Kronisk Administrasjon av 5-HT1A Reseptoragonist Lindrer Depresjon og Depresjonsindusert Hypoalgesi

Abstract

Tidligere studier har vist at deprimerte pasienter så vel som dyremodeller av depresjon viser redusert følsomhet for fremkalt smertestimuli, og serotonin er indisert for å være involvert i depresjonsindusert hypoalgesi. Formålet med denne studien var å undersøke den potensielle rollen 5-HT1A-reseptor har i den depresjonsinduserte hypoalgesien. Akutt eller kronisk administrering av 5-HT1A-reseptoragonist, 8-OH-DPAT, ble utført ved olfaktorisk bulbektomi (OB) og humbug-opererte rotter. Depresjon-lignende atferd og smerte terskler ble målt ved hjelp av åpen – felttest og strålevarme termisk smerte test, henholdsvis. Vi fant at akutt administrasjon av 8-OH-DPAT økte lokomotorisk aktivitet og smerteterskler i humbug rotter, men hadde ingen effekt PÅ OB rotter. I motsetning til dette reduserte kronisk administrering av 8-OH-DPAT lokomotorisk aktivitet og smerteterskler og gjenopprettet dem til normalt nivå. Økte smerteterskler ble også observert hos humbug-rotter etter kronisk administrering. Disse resultatene viste at kronisk administrering av 8-OH-DPAT reverserte den depresjonsinduserte reduksjonen i smertefølsomhet hos rotter, noe som tyder på at 5-HT1A-reseptor kan spille en rolle i depresjonsassosiert hypoalgesi.

1. Innledning

både depresjon og smerte er svekkende sykdommer som fører til enorme krav til medisinske tjenester og kompromitterer pasientens livskvaliteter. I klinisk praksis har studier vist at en betydelig andel pasienter med depressive lidelser lider av kronisk smerte og omvendt har pasienter med kronisk smerte økt risiko for å utvikle depressive lidelser . I motsetning til denne nære kliniske sammenslutningen av smerte og depresjon, presenterer depressive pasienter redusert følsomhet for eksperimentell smertestimulering . Dyreforskning har også funnet at smertetærskelene økes hos rotter med depressiv-lignende oppførsel .Nylige studier har indikert en potensiell rolle serotonin har i depresjonsindusert hypoalgesi . Serotoninerg neurotransmisjon har lenge vært antatt å være involvert i nociceptiv behandling så vel som i patofysiologien av depresjon . I klinisk praksis brukes selektive serotoninreopptakshemmere (Ssri) og serotonin-noradrenalin-gjenopptakshemmere (Snri) ofte til å behandle kroniske smerter . Kliniske studier har funnet at søvndeprivasjonsterapi , som kan øke serotoninerg overføring, reverserte smertefølsomhet mot hyperalgesi . Og seks uker Med snri duloksetinbehandling reduserte eksperimentelle terskler for varmesmerter til normalt hos pasienter med depresjon . I våre tidligere studier har det blitt funnet at de termiske nociceptive terskelene hos depressive-lignende rotter nærmet seg normalt nivå etter systemisk administrasjon Av ssri fluoksetin . Imidlertid har ingen studier hittil undersøkt ytterligere mekanisme som medierer disse effektene.

5-HT1A-reseptor er de mest omfattende serotoninundertypene uttrykt i hjernen. Det er utbredt i regioner som prefrontal cortex, limbic system og hypothalamus som mottar serotonerg inngang fra raphe-kjernene. Det har blitt akseptert at 5-HT1A reseptor spiller en dominerende rolle i modulering av smerte . Menneskelige studier antydet at kronisk smerte var assosiert med lav 5-HT1A reseptor . I tillegg ble lavere 5-HT1A-reseptortettheter funnet hos deprimerte rotter så vel som deprimerte pasienter .

denne studien ble designet for å undersøke den potensielle rollen til 5-HT1A-reseptor i depresjonsindusert hypoalgesi ved administrering av 5-HT1A-reseptoragonist 8-OH-DPAT hos rotter. Den olfactory bulbectomized (OB) rotte ble brukt som dyremodell av depresjon. Vi antydet at kronisk administrering av 8-OH-DPAT kunne lindre depressiv-lignende oppførsel samt depresjonsinducert hypoalgesi hos OB-rotter.

