Biol Psychiatry. Rękopis autora; dostępny w PMC 2015 Oct 1.
Opublikowany w końcowym edytowanym formularzu jako:
Biol Psychiatry. 2014 Oct 1; 76 (7): 550 – 558.
Opublikowane online 2014 Jan 8. doi: 10.1016 / j.biopsych.2013.12.014
PMCID: PMC4087093
NIHMSID: NIHMS564517
Rachel J. Donahue,1 John W. Muschamp,1 Scott J. Russo,2 Eric J. Nestler,2 i William A. Carlezon, Jr.1
Ostateczna, zredagowana wersja tego artykułu jest dostępna pod adresem Biol Psychiatry
Zobacz inne artykuły w PMC, że cytować opublikowany artykuł.
Abstrakcyjny
Tło
Przewlekły stres związany z porażką społeczną (CSDS) wywołuje trwałe zmiany behawioralne u myszy. W wielu testach behawioralnych ustalenie, czy te adaptacje odzwierciedlają podstawowe objawy depresji, może być trudne. Zaprojektowaliśmy badania, aby scharakteryzować wpływ CSDS na wrażliwość na nagrodę, ponieważ anhedonia (zmniejszona wrażliwość na nagrodę) jest charakterystyczną cechą zaburzeń depresyjnych u ludzi. Zbadaliśmy również wpływ nadekspresji prążkowia ΔFosB lub antagonisty antagonisty N-metylo-D-asparaginianu, ketaminy, które promują odporność na zmiany w nagradzaniu wywołane przez CSDS i interakcje społeczne.
Metody
Wykorzystaliśmy samoistną stymulację wewnątrzczaszkową (ICSS) do ilościowego określenia wywołanych CSDS zmian w funkcji nagrody. Myszom implantowano boczne elektrody podwzgórzowe (LH), a progi ICSS mierzono po każdej codziennej sesji CSN 10 i podczas okresu regeneracji 5-day. Zbadaliśmy również, czy ostre podawanie ketaminy (2.5 – 20 mg / kg, dootrzewnowo) odwraca efekty indukowane przez CSDS na nagrodę lub, w przypadku oddzielnych myszy, interakcje społeczne.
Efekt
CSDS zwiększyło progi ICSS, co wskazuje na zmniejszenie satysfakcjonującego wpływu stymulacji LH (anhedonia). Efekt ten został osłabiony u myszy z nadekspresją ΔFosB w prążkowiu, zgodnie z pro-sprężystymi działaniami tego czynnika transkrypcyjnego. Wysokie, ale nie niskie dawki ketaminy podawane po zakończeniu reżimu CSDS osłabiały unikanie społeczne u pokonanych myszy, chociaż efekt ten był przejściowy. Ketamina nie blokowała anhedonii wywołanej CSDS w teście ICSS.
wnioski
Nasze odkrycia pokazują, że CSDS wywołuje uporczywą anhedonię i potwierdza, że nadekspresja ΔFosB powoduje odporność na stres. Wskazują również, że ostra ketamina nie osłabia anhedonii indukowanej CSDS, pomimo zmniejszenia innych nieprawidłowości behawioralnych związanych z depresją.
WPROWADZENIE
Stres przewlekły jest związany z etiologią i patofizjologią zaburzeń lękowych i depresyjnych (1-3). Chociaż te zaburzenia są coraz bardziej rozpowszechnione (4) i wydają się być trwałe i odporne na obecne zabiegi (5,6) mechanizmy, za pomocą których wywołuje je stres, pozostają słabo poznane (7). Walidacja modeli depresji ma kluczowe znaczenie dla lepszego zrozumienia konsekwencji stresu, wyjaśnienia neurobiologii zaburzeń afektywnych oraz opracowania nowych terapii antystresowych i przeciwdepresyjnych.
Modele zwierzęce depresji polegają na ich zdolności do naśladowania lub wywoływania podstawowych objawów zaburzenia u ludzi, w tym unikania społecznego i anhedonii (zmniejszona wrażliwość na nagrodę) (8,9). Chroniczny stres społeczny (CSDS) jest coraz częściej wykorzystywanym modelem, który wykorzystuje etologiczne znaczenie agresji terytorialnej (10,11) i wytwarza te podstawowe objawy, które są oceniane w testach określających interakcje społeczne i preferencje dla sacharozy i innych naturalnych nagród (12-14). Ponadto efekty CSDS są odwracane przez przewlekłe, ale nie ostre podawanie fluoksetyny lub imipraminy (12,15,16), standardowe leki przeciwdepresyjne szeroko stosowane w leczeniu zaburzeń depresyjnych u ludzi. Natomiast standardowe leki przeciwlękowe są nieskuteczne (12). W związku z tym uważa się, że CSDS ma konstruktywność, twarz i trafność predykcyjną (10). Jednak zaproponowano, że zachowania wywołane przez CSDS mają swoją podstawę w niepokoju (17,18), a to, co często interpretuje się jako anhedonię w testach preferencji sacharozy, może w rzeczywistości odzwierciedlać wzmocnioną lękiem neofobię.
