przewlekłe podawanie agonisty receptora 5-HT1A łagodzi depresję i Hipoalgezję wywołaną depresją

Streszczenie

wcześniejsze badania wykazały, że pacjenci z depresją, jak również modele zwierzęce depresji, wykazują zmniejszoną wrażliwość na wywołane bodźce bólowe, a serotonina jest wskazana do udziału w hipoalgezji wywołanej depresją. Celem tego badania było zbadanie potencjalnej roli receptora 5-HT1A w hipoalgii wywołanej depresją. Ostre lub przewlekłe podawanie agonisty receptora 5-HT1A, 8-OH-DPAT, przeprowadzono u szczurów po bulbektomii węchowej (OB) i szczurów poddanych operacji pozorowanej. Zachowanie podobne do depresji i progi bólu mierzono odpowiednio za pomocą testu otwartego pola i termicznego testu bólu promieniującego. Odkryliśmy, że ostre podawanie 8-OH-DPAT zwiększyło aktywność ruchową i progi bólu u szczurów pozorowanych, ale nie miało wpływu na szczury OB. Natomiast przewlekłe podawanie 8-OH-DPAT zmniejszyło aktywność ruchową i progi bólowe i przywróciło je do normalnego poziomu. Zwiększone wartości progowe bólu obserwowano również u szczurów pozorowanych po przewlekłym podaniu. Wyniki te wykazały, że przewlekłe podawanie 8-OH-DPAT odwróciło wywołane depresją zmniejszenie wrażliwości na ból u szczurów, co sugeruje, że receptor 5-HT1A może odgrywać rolę w związanej z depresją hipoalgii.

1. Wprowadzenie

zarówno depresja, jak i ból są chorobami wyniszczającymi, które prowadzą do ogromnych wymagań dotyczących usług medycznych i zagrażają walorom życiowym pacjentów. W praktyce klinicznej badania wykazały, że znaczny odsetek pacjentów z zaburzeniami depresyjnymi cierpi na przewlekły ból i odwrotnie, pacjenci z przewlekłym bólem mają zwiększone ryzyko rozwoju zaburzeń depresyjnych . W przeciwieństwie do tego bliskiego klinicznego związku bólu i depresji, pacjenci z depresją wykazują zmniejszoną wrażliwość na eksperymentalny bodziec bólowy . Badania na zwierzętach wykazały również, że progi bólu są zwiększone u szczurów z zachowaniami przypominającymi depresję .

ostatnie badania wykazały potencjalną rolę serotoniny w hipoalgii wywołanej depresją . Od dawna uważa się, że neuroprzekaźnictwo serotoninergiczne bierze udział w przetwarzaniu nocyceptywnym, a także w patofizjologii depresji . W praktyce klinicznej selektywne inhibitory wychwytu zwrotnego serotoniny (SSRI) i inhibitory wychwytu zwrotnego serotoniny-noradrenaliny (SNRI) są powszechnie stosowane w leczeniu przewlekłego bólu . Badania kliniczne wykazały, że terapia pozbawiania snu, która może zwiększyć przekaźnik serotoninergiczny, odwraca wrażliwość na ból w kierunku hiperalgezji . 6 tygodni leczenia duloksetyną z powodu SNRI zmniejszyło doświadczalne wartości progowe bólu cieplnego do normy u pacjentów z depresją . W naszych poprzednich badaniach stwierdzono, że termiczne progi nocyceptywne u szczurów o typie depresyjnym zbliżały się do normalnego poziomu po ogólnoustrojowym podaniu fluoksetyny z grupy SSRI . Jednak jak dotąd żadne z badań nie zbadało dalszego mechanizmu pośredniczącego w tych skutkach.

receptor 5-HT1A jest najliczniejszym podtypem serotoniny wyrażanym w mózgu. Jest szeroko rozpowszechniony w regionach takich jak kora przedczołowa, układ limbiczny i podwzgórze, które otrzymują serotonergiczny wkład z jąder raphe. Przyjęto, że receptor 5-HT1A odgrywa dominującą rolę w modulacji bólu . Badania na ludziach sugerowały, że przewlekły ból był związany z niskim receptorem 5-HT1A . Ponadto, mniejsze gęstości receptorów 5-HT1A stwierdzono u szczurów z depresją, jak również u pacjentów z depresją .

niniejsze badanie miało na celu zbadanie potencjalnej roli receptora 5-HT1A w hipoalgii wywołanej depresją poprzez podawanie agonisty receptora 5-HT1A 8-OH-DPAT u szczurów. Węchowy bulbectomized (OB) szczur był używany jako zwierzęcy model depresji. Postawiliśmy hipotezę, że przewlekłe podawanie 8-OH-DPAT może złagodzić zachowania depresyjne, jak również hipoalgezję wywołaną depresją u szczurów z OB.

