Suderinti gyvūnų ir žmonių duomenys rodo, kad aktyvino / inhibino kelias gali būti susijęs su antidepresantu vertimo psichiatrija

Suderinti gyvūnų ir žmonių duomenys rodo, kad aktyvino / inhibino kelias gali būti susijęs su antidepresantu vertimo psichiatrija

Anonim

Dalykai

  • Ląstelių signalizavimas
  • Depresija
  • Genetinės asociacijos tyrimas
  • Farmakogenetika

Anotacija

Nepaisant akivaizdaus poreikio patobulinti depresijos gydymo būdus, pastangos sukurti konceptualiai naujus antidepresantus iki šiol buvo palyginti nesėkmingos. Čia pateikiame vertimo metodą, apjungiantį hipotezių be bandymų su gyvūnais rezultatus su genetinės asociacijos tyrimo depresija duomenimis. Palyginus genus, kuriuos reguliavo lėtinis paroksetino gydymas pelių hipokampe, su genais, parodančiais reikšmingą ryšį su antidepresantų gydymu dviejuose farmakogenetiniuose tyrimuose, vienintelis aktyvino kelias parodė šį dvigubą asociacijos modelį, todėl buvo pasirinktas kaip kandidatas. Ištyrėme aktyvino A ir IA aktyvino receptorių mRNR reguliavimą po gydymo antidepresantais. Mes ištyrėme stereotaksinio aktyvino infuzijos į hipokampą ir amigdalą poveikį elgesio modelyje su depresija. Norėdami išanalizuoti, ar aktyvų signalizacijos kelio genų variantai prognozuoja antidepresantų gydymą, atlikome žmogaus genetinės asociacijos tyrimą. Po 1 ir 4 gydymo savaičių buvo pastebėti reikšmingi genų ekspresijos pokyčiai aktyvino signalizacijos kelyje. Aktyvinas A įšvirkščiamas į hipokampą ir sukelia ūmų antidepresantų poveikį. Polimorfizmai betaglikano gene, kuris yra aktyvinimo signalizacijos funkcinį antagonizmą skatinantis bendras receptorius, reikšmingai prognozuoja gydymo rezultatą mūsų sistemos masto farmakogenetikos tyrime, sergant depresija. Iš pelių ir žmogaus duomenų pateikiame suderintus įrodymus, kad genai, esantys aktyvino signalizacijos kelyje, žada naujus kandidatus, susijusius su neurobioginiais mechanizmais, kuriais grindžiami antidepresantai. Be to, mūsų duomenys rodo, kad šis kelias ateityje bus greitesnio veikimo antidepresantų taikinys.

Įvadas

Afektiniai sutrikimai yra pagrindinė sergamumo ir mirtingumo priežastis visame pasaulyje. 1, 2 Nors šiuo metu turimi antidepresantai yra saugūs ir veiksmingi, didžioji dauguma pacientų nereaguoja praėjus 3–5 savaitėms po gydymo pradžios, tik <50% pacientų remisija pasireiškia paskiriant pirmąjį vaistą. 3

Nepaisant akivaizdaus poreikio patobulinti gydymo būdus, įskaitant junginius, kurių veikimas prasideda greičiau, 4 pastangos sukurti konceptualiai naujus antidepresantus iki šiol buvo gana nesėkmingos. 5 Kadangi buvo iškelta hipotezė, kad individualus genetinis pagrindas prisideda prie ryškaus antidepresantų atsako nevienalytiškumo, pastaraisiais metais vis daugiau dėmesio buvo skiriama genetikos veiksnių, kurie galėtų padėti prognozuoti asmens reakciją į vaistą, nustatymui. Į kandidatus orientuotų metodų metu buvo parodyta, kad atskiri vieno nukleotido polimorfizmai (SNP) numato specifinius antidepresantų gydymo atsako aspektus, susijusius su afektiniais sutrikimais. 6, 7, 8. Nepaisant didelių pastangų identifikuojant naujus, dar neištirtus nuspėjamuosius genus atliekant didelius viso genomo asociacijų tyrimus, rezultatai yra gana kuklūs. Nė vienas iš tų tyrimų metu nustatytų SNP pagaliau nesukėlė reikšmės genomo mastu arba buvo nuosekliai pakartotas visuose tyrimuose, rodantis, kad reikia nustatyti alternatyvias farmakogenetines strategijas. 10, 11

Šiame tyrime mes naudojame konceptualiai kitokį požiūrį, integruodami ir sujungdami duomenis, gautus be hipotezių, atliktų su gyvūnais, taikant antidepresantų gydymo sąlygas, panašias į klinikinę situaciją (tai yra lėtinio geriamojo paroksetino gydymą) 12 su asociacijos tyrimo duomenimis, susijusiais su gydymo antidepresantais reakcija. sergantiems depresija. 13 Pateikiame suartinančių įrodymų apie aktyvinimo signalų teikimo kelio narių dalyvavimą reaguojant į antidepresantus. Pastarasis kelias buvo pasirinktas, nes jis buvo vienintelis, kuris parodė reikšmingą lėtinio paroksetino gydymo reguliavimą pelių hipokampo srityje ir parodė nominaliai reikšmingą ryšį su gydymu antidepresantais tiek Miuncheno antidepresantų atsako parašo (MARS), tiek STAR * D projektuose. . 13