Głównym celem obecnych badań było zbadanie zdolności CSDS do wytwarzania anhedonii, podstawowej cechy zaburzeń depresyjnych, ale nie zaburzeń lękowych (8). Użyliśmy samoistnej stymulacji wewnątrzczaszkowej (ICSS), paradygmatu operanta, w którym myszy samodzielnie zarządzają nagradzającą elektryczną stymulacją mózgu, aby bezpośrednio ocenić wpływ CSDS na wrażliwość nagrody (19,20). Zachowanie ICSS jest osłabione u gryzoni w warunkach, które powodują stany depresyjne u ludzi, w tym odstawienie leku (21-25), nieprzewidywalny i przewlekły łagodny stres (26,27) i podawanie agonistów receptora opioidowego kappa (28,29). W szczególności te zabiegi zwiększają częstotliwość progową, przy której stymulacja wspomaga reakcję, wskaźnik anhedonii (19). Co więcej, paradygmat ICSS pozwala na badanie zmian wrażliwości na nagrody w czasie manipulacji i jest odporny na czynniki związane z lękiem i sytością, które mylą inne paradygmaty stosowane do oceny funkcji systemu nagrody (np. Preferencja sacharozy, seks, leki nadużycie) (19).
Równolegle zbadaliśmy zdolność ketaminy, antagonisty receptora NMDA (30), aby złagodzić wpływ CSDS na unikanie społeczne i progi ICSS. Podczas gdy standardowe leczenie przeciwdepresyjne ma opóźnioną skuteczność terapeutyczną (często kilka tygodni), ostatnie badania wykazują, że pojedyncza dawka ketaminy może powodować szybkie (choć przejściowe) reakcje przeciwdepresyjne u pacjentów z depresją (31-37) - w tym pacjentów, którzy są oporni na leczenie (32,34,38,39) - i efekty przeciwdepresyjne w wielu modelach depresji (40-51). Aby określić, czy działaniom podobnym do terapeutycznego ketaminy towarzyszą amnestyczne (zakłócające naukę i pamięć) efekty często związane z antagonistami NMDA (52,53) lub działanie przeciwlękowe (43) zbadaliśmy wydajność w testach pasywno-unikania i podwyższonego labiryntu (EPM). Jako sposób oceny, czy możliwe jest złagodzenie wpływu CSDS na ICSS, uwzględniliśmy badania z użyciem myszy z nadekspresją ΔFosB, które są mniej wrażliwe (odporne) na CSDS (54).
MATERIAŁY I METODY
Zwierzęta i narkotyki
Samce myszy C57BL / 6J (tygodnie 6-8) zakupiono z Jackson Laboratories (Bar Harbor, ME), a samce myszy CD1 (emerytowane hodowle) zakupiono z Charles River Laboratories (Wilmington, MA). Indukowalne bitransgeniczne samce myszy, które wykazują nadekspresję ΔFosB, wytworzono z krzyżówek myszy NSE-tTA (linia A) i TetOP-ΔFosB (linia A11) i w pełni krzyżowano wstecznie z tłem C57BL / 6J, stosując system ekspresji genów regulowany tetracykliną (55). Myszy ΔFosB hodowano na wodzie zawierającej doksycyklinę (DOX) (100 μg / ml) (Sigma, St. Louis, Missouri), która hamuje ekspresję transgenu. Doświadczenia przeprowadzono ~ 8 tygodnie po przerwaniu DOX, gdy ekspresja transgenu ΔFosB jest maksymalna (grupa ΔFosB-ON) (55). Połowa myszy pozostawała na DOX przez czas trwania eksperymentu, aby służyć jako kontrole (grupa kontrolna ΔFosB). Myszy miały swobodny dostęp do pożywienia i wody i utrzymywano je w cyklu 12-h światło / ciemność. Wszystkie procedury zostały przeprowadzone zgodnie z polityką National Institutes of Health i McLean Hospital. Ketaminę otrzymano z Sigma-Aldrich (St. Louis, MO), rozpuszczono w 0.9% soli fizjologicznej (nośnik) i podawano dootrzewnowo (IP) w 10 ml / kg. Myszy kontrolne otrzymywały identyczne zabiegi jak myszy pokonane.
