Анализ корреляций между параметрами поведения в приподнятом крестообразном лабиринте и уровнем интерлейкина-1бета в плазме крови у крыс

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Периферические цитокины могут влиять на психоэмоциональное поведение, однако роль интерлейкина-1бета (ИЛ-1бета) в изменении тревожности и двигательной активности в ответ на активацию воспаления остается неясной. С целью прояснения этого вопроса у взрослых самцов крыс были проанализированы корреляции между поведенческими параметрами в тесте приподнятого крестообразного лабиринта (ПКЛ) и уровнем ИЛ-1бета в плазме крови после введения в разных режимах провоспалительного стимула липополисахарида (ЛПС). ЛПС в дозах 0.5 или 5 мг/кг, а также физиологический раствор (контроль) вводили крысам внутрибрюшинно. Наиболее выраженным поведенческим эффектом через сутки после однократной инъекции было зависимое от дозы эндотоксина угнетение двигательной активности животных. После дозы 5 мг/кг через сутки также отмечалось повышенное тревожное поведение. Поведенческие изменения, вызванные высокой дозой эндотоксина, были полностью нормализованы через неделю. Поведение животных через сутки после окончания повторных инъекций ЛПС в меньшей дозе в течение недели (0.5 мг/кг; 1 раз в два дня) также не отличалось от контроля. Угнетение двигательной активности после ЛПС могло быть обусловлено увеличением уровня ИЛ-1бета в плазме крови, на что указывают выявленные достоверные отрицательные корреляции между содержанием ИЛ-1бета и соответствующими поведенческими параметрами. Между периферическим уровнем ИЛ-1бета и таким классическим показателем тревожности, как процент входов в открытые рукава лабиринта, достоверной корреляции не обнаружено. В целом полученные результаты позволяют заключить, что ИЛ-1бета является несомненным участником механизма транзиторного угнетающего влияния ЛПС на двигательную активность.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. П. Комышева

Институт цитологии и генетики СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: agarina@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Г. Т. Шишкина

