt i to grupper (OB og sham grupper, der modtog olfaktorisk bulbektomi og sham kirurgi, resp.). Begge grupper blev yderligere opdelt i to undergrupper til enten saltvand eller 8-OH-DPAT-injektion, som blev administreret 30 minutter før adfærdstest (akut administration) eller en gang dagligt i på hinanden følgende 14 dage (kronisk administration).

2.3. Kirurgisk Procedure til olfaktorisk Bulbektomi

dyr blev bedøvet med natriumpentobarbital (0,5 mg / kg, i.p.) og fikseret på et stereotaksisk apparat (Stoelting, USA). Et midtlinie sagittal snit blev lavet for at udsætte kraniet. To huller med en diameter på 2 mm kede sig 8 mm rostral til bregma og 2 mm lateralt til midtlinjen separat. De bilaterale olfaktoriske pærer blev suget fra hullerne ved hjælp af en vakuumpumpe, og hulrummet blev fyldt med gelskum for at kontrollere blødningen. Der blev taget særlig omhu for at undgå at beskadige frontalbarken. Penicillinpulver blev drysset på såret inden lukning. Sham-opererede rotter blev behandlet på samme måde, bortset fra at ingen hjernevæv blev fjernet. Kropsvægten af hver rotte blev målt dagen før og dagligt i 14 dage efter operationen. I slutningen af eksperimentet blev dyr dissekeret for at kontrollere, om alle olfaktoriske pærer blev fjernet. Hvis ikke, vil dataene blive afvist i sidste ende.

2, 4. Adfærdstest

2.4.1. Open-Field Test

open-field testen blev udført i en jern cirkulær sort base (180 cm i diameter) og anvendt til at analysere rotternes lokomotoriske adfærd. Væggen omkring basen bestod af et 50 cm højt jernark. Belysning blev leveret af en 40-B pære. Hvert dyr blev testet i det åbne felt i 5 minutter. Den tilbagelagte afstand under testen blev registreret af et computerbaseret system Etho Vision (Noldus Information Technology, Holland). I intervallet mellem hver to test blev apparatet rengjort med ethanol og vand for at fjerne olfaktoriske signaler.

2.4.2. Smertegrænsetest

apparatet og testen for termisk fremkaldt smerte var de samme som beskrevet af Vang et al. . Kort sagt blev rotter anbragt i et Pleksiglas-kammer på et glasgulv, under hvilket strålevarmeapparatet (100 V projektorlampe) var placeret. En lysstråle gennem et hul (4 mm i diameter) af apparatet var fokuseret på plantaroverfladen på venstre bagpote. PV blev defineret som længden af tid mellem lys debut og pote lift. Lysets intensitet blev justeret, så baseline-PV var omkring 7 s, med en afskæringstid på 22 s for at forhindre vævsskade. I alt fire forsøg blev udført for hver rotte med mindst 5 minutters interval. De sidste tre forsøg blev gennemsnitligt for at få en gennemsnitlig latenstid som tærsklen for den termiske fremkaldte smerte.

2, 5. Narkotika

5-HT1A receptoragonist 8-OH-DPAT blev købt fra Sigma-Aldrich (St. Louis, Missouri) og opløst i saltvand (0,9% NaCl) umiddelbart før påføring. Separate undergrupper af bulbektomi-og nonbulbectomy-dyr blev behandlet med intraperitoneale injektioner af enten 8-OH-DPAT (3 mg/kg) eller saltvand (3 mg/kg). I eksperiment 1, en dag efter den etablerede depressionsmodel, blev det åbne felt testet med saltvand eller 8-OH-DPAT injiceret 30 minutter før. Tre dage efter den etablerede depressionsmodel blev latenstid for tilbagetrækning af pote testet med saltvand eller 8-OH-DPAT injiceret 30 minutter før. I eksperiment 2, efter den etablerede depressionsmodel, blev der udført på hinanden følgende 14-dages injektion af saltvand eller 8-OH-DPAT en gang dagligt i henhold til grupper. Latenstid for tilbagetrækning af åben mark og strålevarme blev testet den 15.dag.

2, 6. Statistisk analyse

GraphPad prism 5.0 blev brugt til at analysere data og generere grafer. Data, der involverede 2 faktorer, blev analyseret med tovejs variansanalyse (ANOVA) efterfulgt af Bonferroni post hoc-test. Studentens t-test blev brugt til sammenligning af to gruppers midler. Dataene blev præsenteret som betyder, at det betyder, at det betyder, at sem. Den statistiske signifikans blev fastsat til .

