5-HT1A受容体アゴニストの慢性投与は、うつ病およびうつ病誘発性痛覚低下を軽減する

要約

以前の研究では、うつ病患者および抑うつの動物モデルは、誘発された疼痛刺激に対する感受性の低下を示し、セロトニンはうつ病誘発性痛覚低下に関与することが示されている。 本研究の目的は、うつ病誘発性痛覚低下における5-HT1a受容体の潜在的な役割を調査することでした。 5-HT1A受容体アゴニスト、8-OH-DPATの急性または慢性投与は、嗅覚球根切除術（OB）と偽手術ラットで行われました。 うつ病様行動およびとう痛閾値をそれぞれオープンフィールド試験および放射熱熱とう痛試験を用いて測定した。 我々は、8-OH-DPATの急性投与は、偽ラットにおける歩行活動と痛みのしきい値を増加させたが、OBラットには影響を与えなかったことがわかった。 対照的に、8-OH-DPATの慢性投与は、歩行活動と痛みのしきい値を減少させ、正常なレベルにそれらを復元しました。 慢性投与後の偽ラットでもとう痛しきい値の増加が観察された。 これらの結果は、8-OH-DPATの慢性投与は、5-HT1A受容体がうつ病関連痛覚低下に役割を果たしている可能性があることを示唆し、ラットの痛み感受性の抑

1. はじめに

うつ病と痛みの両方が、医療サービスに対する巨大な要求につながり、患者の生活の質を損なう衰弱性疾患である。 臨床診療では、うつ病性障害を有する患者のかなりの割合が慢性疼痛に罹患し、その逆もまた同様であり、慢性疼痛を有する患者はうつ病性障害を発 疼痛および抑うつのこの密接な臨床的関連とは対照的に、抑うつ患者は実験的疼痛刺激に対する感受性の低下を示す。 動物の研究はまた、抑うつ様行動を有するラットにおいて疼痛閾値が増加することを見出した。最近の研究では、うつ病誘発性痛覚低下症におけるセロトニンの潜在的な役割が示されている。

セロトニン作動性神経伝達は、うつ病の病態生理と同様に侵害受容処理に関与すると長い間考えられてきた。 臨床診療では、選択的セロトニン再取り込み阻害剤（Ssri）およびセロトニン-ノルアドレナリン再取り込み阻害剤（Snri）が一般的に慢性疼痛を治療するために使 臨床調査はセロトニン作動性伝達を高めることができる睡眠の剥奪療法が痛覚過敏の方の苦痛の感受性を逆転させたことが分りました。 そしてSNRIsのduloxetineの処置の六週間は不況の患者の常態に実験熱苦痛の境界を減らしました。 これまでの研究では，うつ病様ラットにおける熱侵害受容閾値は，Ｓｓｒｉｓフルオキセチンの全身投与後に正常レベルに近づくことが分かった。 しかし、これまでの研究では、これらの効果を仲介するさらなるメカニズムを調査していない。

5-HT1a受容体は、脳で発現する最も豊富なセロトニンサブタイプである。 それはrapheの核からserotonergic入力を受け取る前頭前野、辺縁系および視床下部のような地域で広く配られます。 5-HT1A受容体は、疼痛の調節において優勢な役割を果たすことが認められている。 ヒトの研究は、慢性疼痛が低5-HT1a受容体と関連していることを示唆した。 さらに、より低い5-HT1Aの受容器密度は落ち込んだラット、また落ち込んだ患者で見つけられました。

本研究は、ラットに5-HT1A受容体アゴニスト8-OH-DPATを投与することにより、うつ病誘発性痛覚低下における5-ht1A受容体の潜在的な役割を調 うつ病の動物モデルとしてきゅう球摘出（Ｏ ｂ）ラットを用いた。 我々は、8-OH-DPATの慢性投与は、OBラットにおけるうつ病のような行動だけでなく、うつ病誘発性痛覚低下を和らげることができると仮定した。

