Carbamazepina suprimă regional expresia fos indusă de metamfetamină în creierul șobolanului
subiecte
abstract
Carbamazepina (CBZ) este utilizată pe scară largă pentru tratarea afecțiunilor maniacale. Deoarece amfetamina produce efecte similare la om ca și în mania idiopatică, administrarea acută de metamfetamină ar putea servi drept model pentru această afecțiune. Pentru a elucida substraturile neurobiologice responsabile de efectele antimanice ale carbamazepinei, acest studiu a examinat efectele administrării cronice de carbamazepină asupra expresiei regionale a proteinelor Fos induse de o singură doză de metamfetamină (2 mg/kg). Tratamentul cronic cu CBZ (0,25% în dietă pe parcursul a 7 zile, urmat de 0,5% pe parcursul a 7 zile; concentrația medie finală a carbamazepinei serice: 4,09 ± 0,34 μg/ml) a crescut numărul de administrarea de metamfetamină indusă de nuclei pozitivi cu imunoreactivitate asemănătoare Fos a scăzut semnificativ în nucleul accumbens și caudat/putamen. Rezultatele arată că aceste regiuni ale creierului sunt implicate în efectele antimanice ale carbamazepinei.
Carbamazepina este un anticonvulsivant triciclic utilizat pe scară largă. Împărtășește un profil clinic comun cu litiul pentru efectele sale terapeutice acute și profilactice în tulburările afective bipolare (Emilien și colab. 1996; Post și Ballenger 1990). Deși s-au descris o varietate de efecte biochimice și neurofiziologice (inclusiv stabilizarea canalelor de sodiu și potasiu, reducerea fluxului de calciu, antagonizarea receptorilor benzodiazepinici de tip periferic, reglarea în sus a receptorilor GABA B și acțiunea ca antagonist sau agonist al adenozinei). Medicament, mecanismul exact al efectului său de stabilizare a dispoziției rămâne necunoscut (Post și colab. 1994). În plus, substraturile neuroanatomice responsabile de efectele antimanice ale carbamazepinei nu au fost încă identificate.
Deoarece psihostimulanții precum D-amfetamina și cocaina produc la om efecte care sunt foarte asemănătoare cu simptomele maniei idiopatice (Brauer și de Wit 1996, 1997; Smith și Davis 1977), s-a sugerat că administrarea acestor agenți poate servi ca atare un model pentru această afecțiune (Robbins și Sahakian 1980). Cuantificarea modificărilor în expresia genei imediate timpurii c-fos s-a dovedit a fi o metodă foarte utilă pentru cartografierea distribuției neuronilor activați de stimuli fiziologici sau farmacologici (Dragunow și Faull 1989; Morgan și Curran 1991; Sagar și colab. 1988). În studiul nostru anterior (Lee și colab. 1999) am examinat substraturile neurobiologice implicate în efectele antimanice ale litiului într-un model maniacal de metamfetamină folosind cartografierea Fos. Administrarea cronică de litiu a scăzut semnificativ numărul de nuclei de imunoreactivitate de tip Fos (Fos-LI) induse de administrarea de metamfetamină în cortexul prefrontal, nucleul accumbens, caudat/putamen și amigdala.
În studiul anterior, s-a emis ipoteza că aceste regiuni sunt potențiale ținte neuronale pentru eficacitatea antimanică a litiului. Următorul pas a fost identificarea regiunii țintă anti-maniacale specifice. Scopul prezentului studiu a fost de a investiga substratul neuronal implicat în eficacitatea terapeutică a unui alt stabilizator de dispoziție pentru a căuta o posibilă cale neuronală comună pentru efectele antimanice ale stabilizatorilor de dispoziție. Prin urmare, s-au investigat efectele tratamentului cronic cu carbamazepină asupra expresiei regionale a proteinei Fos indusă de metamfetamină în creierul șobolanului.
MATERIALE SI METODE
subiecte
Șobolani Wistar masculi (Clea, Japonia, greutate inițială 220-260 g) au fost folosiți pentru acest studiu. Au fost ținute în cuști în două și ținute într-un ciclu luminos-întunecat controlat de 12 până la 12 ore (luminile aprinse la 7:00 a.m.) și la o temperatură constantă (28 ° C) cu apă și alimente ad libitum. Pentru a minimiza expresia Fos indusă de stres, șobolanii au fost adaptați la manevrare în prima săptămână.