Manipulacje i testy behawioralne
CSDS przeprowadzono zgodnie z wcześniejszym opisem (10,12). Myszy CD1 (rezydentów) przebadano pod kątem spójnego agresywnego zachowania (opóźnienie ataku <30 sekund przez 3 kolejne testy przesiewowe). Każdego z 10 kolejnych dni mysz będącą intruzem (pokonaną) umieszczano w klatce domowej myszy rezydującej i poddawano 10 minutom stresu związanego z porażką społeczną. Po sesji porażki myszy oddzielono w klatce za pomocą perforowanej przegrody z pleksiglasu, co pozwoliło na ciągłą, chronioną ekspozycję sensoryczną. Pokonane myszy codziennie wystawiano na kontakt z nowym mieszkańcem i klatką. Myszy kontrolne były traktowane codziennie i trzymane w identycznych ustawieniach klatek jak myszy pokonane, ale naprzeciw myszy tego samego gatunku. Osobne kohorty wykorzystano do eksperymentów ICSS i interakcji społecznych (SI).
ICSS przeprowadzono zgodnie z wcześniejszym opisem (19,28). W skrócie, myszom (25-30 g) wszczepiono monopolarne elektrody wycelowane w boczne podwzgórze (LH). Myszy szkolono z malejącą serią (lub „pass”) prób stymulacji 15 (rejestr 0.0510 kroki jednostkowe), 4 dziennie, przy minimalnym prądzie skutecznym. CSDS i grupy kontrolne miały równoważne minimalne prądy (~ 75 μA). Progi ICSS (Theta-0) obliczono za pomocą linii najmniejszych kwadratów analizy najlepiej dopasowanej (19,56). Po ustaleniu stabilnych progów wyjściowych (+/− 15% dla kolejnych dni 5; BL1-5), myszy poddano CSDS dla dni 10 (D1-10). Myszy początkowo podzielono na dwie grupy, aby sprawdzić, czy wpływ CSDS na progi ICSS zależy od odstępu czasu między sesją porażki a testem ICSS: myszy w grupie długiego interwału (LInt) były testowane w ICSS ~ 16 po godzinie porażki, mając na uwadze, że myszy w grupie z krótką przerwą (ShInt) były testowane w ICSS ~ 6 po godzinie porażki (Rysunek 1A). Po CSDS myszy wracały do swoich klatek domowych i testowano po porażce w ICSS w dniach 5 (P1-5). W przypadku doświadczeń z ketaminą myszy otrzymały nośnik lub ketaminę (20 mg / kg) 1 hr po ostatniej sesji porażki.
Aby ocenić wpływ ketaminy na SI, myszy otrzymały nośnik, niską (2.5 mg / kg) lub wysoką (20 mg / kg) dawkę ketaminy 24 godz. Przed pierwszym dniem CSDS (Dzień 0) lub 1 godz. Po końcowym porażka sesji (Day 10). Myszy przyzwyczajano do areny interakcji w czerwonym świetle dla 15 min w dniach 8-10 CSDS. Dwadzieścia cztery godziny po ostatniej sesji porażki (Day 11), zachowanie w podejściu społecznym w obecności nieznanego CD-1 zamkniętego w drucianej klatce oceniono zgodnie z wcześniejszym opisem (12, 57), z niewielkimi modyfikacjami. Wyniki SI zdefiniowano jako ilość czasu, jaki mysz spędzała w pobliżu zagrody zawierającej CD-1 (cel społeczny) w okresie 2.5 minuty w porównaniu z okresem, gdy docelowe pomieszczenie było puste. Ponieważ myszy kontrolne spędzają więcej czasu na interakcji z obecnym celem społecznym, jako wartość odcięcia zastosowano wynik SI wynoszący 1 (równy czas w pobliżu celu społecznego w porównaniu z pustą obudową): wyniki SI> 1 uznano za „odporne na stres”, a wyniki < 1 uznano za „podatne na stres” (13). Segregację pokonanych myszy na subpopulacje wrażliwe i sprężyste wspierają szeroko zakrojone analizy behawioralne, neurobiologiczne i elektrofizjologiczne (13,54).
Kondycjonowanie pasywno-unikowe przeprowadzono w aparacie Gemini Avoidance System (San Diego Instruments, San Diego CA), jak opisano wcześniej (50) z drobnymi modyfikacjami. Podczas treningu myszy otrzymały 1 min aklimatyzację do przedziału świetlnego przed dostępem do ciemnego przedziału. Po wykonaniu krzyża w ciemnym przedziale, myszy kondycjonowano dwoma kolejnymi 2 sek (nieuniknionymi) wstrząsami (0.2 mA), po których następował limit czasu 1 min. Myszom podawano nośnik lub ketaminę (20 mg / kg) 1 hr po kondycjonowaniu. Opóźnienia przechodzenia mierzono 24 godzin później. Aby ocenić wpływ naszej ketaminy na zachowanie podobne do lęku, oddzielna kohorta myszy otrzymywała nośnik lub ketaminę (20 mg / kg) 24 przed badaniem EPM. Myszy umieszczono na środku podwyższonego labiryntu (każde ramię 33 cm długości i 5 cm szerokości, z przeciwległymi ramionami 2 zamkniętymi wysokimi ścianami 16.5 cm, labirynt podniesiony 81 cm od podłogi) na czerwonym świetle i pozwolono na eksplorację 5 min .