2. Materiały i metody

2.1. Zwierzęta

osiemdziesiąt jeden samców szczurów Sprague Dawley (waga w dniu przybycia 200-220 g, Laboratorium Animal Center Of The Academy of Military Medical Sciences, Pekin, Chiny) zostały wykorzystane w tym badaniu i trzymane pojedynczo. Żywność i woda były dostępne ad libitum. Kolonię utrzymywano w temperaturze C ze standardowym 12-godzinnym cyklem światło-ciemność (światła Włączone o 07:00). Zwierzęta mogły przyzwyczajać się do środowiska na tydzień przed eksperymentami i były codziennie obsługiwane przez Eksperymentatora. Podjęto odpowiednie środki, aby zminimalizować ból lub dyskomfort. Eksperymenty przeprowadzono zgodnie z Narodowym Instytutem Zdrowia poradnikiem dla opieki i wykorzystania zwierząt laboratoryjnych (NIH Publications no. 80-23) zrewidowanym w 1996 roku. Protokół badawczy został zatwierdzony przez Institutional Animal Care and Use Committee Chińskiej Akademii Nauk.

2.2. Projekt eksperymentalny

w tym badaniu przeprowadzono dwa eksperymenty. W eksperymencie 1 agonista receptora 5-HT1A 8-OH-DPAT został wstrzyknięty dootrzewnowo Ostro 30 minut przed testem w otwartym polu i testem progu bólu termicznego. W eksperymencie 2, 8-OH-DPAT podawano dootrzewnowo przewlekle przez kolejne 14 dni przed testami zachowania. Każdy szczur został przydzielony do udziału tylko w jednym eksperymencie. Protokół eksperymentalny przedstawiono na rysunku 1. W obu eksperymentach szczury były początkowo testowane w otwartym polu i w łapie opóźnienia wycofania (PWL) do szkodliwego promieniowania cieplnego. Następnie podzielono je na dwie grupy (grupa OB i grupa pozorowana) i zrównoważono zgodnie z ich progami ruchu na otwartym polu i bólu termicznego. Szczury w grupie OB i w grupie pozorowanej przeszły obustronną bulbektomię węchową i operację pozorowaną. Po 2-tygodniowym okresie rekonwalescencji przeprowadzono ponownie test w otwartym polu i test progu bólu w celu oceny stanu depresyjnego i wrażliwości na ból u szczurów. Obie grupy podzielono dalej na dwie podgrupy: grupę z solą fizjologiczną (tj. OB/solą fizjologiczną i pozorowaną/solą fizjologiczną) oraz grupę 8-OH-DPAT (tj. OB/8-OH-DPAT i pozorowaną/OB / 8-OH-dpat), która otrzymała odpowiednio wstrzyknięcie dootrzewnowe soli fizjologicznej i 8-OH-dpat.

Rysunek 1

schemat protokołu eksperymentalnego. Początkowo mierzono początkową aktywność w otwartym polu (OF) i wartości progowe bólu termicznego. Następnie szczury podzielono na dwie grupy (grupy OB i pozorowane, otrzymujące bulbektomię węchową i operację pozorowaną, resp.). Obie grupy podzielono dalej na dwie podgrupy dla wstrzyknięcia soli fizjologicznej lub 8-OH-DPAT, które podawano 30 minut przed testami behawioralnymi (ostre podawanie) lub raz na dobę przez kolejne 14 dni (przewlekłe podawanie).

