Survey
* Your assessment is very important for improving the workof artificial intelligence, which forms the content of this project
* Your assessment is very important for improving the workof artificial intelligence, which forms the content of this project
Ośrodkowe mechanizmy wpływu kortykosteronu na reakcje lękowe u szczurów Anna Skórzewska Zakład Neurochemii, Instytut Psychiatrii i Neurologii w Warszawie Celem pracy była analiza wpływu przewlekłego podawania kortykosteronu na reakcje lękowe zwierząt i aktywność wybranych struktur mózgu. Oceniano wpływ jednorazowego i wielokrotnego podawania kortykosteronu (5 i 20 mg/kg) na reakcje lękowe zwierząt w testach: reakcji neofobii i uwarunkowanego lęku. Następnie, przy pomocy znacznika aktywacji neuronów (białko c-Fos), przeprowadzono analizę zmian w aktywacji wybranych struktur, wywołanych kortykosteronem i ekspozycją na kontekst awersyjny. Jednocześnie analizowano aktywność osi HPA (podwzgórze-przysadka-nadnercza), wyrażoną ekspresją kortykoliberyny w wybranych strukturach mózgu i stężeniem kortykosteronu w osoczu. Następnie przeprowadzono ocenę wpływu kortykosteronu na aktywność układów neuroprzekaźnikowych w grzbietowym hipokampie u czuwających zwierząt, in vivo (mikrodializa). Jednorazowe podanie kortykosteronu (90 min przed testem otwartego pola i 90 min przed sesją treningową modelu uwarunkowanego lęku) zwiększało eksplorację nieznanego otoczenia, oraz znacznie osłabiało reakcję lękową znieruchomienia „freezing” i zwiększało stężenie kortykosteronu oceniane po 24 godzinach. Pojedyncza dawka kortykosteronu nasiała, indukowaną kontekstem awersyjnym, aktywność neuronalną obszarów drobno- i wielkokomórkowych jąder przykomorowych podwzgórza (pPVN i mPVN), jąder przyśrodkowych ciała migdałowatego (MeA) oraz obszaru 1 kory obręczy (Cg1). Powyższym zmianom towarzyszyła zwiększoną ekspresją kortykoliberyny (CRF) w pPVN, mPVN i MeA, obszarze 2 kory obręczy (Cg2) i drugorzędowej korze motorycznej (M2). Natomiast, w jądrach centralnych ciała migdałowatego (CeA) odnotowano zmniejszenie produkcji kortykoliberyny. Jednorazowe podanie kortykosteronu w dawce 20 mg/kg zwiększało również stężenie kwasu glutaminowego (Glu), asparaginowego (Asp) i gamma-aminomasłowego (GABA) w hipokampie. Nie odnotowano zmian współczynnika Glu/GABA (teoretycznego wskaźnika aktywacji strukturalnej, wyrażonego jako iloraz stężeń kwasu glutaminowego do GABA). Przewlekłe podawanie kortykosteronu (przez 25 dni, podanie ostatniej dawki 90 minut przed sesją treningową modelu uwarunkowanego lęku) zmniejszało eksplorację nieznanego otoczenia, zwiększało warunkowanie awersyjne i zmniejszało stężenie kortykosteronu w osoczu oceniane podczas sesji testowej. Kontekst awersyjny zwiększał ekspresję c-Fos w mPVN, zakręcie zębatym hipokampa (DG), Cg1, Cg2 i pierwszorzędowej korze motorycznej (M1). Przewlekłe podawanie kortykosteronu zmniejszało liczbę komórek c-Fos-pozytywnych w mPVN i DG, zwiększało w M1, oraz dodatkowo stymulowało aktywność neuronalną w CeA. Ponadto wielokrotne iniekcje kortykosteronu i ekspozycja na kontekst awersyjny zmniejszało ekspresję CRF w pPVN, mPVN i DG oraz zwiększało liczbę komórek CRF-pozytywnych w CeA i korze czołowej (Cg1, Cg2, M2). Przewlekłe podawanie kortykosteronu w dawce 20 mg/kg powodowało wzrost poziomu podstawowego (bez stymulacji kortykosteronem) Glu i współczynnika Glu/GABA. Podanie przypominającej dawki kortykosteronu zwierzętom przewlekle traktowanych hormonem prawie całkowicie obniżało stężenie kwasu glutaminowego w hipokampach oraz zmniejszało wartość współczynnika Glu/GABA. Otrzymane wyniki wskazują na przeciwlękowe działanie kortykosteronu po podaniu jednorazowym. Wydaje się, że nasilona aktywność kory obręczy, MeA, PVN wraz z pobudzeniem osi HPA (wzrost stężenia kortykosteronu we krwi) pozwalają na lepsze przygotowanie i reakcję organizmu na sytuację stresową (np.: zwiększenie lokomocji umożliwiające ucieczkę z miejsca zagrożenia). Jednorazowe podanie kortykosteronu zwiększa również aktywność zarówno systemu aminokwasów pobudzających (Glu, Asp) jak i hamujących (GABA, Gly) w hipokampach grzbietowych, co prawdopodobnie umożliwia utrzymanie homeostazy w ośrodkowym układzie nerwowym. Natomiast, w przypadku podań wielokrotnych wykazano działanie prolękowe kortykosteronu oraz zahamowanie aktywności osi HPA (zmniejszenie ekspresji CRF w PVN i spadek stężenia kortykosteronu w osoczu). Ponadto, zwiększona ekspresja białka c-Fos w CeA i korze czołowej mogą być związane z nasileniem reakcji lękowej i nasileniem pamięci awersyjnej. Przewlekłe podawanie kortykosteronu doprowadziło do wzrostu stężenia Glu w hipokampie, sugerując nasiloną syntezę kwasu glutaminowego. Podanie przypominającej dawki kortykosteronu hamowało wydzielanie Glu i zmniejszało wartość współczynnika Glu/GABA. Wydaje się, że taki mechanizm umożliwia utrzymanie równowagi w aktywności aminokwasowej w ośrodkowym układzie nerwowym oraz służy osłabieniu procesów neurodegeneracyjnych w hipokampach, wywołanych przez przewlekły stres. The central effects of corticosterone administration on rat anxiety-like