absztrakt
A fő
A depresszió és az antidepresszáns válasz alapkutatása és klinikai tanulmányai adaptív változásokat írnak le a limbikus agy egyes területein, beleértve a hippocampust is (Campbell és MacQueen, 2006; Krishnan és Nestler, 2008). A munka nagy része a noradrenalin és az 5-HT monoamin rendszerek adaptálására összpontosított, mivel a jelenleg rendelkezésre álló antidepresszáns gyógyszerek blokkolják a transzportereket ezeknek a neurotranszmittereknek (Krishnan és Nestler, 2008). Egyre növekvő bizonyítékok azonban azt is mutatják, hogy a downstream antidepresszáns hatások magukban foglalják a jelátviteli utak adaptációját és a génexpressziót, különösen a neurotróf faktorokat (Martinowich et al., 2007; Schmidt és Duman, 2007). A depresszió neurotróf hipotézise olyan tanulmányokon alapul, amelyek azt mutatják, hogy a stressz csökken, és hogy az antidepresszánsok növelik a neurotróf faktor expresszióját a limbikus agyi szerkezetekben, és megalapozzák a depresszió patofiziológiáját és kezelését (Duman, 2004; Schmidt és Duman, 2007; Krishnan és Nestler, 2008).
Vizsgáljuk továbbá a VEGF expresszió fluoxetin általi indukciójának lehetséges mechanizmusait, valamint azokat a sejttípusokat, amelyek expresszálják a VEGF-et antidepresszáns kezelésre adott válaszként. Az SSRI-k hatásában szerepet játszó 5-HT receptorok egyik altípusának egyike az 5-HT1A receptor. Az 5-HT1A receptor aktiválása szükséges a fluoxetin neurogén és viselkedési hatásaihoz, az 5-HT1A receptor agonisták beadása pedig fokozza a neurogenezist és fluoxetin-szerű viselkedési hatásokkal bír (Detke és mtsai, 1995; Santarelli és mtsai, 2003; Banasr és mtsai., 2004). Ezenkívül az 5-HT1A receptor expressziójának, sűrűségének és/vagy aktivitásának változásai összhangban vannak az antidepresszáns kezelés hatásával (Blier és Ward, 2003). Az 5-HT1A receptor szerepének vizsgálatához a VEGF expressziójának szabályozásában meghatároztuk egy agonista (8-OH-DPAT) és egy szelektív antagonista (WAY-100635) hatását a hippokampus VEGF fehérje szintjére. Megállapítottuk azt is, hogy az 5-HT1A receptor antagonista beadása blokkolhatja-e a fluoxetin VEGF-re és viselkedésre gyakorolt hatását. Végül a VEGF sejtes forrásának vizsgálatához elvégeztünk egy vizsgálatot a neuronális és endothel sejt sejtek kettős jelöléséről és a VEGF mRNS expresszióról.
AZ EREDMÉNYEK
A VEGF-Flk-1 blokád hatása a fluoxetin antidepresszáns hatására
CUS által kiváltott anedonia
Annak megállapítására, hogy a VEGF-Flk-1 szignalizáció szerepet játszik-e a fluoxetin viselkedési hatásaiban, a patkánycsoportokat először naponta sóoldattal (SAL) vagy fluoxetinnel injektálták, majd 3 hétig CUS eljárásnak vetették alá, majd icv infúziót kaptak. Flk-1 antagonisták vagy vivőanyag (DMSO) a 14., 16., 18. és 20. napon. A 22. naptól következő napokban a kohort három antidepresszáns viselkedési mintának vetették alá (1. ábra).