Analiza statystyczna
ANOVA z dwu- i trójdrożnymi powtarzanymi pomiarami została przeprowadzona dla danych CSDS, ICSS i pasywnego unikania. Istotne ANOVA analizowano dalej za pomocą testów post hoc Bonferroniego. Wpływ ketaminy na SI analizowano za pomocą uprzednio zaplanowanych kontrastów (testy Bonferroniego) między myszami kontrolnymi i pokonanymi w każdej grupie leczenia, w oparciu o specyficzne apriorycznie hipoteza, że leczenie ketaminą złagodzi zachowania depresyjne u pokonanych myszy. Wpływ na zachowanie EPM analizowano za pomocą testu t-Studenta. Testy SI i EPM zostały nagrane na wideo i ocenione przez raterów oślepionych na warunki leczenia.
WYNIKI
Skutki klęski społecznej na progi ICSS oceniono po każdym epizodzie porażki, co umożliwiło nam śledzenie zmian w reakcji w całym reżimie CSDS (Rysunek 1A, B). Dane LInt i ShInt są prezentowane razem, aby ułatwić równoległe porównanie efektów czasu trwania interwału na progach ICSS (Rysunek 1B, C). Wpływ CSDS na progi ICSS zależał od grupy [F (2,22) = 13.53, p<0.001] i dzień [F (15,330) = 2.98, p<0.001], z marginalną interakcją grupy X-dniowej (p= 0.054). CSDS znacząco zwiększył średnie progi ICSS (wyrażone jako% linii bazowej) zarówno u myszy poddanych porażeniu LInt, jak i ShInt w porównaniu do kontroli w drugim dniu porażki (LInt: p<0.05, ShInt: p<0.001). Myszy ShInt miały wyższe progi w porównaniu do myszy LInt tylko na P1 (p<0.05) (Rysunek 1B). Niewielki odsetek myszy był odporny na wpływ CSDS na anhedonię w ICSS (nie pokazano), zgodnie z wynikami innych testów (13). Ponieważ nie było ogólnych różnic w progach ICSS między myszami kontrolnymi w grupach LInt i ShInt (dane nie pokazane), dane te zostały skonsolidowane. Gdy dane są wyrażone jako pojedyncze środki dla BL1-5, D1-10 i P1-5 dla każdej grupy, wpływ CSDS na progi ICSS zależał od porażki [F (2,22) = 9.68, p<0.01], dzień [F (2,44) = 21.57, p<0.001] i interakcja pokonania X dnia [F (4,44) = 5.09, p<0.01] (Rysunek 1C). Porównania w obrębie grupy wykazały, że progi ICSS były zwiększone zarówno u myszy pokonanych LInt, jak i ShInt na D1-10 i P1-5 w porównaniu z BL1-5 (p<0.001). Porównania między grupami wykazały, że progi ICSS były znacząco podwyższone u myszy pokonanych przez LInt i ShInt w D1-10 (p<0.001) i u pokonanych myszy ShInt na P1-5 (p<0.01), w porównaniu z kontrolami (Rysunek 1C). Surowe dane z poszczególnych reprezentatywnych myszy kontrolnych i pokonanych (LInt) ilustrują, w jaki sposób CSDS może powodować przesunięcie w prawo w funkcjach częstości ICSS na D1-10 w porównaniu z BL1-5 (Rysunek 1D).
Ponieważ myszy indukujące nadmierną ekspresję ΔFosB w regionach prążkowia są odporne na CSDS (54) i warunki podobne do stresu (58), postawiliśmy hipotezę, że myszy ΔFosB-ON, ale nie myszy ΔFosB-Control, byłyby odporne na wpływ CSDS na progi ICSS. Gdy dane są wyrażone jako pojedyncze środki dla BL1-5, D1-10 i P1-5 dla każdej grupy, efekty nadekspresji ΔFosB na zmiany w progach ICSS za pośrednictwem CSDS zależą od leczenia DOX [F (1,4) = 13.25, p<0.05], dzień [F (2,8) = 23.89, p<0.001] i interakcja z leczeniem DOX X dzień [F (2,8) = 16.40, p<0.01] (Rysunek 2). CSDS zwiększył progi ICSS u myszy ΔFosB-Control na D1-10 i P1-5 w porównaniu z BL1-5 (p<0.001) i na D1-10 i P1-5 w porównaniu z myszami ΔFosB-ON (p<0.05), podczas gdy myszy ΔFosB-ON były odporne na anhedoniczne działanie CSDS. Nadekspresja ΔFosB nie miała wpływu na prądy minimalne, co potwierdza, że sam wzrost ΔFosB nie wpływa na wrażliwość na stymulację LH (58).