2. Materialer og Metoder

2.1. Dyr

Åtti-en mann Sprague Dawley rotter (vekt ved ankomst 200-220 g, Laboratoriedyr Senter Av Academy Of Military Medical Sciences, Beijing, Kina) ble brukt i denne studien og plassert individuelt. Mat og vann var tilgjengelig ad libitum. Kolonien ble opprettholdt Ved C med en standard 12 h lys-mørk syklus (lys på kl 07: 00). Dyr fikk lov til å vane seg til miljøet i 1 uke før eksperimenter og ble håndtert daglig av eksperimentøren. Tilstrekkelige tiltak ble tatt for å minimere smerte eller ubehag. Forsøk ble utført i henhold Til National Institute Of Health Guide For Omsorg og Bruk Av Forsøksdyr (NIH Publications no. 80-23) revidert 1996. Forskningsprotokollen ble godkjent av Institutional Animal Care And Use Committee Of Chinese Academy of Sciences.

2.2. Eksperimentell Design

To eksperimenter ble utført i denne studien. I eksperiment 1 ble 5-HT1A reseptoragonist 8-OH-DPAT intraperitonealt injisert akutt 30 min før åpen – felttest og termisk smerteterskeltest. I eksperiment 2 ble 8-OH-DPAT intraperitonealt administrert kronisk i påfølgende 14 dager før atferdstester. Hver rotte ble tildelt å delta i bare ett eksperiment. Den eksperimentelle protokollen ble avbildet I Figur 1. For begge forsøkene ble rotter først testet i det åpne feltet og I poteuttakets ventetid (PWL) til skadelig strålevarme. Deretter ble de delt inn i to grupper (OB gruppe og humbug gruppe) og balansert i henhold til deres åpne felt bevegelse og termisk smerte terskler. Rottene I OB-gruppen og sham-gruppen gjennomgikk henholdsvis bilateral olfaktorisk bulbektomi og sham-kirurgi. Etter 2 ukers restitusjonsperiode ble åpen feltprøve og smerteterskelprøve utført igjen for å vurdere depressiv tilstand og smertefølsomhet hos rotter. Begge gruppene ble videre delt inn i to undergrupper: saline group (DVS.OB/saline og sham/saline) og 8-OH-DPAT group (DVS. OB/8-OH-DPAT og sham/OB/8-OH-DPAT), som fikk henholdsvis intraperitoneal injeksjon av saltvann og 8-OH-dpat.

2.3. Kirurgisk Prosedyre For Olfaktorisk Bulbektomi

Dyr ble bedøvet med natriumpentobarbital (0,5 mg/ kg, i. p.) og festet på et stereotaksisk apparat(Stoelting, USA). En midtlinje sagittal snitt ble gjort for å avsløre skallen. To 2 mm diameter hull ble boret 8 mm rostral til bregma og 2 mm lateral til midtlinjen separat. De bilaterale olfaktoriske pærene ble sugd fra hullene ved hjelp av en vakuumpumpe, og hulrommet ble fylt med gelskum (Coltene Whaledent, Sveits) for å kontrollere blødning. Spesiell forsiktighet ble tatt for å unngå å skade frontal cortex. Penicillinpulver ble sprinklet på såret før lukking. Sham-opererte rotter ble behandlet på samme måte, bortsett fra at ingen hjernevev ble fjernet. Kroppsvekten til hver rotte ble målt dagen før, og daglig i 14 dager etter operasjonen. På slutten av forsøket ble dyrene dissekert for å sjekke om alle olfaktoriske pærer ble fjernet. Hvis ikke, vil dataene bli avvist i den endelige analysen.

2.4. Behavioral Tester

2.4.1. Open-Field Test

open-field testen ble utført i en jern sirkulær svart base (180 cm i diameter) og anvendt for å analysere lokomotorisk oppførsel av rotter. Veggen rundt basen besto av et 50 cm høyt jernplate. Belysning ble levert av en 40-w pære. Hvert dyr ble testet i det åpne feltet i 5 min. Avstanden som ble reist under testen ble registrert av et databasert System Etho Vision (Noldus Information Technology, Wageningen, Nederland). I intervallet mellom hver to tester ble apparatet rengjort med etanol og vann for å fjerne olfaktoriske tegn.

2.4.2. Smerteterskel Test

apparatet og test for termisk fremkalt smerte var det samme som Beskrevet Av Wang et al. . I korte trekk ble rotter plassert i Et Pleksiglaskammer på et glassgulv, under hvilket strålevarmeapparatet (100 W projektorlampe) var plassert. En stråle av lys gjennom et hull (4 mm i diameter) av apparatet var fokusert på plantaroverflaten til venstre bakpaw. PWL ble definert som lengden av tiden mellom lyset utbruddet og paw lift. Lysintensiteten ble justert, slik at baseline PWL var rundt 7 s, med en avskjæringstid på 22 s for å forhindre vevskader. Totalt fire studier ble utført for hver rotte med minst 5 minutters intervall. De tre siste forsøkene ble i gjennomsnitt for å få en gjennomsnittlig ventetid som terskelen til termisk fremkalt smerte.

