Карбамазепин потиска индуцираната от метамфетамин експресия на фос в региона в мозъка на плъхове
субекти
абстрактно
Карбамазепин (CBZ) се използва широко за лечение на манийни състояния. Тъй като амфетаминът има подобни ефекти при хората, както при идиопатична мания, острото приложение на метамфетамин може да послужи като модел за това състояние. За да се изяснят невробиологичните субстрати, отговорни за антиманичните ефекти на карбамазепин, това проучване изследва ефектите от хроничното приложение на карбамазепин върху регионалната експресия на Fos протеин, индуцирана от еднократна доза метамфетамин (2 mg/kg). Хроничното лечение с CBZ (0,25% в диетата в продължение на 7 дни, последвано от 0,5% в продължение на 7 дни; крайна средна концентрация на серумен карбамазепин: 4,09 ± 0,34 μg/ml) увеличава броя на прилагането на индуцирани от метамфетамин Fos-подобни ядра с положителна имунореактивност значително намалява в nucleus accumbens и опашката/путамена. Резултатите показват, че тези мозъчни региони участват в антиманичните ефекти на карбамазепин.
Карбамазепин е широко използван трицикличен антиконвулсант. Той споделя общ клиничен профил с лития за неговите остри и профилактични терапевтични ефекти при биполярни афективни разстройства (Emilien et al. 1996; Post and Ballenger 1990). Въпреки че за това са докладвани различни биохимични и неврофизиологични ефекти (включително стабилизиране на натриевите и калиевите канали, намаляване на калциевия поток, антагонизиране на бензодиазепиновите рецептори от периферен тип, регулиране на GABA В рецепторите и действащи като антагонист на аденозин или агонист) Лекарство, точният механизъм на неговия ефект на стабилизиране на настроението остава неизвестен (Post et al. 1994). В допълнение, невроанатомичните субстрати, отговорни за антиманичните ефекти на карбамазепин, все още не са идентифицирани.
Тъй като такива психостимуланти като D-амфетамин и кокаин произвеждат ефекти при хора, които са много сходни със симптомите на идиопатична мания (Brauer and de Wit 1996, 1997; Smith и Davis 1977), се предполага, че приложението на тези средства може да служи като такова модел за това състояние (Robbins and Sahakian 1980). Количественото определяне на промените в експресията на непосредствения ранен ген c-fos се оказа много полезен метод за картографиране на разпределението на невроните, активирани от физиологични или фармакологични стимули (Dragunow and Faull 1989; Morgan and Curran 1991; Sagar et al 1988). В предишното ни проучване (Lee et al. 1999) ние изследвахме невробиологичните субстрати, участващи в антиманичните ефекти на лития в маниакален модел на метамфетамин, използвайки Fos mapping. Хроничното приложение на литий значително намалява броя на Fos-подобни ядра на имунореактивност (Fos-LI), индуцирани от прилагането на метамфетамин в префронталната кора, ядрото на акумула, опашката/путамена и амигдалата.
В предишното проучване беше хипотеза, че тези региони са потенциални невронни цели за антиманичната ефикасност на лития. Следващата стъпка беше да се идентифицира специфичният целеви антиманиачен регион. Целта на настоящото изследване е да изследва невронния субстрат, участващ в терапевтичната ефикасност на друг стабилизатор на настроението, за да се търси възможен общ нервен път за антиманичните ефекти на стабилизаторите на настроението. Следователно, ефектите от лечението с хроничен карбамазепин върху индуцираната от метамфетамин регионална експресия на Fos протеин в мозъка на плъх са изследвани.
МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ
субекти
За това проучване са използвани мъжки плъхове Wistar (Clea, Япония, първоначално тегло 220-260 g). Те бяха поставени в клетки по две и държани в контролиран цикъл светлина-тъмнина от 12 до 12 часа (светлините светват в 7:00 ч. Сутринта) и при постоянна температура (28 ° C) с вода и храна ad libitum. За да се сведе до минимум стресираната експресия на Fos, плъховете бяха адаптирани към манипулациите през първата седмица.
