La somministrazione cronica di agonista del recettore 5-HT1A Allevia la depressione e l’ipoalgesia indotta dalla depressione

Figura 1

Schema del protocollo sperimentale. Inizialmente sono state misurate le soglie di attività in campo aperto (OF) e di dolore termico. Quindi i ratti sono stati divisi in due gruppi (gruppi OB e sham, ricevendo bulbectomia olfattiva e chirurgia sham, resp.). Entrambi i gruppi sono stati ulteriormente suddivisi in due sottogruppi per l’iniezione salina o 8-OH-DPAT, che è stata somministrata 30 min prima dei test comportamentali (somministrazione acuta) o una volta al giorno per 14 giorni consecutivi (somministrazione cronica).

2.3. Procedura chirurgica per bulbectomia olfattiva

Gli animali sono stati anestetizzati con pentobarbital di sodio (0,5 mg/kg, i.p.) e fissati su un apparato stereotassico (Stoelting, USA). Un’incisione sagittale della linea mediana è stata fatta per esporre il cranio. Due fori del diametro di 2 mm sono stati annoiati 8 mm rostrali al bregma e 2 mm laterali alla linea mediana separatamente. I bulbi olfattivi bilaterali sono stati aspirati dai fori utilizzando una pompa a vuoto e la cavità è stata riempita con schiuma gel (Coltene Whaledent, Svizzera) per controllare il sanguinamento. È stata prestata particolare attenzione per evitare di danneggiare la corteccia frontale. La polvere di penicillina è stata spruzzata sulla ferita prima della chiusura. Ratti Sham-operati sono stati trattati in modo simile, tranne che nessun tessuto cerebrale è stato rimosso. Il peso corporeo di ciascun ratto è stato misurato il giorno prima e ogni giorno per 14 giorni dopo l’intervento. Alla fine dell’esperimento, gli animali sono stati sezionati per verificare se tutti i bulbi olfattivi sono stati rimossi. In caso contrario, i dati verranno rifiutati in ultima analisi.

2.4. Test comportamentali

2.4.1. Test in campo aperto

Il test in campo aperto è stato eseguito in una base nera circolare di ferro (180 cm di diametro) e applicato per analizzare i comportamenti locomotori dei ratti. Il muro che circonda la base era costituito da una lamiera di ferro alta 50 cm. L’illuminazione è stata fornita da una lampadina da 40 W. Ogni animale è stato testato in campo aperto per 5 min. La distanza percorsa durante il test è stata registrata da un sistema informatico Etho Vision (Noldus Information Technology, Wageningen, Paesi Bassi). Nell’intervallo tra i due test, l’apparecchio è stato pulito con etanolo e acqua per rimuovere i segnali olfattivi.

2.4.2. Test della soglia del dolore

L’apparato e il test per il dolore evocato termico erano gli stessi descritti da Wang et al. . In breve, i ratti sono stati collocati in una camera di plexiglas su un pavimento di vetro, sotto la quale era situato l’apparato di calore radiante (lampada per proiettore da 100 W). Un fascio di luce attraverso un foro (4 mm di diametro) dell’apparato era focalizzato sulla superficie plantare della zampa posteriore sinistra. PWL è stato definito come il periodo di tempo tra l’insorgenza della luce e il sollevamento della zampa. L’intensità della luce è stata regolata, in modo che il PWL basale fosse di circa 7 s, con un tempo di interruzione di 22 s per prevenire danni ai tessuti. Sono stati effettuati un totale di quattro studi per ciascun ratto con intervallo di almeno 5 minuti. Gli ultimi tre studi sono stati mediati per ottenere una latenza media come soglia del dolore evocato termico.

