абстрактно

Основното

Основните изследвания и клиничните проучвания на депресията и антидепресантния отговор описват адаптивни промени в някои области на лимбичния мозък, включително хипокампуса (Campbell and MacQueen, 2006; Krishnan and Nestler, 2008). Голяма част от тази работа е фокусирана върху адаптацията на норепинефрин и 5-НТ моноаминови системи, тъй като наличните в момента антидепресанти блокират транспортери за тези невротрансмитери (Krishnan and Nestler, 2008). Все повече доказателства също показват, че антидепресантните ефекти надолу по веригата включват адаптации на пътищата на трансдукция на сигнала и генната експресия, особено невротрофични фактори (Martinowich et al, 2007; Schmidt and Duman, 2007). Невротрофичната хипотеза за депресия се основава на проучвания, които показват, че стресът е намален и че антидепресантите повишават експресията на невротрофичен фактор в лимбичните мозъчни структури и подкрепят патофизиологията и лечението на депресията (Duman, 2004; Schmidt and Duman, 2007; Krishnan and Nestler, 2008).

Ние също така изследваме възможните механизми, които са в основата на индукцията на експресия на VEGF от флуоксетин, както и клетъчните типове, които експресират VEGF в отговор на лечението с антидепресанти. Един от няколкото подтипа на 5-НТ рецептори, участващи в ефекта на SSRI, е 5-НТ1А рецепторът. Активирането на 5-НТ1А рецептора е необходимо за неврогенните и поведенчески ефекти на флуоксетин, а приложението на агонист на 5-НТ1А рецептор увеличава неврогенезата и има подобни на флуоксетин поведенчески ефекти (Detke et al, 1995; Santarelli et al, 2003; Banasr и др., 2004). В допълнение, промените в експресията, плътността и/или активността на 5-НТ1А рецептора са в съответствие с ефектите от лечението с антидепресанти (Blier and Ward, 2003). За да изследваме ролята на 5-НТ1А рецептора в регулирането на експресията на VEGF, ние определихме ефектите на агонист (8-OH-DPAT) и селективен антагонист (WAY-100635) върху нивата на VEGF протеин в хипокампала. Също така установихме дали приложението на 5-НТ1А рецепторен антагонист може да блокира ефектите на флуоксетин върху VEGF и поведението. И накрая, за да изследваме клетъчния източник на VEGF, извършихме проучване на двойно маркиране на невронални и ендотелни клетъчни маркери и експресия на VEGF иРНК.

РЕЗУЛТАТИТЕ

Ефекти на VEGF-Flk-1 блокада върху антидепресивните ефекти на флуоксетин

CUS-индуцирана анедония

За да се определи дали сигнализирането на VEGF-Flk-1 играе роля в поведенческите ефекти на флуоксетин, кохортите на плъхове първо се инжектират с физиологичен разтвор (SAL) или флуоксетин всеки ден и се подлагат на CUS процедурата в продължение на 3 седмици, след което се дава инфузия на icv. Flk-1 антагонисти или носител (DMSO) в дни 14, 16, 18 и 20. През следващите дни от ден 22 кохортата е подложена на три модела на поведение на антидепресанти (Фигура 1).

На 22-ия ден всички животни са претърпели SPT, което обикновено се използва за определяне на хедоничното движение на животните след хроничен лек стрес (Willner, 2005). При плъхове, изложени на CUS, наблюдаваме ниво на предпочитание към захарозата (∼ 40–50%, процент на захароза към общата консумация на течности), което е подобно на това, което съобщихме по-рано (Banasr et al, 2007; Banasr and Duman, 2008). Установихме, че плъховете CUS, получаващи флуоксетин, показват значително увеличение на предпочитанията към захарозата в сравнение с групата CUS, приемаща физиологичен разтвор (P

поведенчески

Сигнализирането VEGF-Flk-1 се изисква за обръщане на CUS флуоксетин (FLX) -индуцирана аноксия. (а) Плъховете CUS + FLX + DMSO показват значително по-голямо предпочитание към разтвор на захароза от плъховете CUS + SAL + DMSO и плъховете CUS + FLX + SU5416 (F (3, 24) = 5, 72, P * P ** P # P ## P

SU1498 блокира ефекта на флуоксетин (FLX) при потиснат тест за новост. (а) Въпреки че двупосочен статистически анализ на ANOVA не успя да намери взаимодействие между лечението и инфузията (F (1, 24) = 2, 24, P = 0, 14), имаше значителен ефект от лечението (F ( 1, 24) = 9, 43, P = 0,0052), което показва, че животните, лекувани с CUS + FLX + DMSO, показват значително по-ниска латентност от CUS + SAL + DMSO. Латентността на CUS + FLX + SU5416 обаче не се различава съществено от латентността на CUS + SAL + SU5416. (n = 6-9 на група). (b) FLX имаше значителен ефект в DMSO (F (3, 26) = 3.06, P 0, 1) (n = 7-8)/група). Взаимодействието между лечението и инфузията е значително (F (1, 26) = 4, 41, P ** P # P