CSDS spowodowało unikanie społeczne u pokonanych myszy leczonych nośnikiem lub niską dawką ketaminy (2.5 mg / kg) (p<0.05), ale nie u pokonanych myszy leczonych dużą dawką ketaminy (20 mg / kg) (Rysunek 3A); istniał główny efekt grupy [F (1,60) = 15.75, p<0.001], ale bez głównego efektu interakcji dawki lub dawki X grupy. Wykres indywidualnych wyników SI dla pokonanych myszy pokazuje, że mała liczba myszy traktowanych nośnikiem (n = 3/12) lub niską dawką ketaminy (n = 2/10) wykazywała odporność, podczas gdy większy odsetek myszy traktowanych duża dawka ketaminy (n = 8/11) wykazywała odporność (Rysunek 3A, wstawka). Nie było znaczących różnic w przebytej odległości lub prędkości podczas testu SI (Rysunek 3B, C). Myszy badano ponownie 1 tydzień później, aby określić, czy podobne do antydepresyjne efekty wysokiej dawki ketaminy, mierzone w teście SI, są trwałe. Obie pokonane myszy, które otrzymały nośnik i pokonane myszy, które otrzymały ketaminę (20 kg / kg) wykazywały unikanie społeczne po ponownym badaniu 1 tydzień później (pojazd: p<0.001, ketamina: p<0.05) (Rysunek 3D); istniał główny efekt grupy [F (1,36) = 21.10, p<0.0001], ale bez głównego efektu interakcji dawki lub dawki X grupy. Jednorazowe podanie ketaminy (20 mg / kg) 24 godziny przed pierwszym dniem CSDS nie osłabiło społecznego unikania. CSDS spowodowało unikanie społeczne u pokonanych myszy, którym wcześniej podano podłoże lub dużą dawkę ketaminy (20 mg / kg) (p<0.05) (Rysunek 3E); istniał główny efekt grupy [F (1,21) = 1.57, p<0.001], ale bez głównego efektu interakcji dawki lub dawki X grupy.
Aby ustalić, czy wpływ ketaminy na unikanie społeczne wywołane przez CSDS może wynikać z amnestycznych efektów tej dawki, porównaliśmy retencję pamięci biernego unikania w oddzielnej kohorcie myszy leczonych nośnikiem i ketaminą. Wszystkie myszy wykazywały zwiększone opóźnienia przejścia w dniu testu pamięci [F (1,28) = 22.82, p<0.0001] (Rysunek 4A). Nie było głównego efektu leczenia na zachowanie pamięci strachu [F (1,28) = 0.14, ns] lub interakcji leczenia dnia X [F (1,28) = 0.24, ns]. W EPM nie było różnic między myszami leczonymi pojazdem i ketaminą w czasie otwartego ramienia (t (20) = 0.61, ns) (Rysunek 4B) lub liczba wpisów otwartego ramienia (t (20) = 0.34, ns) (nie pokazano).
Myszy otrzymały ketaminę lub nośnik po ostatniej sesji porażki i kontynuowały testowanie po zabiegu ICSS (D10, P1-5). Progi ICSS uzyskane w dniach przed leczeniem (D1-9) zostały opracowane dla każdej grupy. Przeanalizowano progi dla D10 i P1-5, aby ocenić czasowe działanie ketaminy. Ta sama dawka ketaminy (20 mg / kg), która osłabiała unikanie społeczne u pokonanych myszy w teście SI, nie osłabiała anhedonii w teście ICSS (Rysunek 5); istniał główny efekt grupy [F (1,45) = 48.65, p<0.0001], ale brak istotnej interakcji grupy X traktowania X dnia. Ułożenia elektrod ICSS były nie do odróżnienia od tych przedstawionych wcześniej (28).
DYSKUSJA
CSDS wytwarza anhedonię w paradygmacie ICSS u myszy. W szczególności pokazujemy, że CSDS zmniejsza satysfakcjonujący wpływ stymulacji LH, mierzony wzrostem progów ICSS (19), z efektami utrzymującymi się do 5 dni po CSDS. Wyniki te są zasadniczo zgodne z wynikami poprzednich badań na szczurach (59) i chomiki (60), która wykorzystała inne metodologie do określenia siły nagrody stymulacji mózgu. Zgodnie z oczekiwaniami na podstawie wcześniejszych prac (54), które wykazały, że myszy, które wykazują nadekspresję ΔFosB, są odporne na rozwój deficytów społecznych i deficytów preferencji sacharozy, odkryliśmy, że myszy były również odporne na działanie CSDS wywołujące anhedonię w teście ICSS. Ponadto zbadaliśmy właściwości przeciwdepresyjne ketaminy w paradygmacie CSDS. Ostre leczenie ketaminą u pokonanych myszy osłabiło unikanie społeczne w teście SI. To ostre działanie jest godne uwagi, zważywszy że podobne efekty obserwuje się tylko po przewlekłym leczeniu fluoksetyną lub imipraminą (12,16). Jednakże ostra ketamina nie miała wpływu na anhedonię w teście ICSS. Nasze odkrycia uzupełniają wcześniejsze prace pokazujące, że CSDS zmniejsza preferencje dla nagród naturalnych (12,13,15) i wskazują, że ICSS jest czułą, niezawodną i wymierną metodą wykrywania efektów anhedonicznych CSDS w czasie u myszy. Wyniki pokazują również, że ketamina ma szybkie działanie przypominające antydepresanty na niektóre - ale nie wszystkie - zaburzenia behawioralne indukowane przez CSDS.