Хронично приложение на карбамазепин
Приготвяха се диети, съдържащи или 0,25%, или 0,5% (w/w) CBZ. Плъховете, лекувани с CBZ (n = 14), получават диета с ниски дози за една седмица и след това диета с високи дози за следващата седмица. Контролните плъхове (n = 14) са хранени със същата диета без допълнително CBZ в продължение на 2 седмици. Този режим на хранене е използван за получаване на серумни нива на CBZ, приближаващи се до терапевтичния диапазон при хора, като същевременно минимизира загубата на тегло (Elphick 1989; Weiss et al. 1987).
Предизвикателство за метамфетамин
След 2 седмици администриране на CBZ, плъховете бяха разделени на две подгрупи. Единият получи еднократна инжекция с метамфетамин (2 mg/kg, подкожно [SC] във физиологичен разтвор), другият получи физиологичен разтвор (0,9% NaCl, SC). По този начин имаше общо четири групи плъхове със 7 животни на група: контролна диета + физиологичен разтвор, контролна диета + метамфетамин, CBZ диета + физиологичен разтвор и CBZ диета + метамфетамин.
Имунохистохимия
количествено определяне
Чертежи на представителни раздели за количествено определяне на Fos-LI-положителни неврони в зоната на цингуларната кора 3 (1), клауструм (2), агрануларен островен слой на кората 5 (3), слоеве 2 и 3 (4), рострална част на медията (5) и централна (6) опашка/путамен, черупката (7) и ядрото (8) на nucleus accumbens, пириформната кора (9), вентралната странична преграда (10), опашната част на медиалната (11) и централната ( 12) каудат/путамен, странично разделение на ядрото на леглото stria terminalis (13), странична част на централния амигдалоид (14), предна част на базолатералния амигдалоид (15), медиална (16) и странична (17)) части на страничната хабенула, дес Dentate gyrus (18) и CA1 (19), CA2 (20) и CA3 (21) на хипокампалната формация. Рисунки са от Паксинос и Уотсън (1986)
Статистически анализ
Беше извършен еднопосочен дисперсионен анализ (ANOVA) върху броя на Fos-LI положителните неврони в 21 области. Тъй като няма значителни разлики между контролната диета + физиологичен разтвор и CBZ диетата + физиологичен разтвор, данните от тези групи са комбинирани, за да образуват една контролна група. След това беше извършена друга еднопосочна ANOVA между контролната диета + метамфетамин, CBZ диетата + метамфетамин и комбинираната контролна група. Индивидуални post-hoc сравнения бяха направени с помощта на теста на Scheffe. Нивото на значимост беше зададено на p
Фотомикрографии, показващи индуцирани от метамфетамин Fos-LI положителни ядра в различни мозъчни региони: медиална част на опашката/путамен [(A), контролна група; (A ') контролна диета + MAP; (A "), CBZ диета + MAP] и ядро [(B), контролна група; (B ') контролна диета + MAP; (B"), CBZ диета + MAP] на nucleus accumbens. Броят на невроните Fos LI в диетата CBZ + MAP е значително намален в сравнение с тези в контролната диета + MAP група. MAP означава метамфетамин. LV, странична камера; AC, главен комисар. Увеличението е × 95. Бар = 200 μm.
ДИСКУСИЯ
Nucleus accumbens се разглежда като вентрална ивица, състояща се от ядро и черупка, а опашката/путамен като гръбна ивица. Nucleus accumbens е интегриран в невронните вериги както на двигателя, така и на мезолимбичната система (Heimer et al. 1991; Zahm and Brog 1992). Смята се, че турбината, чийто изход се разпределя към вентралния палидум, уголемената амигдала и хипоталамуса, участва в мезолимбичната система. От друга страна, ядрото, чийто изход се проектира върху базовите ганглии, като нигро-стриаталната система, влияе върху кортикалната обработка на двигателната активност (Heimer et al. 1991; Zahm and Brog 1992). Настоящото проучване показва, че ядрото е по-ангажирано с антиманичния ефект на CBZ в nucleus accumbens, отколкото черупката.