Administrarea cronică de carbamazepină
S-au preparat diete conținând 0,25% sau 0,5% (g/g) CBZ. Șobolanii tratați cu CBZ (n = 14) au primit dieta cu doze mici timp de o săptămână și apoi dieta cu doze mari pentru săptămâna următoare. Șobolanii martor (n = 14) au fost hrăniți cu aceeași dietă fără CBZ suplimentar timp de 2 săptămâni. Acest regim de hrănire a fost utilizat pentru a produce niveluri serice de CBZ care se apropie de domeniul terapeutic uman, reducând în același timp pierderea în greutate (Elphick 1989; Weiss și colab. 1987).
Provocarea metanfetaminei
După 2 săptămâni de administrare CBZ, șobolanii au fost împărțiți în două subgrupuri. Unul a primit o singură injecție de metanfetamină (2 mg/kg, [SC] subcutanat în soluție salină), celălalt a primit o injecție salină (0,9% NaCI, SC). Astfel, au existat un total de patru grupuri de șobolani cu 7 animale pe grup: dieta de control + ser fiziologic, dieta de control + metamfetamină, dieta CBZ + ser fiziologic și dieta CBZ + metamfetamină.
Imunohistochimie
cuantificare
Desene ale secțiunilor reprezentative pentru cuantificarea neuronilor Fos-LI-pozitivi în zona cortexului cingulat 3 (1), claustrul (2), stratul de cortex insular agranular 5 (3), straturile 2 și 3 (4), partea rostrală a medialului (5) și central (6) caudat/putamen, coaja (7) și miezul (8) nucleului accumbens, cortexul piriform (9), septul lateral ventral (10), partea caudală a medialului (11) și central ( 12) kaudat/putamen, subdiviziune laterală a miezului patului stria terminalis (13), partea laterală a amigdaloidului central (14), partea anterioară a amigdaloidului basolateral (15), medial (16) și lateral (17) părților habenulei laterale, des Girus dentat (18) și CA1 (19), CA2 (20) și CA3 (21) ale formațiunii hipocampice. Desenele sunt de la Paxinos și Watson (1986)
analize statistice
Analiza varianței unidirecționale (ANOVA) a fost efectuată asupra numărului de neuroni Fos-LI pozitivi în 21 de regiuni. Deoarece nu au existat diferențe semnificative între dieta de control + soluție salină și dieta CBZ + grupurile de soluție salină, datele din aceste grupuri au fost combinate pentru a forma un singur grup de control. Un alt ANOVA unidirecțional a fost apoi efectuat între dieta de control + metamfetamină, dieta CBZ + metamfetamină și grupul de control combinat. Comparații individuale post hoc au fost făcute folosind testul Scheffe. Nivelul de semnificație a fost stabilit la p
Fotomicrografii care prezintă nuclee pozitive Fos-LI induse de metamfetamină în diferite regiuni ale creierului: partea medială a cozii/putamenului [(A), grupul de control; (A ') dieta de control + MAP; (A "), dieta CBZ + MAP] și nucleul [(B), grupul de control; (B ') dieta de control + MAP; (B"), dieta CBZ + MAP] a nucleului accumbens. Numărul de neuroni Fos LI din grupul CBZ diet + MAP a fost semnificativ redus comparativ cu cei din grupul dieta control + MAP. MAP înseamnă metamfetamină. VS, ventricul lateral; AC, comisar șef. Mărirea este × 95. Bară = 200 μm.
DISCUŢIE
Nucleul accumbens este considerat zona ventrală striatală formată din miez și coajă și caudatul/putamenul ca zona striatală dorsală. Nucleul accumbens este integrat în circuitele neuronale atât ale motorului, cât și ale sistemului mezolimbic (Heimer și colab. 1991; Zahm și Brog 1992). Se crede că turbinatul, a cărui ieșire este distribuită către palidul ventral, amigdala mărită și hipotalamusul, este implicat în sistemul mezolimbic. Pe de altă parte, nucleul, a cărui ieșire este proiectată asupra regiunilor ganglionare bazale, cum ar fi sistemul nigro-striatal, influențează procesarea corticală a activității motorii (Heimer și colab. 1991; Zahm și Brog 1992). Prezentul studiu arată că nucleul este mai implicat în efectul antimanic al CBZ în nucleul accumbens decât coaja.