2. 材料および方法

2.1. 動物

八十から一雄Sprague Dawleyラット（到着時の重量200-220g、軍事医学アカデミー、北京、中国の実験動物センター）は、この研究で使用され、個別に収容されました。 食料と水は、ad libitum利用可能でした。 コロニーは、標準的な12時間の明暗サイクル（午前7時00分に点灯）でCで維持された。 動物は実験の１週間前に環境に慣れさせ、実験者によって毎日処理された。 適切な措置は、痛みや不快感を最小限に抑えるために取られました。 実験は、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏ ｆ Ｈｅａｌｔｈ Ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｃａｒｅ ａｎｄ Ｕｓｅ ｏ ｆ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ａｎｉｍａｌｓ（ＮＩＨ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｎｏ． 研究の議定書は中国科学アカデミーの制度上の動物の心配および使用委員会によって承認されました。

2.2. 実験設計

二つの実験は、この研究で行われました。 実験1では、5-HT1A受容体アゴニスト8-OH-DPATは、オープンフィールド試験および熱疼痛閾値試験の30分前に腹腔内に急性注入された。 実験2では、8-OH-DPATは行動テストの前に連続した14日間慢性的に腹腔内投与された。 各ラットは一つの実験にのみ参加するように割り当てられた。 実験プロトコルを図1に示しました。 両方の実験のために、ラットは最初にオープンフィールドと有害な放射熱への足の撤退潜時（PWL）でテストされました。 次に，両群（ＯＢ群とｓｈａｍ群）に分け，開放野歩行と熱痛しきい値に従ってバランスを取った。 ＯＢ群とｓｈａｍ群のラットはそれぞれ両側きゅう球切除術とｓｈａｍ手術を施行した。 2週間の回復期間の後、オープンフィールド試験および疼痛閾値試験は、ラットの抑うつ状態および疼痛感受性を評価するために再び行われた。 両群はさらに、生理食塩水群（すなわち、OB/生理食塩水およびsham/生理食塩水）および8-OH-DPAT群（すなわち、OB/8-OH-DPATおよびsham/OB/8-OH-DPAT）に分けられ、それぞれ生理食塩水および8-OH-DPATの腹腔内注射を受けた。

図1

実験プロトコルの概略図。 ベースライン開放野（Ｏ ｆ）活性および熱疼痛閾値を最初に測定した。 その後、ラットは二つのグループ（OBと偽のグループ、嗅覚球根切除と偽の手術、respを受けた）に分けられました。). 両群はさらに、生理食塩水または8-OH-DPAT注射のいずれかのための二つのサブグループに分けられ、これは行動試験の30分前（急性投与）または連続した14日間（慢性投与）のために毎日一度投与された。

2.3. 嗅覚球根切除術のための外科的処置

動物をペントバルビタールナトリウム（0.5mg/kg、i.p.）で麻酔し、定位装置（Stoelting、USA）に固定した。 頭蓋骨を露出させるために正中線矢状切開を行った。 直径2mmの二つの穴は、ブレグマに8mmの吻側と正中線に2mmの側面を別々に穿孔した。 両側嗅球を真空ポンプを使用して穴から吸引し、出血を抑制するために空洞をゲルフォーム（Ｃｏｌｔｅｎｅ Ｗｈａｌｅｄｅｎｔ、Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）で満たした。 前頭皮質の損傷を避けるために特別な注意が払われた。 閉鎖前にペニシリン粉末を創傷に振りかけた。 偽手術ラットは脳組織を除去しなかったことを除いて同様に治療した。 各ラットの体重は前日に測定し、手術後14日間毎日測定した。 実験の終わりに、動物を解剖して、すべての嗅球が除去されたかどうかを確認した。 そうでない場合、データは最終的な分析で拒否されます。2.4.

行動テスト

2.4.1. オープンフィールド試験

オープンフィールド試験は、鉄円形黒ベース（直径180センチメートル）で行われ、ラットの歩行行動を分析するために適用されました。 ベースを囲む壁は、高さ50cmの鉄板で構成されていました。 照明は40-W電球によって提供された。 各動物を野外で５分間試験した。 試験中の移動距離は、コンピュータベースのシステムＥｔｈｏ Ｖｉｓｉｏｎ（Ｎｏｌｄｕｓ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗａｇｅｎｉｎｇｅｎ，ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）によって記録された。 それぞれの二つの試験の間の間隔で、装置は、嗅覚手がかりを除去するためにエタノールおよび水で洗浄した。2.4.2. 疼痛閾値試験

