La administración Crónica de un Agonista del Receptor 5-HT1A Alivia la Depresión y la Hipoalgesia Inducida por la depresión

Resumen

Estudios previos han demostrado que los pacientes deprimidos, así como los modelos animales de depresión, muestran una sensibilidad disminuida a los estímulos de dolor evocados, y se indica que la serotonina está involucrada en la hipoalgesia inducida por la depresión. El propósito de este estudio fue investigar el papel potencial del receptor 5-HT1A en la hipoalgesia inducida por depresión. La administración aguda o crónica de un agonista del receptor 5-HT1A, 8-OH-DPAT, se realizó en ratas con bulbectomía olfativa (OB) y con operación simulada. El comportamiento depresivo y los umbrales de dolor se midieron utilizando la prueba de campo abierto y la prueba de dolor térmico de calor radiante, respectivamente. Encontramos que la administración aguda de 8-OH-DPAT aumentó la actividad locomotora y los umbrales de dolor en las ratas simuladas, pero no tuvo efecto en las ratas OB. En contraste, la administración crónica de 8-OH-DPAT redujo la actividad locomotora y los umbrales de dolor y los restauró a su nivel normal. También se observó un aumento de los umbrales de dolor en las ratas simuladas después de la administración crónica. Estos resultados demostraron que la administración crónica de 8-OH-DPAT revirtió la disminución de la sensibilidad al dolor inducida por la depresión en ratas, lo que sugiere que el receptor 5-HT1A puede desempeñar un papel en la hipoalgesia asociada a la depresión.

1. Introducción

Tanto la depresión como el dolor son enfermedades debilitantes que conllevan enormes demandas de servicios médicos y comprometen las cualidades de vida de los pacientes. En la práctica clínica, los estudios han demostrado que una proporción considerable de pacientes con trastornos depresivos sufren de dolor crónico y viceversa, los pacientes con dolor crónico tienen un mayor riesgo de desarrollar trastornos depresivos . En contraste con esta estrecha asociación clínica del dolor y la depresión, los pacientes depresivos presentan una sensibilidad disminuida al estímulo experimental del dolor . La investigación en animales también ha encontrado que los umbrales de dolor aumentan en ratas con comportamientos depresivos .

Estudios recientes han indicado un papel potencial de la serotonina en la hipoalgesia inducida por depresión . Durante mucho tiempo se ha pensado que la neurotransmisión serotoninérgica está involucrada en el procesamiento nociceptivo, así como en la fisiopatología de la depresión . En la práctica clínica, los inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina (ISRS) y los inhibidores de la recaptación de serotonina y noradrenalina (IRSN) se utilizan comúnmente para tratar el dolor crónico . Los estudios clínicos han encontrado que la terapia de privación del sueño, que podría aumentar la transmisión serotoninérgica, revirtió la sensibilidad al dolor hacia la hiperalgesia . Y seis semanas de tratamiento con duloxetina con IRSN redujeron los umbrales experimentales de dolor por calor a la normalidad en pacientes con depresión . En nuestros estudios previos, se ha encontrado que los umbrales nociceptivos térmicos en ratas depresivas se acercaron al nivel normal después de la administración sistémica de ISRS fluoxetina . Sin embargo, hasta el momento, ningún estudio ha investigado más mecanismos que medien estos efectos.

El receptor 5-HT1A es el subtipo de serotonina más abundante expresado en el cerebro. Se distribuye ampliamente en regiones como la corteza prefrontal, el sistema límbico y el hipotálamo que reciben información serotoninérgica de los núcleos rafe. Se ha aceptado que el receptor 5-HT1A juega un papel predominante en la modulación del dolor . Los estudios en humanos sugirieron que el dolor crónico se asoció con receptores bajos de 5-HT1A . Además, se encontraron densidades de receptores 5-HT1A más bajas en ratas deprimidas, así como en pacientes deprimidos .

El presente estudio se diseñó para investigar el papel potencial del receptor 5-HT1A en la hipoalgesia inducida por depresión mediante la administración de un agonista 8-OH-DPAT del receptor 5-HT1A en ratas. Se utilizó la rata bulbectomizada olfativa (OB) como modelo animal de depresión. Planteamos la hipótesis de que la administración crónica de 8-OH-DPAT podría aliviar los comportamientos depresivos, así como la hipoalgesia inducida por la depresión en las ratas OB.

