| |||||||
Ten artykuł jest bezpośrednio powiązany z następującym/i artykułami:: udział receptora 5-ht2a w regulacji nauki i neurogenezy zależnych od hipokampa Wpływ psilocybiny na neurogenezę hipokampową i wygaszanie śladowego warunkowania strachowego(Effects of psilocybin on hippocampal neurogenesis and extinction of trace fear conditioning)byBriony J. Catlow, Shijie Song, Daniel A. Paredes, Cheryl L. Kirstein, Juan Sanchez-RamosOtrzymane: 9 luty 2013 / Zaakceptowane: 13 maj 2013 Artykuł zawiera elementy badań na zwierzętach.original report: http://diyhpl.us/~bryan/papers2/paperbot/Effects of psilocybin on hippocampal neurogenesis and extinction of trace fear conditioning.pdf backup source: http://www.psilosophy.info/resources/Effects of psilocybin on hippocampal neurogenesis and extinction of trace fear conditioning.pdf [ tłumaczenie: cjuchu ]
B. J. Catlow, D. A. Paredes:
Spis Tresci: StreszczenieLeki, które modulują stężenia synaptyczne serotoniny (5-HT) wpływają na neurogenezę i hipokampowe uczenie zależne od HPC. Głównym celem jest określenie stopnia do jakiego psilocybina (PSOP) moduluje neurogenezę wpływając tym samym na nabywanie i wygaszanie, zależnego od HPC, śladowego warunkowania strachowego. PSOP, agonista 25I-NBMeO 5-HT2A i ketanserin, antagonista 5-HT2A/C zostały podane myszy zastrzykiem dootrzewnowym. Śladowe warunkowanie zostało zmierzone jako ilość czasu spędzonego nieruchomo podczas bodźca warunkującego (BW, sygnał dźwiękowy), podczas śladu (przedziału ciszy) i po-śladowego interwału po ponad 10 próbach. Wygaszanie zostało określone przez ilość prób potrzebnych do wznowienia ruchliwości podczas BW, i podczas śladu i po-śladu gdy wstrząs nie był przekazywany. Neurogenezę określono bezstronną liczbą narodzin komórek w zakręcie zębatym HPC, datowanych BrdU koekspresjującym marker neuronalny. Myszy potraktowane różnymi dawkami PSOP otrzymywały solidną warunkowaną reakcję strachową. Myszy, którym wstrzyknięto niskie dawki PSOP wymazywały sygnałowe warunkowanie znacznie szybciej niż myszy traktowane wysoką dawką PSOP lub roztworem soli fizjologicznej. Wstrzyknięcie PSOP, 25I-NBMeO lub ketanserinu skutkowało zależnymi od dawki, znacznymi spadkami ilości nowo narodzonych neuronów w hipokampie. Przy niskich dawkach PSOP, wzmacniających wygaszanie, neurogeneza nie była zmniejszona, lecz raczej skłaniała się ku wzrostowi. Wygaszenia "warunkowania strachowego" mogą być pośredniczone przez oddziaływania leków w miejscach innych niż hipokamp, takich jak ciało migdałowate, o którym wiadomo, że pośredniczy w postrzeganiu strachu. Kolejnym zastrzeżeniem jest to, że PSOP nie jest dostępna wyłącznie dla receptorów 5-HT2A. PSOP ułatwia wygaszanie klasycznie warunkowanej reakcji strachowej, i ten, oraz podobne środki, powinny być badane jako potencjalne zabiegi na zaburzenie stresu pourazowego i stany pokrewne. Słowa kluczowe Neurogeneza, Psilocybina, Serotonina, Hipokamp, Nauka, Pamięć, Warunkowanie śladowe WprowadzeniePsilocybina (4-fosforyloksy-N,N-dimetylotryptamina, PSOP) została po raz pierwszy wyizolowana z Psilocybe mexicana, grzyba z Ameryki Środkowej przez Alberta Hoffmana w 1957 i wkrótce potem wytworzona syntetycznie w 1958 (Hofmann et al. 1958a, b). PSOP jest halucynogenem indolowym z potencjalnym zastosowaniem klinicznym w leczeniu zaburzeń lękowych, zaburzeń obsesyjno kompulsywnych, głębokiej depresji oraz klasterowych bólów głowy (Moreno et al. 2006; Grob et al. 2011; Young 2013). PSOP jest defosforylowana w ciele i konwertowana w aktywny metabolit psylocynę (4-hydroksy-N,N-dimetylotryptaminę), która wywiera efekty psychoaktywne przez zmodyfikowanie neurotransmisji na receptorach serotoninowych (5-HT), 5-HT1A, 5-HT1D, 5-HT2A, oraz 5-HT2C, chociaż z receptorami 5-HT2A wiąże się z wysokim powinowactwem (Ki=6nM) (McKenna et al. 1990; Passie et al. 