W paradygmacie CSDS podatne myszy wykazują deficyty preferencji sacharozy, które często interpretuje się jako anhedonię. Jednak liczne czynniki komplikują stosowanie testów na sacharozę jako środka anhedonii. Po pierwsze, brakuje im niezawodności: odnotowano spadek liczby CSDS (14-18), zwiększać (61,62) lub nie mają żadnego skutku (63,64) na preferencjach sacharozy, z podobnymi rozbieżnościami odnotowanymi przy zastosowaniu paradygmatu chronicznego łagodnego stresu (65,66). Po drugie, testy sacharozy mogą być mylone przez nowość roztworu sacharozy, ponieważ przewlekłe stresory mogą powodować neopobię (67,68). Wreszcie, ich znaczenie dla translacji jest niejasne, ponieważ nie ma różnic w preferencjach dla słodkich rozwiązań między osobami z poważnym zaburzeniem depresyjnym a zdrowymi kontrolami (69,70), a depresja i przewlekły stres mogą spowodować zarówno utratę wagi, jak i zysk (8,71-73). Czynniki te sugerują, że same testy preferencji sacharozy i konsumpcji mogą nie przedstawiać prawidłowego podejścia do oceny anhedonii. Chociaż nasze badania ICSS nie dotyczą tego, czy te testy związane z sacharozą odzwierciedlają funkcję nagrody, potwierdzają, że CSDS rzeczywiście produkuje anhedonię.
Jedną z zalet testu ICSS jest to, że umożliwia on codzienne pomiary funkcji nagrody, umożliwiając dokładną analizę ilości CSDS wymaganych do wytworzenia anhedonii. Powtarzane testy nie są wykonalne w testach preferencji SI lub sacharozy, ponieważ doświadczenie może wpływać na wyniki. Tutaj pokazujemy, że CSDS zaczyna znacząco podnosić progi ICSS przed drugą sesją porażki. Progi pozostawały podwyższone w całym okresie CSDS i przez okres do jednego tygodnia po jego zakończeniu, co wskazuje na utrzymującą się anhedonię. Te wartości progowe są zgodne z efektami innych terapii depresyjnych, w tym przewlekłego nieprzewidywalnego stresu (26,27), wycofanie leku (22-25), i agoniści receptora opioidowego kappa (29,58). Chociaż progi u myszy kontrolnych pozostawały stabilne podczas D1-10, nominalne wzniesienia podczas P1-5 mogą wynikać z osobliwości projektu eksperymentalnego. Konkretnie, myszy kontrolne trzymano w rozdzielaczu od specyficznego podczas D1-10, ale (jak wszystkie podmioty) były izolowane społecznie podczas P1-5. Ustalono, że izolacja społeczna dorosłych gryzoni wywołuje objawy związane z anhedonią (74).
Co ważne, wykazujemy, że możliwe jest złagodzenie anhedonii wywołanej CSDS w teście ICSS. Myszy, które wykazują nadekspresję ΔFosB w średnich kolczastych neuronach prążkowia typu D1 (55) są mniej wrażliwe na wzrost progów ICSS wywołanych przez CSDS. Jest to zgodne z wcześniejszymi raportami, że są również mniej wrażliwe na unikanie społeczne wywołane przez CSDS (54) i do progu rosnących efektów U50488, znany agonista receptora opioidowego kappa wywołujący dysforię (58). Zdolność nadekspresji ΔFosB do blokowania efektów anhedonicznych zarówno agonistów CSDS, jak i KOR sugeruje potencjalne nakładanie się mechanizmów molekularnych, jak zaproponowano wcześniej (75,76). Jednym z możliwych mechanizmów, dzięki którym ΔFosB może pośredniczyć w odporności na stres, jest indukcja GluR2 w jądrze półleżącym (NAc), które tłumi ton glutamatergiczny (54). Chociaż myszy osFosB-Control wykazują większy wzrost progów ICSS w porównaniu z tymi obserwowanymi u myszy C57BL / 6J, może to być spowodowane odmiennym tłem szczepów założycieli; rzeczywiście myszy ΔFosB-Control są również bardziej wrażliwe na unikanie społeczne wywołane przez CSDS (54).