2.5. Legemidler

5-HT1A-reseptoragonisten 8-OH-DPAT ble kjøpt Fra Sigma-Aldrich (St. Louis, Missouri) og oppløst i saltvann (0,9% NaCl) umiddelbart før påføring. Separate undergrupper av bulbektomi-og ikke-bulbektomi-dyr ble behandlet med intraperitoneale injeksjoner av enten 8-OH-DPAT (3 mg / kg) eller saltvann (3 mg/kg). I eksperiment 1, en dag etter at depresjonsmodellen ble etablert, ble det åpne feltet testet med saltvann eller 8-OH-DPAT injisert 30 min før. Tre dager etter at depresjonsmodellen ble etablert, ble paw abstinensforsinkelse testet med saltvann eller 8-OH-DPAT injisert 30 min før. I eksperiment 2, etter at depresjonsmodellen ble etablert, ble påfølgende 14-dagers injeksjon av saltvann eller 8-OH-DPAT en gang daglig utført i henhold til grupper. Den åpne feltet og strålevarme paw tilbaketrekning ventetid ble testet på den 15. dagen.

2.6. Statistisk Analyse

GraphPad prism 5.0 ble brukt til å analysere data og generere grafer. Data som involverer 2 faktorer ble analysert med toveis analyse av varians (ANOVA) etterfulgt Av Bonferroni post hoc test. Studentens t-test ble brukt til å sammenligne midler fra to grupper. Dataene ble presentert som midler ± SEM. Den statistiske signifikansen ble satt til .

3. Resultater

3.1. Atferdsmessige Utfall av OB Depresjon Modell

som vist I Figur 2 (a), var baseline kroppsvekt av dyr ikke forskjellig MELLOM OB og humbug grupper. I løpet av de neste to ukene med observasjon ble det observert signifikant reduksjon av vektøkning hos OB-rotter sammenlignet med kontrollrottene (toveis ANOVA, gruppeeffekt: (1, 1106) = 53.08, ; Bonferroni posttests, hver dag) (Figur 2 (a)). ETTER operasjonen viste OB-rotter signifikant høyere nivå av lokomotorisk oppførsel i åpent felt enn for kontrollrotter (toveis ANOVA, versus cm) (Figur 2 (b)). Disse resultatene indikerer AT OB-rotter har vist depressiv-lignende oppførsel, og dyremodellen for depresjon har blitt vellykket etablert.

(a)

(b)

(c)

(a)
(b)
(b)

i tillegg viste dyr i OB-gruppen lengre PWLs sammenlignet med kontrollgruppen (toveis ANOVA, versus s ) (Figur 2 (c)), noe som tyder på at de depressive-lignende rotter hadde høyere smerteterskler enn de normale rotter. Det vil si AT DE OB-behandlede rotter utviklet hypoalgesi til skadelige termiske stimuli.

3.2. Effekter Av Akutt Administrering av 5-HT1A-Reseptoragonist

som illustrert i Figur 3 økte akutt 8-OH-DPAT-behandling signifikant avstanden i åpent felt i kontrollgruppen (toveis ANOVA, versus cm), men hadde ingen effekt på OB-rotter (Figur 3(a)). I tillegg viste de sham-opererte rotter signifikant lengre PWLs etter akutt 8-OH-DPAT-behandling (toveis ANOVA, versus s) og OB-rotter viste ikke signifikant forskjell(Figur 3 (b)). Disse resultatene tyder på at akutt administrering av 8-OH-DPAT øker lokomotorisk aktivitet og i seg selv har antinociseptiv effekt på normale rotter, men ikke påvirker depressive rotter.

