Calretinin expression in the rats’ hippocampal formation treated by olfactory bulbectomy and influence of amitriptyline

WSTĘP: Depresja znajduje się na drugim miejscu chorób dotykających ludzi między 15. a 44. rokiem życia. Mimo, że istnieje wiele teorii próbujących tłumaczyć mechanizm jej powstawania – patogeneza depresji pozostaje wciąż niejasna. Jedną z kluczowych komponent odgrywających rolę w patofizjologii depresji są zmiany w formacji hipokampa dotyczące interneuronów IS, których główna rola polega na dysinhibicji, tj. kontrolowaniu pracy innych interneuronów hamujących komórki główne. W niniejszej pracy badano zmiany gęstości interneuronów IS stosując bulbektomię opuszek węchowych.CEL: Celem pracy była szczegółowa analiza gęstości numerycznej komórek CR+ we wszystkich subregionach formacji hipokampa u szczurów poddanych bulbektomii opuszek węchowych oraz po zastosowaniu amitryptyliny.MATERIAŁ I METODY: Materiał badawczy stanowiły 24 mózgi samców szczurów rasy Wistar pozyskanych z hodowli Instytutu Farmakologii Polskiej Akademii Nauk w Krakowie. Zwierzęta zostały podzielone na cztery grupy badawcze (K, B, BA i A); w każdej grupie znalazło się po sześć osobników. Grupa K była grupą kontrolną. W grupie B znalazły się zwierzęta poddane zabiegowi bulbektomii opuszek węchowych. Grupę BA stanowiły zwierzęta, którym po bulbektomii podawano amitryptylinę; zaś zwierząt z grupy A nie poddawano bulbektomii, lecz podawano im amitryptylinę w takiej samej dawce jak tym z grupy BA. Preparaty tkanki mózgowej szczurów poddano reakcjom immunocytochemicznym (wykorzystując metodę LAB-SA) stosując mysie przeciwciała poliklonalne skierowane przeciwko kalretyninie firmy Millipore w rozcieńczeniu 1:200. Równolegle z preparatami immunocytochemicznymi przygotowano także odpowiadające im, przyległe preparaty histologiczne barwione metodą Nissla. W obliczeniach wykorzystano metodę camera lucida; gęstość numeryczna komórek CR+ była przeliczana na jednostkę powierzchni (1mm2) danego obszaru formacji hipokampa. Analizę statystyczną zebranych danych przeprowadzono przy użyciu programu Statistica 11.0, a dla oceny istotności różnic między badanymi grupami zastosowano test nieparametryczny ANOVA Kruskala – Wallisa oraz test post – hoc Dunna. Jako krytyczny poziom istotności przyjęto p < 0,05.WYNIKI: Gęstość numeryczna komórek CR+ wzrasta w osi anterialno-posterialnej, a w dalszej części posterialnej formacji hipokampa rośnie w osi superialno-inferialnej i największa gęstość komórek kalretyninowych obserwowana jest w części ventralnej hipokampa. Uzyskane wyniki wykazują istotność statystyczną (p < 0,01) w obszarach listka suprapiramidalnego, regionu CA3 oraz CA1. Bulbektomia powoduje tendencje do zmian w gęstości komórek CR+, szczególnie zmiany te wykazywały istotność statystyczną w obszarze CA3 (p = 0,047) i CA1 rogu Ammona (p = 0,0194). Działanie amitryptyliny było zróżnicowane w aspekcie przestrzennym oraz w zależności od badanej grupy, jednakże w większości obszarów formacji hipokampa stosowanie amitryptyliny odwracało powstałe w wyniku bulbektomii zmiany ilościowe w gęstości neuronów kalretyninowych.WNIOSKI: Po zabiegu bulbektomii opuszek węchowych wzorzec istotnej statystycznie zmienności w gęstości i dystrybucji komórek kalretyninowych między częścią dorsalną a ventralną hipokampa został zachowany, co podkreśla istnienie dwóch odrębnych w sensie morfologicznym i czynnościowym jednostek hipokampa i jednocześnie wskazuje ventralny hipokamp jako miejsce szczególnej wrażliwości na procesy neuropatologiczne i farmakologiczne działanie leków przeciwdepresyjnych (w tym amitryptyliny). Bulbektomia powodując tendencje do zmian w dystrybucji i gęstości komórek CR+ we wszystkich obszarach formacji hipokampa może wpływać na procesy synchronizacji pracy interneuronów dendrytycznie hamujących komórki główne.INTRODUCTION: Depression is on the second place among diseases affecting people aged 15 – 44 years. Although there are many theories to explain the mechanism of its evolution – the pathogenesis of depression is still unclear. One of the most important components that play a role in the pathophysiology of depression are changes in the hippocampal formation which relate to interneuron-specific interneurons, which main role is disinhibition, i.e. controlling the work of other interneurons that inhibits primary cells. The study investigate numerical density changes of the interneuron-specific interneurons using olfactory bulbectomy.AIM: The aim of the study was a detailed analysis the numerical density of CR+ cells in all subregions of the hippocampal formation in rats after olfactory bulbectomy and after administration of amitriptyline.MATERIAL AND METHODS: The experimental material consisted of 24 brains of male, Wistar breed rats obtained from the breeding of the Institute of Pharmacology, Polish Academy of Sciences, Cracow. The animals were divided into four groups (K, B, BA and A); each group comprises of six animals: group K – control group; B – animals after olfactory bulbectomy; BA – animals after olfactory bulbectomy have been administered amitriptyline; A – animals weren’t bulbectomized, but they have been administered amitriptyline at the same doses as those of the group BA. The preparations of rats’ brain tissue have been subjected immunocytochemical reactions (LAB-SA method) using mouse polyclonal antibodies against calretinin, produced by Millipore company, at a dilution 1:200. In parallel with these preparations, there were also prepared the corresponding, adjacent histological preparations stained by Nissl. The calculation was based on camera lucida method, CR+ cells numerical density was calculated per unit area (1mm2) of the region of the hippocampal formation. Statistical analysis was performed using Statistica 11.0, and for assessing the significance of differences between the groups nonparametric ANOVA Kruskal – Wallis test and post – hoc Dunn test were used. As a critical level of significance was p < 0,05.RESULTS: CR+ cells numerical density increases in the anterior-posterior axis, and in the posterior part of hippocampal formation it increases in the superior-inferior axis, and the maximum CR+ cell numerical density is observed in the ventral part of the hippocampus. The results prove statistical significant differences (p < 0,01) in the suprapiramidal blade area, CA3 and CA1 Ammon’s horn. Olfactory bulbectomy causes tendencies to change the CR+ cells numerical density, the changes proved statistical significance in the CA3 (p = 0,047) and CA1 (p = 0,0194).Influence of amitriptyline was varied spatially and depending on the study group; however, in the most regions of the hippocampal formation, administration of amitriptyline reversed quantitative changes of CR+ cells numerical density that appear after olfactory bulbectomy.CONCLUSIONS: After olfactory bulbectomy, statistical significant pattern of variation of CR+ cells numerical density and distribution between the dorsal and ventral part of the hippocampus was preserved, which highlights the existence of two morphological and functional separate units of the hippocampus and at the same time indicates ventral hippocampus as a special sensitivity to the neuropathological processes and pharmacological effects of antidepressants (including amitriptyline). Olfactory bulbectomy, which causes tendencies to change in the distribution and density of CR+ cells in all areas of the hippocampus, may affect to processes that synchronize interneurons inhibiting principal cells