Karbamazepín regionálne potláča metamfetamínom indukovanú expresiu fos v mozgu potkana

predmetov

abstraktné

Karbamazepín (CBZ) sa široko používa na liečbu manických stavov. Pretože amfetamín má u ľudí podobné účinky ako pri idiopatickej mánii, akútne podávanie metamfetamínu by mohlo slúžiť ako model pre tento stav. Na objasnenie neurobiologických substrátov zodpovedných za antimanické účinky karbamazepínu táto štúdia skúmala účinky chronického podávania karbamazepínu na regionálnu expresiu proteínu Fos indukovanú jednou dávkou metamfetamínu (2 mg/kg). Chronická liečba CBZ (0,25% v strave počas 7 dní, potom 0,5% v priebehu 7 dní; konečná priemerná koncentrácia karbamazepínu v sére: 4,09 ± 0,34 μg/ml) zvýšila počet podávanie metamfetamínu indukovaných jadier pozitívnych na imunoreaktivitu podobných Fos sa významne znížilo v nucleus accumbens a caudate/putamen. Výsledky ukazujú, že tieto oblasti mozgu sú zapojené do antimanických účinkov karbamazepínu.

Karbamazepín je široko používaný tricyklický antikonvulzívum. Zdieľa spoločný klinický profil s lítiom pre jeho akútne a profylaktické terapeutické účinky pri bipolárnych afektívnych poruchách (Emilien a kol. 1996; Post a Ballenger 1990). Aj keď sú pre tento účel hlásené rôzne biochemické a neurofyziologické účinky (vrátane stabilizácie sodíkových a draselných kanálov, zníženia toku vápnika, antagonizácie benzodiazepínových receptorov periférneho typu, zvýšenia regulácie receptorov GABA B a pôsobenia ako antagonisti alebo agonisti adenozínu) Drug, presný mechanizmus jeho účinku stabilizujúceho náladu zostáva neznámy (Post et al. 1994). Okrem toho ešte neboli identifikované neuroanatomické substráty zodpovedné za antimanické účinky karbamazepínu.

Pretože také psychostimulanciá ako D-amfetamín a kokaín spôsobujú u ľudí účinky, ktoré sú veľmi podobné symptómom idiopatickej mánie (Brauer a de Wit 1996, 1997; Smith a Davis 1977), predpokladá sa, že podávanie týchto látok môže slúžiť ako také. model pre tento stav (Robbins a Sahakian 1980). Kvantifikácia zmien expresie okamžitého skorého génu c-fos sa ukázala ako veľmi užitočná metóda na mapovanie distribúcie neurónov aktivovaných fyziologickými alebo farmakologickými stimulmi (Dragunow a Faull 1989; Morgan a Curran 1991; Sagar et al.) 1988). V našej predchádzajúcej štúdii (Lee et al. 1999) sme skúmali neurobiologické substráty podieľajúce sa na antimanických účinkoch lítia v maniovom modeli metamfetamínu pomocou mapovania Fos. Chronické podávanie lítia významne znížilo počet jadier imunoreaktivity podobných Fos (Fos-LI) indukovaných podaním metamfetamínu v prefrontálnej kôre, nucleus accumbens, caudate/putamen a amygdala.

V predchádzajúcej štúdii sa predpokladalo, že tieto oblasti sú potenciálnymi nervovými cieľmi pre antimanickú účinnosť lítia. Ďalším krokom bola identifikácia špecifickej anti-manickej cieľovej oblasti. Cieľom tejto štúdie bolo preskúmať nervový substrát podieľajúci sa na terapeutickej účinnosti iného stabilizátora nálady s cieľom hľadať možnú spoločnú nervovú cestu pre antimanické účinky stabilizátorov nálady. Preto sa skúmali účinky chronickej liečby karbamazepínom na regionálnu expresiu proteínu Fos indukovanú metamfetamínom v mozgu potkanov.

MATERIÁLY A METÓDY

predmetov

Pre túto štúdiu boli použité samce potkanov Wistar (Clea, Japonsko, počiatočná hmotnosť 220 - 260 g). Boli umiestnené v klietkach po dvoch a udržiavané v kontrolovanom cykle svetlo-tma po dobu 12 až 12 hodín (svetlá zapnuté o 7:00) a pri konštantnej teplote (28 ° C) vodou a jedlom ad libitum. Aby sa minimalizovala stresom indukovaná expresia Fos, potkany sa prispôsobili manipulácii v prvom týždni.