この装置および熱誘発疼痛の試験は、Wangらによって記載されたものと同じであった。 . 簡単に言えば、ラットは放射熱装置（100Wプロジェクターランプ）が置かれたガラス床のプレキシガラスの部屋に置かれました。 装置の穴（直径4mm）を通る光線を左後足の足底表面に集束させた。 ＰＷＬは、光の開始と足の持ち上げとの間の時間の長さとして定義された。 光の強度は、ベースラインＰＷＬが約７秒であり、組織損傷を防止するために２ ２秒のカットオフ時間であるように調整された。 少なくとも5分間隔で各ラットに対して合計4回の試験を行った。 最後の三つの試験は、熱誘発疼痛のしきい値として平均潜伏を得るために平均された。2.5.

５−Ｈ ｔ１ａ受容体作動薬８−ＯＨ−ＤＰＡＴは、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ． 球根切除および非球根切除動物の別々のサブグループを、８−ＯＨ−ＤＰＡＴ（３ｍｇ／ｋｇ）または生理食塩水（３ｍｇ／ｋｇ）のいずれかの腹腔内注射で処置した。 実験１では、うつ病モデルが確立された１日後に、開放野を生理食塩水または８−ＯＨ−ＤＰＡＴを３ ０分前に注入して試験した。 うつ病モデルが確立されてから三日後、足の離脱潜時を生理食塩水または8-OH-DPATを30分前に注入して試験した。 実験２では、うつ病モデルが確立された後、生理食塩水または８−ＯＨ−ＤＰＡＴの１日１回の連続した１ ４日間の注射を、群に応じて行った。 オープンフィールドと放射熱足撤退レイテンシは、15日目にテストされました。2.6.

2.6. 統計分析

GraphPad prism5.0は、データを分析し、グラフを生成するために使用されました。 ２因子を含むデータを、２元分散分析（Ａ ＮＯＶＡ）、続いてＢｏｎｆｅｒｒｏｎｉ事後検定で分析した。 二つのグループの平均を比較するためにｓｔｕｄｅｎｔのｔ検定を用いた。 データは平均±ＳＥＭとして提示した。 統計的有意性はで設定された。

3. 結果

3.1. OBうつ病モデルの行動結果

図2(a)に示すように、動物のベースライン体重は、OB群と偽群の間で異ならなかった。 次の２週間の観察の間に、対照ラットと比較して、ＯＢラットにおいて体重増加の有意な減少が観察された（２方向Ａ ＮＯＶＡ、群効果）。: (1, 1106) = 53.08, ; ボンフェローニposttests,毎日)(図2(a)). 手術後、OBラットは、対照ラットよりも開放野で有意に高いレベルの歩行行動を示した（双方向ANOVA、対cm）（図2（b））。 これらの結果は，ＯＢラットがうつ病様行動を示し，うつ病の動物モデルが確立されていることを示している。

(a)

(b)

(c)

(c)

(a)
(b)
(c)

さらに、OB群の動物は対照群と比較してPwlが長く（双方向ANOVA、対s）を示し（図2（c））、うつ病様ラットは正常ラットよりも高い疼痛閾値を有していたことを示唆している。 すなわち，ＯＢ処理ラットは有害な熱刺激に対して痛覚低下を発症した。

3.2. 5-HT1A受容体アゴニストの急性投与の効果

図3に示すように、急性8-OH-DPAT治療は、対照群（双方向ANOVA、対cm）の開放野での移動距離を有意に増加させたが、OBラットには影響を及ぼさなかった（図3（a））。 さらに、偽手術ラットは、急性８−ＯＨ−ＤＰＡＴ処置後に有意に長いＰｗｌを示し（双方向Ａ ＮＯＶＡ、対ｓ）、ＯＢラットは有意差を示さなかった（図３（ｂ））。 これらの結果は、8-OH-DPATの急性投与が歩行活性を増加させ、それ自体が正常ラットに抗侵害受容効果を有するが、抑うつ様ラットに影響を及ぼさないこdiv>

(a)

(b)

(a)
(a)
(a)
(a)
(a)
(b)