Mes čia parodome, kad aktyvinas A turi antidepresantų savybių in vivo . Paroksetino sukeltas aktyvino βA reguliavimas kartu su ūmiomis į antidepresantus panašiomis savybėmis elgesio depresijos modelyje rodo galimai greitesnį veikimo pradžią. Atlikdami ikiklinikinių tyrimų duomenis pagal žmogaus situaciją, mes pagaliau galime pateikti įrodymų, kad aktyvino sistema turi reikšmės reaguojant į antidepresantų gydymą depresija sergantiems pacientams: genetinės asociacijos tyrime mes nustatėme specifinius poligorfizmus betaglikano gene, ko - receptorius surišantis inhibinas ir tarpininkaujantis aktyvinio signalizacijos funkciniam antagonizmui, 14 siekiant reikšmingai prognozuoti antidepresantų gydymą depresija.

medžiagos ir metodai

Genų atrankos kriterijai

Norėdami nustatyti stiprius kandidatus į šį transliacinį požiūrį, palyginome genus, kurie, kaip įrodyta, reikšmingai reguliuojami lėtinio paroksetino gydymo pelių hipokampo metu (žr. Sillaber ir kt., 12 ir 1 papildomą lentelę), su 43 genais, kurių nominalaus reikšmingumo ryšys yra su antidepresantu. atsakas į gydymą tiek MARS projektuose, tiek STAR * D (žr. Ising ir kt., 13 ir 1 papildomą lentelę). Tiesą sakant, aktyvino kelias buvo vienintelis būdas, kuris parodė šį dvigubos asociacijos (pelės / žmogaus) modelį, todėl buvo pasirinktas tolesnei analizei.

Gyvūnai ir laikymo sąlygos

Tyrimai buvo atlikti su DBA / 2OlaHsd pelių patinais (amžius: 10–16 savaičių; Harlan Winkelmann, Eystrup, Vokietija), kurie buvo atskirai laikomi standartiniuose narvuose 12L: 12D ciklo ir pastovios (23 ± 2 ° C) temperatūros sąlygomis. Maistas ir vanduo buvo teikiami ad libitum . Eksperimentams pritarė Aukštutinės Bavarijos vyriausybės, laboratorijos, laboratorinių gyvūnų priežiūros ir naudojimo komitetas.

Gydymas antidepresantais

Gyvūnai atsitiktine tvarka buvo paskirstyti į tirpiklio ar paroksetino grupę. Paroksetinas (Seroxat; GlaxoSmithKline, Brentfordas, JK) buvo suspenduotas vandenyje iki galutinės koncentracijos 1 mg ml −1 . Vaistas (10 mg kg – 1 ) arba nešiklis (vanduo) buvo skiriami per burną du kartus per parą per 28 dienas (lėtinis eksperimentas), 7 dienas (pagal subchroninį grafiką) arba tik vieną kartą (ūminis gydymas). Visais atvejais paskutinę dieną (arba atitinkamai pavienio ūmaus gydymo dieną) gyvūnai buvo gydomi ryte 0800 valandą ir buvo nužudyti po 4 valandų. Smegenys buvo pašalintos, užšaldytos izopentane –40 ° C temperatūroje ir laikomos –80 ° C temperatūroje in situ hibridizacijos tyrimams.

Hibridizacija in situ ir pusiau kiekybinė mRNR raiškos lygių analizė

Užšaldytos smegenys buvo padalytos į kriostato mikrotomą (16 μm, vainikinės dalys) ir sekcijos iki naudojimo buvo laikomos –80 ° C temperatūroje. Hibridizacija in situ, naudojant 35 S-UTP pažymėtus ribonukleotidinius zondus, buvo atlikta, kaip aprašyta anksčiau. 15 Aktyvino βA cDNR (508 bp) buvo gauta amplifikuojant PGR iš pelės hipokampo ir vėliau klonuota į pCRII-TOPO vektorių (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA). Naudoti pradmenys buvo šie: aktyvino βA prieš srovę (5′-TGGATGGAGATGGGAAGAAG-3 ′) ir βA aktyvino pasroviui (5′-TCCATTTTCTCTGGGACCTG-3 ′). ΒA aktyvino cDNR šablonas, įskaitant T7 ir SP6 promootorius, skirtus sensacijai ir antisense riboprobe in vitro transkripcijai, buvo gautas PGR amplifikacija iš vektoriaus, naudojant T7 pradmenis (5′-GAATTGTAATACGACTCACTATAGGGCGAATTG-3 ′) ir SP6 pradmenis (5′-). CCAAGCTATTTAGGTGACACTATAGAATACT-3 ′). Aktyvino receptoriaus IA in situ zondas anksčiau buvo išsamiai aprašytas.

Skaidrės buvo pritaikytos „Kodak Biomax MR“ filmams („Eastman Kodak“, Ročesteris, NY, JAV) ir buvo sukurtos. Autoradiografai buvo suskaitmeninti, o santykinė išraiška buvo nustatyta naudojant kompiuterinę optinę densitometriją („Scion Image“; „Scion Corporation“, Frederick, MD, JAV), kaip aprašyta anksčiau. 16

Aktyvino A stereotaksinės infuzijos elgesio su dantų žandikauliu ir amygdala poveikis