2. Materiales y Métodos

2.1. Los animales

Ochenta y un machos de ratas Sprague Dawley (peso a la llegada 200-220 g, Centro de Animales de Laboratorio de la Academia de Ciencias Médicas Militares, Beijing, China) se utilizaron en este estudio y se alojaron individualmente. La comida y el agua estaban disponibles ad libitum. La colonia se mantuvo en C con un ciclo estándar de luz y oscuridad de 12 h (luces encendidas a las 07:00 am). A los animales se les permitió habituarse al medio ambiente durante 1 semana antes de los experimentos y fueron manipulados diariamente por el experimentador. Se tomaron medidas adecuadas para minimizar el dolor o la incomodidad. Los experimentos se llevaron a cabo de conformidad con la Guía del Instituto Nacional de Salud para el Cuidado y el Uso de Animales de Laboratorio (Publicaciones de los NIH no. 80-23) revisada en 1996. El protocolo de investigación fue aprobado por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Academia China de Ciencias.

2.2. Diseño experimental

En este estudio se realizaron dos experimentos. En el experimento 1, el agonista del receptor 5-HT1A 8-OH-DPAT se inyectó de forma aguda por vía intraperitoneal 30 minutos antes de la prueba de campo abierto y la prueba de umbral de dolor térmico. En el experimento 2, se administró 8-OH-DPAT por vía intraperitoneal de forma crónica durante 14 días consecutivos antes de las pruebas de comportamiento. Se asignó a cada rata a participar en un solo experimento. El protocolo experimental fue representado en la Figura 1. Para ambos experimentos, las ratas se probaron inicialmente en campo abierto y en la latencia de retirada de la pata (PWL) a calor radiante nocivo. Luego se dividieron en dos grupos (grupo OB y grupo simulado) y se equilibraron de acuerdo con sus umbrales de locomoción a campo abierto y dolor térmico. Las ratas del grupo OB y del grupo simulado se sometieron a bulbectomía olfativa bilateral y cirugía simulada, respectivamente. Después de un período de recuperación de 2 semanas, se volvieron a realizar pruebas de campo abierto y pruebas de umbral de dolor para evaluar el estado depresivo y la sensibilidad al dolor de las ratas. Ambos grupos se dividieron en dos subgrupos: el grupo salino (es decir, OB / salino y simulado / salino) y el grupo de 8-OH-DPAT (es decir, OB/8-OH-DPAT y simulado/OB/8-OH-DPAT), que recibieron inyección intraperitoneal de solución salina y 8-OH-DPAT, respectivamente.

Figura 1.

diagrama Esquemático del protocolo experimental. Inicialmente se midieron los umbrales de actividad (OF) de campo abierto y dolor térmico de referencia. Luego, las ratas se dividieron en dos grupos (OB y simulado, recibiendo bulbectomía olfativa y cirugía simulada, respectivamente.). Ambos grupos se dividieron en dos subgrupos para inyección de solución salina u 8-OH-DPAT, que se administraron 30 minutos antes de las pruebas conductuales (administración aguda) o una vez al día durante 14 días consecutivos (administración crónica).

2.3. Procedimiento Quirúrgico para Bulbectomía Olfativa

Los animales fueron anestesiados con pentobarbital sódico (0,5 mg/kg, i.p.) y fijados en un aparato estereotáxico (Stoelting, EE.UU.). Se hizo una incisión sagital en la línea media para exponer el cráneo. Se perforaron dos orificios de 2 mm de diámetro de 8 mm rostrales al bregma y de 2 mm laterales a la línea media por separado. Los bulbos olfativos bilaterales se aspiraron de los orificios utilizando una bomba de vacío, y la cavidad se llenó con espuma de gel (Coltene Whaledent, Suiza) para controlar el sangrado. Se tuvo especial cuidado para evitar dañar la corteza frontal. Se roció polvo de penicilina en la herida antes del cierre. Las ratas operadas de forma simulada fueron tratadas de manera similar, excepto que no se extirparon tejidos cerebrales. El peso corporal de cada rata se midió el día anterior y todos los días durante 14 días después de la cirugía. Al final del experimento, se diseccionaron los animales para comprobar si se habían eliminado todos los bulbos olfativos. En caso contrario, los datos serán rechazados en el análisis final.