A 22. napon minden állat SPT-n esett át, amelyet általában az állatok hedonikus hajtásának meghatározására használnak krónikus enyhe stressz után (Willner, 2005). A CUS-nak kitett patkányokban megfigyeltük a szacharózpreferencia szintjét (∼ 40–50%, a szacharóz százalékos aránya a teljes folyadékfogyasztáshoz viszonyítva), amely hasonló ahhoz, mint amit korábban beszámoltunk (Banasr et al., 2007; Banasr és Duman, 2008). Megállapítottuk, hogy a fluoxetint kapó CUS patkányok szignifikánsan növelték a szacharózpreferenciát a sóoldatot (C 
A VEGF-Flk-1 jelzés szükséges a CUS fluoxetin (FLX) által kiváltott anoxia megfordításához. (a) A CUS + FLX + DMSO patkányok szignifikánsan nagyobb előnyben részesítik a szacharóz oldatot, mint a CUS + SAL + DMSO patkányok és a CUS + FLX + SU5416 patkányok (F (3, 24) = 5, 72, P * P ** P # P ## P
Az SU1498 egy elnyomott újdonság-tesztben blokkolja a fluoxetin (FLX) hatását. (a) Bár az ANOVA kétirányú statisztikai elemzésével nem sikerült interakciót találni a kezelés és az infúzió között (F (1, 24) = 2, 24, P = 0, 14), a kezelésnek jelentős hatása volt (F ( 1, 24) = 9, 43, P = 0,0052), ami azt jelzi, hogy a CUS + FLX + DMSO-val kezelt állatok szignifikánsan alacsonyabb latenciát mutatnak, mint a CUS + SAL + DMSO. A CUS + FLX + SU5416 késleltetése azonban nem különbözött szignifikánsan a CUS + SAL + SU5416 késleltetésétől. (n = 6–9 csoportonként). (b) Az FLX-nek szignifikáns hatása volt a DMSO-ban (F (3, 26) = 3,06, P 0, 1) (n = 7-8)/csoport). A kezelés és az infúzió közötti kölcsönhatás szignifikáns volt (F (1, 26) = 4, 41, P ** P # P
A VEGF-Flk-1 jelzésre van szükség a fluoxetin (FLX) hatásához a kényszerúszási vizsgálatban. A 2 × 2 ANOVA kölcsönhatásokat mutatott a kezelés x infúzió között mindkét viselkedésnél (F (2, 63) = 4,41, P = 0,016). (a) A CUS + FLX + DMSO patkányok lényegesen kevésbé mozdulatlanok voltak, mint a CUS + SAL + DMSO és a CUS + FLX + SU5416 patkányok (F (3, 21) = 4,33, P * P ** P # P ## P
A fluoxetin normál viselkedését a WAY-100635 blokkolja. (a) A CUS patkányoknál szignifikánsan alacsonyabb volt az elfogyasztott szacharóz százalékos aránya, mint a kontroll (CTR) patkányokban. (F (3, 20) = 7, 09, P ** P ## P
A VEGF mRNS-t neuronok és endoteliális sejtek expresszálják: szabályozás ECS-sel és kezelés fluoxetinnel. Immunhisztokémia neuronok (NeuN) vagy endoteliális sejtek (RECA) fenotípusos markereivel, majd in situ hibridizáció a VEGF mRNS (fekete szemcsék) számára. (a, b) NeuN (a, b), RECA (c, d) (barna) vagy GFAP antitesttel (e, f) immunjelölt GCL sejtek reprezentatív képei krezil-ibolyával (kék) ellenfestve; Méret = 10 μm. Az alkatrészek a vezérlésből (a, c, e) vagy az ECS-ből (b, d, f) származnak. A nyilak minden ábrán a VEGF mRNS-t expresszáló NeuN-, RECA- vagy GFAP-pozitív sejteket jelzik. A hátteret sejtenként 3 szemként határoztuk meg, amely a ritka sejtterületen, például a hilusban, összehasonlítható területre számított szemcsék hozzávetőleges száma volt. A beillesztett képek kiemelik a nyíllal jelölt cellát 200% -os nagyítással. (g) A fluoxetin (FLX) hatásának számszerűsítése a VEGF mRNS-t expresszáló sejtek számára a háttérszint felett GCL-ben (NeuN: F (1, 6) = 10 000, P * P † P = 0,06 a sóoldathoz vagy a szimulált ECS-hez képest).
Teljes méretű kép
Egyetlen ECS szignifikánsan megnövelte a VEGF mRNS-t expresszáló NeuN-pozitív sejtek számát a GCL-ben a 24 órával későbbi álkontrollokhoz képest, de 72 óra múlva a szint megegyezett a szimulációval (6a, b és h ábra). Szintén szignifikánsan négyszeresére nőtt a RECA-pozitív endothelsejtek száma, amelyek a VEGF mRNS-t expresszálják a 24 órás időpontban (6c, d és h ábra). Érdekes módon 72 óra elteltével a VEGF mRNS endoteliális expressziójának mennyisége még mindig háromszorosára nőtt, bár ez a hatás nem volt szignifikáns (P = 0,06, 6f. Ábra). A VEGF-et GFAP-pozitív asztrocitákban is expresszálják, de ebben a sejtpopulációban nem volt szignifikáns VEGF-indukció fluoxetin- vagy ECS-kezeléssel (6e, f és h ábra).