2002). Receptory 5-HT2A ulegają wysokiej ekspresji w całym hipokampie (HPC), w zakręcie zębatym (dentate gyrus - DG), we wnęce (hilus), w rogu amona 1 (cornu ammonis - CA) oraz CA3 i są kolokalizowane na neuronach GABAergicznych, komórkach piramidowych i ziarnistych (Luttgen et al. 2004; Morilak et al. 1993, 1994; Pompeiano et al. 1994; Shen i Andrade 1998; Cornea-Hebert et al. 1999). Regulacja w dół receptora 5-HT2A uważana jest za proces przystosowawczy, wyzwalany przez przewlekłe podawanie selektywnych inhibitorów wychwytów zwrotnych serotoniny (SSRI) (Eison i Mullins 1996). Leki antydepresyjne, które przez długotrwałe okresy podwyższają 5-HT, takie jak SSRI, okazały się zwiększać neurogenezę hipokampową (Malberg et al. 2000). W mózgu dorosłego neurogeneza ma miejsce przez cały okres życia, w strefie przykomorowej (SVZ) oraz w strefie podziarnistej (SGZ) w DG (Altman 1962, 1969; Altman i Das 1965). Na proliferację i przetrwanie progenitorów neuronowych w HPC dorosłego wpływają różne bodźce, wliczając stres, starzenie się, narkotyki, aktywność fizyczną i depresję (Malberg et al. 2000; Van et al. 1999; Kempermann et al. 1998; Gould et al. 1992). Udział 5-HT przy regulacji neurogenezy może być za pośrednictwem różnych podtypów receptorów 5-HT ulegających ekspresji na komórkach w mikrownęki neurogennej (Barnes i Sharp 1999). Serotonina aktywuje piętnaście znanych receptorów, spośród których wiele ulega ekspresji w DG (Tecott et al. 1993; Vilaro et al. 1996; Djavadian et al. 1999; Clemett et al. 2000; Kisney et al. 2001). Ostra aktywacja receptora 5-HT1 spowodowała zwiększenie proliferacji komórkowej w DG, podczas gdy wielokrotna inhibicja receptora powoduje zmniejszenie neurogenezy (Klempin et al. 2010). Co ciekawe, zarówno ostra jak i wielokrotna stymulacja receptora 5-HT2 osłabia proliferację i przeżycie neuronów (Klempin et al. 2010). Badania rozpatrujące efekty podjednostek receptora 5-HT2 na proliferację i neurogenezę w DG stwierdziły, że ostra aktywacja receptora 5-HT2A/C przy pomocy 2,5-dimetoksy-4-jodoamfetaminy (DOI), agonisty RO 600175 receptora 5-HT2C lub antagonisty SB-206553 receptora 5-HT2C nie miała wpływu na proliferację komórkową, podczas gdy ketanserin, antagonista receptora 5-HT2A/C wytworzył 63% spadek w przyłączaniu BrdU (Banasr et al. 2004). Podobnie, inni badacze sprawozdali, że ostry ketanserin zmniejszył proliferację, lecz przewlekły ketanserin zwiększył proliferację w DG (Jha et al. 2008). Dodatkowo, nie zaobserwowano wpływu na proliferację po podaniu DOI lub dietyloamidu kwasu lizergowego (LSD), czy to ostrym, czy raz dziennie przez siedem kolejnych dni (przewlekle) (Jha et al. 2008). Aplikowanie LSD i PSOP poprzez podawanie codziennych dawek spowodowało wytworzenie gwałtownej tolerancji na lek i doprowadziło do selektywnej regulacji w dół receptora 5-HT2A (Buckholtz et al. 1985, 1990). Układ serotonergiczny został powiązany z uczeniem się zależnym od hipokampa (HPC). Zaaplikowanie SSRI wytwarza zmiany w wydajności przy zadaniach uczenia się wymagających HPC (Flood i Cherkin 1987; Huang et al. 2004). W modelu nokautu (KO) myszy, myszy z centralnym niedoborem 5-HT wykształciły podwyższone kontekstowe warunkowanie strachowe, które zostało odwrócone przez dokomorowomózgowe mikrozastrzyki z 5-HT (Dai et al. 2008). Osłabienie w uczeniu się w wodnym labiryncie Morrisa zostało zaobserwowane u myszy ze znokautowanym 5-HT1A wraz z funkcjonalnymi nieprawidłowościami w HPC (Sarnyai et al. 2000). Aktywacja receptorów 5-HT1A w przegrodzie przyśrodkowej odmienia kodowanie i konsolidację w zadaniach pamięciowych zależnych od HPC (Koenig et al. 2008). Ponadto, LSD ułatwiło poznawanie odwróconej kwestii odróżniania jasności (King et al. 1972, 1974). Dowody sugerują, że na wydajność w zadaniach uczenia się zależnych od HPC wpływa neurogeneza w DG w