2.5. Farmaci

L’agonista del recettore 5-HT1A 8-OH-DPAT è stato acquistato da Sigma-Aldrich (St. Louis, Missouri) e sciolto in soluzione salina (0,9% NaCl) immediatamente prima dell’applicazione. Sottogruppi separati di animali bulbectomia e non bulbectomia sono stati trattati con iniezioni intraperitoneali di 8-OH-DPAT (3 mg/kg) o soluzione salina (3 mg/kg). Nell’esperimento 1, un giorno dopo il modello di depressione stabilito, il campo aperto è stato testato con soluzione salina o 8-OH-DPAT iniettato 30 min prima. Tre giorni dopo il modello di depressione stabilito, la latenza di prelievo della zampa è stata testata con soluzione salina o 8-OH-DPAT iniettata 30 min prima. Nell’esperimento 2, dopo il modello di depressione stabilito, l’iniezione consecutiva di 14 giorni di soluzione salina o 8-OH-DPAT una volta al giorno è stata eseguita in base ai gruppi. La latenza di ritiro della zampa di calore in campo aperto e radiante è stata testata il giorno 15th.

2.6. Analisi statistica

GraphPad prism 5.0 è stato utilizzato per analizzare i dati e generare grafici. I dati che coinvolgono 2 fattori sono stati analizzati con analisi bidirezionale della varianza (ANOVA) seguita da test post hoc di Bonferroni. Il t-test dello studente è stato utilizzato per confrontare i mezzi di due gruppi. I dati sono stati presentati come mezzi ± SEM. La significatività statistica è stata fissata a .

3. Risultati

3.1. Risultati comportamentali del modello di depressione OB

Come mostrato nella Figura 2(a), i pesi corporei basali degli animali non differivano tra gruppi OB e sham. Durante le due settimane successive di osservazione, è stata osservata una significativa riduzione dell’aumento di peso nei ratti OB rispetto ai ratti di controllo (ANOVA bidirezionale, effetto di gruppo: (1, 1106) = 53.08, ; Bonferroni posttest, tutti i giorni) (Figura 2 (a)). Dopo l’intervento chirurgico, i ratti OB hanno mostrato un livello significativamente più elevato di comportamenti locomotori in campo aperto rispetto a quello dei ratti di controllo (ANOVA bidirezionale, rispetto a cm) (Figura 2 (b)). Questi risultati indicano che i ratti OB hanno mostrato comportamenti depressivi e il modello animale per la depressione è stato stabilito con successo.

a)

(b)

(c)

(a)
(b)
(c)

Figura 2

risultato Comportamentale dell’OB modello per la depressione e la depressione indotta da hypoalgesia. (a) Pesi corporei. È stata osservata una diminuzione significativa del peso corporeo nel gruppo OB rispetto al gruppo di controllo nel periodo postoperatorio di 14 giorni (). b) Prova in campo aperto. Un livello significativo più elevato di attività locomotoria è stato trovato nei ratti OB rispetto ai ratti di controllo (). (c) Prova termica della soglia di dolore. La latenza di ritiro della zampa a stimoli di calore radiante nocivi è stata significativamente prolungata nei ratti OB (). I dati sono presentati come media ± SEM.***.

Inoltre, gli animali nel gruppo OB hanno mostrato PWL più lunghi rispetto al gruppo di controllo (ANOVA bidirezionale, rispetto a s ) (Figura 2(c)), suggerendo che i ratti depressivi avevano soglie di dolore più elevate rispetto ai ratti normali. Cioè, i ratti trattati con OB hanno sviluppato ipoalgesia a stimoli termici nocivi.