(b)

3.3. 5-HT1A受容体アゴニストの慢性投与の影響

図4に示すように、慢性8-OH-DPAT治療は、急性投与の観察とは対照的に、obラット（双方向ANOVA、対cm）の歩行活性を有意に低下させながら、偽処理ラットには影響を及ぼさなかった（図4（a））。 熱疼痛閾値試験は、急性投与で観察されたものと一致し、慢性8-OH-DPAT治療（双方向ANOVA、対s、）後に偽手術ラットで有意に延長PWLsを明らかにした。 しかし、慢性の８−ＯＨ−ＤＰＡＴ処置の後、ＯＢラットのＰｗｌは有意に減少し（双方向Ａ ＮＯＶＡ、ｓ対ｓ）、正常レベルに回復した（ＯＢ／８−ＯＨ−ＤＰＡＴ対偽／生理食塩水：双方向Ａ ＮＯＶＡ、対ｓ）（図４（ｂ））。 これらの結果は、慢性8-OH-DPAT治療は、ラットにおけるうつ病のような行動とOB誘発性痛覚低下を軽減することを示唆している。div>

(a)

(b)

(a)
(a)
(a)
(a)
(a)
(a)(b)

(b)

4. 議論

本研究では、5-HT1A受容体アゴニスト、8-OH-DPATの急性および慢性投与が、偽およびOB処理ラットにおける開放野挙動および熱誘発疼痛閾値に 結果は、（1）8-OH-DPATの急性投与は、偽のラットの歩行活動と痛みのしきい値を増加させたが、OBラットには影響を与えなかったことを示した; (2)対照的に、8-OH-DPATの慢性投与は、obラットにおける歩行活動と痛みのしきい値を減少させ、正常なレベルにそれらを復元しました。 慢性投与後の偽ラットでもとう痛しきい値の増加が観察された。 これらの知見は、5-HT1A受容体は、うつ病のような行動だけでなく、ラットにおける関連する痛覚低下を仲介することに関与していたことを示した。

セロトニン作動性機能障害は、うつ病および慢性疼痛の根底にある病態生理に関与している。 以前の研究では、5-HT1A受容体アゴニストの急性および慢性投与は、異なる抗侵害受容性および抗うつ効果を有するようであることが示されている。 本研究では、急性または慢性投与の効果をそれぞれ試験した。 明らかに、OBラットでは、8-OH-DPATの慢性投与のみが抗うつ効果を示し、野外試験での活性の低下と有害な熱刺激に対する疼痛閾値の低下として表された。 我々は、OBラットに8-OH-DPATの急性注射の抗うつ効果を見つけられませんでした。 これらの結果は、OBモデルが慢性ではあるが急性ではない抗うつ治療にほぼ独占的に敏感であるという以前の研究と一致している。 また、5-HT1A受容体密度が大幅に偽手術ラットと比較してOBラットでダウンレギュレートされているという証拠があります。 したがって、８−ＯＨ−ＤＰＡＴの単回投与は、抑うつ様ラットに対する治療効果を生じるのに十分ではない可能性が最も高い。

本研究では、8-OH-DPATの急性および慢性投与の両方が、8-OH-DPATの全身投与がホットプレート試験およびテールフリック熱痛試験で鎮痛を産生する以前の研究と一致して、偽ラットに対する抗侵害受容効果を有していた。 ノックアウトマウスにおける最近の研究は、5-HT1A受容体は、熱誘発侵害受容の内因性抑制制御を仲介することを示している。 5-HT1a受容体は、皮質、アミデール、および海馬を含む離散的な脳領域の両方で、シナプス前核とシナプス後に位置しています。 シナプス前後の5-HT1A受容体の両方が8-OH-DPATの鎮痛作用に関与しているという証拠が支持されている。