HPC (Van et al. 2002; Gould et al. 1999a, b; Nilsson et al. 1999; Shors et al. 2001, 2002). Zostało to elegancko zademonstrowane przez Shors et al. poprzez potraktowanie zwierząt octanem metyloazoksymetanolu (MAM), środkiem przeciwmitotycznym, który likwiduje populację komórek progenitorowych w DG przed badaniem myszy w zadaniach uczenia się zależnych i niezależnych od HPC (Shors et al. 2001, 2002). Zwierzęta potraktowane MAM miały znacznie mniej komórek BrdU+ w SGZ lecz wykazały brak upośledzenia w zadaniu przestrzenno nawigacyjnym (zależnym od HPC) lub w zadaniu warunkowania opóźnionego mrugania (niezależne od HPC), demonstrując, że hipokampowa populacja komórek prekognitorowych nie jest niezbędna dla tych konkretnie zadań (Shors et al. 2001, 2002). W przeciwieństwie do tego, MAM poważnie osłabiło wydajność przy śladowym warunkowaniu strachowym oraz przy śladowym warunkowaniu mrugania, dostarczając dowodu na zaangażowanie komórek progenitorowych w DG przy klasycznym warunkowaniu śladowym. Niniejsze badanie rozpatrzyło rolę PSOP poprzez receptor 5-HT2A na neurogenezę hipokampową i zależne od HPC zadanie uczenia się, śladowe warunkowanie strachowe. Wpływ jednodawkowych zastrzyków PSOP, agonisty 5-HT2A 25I-NBMeO i antagonisty 5-HT2A/C ketanserinu, na przetrwanie i fenotypowy los komórek progenitorowych w DG został oceniony stosując techniki immunofluorescencyjne. Do zadania tego zostały wybrane wpływy pojedynczych dawek PSOP na śladowe warunkowanie strachowe, ponieważ dowiodło to uprzednio, że jest paradygmatem uczenia się, zależnym od HPC. Spis Tresci Materiały i metodyZwierzętaSamce myszy C57Bl/6J (30-40 g) trzymano w standardowych klatkach laboratoryjnych i pozostawiono niezakłóconymi przez 1 tydzień po przybyciu do zwierzętarni. Wszystkie myszy miały ad libitum dostęp do wody i jedzenia laboratoryjnego i były utrzymywane w pomieszczeniu o kontrolowanej temperaturze i wilgotności przy cyklu jasno/ciemno 12:12 z początkiem światła o 7:00 rano. Badanie to zostało przeprowadzone w ścisłej zgodności z zaleceniami z Przewodnika do Opieki i Stosowania Zwierząt Laboratoryjnych Krajowych Instytutów Zdrowia (Guide for the Care and Use of Laboratory Animals of the National Institutes of Health). Protokół został zatwierdzony przez Komisję do Spraw Doświadczeń na Zwierzętach na Uniwersytecie Florydy Południowej (IACUC #R3347). Leki25I-NBMeO (4-jodo-2,5-dimetoksy-N-(2-metoksybenzylo)fenetylamina) została zsyntetyzowana w laboratorium Dr Davida Nicholsa (Branden et al. 2006). PSOP została dostarczona przez Dr Francisco Moreno z Uniwersytetu Arizony. Ketanserin (+)-sól kwasu winowego (#S006, St. Louis, MO) i 5-bromo-2'-deoksyurydyn (#B5002, St. Louis, MO) zostały dostarczone przez Sigma-Aldrich Inc. Procedura ogólnaŁącznie 48 myszy C57BL/6 otrzymało pojedynczy zastrzyk 0,1mg/kg PSOP (n=6), 0,5mg/kg PSOP (n=6), 1,0 mg/kg PSOP (n=6), 0,1mg/kg 25I-NBMeO (n=6), 0,3mg/kg 25I-NBMeO (n=6), 1,0 mg/kg 25I-NBMeO (n=6), 1,0 mg/kg ketanserinu (n=6) lub sól fizjologiczną (n=6). Myszy otrzymywały dootrzewnowo (i.p. - intraperitoneal) zastrzyk 75mg/kg BrdU raz dziennie przez 4 dni po zaaplikowaniu leku a 2 tygodnie po wstrzyknięciu leku poddano je eutanazji. Myszy poddano eutanazji nembutalem a następnie perfuzjowano przezsercowo 0,9% solą fizjologiczną, po czym 4% paraformaldehydem. Mózgi były przechowywane w 4% paraformaldehydzie, przeniesione do 20% roztworu sacharozy, sekcjonowane koronalnie przy zastosowaniu kriostatu (Leica, Germany) o 30µm w seriach 1:6 i były przechowywane w 24 dołkowych płytkach w krioprotektorze w -20°C. Śladowe warunkowanie strachoweMyszy (n=9-10/warunek) otrzymały zastrzyk i.p. PSOP (0,1; 0,5; 1,0 oraz 1,5 mg/kg), ketanserinu (1,0 mg/kg) lub 0,9% soli fizjologicznej, a 24 godziny później były przez 30 minut przyzwyczajane do komory testowej. Środowisko do