Амфетаминът и метамфетаминът улесняват освобождаването и инхибират обратното поемане на допамин и норадреналин (Kuczenski and Segal 1994). Както ядреното натрупване, така и опашката/путамените са силно инервирани от мезолимбичната допаминергична система. Въпреки че BSTD, страничната преграда, префронталната кора и амигдалоидното ядро също се инервират от лимбичната допаминергична система, експресията на Fos-LI в тези региони не е била значително променена от хроничното лечение с CBZ. Следователно, фактори, различни от регулирането на допамина, също могат да бъдат включени.
Няколко проучвания показват, че терапевтичните концентрации на CBZ, прилагани остро или хронично, повишават извънклетъчните нива на допамин и неговите метаболити в дискови стриатумни дискове, подобни на амфетамин или метамфетамин (Barros et al. 1986; Okada et al. . 1997a, 1997b). За разлика от това, лечението с CBZ с високи дози намалява нивото на допамин и синтеза (Okada et al. 1997a; Waldmeier et al. 1984). Baptista et al. (1993) съобщават за липса на промяна в извънклетъчното базово ниво на допамин в nucleus accumbens (измерено чрез микродиализа) след терапевтични концентрации на хронично CBZ лечение. В заключение, при дозата, използвана в това проучване, лечението с CBZ изглежда не намалява индуцираното от метамфетамин освобождаване на допамин. По този начин, молекулярните субстрати надолу по веригата на допаминовия рецептор са по-склонни да станат мишени за CBZ.
В опашката/путамена и в nucleus accumbens, няколко индикации показват, че индуцираната от амфетамин експресия на Fos се медиира главно от допаминови D1 рецептори (Graybiel et al. 1990; Robertson et al. 1989). Метамфетаминът увеличава освобождаването на синаптичен допамин, според което допаминът действа чрез D1 и D2 рецепторни подтипове, които са по различен начин свързани със стимулиране и инхибиране на c-AMP ефекти (Stoof и Kebabian 1981). Индуцираната от метамфетамин Fos експресия се медиира от повишаване на c-AMP. Все още не е известно дали хроничното лечение с CBZ пряко влияе върху афинитета на допаминовия рецептор и свързването му с D1 рецептора, или засяга свързаните с тях втори системи за съобщения. Необходими са по-нататъшни проучвания на вторите системи за пратеник, които са регионално и специфично изразени в опашката/путамена и в nucleus accumbens.
В настоящото проучване телесното тегло на диетичните групи CBZ е значително по-ниско от това на контролната диетична група. Ако ефектите от загубата на тегло водят до намаляване на индуцираната от метамфетамин експресия на Fos, това намаление ще се случи не само в опашките/путамените, но и в други области. Следователно възможността загубата на тегло да играе роля в това затихване е минимална.
В обобщение може да се каже, че хроничното лечение с CBZ значително намалява броя на индуцираните от метамфетамин Fos-LI-позитивни неврони в ядреното натрупване и в опашката/путамена. Това и резултатите от предишното ни проучване за хроничните ефекти на лития предполагат, че тези региони представляват невронните субстрати, участващи в антиманичните ефекти на стабилизаторите на настроението. Възможен механизъм на CBZ в тези области може да бъде агонистичен ефект върху А2а аденозиновите рецептори. Тъй като ролята на афинитета и свързването на D1 рецепторите и свързаните с тях системи на втори месинджър все още не е известна, е необходимо по-нататъшно проучване, за да се разбере точния механизъм на антиманичните ефекти на хроничното лечение с CBZ върху nucleus accumbens и caudate/Разследвайте путамен.
Денят на благодарността
Тази работа е подкрепена с грант за научни изследвания № 09770743 от Министерството на образованието на Япония (1997).