Сигнализирането на VEGF-Flk-1 е необходимо за ефекта на флуоксетин (FLX) в теста за принудително плуване. 2 × 2 ANOVA показва взаимодействие между лечение х х инфузия и за двете поведения (F (2, 63) = 4,41, P = 0,016). (а) Плъховете CUS + FLX + DMSO са значително по-неподвижни от плъховете CUS + SAL + DMSO и CUS + FLX + SU5416 (F (3, 21) = 4.33, P * P ** P # P ## P

Нормалното поведение на флуоксетин е блокирано от WAY-100635. (а) Плъховете CUS показват значително по-нисък процент на консумирана захароза от контролните (CTR) плъхове. (F (3, 20) = 7, 09, P ** P ## P

ИРНК на VEGF се експресира от неврони и ендотелни клетки: регулиране чрез ECS и лечение с флуоксетин. Имунохистохимия с фенотипни маркери на неврони (NeuN) или ендотелни клетки (RECA), последвана от in situ хибридизация за VEGF иРНК (черни зърна). (a, b) Представителни изображения на GCL клетки, имуномаркирани с NeuN (a, b), RECA (c, d) (кафяво) или GFAP антитяло (e, f), оцветени с крезил виолетово (синьо); Скала = 10 μm. Частите са от управление (a, c, e) или ECS (b, d, f). Във всички фигури стрелките показват NeuN-, RECA- или GFAP-положителни клетки, експресиращи VEGF иРНК. Фонът се дефинира като 3 зърна на клетка, което е приблизителният брой зърна, преброени на сравнима площ в рядка клетъчна област, като хилус. Вмъкнатите изображения подчертават маркираната със стрелка клетка при 200% увеличение. (g) Количествено определяне на ефекта на флуоксетин (FLX) върху броя на клетките, експресиращи VEGF иРНК над фоновите нива в GCL (NeuN: F (1, 6) = 10 000, P * P † P = 0,06 в сравнение с физиологичен разтвор или симулиран ECS.

Изображение в пълен размер

Единичен ECS значително увеличава броя на NeuN-положителни клетки, експресиращи VEGF иРНК в GCL в сравнение с фалшиви контроли 24 часа по-късно, но в 72 часа нивата са същите като симулацията (Фигура 6а, b и h). Налице е също така значително 4-кратно увеличение на броя на RECA-положителни ендотелни клетки, които експресират VEGF иРНК в 24-часовата точка от времето (Фигура 6в, d и h). Интересното е, че след 72 часа, количеството ендотелна експресия на VEGF иРНК все още се е увеличило почти три пъти, въпреки че този ефект не е бил значителен (P = 0,06, Фигура 6f). VEGF също се експресира в GFAP-позитивни астроцити, но не е имало значителна индукция на VEGF с флуоксетин или ECS лечение в тази клетъчна популация (Фигура 6д, f и h).

ДИСКУСИЯ

Това проучване показва, че VEGF-Flk-1 сигнализирането е необходимо за поведенческите ефекти на SSRI антидепресанта флуоксетин в три различни поведенчески парадигми. Ние показахме, че блокирането на сигнализирането на Flk-1 променя ефектите на хроничния флуоксетин върху CUS-индуцирания дефицит в SPT и FST и отслабва ефектите на SSRI върху NSFT. В допълнение, резултатите показват, че SSRIs повишават експресията на VEGF в хипокампуса и че индуцирането на флуоксетин VEGF се случва както в невроните, така и в ендотелните клетки. Също така открихме, че острото приложение на 5-НТ1А рецепторния агонист 8-OH-DPAT повишава нивата на VEGF протеин, докато лечението с антагониста WAY-100635 намалява нивата на VEGF и блокира ефектите на флуоксетин върху предпочитанието на захарозата и ново потискане на храненето.

FST и NSFT обикновено се използват при ненатоварени животни за прогнозиране на ефикасността на лекарствата като антидепресанти и за измерване на безпомощност и тревожно поведение (Bodnoff et al., 1989; Lucki, 1997). По-рано показахме, че животните, лекувани с CUS, показват повишена латентност за хранене в NSFT и обездвижване в FST (Haidkind et al, 2003; Banasr et al, 2008), както и SPT дефицити, индекс на анхедония (Papp et al. 1991, Muscat и др., 1992; D'Aquila et al., 1997). Тук потвърждаваме, че хроничното приложение на флуоксетин увеличава предпочитанието към захарозата при плъхове, изложени на CUS, а също така намалява латентността и неподвижността на храненето. Това потвърждава парадигмата на CUS като модел, при който поведението, предизвикано от стреса, се потиска от хронично лечение с флуоксетин.

