abstract

Principalul

Cercetările de bază și studiile clinice privind depresia și răspunsul antidepresiv descriu modificări adaptative în unele zone ale creierului limbic, inclusiv hipocampul (Campbell și MacQueen, 2006; Krishnan și Nestler, 2008). O mare parte din această activitate s-a concentrat pe adaptarea sistemelor de norepinefrină și monoamină 5-HT, deoarece medicamentele antidepresive disponibile în prezent blochează transportatorii pentru acești neurotransmițători (Krishnan și Nestler, 2008). Cu toate acestea, dovezile în creștere arată, de asemenea, că efectele antidepresive din aval includ adaptări ale căilor de transducție a semnalului și ale expresiei genelor, în special factorii neurotrofici (Martinowich et al, 2007; Schmidt și Duman, 2007). Ipoteza neurotrofică a depresiei se bazează pe studii care arată că stresul este redus și că antidepresivele cresc expresia factorului neurotrofic în structurile cerebrale limbice și stau la baza fiziopatologiei și tratamentului depresiei (Duman, 2004; Schmidt și Duman, 2007; Krishnan și Nestler, 2008).

De asemenea, investigăm posibile mecanisme care stau la baza inducerii expresiei VEGF de către fluoxetină, precum și tipuri de celule care exprimă VEGF ca răspuns la tratamentul antidepresiv. Unul dintre mai multe subtipuri de receptori 5-HT implicați în efectul SSRI este receptorul 5-HT1A. Activarea receptorului 5-HT1A este necesară pentru efectele neurogene și comportamentale ale fluoxetinei, iar administrarea unui agonist al receptorului 5-HT1A crește neurogeneza și are efecte comportamentale asemănătoare fluoxetinei (Detke și colab, 1995; Santarelli și colab, 2003; Banasr și colab., 2004). În plus, modificările expresiei, densității și/sau activității receptorului 5-HT1A sunt implicate în mod constant în efectele tratamentului antidepresiv (Blier și Ward, 2003). Pentru a examina rolul receptorului 5-HT1A în reglarea expresiei VEGF, am determinat efectele unui agonist (8-OH-DPAT) și a unui antagonist selectiv (WAY-100635) asupra nivelurilor de proteine ​​VEGF hipocampice. De asemenea, am stabilit dacă administrarea unui antagonist al receptorului 5-HT1A poate bloca efectele fluoxetinei asupra VEGF și comportament. În cele din urmă, pentru a investiga sursa celulară de VEGF, am efectuat un studiu de marcare dublă a markerilor de celule neuronale și endoteliale și a expresiei ARNm VEGF.

REZULTATELE

Efectele blocajului VEGF-Flk-1 asupra efectelor antidepresive ale fluoxetinei

Anedonia indusă de CUS

Pentru a determina dacă semnalizarea VEGF-Flk-1 joacă un rol în efectele comportamentale ale fluoxetinei, cohortele de șobolani au fost mai întâi injectate cu soluție salină (SAL) sau fluoxetină zilnic și supuse procedurii CUS timp de 3 săptămâni, apoi li s-a administrat o perfuzie cu icv. Antagoniști Flk-1 sau vehicul (DMSO) în zilele 14, 16, 18 și 20. În zilele următoare din ziua 22, cohorta a fost supusă a trei tipare de comportament antidepresiv (Figura 1).

În ziua 22, toate animalele au suferit SPT, care este utilizat în mod obișnuit pentru a determina impulsul hedonic al animalelor după un stres cronic ușor (Willner, 2005). La șobolanii expuși la CUS, am observat un nivel de preferință zaharoză (∼ 40-50%, procent de zaharoză față de consumul total de lichide) care este similar cu ceea ce am raportat anterior (Banasr și colab, 2007; Banasr și Duman, 2008). Am constatat că șobolanii CUS care au primit fluoxetină au prezentat o creștere semnificativă a preferinței zaharozei în comparație cu grupul CUS care a primit ser fiziologic (P

factorului

Semnalizarea VEGF-Flk-1 este necesară pentru inversarea anoxiei induse de fluoxetină CUS (FLX). (a) Șobolanii CUS + FLX + DMSO prezintă o preferință semnificativ mai mare pentru soluția de zaharoză decât șobolanii CUS + SAL + DMSO și șobolanii CUS + FLX + SU5416 (F (3, 24) = 5, 72, P * P ** P # P ## P