warunkowania strachowego składało się z dwóch komór, każdej umieszczonej wewnątrz większej dźwiękoszczelnej komory. Zatrzymujący boks do monitorowania (freeze monitor box) (San Diego Instruments, San Diego, CA) o wymiarach 35,6 cm (szer.) x 38,1 cm (głęb.) x 31,8 cm (wys.) jest przeźroczystym pojemnikiem pleksiglasowym ze zdejmowaną pokrywą, z podłogą z metalowej siatki (0,3 cm drut kratki rozmieszczony od siebie co 0,8 cm) przez którą mógł być dostarczany wstrząs do stóp. Aktywność fotokomórek w komorze rejestrowała wertykalne i horyzontalne ruchy myszy. Dwie minuty po okresie przyzwyczajania, był przez 3 minuty rejestrowany odniesieniowy (BL - baseline) pomiar ruchu, służący jako bazowy pomiar przyzwyczajenia. Po każdej myszy boksy monitoringowe były czyszczone kwadrycydem by zażegnać ślady zapachowe. Po przyzwyczajeniu myszy powracały do swej klatki domowej. Następnego dnia myszy powracały do tej samej komory do monitorowania i przechodziły trening by wykształcić skojarzenia CS-US (CS=conditioned stimulus, US=unconditioned stimulus - bodziec warunkowy-bodziec bezwarunkowy). Po 2 minutowym okresie aklimatyzacji, myszy były wystawiane na 10 prób śladowego warunkowania strachowego, co jest zilustrowane na Ryc. 2. Każda próba składała się z CS (dźwięku 82 dB, 15 s) a następnie śladowym interwałem (30 s) i zakończenia przedłożeniem US (wstrząs 0,5 s, 1 mA) dostarczanego przez siatkową podłogę. Po zakończeniu każdej próby, następował 210 sekundowy przedział międzypróbowy (ITI - intertrial interval). Po każdej myszy boksy monitoringowe były czyszczone kwadrycydem by zażegnać ślady zapachowe, i myszy powracały po treningu do swej klatki domowej. Na 3 dzień zadania, zatrzymanie i wygaszenie warunkowanej reakcji strachowej zostało ocenione w trzech fazach. Pierwsza, myszy były na 5 min umieszczane w boksie monitoringowym, i przez ostatnie 3 minuty rejestrowany był ruch wykorzystany do ocenienia pomiaru strachu (nieruchomości) związanego z kontekstem treningu. Myszy następnie powracały do klatki domowej na 1 h. Druga, kontekst został zmieniony przez zamienienie podłogi kratkowej na podłogę z czarnego pleksiglasu i dodanie piłki bawełnianej z 1 ml zapachu waniliowego wewnątrz dźwiękoszczelnego pojemnika. Myszy były umieszczane wewnątrz nowego pojemnika, a po 2 minutach zapisywane były ruchy przez następne 3 minuty. W trzeciej fazie, wygaśnięcie uwarunkowanej reakcji strachowej było określone poprzez umieszczenie zwierząt w boksach monitoringowych i przeprowadzenie dziesięciu prób przedłożenia CS (sygnał dźwiękowy przez 15 s) a następnie śladu ciszy przez 30 s bez dostarczania UCS (wstrząs). Co do fazy nabywania nauki, każdą próbę oddzielały 210 s ITI. Reakcja warunkowanego strachu została wyrażona jako procent czasu, w którym mysz pozostawała nieruchomo podczas CS (dźwięk; 15 s), podczas interwału śladowego (30 s) i przez 30 s po interwale śladowym. ImmunofluorescencjaW celu podwójnego oznakowania komórek progenitorowych w DG, swobodnie unoszące się wycinki poddano denaturacji stosując 2N HCL i zneutralizowano w 0,15 M buforze boranowym a następnie przemyto w PBS. Tkanka została zahamowana w PBS+ (PBS, 10% surowica kozia normalna, 1% 100x Tryton X, 10% BSA) przez 1h w 4°C i inkubowana przez 48h w 4°C w koktajlu z przeciwciał szczurzego monoklonalnego anty-BrdU (AbD Serotec, Raleigh NC, #OBT0030G, 1:100) plus mysi anty-NeuN (Chemicon, 1:100) w PBS plus 2% surowica kozia normalna. Wycinki przemyto w PBS i inkubowano w dodatkowym koktajlu z przeciwciał kozio anty-szczurzych IgG Alexa Fluor 594 (1:1000, Invitrogen, Eugene OR) plus kozio anty-mysich IgG Alexa Fluor 488 (1:400, Invitrogen) i pokryto podłożem montażowym Vectashield z DAPI (Invitrogen). KwantyfikacjaDo ilościowego określenia podwójnie oznakowanych komórek przy zastosowaniu immunofluorescencji, oceniono wiele