Ефектите на VEGF в мозъка се медиират от два високоафинитетни тирозин киназни рецептора за VEGF, Flk-1 и Flt-1 (de Vries et al, 1992; Quinn et al., 1993). Ние се фокусирахме върху Flk-1, защото този рецепторен подтип се експресира от невронални предшественици и ендотелни клетки в целия хипокампус (Yang et al, 2003) и тъй като сигнализирането на Flk-1 е от съществено значение за неврогенните ефекти на флуоксетин (Warner-Schmidt and Duman, 2007 ). Установихме, че два структурно различни Flk-1 антагонисти блокират поведенческите ефекти на флуоксетин при CUS животни в SPT и FST. Ефектите от прилагането на флуоксетин в NSFT също са блокирани чрез инхибиране на сигнализирането на Flk-1, но са наблюдавани значителни лекарствени взаимодействия-антагонисти само за SU1498. Доказателствата, че SU1498 блокира поведенческите ефекти на флуоксетин, също разширяват по-ранната ни работа върху SU5416 (Warner-Schmidt and Duman, 2007). Това съединение е относително селективно за Flk-1, но също така инхибира други рецепторни тирозин кинази, включително рецептор c-Kit на фактор на стволови клетки (Smolich et al, 2001) и Ret тирозин киназа (Mologni et al, 2006), макар и с по-нисък афинитет от Flk. -1. За разлика от това, SU1498 има малък или никакъв ефект върху c-Kit и Ret, предоставяйки сериозни доказателства, че сигнализирането на VEGF-Flk-1 е от съществено значение за поведенческите ефекти на флуоксетин.

В допълнение към това проучване, ролята на 5-НТ1А рецепторите в ефекта от антидепресантното лечение се подкрепя от няколко доказателства. Последните проучвания показват, че 5-НТ1А рецепторна активация е необходима за ефектите на антидепресантите, включително флуоксетин, върху неврогенезата и неврогензависимото поведение (Santarelli et al, 2003; Holick et al, 2008). Едно от тези проучвания обаче показва, че ролята на 5-НТ1А рецепторите е специфична за щама при мишки, повдигайки въпроса за окончателната роля на 5-НТ1А рецепторите в неврогенните и поведенчески ефекти на антидепресантите (Holick et al, 2008). Предполага се, че повишената регулация на 5-НТ1А рецепторна плътност и/или активност след хронично лечение с антидепресанти допринася за забавения терапевтичен ефект на антидепресантите (Blier, 2001; Blier and Ward, 2003). Освен това е описана ролята на 5-НТ1А рецепторите в поведенческите и неврогенни ефекти на флуоксетин. Тези ефекти са специфични за щама (Holick et al, 2008). Бързата индукция на експресия на VEGF в отговор на 8-OH-DPAT заедно предполага механизъм, чрез който активираното от антидепресанти активиране на 5-НТ1А рецептор може да увеличи неврогенезата и да промени депресивното поведение при плъхове.

В парадигмата на CUS установихме, че субхроничното лечение с WAY-100635 блокира ефекта на флуоксетин върху SPT и NSFT. Времето за приложение на WAY-100635 беше избрано въз основа на времевия ход на регулиране на активността на рецептора на флуоксетин 5-НТ1А (Blier, 2001) и експресията на VEGF (Warner-Schmidt и Duman, 2007). Също така установихме, че прилагането на флуоксетин повишава нивата на VEGF при CUS животни и че този ефект е блокиран от приложението на WAY-100635. Това е в съответствие с поведенческите констатации и хипотезата, че индукцията на VEGF е основният ефект на антидепресантите. Въпреки това, само CUS не намалява значително нивата на VEGF, както се съобщава по-рано (Heine et al., 2005), което предполага, че CUS-индуцираният поведенчески дефицит не е резултат от намален VEGF протеин. Заедно, резултатите предполагат, че индукцията на VEGF от 5-НТ1А рецептора е необходима за поведенчески отговори на флуоксетин, но това намалено VEGF не се изисква за CUS-индуцирани поведенчески отговори.

В обобщение, това проучване показва, че сигнализирането на VEGF-Flk-1 е от съществено значение за поведенческото действие на флуоксетин и предоставя допълнителни доказателства, че регулирането на VEGF е обща и необходима цел за лечение с антидепресанти. В допълнение, резултатите предполагат, че активирането на 5-НТ1А може да участва в регулирането на експресията на VEGF в невронални и ендотелни клетки, индуцирани от антидепресанта. В момента се провеждат проучвания за характеризиране на локализацията и механизмите, чрез които 5-НТ1А и други 5-НТ рецепторни подтипове регулират експресията и функционирането на VEGF в отговор на антидепресантите.

ПУБЛИКУВАНЕ/КОНФЛИКТ НА ИНТЕРЕСИ

Авторите заявяват, че освен доходите, получени от основния работодател, през последните 3 години не е получена финансова подкрепа или обезщетение от физическо или юридическо лице, различно от изброените по-долу, и че няма лични финансови вноски, които биха могли да да се възприема като потенциален конфликт на интереси. Д-р Дюман е работил като консултант за Taisho, Takeda и Psychogenics, като е получавал стипендии за научни изследвания от Organon и Sepracor и хонорари от Lundbeck, Lilly, Bristol Myers Squibb и Pfizer.