Ketaminin erişkin dönemde strese maruz kalan sıçanlarda görülen depresyon benzeri davranışlar ve nöronal morfoloji üzerindeki etkileri

Abstract

ÖzetKetaminin Erişkin Dönemde Strese Maruz Kalan Sıçanlarda Görülen Depresyon Benzeri Davranışlar Ve Nöronal Morfoloji Üzerindeki EtkileriGiriş ve Amaç:Son yıllarda, özellikle tedaviye dirençli intihar eğilimli hastalarda, NMDA antagonisti ketamin subanestezik dozlarda antidepresan olarak kullanılabilmektedir. Bu çalışmada, kronik öngörülemeyen stres modelinde uygulanan ketamin tedavisinin davranışsal parametreler ve hipokampal nöronal plastisite üzerindeki etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır.Yöntem ve Gereç:Günlük hayatta karşılaşılan stres maruziyetini en iyi taklit eden modellerden biri olan kronik öngörülemeyen stres modeli, dört hafta süreyle, günde bir kez uygulandı. Toplam 24 adet yetişkin erkek Spraque-Dawley cinsi sıçan, her birinde altı adet olacak şekilde dört gruba ayrıldı: Kronik öngörülemeyen stres uygulandıktan sonra serum fizyolojik (SF) verilen S+SF grubu; stres uygulandıktan sonra 10mg/kg i.p. ketamin ile tedavi edilen S+Ketamin grubu; stres uygulanmadan SF verilen K+SF grubu ve stres uygulanmadan ketamin ile tedavi edilen K+Ketamin grubu. Davranışsal değişiklikler açık alan testi, şeker tercihi testi, zorlu yüzdürme testi ve modifiye grip testi ile değerlendirildi. Intrakardiak perfüzyon sonrası disseke edilen dokulardan vibratom aracılığıyla alınan 200 μm kalınlığındaki kesitler Golgi-Cox yöntemi ile boyandı. Hipokampal piramidal nöronlardaki morfolojik değişiklikler dendrit uzunluğu, soma çapı, dikensi çıkıntı yoğunluğu ve tipolojileri karşılaştırılarak incelendi.Bulgular:Stres maruziyeti sonrasında SF verilen deney hayvanlarının adrenal ağırlıklarının vücut ağırlıklarına oranları K+SF grubuna göre anlamlı (p<0,05) düzeyde yüksek bulundu. Ancak uygulanan davranış testlerinin sonuçlarında gruplar arasında anlamlı bir farklılık tespit edilmedi. Stres grubundaki deney hayvanlarına ketamin tedavisi uygulandıktan sonra piramidal nöron çaplarında tedavi almayan stresli gruba oranla anlamlı düzeyde (p<0,05) artış tespit edildi. Dendritik uzunluklar hücre gövdesinin proksimalinde veya distalinde bulunmalarına göre farklı zonlara ayrılarak karşılaştırıldı. Proksimal zonda K+Ketamin grubunun dendritik uzunluklarının K+SF grubuna (p<0,05) ve S+SF grubuna (p<0,01) oranla anlamlı şekilde yüksek olduğu; distal bölgede ise K+Ketamin grubundaki nöronların dendritik uzunluklarının S+Ketamin ve S+SF grubundakilere oranla daha yüksek olduğu tespit edildi (p<0,05). Dendritik uzunlukları en distal zona kadar uzanan nöronların K+Ketamin grubuna ait olduğu gözlendi. Dikensi çıkıntı tipolojisi incelendiğinde ise K+SF grubundaki mantarımsı çıkıntı yoğunluğunun hem S+SF hem de S+Ketamin gruplarına oranla anlamlı düzeyde (p<0,05) yüksek olduğu tespit edildi.Sonuç ve Öneriler:Elde edilen veriler birlikte değerlendirildiğinde, uygulanan stres paradigmasının deney hayvanları üzerinde davranışa yansımayan, ancak morfolojik ve fizyolojik açıdan depresyon benzeri değişikliklere yol açan etkilere sahip olduğu gösterilmiştir. Subanestezik dozda uygulanan ketamin tedavisi hipokampal piramidal nöronların soma çapları, dendritik uzunlukları ve dallanma paternleri üzerinde tedavi edici etkilere sahiptir. Bundan sonra yapılacak çalışmalarda ketaminin hipokampal nöronlardaki sinaptik plastisite kapasitesi üzerindeki etkilerinin moleküler düzeydeki çalışmalarla daha detaylı olarak aydınlatılması hedeflenmektedir.

SummaryEffects of ketamine on depressive-like behavior and neuronal morphology in adult rats exposed to stressIntroduction and Aim:In recent years, the subanesthetic doses of NMDA antagonist ketamine has been used as an antidepressant agent, particularly in patients with suicidal tendencies and treatment-resistance. In this study, we aim to investigate effects of ketamine on behavioral parameters and morphological changes of pyramidal neurons in the hippocampus by using chronic unpredictable stress model.Materials and Methods:Chronic unpredictable stress model was used to mimic stress exposure of daily life. The stress paradigm was applied once a day for twenty-eight days. In total of 24 adult Spraque-Dawley male rats, divided into four groups: S+SF group, stressed group received serum physiologic (SF); S+Ketamine group stressed and treated with intraperitoneal 10mg/kg ketamine administration; K+SF group, control group received SF injection and K+Ketamine group, control group received ketamine treatment. Behavioral changes were evaluated by open field test, sugar preference test, forced swim test and modified grip test. After intracardiac perfusion, dissected specimens were sectioned by using vibratome at a thickness of 200 μm and stained with Golgi-Cox method. Morphological changes in the hippocampal pyramidal neurons were analyzed by comparing neuronal dendritic length, soma diameter, spine density and typology.Results:The ratio of adrenal weights to body weights of experimental animals given SF after stress exposure was significantly higher (p<0,05) than that of K+SF group. However, no significant difference was observed among the groups in the results of the applied behavior tests. The pyramidal neuron diameters were increased in the stressed group after the treatment of ketamine compared to the stressed group who did not receive treatment (p<0,05). Dendritic lengths were compared according to the proximal or distal zones determined by their distance to the cell body. In the proximal zone, dendritic length of K+Ketamine group was significantly higher than the those of K+SF (p<0,05) and S+SF groups (p<0,01). In the distal zone, dendritic length of the K+Ketamine group was significantly higher than the those of S+Ketamine (p<0,05) and S+SF groups (p<0,05). It was also observed that neurons with dendritic lengths extending to the most distal zone were belong to the K+Ketamine group. Spine typology analysis was revealed that mushroom type spines were significantly higher in K+SF group than both of S+SF and S+Ketamine groups (p<0,05).Conclusion and Suggestions:When the data obtained were evaluated together, it has been shown that the applied stress paradigm has effects that was not reflected on the behavior of experimental animals but lead to morphological and physiological changes like depression. Treatment with ketamine in subanesthetic doses has therapeutic effects on soma diameters, dendritic lengths and branching patterns of the hippocampal pyramidal neurons. In future studies, it is aimed to elucidate in detail the effects of ketamine on the synaptic plasticity capacity of hippocampal neurons with molecular studies.