2.3. Zabieg chirurgiczny Bulbektomii węchowej

Zwierzęta znieczulono pentobarbitalem sodu (0,5 mg / kg m. c.) i zamocowano na aparacie stereotaksjalnym (Stoelting, USA). Wykonano nacięcie strzałkowe w linii środkowej, aby odsłonić czaszkę. Dwa otwory o średnicy 2 mm wywiercono osobno 8 mm rostralnie do bregmy i 2 mm bocznie do linii środkowej. Obustronne Cebulki węchowe zasysano z otworów za pomocą pompy próżniowej, a wnękę wypełniono żelową pianką (Coltene Whaledent, Szwajcaria) W celu kontrolowania krwawienia. Szczególną uwagę zwrócono na to, aby nie uszkodzić kory czołowej. Proszek penicyliny został posypany raną przed zamknięciem. Podobnie leczono szczury operowane pozornie, z tym wyjątkiem, że nie usunięto tkanek mózgu. Masę ciała każdego szczura mierzono dzień wcześniej i codziennie przez 14 dni po zabiegu. Pod koniec eksperymentu zwierzęta zostały rozcięte, aby sprawdzić, czy wszystkie cebulki węchowe zostały usunięte. Jeśli nie, dane zostaną odrzucone w końcowej analizie.

2.4. Testy behawioralne

2.4.1. Test w otwartym polu

Test w otwartym polu przeprowadzono na żelaznej okrągłej czarnej podstawie (180 cm średnicy) i zastosowano do analizy zachowań ruchowych szczurów. Mur otaczający podstawę składał się z blachy żelaznej o wysokości 50 cm. Oświetlenie zapewniała żarówka o mocy 40 W. Każde zwierzę testowano na otwartym polu przez 5 minut. Odległość przebyta podczas testu została zarejestrowana przez komputerowy system Etho Vision (Noldus Information Technology, Wageningen, Holandia). W odstępie pomiędzy dwoma testami urządzenie oczyszczono etanolem i wodą w celu usunięcia śladów węchowych.

2.4.2. Test progu bólu

aparatura i test na ból wywołany termicznie były takie same jak opisane przez Wang et al. . Krótko mówiąc, szczury umieszczano w komorze z pleksiglasu na szklanej podłodze, pod którą znajdowała się Aparatura promieniowania cieplnego (Lampa Projekcyjna o mocy 100 W). Wiązka światła przez otwór (o średnicy 4 mm) aparatu skupiała się na powierzchni podeszwowej lewego tylnego paska. PWL zdefiniowano jako czas pomiędzy pojawieniem się światła a uniesieniem łapy. Natężenie światła zostało dostosowane tak, aby wyjściowa PWL wynosiła około 7 s, z czasem odcięcia wynoszącym 22 s, aby zapobiec uszkodzeniu tkanek. Przeprowadzono łącznie cztery badania dla każdego szczura z co najmniej 5-minutową przerwą. Ostatnie trzy próby uśredniono, aby uzyskać średnie opóźnienie jako próg wywołanego termicznie bólu.

2.5. Leki

agonista receptora 5-HT1A 8-OH-DPAT został zakupiony od Sigma-Aldrich (St.Louis, Missouri) i rozpuszczony w soli fizjologicznej (0,9% NaCl) bezpośrednio przed zastosowaniem. Osobne podgrupy zwierząt po bulbektomii i bez bulbektomii były leczone dootrzewnowymi wstrzyknięciami 8-OH-DPAT (3 mg / kg) lub soli fizjologicznej (3 mg/kg). W eksperymencie 1, dzień po ustaleniu modelu depresji, otwarte pole testowano roztworem soli fizjologicznej lub 8-OH-DPAT wstrzykiwanym 30 minut wcześniej. Trzy dni po ustaleniu modelu depresji, opóźnienie odstawienia łapy testowano za pomocą soli fizjologicznej lub 8-OH-DPAT wstrzykniętych 30 minut wcześniej. W eksperymencie 2, po ustaleniu modelu depresji, kolejne 14-dniowe wstrzyknięcie soli fizjologicznej lub 8-OH-DPAT raz na dobę wykonywano według grup. 15 dnia testowano opóźnienie odstawienia łap w otwartym polu i promieniowaniu ciepła.