oznakowanych komórek BrdU+ - oraz BrdU/NeuN+ - wykorzystując co szósty wycinek pobrany z DG (co 180 mikronów). By uniknąć zliczenia komórek częściowych, zastosowano modyfikację do metody dysektora optycznego, tak, aby komórki na wyższych i niższych planach nie były liczone. Ilość zliczonych komórek BrdU+ w co szóstym wycinku została pomnożona przez sześć by otrzymać całkowitą ilość komórek BrdU+ lub BrdU/NeuN+ w DG (Shors et al. 2002). Oznakowanie pozytywne zostało zweryfikowane mikroskopią konfokalną (Zeiss Model LSM510). Projekt i analizy statystyczneDo ocenienia wpływu PSOP, agonisty i antagonisty receptora 5-HT2A na neurogenezę (proliferację i przetrwanie) hipokampową zastosowano jednoczynnikową analizę wariancji (ANOVA). Do ocenienia wpływu Dawki i Próby na każdą zmienną zależną w zadaniu śladowego warunkowania strachego zastosowano odrębną dwuczynnikową ANOVA z powtarzanymi pomiarami. Zarejestrowane pomiary zależne obejmowały procentowe znieruchomienie podczas CS, podczas śladu, po śladzie, podczas przyzwyczajania bazowego, podczas testu kontekstowego i w reakcji na nowe otoczenie. W stosownych przypadkach, do wyodrębnienia efektów stosowane były analizy post hoc, takie jak Bonferroniego. Wszystkie analizy statystyczne zostały określone jako istotne przy poziomie alfa 0,05. Spis Tresci WynikiWpływ podania PSOP na śladowe warunkowanie strachoweNabycie uwarunkowanej reakcji strachowejMyszy zostały umieszczone w boksie do monitorowania 24h po wstrzyknięciu pojedynczej dawki PSOP (0,1; 1,0 i 1,5 mg/kg), ketanserinu (1,0 mg/kg) lub nośnika soli fizjologicznej. Trening składał się z sekwencji 10 prób prezentacji CS-UCS. Pojedyncza próba składała się z 15 s sygnału dźwiękowego (CS), po którym następował 30 s "ślad" ciszy kończący się krótkim wstrząsem dla stóp. Przedział międzypróbowy (ITI) wynosił 210 s. Po zaledwie kilku próbach, zwierzęta nabywały warunkowaną reakcję, to jest, nieruchomienie podczas przedstawiania CS, śladu i przedziału powstrząsowego (Ryc. 1). W próbie 3, myszy potraktowane niską dawką PSOP (0,1 mg/kg) ujawniły tendencję ku mniejszemu nieruchomieniu (Ryc. 1d). Dwuczynnikowa ANOVA ukazała istotny wpływ Próby [F(2,102)=7,83; p<0,0007] przy próbach 2 i 3, ujawniając znacznie większe znieruchomienie w reakcji na CS w porównaniu z próbą pierwszą, lecz nie ukazała istotnego wpływu Dawki. Porównania Post hoc każdej dawki do nośnika, przy pomocy korekcji Bonferroniego, również nie ujawniły istotnej różnicy między dawkami PSOP a roztworem soli. Przy próbie 10, wszystkie myszy nieruchomieją tak samo niezależnie od dawki lub podejścia lekowego (Ryc. 1e).
Kontekstowe warunkowanie strachowe
Wygaśnięcie warunkowanej reakcji strachowej Wpływ PSOP, 25I-NBMeO i ketanserinu in vivo na przetrwanie komórkowe i neurogenezę w hipokampieBy zbadać efekty pojedynczej dawki PSOP, agonisty receptora 5-HT2a 25I-NBMeO lub antagonisty ketanserinu na przetrwanie komórkowe i neurogenezę, myszom (n=6-7 na warunek) wstrzyknięto PSOP (0.1, 0.5 lub 1.0 mg/kg), 25I-NBMeO (0.1, 0.3 lub 1.0 mg/kg), ketanserin (1.0 mg/kg) lub 0,9% roztwór soli fizjologicznej, po których wstrzykiwano BrdU, znacznik daty narodzin komórek (75 mg/kg) raz dziennie przez 4 dni po podaniu leku. Zwierzęta poddano eutanazji 2 tygodnie po wstrzyknięciu leku. Leczenie PSOP wytworzyło zależny od dawki spadek w ilości przetrwałych komórek BrdU+ (Ryc. 3). ANOVA ukazała istotny wpływ dawki na przeżycie komórek z oznaczoną datą narodzin, a porównanie post hoc między dawkami a nośnikiem ujawniło statystycznie istotny spadek w przetrwaniu komórek po wysokich dawkach PSOP lecz nie po niskich dawkach 0,1 i 0,5 mg/kg (Ryc. 3a). Fenotypowy los komórek z oznakowaną BrdU datą narodzin określono immunofluorescencyjnym podwójnym znakowaniem komórek przy pomocy BrdU+ i NeuN+. Wystąpiła dwufazowa reakcja PSOP na neurogenezę, przy