さらに、OBラットにおける8-OH-DPATの慢性投与後、痛覚低下が正常レベルに減少したことが観察された。 セロトニン作動薬は、臨床診療における抗うつ薬として一般的に使用されている。 抗うつ薬は、うつ病患者においてうつ病および疼痛症状を幾分独立して改善することが示されている。 例えば、デュロキセチンによって産生された疼痛強度の改善の約５ ０％は、うつ病の改善とは無関係であった。 我々の研究では、うつ病と痛覚低下症の症状が均一に嗅球切除術によって影響されるように見えた;したがって、減少痛覚低下は8-OH-DPAT誘発抗うつ効果の間接的な結果に起因する可能性があります。 セロトニン作動性機能の欠乏は、うつ病の主要な病原体であることが実証されている。 5-HT1Aアゴニストの慢性投与は、raphe核におけるシナプス前5-ht1A受容体の脱感作を誘発し、それによって5-ht放出を増強することが報告されている。 さらに、hypothalamo-pituitary-adrenal(HPA)の軸線のoveractivityは憂鬱な患者で見つけられました。 5-HT1A受容体の活性化は、HPA活性を正常化し、したがって治療効果を発揮することが実証されている。

8-OH-DPAT治療後のOBラットの疼痛感受性の回復の根底にある別の可能性のあるメカニズムは、オピオイド活性の阻害によるものである可能性があ オピオイドの圧力誘発された解放は落ち込んだ患者の苦痛を禁じるために示されました。 以前の研究は、5-HT1a受容体アゴニストがオピオイド媒介鎮痛および耐性を減少させることができることを示している。 また、8-OH-DPATは、ラット脊髄スライスにおける電気刺激によって誘発される内因性オピオイド放出を阻害することが見出されている。 それにより、8-OH-DPATの慢性投与は、内因性オピオイド放出を減少させることにより、うつ病誘発性痛覚低下を回復させる可能性がある。

偽ラットでは、急性投与8-OH-DPATは歩行活性を増加させることがわかった。 距離の増加は、5-HT1Aアゴニストの急性投与は、過活動行動、平体姿勢、および前足踏みによって表されるセロトニン症候群を引き起こしたことを他の 8-OH-DPAT（0.01–0.05mg/kg）の低い線量が優先的に大量服用（すなわち、≤0.2mg/kg）は5-ht解放を高め、多動を作り出したpostsynaptic受容器を活動化できるが、5-HT1Aのautoreceptorsを刺激 したがって、この研究で使用される比較的高用量は、ラットの多動を説明することができる。 以前の研究は、8-OH-DPATの繰り返し用量は、シナプス後5-HT1A受容体の脱感作を通じてセロトニン症候群を減らすことができることを示しているよう

要約すると、我々の結果は、5-HT1a受容体は、ラットにおけるOB誘発性うつ病様行動および痛覚低下に関与していたことを示した。 それにもかかわらず、我々の研究にはいくつかの制限があります。 (1)8-OH-DPAT(3mg/kg)の比較的高用量のみがこの研究で採用されました。 上記のように、８−ＯＨ−ＤＰＡＴの異なる用量は、差動効果を発揮し得る。 したがって、将来の研究では、様々な用量を含むより多くの実験を行う必要がある。 (2)放射熱誘発疼痛モデルのみを本研究で使用した。 うつ病が緩和誘発疼痛および悪化した自発痛を引き起こす可能性があることを考えると、うつ病関連行動における5-HT1A受容体の役割を明らか

5. 結論

結論として、我々の研究は、5-ht1A受容体アゴニスト8-OH-DPATの慢性投与は、5-ht1A受容体がうつ病誘発性痛覚低下に重要な役割を果たしてい 将来の研究は、うつ病や慢性疼痛の治療のためのより良い戦略を構築するためのより正確なメカニズムを調査するように設計されるべきである。

利益相反

著者らは、この論文の出版に関して利益相反はないと宣言しています。

謝辞

この作品は、J.Y.W.へのNNSF助成金（31271092）と中国科学院知識革新プロジェクト助成金（KSCX2-EW-Q-18）、NNSF助成金（30970959、61033011、および31171067）、中国科学院知識革新プロジェクト助成金（YZ200944、KSCX2-EW-Q-18）によKSCX2-yw-R-254、およびKSCX2-ew-j-8）、およびNIH Fogarty国際センター（R03Tw008038）からのF.L.への助成金この研究はまた、中国科学院心理学研究所の精神衛生の主要研究室によ 著者らは、競合する財政的利益を宣言していない。