3. Resultater

3.1. Adfærdsmæssige resultater af OB-Depressionsmodellen

som vist i figur 2(A) var dyrenes baseline-kropsvægt ikke forskellig mellem OB-og sham-grupper. I løbet af de følgende to ugers observation blev der observeret signifikant reduktion af vægtøgning hos OB-rotterne sammenlignet med kontrolrotterne (tovejs ANOVA, gruppeeffekt: (1, 1106) = 53.08, ; Bonferroni posttests, hver dag) (figur 2 (a)). Efter operationen viste OB-rotterne signifikant højere niveau af lokomotorisk adfærd i åbent felt end kontrolrotter (tovejs ANOVA, versus cm, ) (figur 2(b)). Disse resultater indikerer, at OB-rotterne har udvist depressiv-lignende adfærd, og dyremodellen for depression er blevet etableret med succes.

(a)

(b)

(b)

(c)

(C)

(a)
(b)
(C)

figur 2

adfærdsmæssigt resultat af Ob-modellen for depression og depression-induceret hypoalgesi. (kropsvægt. Der blev observeret signifikant fald i kropsvægt i OB-gruppen sammenlignet med kontrolgruppen i den 14-dages postoperationsperiode (). B) åben markprøve. Signifikant højere niveau af lokomotorisk aktivitet blev fundet hos OB-rotterne end hos kontrolrotterne (). (C) termisk smerte tærskel test. Latenstiden for poteudtag til skadelig strålevarme stimuli blev signifikant forlænget hos OB-rotterne (). Data præsenteres som middelkurs sem.***.

derudover udviste dyr i OB-gruppen længere vuggestue sammenlignet med kontrolgruppen (tovejs ANOVA versus s,) (figur 2(c)), hvilket tyder på, at de depressive-lignende rotter havde højere smertetærskler end de normale rotter. Det vil sige, de OB-behandlede rotter udviklede hypoalgesi til skadelige termiske stimuli.

3.2. Virkninger af akut Administration af 5-HT1A-receptoragonist

som illustreret i figur 3 øgede akut 8-OH-DPAT-behandling signifikant den tilbagelagte afstand i åbent felt i kontrolgruppen (tovejs ANOVA versus cm), men havde ingen effekt på OB-rotterne (figur 3(a)). Derudover udviste de sham-opererede rotter signifikant længere Pl ‘ er efter akut 8-OH-DPAT-behandling (tovejs ANOVA versus s), og OB-rotterne viste ikke signifikant forskel (figur 3(b)). Disse resultater antyder, at akut administration af 8-OH-DPAT øger lokomotorisk aktivitet og i sig selv har antinociceptiv virkning på de normale rotter, men udøver ikke indflydelse på de depressive-lignende rotter.

(a)

(a)

(a)

(a)
(b)

figur 3

virkninger af akut administration af 8-Oh-DPAT. Akut 8-OH-DPAT-behandling øgede signifikant lokomotorisk aktivitet () (A) og smertetærskler () (b) hos de sham-opererede rotter, men har ingen effekt på OB-rotterne. Data præsenteres som middelkurs sem.*, **.

3.3. Virkninger af kronisk Administration af 5-HT1A-receptoragonist

som vist i figur 4 havde kronisk 8-OH-DPAT-behandling ingen effekt på de sham-behandlede rotter, mens den signifikant reducerede den lokomotoriske aktivitet hos OB-rotterne (tovejs ANOVA versus cm), i modsætning til observationen af akut administration (figur 4(A)). Termisk smertetærskelprøve afslørede signifikant forlængede PV ‘ er hos de sham-opererede rotter efter kronisk 8-OH-DPAT-behandling (tovejs ANOVA versus s,) i overensstemmelse med den, der blev observeret ved den akutte administration. Efter kronisk 8-OH-DPAT-behandling blev Pl ‘ erne i OB-rotterne imidlertid signifikant reduceret (tovejs ANOVA, s versus s, ) og gendannet til normalt niveau (OB/8-OH-dpat versus Sham/saltvand: tovejs ANOVA, versus s, ) (figur 4(b)). Disse resultater antyder, at kronisk 8-OH-DPAT-behandling lindrer den depressionslignende opførsel og OB-induceret hypoalgesi hos rotter.