2.4. Pruebas de comportamiento

2.4.1. Prueba de campo abierto

La prueba de campo abierto se realizó en una base negra circular de hierro (180 cm de diámetro) y se aplicó para analizar el comportamiento locomotor de ratas. La pared que rodeaba la base consistía en una lámina de hierro de 50 cm de altura. La iluminación fue proporcionada por una bombilla de 40 W. Cada animal fue probado en campo abierto durante 5 minutos. La distancia recorrida durante la prueba fue registrada por un sistema informático Etho Vision (Noldus Information Technology, Wageningen, Países Bajos). En el intervalo entre cada dos pruebas, el aparato se limpió con etanol y agua para eliminar las señales olfativas.

2.4.2. Prueba de Umbral de Dolor

El aparato y la prueba de dolor evocado térmicamente fueron los mismos descritos por Wang et al. . En resumen, se colocaron ratas en una cámara de plexiglás sobre un piso de vidrio, debajo del cual se encontraba el aparato de calor radiante (lámpara de proyector de 100 W). Un haz de luz a través de un orificio (de 4 mm de diámetro) del aparato se enfocó en la superficie plantar de la pata trasera izquierda. El PCL se definió como el tiempo transcurrido entre la aparición de la luz y el levantamiento de la pata. Se ajustó la intensidad de la luz, de modo que el PWL basal rondara los 7 s, con un tiempo de corte de 22 s para prevenir el daño tisular. Se realizaron un total de cuatro ensayos para cada rata con un intervalo de al menos 5 minutos. Los últimos tres ensayos se promediaron para obtener una latencia media como el umbral del dolor provocado por la temperatura.

2.5. Fármacos

El agonista del receptor 5-HT1A 8-OH-DPAT se compró a Sigma-Aldrich (St.Louis, Missouri) y se disolvió en solución salina (NaCl al 0,9%) inmediatamente antes de la aplicación. Se trataron subgrupos separados de animales bulbectomía y no bulbectomía con inyecciones intraperitoneales de 8-OH-DPAT (3 mg/kg) o solución salina (3 mg/kg). En el experimento 1, un día después del modelo de depresión establecido, el campo abierto se probó con solución salina u 8-OH-DPAT inyectado 30 minutos antes. Tres días después del establecimiento del modelo de depresión, se probó la latencia de retirada de la pata con solución salina u 8-OH-DPAT inyectada 30 minutos antes. En el experimento 2, después de establecer el modelo de depresión, se realizó una inyección consecutiva de solución salina u 8-OH-DPAT una vez al día durante 14 días de acuerdo con los grupos. La latencia de retirada de la pata de calor radiante y de campo abierto se probó en el día 15.

2.6. El análisis estadístico

se utilizó GraphPad prism 5.0 para analizar datos y generar gráficos. Los datos de 2 factores se analizaron con análisis de varianza bidireccional (ANOVA) seguido de la prueba post hoc de Bonferroni. Se utilizó la prueba t de Student para comparar medias de dos grupos. Los datos se presentaron como medias ± SEM. La significación estadística se fijó en .

3. Resultados

3.1. Resultados conductuales del Modelo de Depresión OB

Como se muestra en la Figura 2 (a), los pesos corporales basales de los animales no difirieron entre los grupos OB y simulados. Durante las dos semanas siguientes de observación, se observó una reducción significativa del aumento de peso en las ratas OB en comparación con las ratas control (ANOVA bidireccional, efecto de grupo: (1, 1106) = 53.08, ; Post-pruebas de Bonferroni, todos los días) (Figura 2 (a)). Después de la cirugía, las ratas OB mostraron un nivel significativamente mayor de comportamientos locomotores en campo abierto que el de las ratas control (ANOVA bidireccional, versus cm, ) (Figura 2(b)). Estos resultados indican que las ratas OB han exhibido comportamientos depresivos y el modelo animal para la depresión se ha establecido con éxito.