SU1498 blochează efectul fluoxetinei (FLX) într-un test de noutate suprimat. (a) Deși o analiză statistică bidirecțională a ANOVA nu a reușit să găsească o interacțiune între tratament și perfuzie (F (1, 24) = 2, 24, P = 0, 14), a existat un efect semnificativ al tratamentului (F ( 1, 24) = 9, 43, P = 0,0052), indicând faptul că animalele tratate cu CUS + FLX + DMSO prezintă o latență semnificativ mai mică decât CUS + SAL + DMSO. Cu toate acestea, latența CUS + FLX + SU5416 nu a diferit semnificativ de latența CUS + SAL + SU5416. (n = 6-9 pe grup). (b) FLX a avut un efect semnificativ în DMSO (F (3, 26) = 3,06, P 0, 1) (n = 7-8)/grup). Interacțiunea dintre tratament și perfuzie a fost semnificativă (F (1, 26) = 4, 41, P ** P # P

Semnalizarea VEGF-Flk-1 este necesară pentru efectul fluoxetinei (FLX) în testul de înot forțat. Un ANOVA 2 × 2 a arătat o interacțiune între tratament x perfuzie pentru ambele comportamente (F (2, 63) = 4,41, P = 0,016). (a) Șobolanii CUS + FLX + DMSO au fost semnificativ mai puțin imobili decât șobolanii CUS + SAL + DMSO și CUS + FLX + SU5416 (F (3, 21) = 4,33, P * P ** P # P ## P

Comportamentul normal al fluoxetinei este blocat de WAY-100635. (a) Șobolanii CUS au prezentat un procent semnificativ mai mic de zaharoză consumată decât șobolanii martor (CTR). (F (3, 20) = 7, 09, P ** P ## P

ARNm VEGF este exprimat de neuroni și celule endoteliale: reglare prin ECS și tratament cu fluoxetină. Imunohistochimie cu markeri fenotipici ai neuronilor (NeuN) sau celulelor endoteliale (RECA) urmată de hibridizare in situ pentru mRNA VEGF (boabe negre). (a, b) Imagini reprezentative ale celulelor GCL imunomarcate fie cu anticorp NeuN (a, b), RECA (c, d) (maro), fie GFAP (e, f) contracolorat cu violet crezil (albastru); Scara = 10 μm. Părțile provin de la control (a, c, e) sau ECS (b, d, f). În toate cifrele, săgețile indică celule pozitive NeuN-, RECA- sau GFAP care exprimă mRNA VEGF. Fundalul a fost definit ca 3 boabe pe celulă, care a fost numărul aproximativ de boabe numărate pe o zonă comparabilă într-o zonă de celule rare, cum ar fi hilusul. Imaginile inserate evidențiază săgeata indicată de celulă la o mărire de 200%. (g) Cuantificarea efectului fluoxetinei (FLX) asupra numărului de celule care exprimă mRNA VEGF peste nivelurile de fond în GCL (NeuN: F (1, 6) = 10.000, P * P † P = 0,06 comparativ cu soluția salină sau ECS simulată.