(a)

(a)

div>
(a)
(b)

figur 4

virkninger af kronisk administration af 8-Oh-dpat. (a) lokomotorisk aktivitet i det åbne felt. Kronisk 8-OH-DPAT-behandling havde ingen effekt på sham-rotterne, men reducerede signifikant den lokomotoriske aktivitet hos OB-rotterne (). (B) strålevarme smerte tærskel. Smertetærskler hos falske rotter blev øget efter behandlingen; i modsætning hertil blev de i OB-rotterne nedsat og genoprettet til normalt niveau (). Data præsenteres som middelkurs sem. *.05, ***.

4. Diskussion

i denne undersøgelse undersøgte vi virkningerne af akut og kronisk administration af 5-HT1A-receptoragonist, 8-OH-DPAT, på åben feltadfærd og termisk fremkaldte smertetærskler i de falske og OB – behandlede rotter. Resultaterne viste, at (1) akut administration af 8-OH-DPAT øgede den lokomotoriske aktivitet og smertetærskler hos falske rotter, men havde ingen effekt på OB-rotterne; (2) derimod reducerede kronisk administration af 8-OH-DPAT lokomotorisk aktivitet og smertetærskler hos OB-rotterne og gendannede dem til det normale niveau. Øgede smertetærskler blev også observeret hos sham-rotterne efter den kroniske administration. Disse fund viste, at 5-HT1A-receptoren var involveret i formidling af den depressive-lignende adfærd såvel som den associerede hypoalgesi hos rotter.

serotonerg dysfunktion er blevet impliceret i den underliggende patofysiologi af depression og kronisk smerte . Tidligere undersøgelser har vist, at akut og kronisk administration af 5-HT1A-receptoragonist synes at have forskellige antinociceptive og antidepressive virkninger . I denne undersøgelse testede vi virkningerne af henholdsvis akut eller kronisk administration. Det er klart, at kun kronisk administration af 8-OH-DPAT hos OB-rotter demonstrerede antidepressiv virkning, repræsenteret som nedsat aktivitet i åben felttest og reduceret smertetærskel til den skadelige termiske stimulering. Vi fandt ikke en antidepressiv virkning af akut injektion af 8-OH-DPAT på OB-rotterne. Disse resultater er i overensstemmelse med de tidligere undersøgelser, at OB-modellen næsten udelukkende er følsom over for kronisk, men ikke akut, antidepressiv behandling. Der er også tegn på, at 5-HT1A-receptortæthederne er blevet stærkt nedreguleret i OB-rotterne sammenlignet med de sham-opererede rotter . Det er således højst sandsynligt, at en enkelt dosis 8-OH-DPAT ikke er tilstrækkelig til at producere en terapeutisk virkning på de depressive-lignende rotter.

i den foreliggende undersøgelse havde både akut og kronisk administration af 8-OH-dpat antinociceptive virkninger på sham-rotterne, i overensstemmelse med tidligere undersøgelser, at systemisk administration af 8-OH-DPAT producerede analgesi i varmepladetesten og Tail flick termisk smerte test . En nylig undersøgelse i knockout-mus har vist, at 5-HT1A-receptorer medierer en endogen hæmmende kontrol af varmefremkaldt nociception . 5-HT1A-receptorer er placeret både præsynaptisk i raphe-kernerne og postsynaptisk i diskrete hjerneområder, herunder hjernebarken, amydale og hippocampus . Bevis har understøttet, at både præ – og postsynaptiske 5-HT1A-receptorer er involveret i 8-OH-DPATS smertestillende virkning .

derudover observerede vi reduceret hypoalgesi til det normale niveau efter kronisk administration af 8-OH-DPAT hos OB-rotter. Serotonergiske lægemidler anvendes almindeligvis som antidepressiva i klinisk praksis. Antidepressiva har vist sig at forbedre depression og smerte symptomer noget uafhængigt hos de deprimerede patienter. 50% af forbedringen i smerteintensitet produceret af duloksetin uafhængig af forbedringen i depression . I vores undersøgelse syntes symptomerne på depression og hypoalgesi at være ensartet påvirket af olfaktorisk bulbektomi; således kan den reducerede hypoalgesi tilskrives det indirekte resultat af 8-OH-DPAT-induceret antidepressiv virkning. Mangel på serotonerg funktion har vist sig at være det primære patogen for depressiv sygdom . Det er rapporteret, at kronisk administration af 5-HT1A-agonist inducerede desensibilisering af presynaptiske 5-HT1A-receptorer i raphe-kernerne og derved forbedrede 5-HT-frigivelsen . Desuden er der fundet en overaktivitet af hypothalamo-hypofyse-binyre (HPA) akse hos depressive patienter . Aktivering af 5-HT1A-receptorerne har vist sig at normalisere HPA-aktiviteten og således udøve en terapeutisk virkning .