VITA
Ez a tanulmány azt mutatja, hogy a VEGF-Flk-1 jelátvitelre szükség van az SSRI antidepresszáns fluoxetin viselkedési hatásaihoz három különböző viselkedési paradigmában. Kimutattuk, hogy az Flk-1 jelátvitel blokkolása megváltoztatja a krónikus fluoxetin CUS által kiváltott SPT és FST hiányra gyakorolt hatását, és gyengíti az SSRI-k NSFT-re gyakorolt hatását. Ezenkívül az eredmények azt mutatják, hogy az SSRI-k növelik a VEGF expresszióját a hippocampusban, és hogy a fluoxetin VEGF indukciója mind az idegsejtekben, mind az endothel sejtekben bekövetkezik. Megállapítottuk azt is, hogy az 5-HT1A receptor agonista, a 8-OH-DPAT akut beadása növeli a VEGF fehérje szintjét, míg a WAY-100635 antagonistával végzett kezelés csökkenti a VEGF szintet és blokkolja a fluoxetin szacharózpreferenciára gyakorolt hatását és az etetés újszerű elnyomását.
Az FST-t és az NSFT-t tipikusan stressz nélküli állatokban használják a gyógyszerek antidepresszánsok hatékonyságának előrejelzésére, valamint a tehetetlenség és a szorongásszerű viselkedés mérésére (Bodnoff et al., 1989; Lucki, 1997). Korábban kimutattuk, hogy a CUS-szal kezelt állatoknál nő az NSFT-vel való takarmányozás késleltetése és az FST-ben való mozdulatlanság (Haidkind és mtsai, 2003; Banasr és mtsai, 2008), valamint az SPT-hiány, az anhedonia index (Papp és mtsai 1991, Muscat és munkatársai, 1992; D'Aquila és mtsai, 1997). Itt megerősítjük, hogy a fluoxetin krónikus beadása növeli a szacharózpreferenciát a CUS-nak kitett patkányokban, és csökkenti az etetési késleltetést és mozdulatlanságot is. Ez megerősíti a CUS paradigmát mint olyan modellt, amelyben a stressz okozta viselkedést elnyomja a krónikus fluoxetin-kezelés.
Az agyban a VEGF hatásait két nagy affinitású tirozin kináz receptor közvetíti a VEGF számára, Flk-1 és Flt-1 (de Vries és mtsai, 1992; Quinn és mtsai, 1993). Az Flk-1-re összpontosítottunk, mert ezt a receptor altípust a hippocampus egészében neuronális progenitor és endothel sejtek expresszálják (Yang és mtsai, 2003), és mivel az Flk-1 szignalizáció elengedhetetlen a fluoxetin neurogén hatásaihoz (Warner-Schmidt és Duman, 2007 ). Megállapítottuk, hogy két szerkezetileg megkülönböztethető Flk-1 antagonista blokkolja a fluoxetin viselkedési hatásait CUS állatokban SPT-ben és FST-ben. Az NSFT-ben a fluoxetin beadásának hatásait az Flk-1 jelátvitel gátlása is gátolta, de szignifikáns gyógyszer-antagonista kölcsönhatásokat csak az SU1498 esetében figyeltek meg. Az a bizonyíték, hogy az SU1498 blokkolja a fluoxetin viselkedési hatásait, kiterjeszti az SU5416-mal kapcsolatos korábbi munkánkat is (Warner-Schmidt és Duman, 2007). Ez a vegyület viszonylag szelektív az Flk-1 szempontjából, de gátolja más receptor tirozin kinázokat is, beleértve az őssejt faktor receptor c-Kit (Smolich et al., 2001) és a Ret tirozin kinázt (Mologni és mtsai, 2006), bár alacsonyabb affinitással, mint Flk. -1. Ezzel szemben az SU1498 alig vagy egyáltalán nem befolyásolja a c-Kit-t és a Ret-et, ami erős bizonyítékot szolgáltat arra vonatkozóan, hogy a VEGF-Flk-1 jelátvitel elengedhetetlen a fluoxetin viselkedési hatásaihoz.
