Perisomatic inhibition in hippocampus of rats subjected to olfactory bulbectomy and treatment with amitriptyline.

WSTĘP: Depresja jest jednym z najczęściej występujących schorzeń psychicznych. Charakteryzuje się złożoną i wciąż nie do końca poznaną patogenezą. Zaburzenia w obrębie układu GABA-ergicznego i formacji hipokampa są jednymi z wielu obserwowanych podczas depresji, a redukcja przekaźnictwa GABA-ergicznego jest jedną z licznych teorii patogenezy tej choroby. Składową układu GABA-ergicznego podlegającą zmianom podczas depresji stanowią występujące w hipokampie interneurony parwalbuminowe, odpowiedzialne za inhibicję perisomatyczną, a tym samym za koordynację pracy neuronów głównych hipokampa. W badaniach nad depresją powszechnie wykorzystywane są zwierzęce modele depresji, wśród których istotną pozycję zajmuje bulbektomia opuszek węchowych.CEL: Celem pracy była szczegółowa analiza gęstości numerycznej komórek PV+ w poszczególnych regionach formacji hipokampa, analiza rozkładu gęstości badanych komórek w obrębie osi anterialno-posterialnej oraz superialno-inferialnej formacji hipokampa oraz zmian gęstości komórek PV+ po bulbektomii opuszek węchowych oraz po leczeniu amitryptyliną.MATERIAŁ I METODY: Materiałem badawczym były mózgi pochodzące od 24 szczurów rasy Wistar. Zwierzęta podzielono na 4 grupy badawcze: grupę kontrolną (K), grupę poddaną bulbektomii opuszek węchowych (B), grupę leczoną amitryptyliną po uprzednim usunięciu opuszek węchowych (BA) oraz grupę bez usuniętych opuszek węchowych poddaną działaniu tej samej dawki amitryptyliny (A). Preparaty tkanki mózgowej poddano procedurze immunocytochemicznej LAB-SA wykorzystując mysie przeciwciała monoklonalne skierowane przeciwko parwalbuminie. Po uwidocznieniu komórek zawierających parwalbuminę wyznaczano ich gęstość numeryczną w poszczególnych regionach i warstwach formacji hipokampa w przeliczeniu na 1 mm2 powierzchni. Badanie przeprowadzono przy użyciu komputerowego zestawu do analizy obrazu mikroskopowego. Uzyskane dane poddano analizie statystycznej z wykorzystaniem programu Statistica 10. Ocenę istotności różnic pomiędzy grupami badawczymi dokonano przy użyciu testu nieparametrycznego ANOVA Kruskala – Wallisa.WYNIKI: Gęstość numeryczna komórek parwalbuminowych wykazała istotny statystycznie spadek w wyniku bulbektomii w regionie CA1 wszystkich obszarów formacji hipokampa (p<0,01) oraz w regionie CA3 w obszarach D2 i V (p<0,01). Obserwuje się zwiększanie gęstości komórek PV+ w osi anterialno-posterialnej kierunku części posterialnej oraz w osi superialno-inferialnej w kierunku części inferialnej w regionie CA1. Różnice w gęstości komórek PV+ najwyraźniejsze były pomiędzy częściami D1 i V hipokampa (p<0,01).Działanie amitryptyliny wykazywało regionalne zróżnicowanie, jednak w większości obszarów formacji hipokampa lek ten odwracał powstałe w wyniku bulbektomii zmiany w gęstości komórek parwalbuminowych. WNIOSKI: Bulbektomia opuszek węchowych powoduje zmiany gęstości numerycznej komórek PV+ we wszystkich regionach formacji hipokampa. Zmiany te mogą powodować zaburzenia funkcji interneuronów hamowania perisomatycznego w zakresie koordynacji aktywności komórek głównych oraz procesów związanych z długotrwałym wzmocnieniem/osłabieniem synaptycznym w obrębie formacji hipokampa. Różnice w rozkładzie gęstości numerycznej komórek PV+ pomiędzy dorsalnym, a ventralnym obszarem hipokampa wskazują na istnienie dwóch odrębnych pod względem wrażliwości i pełnionych funkcji części formacji hipokampa.

INTRODUCTION: Depression is one of the most common psychiatric disease. It is characterized by complex and still not fully understood pathogenesis. The dysfunction of the GABA-ergic system and hippocampal formation are one of the many disorders observed in depression. One of the theories of pathogenesis of this disease is the reduction of GABA-ergic transduction. Present in hippocampus parvalbumin interneurons are the components of GABA-ergic system and they are subject to change during depression. These interneurons are responsible for perisomatic inhibition and thus for coordinating the activity of the principal neurons in hippocampus. Animal models of depression are commonly used in studies on depression. One of these models is olfactory bulbectomy. AIM: The aim of the study was a detailed analysis of the numerical density of PV+ cells in individual regions of the hippocampal formation, an analysis of the density distribution of the examined cells within anterior-posterior axis and superior-inferior axis of hippocampal formation and an analysis of changes in the density of PV+ cells after olfactory bulbectomy and after the administration of amitriptyline.MATERIALS AND METHODS: The research material used in the study was taken from the brains of 24 rats of Wistar breed. They were divided into four experimental groups: control group (K), group of bulbectomized rats (B), group receiving amitriptyline after bulbectomy (BA), group of non-bulbectomized rat receiving the same doses of amitriptyline (A). The preparations of brain tissue were subjected to immunocytochemical procedure LAB-SA using mouse monoclonal antibodies against parvalbumin. After the reaction the numerical density of PV+ cells in individual regions and layers per 1 mm2 area was studied. In these studies the computer set to analyze the microscopic image was used. The results were analyzed using Statistica 10. The comparisons between groups were carried out using nonparametric ANOVA Kruskal – Wallis test. RESULTS: Bulbectomy caused a statistically significant decrease in parvalbumin interneurons numerical density in CA1 region of all hippocampal formation areas (p<0,01) and in CA3 region of D2 and V areas (p<0,01).The increase in the numerical density of PV+ cells was observed along the anterior-posterior axis in the direction of the posterior part and along the superior-inferior axis in the direction of inferior part in CA1 region. The most pronounced differences in PV+ cells density were observed between D1 and V parts of hippocampus (p<0,01).The influence of amitriptyline showed regional differences. However, the drug reversed the changes in numerical density of PV+ cells after bulbectomy in most areas of the hippocampus.CONCLUSIONS: Olfactory bulbectomy causes changes in numerical density of PV+ cells in all regions of hippocampal formation. These changes may cause the dysfunction in action of perisomatic inhibiting interneurons in coordinating principal cells activity as well as in the processes involved in long-term potentiation/depression within the hippocampal formation.The differences in the distribution of the numerical density of PV + cells between dorsal and ventral hippocampal region indicate the existence of two distinct parts of hippocampus concerning their sensitivity and their functions.