en anden mulig mekanisme, der ligger til grund for den gendannede smertefølsomhed hos OB-rotter efter 8-OH-DPAT-behandling, kan skyldes inhibering af opioidaktivitet. Stress-fremkaldt frigivelse af opioid har vist sig at hæmme smerter hos deprimerede patienter . Tidligere undersøgelser har vist, at 5-HT1A-receptoragonist kan nedsætte opioidmedieret analgesi og tolerance . Det har også vist sig, at 8-OH-DPAT kunne hæmme endogene opioider frigivelse fremkaldt af elektrisk stimulering i rotte rygmarvsskiver . Derved kan kronisk administration af 8-OH-DPAT muligvis genoprette depression-induceret hypoalgesi ved at reducere den endogene opioidfrigivelse.

hos falske rotter fandt vi, at akut administration 8-OH-DPAT øgede den lokomotoriske aktivitet. Stigningen i afstanden i overensstemmelse med andre rapporter om, at akut administration af 5-HT1A-agonister forårsagede serotoninsyndrom repræsenteret ved hyperaktiv opførsel, flad kropsholdning og forpote-trækning . Det er rapporteret, at lav dosis på 8-OH-DPAT (0,01-0,05 mg/kg) fortrinsvis stimulerer 5-HT1A autoreceptorer, mens høj dosis (dvs.0,2 mg/kg) kunne aktivere postsynaptiske receptorer, hvilket øger frigivelsen af 5-HT og producerede hyperaktivitet . Således kan den relativt høje dosis, der anvendes i denne undersøgelse, redegøre for hyperaktiviteten hos rotter. Da tidligere undersøgelser har vist , at gentagne doser af 8-OH-DPAT kunne reducere serotoninsyndromet gennem desensibilisering af postsynaptiske 5-HT1A-receptorer, bekræftede vores undersøgelse de tidligere fund ved at vise, at kronisk administration af 8-OH-dpat ikke førte til hyperaktiv opførsel i åbent felt hos falske rotter.

sammenfattende viste vores resultater, at 5-HT1A-receptoren var involveret i OB-induceret depressiv-lignende adfærd og hypoalgesi hos rotter. Ikke desto mindre har vores undersøgelse flere begrænsninger. (1) kun en relativt høj dosis 8-OH-DPAT (3 mg/kg) blev vedtaget i denne undersøgelse. Som nævnt ovenfor kan forskellige doser af 8-OH-DPAT udøve forskellige virkninger. Således skal flere eksperimenter, der involverer forskellige doser, udføres i fremtidige undersøgelser. (2) kun strålevarme fremkaldt smertemodel blev brugt i denne undersøgelse. I betragtning af at depression kan forårsage lindret fremkaldt smerte og forværret spontan smerte , bør flere smertemodeller inkluderes for at afsløre rollen som 5-HT1A-receptor i den depressionsrelaterede adfærd.

5. Konklusion

Som konklusion viste vores undersøgelse, at kronisk administration af 5-HT1A-receptoragonist 8-OH-dpat lettet depression og depression-induceret hypoalgesi, hvilket antydede, at 5-HT1A-receptor kan spille nøglerolle i depression-induceret hypoalgesi. Fremtidige undersøgelser bør designes til at undersøge mere præcis mekanisme til at opbygge bedre strategier til behandling af depression og kronisk smerte.

interessekonflikt

forfatterne erklærer, at der ikke er nogen interessekonflikt vedrørende offentliggørelsen af dette papir.

anerkendelser

dette arbejde blev finansieret af et Nnsf-tilskud (31271092) og et kinesisk videnskabsakademi Videninnovationsprojekt (KSCH2-YV-18) Til JVU og af NNSF-tilskud (30970959, 61033011 og 31171067), det kinesiske videnskabsakademi Videninnovationsprojekt tilskud (Y200944, ksch2-YV-r-254 og ksch2-YV-J-8) og et tilskud fra NIH Fogarty International Center (R03 To008038) til F. L. denne forskning blev også støttet af Key Laboratory of Mental Health ved Institute of Psychology, Chinese Academy of Sciences, Kina. Forfatterne erklærer ingen konkurrerende økonomiske interesser.