Pelės buvo anestezuojamos pentobarbitaliniu natrio tirpalu, praskiestu 0, 9% NaCl (80 mg kg –1 kūno svorio, intraperitoniniu būdu; Narcoren; Rhone Merieux, Hallbergmoos, Vokietija) ir patalpintos į stereotaktinį aparatą (Stoelting, Wood Dale, IL, JAV). Nerūdijančio plieno kreipiamosios kaniulės (Hamiltonas, 23 vnt., Bonaduz, Šveicarija) buvo implantuojamos abipusiai (amigdalos koordinatės, atsižvelgiant į bregmą: −1, 0 mm iš priekio ir užpakalio; ± 3, 1 mm šoninės ir –1, 8 mm dorsoventralinės; gretimoms dantų dalims: 1, 4 mm priekinis – užpakalinis, ± 1, 0 mm šoninis ir −1, 1 mm dorsoventralinis pagal Paxinos ir Watson smegenų atlasą). Po operacijos gyvūnams buvo leista pasveikti 14 dienų. Pelėms buvo abipusiai infuzuotas rekombinantinis žmogaus / pelės / žiurkės aktyvinas A (1 μg vienoje pusėje; be nešiklio; R&D Systems, Mineapolis, MN, JAV) 0, 1% galvijo serumo albumino fosfato buferiniame tirpale arba nešiklyje. Bendras infuzijos tūris buvo 1 μl (Hamiltono injekciniai švirkštai, 31 gabarito). Teisingas kaniulių išdėstymas buvo nustatytas atliekant histologinį morfologinį patikrinimą.

Modifikuota skylių lenta

Norėdami gauti išsamią apžvalgą apie aktyvino A sukeltus elgesio pokyčius ir išsiaiškinti bazinės lokomotorinės veiklos pokyčius, atlikome modifikuotos skylių plokštės testą (išsamiau žr. Ohl ir kt., 17 psl . ). Modifikuota skylių plokštė suteikia galimybę be streso ištirti įvairias graužikų elgesio matmenys tik vieno bandymo metu. Pelės gavo vieną tirpiklio arba aktyvino A infuziją ir buvo tiriamos modifikuotoje skylių plokštėje praėjus 20 val. Po gydymo. Apsilankymai taryboje, auginimas, elgesys su viliojimu ir ištempti lankymai buvo rankiniu būdu įvertinami patyrusio vertintojo. Visas nuvažiuotas atstumas (lokomotorinis aktyvumas) buvo analizuojamas automatiškai (vaizdo stebėjimo sistema „Any-Maze“, Wood Dale, IL, JAV).

„Porsolt“ priverstinio plaukimo testas

Pelėms buvo gauta dvišalė infuzija su kiekviena transporto priemone arba aktyvinu A 15 minučių prieš pirmąjį priverstinio plaukimo testą (FST) (5 min. Bandymo laikotarpis). 18 Plaukimo, muštynių ir plaukimo parametrus įvertino akliesiems stebėtas gydytojas. Norint ištirti pirmojo FST poveikio, gauto naudojant nešiklį ar aktyviną A, poveikį streso įveikimo strategijai, visi gyvūnai buvo pakartotinai patikrinti 24 valandas po infuzijos.

Žmogaus genetinės asociacijos tyrimas

Norėdami ištirti, ar aktyvų signalizacijos kelyje dalyvaujančių genų variantai (SNP) yra susiję su gydymo antidepresantais reakcija, atlikome žmogaus genetinės asociacijos tyrimą.

Dalykai

Iš viso į MARS projektą buvo įtraukti 575 vienpoliai depresijos pacientai (262 vyrai ir 313 moterys) nuo 18 iki 75 metų, paguldyti į Miuncheno, Maxo Plancko psichiatrijos instituto ligoninę, Vokietijoje, į MARS projektą (//www.mars- depresija.de). 19, 13, 20 Tai yra natūralistinis farmakogenetinis tyrimas ir visi pacientai gydomi antidepresantais pagal gydytojo pasirinkimą. Antidepresantų koncentracija plazmoje buvo stebima, kad būtų užtikrintas kliniškai efektyvus vaisto kiekis. Psichiatrai diagnozavo pacientus pagal IV psichikos sutrikimų diagnostikos ir statistikos vadovą, o pacientai buvo įtraukti į tyrimą per pirmąsias 3–5 dienas po stacionaro priėmimo. Neįtraukti pacientai, turintys depresijos sutrikimą dėl bendros medicininės ar neurologinės būklės, kaip ir pacientai, kuriems visą gyvenimą diagnozuota narkotikų vartojimas ir depresiniai simptomai, atsirandantys dėl piktnaudžiavimo alkoholiu ar narkotinėmis medžiagomis ar priklausomybės. Etninę tautybę įrašėme naudodamiesi savarankiško paciento ir visų keturių senelių tautybės, pirmosios kalbos ir etninės kilmės ataskaita. Tyrimą patvirtino Liudviko Maksimilianso universiteto Miunchene, Vokietijoje, etikos komitetas, ir buvo gautas visų tiriamųjų rašytinis informuotas sutikimas.

Depresijos simptomų sunkumas buvo vertinamas prižiūrint apmokytiems pacientams, naudojant 21 punkto Hamiltono depresijos įvertinimo skalę (HAM-D 21 ). Tinkami buvo pacientai, kurie atitiko bent vidutinio sunkumo depresijos epizodo (HAM-D14) kriterijus. Įvertinimai buvo atlikti per 5 dienas nuo priėmimo ir po to kas savaitę iki išleidimo. Atsakas į antidepresinį gydymą buvo įvertintas praėjus 5 savaitėms po priėmimo ir buvo apibrėžtas kaip HAM-D balų sumažėjimas> 50% nuo balų, gautų priėmimo metu.

DNR paruošimas, SNP atranka ir genotipas

Dalyvavimo tyrime metu iš kiekvieno paciento buvo paimta 40 ml etilengndiamintetraacto rūgšties kraujo. Iš šviežio kraujo DNR buvo išgauta naudojant „Puregene“ viso kraujo DNR ekstrahavimo rinkinį („Gentra Systems“, Mineapolis, MN, JAV).