(a)

(a)
(b)

3.3. Effekter Av Kronisk Administrering av 5-HT1A-Reseptoragonist

som vist i Figur 4, hadde kronisk 8-OH-DPAT-behandling ingen effekt på rotter behandlet med humbug, samtidig som den signifikant reduserte lokomotorisk aktivitet hos OB-rotter (toveis ANOVA, versus cm), i motsetning til observasjon av akutt administrasjon (Figur 4(a)). Termisk smerteterskel test viste signifikant forlenget PWLs i sham-opererte rotter etter kronisk 8-OH-DPAT-behandling (toveis ANOVA, versus s), i samsvar med det som ble observert ved akutt administrasjon. Etter kronisk 8-OH-DPAT-behandling ble Imidlertid PWLs i OB-rotter signifikant redusert (toveis ANOVA, s versus s) og gjenopprettet til normalt nivå (OB/8-OH-DPAT versus Sham/saline: toveis ANOVA, versus s) (Figur 4 (b)). Disse resultatene tyder på at kronisk 8-OH-DPAT-behandling lindrer depresjonslignende oppførsel og OB-indusert hypoalgesi hos rotter.

(a)

(a)
(b)

4. Diskusjon

i denne studien undersøkte vi effekten av akutt og kronisk administrering av 5-HT1A-reseptoragonist, 8-OH-DPAT, på åpen – felt-oppførsel og termisk fremkalt smerteterskler i humbug-og OB-behandlede rotter. Resultatene viste at (1) akutt administrasjon av 8-OH-DPAT økte lokomotorisk aktivitet og smerteterskler i humbug rotter, men hadde ingen effekt PÅ OB rotter; (2) derimot reduserte kronisk administrering av 8-OH-DPAT lokomotorisk aktivitet og smerteterskler i OB-rotter og gjenopprettet dem til normalt nivå. Økte smerteterskler ble også observert hos humbug-rotter etter kronisk administrering. Disse funnene viste at 5-HT1A-reseptor var involvert i mediering av depressiv-lignende oppførsel så vel som assosiert hypoalgesi hos rotter.Serotonerg dysfunksjon har vært involvert i den underliggende patofysiologien av depresjon og kroniske smerter . Tidligere studier har indikert at akutt og kronisk administrering av 5-HT1A reseptoragonist synes å ha forskjellige antinociceptive og antidepressive effekter . I denne studien testet vi effekten av henholdsvis akutt eller kronisk administrasjon. Åpenbart, HOS OB-rotter viste bare kronisk administrering av 8-OH-DPAT antidepressiv effekt, representert som redusert aktivitet i åpen feltprøven og redusert smertegrense til skadelig termisk stimulering. Vi fant ikke en antidepressiv effekt av akutt injeksjon av 8-OH-DPAT på OB-rotter. DISSE resultatene er i samsvar med tidligere studier AT OB-modellen er følsom nesten utelukkende for kronisk, men ikke akutt, antidepressiv behandling. Det er også bevis på at 5-HT1A-reseptorens tettheter har blitt sterkt nedregulert i OB-rotter sammenlignet med de sham-opererte rotter . Således er det mest sannsynlig at en enkeltdose på 8-OH-DPAT ikke er tilstrekkelig til å gi en terapeutisk effekt på de depressive-lignende rotter.

i denne studien hadde både akutt OG kronisk administrering av 8-OH-DPAT antinociceptive effekter på humbug-rotter, i samsvar med tidligere studier at systemisk administrasjon av 8-OH-DPAT ga analgesi i varmeplatetesten og haleflick termisk smertetest . En nylig studie i knockout-mus har vist at 5-HT1A-reseptorer medierer en endogen hemmende kontroll av varmevokert nociception . 5-HT1A-reseptorer er lokalisert både presynaptisk i raphe-kjernene og postsynaptisk i diskrete hjernegrupper, inkludert cortex, amydale og hippocampus . Bevis har støttet at både pre – og postsynaptiske 5-HT1A-reseptorer er involvert i 8-OH-DPATS analgetiske virkning .

i tillegg observerte vi redusert hypoalgesi til normalt nivå etter kronisk administrering av 8-OH-DPAT hos OB-rotter. Serotonerge legemidler brukes ofte som antidepressiva i klinisk praksis. Antidepressiva har vist seg å forbedre depresjon og smerte symptomer noe uavhengig i deprimerte pasienter. For eksempel var omtrent 50% av forbedringen i smerteintensitet produsert av duloksetin uavhengig av forbedringen i depresjon . I vår studie syntes symptomene på depresjon og hypoalgesi å være jevnt påvirket av olfaktorisk bulbektomi; dermed kan den reduserte hypoalgesi tilskrives det indirekte resultatet av 8-OH-DPAT-indusert antidepressiv effekt. Mangel på serotonerg funksjon har vist seg å være det primære patogenet av depressiv sykdom . Det er rapportert at kronisk administrering av 5-HT1A-agonist induserte desensibilisering av presynaptiske 5-HT1A-reseptorer i raphe-kjernene og dermed forbedret 5-HT-frigivelsen . Videre er det funnet en overaktivitet av hypothalamo-hypofyse-binyre (HPA) akse hos depressive pasienter . Aktivering av 5-HT1A-reseptorene har vist seg å normalisere HPA-aktiviteten og dermed utøve en terapeutisk effekt .

