Advances in Clinical and Experimental Medicine
2008, vol. 17, nr 6, November-December, p. 607–614
Publication type: original article
Language: English
Impairments of the Central Serotoninergic System in Rats Lesioned With DSP−4 as Neonates
Zaburzenia funkcji ośrodkowego układu noradrenergicznego u szczurów z lezją wywołana DSP−4 stosowanym we wczesnym okresie rozwoju postnatalnego
1 Department of Pharmacology, Medical University of Silesia, Zabrze, Poland
Abstract
Objectives. The aim of the present study was to investigate the effect of neonatal DSP−4 treatment on the central serotoninergic system in adult rats.
Material and Methods. On the first and third days after birth, rats were injected with either DSP−4 (50 mg/kg, s.c.) or 0.9% NaCl (1.0 ml/kg s.c., controls). When the rats attained 10 weeks of age, both the control and DSP−4 groups were divided into two subgroups injected with either saline or the inhibitor of serotonin (5−hydroxytryptamine, 5−HT) synthesis p−chlorophenylalanine (p−CPA). Then the rats were subjected to the Porsolt forced swim test following acute administration of the 5−HT1B ligands (agonist CP 94253, 4.0 mg/kg ip, and/or antagonist SB 216641, 4.0 mg/kg ip). Afterwards the content of monoamines and their metabolites as well as the 5−HT synthesis rate were determined in the striatum.
Results. CP 94253 induced depression−like behavior in the control rats, but not in the DSP−4−treated animals. The 5−HT1B receptor antagonist SB 216641 per se did not influence the examined parameters in either group, but when injected 30 min beforehand, it significantly abolished the CP 94253−induced depression−like behavior in the control rats. Depression−like behavior in p−CPA pretreated control rats was no longer observed. The content of noradrenaline (NA) in the striatum was significantly reduced in the DSP−4−treated rats compared with the controls, but the levels of dopamine (DA), 5−HT, and their metabolites were not affected by DSP−4 treatment. Neither CP 94253 nor SB 216641 altered NA, DA, DOPAC (3,4−dihydroxyphenylalanine), HVA (homovanillic acid), 5−HT, or 5−HIAA (5−hydroxyindoleacetic acid) content in the striatum of either examined group (control and DSP−4). In contrast, the 5−HT synthesis rate was significantly attenuated in the striatum after CP 94253 application and SB 216641 was able to antagonize this effect in the tested brain area of the control rats. Conversely, CP 94253 failed to significantly inhibit the rate of 5−HT synthesis in the DSP−4−treated rats.
Conclusion. These data suggest that presynaptic 5−HT1B autoreceptors underwent desensitization in the DSP−4− treated rats. Consequently, a neonatal chemical lesion of central noradrenergic neurons modifies central serotonergic activity in rats in adulthood.
Streszczenie
Cel pracy. Ocena wpływu lezji układu noradrenergicznego wykonanej u noworodków szczurzych na funkcje ośrodkowego układu serotoninergicznego u dorosłych zwierząt.
Materiał i metody. 1. i 3. dnia życia noworodkom szczurzym podano neurotoksynę DSP−4 (50 mg/kg sc). Zwierzęta z grupy kontrolnej otrzymały 0,9% roztwór NaCl (1,0 ml/kg sc). Po osiągnięciu wieku 10 tygodni zwierzęta z grupy kontrolnej i z lezją podzielono na dwie podgrupy, jedna otrzymała sól fizjologiczną, druga inhibitor syntezy serotoniny (5−hydroksytryptaminy; 5−HT) − p−chlorofenyloalaninę (p−CPA). Następnie po podaniu ligandów receptora 5−HT1B (agonisty; CP 94253 4,0 mg/kg ip i/lub antagonisty; SB 216641 4,0 mg/kg ip), posługując się testem rezygnacji Porsolta, oceniono działanie przeciwdepresyjne. Zbadano również zawartość amin biogennych po podaniu ligandów receptora 5−HT1B, oceniono ponadto szybkość syntezy serotoniny w prążkowiu. Wyniki i wnioski. Wteście rezygnacji Porsolta CP 94253 stosowany u szczurów z grupy kontrolnej działał depresjogennie, a wpływ ten znosiło wcześniejsze SB 216641. Takiego działania nie obserwowano natomiast u zwierząt z lezją układu noradrenergicznego. Po podaniu p−CPA depresjogenny efekt CP 94253 zanikał u szczurów z grupy kontrolnej. Zawartość noradrenaliny w prążkowiu była istotnie mniejsza w grupie DSP−4, zawartość dopaminy, serotoniny i ich metabolitów nie różniła się między badanymi grupami zwierząt. CP 94253 oraz SB 216641 nie wpływały na stężenie amin biogennych i ich metabolitów, CP 94253 natomiast istotnie zmniejszył intensywność syntezy 5−HT w prążkowiu u szczurów z grupy kontrolnej, pozostając bez wpływu na badany parametr u zwierząt z lezją układu noradrenergicznego. Na podstawie przeprowadzonych badań należy stwierdzić, że chemiczna lezja ośrodkowego układu noradrenergicznego wywołana podaniem neurotoksyny DSP−4 szczurzym noworodkom prowadzi do desensytyzacji receptorów 5−HT1B i tym samym modyfikuje ośrodkowe przekaźnictwo serotoninergiczne u dorosłych zwierząt.
