Levels of interleukin 1 alpha and 1 beta in animal models of depression

Założenia pracy: Depresja, to choroba psychiczna, która dotyka coraz więcej ludzi na całym świecie. Wieloletnie badania nad jej przyczynami, nie dały jednoznacznej odpowiedzi, co leży u podstaw depresji. Mechanizmy rozwoju schorzenia wciąż są tylko hipotezami, co przekłada się na brak laboratoryjnych markerów oraz stosunkowo niską skuteczność stosowanych terapii. Doniesienia ostatnich lat potwierdzają słuszność teorii stanu zapalnego, która zakłada, że rozwojowi depresji towarzyszy zaburzenie regulacji mechanizmów pro- i przeciwzapalnych w organizmie. Dowodem na to są wyniki badań wskazujące na obwodowe i lokalne zmiany stężeń cytokin w przebiegu depresji u ludzi. Cel Pracy: Celem niniejszej pracy była ocena wpływu różnych procedur eksperymentalnych (zwierzęce modele depresji) na stężenia interleukiny 1 (izoforma α i β) w hipokampie oraz korze przedczołowej szczurów.Metodyka pracy: Oznaczenia poziomu IL-1α i IL-1β w poszczególnych tkankach wykonano z użyciem komercyjnych zestawów do oznaczeń immunoenzymatycznych ELISA. Badane tkanki pochodziły od zwierząt (szczury), które uprzednio poddano następującym procedurom stresowym: przewlekły łagodny stres (CMS), chirurgiczne usunięcie opuszek węchowych (OB) lub stosowanie paszy z obniżonym poziomem cynku (dieta niskocynkowa). Ponadto część zwierząt poddanych procedurze CMS otrzymywała przez okres 5 tygodni imipraminę w dawce 10 mg/kg, zaś zwierzęta po OB - amitryptylinę w dawce 10 mg/kg przez okres 2 tygodni.Wyniki: Wykazano istotne zmiany w stężeniu białka IL-1 w hipokampie szczurów poddanych procedurze chronicznego łagodnego stresu - CMS (wzrost IL-1α o ok. 123% i IL-1β o ok. 61%), oraz w grupie, w której stosowano dietę niskocynkową (wzrost IL-1α o ok. 80%). Podania imipraminy w grupie zwierząt poddawanych procedurze CMS częściowo odwracały efekt stresu prowadząc do obniżenia poziomu badanych izoform IL-1 (IL-1α w obydwu badanych strukturach; IL1-β w hipokampie). Wnioski: Wyniki przeprowadzonych badań dostarczają dowodu na występowanie współzależności pomiędzy patogenezą depresji i jej terapią a stanem zapalnym w organizmie, przejawiającym się wzrostem poziomu interleukiny prozapalnej w poszczególnych strukturach mózgu po zadziałaniu czynników stresowych i jego normalizację po skutecznej terapii przeciwdepresyjnej. Obserwacje te mogą w przyszłości przyczynić się do udoskonalenia diagnostyki (miarodajne markery depresji) i leczenia depresji.

Background: Depression is a mental illness which affects an increasing number of people around the world. Long-term studies do not establish its detailed pathogenesis. Mechanisms of developing this disease are still only the hypothesis, what interpret lack of laboratory markers of depression and relatively poor-quality in efficacy applied therapies. Last few years reports confirm that The Inflammation Theory of Depression seems to be the most accurate, and assumes that development of the illness is accompanied by the pro and anti-inflammation mechanisms. There are numerous studies supporting this theory indicating on systemic and local changes in concentration of various cytokines throughout the stages of depression.Aim of the thesis: The aim of the thesis was to assess the influence of various procedures (animal models of depression) on the level of Interleukin1 (isoform α and β) concentration in the hippocampus and the prefrontal cortex of rats.Methodology: Determining the levels of IL-1α and IL-1β in each tissue was done by using an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). The tested tissues came from animals (rats), which had been previously subjected to the following procedures: Chronic Mild Stress (CMS), surgical removal of the Olfactory Bulbectomy (OB) or feeding a low-zinc diet (Zinc deficiency; ZD). Furthermore, some of the animals subjected to the CMS were given a dose of 10mg/kg of imipramine for five weeks, whereas rats subjected to the OB were given a dose of 10mg/kg of amitriptyline for two weeks. Results: There have been significant changes in concentration of the of IL-1 protein in the rat hippocampus. The specimens subjected to CMS shown an increase of 123% - IL-1α, 61% IL-1β and those subjected to the low-zinc diet had an increase of 80%. In other models there was also an increase in this IL level but the data is insignificant in terms of statistics. Furthermore, the treatment using imipramine has partially lowered the interleukin level (IL-1α in both structures and IL-1β in the hippocampus of the CMS-stressed group).Conclusions: Results of this study provide evidence for the existence of correlation between the pathogenesis of depression and its treatment and inflammation in the body, which manifests as increased levels of pro-inflammatory interleukins in different brain structures after activation of stress factors and its normalization after successful antidepressant therapy. These observations may in the future contribute to improve diagnosis (reliable markers of depression) and the treatment of depression.