Możliwe, że ostre bolesne skutki CSDS przyczyniają się do podwyższenia progów ICSS, biorąc pod uwagę, że ostry ból może zwiększyć progi ICSS (77). Wydaje się mało prawdopodobne, aby obserwowane wzrosty progu ICSS były spowodowane samym bólem, jednak z kilku powodów. Po pierwsze, ekspozycja na stresujące bodźce, w tym CSDS, często powoduje znieczulenie wywołane stresem (75,78). Po drugie, progi ICSS pozostały podwyższone po zakończeniu porażki, co wskazuje, że efekty CSDS są przedłużone i niezależne od ostrego bólu. Po trzecie, myszy, które „widzą” sesje porażek społecznych, wykazują zachowania depresyjne, pomimo braku kontaktu fizycznego (79). Wreszcie CSDS nie spowodował anhedonii u myszy z nadekspresją ΔFosB w prążkowiu, gdzie pośredniczy w odporności na stres (54). Obecne wyniki sugerują, że CSDS wywołuje adaptacje w obrębie ścieżek nagrody mózgowej (12,13,15,54), które dają fenotyp anhedonowy.
Chociaż standardowe leki przeciwdepresyjne mogą odwrócić behawioralny wpływ CSDS, wymagane jest przewlekłe leczenie (12,16). Ponieważ ostra ketamina ma szybkie działanie przeciwdepresyjne u ludzi (31-39), oceniliśmy, czy ostre leczenie ketaminą odwraca skutki CSDS u myszy. Stwierdziliśmy, że pojedyncza dawka ketaminy (20 mg / kg, IP) powoduje gwałtowne (~ 24 godziny) efekty podobne do antydepresyjnych w teście SI po ekspozycji na CSDS. Jest to zgodne z licznymi badaniami opisującymi szybkie efekty (w ciągu kilku godzin) subestestetycznych dawek ketaminy u ludzi (31-39), nawet u pacjentów z depresją oporną na leczenie (32,34,38,39). Ketamina ma również szybkie działanie przeciwdepresyjne w innych modelach zwierzęcych, w tym w teście wymuszonego pływania (FST) i teście zawieszenia ogona (TST) (40,41,42,43,44,48,50), wyuczony paradygmat bezradności (45,50,51) i paradygmat chronicznego łagodnego stresu (46,47,49). Ani CSDS, ani ostra ketamina nie wpływały na aktywność lokomotoryczną, co jest ważnym czynnikiem wykluczającym nieswoiste efekty na moc wyjściową silnika, które mogą komplikować interpretację danych. Biorąc pod uwagę, że ketamina wywołuje amnestyczne efekty u gryzoni (52,53), oceniliśmy możliwość, że ketamina zakłóca uczenie się i pamięć związaną ze stresem. Zgodnie z poprzednią pracą (50), stwierdziliśmy, że 20 mg / kg ketaminy nie zakłóca działania w teście biernego unikania, co sugeruje, że działanie przeciwdepresyjne leku w naszych badaniach nie jest spowodowane upośledzeniem pamięci. Dalej pokazujemy, że ostre leczenie ketaminą, które zmniejsza unikanie społeczne, nie wpływa na zachowanie w EPM, chociaż poprzednie raporty są niejednoznaczne (42,43). Razem nasze odkrycia sugerują, że wpływ ketaminy w teście SI można odróżnić od wpływu na uczenie się, pamięć i lęk.
Co ciekawe, pojedyncze wstrzyknięcie 20 mg / kg ketaminy 24 hr przed pierwszym dniem CSDS nie miało wpływu na unikanie społeczne, co sugeruje niezdolność do zapobiegania rozwojowi powtarzanych adaptacji wywołanych stresem, przynajmniej w przypadku tej pojedynczej dawki. Dodatkowo, podobne do ketaminy działanie przeciwdepresyjne w teście SI nie było trwałe: myszy ponownie przetestowane 1 tydzień później nie wykazały ciągłego tłumienia unikania społecznego wywołanego przez CSDS. Odkrycie to jest zasadniczo spójne z badaniami klinicznymi, z których wynika, że pacjenci, którzy reagują na ostrą ketaminę często doświadczają nawrotu w ciągu kilku dni (31,39,80) oraz z przedklinicznymi doniesieniami o ostrych, ale nie uporczywych działaniach przeciwdepresyjnych ketaminy w FST i TST u myszy (41,51,81), chociaż istnieją również raporty o trwałych efektach (45,49,50,82). Różnice te mogą być spowodowane intensywnością lub rodzajem stresu (np. Stres społeczny w porównaniu z FST lub TST) lub różnicami napięć (41). Powtarzające się leczenie ketaminą może być konieczne do wywołania trwałych efektów. Niedawno doniesiono, że powtarzane leczenie ketaminą u szczurów było konieczne do uzyskania długotrwałego, odpornego fenotypu w przewlekłym nieprzewidywalnym modelu stresu (81). Ponadto istnieją dowody na to, że przewlekłe podawanie ketaminy wywołuje działania podobne do leków przeciwdepresyjnych w dawkach, które nie są bardzo skuteczne (83). Istnieją doniesienia, że wielokrotne infuzje u pacjentów z depresją oporną na leczenie mogą skutkować bardziej trwałą odpowiedzią przeciwdepresyjną w porównaniu z pojedynczą infuzją (84-86). Jednak powszechne stosowanie ketaminy jako środka terapeutycznego może być ograniczone przez odpowiedzialność za nadużycia i inne działania niepożądane (87-89). Charakterystyka przebiegu czasowego efektów ketaminy w modelach zwierzęcych może pomóc zoptymalizować schematy leczenia klinicznego.