behavior Anna Skórzewska Department of Neurochemistry, Institute of Psychiatry and Neurology, Warsaw The aim of the study was to analyze the influence of chronic corticosterone administration on rat emotional behavior, and the activity of selected brain structures. The effects of acute and chronic pretreatment of rats with two doses of corticosterone (5 and 20 mg/kg) were analyzed in two models of fear responses: neophobia-like behavior in the open field test, and freezing reaction in the conditioned fear test. Behavioral effects (a freezing reaction) of glucocorticoid administration were compared with changes in the hypothalamo-pituitary-adrenocortical (HPA) axis function (measured by CRF expression and blood total corticosterone concentration), and expression of an immediate early gene (c-Fos, a marker of neuronal activity) in different brain structures. Then, I have compared the effects of acute and chronic administration of corticosterone on the concentration of neurotransmitter activity, in the dorsal hippocampus, in freely moving rats (microdialysing in vivo). Acute pretreatment of rats with corticosterone (90 min before open field test and 90 min before training session of the conditioned freezing test) enhanced rat exploratory behavior, decreased freezing reaction, and increased plasma corticosterone concentration, examined 24 h later on the test day. This effect of corticosterone was accompanied by selective enhancement of stress-induced c-Fos expression in the parvocellular and magnocellular neurons of the paraventricular hypothalamic nucleus (pPVN, and mPVN), medial amygdala nucleus (MeA) and cingulate cortex, area 1 (Cg1). Furthermore, acute glucocorticoids administration induced CRF expression in the pPVN, mPVN, MeA, cingulate cortex, area 2 (Cg2) and secondary motor cortex (M2). Additionally, single injection of the corticosterone decreased CRF expression in the central nucleus of the amygdala (CeA). The acute administration of corticosterone (20 mg/kg) increased also hippocampal concentration of extracellular glutamate (Glu), aspartate (Asp), and gammaaminobutyric acid (GABA). The Glu/GABA (the theoretical parameter defining the local neuronal excitatory processes) ratio remained unchanged. Repeated administration of corticosterone (for 25 days, the final injection 90 min before contextual fear conditioning training) inhibited exploratory behavior, enhanced freezing responses on retest, decreased plasma corticosterone concentration and produced a complex pattern of changes in c-Fos expression stimulated by exposure of rats to the aversively conditioned context. Aversive context induced c-Fos production in the following brain areas: mPVN, dentate gyrus (DG), Cg1, Cg2 and primary motor cortex (M1). In rats chronically treated with corticosterone this effect was attenuated in the mPVN, and DG, enhanced in the M1 and additionally observed in the CeA. Furthermore, repeated injection of the corticosterone decreased aversive context induced CRF expression in the pPVN, mPVN, and DG, enhanced in the CeA, and frontal cortex (Cg1, Cg2, and M2). In the chronically treated animals, the baseline concentration of glutamate and the Glu/GABA ratio were increased. Most interestingly, a challenge dose of corticosterone given to the animals chronically pretreated with this hormone almost completely depleted hippocampal glutamate, and decreased the Glu/GABA ratio. The experiments provide evidence for the anxiolytic-like effect of acute corticosterone administration. It is suggested, that the enhanced activity of cingulated cortex, MeA, pPVN and mPVN, with ensuing stimulation of the HPA axis and increased serum glucocorticoid concentration, might serve to better prepare the organism to survive in a threatening situation (e.g. stimulation of exploratory behavior to get away from aversive environment). The acute administration of corticosterone produced an increase of hippocampal concentration of both excitatory (Glu, Asp) and inhibitory (GABA, glycine) amino acids, suggesting that the neurotransmitter homeostatsis in the hippocampus was not affected. On the other hand, the chronic corticosterone treatment produced the anxiogenic-like effect, and inhibited the HPA axis activity (i.e. it reduced the expression of CRF in PVN, and decreased blood corticosterone concentration). Furthemore, the repeated pretreatment of rats with corticosterone enhanced the activity of CeA and frontal cortex with ensuing improvement of memory of aversive events. The chronic administration of corticosterone increased also the hippocampal concentration of glutamate, indicating an enhancement of local glutamate synthesis. A challenge dose of corticosterone given to the animals chronically pretreated with this hormone almost completely depleted hippocampal glutamate, and decreased the Glu/GABA ratio. This phenomenon probably reflects an enhancement of feedback mechanisms regulating glutamic acid reuptake, and has protective influence on the local neuronal population, and inhibits the neurogenerative processes evoked by chronic stress.