E tanulmány mellett az 5-HT1A receptorok szerepét az antidepresszáns kezelésben számos bizonyíték támasztja alá. A legújabb tanulmányok azt mutatják, hogy az 5-HT1A receptor aktiválása szükséges az antidepresszánsok, köztük a fluoxetin neurogenezisre és neurogénfüggő viselkedésére gyakorolt hatásaihoz (Santarelli és mtsai, 2003; Holick és mtsai, 2008). Ezen tanulmányok egyike azonban azt mutatja, hogy az 5-HT1A receptorok szerepe törzsspecifikus az egerekben, felvetve az 5-HT1A receptorok meghatározó szerepének kérdését az antidepresszánsok neurogén és viselkedési hatásaiban (Holick és mtsai, 2008). Az 5-HT1A receptor sűrűségének és/vagy aktivitásának fokozott szabályozását krónikus antidepresszáns kezelés után javasolják, hogy hozzájáruljon az antidepresszánsok késleltetett terápiás hatásához (Blier, 2001; Blier és Ward, 2003). Ezenkívül leírták az 5-HT1A receptorok szerepét a fluoxetin viselkedési és neurogén hatásaiban. Ezek a hatások törzsspecifikusak (Holick és mtsai, 2008). A VEGF-expresszió gyors indukciója a 8-OH-DPAT-ra adott válaszként egy olyan mechanizmusra utal, amely révén az antidepresszánsok által kiváltott 5-HT1A receptor aktiváció növelheti a patkányok neurogenezisét és megváltoztathatja a depressziós viselkedést.
A CUS paradigmában azt tapasztaltuk, hogy a WAY-100635 szubkrónikus kezelése blokkolja a fluoxetin SPT-re és NSFT-re gyakorolt hatását. A WAY-100635 beadásának időzítését a fluoxetin 5-HT1A receptor aktivitásának (Blier, 2001) és a VEGF expressziójának (Warner-Schmidt és Duman, 2007) szabályozásának időbeli lefutása alapján választottuk ki. Azt is megállapítottuk, hogy a fluoxetin beadása növelte a VEGF-szintet a CUS állatokban, és hogy ezt a hatást gátolta a WAY-100635 beadása. Ez összhangban áll a viselkedési megállapításokkal és azzal a hipotézissel, hogy az antidepresszánsok mögöttes hatása a VEGF indukciója. A CUS önmagában azonban nem csökkentette szignifikánsan a VEGF szintet, amint arról korábban beszámoltunk (Heine és mtsai., 2005), ami arra utal, hogy a CUS által kiváltott viselkedési hiány nem a csökkent VEGF fehérje következménye. Az eredmények együtt azt sugallják, hogy az 5-HT1A receptor által indukált VEGF szükséges a fluoxetinre adott viselkedési válaszokhoz, de a csökkent VEGF nem szükséges a CUS által kiváltott viselkedési válaszokhoz.
Összefoglalva, ez a tanulmány megmutatja, hogy a VEGF-Flk-1 jelátvitel elengedhetetlen a fluoxetin viselkedési hatásához, és további bizonyítékokat szolgáltat arra vonatkozóan, hogy a VEGF szabályozása az antidepresszáns kezelés közös és szükséges célpontja. Ezen túlmenően az eredmények arra utalnak, hogy az 5-HT1A aktiváció szerepet játszhat az antidepresszáns által kiváltott neuronális és endothel sejtekben a VEGF expressziójának szabályozásában. Jelenleg folyamatban vannak azok a lokalizáció és mechanizmusok jellemzése, amelyek révén az 5-HT1A és más 5-HT receptor altípusok szabályozzák a VEGF expresszióját és működését az antidepresszánsok hatására.
PUBLIKÁCIÓ/ÉRDEKLŐDÉSEK
A szerzők kijelentik, hogy az elsődleges munkáltatótól származó jövedelemen kívül az elmúlt 3 évben egyetlen természetes vagy jogi személytől sem érkezett pénzügyi támogatás vagy kompenzáció, az alábbiakban felsoroltakon kívül, és hogy nincsenek olyan személyes pénzügyi hozzájárulások, amelyek potenciális összeférhetetlenségként fogják fel. Dr. Duman a Taisho, a Takeda és a Psychogenics tanácsadójaként dolgozott, az Organon és a Sepracor kutatási támogatásokat, valamint a Lundbeck, a Lilly, a Bristol Myers Squibb és a Pfizer díjakat kapott.