Chronické podávanie karbamazepínu

Boli pripravené diéty obsahujúce buď 0,25% alebo 0,5% (hmotn./hmotn.) CBZ. Potkany liečené CBZ (n = 14) dostávali počas jedného týždňa diétu s nízkymi dávkami a nasledujúci týždeň s diétou s vysokými dávkami. Kontrolné potkany (n = 14) boli kŕmené rovnakou stravou bez ďalších CBZ počas 2 týždňov. Tento režim kŕmenia sa používal na produkciu sérových hladín CBZ blížiacich sa ľudskému terapeutickému rozsahu pri minimalizácii úbytku hmotnosti (Elphick 1989; Weiss et al. 1987).

Výzva metamfetamínu

Po 2 týždňoch podávania CBZ sa krysy rozdelili do dvoch podskupín. Jeden dostal jednu injekciu metamfetamínu (2 mg/kg, subkutánne [SC] vo fyziologickom roztoku), druhý dostal injekciu soľného roztoku (0,9% NaCl, SC). Boli teda celkom štyri skupiny potkanov so 7 zvieratami v skupine: kontrolná strava + soľný roztok, kontrolná strava + metamfetamín, CBZ strava + soľný roztok a CBZ strava + metamfetamín.

Imunohistochémia

kvantifikácia

potláča

Výkresy reprezentatívnych častí na kvantifikáciu Fos-LI-pozitívnych neurónov v oblasti cingulárnej kôry 3 (1), klaustra (2), vrstvy kôry agranulárnych ostrovčekov 5 (3), vrstiev 2 a 3 (4), rostrálnej časti mediálnej (5) a centrálny (6) kaudát/putamen, škrupina (7) a jadro (8) nucleus accumbens, piriformná kôra (9), ventrálna laterálna priehradka (10), kaudálna časť mediálu (11) a stredná ( 12) kaudat/putamen, bočné rozdelenie jadra lôžka stria terminalis (13), bočná časť centrálneho amygdaloidu (14), predná časť bazolaterálneho amygdaloidu (15), stredná (16) a bočné (17) časti laterálneho habenula, des Dentujte gyrus (18) a CA1 (19), CA2 (20) a CA3 (21) formácie hipokampu. Kresby sú od Paxinosa a Watsona (1986)

Štatistická analýza

Bola uskutočnená jednosmerná analýza variancie (ANOVA) na počte neurónov pozitívnych na Fos-LI v 21 regiónoch. Pretože medzi skupinami kontrolnej diéty + soľný roztok a CBZ diéta + soľný roztok neboli významné rozdiely, údaje z týchto skupín sa spojili a vytvorili jednu kontrolnú skupinu. Potom sa uskutočnila ďalšia jednosmerná ANOVA medzi kontrolnou stravou + metamfetamínom, CBZ stravou + metamfetamínom a kombinovanou kontrolnou skupinou. Jednotlivé post hoc porovnania sa uskutočňovali pomocou Scheffeho testu. Hladina významnosti bola nastavená na str

karbamazepín

Fotomikrografy ukazujúce na Fos-LI pozitívne jadrá indukované metamfetamínom v rôznych mozgových oblastiach: stredná časť chvosta/putamen [(A), kontrolná skupina; (A ') kontrolná strava + MAP; (A "), CBZ diéta + MAP] a jadro [(B), kontrolná skupina; (B ') kontrolná strava + MAP; (B"), CBZ diéta + MAP] nucleus accumbens. Počet neurónov Fos LI v skupine s CBZ diétou + MAP sa významne znížil v porovnaní s počtom v skupine s kontrolnou diétou + MAP. MAP znamená metamfetamín. LV, bočná komora; AC, hlavný komisár. Zväčšenie je × 95. Stĺpec = 200 μm.

DISKUSIA

Za nucleus accumbens sa považuje ventrálna striatálna oblasť pozostávajúca z jadra a plášťa a kaudát/putamen za dorzálna striatálna oblasť. Nucleus accumbens je integrovaný do nervových obvodov motora aj mezolimbického systému (Heimer et al. 1991; Zahm a Brog 1992). Predpokladá sa, že turbinát, ktorého výstup je distribuovaný do ventrálneho palida, zväčšenej amygdaly a hypotalamu, je zapojený do mezolimbického systému. Na druhej strane jadro, ktorého výstup sa premieta do oblastí bazálnych ganglií, ako je napríklad nigro-striatálny systém, ovplyvňuje kortikálne spracovanie motorickej aktivity (Heimer a kol. 1991; Zahm a Brog 1992). Táto štúdia ukazuje, že jadro sa viac podieľa na antimanickom účinku CBZ v nucleus accumbens ako škrupina.