Imagine la dimensiune completă

Un singur ECS a crescut semnificativ numărul de celule NeuN-pozitive care exprimă mRNA VEGF în GCL comparativ cu controalele simulate 24 de ore mai târziu, dar la 72 de ore nivelurile au fost aceleași cu simularea (Figura 6a, b și h). A existat, de asemenea, o creștere semnificativă de 4 ori a numărului de celule endoteliale RECA-pozitive care exprimă mRNA VEGF la punctul de timp de 24 de ore (Figura 6c, d și h). Interesant este că, după 72 de ore, cantitatea de expresie endotelială a ARNm VEGF a crescut aproape de trei ori, deși acest efect nu a fost semnificativ (P = 0,06, Figura 6f). VEGF este, de asemenea, exprimat în astrocite GFAP-pozitive, dar nu a existat o inducție semnificativă a VEGF cu fluoxetină sau tratament ECS în această populație de celule (Figura 6e, f și h).

DISCUŢIE

Acest studiu arată că semnalizarea VEGF-Flk-1 este necesară pentru efectele comportamentale ale fluoxetinei antidepresive SSRI în trei paradigme comportamentale diferite. Am arătat că blocarea semnalizării Flk-1 modifică efectele fluoxetinei cronice asupra deficienței induse de CUS în SPT și FST și atenuează efectele SSRI asupra NSFT. În plus, rezultatele arată că SSRI cresc expresia VEGF în hipocamp și că inducerea fluoxetinei VEGF are loc atât în ​​neuroni, cât și în celulele endoteliale. De asemenea, am constatat că administrarea acută a agonistului receptorului 5-HT1A 8-OH-DPAT crește nivelurile de proteine ​​VEGF, în timp ce tratamentul cu antagonistul WAY-100635 scade nivelurile de VEGF și blochează efectele fluoxetinei asupra preferinței zaharozei și suprimării noi a hrănirii.

FST și NSFT sunt de obicei utilizate la animalele nestresate pentru a prezice eficacitatea medicamentelor ca antidepresive și pentru a măsura neputința și comportamentul asemănător anxietății (Bodnoff și colab., 1989; Lucki, 1997). Am arătat anterior că animalele tratate cu CUS prezintă o latență crescută de hrănire în NSFT și imobilitate în FST (Haidkind și colab., 2003; Banasr și colab., 2008), precum și deficite SPT, indice de anedonie (Papp și colab. 1991, Muscat și colab., 1992; D'Aquila și colab., 1997). Aici, confirmăm că administrarea cronică de fluoxetină crește preferința zaharozei la șobolanii expuși la CUS și, de asemenea, reduce latența și imobilitatea hrănirii. Acest lucru confirmă paradigma CUS ca model în care comportamentul indus de stres este suprimat de tratamentul cronic cu fluoxetină.

Efectele VEGF în creier sunt mediate de doi receptori de tirozin kinază cu afinitate ridicată pentru VEGF, Flk-1 și Flt-1 (de Vries și colab., 1992; Quinn și colab., 1993). Ne-am concentrat asupra Flk-1 deoarece acest subtip de receptor este exprimat de progenitor neuronal și celule endoteliale în întregul hipocamp (Yang și colab., 2003) și deoarece semnalizarea Flk-1 este esențială pentru efectele neurogene ale fluoxetinei (Warner-Schmidt și Duman, 2007 ). Am constatat că doi antagoniști Flk-1 diferiți structural blochează efectele comportamentale ale fluoxetinei la animalele CUS în SPT și FST. Efectele administrării fluoxetinei în NSFT au fost, de asemenea, blocate prin inhibarea semnalizării Flk-1, dar au fost observate interacțiuni semnificative antagonist medicament numai pentru SU1498. Dovezi că SU1498 blochează efectele comportamentale ale fluoxetinei extind și lucrările noastre anterioare privind SU5416 (Warner-Schmidt și Duman, 2007). Acest compus este relativ selectiv pentru Flk-1, dar inhibă și alți receptori tirozin kinaze, inclusiv receptorul factorului de celule stem c-Kit (Smolich și colab., 2001) și Ret tirozin kinază (Mologni și colab., 2006), deși cu afinitate mai mică Flk. -1. În schimb, SU1498 are un efect redus sau deloc asupra c-Kit și Ret, oferind dovezi puternice că semnalizarea VEGF-Flk-1 este esențială pentru efectele comportamentale ale fluoxetinei.