SNP buvo gauti remiantis mūsų MARS farmakogenetinio tyrimo viso genomo asociacijos metodu. Pagal standartinius gamintojo protokolus buvo atliktas „Illumina Human 610“ keturių granulių lustų (Illumina, San Diegas, CA, JAV) genotipo nustatymas. Ši mikroschema patikrina daugiau nei 620 901 racionaliai parinktų žymėjimo SNP ir kopijų skaičiaus variacijos žymeklių kiekviename pavyzdyje. Vidutinis skambučių dažnis viršijo 99%, o mažiau kaip 98% mėginių buvo pakartotinai įvesti arba neįtraukti į tyrimą. Du kartus genotipuotų mėginių atkuriamumas buvo 99, 99% ar geresnis. Iš viso 166 SNP, esantys genomo regionuose, koduojančiuose aktyvų signalizacijos kelyje dalyvaujančius genus, įskaitant žymenis iki 10 kb 5 ′ ir 3 ′ nuo transkripcijos pradžios ir pabaigos, buvo išrinkti iš šių genų: follistatinas ( FST ; 1 SNP) ), inhibino / aktyvino beta A ( INHBA ; 1 SNP), alfa inhibino ( INHA ; 1 SNP), 1A aktyvino rezeptorio ( ACVR1A ; 20 SNP), 1B aktyvino reazeptoriaus ( ACVR1B ; 4 SNP), 2A aktyvino reaktoriaus ( ACVR2A ; 8). SNP), 2B aktyvino rezeptorius ( ACVR2B ; 4 SNP), betaglikanas ( TGFBR3 ; 73 SNP), Smad2 ( SMAD2 ; 10 SNP) ir Smad3 ( SMAD3 ; 44 SNP).

Statistinė analizė

Eksperimentai su gyvūnais

Visų bandymų su gyvūnais statistinei analizei buvo naudojama komerciškai prieinama programa SPSS 12. Modifikuotos skylių lentos bandymo (aktyvino ir nešiklio grupės) duomenys buvo analizuojami atliekant vienpusę dispersijos analizę (ANOVA). Jei buvo nustatytas reikšmingas bendras poveikis, po ANOVA buvo atliktas post-hoc Newmano – Keulso testas. Dviejų grupių palyginimai buvo atlikti be suporuotų t- testų. Visais atvejais reikšmingumo lygis buvo nustatytas P <0, 05. Duomenys pateikiami kaip vidurkis ± sem

Žmogaus genetinės asociacijos tyrimas

Visiems SNP buvo atlikti tikslūs Hardy – Weinberg pusiausvyros testai. Į analizę neįtraukti 22 SNP, kurių mažas alelių dažnis yra mažesnis nei 10% ir kurių skambučio dažnis yra <98% arba kurių Hardy – Weinberg pusiausvyros nuokrypis yra mažesnis nei 10–5 paklaidos lygyje. Galutinė analizė buvo atlikta naudojant 127 SNP.

Pagrindiniai aleliniai tyrimai buvo atlikti naudojant PLINK (//pngu.mgh.harvard.edu/purcell/plink). 23 Mes panaudojome permutacijos procedūras, kad empiriškai sugeneruotume reikšmingumo lygius, ir pakoregavome visus ryšius daugkartiniam testavimui, naudodami Bonferroni korekciją 127 nepriklausomiems testams.

Rezultatai

Aktyvino sistema yra lėtinio paroksetino gydymo tikslas

Lėtinis antidepresantų gydymas paroksetinu reikšmingai padidino βA mRNR aktyvino ekspresiją CA1 ( P <0, 05) ir gyrus danties srityje ( P <0, 05; 1 paveikslas). Gydymas paroksetinu neturėjo jokios įtakos aktyvino βA mRNR lygiui hipokampo CA3 srityje, žievėje ir talame (duomenys nepateikti).

Image

Aktyvino sistema yra lėtinio gydymo antidepresantu paroksetinu taikinys. a ) Lėtinis gydymas paroksetinu žymiai padidina βA aktyvino mRNR ekspresiją hipokampo piramidinių ląstelių sluoksnio (CA1) CA1 srityje ir gyrusio dantenų srityje (DG). ( b ) Reprezentatyvūs autoradiografai, parodantys paroksetino sukeltą hipokampo aktyvino βA mRNR ekspresijos padidėjimą, palyginti su nešikliais gydytų pelių smegenyse. ( c ir d ) Inhibino α mRNR, priešingai, buvo sureguliuota DG po lėtinio paroksetino gydymo. ( a ) Atitinkamai padidėjus aktyvino βA mRNR raiškai, lėtinis paroksetinas sukėlė aktyvino receptoriaus IA mRNR lygius DG ir hipokampo CA3 srityje. ( f ) Reprezentatyvūs autoradiografai, iliustruojantys paroksetino sukeltą aktyvino receptoriaus IA mRNR ekspresijos padidėjimą, palyginti su nešikliais gydytų pelių smegenimis. Hipokampo piramidinių ląstelių sluoksnio sritis CA1, CA1; Hipokampo piramidinių ląstelių sluoksnio sritis CA3, CA3; Ctx, žievė. Transporto priemonių grupė: n = 8; paroksetino grupė: n = 9. * P <0, 05.