3.2. Effetti della somministrazione acuta di Agonista del recettore 5-HT1A

Come illustrato nella Figura 3, il trattamento acuto con 8-OH-DPAT ha aumentato significativamente la distanza percorsa in campo aperto nel gruppo di controllo (ANOVA bidirezionale, rispetto a cm), ma non ha avuto alcun effetto sui ratti OB (Figura 3(a)). Inoltre, i ratti simulati hanno mostrato PWL significativamente più lunghi dopo trattamento acuto con 8-OH-DPAT (ANOVA bidirezionale, rispetto a s ) e i ratti OB non hanno mostrato differenze significative (Figura 3(b)). Questi risultati suggeriscono che la somministrazione acuta di 8-OH-DPAT aumenta l’attività locomotoria e di per sé ha un effetto antinocicettivo sui ratti normali ma non esercita un’influenza sui ratti depressivi.

a)

(b)

(a)
(b)

Figura 3

Effetti della somministrazione acuta di 8-OH-DPAT. Il trattamento acuto con 8-OH-DPAT ha aumentato significativamente l’attività locomotoria () (a) e le soglie del dolore () (b) nei ratti operati con simulazione, ma non ha alcun effetto sui ratti OB. I dati sono presentati come media±SEM.*, **.

3.3. Effetti della somministrazione cronica di Agonista del recettore 5-HT1A

Come mostrato nella Figura 4, il trattamento cronico con 8-OH-DPAT non ha avuto alcun effetto sui ratti trattati con sham, riducendo significativamente l’attività locomotoria nei ratti OB (ANOVA bidirezionale, rispetto a cm), contrariamente all’osservazione della somministrazione acuta (Figura 4(a)). Il test di soglia del dolore termico ha rivelato PWLs significativamente prolungato nei ratti sham-operati dopo il trattamento cronico 8-OH-DPAT (ANOVA bidirezionale, versus s, ), coerente con quello osservato nella somministrazione acuta. Tuttavia, dopo il trattamento cronico con 8-OH-DPAT, le PWL nei ratti OB sono state significativamente ridotte (ANOVA bidirezionale, s rispetto a s ) e ripristinate a livelli normali (OB/8-OH-DPAT rispetto a Sham/saline: ANOVA bidirezionale, rispetto a s ) (Figura 4(b)). Questi risultati suggeriscono che il trattamento cronico 8-OH-DPAT allevia il comportamento depressivo e l’ipoalgesia indotta da OB nei ratti.

a)

(b)

(a)
(b)

Figura 4

Effetti della somministrazione cronica di 8-OH-DPAT. (a) Attività locomotoria in campo aperto. Il trattamento cronico con 8-OH-DPAT non ha avuto alcun effetto sui ratti finti, ma ha ridotto significativamente l’attività locomotoria nei ratti OB (). (b) Soglia di dolore di calore radiante. Le soglie del dolore nei ratti finti sono state aumentate dopo il trattamento; al contrario, quelli nei ratti OB sono stati diminuiti e ripristinati al livello normale (). I dati sono presentati come media ± SEM. *.05, ***.

4. Discussione

Nel presente studio, abbiamo studiato gli effetti della somministrazione acuta e cronica di agonista del recettore 5-HT1A, 8-OH-DPAT, sul comportamento in campo aperto e sulle soglie del dolore evocate termicamente nei ratti trattati con sham e OB. I risultati hanno mostrato che (1) la somministrazione acuta di 8-OH-DPAT ha aumentato l’attività locomotoria e le soglie del dolore nei ratti finti, ma non ha avuto alcun effetto sui ratti OB; (2) al contrario, la somministrazione cronica di 8-OH-DPAT ha ridotto l’attività locomotoria e le soglie del dolore nei ratti OB e li ha ripristinati al livello normale. L’aumento delle soglie del dolore è stato osservato anche nei ratti finti dopo la somministrazione cronica. Questi risultati hanno dimostrato che il recettore 5-HT1A era coinvolto nella mediazione del comportamento depressivo e dell’ipoalgesia associata nei ratti.