Amfetamín a metamfetamín uľahčujú uvoľňovanie a inhibujú spätné vychytávanie dopamínu a noradrenalínu (Kuczenski a Segal 1994). Ako nucleus accumbens, tak aj caudate/putamen sú pevne inervované mezolimbickým dopaminergným systémom. Aj keď BSTD, laterálna priehradka, prefrontálna kôra a amygdaloidné jadro sú tiež inervované limbickým dopaminergným systémom, expresia Fos-LI v týchto oblastiach sa chronickou liečbou CBZ významne nezmenila. Preto môžu byť zapojené aj iné faktory ako regulácia dopamínu.

Niekoľko štúdií ukázalo, že terapeutické koncentrácie CBZ podávané buď akútne alebo chronicky, zvyšujú extracelulárne hladiny dopamínu a jeho metabolitov v striatových diskoch potkanov podobné amfetamínu alebo metamfetamínu (Barros a kol. 1986; Okada a kol. 1986). 1997a, 1997b). Naproti tomu liečba vysokými dávkami CBZ znižuje hladinu dopamínu a syntézu (Okada a kol. 1997a; Waldmeier a kol. 1984). Baptista a kol. (1993) neuvádzajú žiadne zmeny v bazálnej hladine extracelulárneho dopamínu v nucleus accumbens (merané mikrodialýzou) po terapeutických koncentráciách chronickej liečby CBZ. Záverom možno povedať, že pri dávke použitej v tejto štúdii sa zdá, že liečba CBZ neoslabuje uvoľňovanie dopamínu indukované metamfetamínom. Preto je pravdepodobnejšie, že sa molekulárne substráty pod dopamínovým receptorom stanú cieľmi pre CBZ.

V kaudáte/putaméne a v nucleus accumbens niekoľko indikácií ukázalo, že amfetamínom indukovaná expresia Fos je sprostredkovaná hlavne dopamínovými D1 receptormi (Graybiel a kol. 1990; Robertson a kol. 1989). Metamfetamín zvyšuje synaptické uvoľňovanie dopamínu, podľa ktorého dopamín účinkuje prostredníctvom podtypov receptorov D1 a D2, ktoré sú rôzne spojené so stimuláciou a inhibíciou účinkov c-AMP (Stoof a Kebabian 1981). Expresia Fos vyvolaná metamfetamínom je sprostredkovaná zvýšením c-AMP. Stále nie je známe, či chronická liečba CBZ priamo ovplyvňuje afinitu dopamínových receptorov a väzbu na D1 receptor, alebo či ovplyvňuje súvisiace systémy druhého posla. Vyžadujú sa ďalšie štúdie o druhých messengerových systémoch, ktoré sú regionálne a špecificky vyjadrené v caudate/putamen a v nucleus accumbens.

V tejto štúdii boli telesné hmotnosti skupín s CBZ diétou významne nižšie ako v skupine s kontrolnou stravou. Ak by dôsledky úbytku hmotnosti mali za následok zníženie expresie Fos vyvolanej metamfetamínom, došlo by k tomuto poklesu nielen u kaudátov/putamenu, ale aj v iných oblastiach. Preto je možnosť, že pri tomto zoslabení môže hrať úlohu strata hmotnosti, minimálna.

V súhrne možno povedať, že chronická liečba CBZ významne znižuje počet neurónov pozitívnych na Fos-LI indukovaných metamfetamínom v nucleus accumbens a v caudate/putamen. Toto a výsledky našej predchádzajúcej štúdie o chronických účinkoch lítia naznačujú, že tieto oblasti predstavujú nervové substráty zapojené do antimanických účinkov stabilizátorov nálady. Možným mechanizmom CBZ v týchto oblastiach by mohol byť agonistický účinok na receptory adenozínu A2a. Pretože úloha afinity a väzby receptora D1 a súvisiacich systémov druhého posla ešte nie sú známe, je potrebné ďalšie skúmanie, aby sme pochopili presný mechanizmus antimanických účinkov chronickej liečby CBZ na nucleus accumbens a caudate/Vyšetrite putamen.

vďakyvzdania

Táto práca bola podporená výskumným grantom č. 09770743 od Ministerstva školstva Japonska (1997).