Visas dydis

Aktyviną sudaro β-subvienetų homodimerai arba heterodimerai (pavyzdžiui, aktyvinas A yra homodimeras, susidedantis iš dviejų βA aktyvino subvienetų), tuo tarpu inhibinas yra dimerinis baltymas, sudarytas iš α ir β subvienetų. Norėdami atmesti galimybę, kad dėl βA aktyvino reguliavimo padidėjimo gali susidaryti inhibinas A, kuris yra heterodimeras, susidedantis iš α inhibino ir aktyvino βA subvienetų, in situ hibridizuojant inhibitoriaus α subvienetą. Dėl lėtinio gydymo paroksetinu reikšmingai sumažėjo α mRNR inhibitoriaus laipsnis pakaušyje ( P <0, 05), tuo tarpu hipokampo CA1 ir CA3 srityje hipokampo ar žievės paroksetino poveikio α mRNR lygiui nebuvo galima pastebėti ( Figūra 1). Šie rezultatai rodo, kad aktyvinas A, bet ne slopinimas A, yra paroksetino sukelto padidėjusio reguliavimo tikslas.

Aktyvinio receptoriaus IA mRNR buvo pastebėtas reikšmingas padidėjęs reguliavimas po lėtinio gydymo paroksetinu hipokampo danties žandikaulyje, taip pat piramidės ląstelių sluoksnio CA3 srityje ( P <0, 05; 1 paveikslas).

Subchroninis, bet ne ūmus gydymas paroksetinu padidina aktyvinto βA mRNR kiekį hipokampinės danties giroje

Ūmus paroksetino gydymas neturėjo reikšmingos įtakos aktyvino βA mRNR ekspresijos lygiams nė viename iš tirtų regionų (2 pav.). Priešingai, pochroninis gydymas paroksetinu jau padidino βA mRNR aktyvino lygį CA1 ir hipokampo dantenų gnuose ( P <0, 05). Hipokampinės CA3 srityje buvo stebimas βA aktyvino mRNR sumažėjęs reguliavimas ( P <0, 05) (2 paveikslas).

Image

Hipokampinio βA mRNR ekspresijos reguliavimas priklauso nuo gydymo paroksetinu trukmės. a ) Ūmus gydymas paroksetinu nepakeitė βA aktyvino mRNR raiškos lygio nė vienoje iš tirtų neuroantominių sričių (hipokampo piramidės ląstelių sluoksnio CA1 = CA1 sritis; CA3 = hipokampo piramidės ląstelių sluoksnio sritis CA3 = CA3); DG = dentate gyrus; Ctx = žievė; n = 6 vienai grupei). b ) po 1 paros kasdienio gydymo savaite hipokampo generaliniame direktorate buvo galima selektyviai pastebėti reikšmingą βA mRNR aktyvumo padidėjimą; n = 9 vienai grupei). * P <0, 05.

Visas dydis

Stereotaktinė aktyvino A injekcija nepakeičia bazinio lokomotoriaus elgesio modifikuoto skydo bandymo metu

Aktyvino A švirkštimas abipusiai į amygdalą arba į dentatą gyrus reikšmingai nepakeitė nė vieno elgesio parametro, nustatyto modifikuotame skydo teste; visų pirma, per 5 minutes po skylių plokštelės ekspozicijos bendrojo lokomotorinio aktyvumo (viso nuvažiuoto atstumo) nesiskyrė ( amygdala : transporto priemonė, 17, 12 ± 3, 3; aktyvinas A, 22, 62 ± 3, 0; dentatas gyrus: transporto priemonė, 21, 4 ± 7, 4; aktyvinas A, 24, 5 ± 6, 1).

Stereotaktinė aktyvino A injekcija į hipokampinį dantų girą daro „Porsolt FST“ specifinį regionui būdingą antidepresantą.

Pastebėjome ryškų antidepresantų poveikį sukeliantį aktyvino A injekciją į gydomojo žandikaulio dantų žandikaulį FST: gyvūnams, gydomiems aktyvinu A, padidėjo veržimasis ( P <0, 05) ir reikšmingas sumažėjęs plūduriuojantis elgesys ( P <0, 01) be pokyčių. plaukimas (3a pav.) 15 minučių po gydymo. Vis dar buvo galima pastebėti ryškų kovingo elgesio skirtumą tarp gydymo grupių, kai gyvūnai buvo pakartotinai patikrinti praėjus 24 valandoms po aktyvino A injekcijos ( P <0, 05; 3a pav.).

Image

Stereotaktinė aktyvino A infuzija į hipokampinį dantytą gyrusą sukelia priverstinio plaukimo testo (FST) paradigmą, panašų į antidepresantus. a ) Galima pastebėti stiprų antidepresantų poveikį turinčiam aktyvino A injekcijai į hipokampinio dantytą gyrusą: gyvūnams, švirkščiantiems dvišališkai aktyvino A, pastebimai padidėjo kova (* P <0, 05) ir smarkiai sumažėjo plūduriuojantis elgesys (* P <0, 01) nekeičiant plaukimo 15 minučių po gydymo. Reikšmingas skirtingas elgesio skirtumas tarp gydymo grupių vis dar buvo pastebimas praėjus 24 valandoms po aktyvino A injekcijos. Norėdami ištirti, ar aktyvino A injekcijos elgesio poveikis priklauso nuo neuroanatominės srities, mes abipusiai suleidome aktyvino A į amygdalą. ( B ) Ūmi aktyvino A injekcija į amygdalą reikšmingai nepakeitė nė vieno FST išmatuoto elgesio parametro. Tačiau praėjus 24 valandoms po aktyvino A injekcijos, mes pastebėjome tendenciją ( P = 0, 056), kad didėja gyvūnų, kuriems prieš tai dieną buvo įšvirkšta aktyvinas A į amygdalą, plaukimo elgesys.