La disfunzione serotoninergica è stata implicata nella fisiopatologia sottostante della depressione e del dolore cronico . Studi precedenti hanno indicato che la somministrazione acuta e cronica di agonista del recettore 5-HT1A sembra avere diversi effetti antinocicettivi e antidepressivi . Nel presente studio, abbiamo testato gli effetti della somministrazione acuta o cronica, rispettivamente. Ovviamente, nei ratti OB, solo la somministrazione cronica di 8-OH-DPAT ha dimostrato un effetto antidepressivo, rappresentato dalla diminuzione dell’attività nel test in campo aperto e dalla riduzione della soglia del dolore alla stimolazione termica nociva. Non abbiamo trovato un effetto antidepressivo dell’iniezione acuta di 8-OH-DPAT sui ratti OB. Questi risultati sono coerenti con gli studi precedenti che il modello OB è sensibile quasi esclusivamente al trattamento antidepressivo cronico, ma non acuto. C’è inoltre prova che le densità del ricevitore 5-HT1A notevolmente sono state downregulated nei ratti OB rispetto ai ratti simulati. Pertanto, è molto probabile che una singola dose di 8-OH-DPAT non sia sufficiente a produrre un effetto terapeutico sui ratti depressivi.

Nel presente studio, sia la somministrazione acuta che cronica di 8-OH-DPAT ha avuto effetti antinocicettivi sui ratti finti, coerentemente con studi precedenti secondo cui la somministrazione sistemica di 8-OH-DPAT ha prodotto analgesia nel test della piastra calda e nel test del dolore termico a flick di coda . Un recente studio su topi knockout ha dimostrato che i recettori 5-HT1A mediano un controllo inibitorio endogeno della nocicezione evocata dal calore . I recettori 5-HT1A si trovano sia presinapticamente nei nuclei del rafe che postsinapticamente nelle regioni cerebrali discrete, tra cui la corteccia, l’amidale e l’ippocampo . L’evidenza ha sostenuto che entrambi i recettori 5 – HT1A pre e post-sinaptici sono coinvolti nell’azione analgesica dell ‘ 8-OH-DPAT .

Inoltre, abbiamo osservato una ridotta ipoalgesia al livello normale dopo somministrazione cronica di 8-OH-DPAT nei ratti OB. I farmaci serotoninergici sono comunemente usati come antidepressivi nella pratica clinica. Gli antidepressivi hanno dimostrato di migliorare la depressione e i sintomi del dolore in qualche modo indipendentemente nei pazienti depressi. Per esempio, circa il 50% del miglioramento dell ‘ intensità del dolore prodotto da duloxetina è stato indipendente dal miglioramento della depressione . Nel nostro studio, i sintomi della depressione e dell’ipoalgesia sembravano essere influenzati uniformemente dalla bulbectomia olfattiva; pertanto, la ridotta ipoalgesia può essere attribuita al risultato indiretto dell’effetto antidepressivo indotto da 8-OH-DPAT. La carenza nella funzione serotoninergica è stata dimostrata per essere l’agente patogeno primario della malattia depressiva . È stato riferito che la somministrazione cronica di agonista 5-HT1A ha indotto la desensibilizzazione dei recettori presinaptici 5-HT1A nei nuclei di rafe e quindi ha migliorato il rilascio di 5-HT . Inoltre, un’iperattività dell’asse ipotalamo-ipofisi-surrene (HPA) è stata trovata in pazienti depressivi . L’attivazione dei ricevitori 5-HT1A è stata dimostrata per normalizzare l’attività di HPA così per esercitare un effetto terapeutico .

Un altro possibile meccanismo alla base della sensibilità al dolore ripristinata nei ratti OB dopo il trattamento con 8-OH-DPAT può essere dovuto all’inibizione dell’attività degli oppioidi. È stato dimostrato che il rilascio di oppioidi evocato da stress inibisce il dolore nei pazienti depressi . Studi precedenti hanno dimostrato che l’agonista del recettore 5-HT1A può ridurre l’analgesia e la tolleranza mediate dagli oppioidi . È stato anche scoperto che 8-OH-DPAT potrebbe inibire il rilascio di oppioidi endogeni evocato dalla stimolazione elettrica nelle fette di midollo spinale del ratto . Pertanto, la somministrazione cronica di 8-OH-DPAT potrebbe ripristinare l’ipoalgesia indotta dalla depressione riducendo il rilascio endogeno di oppioidi.

