A study of the GPR39 gene expression in animal models of depression

Wstęp: Depresja to poważne zaburzenie psychiczne. Pomimo kilkudziesięciu lat badań wciąż nie są w pełni wyjaśnione mechanizmy leżące u podstaw choroby. Badania kliniczne i przedkliniczne wskazują na rolę cynku zarówno w rozwoju depresji, jak i jej leczeniu. Ten pierwiastek śladowy pełni w organizmie szereg bardzo ważnych funkcji, w tym przede wszystkim jako kofaktor enzymów. Badania ostatnich lat donoszą na temat istnienia w komórkach białka GPR39 poprzez które może działać cynk (agonista GPR39) i modulować przewodnictwo neuronalne w mózgu. Wstępne badania wskazują również na zaangażowanie tego receptora w rozwoju i terapii depresji. Cel pracy: Zbadanie zmian ekspresji (mRNA) receptora GPR39 w tkance mózgowej w zwierzęcych modelach depresji.Materiały i metody: Badania przeprowadzono na tkankach (kora czołowa, hipokamp) pobranych od szczurów, które uprzednio zostały poddane procedurze usunięcia opuszek węchowych (OB), chronicznego łagodnego stresu (CMS), przebywających na diecie niskocynkowej (ZnD) i/lub otrzymujących lek przeciwdepresyjny: amitryptylinę 10 mg/kg lub imipraminę 10 mg/kg. Wszystkie tkanki do badań pobierane były 24 godz. po zakończeniu procedur eksperymentalnych. Analiza ekspresji GPR39 została przeprowadzona z wykorzystaniem łańcuchowej reakcji polimerazy z detekcją w czasie rzeczywistym (Real-Time PCR) i sond TaqMan.Wyniki: Zaobserwowano spadek ekspresji (mRNA) GPR39 w modelu deficytu cynku (kora czołowa oraz hipokamp) i usunięcia opuszek węchowych (tylko hipokamp) oraz spadek (kora czołowa) i wzrost (hipokamp) jego ekspresji w modelu chronicznego łagodnego stresu. Równocześnie wykazano normalizujący wpływ zastosowanych antydepresantów na poziom ekspresji badanego receptora. Wnioski: Otrzymane wyniki potwierdzają rolę receptora GPR39 w rozwoju u zwierząt zmian/zachowań podobnych do depresji u ludzi oraz potwierdzają jego udział w odpowiedzi na leki przeciwdepresyjne. Zaobserwowane różne kierunki zmian w poszczególnych modelach depresji można tłumaczyć faktem, iż modele te naśladują nieco odmienne symptomy depresji u ludzi. Próba wytłumaczenia roli oraz kierunku powstałych zmian jest stosunkowo problematyczna, ze względu na małą ilość danych na temat funkcji receptora GPR39 w mózgu. Wyniki dalszych badań pozwolą na uzyskanie odpowiedzi na temat ewentualnej możliwości wykorzystania GPR39 w diagnostyce i terapii depresji.

Background: Depression is a serious mental disorder with a high risk of morbidity and mortality. Pathomechanisms of depression are still not fully elucidated. Clinical and preclinical studies implicate the zinc both in the development and treatment of depression. This trace element plays a number of very important functions in the body, especially as a cofactor of essential enzymes. Recent studies indicate that zinc may regulate neural function in the brain via the GPR39 (metabotropic) receptor. Preliminary data also suggest the involvement of this receptor in the development and treatment of depression.The aim and methods: The aim of present study was to investigate the alterations of GPR39 expression in animal models: olfactory bulbectomy (OB), chronic mild stress (CMS) and zinc deficiency (ZnD). Moreover, the influence of antidepressant (amirtryptyline 10 mg/kg or imipramine 10 mg/kg) on the level of GPR39 was examined. The study was conducted in two brain structures - the hippocampus and frontal cortex. Tissues were collected 24h after the completion of experimental procedures. Analysis of GPR39 expression was carried out using the Real-Time PCR and TaqMan probes.Results: Decrease in the mRNA GPR39 expression in the zinc deficiency (frontal cortex and hippocampus), and olfactory bulbectomy model (only in the hippocampus) was noticed. In turn, in the chronic mild stress was observed decrease of GPR39 level in the frontal cortex and its increase in the hippocampus. Simultaneously, it has been demonstrate the normalizing effect of applied antidepressants on the GPR39 expression.Conclusions: The obtained results confirm the role of GPR39 receptor in the development and treatment of depression. The observed a variety trends in different models can be explained by the fact that these models imitate a slightly different symptoms of human depression. An attempt to explain the role of GPR39 (and associated mechanisms) in depression is relatively problematic due to the small amount of information on its function in the brain. Results of further research will allow to obtain answers about the possible usefulness of GPR39 in the diagnosis and treatment of depression.