2.6. Analiza statystyczna

GraphPad prism 5.0 został użyty do analizy danych i generowania wykresów. Dane z udziałem 2 czynników analizowano za pomocą dwukierunkowej analizy wariancji (ANOVA), a następnie testu bonferroni post hoc. Test t ucznia był używany do porównywania środków z dwóch grup. Dane przedstawiono w postaci średniej ± SEM. Istotność statystyczna została ustalona na

3. Wyniki

3.1. Wyniki behawioralne modelu depresji OB

jak pokazano na fig. W ciągu kolejnych dwóch tygodni obserwacji obserwowano istotne zmniejszenie przyrostu masy ciała u szczurów z OB w porównaniu ze szczurami kontrolnymi (dwukierunkowe ANOVA, efekt Grupowy: (1, 1106) = 53.08, ; Bonferroni posttesty, codziennie) (Rysunek 2 (A)). Po operacji szczury z OB wykazały znacznie wyższy poziom zachowań ruchowych na otwartym polu niż u szczurów kontrolnych(dwukierunkowa ANOVA, w porównaniu do cm,) (ryc. 2 (b)). Wyniki te wskazują, że szczury OB wykazywały zachowania podobne do depresyjnych i udało się ustalić zwierzęcy model depresji.

(a)

(b)

(C)

(a)
(b)
(C)

ponadto zwierzęta w grupie OB wykazywały dłuższe PWL w porównaniu z grupą kontrolną (dwukierunkowa ANOVA, w porównaniu z s,) (fig.2(c)), co sugeruje, że szczury o typie depresyjnym miały wyższe progi bólu niż normalne szczury. Oznacza to, że szczury leczone OB rozwinęły hipoalgezję na szkodliwe bodźce termiczne.

3.2. Efekty ostrego podawania agonisty receptora 5-HT1A

jak pokazano na fig.3, ostre leczenie 8-OH-DPAT znacznie zwiększyło odległość przebytą w otwartym polu w grupie kontrolnej (dwukierunkowa ANOVA, w porównaniu do cm), ale nie miało wpływu na szczury z OB (Fig. 3(A)). Dodatkowo, u szczurów operowanych pozornie po ostrym leczeniu 8-OH-DPAT występowały znacznie dłuższe PWL (dwukierunkowa ANOVA, w porównaniu z s), a u szczurów z OB nie wykazano istotnej różnicy (Fig. 3 (b)). Wyniki te sugerują, że ostre podanie 8-OH-DPAT zwiększa aktywność ruchową i per se Ma działanie przeciwnocycepcyjne na normalne szczury, ale nie wywiera wpływu na szczury o typie depresyjnym.

(a)

(b)

(a)
(b)

3.3. Efekty przewlekłego podawania agonisty receptora 5-HT1A

jak pokazano na fig.4, przewlekłe leczenie 8-OH-DPAT nie miało wpływu na szczury leczone pozornie, jednocześnie znacząco zmniejszając aktywność ruchową u szczurów z OB (dwukierunkowa ANOVA, w porównaniu do cm, ), w przeciwieństwie do obserwacji ostrego podawania (Fig. 4(A)). Badanie progu bólu termicznego wykazało znacząco wydłużone PWLs u szczurów operowanych pozornie po przewlekłym leczeniu 8-OH-DPAT (dwukierunkowa ANOVA, w porównaniu z s,), zgodne z obserwowanym w ostrym podawaniu. Jednakże, po przewlekłym leczeniu 8-OH-dpat, PWLs u szczurów z OB były znacząco zmniejszone (ob/8-OH-DPAT w porównaniu do S,) i przywrócone do normalnego poziomu (OB/8-OH-DPAT w porównaniu do pozorowanej / soli fizjologicznej: dwudrożna ANOVA, w porównaniu do S,) (Fig.4(B)). Wyniki te sugerują, że przewlekłe leczenie 8-OH-DPAT łagodzi zachowanie podobne do depresji i hipoalgezję wywołaną OB u szczurów.