(a)

(b)

(c)

(a)
(b)
(c)

Figura 2

el resultado del Comportamiento de la OBSTETRICIA modelo para la depresión y la depresión inducida por la hipoalgesia. a) Pesos corporales. Se observó una disminución significativa del peso corporal en el grupo OB en comparación con el grupo control durante el período postoperatorio de 14 días (). b) Ensayo en campo abierto. Se encontró un nivel significativamente mayor de actividad locomotora en las ratas OB que en las ratas control (). c) Prueba de umbral de dolor térmico. La latencia de retirada de la pata a estímulos de calor radiante nocivo se prolongó significativamente en las ratas OB (). Los datos se presentan como media ± SEM.***.

Además, los animales del grupo OB mostraron PWL más largos en comparación con el grupo control (ANOVA bidireccional versus s ) (Figura 2(c)), lo que sugiere que las ratas depresivas tenían umbrales de dolor más altos que las ratas normales. Es decir, las ratas tratadas con OB desarrollaron hipoalgesia a estímulos térmicos nocivos.

3.2. Efectos de la Administración Aguda de Agonistas del Receptor 5-HT1A

Como se ilustra en la Figura 3, el tratamiento agudo con 8-OH-DPAT aumentó significativamente la distancia recorrida en campo abierto en el grupo control (ANOVA bidireccional versus cm), pero no tuvo efecto en las ratas OB (Figura 3(a)). Además, las ratas operadas de forma simulada mostraron LMP significativamente más largas después del tratamiento agudo con 8-OH-DPAT (ANOVA bidireccional versus s ) y las ratas OB no mostraron diferencias significativas (Figura 3(b)). Estos resultados sugieren que la administración aguda de 8-OH-DPAT aumenta la actividad locomotora y per se tiene un efecto antinociceptivo en las ratas normales, pero no ejerce una influencia en las ratas depresivas.

(a)

(b)

(a)
(b)

Figura 3

Efectos de la administración aguda de 8-OH-DPAT. El tratamiento agudo con 8-OH-DPAT aumentó significativamente la actividad locomotora () (a) y los umbrales de dolor () (b) en las ratas operadas de forma simulada, pero no tuvo efecto en las ratas OB. Los datos se presentan como media±SEM.*, **.

3.3. Efectos de la Administración Crónica de Agonistas del Receptor 5-HT1A

Como se muestra en la Figura 4, el tratamiento crónico con 8-OH-DPAT no tuvo efecto en las ratas tratadas de forma simulada, al tiempo que redujo significativamente la actividad locomotora en las ratas OB (ANOVA bidireccional, versus cm), contrariamente a la observación de la administración aguda (Figura 4(a)). La prueba de umbral de dolor térmico reveló una prolongación significativa de las LMP en las ratas operadas de forma simulada después del tratamiento crónico con 8-OH-DPAT (ANOVA bidireccional, versus s, ), consistente con la observada en la administración aguda. Sin embargo, después del tratamiento crónico con 8-OH-DPAT, las PWL en las ratas OB se redujeron significativamente (ANOVA bidireccional, s versus s ) y se restauraron a un nivel normal (OB/8-OH-DPAT versus Farsa/solución salina: ANOVA bidireccional, versus s ) (Figura 4(b)). Estos resultados sugieren que el tratamiento crónico con 8-OH-DPAT alivia el comportamiento depresivo y la hipoalgesia inducida por OB en ratas.

(a)

(b)

(a)
(b)

Figura 4

Efectos de la administración crónica de 8-OH-DPAT. a) Actividad locomotora en campo abierto. El tratamiento crónico con 8-OH-DPAT no tuvo efecto en las ratas simuladas, pero redujo significativamente la actividad locomotora en las ratas OB (). b) Umbral de dolor por calor radiante. Los umbrales de dolor en las ratas simuladas aumentaron después del tratamiento; por el contrario, los de las ratas OB fueron disminuidos y restaurados a su nivel normal (). Los datos se presentan como media ± SEM. *.05, ***.