Amfetamina și metanfetamina facilitează eliberarea și inhibă recaptarea dopaminei și noradrenalinei (Kuczenski și Segal 1994). Atât nucleul accumbens, cât și caudatul/putamenul sunt strâns inervați de sistemul dopaminergic mezolimbic. Deși BSTD, septul lateral, cortexul prefrontal și nucleul amigdaloid sunt, de asemenea, inervate de sistemul dopaminergic limbic, expresia Fos-LI din aceste regiuni nu a fost modificată semnificativ de tratamentul CBZ cronic. Prin urmare, pot fi implicați și alți factori decât reglarea dopaminei.
Mai multe studii au arătat că concentrațiile terapeutice de CBZ, administrate fie acut, fie cronic, cresc nivelul extracelular al dopaminei și al metaboliților săi în discurile de șobolan striatum similare cu amfetamina sau metamfetamina (Barros și colab. 1986; Okada și colab. 1997a, 1997b). În schimb, tratamentul cu doze mari CBZ scade nivelul și sinteza dopaminei (Okada și colab. 1997a; Waldmeier și colab. 1984). Baptista și colab. (1993) nu au raportat nicio modificare a nivelului bazal de dopamină extracelulară în nucleul accumbens (măsurat prin microdializă) după concentrațiile terapeutice ale tratamentului cronic CBZ. În concluzie, la doza utilizată în acest studiu, tratamentul cu CBZ nu pare să atenueze eliberarea de dopamină indusă de metamfetamină. Astfel, substraturile moleculare din aval de receptorul dopaminei sunt mai susceptibile de a deveni ținte pentru CBZ.
În caudat/putamen și în nucleul accumbens, mai multe indicații au arătat că expresia Fos indusă de amfetamină este mediată în principal de receptorii dopaminei D1 (Graybiel și colab. 1990; Robertson și colab. 1989). Metanfetamina crește eliberarea sinaptică a dopaminei, conform căreia dopamina acționează prin intermediul subtipurilor de receptor D1 și D2, care sunt asociate diferit cu stimularea și inhibarea efectelor c-AMP (Stoof și Kebabian 1981). Expresia Fos indusă de metamfetamină este mediată de o creștere a c-AMP. Încă nu se știe dacă tratamentul CBZ cronic afectează în mod direct afinitatea receptorilor de dopamină și legarea de receptorul D1 sau dacă afectează sistemele de mesagerie secundare aferente. Sunt necesare studii suplimentare asupra celui de-al doilea sistem de mesagerie, care sunt exprimate regional și specific în caudat/putamen și în nucleul accumbens.
În studiul de față, greutățile corporale ale grupurilor de dietă CBZ au fost semnificativ mai mici decât cele ale grupului de dietă de control. Dacă efectele pierderii în greutate ar duce la o scădere a expresiei Fos induse de metamfetamină, această scădere ar avea loc nu numai în caudați/putamen, ci și în alte zone. Prin urmare, posibilitatea ca pierderea în greutate să joace un rol în această atenuare este minimă.
Pe scurt, se poate spune că tratamentul cronic cu CBZ reduce semnificativ numărul de neuroni Fos-LI-pozitivi induși de metamfetamină în nucleul accumbens și în caudat/putamen. Acest lucru și rezultatele studiului nostru anterior asupra efectelor cronice ale litiului sugerează că aceste regiuni reprezintă substraturile neuronale implicate în efectele antimanice ale stabilizatorilor de dispoziție. Un posibil mecanism al CBZ în aceste zone ar putea fi un efect agonist asupra receptorilor de adenozină A 2a. Deoarece rolul afinității și legării receptorului D1 și al sistemelor de mesagerie secundare asociate nu este încă cunoscut, este necesară o investigație suplimentară pentru a înțelege mecanismul exact al efectelor antimanice ale tratamentului cronic CBZ asupra nucleului accumbens și caudat/Investigați putamenii.
mulțumire
Această lucrare a fost susținută de grantul de cercetare nr. 09770743 de la Ministerul Educației din Japonia (1997).