Key words
DSP−4, lesion, 5−HT1B receptor, depression−like behavior, rats
Słowa kluczowe
DSP−4, lezja, receptor 5−HT1B, działanie depresjogenne, szczury
References (22)
- Millan MJ: The role of monoamines in the actions of established and
- Blier P: The pharmacology of putative early−onset antidepressant strategies. Eur Neuropsychopharmacol. 2003, 13, 57–66.
- Frazer A: Serotonergic and noradrenergic reuptake inhibitors: prediction of clinical effects from in vitro potencies. J Clin Psychiatry 2001, 62 Suppl 12, 16–23.
- Haddjeri N, Blier P, de Montigny C: Noradrenergic modulation of central serotonergic neurotransmission: acute and long−term actions of mirtazapine. Int Clin Psychopharmacol 1995, 10 Suppl 4, 11–17.
- Millan MJ, Lejeune F, Gobert A, Brocco M, Auclair A, Bosc C, Rivet JM, Lacoste JM, Cordi A, Dekeyne A: S18616, a highly potent spiroimidazoline agonist at alpha(2)−adrenoceptors: II. Influence on monoaminergic transmission, motor function, and anxiety in comparison with dexmedetomidine and clonidine. J Pharmacol Exp Ther 2000, 295, 1206–1222.
- Couto LB, Moroni CR, dos Reis Ferreira CM, Elias−Filho DH, Parada CA, Pelá IR, Coimbra NC: Descriptive and functional neuroanatomy of locus coeruleus−noradrenaline−containing neurons involvement in bradykinin−induced antinociception on principal sensory trigeminal nucleus. J Chem Neuroanat 2006, 32, 28–45.
- Nowak P, Labus Ł, Kostrzewa RM, Brus R: DSP−4 prevents dopamine receptor priming by quinpirole. Pharmacol Biochem Behav 2006, 84, 3–7.
- Bortel A, Nitka D, Słomian L, Nowak P, Korossy E, Brus R, Kostrzewa RM: Neonatal noradrenergic lesion with DSP−4 modifies the convulsant effect of bicuculline and pentylenetetrazole in adult rats. Behavioral and biochemical studies. Ann Acad Med Sci 2008, 62, 46–52.
- Bortel A, Świerszcz M, Jaksz M, Nitka D, Słomian L, Nowak P, Brus R: Anxiety−like behaviour in neonatally DSP−4 treated rats. Behavioural and biochemical studies. Ann Acad Med Sci 2007, 61, 485–491.
- Bortel A, Nowak P, Brus R: Neonatal DSP−4 treatment modifies GABA−ergic neurotransmission in the prefrontal cortex of adult rats. Neurotox Res 2008, 13, 247–252.
- Lin D, Parsons LH: Anxiogenic−like effect of serotonin(1B) receptor stimulation in the rat elevated plus−maze. Pharmacol Biochem Behav 2002, 71, 581–587.
- Porsolt RD, Anton G, Blavet N, Jalfre M: Behavioural despair in rats: a new model sensitive to antidepressant treatments. Eur J Pharmacol 1978, 47, 379–391.
- Magnusson O, Nilsson LB, Westerlund D: Simultaneous determination of dopamine, DOPAC and homovanillic acid. Direct injection of supernatants from brain tissue homogenates in a liquid chromatography−electrochemical detection system. J Chromatogr 1980, 221, 237–247.
- Carlsson A, Davis JN, KherW, Lindqvist M, Atack CV: Simultaneous measurement of tyrosine and tryptophan hydroxylase activities in brain in vivo using an inhibitor of the aromatic amino acid decarboxylase. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol 1972, 275, 153–168.
- Bonaventure P, Voorn P, Luyten ML, Jurzak M, Schotte A, Leysen JE: Detailed mapping of serotonin 5−HT1B and 5−HT1D receptor mRNA and ligand binding sites in guinea pig brain and trigeminal ganglion: Clues for function. Neuroscience 1998, 82, 469–484.
- Halazy S, Lamothe M, Jorand−Lebrun C: 5−HT1B/1D antagonists and depression. Exp Opin Ther Patents 1997, 7, 339–352.
- Tatarczyńska E, Antkiewicz−Michaluk L, Kłodzińska A, Stachowicz K, Chojnacka−Wójcik E: Anti−depressant−like effect of the selective 5−HT1B receptor agonist CP 94253: a possible mechanism of action. Eur J Pharmacol 2005, 516, 46–50.
- Dąbrowska J, Nowak P, Brus R: Desensitization of 5−HT(1A) autoreceptors induced by neonatal DSP−4 treatment. Eur Neuropsychopharmacol 2007, 17, 129–137.
- Molderings GJ, Werner K, Likungu J Gothert M: Inhibition of noradrenaline release from the sympathetic nerves of the human saphenous vein via presynaptic 5−HT receptor similar to the 5−HT1D subtype. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol 1990, 342, 371–377.
- Yan QS, Zheng SZ, Yan SE: Involvement of 5−HT1B receptors within the ventral tegmental area in regulation of mesolimbic dopaminergic neuronal activity via GABA mechanisms: a study with dual−probe microdialysis. Brain Res 2004, 1021, 82–91.
- Bortolozzi A, Amargós−Bosch M, Toth M, Artigas F, Adell A: In vivo efflux of serotonin in the dorsal raphe nucleus of 5−HT1A receptor knockout mice. J Neurochem 2004, 88, 1373–1979.
- Hasegawa S, Watanabe A, Nishi K, Nguyen KQ, Diksic M: Selective 5−HT1B receptor agonist reduces serotonin synthesis following acute, and not chronic, drug administration: results of an autoradiographic study. Neurochem Int 2005, 46, 261–272.