(a)

(b)

(a)
(b)

4. Dyskusja

w niniejszym badaniu zbadaliśmy wpływ ostrego i przewlekłego podawania agonisty receptora 5-HT1A, 8-OH-DPAT, na zachowanie w otwartym polu i progi bólu wywołane termicznie u szczurów leczonych pozorowanym i OB. Wyniki wykazały, że (1) ostre podanie 8-OH-DPAT zwiększyło aktywność ruchową i progi bólu u szczurów pozorowanych, ale nie miało wpływu na szczury z OB; (2) natomiast przewlekłe podawanie 8-OH-DPAT zmniejszało aktywność ruchową i progi bólu u szczurów OB i przywracało je do normalnego poziomu. Zwiększone wartości progowe bólu obserwowano również u szczurów pozorowanych po przewlekłym podaniu. Wyniki te wykazały, że receptor 5-HT1A był zaangażowany w mediację zachowania depresyjnego, jak również związanej z tym hipoalgii u szczurów.

dysfunkcja Serotoninergiczna jest związana z podstawową patofizjologią depresji i przewlekłego bólu . Wcześniejsze badania wykazały, że ostre i przewlekłe podawanie agonisty receptora 5-HT1A wydaje się mieć różne działanie przeciwnocycepcyjne i przeciwdepresyjne . W niniejszym badaniu przetestowaliśmy odpowiednio skutki ostrego lub przewlekłego podawania. Oczywiście, u szczurów z OB, tylko przewlekłe podawanie 8-OH-DPAT wykazało działanie przeciwdepresyjne, reprezentowane jako zmniejszona aktywność w teście otwartym i obniżony próg bólu do szkodliwej stymulacji termicznej. Nie znaleźliśmy antydepresyjnego działania ostrego wstrzyknięcia 8-OH-DPAT na szczurach OB. Wyniki te są zgodne z wcześniejszymi badaniami, że model OB jest wrażliwy prawie wyłącznie na przewlekłe, ale nie ostre leczenie przeciwdepresyjne. Istnieją również dowody na to, że gęstość receptora 5-HT1A została znacznie obniżona u szczurów OB w porównaniu do szczurów obsługiwanych pozornie . Tak więc najprawdopodobniej pojedyncza dawka 8-OH-DPAT nie jest wystarczająca do wywołania efektu terapeutycznego u szczurów o typie depresyjnym.

w niniejszym badaniu zarówno ostre, jak i przewlekłe podawanie 8-OH-DPAT miało działanie antynocycepcyjne na szczurach pozorowanych, zgodnie z wcześniejszymi badaniami, że systemowe podawanie 8-OH-DPAT powodowało analgezję w teście gorącej płytki i teście bólu termicznego z migotaniem ogona . Niedawne badanie na myszach nokautujących wykazało, że receptory 5-HT1A pośredniczą w endogennej hamującej kontroli nocycepcji wywołanej ciepłem . Receptory 5-HT1A znajdują się zarówno presynaptycznie w jądrach raphe, jak i postsynaptycznie w dyskretnych regionach mózgu, w tym w korze mózgowej, amydale i hipokampie . Dowody potwierdzają, że zarówno przed -, jak i postsynaptyczne receptory 5-HT1A biorą udział w działaniu przeciwbólowym 8-OH-DPAT .

ponadto zaobserwowaliśmy zmniejszenie hipoalgii do normalnego poziomu po przewlekłym podaniu 8-OH-DPAT u szczurów z OB. Leki serotoninergiczne są powszechnie stosowane jako leki przeciwdepresyjne w praktyce klinicznej. Wykazano, że leki przeciwdepresyjne poprawiają depresję i objawy bólowe nieco niezależnie u pacjentów z depresją. Na przykład, około 50% poprawy nasilenia bólu spowodowanej przez duloksetynę było niezależne od poprawy depresji . W naszym badaniu objawy depresji i hipoalgezji wydawały się być równomiernie wpływane przez bulbektomię węchową; tak więc zmniejszoną hipoalgezję można przypisać pośredniemu efektowi działania przeciwdepresyjnego wywołanego 8-OH-DPAT. Wykazano, że niedobór funkcji serotoninergicznych jest głównym patogenem choroby depresyjnej . Donoszono, że przewlekłe podawanie agonisty 5-HT1A indukuje odczulanie presynaptycznych receptorów 5-HT1A w jądrach raphe i tym samym zwiększa uwalnianie 5-HT . Ponadto u pacjentów z depresją stwierdzono nadmierną aktywność osi podwzgórze-przysadka-nadnercza (HPA). Wykazano, że aktywacja receptorów 5-HT1A normalizuje aktywność HPA, wywierając w ten sposób efekt terapeutyczny .