Pomimo jego wpływu na unikanie społeczne, ostra ketamina nie zablokowała efektów anhedonicznych CSDS w teście ICSS. Było to nieoczekiwane, biorąc pod uwagę wcześniejsze doniesienia, że ketamina odwraca związane ze stresem spadki preferencji sacharozy (45,48) i zwiększa wypływ dopaminy w NAc (90), efekt często związany z podwyższonym nastrojem (91). Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą nie ma doniesień o zdolności standardowych leków przeciwdepresyjnych do odwrócenia skutków CSDS na ICSS. Nie możemy wykluczyć możliwości, że leczenie ketaminą może odwrócić anhedonię indukowaną przez CSDS w teście ICSS, stosując inne schematy leczenia (np. Różne dawki, powtarzane podawanie) lub szczepy myszy, chociaż takie badania wykraczają poza zakres tego raportu, biorąc pod uwagę liczbę możliwych permutacje w projektowaniu eksperymentalnym. Jednak badania na zwierzętach obejmujące powtarzane podawanie ketaminy mogą mieć ograniczoną wartość w zrozumieniu, dlaczego lek jest klinicznie skuteczny po ostrym podaniu u ludzi (31).
CSDS wywołuje również silne zachowania lękowe, jak zmierzono w testach eksploracyjnych, takich jak podniesiony labirynt lub otwarte pole (12,13). Jednak ważną cechą paradygmatu CSDS jest to, że może on odróżnić miary podobne do lęku od bardziej depresyjnych znaków, takich jak unikanie społeczne lub deficyty preferencji sacharozy. W szczególności, deficyty społeczne i deficyty preferencji sacharozy są skutecznie leczone standardowymi lekami przeciwdepresyjnymi, ale nie lekami przeciwlękowymi (12). Co więcej, myszy wykazujące odporny fenotyp (tj. Te, które nie mają unikania społecznego i deficyty preferencji sacharozy) wykazują równoważne poziomy zachowania podobnego do lęku (15), jak widać u myszy z nadekspresją ΔFosB (54). Podobnie pokazujemy, że ostra ketamina (20 mg / kg) wpływała na jeden wymiar zachowania depresyjnego (unikanie społeczne), ale nie na inne (anhedonia, lęk, uczenie się i pamięć), sugerując, że te zachowania reprezentują odrębne domeny regulowane przez oddzielne, ale nakładające się obwody w mózgu (92). Mechanizmy molekularne, dzięki którym ketamina wytwarza te działania przeciwdepresyjne, nie są dobrze poznane, ale mogą obejmować zmiany w funkcjonowaniu glutaminianu lub syntezie białek w obszarach mózgu, w tym w hipokampie i korze czołowej (45,46,47,50).
Podziękowanie
Badania zostały sfinansowane z grantów od National Institutes of Health (MH063266 na WC; R01MH51399 i P50MH096890 na EJN; MH090264 na SJR). RJD był wspierany przez grant szkoleniowy (T32MH020017) z Narodowego Instytutu Zdrowia.
Przypisy
UJAWNIENIA FINANSOWE
Autorzy nie zgłaszają żadnych biomedycznych interesów finansowych ani potencjalnych konfliktów interesów.
Zastrzeżenie wydawcy: Jest to plik PDF z nieedytowanym manuskryptem, który został zaakceptowany do publikacji. Jako usługa dla naszych klientów dostarczamy tę wczesną wersję manuskryptu. Rękopis zostanie poddany kopiowaniu, składowi i przeglądowi wynikowego dowodu, zanim zostanie opublikowany w ostatecznej formie cytowania. Należy pamiętać, że podczas procesu produkcyjnego mogą zostać wykryte błędy, które mogą wpłynąć na treść, a wszystkie zastrzeżenia prawne, które odnoszą się do czasopisma, dotyczą.
Referencje
;