În plus față de acest studiu, rolul receptorilor 5-HT1A în efectul tratamentului antidepresiv este susținut de mai multe dovezi. Studii recente indică faptul că activarea receptorului 5-HT1A este necesară pentru efectele antidepresivelor, inclusiv fluoxetina, asupra neurogenezei și comportamentului dependent de neurogen (Santarelli și colab., 2003; Holick și colab., 2008). Cu toate acestea, unul dintre aceste studii arată că rolul receptorilor 5-HT1A este specific tulpinii la șoareci, ridicând problema rolului definitiv al receptorilor 5-HT1A în efectele neurogene și comportamentale ale antidepresivelor (Holick et al, 2008). S-a propus o reglare crescută a densității și/sau activității receptorului 5-HT1A după tratamentul antidepresiv cronic pentru a contribui la efectul terapeutic întârziat al antidepresivelor (Blier, 2001; Blier și Ward, 2003). În plus, a fost descris rolul receptorilor 5-HT1A în efectele comportamentale și neurogene ale fluoxetinei. Aceste efecte sunt specifice tulpinii (Holick et al, 2008). Inducerea rapidă a expresiei VEGF ca răspuns la 8-OH-DPAT împreună sugerează un mecanism prin care activarea indusă de antidepresiv a receptorului 5-HT1A poate crește neurogeneza și modifica comportamentul depresiv la șobolani.

În paradigma CUS, am constatat că tratamentul subcronic cu WAY-100635 blochează efectul fluoxetinei asupra SPT și NSFT. Momentul administrării WAY-100635 a fost selectat pe baza cursului de timp al reglării activității receptorului fluoxetinei 5-HT1A (Blier, 2001) și a expresiei VEGF (Warner-Schmidt și Duman, 2007). De asemenea, am constatat că administrarea de fluoxetină a crescut nivelul VEGF la animalele CUS și că acest efect a fost blocat prin administrarea WAY-100635. Acest lucru este în concordanță cu constatările comportamentale și cu ipoteza că inducerea VEGF este efectul de bază al antidepresivelor. Cu toate acestea, CUS singur nu a redus semnificativ nivelul VEGF, după cum sa raportat anterior (Heine și colab., 2005), sugerând că deficitul comportamental indus de CUS nu rezultă din scăderea proteinei VEGF. Împreună, rezultatele sugerează că inducerea VEGF de către receptorul 5-HT1A este necesară pentru răspunsurile comportamentale la fluoxetină, dar că scăderea VEGF nu este necesară pentru răspunsurile comportamentale induse de CUS.

Pe scurt, acest studiu arată că semnalizarea VEGF-Flk-1 este esențială pentru acțiunea comportamentală a fluoxetinei și oferă dovezi suplimentare că reglarea VEGF este o țintă comună și necesară pentru tratamentul antidepresiv. În plus, rezultatele sugerează că activarea 5-HT1A poate fi implicată în reglarea expresiei VEGF în celulele neuronale și endoteliale induse de antidepresiv. Studiile sunt în curs de desfășurare pentru a caracteriza localizarea și mecanismele prin care 5-HT1A și alte subtipuri de receptori 5-HT reglează expresia și funcția VEGF ca răspuns la antidepresive.

PUBLICAREA/CONFLICTUL DE INTERESE

Autorii declară că, în afară de veniturile obținute de la angajatorul primar, nu s-a primit niciun sprijin financiar sau compensație de la nicio persoană fizică sau juridică în ultimii 3 ani, altele decât cele enumerate mai jos și că nu există contribuții financiare personale care ar putea fi percepută.cu un potențial conflict de interese. Dr. Duman a lucrat ca consultant pentru Taisho, Takeda și Psychogenics, primind subvenții de cercetare de la Organon și Sepracor și redevențe de la Lundbeck, Lilly, Bristol Myers Squibb și Pfizer.