Visas dydis

Ūminė aktyvino A injekcija į amygdalą reikšmingai nepakeitė nė vieno FST išmatuoto elgesio parametro (3b pav.). Atlikdami pakartotinį testą praėjus 24 val. Po aktyvino A injekcijos, pastebėjome tendenciją ( P = 0, 056), kad gyvūnų, kuriems buvo įšvirkštas aktyvinas A į amygdalą, plaukimo įpročiai, palyginti su gyvūnų, nešiojamų per transporto priemonę, poveikiu, neturinčiu jokios įtakos kovai ar plūduriuojantis (3b paveikslas).

Betaglikano, žmogaus aktyvino sistemos nario, genetiniai variantai prognozuoja antidepresantų gydymą depresija

Iš 575 įtrauktų depresija sergančių pacientų 329 pasiekė atsaką po 5 savaičių gydymo antidepresantais, o 246 pacientai neatsakė. Iš viso buvo pasirinkti 166 SNP iš 10 genų, priklausančių aktyvino signalizacijos keliui, kad būtų galima susieti su gydymo atsaku. rs12082710 genotipas, esantis betaglikano gene ( TGFBR3 ), pasiekė geriausią asociaciją su nominalia alelio P reikšme 0, 0003 ir išgyveno daugkartinio testavimo korekcija su pakoreguota P verte 0, 044, šansų santykis 0, 65, patikimumo intervalas 0, 51– 0, 82 (žr. 4 paveikslą, kuriame pateiktas TGFBR3 regioninio susivienijimo grafikas). Mes pakartotinai paleidome PLINK, naudodamiesi amžiumi, lytimi ir depresijos sunkumu priimant kaip kovariacinius, tačiau reikšmingo ryšio su reakcija pokyčio nepastebėta. Pagrindinio alelio homozigotinės nešiotojos buvo dažnesnės tarp respondentų (respondentai prieš nereaguojančius: TT = 43, 8% / 26, 8%). Pakartotinai išmatuoti ANOVA parodė labai reikšmingą sąveiką tarp rs12082710 genotipo (F 926, 608 = 4, 8; P = 9, 28 × 10 –5 ) ir laiko pokyčiai HAM-D įvertyje . Taip pat buvo reikšmingas rs12082710 genotipo poveikis (F 2819 316 = 6, 7; P = 0, 001) (žr. 5 paveikslą). Prie šios pakartotinių matavimų analizės pridedant amžių ir lytį kaip kovariantą, ryšiai su SNP išliko reikšmingi (sąveikos efektas: F 926, 608 = 5, 042; P = 1, 97 × 10 –5 ). Kadangi priėmimo metu išmatuotas depresijos sunkumas jau yra priklausomas ANOVA kintamasis, jis nebuvo naudojamas kaip kovariatorius.

Image

Vieno nukleotido polimorfizmų (SNP) ryšys TGFBR3 ir atsakas į gydymą antidepresantais. –Log P vertės , alelė ( y ašis), yra nubraižytos atsižvelgiant į SNP fizinę vietą 1 chromosomoje ( x ašis). Du raudoni žymekliai: žymekliai esant stiprios jungties pusiausvyrai (LD r 2 > 0, 8).

Visas dydis

Image

Genetinės asociacijos tyrimas: TGFBR3 SNP rs12082710 genotipo ryšys ir atsakas per 5 savaites gydant antidepresantais po paguldymo į ligoninę. Hamiltono depresijos įvertinimo skalės (HAM-D) balai per pirmąsias 5 hospitalizacijos savaites nubraižyti pagal rs12082710 genotipą ( n = 568; CC n = 90; CT n = 272; TT n = 206). Pakartotinė dispersijos analizė (ANOVA) parodė reikšmingą rs12082710 genotipo ir laiko sąveiką HAM-D įvertyje ( P = 9, 28 × 10 –5 ), taip pat reikšmingą pagrindinį rs12082710 genotipo poveikį ( P = 0, 001).

Visas dydis

Iš viso 14 SNP buvo oficialiai siejama su gydymo atsaku po 5 savaičių, 9 iš jų buvo TGFBR3 , tačiau tik du iš jų buvo tvirto sąryšio pusiausvyroje ( r 2 > 0, 8; žr. 4 paveikslą).

Diskusija

Taikydami transliacinį metodą, derindami ikiklinikinio pelės modelio duomenis su pacientų antidepresantų atsako genetinių asociacijų duomenimis, gavome palaikomųjų įrodymų apie dar neaprašytą aktyvino signalizacijos kelio dalyvavimą modifikuojant antidepresantų gydymo rezultatus.