En annen mulig mekanisme som ligger til grunn for den gjenopprettede smertefølsomheten hos ob-rotter etter 8-OH-DPAT-behandling, kan skyldes hemming av opioidaktivitet. Stress-fremkalt frigjøring av opioid har vist seg å hemme smerte hos deprimerte pasienter . Tidligere studier har vist at 5-HT1A reseptoragonist kan redusere opioidmediert analgesi og toleranse . Det har også blitt funnet at 8-OH-DPAT kan hemme endogen opioidfrigivelse fremkalt av elektrisk stimulering i rotteskiver i ryggmargen. Kronisk administrering av 8-OH-DPAT kan dermed gjenopprette depresjonsindusert hypoalgesi ved å redusere den endogene opioidfrigivelsen.

i sham rotter fant vi at akutt administrasjon 8-OH-DPAT økte lokomotorisk aktivitet. Økningen i avstanden tilstås andre rapporter om at akutt administrering av 5-HT1A-agonister forårsaket serotoninsyndrom representert ved hyperaktiv oppførsel, flat kroppsstilling og forepaw-treading . Det er rapportert at lav dose 8-OH-DPAT (0,01–0,05 mg/kg) fortrinnsvis stimulerer 5-HT1A autoreseptorer, mens høy dose (dvs. ≥0,2 mg / kg) kan aktivere postsynaptiske reseptorer , noe som øker 5-HT-frigivelsen og gir hyperaktivitet . Dermed kan den relativt høye dosen som brukes i denne studien, utgjøre hyperaktiviteten til rotter. Som tidligere studier har vist at gjentatte doser av 8-OH-DPAT kunne redusere serotoninsyndromet gjennom desensibilisering av postsynaptiske 5-HT1A-reseptorer, bekreftet vår studie de tidligere funnene ved å vise at kronisk administrering av 8-OH-DPAT ikke førte til hyperaktiv oppførsel i det åpne feltet hos sham rotter.oppsummert viste våre resultater at 5-HT1A-reseptor var involvert I ob-indusert depressiv-lignende oppførsel og hypoalgesi hos rotter. Likevel har vår studie flere begrensninger. (1) bare en relativt høy dose 8-OH-DPAT (3 mg/kg) ble vedtatt i denne studien. Som nevnt ovenfor kan forskjellige doser av 8-OH-DPAT utøve differensielle effekter. Dermed må flere eksperimenter med ulike doser gjøres i fremtidige studier. (2) bare strålevarme fremkalt smertemodell ble brukt i denne studien. Gitt at depresjon kan forårsake lindret fremkalt smerte og forverret spontan smerte, bør flere smertemodeller inkluderes for å avsløre rollen som 5-HT1A-reseptor i depresjonsrelatert atferd.

5. Konklusjon

som konklusjon viste vår studie at kronisk administrasjon av 5-HT1A reseptoragonist 8-OH-DPAT lettet depresjon og depresjonsindusert hypoalgesi, noe som antydet at 5-HT1A reseptor kan spille nøkkelrolle i depresjonsindusert hypoalgesi. Fremtidige studier bør utformes for å undersøke mer nøyaktig mekanisme for å bygge bedre strategier for behandling av depresjon og kronisk smerte.

Interessekonflikt

forfatterne erklærer at det ikke er noen interessekonflikt angående publisering av dette papiret.

Takk

dette arbeidet ble finansiert av et Nnsf-Stipend (31271092) Og Et Kinesisk Vitenskapsakademi For Kunnskaps Innovasjonsprosjekt (KSCX2-EW-Q-18) Til Jyw, OG AV NNSF-Tilskudd (30970959, 61033011 og 31171067), Kinesisk Vitenskapsakademi For Kunnskaps Innovasjonsprosjekt (YZ200944, kscx2-yw-R-254, og kscx2-ew-J-8), og et stipend fra nih Fogarty international center (R03 Tw008038) TIL FL DENNE FORSKNINGEN ble også støttet Av Nøkkellaboratoriet For Mental Helse ved institutt FOR PSYKOLOGI, KINESISK Vitenskapsakademi, kina. Forfatterne erklærer ingen konkurrerende økonomiske interesser.