Институт цитологии и генетики СО РАН

Email: agarina@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

А. И. Мухамадеева

Институт цитологии и генетики СО РАН

Email: agarina@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Н. Н. Дыгало

Институт цитологии и генетики СО РАН

Email: agarina@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Zhong X, Qiang Y, Wang L, Zhang Y, Li J, Feng J, Cheng W, Tan L, Yu J (2023) Peripheral immunity and risk of incident brain disorders: a prospective cohort study of 161,968 participants. Transl Psychiatry 13(1): 382. https://doi.org/10.1038/s41398–023–02683–0
  2. Petralia MC, Mazzon E, Fagone P, Basile MS, Lenzo V, Quattropani MC, Di Nuovo S, Bendtzen K, Nicoletti F (2020) The cytokine network in the pathogenesis of major depressive disorder. Close to translation? Autoimmun Rev 19(5): 102504. https://doi.org/10.1016/j.autrev.2020.102504
  3. Réus GZ, Manosso LM, Quevedo J, Carvalho AF (2023) Major depressive disorder as a neuro-immune disorder: Origin, mechanisms, and therapeutic opportunities. Neurosci Biobehav Rev 155: 105425. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2023.105425
  4. Chang J, Jiang T, Shan X, Zhang M, Li Y, Qi X, Bian Y, Zhao L (2024) Pro-inflammatory cytokines in stress-induced depression: Novel insights into mechanisms and promising therapeutic strategies. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 131: 110931. https://doi.org/10.1016/j.pnpbp.2023.110931
  5. Syed SA, Beurel E, Loewenstein DA, Lowell JA, Craighead WE, Dunlop BW, Mayberg HS, Dhabhar F, Dietrich WD, Keane RW, de Rivero Vaccari JP, Nemeroff CB (2018) Defective Inflammatory Pathways in Never-Treated Depressed Patients Are Associated with Poor Treatment Response. Neuron 99(5): 914–924. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2018.08.001
  6. Tang Z, Ye G, Chen X, Pan M, Fu J, Fu T, Liu Q, Gao Z, Baldwin DS, Hou R (2018) Peripheral proinflammatory cytokines in Chinese patients with generalised anxiety disorder. J Affect Disord 225: 593–598. https://doi.org/10.1016/j.jad.2017.08.082
  7. Liu CH, Hua N, Yang HY (2021) Alterations in Peripheral C-Reactive Protein and Inflammatory Cytokine Levels in Patients with Panic Disorder: A Systematic Review and Meta-Analysis. Neuropsychiatr Dis Treat 17: 3539–3558. https://doi.org/10.2147/ndt.s340388
  8. Yirmiya R (1996) Endotoxin produces a depressive-like episode in rats. Brain Res 711(1–2): 163–174. https://doi.org/10.1016/0006–8993(95)01415–2
  9. Dantzer R, O'Connor JC, Freund GG, Johnson RW, Kelley KW (2008) From inflammation to sickness and depression: when the immune system subjugates the brain. Nat Rev Neurosci 9(1): 46–56. https://doi.org/10.1038/nrn2297
  10. Swiergiel AH, Dunn AJ (2007) Effects of interleukin-1beta and lipopolysaccharide on behavior of mice in the elevated plus-maze and open field tests. Pharmacol Biochem Behav 86(4): 651–659. https://doi.org/10.1016/j.pbb.2007.02.010
  11. Weng L, Dong S, Wang S, Yi L, Geng D (2019) Macranthol attenuates lipopolysaccharide-induced depressive-like behaviors by inhibiting neuroinflammation in prefrontal cortex. Physiol Behav 204: 33–40. https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2019.02.010
  12. Brognara F, Castania JA, Kanashiro A, Dias DPM, Salgado HC (2021) Physiological Sympathetic Activation Reduces Systemic Inflammation: Role of Baroreflex and Chemoreflex. Front Immunol 12: 637845. https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.637845
  13. Lee B, Shim I, Lee H, Hahm DH (2018) Gypenosides attenuate lipopolysaccharide-induced neuroinflammation and anxiety-like behaviors in rats. Anim Cells Syst (Seoul) 22(5): 305–316. https://doi.org/10.1080/19768354.2018.1517825
  14. Li M, Li C, Yu H, Cai X, Shen X, Sun X, Wang J, Zhang Y, Wang C (2017) Lentivirus-mediated interleukin-1β (IL-1β) knock-down in the hippocampus alleviates lipopolysaccharide (LPS)-induced memory deficits and anxiety- and depression-like behaviors in mice. J Neuroinflammat 14(1): 190. https://doi.org/10.1186/s12974–017–0964–9
  15. Alzarea S, Rahman S (2019) Alpha-7 nicotinic receptor allosteric modulator PNU120596 prevents lipopolysaccharide-induced anxiety, cognitive deficit and depression-like behaviors in mice. Behav Brain Res 366: 19–28. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2019.03.019
  16. Zheng ZH, Tu JL, Li XH, Hua Q, Liu WZ, Liu Y, Pan BX, Hu P, Zhang WH (2021) Neuroinflammation induces anxiety- and depressive-like behavior by modulating neuronal plasticity in the basolateral amygdala. Brain Behav Immun 91: 505–518. https://doi.org/10.1016/j.bbi.2020.11.007
  17. Matsuura S, Nishimoto Y, Endo A, Shiraki H, Suzuki K, Segi-Nishida E (2023) Hippocampal Inflammation and Gene Expression Changes in Peripheral Lipopolysaccharide Challenged Mice Showing Sickness and Anxiety-Like Behaviors. Biol Pharm Bull 46(9): 1176–1183. https://doi.org/10.1248/bpb.b22–00729
  18. Shentu Y, Chen M, Wang H, Du X, Zhang W, Xie G, Zhou S, Ding L, Zhu Y, Zhu M, Zhang N, Du C, Ma J, Chen R, Yang J, Fan X, Gong Y, Zhang H, Fan J (2024) Hydrogen sulfide ameliorates lipopolysaccharide-induced anxiety-like behavior by inhibiting checkpoint kinase 1 activation in the hippocampus of mice. Exp Neurol 371: 114586. https://doi.org/10.1016/j.expneurol.2023.114586
  19. Cruz AP, Frei F, Graeff FG (1994) Ethopharmacological analysis of rat behavior on the elevated plus-maze. Pharmacol Biochem Behav 49(1): 171–176. https://doi.org/10.1016/0091–3057(94)90472–3
  20. Walf AA, Frye CA (2007) The use of the elevated plus maze as an assay of anxiety-related behavior in rodents. Nat Protoc 2(2): 322–328. https://doi.org/10.1038/nprot.2007.44
  21. Nava F, Carta G (2001) Melatonin reduces anxiety induced by lipopolysaccharide in the rat. Neurosci Lett 307(1): 57–60. https://doi.org/10.1016/s0304–3940(01)01930–9
  22. Bassi GS, Kanashiro A, Santin FM, de Souza GE, Nobre MJ, Coimbra NC (2012) Lipopolysaccharide-induced sickness behaviour evaluated in different models of anxiety and innate fear in rats. Basic Clin Pharmacol Toxicol 110(4): 359–369. https://doi.org/10.1111/j.1742–7843.2011.00824.x
  23. Gong X, Hu H, Qiao Y, Xu P, Yang M, Dang R, Han W, Guo Y, Chen D, Jiang P (2019) The Involvement of Renin-Angiotensin System in Lipopolysaccharide-Induced Behavioral Changes, Neuroinflammation, and Disturbed Insulin Signaling. Front Pharmacol 10: 318. https://doi.org/10.3389/fphar.2019.00318
  24. Shishkina GT, Bannova AV, Komysheva NP, Dygalo NN (2020) Anxiogenic-like effect of chronic lipopolysaccharide is associated with increased expression of matrix metalloproteinase 9 in the rat amygdala. Stress 23(6): 708–714. https://doi.org/10.1080/10253890.2020.1793943
  25. Moraes MM, Galvão MC, Cabral D, Coelho CP, Queiroz-Hazarbassanov N, Martins MF, Bondan EF, Bernardi MM, Kirsten TB (2017) Propentofylline Prevents Sickness Behavior and Depressive-Like Behavior Induced by Lipopolysaccharide in Rats via Neuroinflammatory Pathway. PLoS One 12(1): e0169446. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0169446
  26. Komysheva NP, Shishkina GT, Kalinina TS, Dygalo NN (2021) Features of the Responses of the Protective Systems of the Brain in Adult Rats to Stressors and Lipopolysaccharide. Neurosci Behav Physiol 51: 367–371. https://doi.org/10.1007/s11055–021–01080–8
  27. Bossù P, Cutuli D, Palladino I, Caporali P, Angelucci F, Laricchiuta D, Gelfo F, De Bartolo P, Caltagirone C, Petrosini L (2012) A single intraperitoneal injection of endotoxin in rats induces long-lasting modifications in behavior and brain protein levels of TNF-α and IL-18. J Neuroinflammat 9: 101. https://doi.org/10.1186/1742–2094–9–101
  28. Wang X, Zhu L, Hu J, Guo R, Ye S, Liu F, Wang D, Zhao Y, Hu A, Wang X, Guo K, Lin L (2020) FGF21 Attenuated LPS-Induced Depressive-Like Behavior via Inhibiting the Inflammatory Pathway. Front Pharmacol 11: 154. https://doi.org/10.3389/fphar.2020.00154
  29. Wang Q, Timberlake MA 2nd, Prall K, Dwivedi Y (2017) The recent progress in animal models of depression. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 77: 99–109. https://doi.org/10.1016/j.pnpbp.2017.04.008
  30. Salari M, Esmaeilpour K, Mohammadipoor-Ghasemabad L, Taheri F, Hosseini M, Sheibani V (2024) Impact of Sleep Deprivation on the Brain's Inflammatory Response Triggered by Lipopolysaccharide and Its Consequences on Spatial Learning and Memory and Long-Term Potentiation in Male Rats. Neuroimmunomodulation 31(1): 12–24. https://doi.org/10.1159/000535784