Ypatinga mūsų tyrimo stiprybė yra duomenų, gautų atlikus eksperimentus su pelėmis, mėgdžiojant klinikinę situaciją gydant lėtiniu antidepresantu, derinys su genetinės asociacijos duomenimis sergančiųjų depresija grupėje. Su gyvūnais ir žmonėmis susijusių duomenų derinys leido iš anksto pasirinkti galimus genus kandidatus iš neobjektyvaus mikrotraumos metodo, kad būtų galima atlikti išsamesnę analizę asociacijos tyrime, susijusiame su depresijos sergančių pacientų antidepresantų gydymu, ir padidinti asociacijos tyrimo galią, ribojant testų skaičius. 24

Remdamiesi hipotezės neturinčia strategija, mes ieškojome naujų antidepresantų tikslinių genų ir nustatėme, kad βA aktyvinas, transformuojančio augimo faktoriaus β šeimos narys, yra vienas iš genų, kurį paroksetinas stipriausiai reguliuoja pelių hipokampyje. 12 Per pastaruosius metus vis daugiau radinių, atskleidžiančių neuroplastinį ir kompleksinį antidepresantų poveikį, pradėjo kelti depresijos monoamino hipotezę (apžvalgą rasite Berton ir Nestler 25 bei Millan 26 ). Aktyvinas βA, transformuojančio augimo faktoriaus β superšeimos narys, iš pradžių buvo apibūdinamas remiantis jo gebėjimu moduliuoti folikulus stimuliuojančio hormono sekreciją iš hipofizės. 27, 28 Vėliau buvo įrodyta, kad aktyvinas βA palaiko neuronų išgyvenimą pirminėse žiurkių hipokampo ląstelių kultūrose ir palengvina neuronų vystymąsi. 29, 30

Aktyvino kelias gali būti antidepresantas, kurio veikimas gali būti greitesnis

Subchroninis ir lėtinis gydymas paroksetinu žymiai padidino βA aktyvino mRNR CA1 regione ir hipokampo dantenų dantenose. Kartu mes pastebėjome IA aktyvino receptorių mRNR padidėjimą grybų danties srityje ir CA3 srityje.

Vienkartinis paroksetino vartojimas nepakeitė aktyvino βA mRNR lygio pelių smegenyse, tai rodo, kad paroksetino sukeltas aktyvino A indukcijos laikas eina tuo pačiu metu, kai kliniškai žinomas antidepresantų veikimo pradžios uždelsimas.

Antidepresantai, kurių veikimas yra greitesnis, daugelį metų buvo intensyviai tiriami, nes jie turėtų didžiulį poveikį depresijos naštai, taigi ir visuomenės sveikatai. 31 Mūsų duomenys rodo, kad junginiai, tiesiogiai nukreipti į aktyvino kelią, gali būti antidepresantai, kurių veikimas prasideda greičiau. Neseniai atliktas Malki ir jo bendradarbių tyrimas 32 pritaikė palyginamąjį požiūrį nustatant naujus antidepresantus reaguojančius genus; tačiau šie autoriai eksperimento su pelėmis metu naudojo skirtingą planą, gydydami antidepresantais nuo 1 iki 14 dienų.

Taip pat buvo įrodyta, kad aktyvinas, be savo neuroprotekcinių savybių, padidina sinapsinių kontaktų skaičių ir dendritinių stuburo ilgį moduliuodamas aktino dinamiką. Nors tikslus pagrindinės depresijos patofiziologijos ir galimo neuroplastiškumo disfunkcijos ryšio pobūdis vis dar menkai suprantamas, yra rimtų įrodymų, kad teigiant, kad antidepresantų padidintas neurotrofinių veiksnių reguliavimas gali prisidėti prie būtinų ilgalaikių adaptacijų ir sinapsių rekonstravimo, kurių reikia už šių agentų terapinius veiksmus. Šiomis aplinkybėmis ypatingas susidomėjimas yra stiprus paroksetino sukeltas aktyvino A padidėjęs reguliavimas pelių hipokampyje. Galimą aktyvino βA įsitraukimą į antidepresantų veikimo mechanizmą patvirtina ankstesni darbai, rodantys žiurkių hipokampo padidėjimą po ūminių ir lėtinių elektrokonvulsinių traukulių (ECS); tačiau šiame tyrime nepavyko nustatyti aktyvino, kurį reikia sureguliuoti gydant antidepresantais desipraminu ar fluoksetinu. 34

Aktyvino A infuzija į dantų girą sukelia ryškų antidepresantų elgesį

Be neurotrofinių ir neuroprotekcinių savybių, iki šiol yra tik labai nedaug duomenų, patvirtinančių aktyvino A dalyvavimą moduliaujant su depresija susijusį emocinį elgesį. Todėl mes ištyrėme stereotaksinio aktyvino A injekcijos į du skirtingus smegenų regionus, kurie, kaip žinoma, vaidina svarbų vaidmenį keičiant į depresiją panašų elgesį, tai yra, hipokampas ir amygdala, elgesį. Abu regionai buvo susiję su žmogaus afektinių sutrikimų patofiziologija. 35 Be to, žinoma, kad abu regionai turtingi I ir II tipo aktyvino receptoriais. Stereotaktinė aktyvino A infuzija į dentatą gyrus sukėlė stiprų antidepresantų poveikį FST: pelėms, kurioms buvo sušvirkšta aktyvinas A, pastebimai padidėjo aktyvaus susidorojimo strategijos, nedarant jokios įtakos baziniam lokomotoriniam aktyvumui. Tokį antidepresantų aktyvino A poveikį vis dar buvo galima pastebėti praėjus 24 valandoms po injekcijos. Kalbant apie aprašytą aktyvino gebėjimą reguliuoti sinapsinį plastiškumą moduliuojant aktino dinamiką, 33 yra tas, kuris sukelia ilgalaikį į antidepresantus panašų aktyvino poveikį. Remiantis mūsų išvadomis, paskutiniu metu įrodyta, kad gydymas anatominiu antidepresantu serotonino reabsorbcijos inhibitoriais padidina aktyvino A koncentraciją motinos kraujyje, amniono skystyje ir vaisiaus virkštelės kraujyje. 37