4. Discusión

En el presente estudio, investigamos los efectos de la administración aguda y crónica de un agonista del receptor 5-HT1A, 8-OH-DPAT, en el comportamiento en campo abierto y en los umbrales de dolor evocado térmicamente en ratas tratadas con farsa y OB. Los resultados mostraron que (1) la administración aguda de 8-OH-DPAT aumentó la actividad locomotora y los umbrales de dolor en las ratas simuladas, pero no tuvo efecto en las ratas OB; (2) por el contrario, la administración crónica de 8-OH-DPAT redujo la actividad locomotora y los umbrales de dolor en las ratas OB y los restauró al nivel normal. También se observó un aumento de los umbrales de dolor en las ratas simuladas después de la administración crónica. Estos hallazgos demostraron que el receptor 5-HT1A estaba involucrado en la mediación del comportamiento depresivo, así como en la hipoalgesia asociada en ratas.

La disfunción serotoninérgica se ha implicado en la fisiopatología subyacente de la depresión y el dolor crónico . Estudios previos han indicado que la administración aguda y crónica de agonistas del receptor 5-HT1A parece tener diferentes efectos antinociceptivos y antidepresivos . En el presente estudio, probamos los efectos de la administración aguda o crónica, respectivamente. Obviamente, en ratas OB, solo la administración crónica de 8-OH-DPAT demostró un efecto antidepresivo, representado como disminución de la actividad en la prueba de campo abierto y reducción del umbral de dolor a la estimulación térmica nociva. No encontramos un efecto antidepresivo de la inyección aguda de 8-OH-DPAT en las ratas OB. Estos resultados son consistentes con los estudios previos de que el modelo OB es sensible casi exclusivamente al tratamiento antidepresivo crónico, pero no agudo. También hay evidencia de que las densidades de los receptores 5-HT1A se han regulado mucho a la baja en las ratas OB en comparación con las ratas operadas de forma simulada . Por lo tanto, es muy probable que una sola dosis de 8-OH-DPAT no sea suficiente para producir un efecto terapéutico en las ratas depresivas.

En el presente estudio, la administración aguda y crónica de 8-OH-DPAT tuvo efectos antinociceptivos en las ratas simuladas, lo que concuerda con estudios previos de que la administración sistémica de 8-OH-DPAT produjo analgesia en la prueba de placa caliente y en la prueba de dolor térmico de flick de cola . Un estudio reciente en ratones knockout ha demostrado que los receptores 5-HT1A median un control inhibitorio endógeno de la nocicepción provocada por el calor . Los receptores 5-HT1A se localizan presinápticamente en los núcleos del rafe y postsinápticamente en regiones discretas del cerebro, incluyendo la corteza, amidale y el hipocampo . La evidencia ha apoyado que los receptores 5 – HT1A pre y post-sinápticos están involucrados en la acción analgésica del 8-OH-DPAT .

Además, observamos una reducción de la hipoalgesia al nivel normal después de la administración crónica de 8-OH-DPAT en ratas OB. Los medicamentos serotoninérgicos se usan comúnmente como antidepresivos en la práctica clínica. Se ha demostrado que los antidepresivos mejoran la depresión y los síntomas de dolor de forma algo independiente en los pacientes deprimidos. Por ejemplo, aproximadamente el 50% de la mejoría de la intensidad del dolor producida por duloxetina fue independiente de la mejoría de la depresión . En nuestro estudio, los síntomas de depresión e hipoalgesia parecían estar uniformemente influenciados por la bulbectomía olfativa; por lo tanto, la disminución de la hipoalgesia puede atribuirse al resultado indirecto del efecto antidepresivo inducido por 8-OH-DPAT. Se ha demostrado que la deficiencia de la función serotoninérgica es el principal patógeno de la enfermedad depresiva . Se ha informado que la administración crónica de un agonista 5-HT1A indujo la desensibilización de los receptores presinápticos 5-HT1A en los núcleos del rafe y, por lo tanto, aumentó la liberación de 5-HT . Además, se ha encontrado una hiperactividad del eje hipotálamo-hipofisario-suprarrenal (HPA) en pacientes depresivos . Se ha demostrado que la activación de los receptores 5-HT1A normaliza la actividad del HPA para ejercer un efecto terapéutico .