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изменение параметров тревожного поведения взрослых крыс в тесте ПКЛ через 1 и 7 дней после однократного внутрибрюшинного введения ЛПС: (а) – процент входов в открытые рукава (Open arms entries, %); (b) – количество выглядываний с открытых рукавов (Head-dips, n); (с) – процент времени нахождения на центральной площадке (Сenter area time, %). * – p < 0.05 по сравнению с животными через сутки после введения физиологического раствора; # – p < 0.05 по сравнению с животными через сутки после введения ЛПС в дозе 0.5 мг/кг.

Скачать (172KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изменение параметров двигательной активности взрослых крыс в тесте ПКЛ через 1 и 7 дней после однократного внутрибрюшинного введения ЛПС: (а) – общее число входов в открытые и закрытые рукава (Total arms entries, n); (b) – число вставаний на задние лапы (Rears, n); (с) – пройденное расстояние в закрытых рукавах (Closed arms distance, cm); (d) – общее пройденное расстояние в открытых и закрытых рукавах (Total distance, cm). * – p < 0.05 по сравнению с животными через сутки после введения физиологического раствора; # – p < 0.05 по сравнению с животными через сутки после введения ЛПС в дозе 0.5 мг/кг; & – p < 0.05 по сравнению с животными через сутки после введения ЛПС в дозе 5 мг/кг.

Скачать (221KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изменение уровня ИЛ-1бета в плазме крови крыс через 1 и 7 дней после однократного внутрибрюшинного введения ЛПС. * – p < 0.05 по сравнению с животными через сутки после введения физиологического раствора; & – p < 0.05 по сравнению с животными через сутки после введения ЛПС в дозе 5 мг/кг.

Скачать (81KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Корреляции между уровнями ИЛ-1бета в плазме крови и поведенческими параметрами в тесте ПКЛ через сутки после введения ЛПС: (а) – числом вставаний на задние лапы; (b) – пройденным расстоянием в закрытых рукавах; (с) – общим пройденным расстоянием в открытых и закрытых рукавах; (d) – процентом входов в открытые рукава.

Скачать (216KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024