najniższej dawce (0,1 mg/kg) zwiększającej ilość komórek BrdU/NeuN+ oraz wysokiej dawce (1 mg/kg) zmniejszającej ilość nowych neuronów (Ryc. 3b). Jednoczynnikowa ANOVA ujawniła wysoce istotny wpływ dawki PSOP na ilość podwójnie znakowanych neuronów w DG. Pomimo tendencji ku stymulacji neurogenezy przez 0,1 mg/kg PSOP, porównanie post hoc dawek PSOP z nośnikiem nie osiągnęło statystycznej istotności, lecz spadek neurogenezy przy wysokiej dawce PSOP osiągnął statystyczną istotność. Ketanserin, tak jak wysokodawkowa PSOP, również istotnie zmniejszył neurogenezę (ilość komórek BrdU/NeuN+) w porównaniu do roztworu soli. Zastrzyki z 25I-NBMeO (0.1, 0.3 i 1 mg/kg) lub antagonisty ketanserinu spowodowały istotne zmniejszenie w ilości przetrwałych komórek BrdU+ i neuronów BrdU/NeuN+ w hipokampie w porównaniu do zastrzyków soli fizjologicznej (Ryc. 3c, d). W przeciwieństwie do zastrzyków PSOP, niskie dawki 25I-NBMeO nie wytworzyły tendencji ku zwiększonej neurogenezie. Spis Tresci
OmówienieNiniejsze badanie demonstruje, że PSOP powoduje zmiany w neurogenezie hipokampa i w zależnym od HPC paradygmacie uczenia się sygnałowego warunkowania strachowego. By ocenić wpływ PSOP na uczenie się zależne od HPC, zaaplikowano ostre leczenie PSOP lub ketanserinem przed śladowym warunkowaniem strachowym. Podczas nabywania reakcji warunkowania, od próby 1 do próby 3 wystąpił uderzający wzrost czasu w znieruchomieniu podczas prezentowania CS i podczas okresu śladowego oraz natychmiastowej przerwy po śladzie. Dane te demonstrują, że związek między CS i US powodował nieruchomienie w oczekiwaniu na wstrząs, jak również podczas okresu po wstrząsie. Warto zauważyć, że oczekiwanie warunkowanej reakcji nie było osłabione ostrym zaaplikowaniem PSOP lub ketanserinu. Niezależnie od dawki PSOP, myszy wykazały podobne poziomy aktywności ruchowej w zatrzymującym boksie do monitorowania podczas przyzwyczajania bazowego oraz podczas ponownego wystawienia na to samo środowisko podczas testu kontekstowego warunkowania strachowego. Jak oczekiwano, myszy nieruchomiały znacznie bardziej podczas ponownego wystawienia na ten sam kontekst po uformowaniu związków CS-US w porównaniu do przyzwyczajenia bazowego, wskazując że myszy wytworzyły reakcję warunkowania strachowego niezależnie od ich wystawienia na działanie leku. Dobrze wiadomo, że kontekstowe warunkowanie strachowe jest zadaniem uczenia się zależnym od HPC (Hirsh 1974; Kim i Fanselow 1992; McNish et al. 1997; Frohardt et al. 1999; Esclassan et al. 2009). Układ serotonergiczny został powiązany z wydajnością w zadaniu kontekstowego warunkowania strachowego (Dai et al. 2008), a do przejawienia wspomnienia strachu potrzebna jest neurogeneza hipokampowa (Shors et al. 2001, 2002). Niniejsze badanie stwierdziło, że interakcja z receptorem 5-HT2A nie wpływa na kontekstowe warunkowanie strachowe gdyż nie zaobserwowano różnic między myszami kontrolnymi a myszami potraktowanymi PSOP lub ketanserinem. W odróżnieniu od nabycia warunkowanej reakcji strachowej, gdzie lek nie miał istotnego wpływu na wyuczenie związku między CS, śladem i wstrząsem (UCS), wygaśnięcie warunkowanej reakcji było przyśpieszone u myszy potraktowanych niskimi dawkami PSOP. To szybkie odwrócenie warunkowania strachowego było obserwowane jedynie przy niskodawkowym potraktowaniu PSOP i nie było obecne przy wyższych dawkach lub przy ketanserinie. Tak więc, potraktowanie PSOP nie zmienia nabycia warunkowanej reakcji strachu ani pamiętania powiązania między CS i UCS (tekst kontekstowy), lecz niskie dawki PSOP ułatwiają wygaszenie poprzez rozdzielenie powiązania między CS, śladem oraz UCS (wstrząs). Biorąc pod uwagę, że niskie dawki PSOP przyspieszyły wygaśnięcie strachu, warto rozważyć, czy PSOP osłabia emocjonalną część wspomnienia strachu, co prowadzi do szybkiego wygaszenia. Zaobserwowaliśmy, że