Nei ratti fasulli, abbiamo scoperto che la somministrazione acuta 8-OH-DPAT aumentava l’attività locomotoria. L’aumento della distanza accordata con altri rapporti che la somministrazione acuta di agonisti 5-HT1A ha causato la sindrome serotoninergica rappresentata dal comportamento iperattivo, dalla postura del corpo piatto e dal calpestio della zampa anteriore . È stato riportato che una bassa dose di 8-OH–DPAT (0,01-0,05 mg/kg) stimola preferenzialmente gli autorecettori 5-HT1A, mentre una dose elevata (cioè ≥0,2 mg/kg) potrebbe attivare i recettori postsinaptici, che aumentano il rilascio di 5-HT e producono iperattività. Pertanto, la dose relativamente elevata utilizzata in questo studio può spiegare l’iperattività dei ratti. Come studi precedenti hanno dimostrato che dosi ripetute di 8-OH-DPAT potrebbero ridurre la sindrome serotoninergica attraverso la desensibilizzazione dei recettori 5-HT1A postsinaptici , il nostro studio ha confermato i risultati precedenti dimostrando che la somministrazione cronica di 8-OH-DPAT non ha portato a un comportamento iperattivo in campo aperto nei ratti finti.

In sintesi, i nostri risultati hanno dimostrato che il recettore 5-HT1A era coinvolto nel comportamento depressivo indotto da OB e nell’ipoalgesia nei ratti. Tuttavia, il nostro studio ha diversi limiti. (1) In questo studio è stata adottata solo una dose relativamente elevata di 8-OH-DPAT (3 mg/kg). Come accennato in precedenza, diverse dosi di 8-OH-DPAT possono esercitare effetti differenziali. Pertanto, ulteriori esperimenti che coinvolgono varie dosi devono essere eseguiti in studi futuri. (2) In questo studio è stato utilizzato solo il modello di dolore evocato dal calore radiante. Dato che la depressione può causare dolore evocato alleviato e dolore spontaneo aggravato , dovrebbero essere inclusi più modelli di dolore per rivelare il ruolo del recettore 5-HT1A nei comportamenti legati alla depressione.

5. Conclusione

In conclusione, il nostro studio ha dimostrato che la somministrazione cronica di agonista del recettore 5-HT1A 8-OH-DPAT ha alleviato la depressione e l’ipoalgesia indotta dalla depressione, il che ha suggerito che il recettore 5-HT1A può svolgere un ruolo chiave nell’ipoalgesia indotta dalla depressione. Gli studi futuri dovrebbero essere progettati per studiare un meccanismo più esatto per costruire strategie migliori per il trattamento della depressione e del dolore cronico.

Conflitto di interessi

Gli autori dichiarano che non vi è alcun conflitto di interessi per quanto riguarda la pubblicazione di questo documento.

Riconoscimenti

Questo lavoro è stato finanziato da un NNSF Grant (31271092) e l’Accademia delle Scienze Cinese Conoscenza del Progetto di Innovazione Grant (KSCX2-EW-Q-18) J. Y. W., e da NNSF Borse di studio (di 30970959, 61033011, e 31171067), Accademia Cinese di Scienze della Conoscenza del Progetto di Innovazione Sovvenzioni (YZ200944, KSCX2-YW-R-254, e KSCX2-EW-J-8), e una Sovvenzione da parte del NIH Fogarty International Center (R03 TW008038) di F. L. Questa ricerca è stata supportata anche la Chiave del Laboratorio di Salute Mentale presso l’Istituto di Psicologia dell’Accademia delle Scienze Cinese, in Cina. Gli autori non dichiarano interessi finanziari concorrenti.