Be to, į antidepresantus panašios aktyvino A savybės priklauso nuo regiono: dvišalė aktyvino A infuzija į amygdalą nepakeitė FST elgesio. Todėl mes hipotezuojame, kad aktyvino sistemos įtraukimas į antidepresantų veikimo mechanizmus priklauso nuo regiono. Nors Dow ir kt. 34 nepavyko parodyti antidepresantų sukelto aktyvino mRNR padidėjusio reguliavimo, jų duomenys apie ūmaus elgesio poveikį stereotaksiniam aktyvino A infuzijai žiurkės smegenyse atitiko mūsų rezultatus. 34

Nors į hipokampo aktyvino A injekciją panašios ūmios antidepresantų savybės yra nepaprastai stiprios, neurobiologiniai mechanizmai, kuriais grindžiamas aktyvaus susidorojimo strategijų padidėjimas FST, dar turi būti išaiškinti. Tyrimas, kuriame tiriamos transgeninės pelės, ekspresuojančios dominantinį-neigiamą aktyvino IB receptoriaus mutantą priekinėje smegenų dalyje, parodė, kad aktyvinas A yra GABAerginio neurotransmisijos moduliatorius. 38 Jei būsimų tyrimų metu GABAergic neurotransmisijos moduliavimas pagal aktyvumą iš tikrųjų gali būti identifikuojamas kaip pagrindinis mechanizmas, grindžiantis panašų į antidepresantus poveikį, aktyvino sistema, kaip alternatyvus būdas GABAergic neurotransmisijai sureguliuoti, gali būti perspektyvus tikslas tobulinti ir novatoriškus žmonių gydymo būdus. afektiniai sutrikimai ateityje.

Genetiniai polimorfizmai aktyvino signaliniame kelyje prognozuoja antidepresantų reakciją pacientams, sergantiems didžiausia depresija

Norėdami išplėsti anksčiau nustatytas TGFBR3 asociacijas su antidepresantu, 13 galiausiai ištyrėme ryšį tarp aktyvų kelyje dalyvaujančių genų ir antidepresantų atsako išplėstinėje MARS tyrimo sergančiųjų depresija grupėje ( N = 575) ir naudojant tankesnį žymėjimą SNP. nustatytas, nei pranešta anksčiau. Mes išbandėme 127 žymėjimo SNP ryšį 10 genų, priklausančių aktyvino keliui. Iš viso 16 SNP iš trijų genų ( Smad3 , TGFBR3 ir ACVR1B ) parodė nominaliai reikšmingą ryšį su antidepresantu, iš kurių vienas SNP TGFBR3 (rs12082710 genotipo) gene išliko reikšmingas atlikus dauginių bandymų pataisą, palaikant anksčiau nustatytas asociacijas. šis genas su antidepresantu. Šis SNP, ne tik susijęs su dichotominiu reaguojančiojo statusu, parodė ir labai reikšmingą ryšį su depresijos simptomų pokyčiais laikui bėgant ( P = 0, 001; žr. 5 paveikslą). Be to, keletas kitų SNP, turinčių tik nedidelio ar vidutinio sunkumo sąsajos pusiausvyrą su rs12082710 genotipu, parodė nominales asociacijas, papildomai palaikydamos genetinių polimorfizmų įsitraukimą į šį lokusą su gydymo atsaku (žr. 4 paveikslą).

TGFBR3 koduoja betaglikaną (dar vadinamą III tipo beta augimo faktoriaus transformacijos receptoriais), kuris yra bendrasis receptorius, tarpininkaujantis signalizavimui transformuojant beta augimo faktoriaus (TGFβ) superšeimos narius, įskaitant skirtingus ir dažnai priešingus TGFβ ir inhibitorių veiksmus. Per pastaruosius metus betaglikane buvo nustatytos skirtingos inhibitorių ir TGFβ rišamosios vietos 39, leidžiančios atskirti betaglikano bendro receptoriaus poveikį slopinimui ir TGFβ. Lewis ir kt. 14 gali parodyti, kad betaglikanas gali veikti kaip inhibitoriaus bendras receptorius kartu su II aktyvino receptoriumi. Betaglikanas suriša inhibiną su dideliu afinitetu ir palengvina aktyvino signalizacijos antagonizmą ląstelėse, kurios kartu išreiškia ActRII ir betaglikaną. Taigi galima spėlioti, kad genetinis betaglikano geno kitimas moduliuoja aktyvino signalizaciją, o tai savo ruožtu daro įtaką reakcijai į antidepresantus, kaip stebima mūsų pacientų populiacijoje. So far, mutations in the betaglycan gene have been linked to specific forms of human cancer, such as, for example, renal cell carcinoma, and this loss of betaglycan function has been proposed to impair TGFβ2 signalling. 40 In contrast, involvement of betaglycan acting as co-receptor in the inhibin/activin pathway has not yet been implicated in human disorders of the central nervous system nor treatment response so far.

In summary, we provide convergent evidence from combined animal and human genetics data that genes in the activin signalling pathway are interesting candidates involved in the neurobiological mechanisms underlying antidepressant mechanisms of action and treatment response. Moreover, our data suggest that compounds specifically targeting the activin pathway could be antidepressants with a more rapid onset of action. Although the cellular and molecular mechanisms mediating treatment response still need to be characterized in more detail, we are confident that the here presented, mutually supportive evidence from both preclinical and clinical studies makes this pathway a strong and promising candidate for future experimental approaches.

Papildoma informacija

„Excel“ failai

  1. 1.

    1 papildoma lentelė

    Papildoma informacija pateikiama kartu su vertimo psichiatrijos tinklalapyje (//www.nature.com/tp).