Otro posible mecanismo subyacente a la sensibilidad al dolor restaurada en ratas OB después del tratamiento con 8-OH-DPAT puede deberse a la inhibición de la actividad de los opioides. Se ha demostrado que la liberación de opioides provocada por el estrés inhibe el dolor en pacientes deprimidos . Estudios previos han demostrado que el agonista del receptor 5-HT1A puede disminuir la analgesia y la tolerancia mediadas por opioides . También se ha encontrado que el 8-OH-DPAT podría inhibir la liberación endógena de opioides provocada por la estimulación eléctrica en rebanadas de médula espinal de rata . Por lo tanto, la administración crónica de 8-OH-DPAT podría restaurar la hipoalgesia inducida por la depresión al reducir la liberación endógena de opioides.

En ratas simuladas, encontramos que la administración aguda de 8-OH-DPAT aumentó la actividad locomotora. El aumento en la distancia de acuerdo con otros informes de que la administración aguda de agonistas 5-HT1A causó el síndrome serotoninérgico representado por el comportamiento hiperactivo, la postura corporal plana y el pisar la pata delantera . Se ha informado de que una dosis baja de 8-OH-DPAT (0,01–0,05 mg/kg) estimula preferentemente los autorreceptores 5-HT1A, mientras que una dosis alta (es decir, ≥0,2 mg/kg) podría activar los receptores postsinápticos , que aumentan la liberación de 5-HT y producen hiperactividad. Por lo tanto, la dosis relativamente alta utilizada en este estudio puede explicar la hiperactividad de las ratas. Como estudios anteriores han demostrado que las dosis repetidas de 8-OH-DPAT podrían reducir el síndrome serotoninérgico a través de la desensibilización de los receptores 5-HT1A postsinápticos , nuestro estudio confirmó los hallazgos anteriores al mostrar que la administración crónica de 8-OH-DPAT no condujo a un comportamiento hiperactivo en campo abierto en ratas simuladas.

En resumen, nuestros resultados demostraron que el receptor 5-HT1A estaba involucrado en el comportamiento depresivo e hipoalgesia inducidos por OB en ratas. Sin embargo, nuestro estudio tiene varias limitaciones. (1) En este estudio solo se adoptó una dosis relativamente alta de 8-OH-DPAT (3 mg/kg). Como se mencionó anteriormente, diferentes dosis de 8-OH-DPAT pueden ejercer efectos diferenciales. Por lo tanto, es necesario realizar más experimentos con varias dosis en estudios futuros. (2) En este estudio solo se utilizó el modelo de dolor provocado por calor radiante. Dado que la depresión puede causar dolor evocado aliviado y dolor espontáneo agravado , se deben incluir más modelos de dolor para revelar el papel del receptor 5-HT1A en los comportamientos relacionados con la depresión.

5. Conclusión

En conclusión, nuestro estudio demostró que la administración crónica del agonista 8-OH-DPAT del receptor 5-HT1A alivió la depresión y la hipoalgesia inducida por depresión, lo que sugiere que el receptor 5-HT1A puede desempeñar un papel clave en la hipoalgesia inducida por depresión. Los estudios futuros deben diseñarse para investigar un mecanismo más exacto para construir mejores estrategias para el tratamiento de la depresión y el dolor crónico.

Conflicto de Intereses

Los autores declaran que no existe conflicto de intereses con respecto a la publicación de este documento.

Agradecimientos

Este trabajo fue financiado por una Subvención de la NNSF (31271092) y una Subvención para Proyectos de Innovación del Conocimiento de la Academia China de Ciencias (KSCX2-EW-Q-18) a J. Y. W., y por Subvenciones de la NNSF (30970959, 61033011 y 31171067), Subvenciones para Proyectos de Innovación del Conocimiento de la Academia China de Ciencias (YZ200944, KSCX2-YW-R-254, y KSCX2-EW-J-8), y una subvención del Centro Internacional NIH Fogarty (R03 TW008038) a F. L. Esta investigación también contó con el apoyo del Laboratorio Clave de Salud Mental del Instituto de Psicología de la Academia China de Ciencias, China. Los autores no declaran intereses financieros en conflicto.