inny możliwy mechanizm powodujący przywrócenie wrażliwości na ból u szczurów z OB po leczeniu 8-OH-DPAT może być spowodowany hamowaniem aktywności opioidów. Wykazano, że wywołane stresem uwalnianie opioidów hamuje ból u pacjentów z depresją . Wcześniejsze badania wykazały, że agonista receptora 5-HT1A może zmniejszać analgezję i tolerancję zależną od opioidów . Stwierdzono również, że 8-OH-DPAT może hamować endogenne uwalnianie opioidów wywołane przez stymulację elektryczną w kawałkach rdzenia kręgowego szczura . Tym samym, przewlekłe podawanie 8-OH-DPAT może przywrócić hipoalgezję wywołaną depresją poprzez zmniejszenie uwalniania endogennych opioidów.

u szczurów pozorowanych stwierdzono, że ostre podawanie 8-OH-DPAT zwiększyło aktywność ruchową. Wzrost dystansu zgodny z innymi doniesieniami, że ostre podawanie agonistów 5-HT1A spowodowało zespół serotoninowy reprezentowany przez nadpobudliwe zachowanie, płaską postawę ciała i kroczenie przednią łapą . Donoszono, że mała dawka 8-OH-DPAT (0,01–0,05 mg/kg) preferencyjnie stymuluje autoreceptory 5-HT1A, podczas gdy duża dawka (tj. ≥0,2 mg/kg) może aktywować receptory postsynaptyczne, które zwiększają uwalnianie 5-HT i wytwarzają nadpobudliwość. Tak więc stosunkowo duża dawka zastosowana w tym badaniu może odpowiadać za nadpobudliwość szczurów. Ponieważ poprzednie badania wykazały, że powtarzane dawki 8-OH-DPAT mogą zmniejszyć zespół serotoninowy poprzez odczulanie postsynaptycznych receptorów 5-HT1A, nasze badanie potwierdziło wcześniejsze ustalenia, pokazując, że przewlekłe podawanie 8-OH-DPAT nie prowadziło do nadpobudliwości na otwartym polu u szczurów pozorowanych.

podsumowując, nasze wyniki wykazały, że receptor 5-HT1A był zaangażowany w indukowane przez OB zachowanie depresyjne i hipoalgezję u szczurów. Niemniej jednak nasze badania mają kilka ograniczeń. (1) w tym badaniu przyjęto tylko jedną stosunkowo wysoką dawkę 8-OH-DPAT (3 mg/kg). Jak wspomniano powyżej, różne dawki 8-OH-DPAT mogą wywierać działanie różnicujące. Tak więc w przyszłych badaniach należy przeprowadzić więcej eksperymentów obejmujących różne dawki. (2) w tym badaniu wykorzystano tylko model bólu wywołanego promieniowaniem cieplnym. Biorąc pod uwagę , że depresja może powodować złagodzenie wywołanego bólu i nasilenie spontanicznego bólu, należy uwzględnić więcej modeli bólu, aby ujawnić rolę receptora 5-HT1A w zachowaniach związanych z depresją.

5. Wnioski

podsumowując, nasze badanie wykazało, że przewlekłe podawanie agonisty receptora 5-HT1A 8-OH-DPAT łagodzi depresję i hipoalgezję wywołaną depresją, co sugeruje, że receptor 5-HT1A może odgrywać kluczową rolę w hipoalgezie wywołanej depresją. Przyszłe badania powinny być zaprojektowane w celu zbadania dokładniejszego mechanizmu budowania lepszych strategii leczenia depresji i przewlekłego bólu.

konflikt interesów

autorzy oświadczają, że nie ma konfliktu interesów w związku z publikacją niniejszego artykułu.

podziękowania

ta praca została sfinansowana przez Grant Nnsf (31271092) i Grant Chińskiej Akademii Nauk Knowledge Innovation Project (Kscx2-EW-Q-18) dla J. Y. W. oraz przez granty Nnsf (30970959, 61033011 i 31171067), granty Chińskiej Akademii Nauk Knowledge Innovation Project (YZ200944, kscx2-yw-r-254 i kscx2-EW-J-8) oraz grant od NIH Fogarty International Center (R03 tw008038) dla F. L. badania te były również wspierane przez Key Laboratory of Mental Health w Instytucie Psychologii Chińskiej Akademii Nauk w Chinach. Autorzy nie deklarują żadnych konkurencyjnych interesów finansowych.