wszystkie myszy nieruchomieją w odpowiedzi na każdą prezentację wstrząsu podczas treningu i przypuszczamy, że dla wszystkich myszy niezależnie od potraktowania, strach zostaje przywołany. W badaniach ludzi, niskie dawki PSOP nie wytwarzają różnic w ogólnym samopoczuciu, emocjonalnej pobudliwości, niepokoju-depresyjności, poziomach plazmy kortyzolu, rytmie serca, temperaturze ciała oraz ciśnieniu krwi (Hasler et al. 2004). Łącznie uważamy, że ułatwienie wygaszenia strachu przez PSOP nie jest prawdopodobnie spowodowane przytępieniem emocji lecz zachodzi w wyniku zmniejszonej neurogenezy i zmian w neurotransmisji hipokampowej. Molekularna podstawa tworzenia powiązań między CS i UCS w paradygmacie warunkowania śladowego nie jest całkowicie zrozumiana. Najwyraźniej, synaptyczna plastyczność w HPC jest kluczowa dla nabywania nowych powiązań (uczenie się) oraz przypominania tych powiązań (pamięć). Neurotropowy czynnik pochodzenia mózgowego (BDNF - Brain Derived Neurotrophic Factor) powiązano z plastycznością synaptyczną i z przetwarzaniem pamięci (Kang et al. 1997; Pang et al. 2004; Tyler et al. 2002) poprzez modulację formowania synaps i wzrost grzbietu dendrytycznego w HPC (Bamji et al. 2006; Tyler i Pozzo-Miller 2001, 2003). Przewlekłe podawanie agonistów 5-HT (wliczając SSRI) reguluje w górę ekspresję BDNF mRNA w HPC (Nibuya et al. 1995, 1996). Dowody sugerują, że receptor 5-HT2A jest zaangażowany w regulację BDNF w HPC (Vaidya et al. 1997). W szczególności, DOI, agonista receptora 5-HT2A/C, obniżył ekspresję BDNF mRNA w warstwie komórek ziarnistych w DG, lecz nie w podpolach CA w HPC. Co ciekawe, spadek ekspresji BDNF mRNA został zablokowany przez antagonistę receptora 5-HT2A, lecz nie przez antagonistę receptora 5-HT2C, wciągając receptor 5-HT2A w regulację ekspresji BDNF (Vaidya et al. 1997). Jeszcze mniej rozumiany jest proces zapominania lub zrywania synaptycznych powiązań w HPC. Jednym z możliwych wyjaśnień dla przedstawionych tu wniosków jest to, że pojedyncze niskie dawki PSOP działają poprzez receptory 5-HT2A na neurony HPC hamujące ekspresję BDNF i tym samym zmniejszające wzrost synaptyczny i neurogenezę. Przedstawione dane demonstrują, że podanie PSOP wytworzyło dwufazową reakcję w neurogenezie hipokampa; niska dawka (0,1 mg/kg) spowodowała tendencję ku zwiększeniu neurogenezy, podczas gdy wysoka dawka PSOP istotnie obniżyła formowanie nowych neuronów zmierzone 2 tygodnie po ekspozycji na lek. W dodatku, wszystkie dawki 25I-NBMeO, silnego agonisty receptora 5-HT2A, oraz ketanserinu, antagonisty receptora 5-HT2A/C, zmniejszyły neurogenezę hipokampa. Sprawozdano, że zakres dawek ketanserinu (1-5 mg/kg) podanych w ciągu 4 godzin uśmiercania zmniejszył ilość komórek BRdU+ w DG, wskazując na zmniejszenie proliferacji komórkowej (Banasr et al. 2004; Jha et al. 2008). Niniejsze badanie poszerza te wnioski demonstrując, że pojedyncze dawki ketanserinu zmniejszyły ilość komórek BrdU+ i BrdU/NeuN+ 2 tygodnie po podaniu leku, wskazując na zmniejszenie zarówno przetrwania komórek progenitorowych i na tworzenie nowych neuronów po ekspozycji na pojedynczą dawkę antagonisty 5-HT2A/C. Stosując pozytonową tomografię emisyjną (PET), Vollenweider et al. ustalił, że schizofrenia wywołana PSOP, podobnie jak psychoza, u ludzi jest całkowicie blokowana przez ketanserin, antagonistę 5-HT2A, demonstrując, że PSOP wytwarza efekty psychotropowe głównie poprzez aktywację receptora 5-HT2A (Vollenweider et al. 1998). Jednak podanie PSOP zmniejszyło potencjał [11C]rakloprydowego wiązania receptora w jądrze podstawnym, co jest wskaźnikiem zwiększonych poziomów DA (dopaminy) (Vollenweider et al. 1999). Dodatkowo, haloperidol, antagonista D2, osłabia efekty psychotomimetyczne PSOP, wyraźnie demonstrując, że to układ DA jest zaangażowany w psychotomimezję wywoływaną PSOP (Vollenweider et al. 1999). Co ciekawe, wzrosty w DA przerywają wygaśnięcie strachu (Willick and Kokkinidis 1995; Borowski i Kokkinidis 1998); dlatego też, prawdopodobnym jest, że DA może wnosić wkład w wygaszanie reakcji strachu ułatwianej PSOP. Morrow i współpracownicy zademonstrowali, że przy wygaszaniu strachu istotne są neurony dopaminergiczne, które projektują do kory środkowej przedczołowej (PFC), a zmniejszone współczynniki wygaszania obserwowano po defektach PFC wprowadzonych 6-hydroksydopaminą zmniejszającą poziomy DA do 13% grupy kontrolnej (Morrow et al. 1999). Ponadto, aktywacja receptorów 5-HT2A w środkowym PFC zwiększa zewnątrzkomórkowe poziomy glutaminianu (Aghajanian i Marek 1999), wpływając tym samym na neurotransmisję podkorową i zwiększając aktywność neuronów DA w polu brzusznym nakrywki (VTA - ventral tegmental area), powodując zwiększoną transmisję DA w regionach mezokorowych i mezoprążkowia (Vazquez-Borsetti et al. 2009). Ponieważ leki, które zwiększają biodostępność DA są zaangażowane w wygaszanie strachu, możliwe, że PSOP ułatwia wygaszanie strachu poprzez interakcję między 5-HT a dopaminergicznymi układami neuroprzekaźnikowymi w PFC, ciele migdałowatym i HPC. Podsumowując, dane sprawozdane w niniejszym badaniu demonstrują, że PSOP w niskich dawkach ułatwia wygaszenie zależnej od HPC, klasycznie warunkowanej reakcji strachu. Niska dawka PSOP była również związana z tendencją ku zwiększeniu, lub braku zmiany, w neurogenezie hipokampa w porównaniu do potraktowania nośnikiem. W przeciwieństwie do tego, wyższe dawki PSOP (lub ketanserinu, antagonisty 5-HT2A/C) istotnie obniżyły neurogenezę, i dawki te nie miały wpływu na wygaszenie warunkowanej reakcji strachowej. Mimo iż poprzednie badania sprawozdały, że ablacja neurogenezy hipokampa silnym środkiem chemioterapeutycznym upośledziła nabywanie warunkowania strachowego zależnego od HPC (Shors et al. 2001, 2002), niniejsze badanie nie ujawnia upośledzonego nabywania reakcji śladowego warunkowania strachowego, prawdopodobnie ze względu na skromną inhibicję neurogenezy zastosowanym zakresem dawek PSOP. Co istotne, badania wpływu ablacji neurogenezy hipokampa skoncentrowano na nabywaniu reakcji i nie odnosiły się one do wygaszania uprzednio wyuczonej reakcji warunkowania strachowego, jak uczyniono tutaj. Możliwe, że wpływ niskodawkowej PSOP na neurogenezę hipokampa, która była minimalna, może nie być istotnym mechanizmem zapominania lub usuwania połączenia między szkodliwym bodźcem a bodźcem warunkowanym. PSOP wyraźnie współdziała z receptorami 5-HT2A w innych regionach mózgu, znanych z pośredniczenia w uczuciu strachu, takich jak ciało migdałowate (Ledoux 2003). Jednak nie można powoływać się na zmniejszenie uczucia strachu przez PSOP, ponieważ podanie PSOP w jakiejkolwiek dawce nie wpłynęło na nabycie warunkowanej reakcji strachu. Końcowym zastrzeżeniem jest to, że PSOP nie jest czystym agonistą 5-HT2A i może oddziaływać z innymi podtypami receptorów 5-HT. Podsumowując, niskodawkowa PSOP, która działa głównie na receptor 5-HT2A ułatwia wygaszanie warunkowanej reakcji strachowej i zwiększa prawdopodobieństwo ukierunkowania na receptor 5-HT2A w leczeniu chorób, w których uprzednio neutralny zestaw bodźców związany jest ze szkodliwymi, lub zagrażającymi życiu zdarzeniami, takimi jak zespół stresu pourazowego. Spis Tresci PodziękowaniaPraca ta została wsparta dotacją badawczą Helen Ellis (J.S.R.). Podziękowania dla dr filoz. Davida Nicholsa za podarowanie 25I-NBMeO, selektywnego agonisty 5-HT2A, oraz dr Francisco Moreno z Uniwersytetu Arizona oraz dr filoz. Ricka Doblina z Multidyscyplinarnego Stowarzyszenia do Badań Psychedelicznych (Multidisciplinary Association for Psychedelic Studies - MAPS) za podarowanie psilocybiny. Odnośniki
[ tłumaczenie: cjuchu ] | |||||||
Odsłon od 23.12.2014
| |||||||