Therapeutic Effect of Two Antidepressants on Pain-Related Behaviour of Rats With a Chronic Constriction Injury of The Sciatic Nerve

In dieser Arbeit sollte an weiblichen Sprague Dawley Ratten untersucht werden, ob sich durch die Antidepressiva Amitriptylin und Venlafaxin Schmerzverhalten nach Nervenläsion verringern läßt und wenn ja, welche Mechanismen dieser Wirkung zugrunde liegen. Den Tieren wurde einseitig der N. ischiadicus nach dem Nervenläsionsmodell der Chronic-Constriction-Injury (CCI) operiert. Das Schmerzverhalten der mit Antidepressiva behandelten Tiere wurde über zwei bis drei Wochen verblindet im Vergleich mit plazebobehandelten Tieren untersucht. Das Ausmaß von Hitzehyperalgesie und taktiler Allodynie wurde durch die Anwendung etablierter Testverfahren quantifiziert. Amitriptylin hatte in der Dosis von zweimal täglich 10 mg/kg KG i.p. keinen relevanten Effekt auf das Schmerzverhalten der Tiere. Eine akute Gabe von Amitriptylin bei Tieren, die zuvor über 19 Tage chronisch mit Amitriptylin behandelt worden waren, reduzierte die taktile Allodynie geringgradig und hatte keinen Einfluß auf die Hitzehyperalgesie. Venlafaxin in der Dosis von zweimal täglich 25 mg/kg KG p.o. reduzierte in einigen Teilversuchen mäßiggradig die Hitzehyperalgesie und die taktile Allodynie nach CCI. Auf diesen Ergebnissen aufbauend wurde versucht, die Wirkung der chronischen Venlafaxin-Medikation durch Kombination mit zusätzlich akut verabreichten alpha-adrenergen- bzw. µ-Opiat-Rezeptor-agonistischen Substanzen zu verstärken. Die Kombination von Venlafaxin mit dem alpha-2A-Rezeptoragonisten Clonidin ergab eine Wirkungsverstärkung in Bezug auf die Reduktion der Hitzehyperalgesie, wobei sich zusätzlich eine Eigenwirkung von Clonidin nachweisen ließ. Der µ-Opiat-Rezeptor-Agonist Morphin führte hingegen zu keiner signifikanten Wirkungsverstärkung in Kombination mit Venlafaxin. Im Anschluß an die jeweilige Testreihe wurde den Tieren Nervengewebe entnommen, welches nach immunhistochemischer Färbung für alpha-2A- und µ-Rezeptoren morphometrisch evaluiert wurde. Dies diente der Untersuchung der Hypothese, daß den o.g. Wirkungen eine Vermehrung der entsprechenden Rezeptoren bei Venlafaxin-behandelten Tieren zugrunde lag. Die chronische postoperative Gabe von Venlafaxin hatte keinen Einfluß auf die Anzahl von alpha-2A-Rezeptor-immunreaktiven Neuronen im Spinalganglion CCI-operierter Ratten. Allerdings ließ sich unter der Medikation die Immunreaktivität für alpha-2A-Rezeptoren vermehrt in großkalibrigen Spinalganglienneuronen nachweisen. Die chronische postoperative Gabe von Venlafaxin führte zudem zu einer Zunahme von µ-Opiat-Rezeptoren im ipsilateralen N. ischiadicus CCI-operierter Ratten. Im Spinalganglion ergab sich nach Venlafaxinbehandlung keine Veränderung der Anzahl der µ-Rezeptor-immunreaktiven Neurone. Allerdings konnte durch chronische Venlafaxin-Medikation eine Phänotyp-Verschiebung mit Auftreten von µ-Rezeptor-Immunreaktivität in großkalibrigen Neuronen, wie sie nach CCI ohne Venlafaxinbehandlung auftrat, verhindert werden. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, daß die chronische, zweimal tägliche Anwendung der Antidepressiva Amitriptylin und Venlafaxin das Schmerz-assoziierte Verhalten von Ratten nach einer peripheren Nervenläsion inkonstant und nur in unzureichendem Ausmaß beeinflussen. Unabhängig davon wurden in den immunhistochemischen Untersuchungen Veränderungen in der Verteilung µ- und alpha-adrenerger Rezeptoren in Spinalganglionzellen und Ischiasnerv beobachtet, die auf eine kontinuierliche Venlafaxin-Medikation zurückzuführen zu sein scheinen. Berücksichtigt man vor diesem Hintergrund die Tatsache, daß sich die Venlafaxinwirkung durch den alpha-2A-Agonisten Clonidin verstärken ließ, so bieten diese Zusammenhänge eine mögliche Erklärung für die zugrundeliegenden Mechanismen der Wirkungsvermittlung von Antidepressiva in der Behandlung einer schmerzhaften Mononeuropathie.The main intention of the present study was to show if administration of the antidepressants amitriptyline and venlafaxine possibly alters pain-related behaviour of Sprague-Dawley rats with an experimental peripheral mononeuropathy. The possible underlying mechanisms of such action were of further interest and therefore investigated. All animals were inflicted an experimental mononeuropathy on sciatic nerve according to the Chronic-Constriction-Injury-Model (CCI) as described by Bennett and Xie. The resulting pain-related behaviour - such as allodynia and hyperalgesia - was quantified by established test-procedures with antidepressant-treated rats tested against placebo-treated animals over a time-course of two to three weeks. Chronic administration of amitriptyline, at a dose of 10 mg/kg bodyweight i.p. twice daily, showed no effect on pain-related behaviour of rats; whereas an additional acute booster-dose on postoperative day 19 reduced tactile allodynia in a significant manner in this setup. Chronic distribution of venlafaxine - at 25 mg/kg bodyweight, p.o. twice daily - reduced heat-hyperalgesia and tactile allodynia in the CCI-model moderately in a few of the carried out experiments. Expecting enhanced effectiveness chronic therapy with venlafaxine was combined with acute administration of alpha-adrenergic- or µ-opiate-receptor-agonists. Combination of venlafaxine with clonidine – an alpha-2A-receptor-agonist – showed an enhanced reduction of heat-hyperalgesia in CCI-operated rats compared to monotherapy as well as an effectiveness of clonidine alone. Contrarily, combination of venlafaxine with µ-opiate-receptor-agonist morphine showed no enhancement of analgesia. Following each experimental setup nerve-tissue of the used animals was obtained and microscopically evaluated after immunhistochemical staining for alpha-2A- and µ-opiate-receptors. This approach was meant to verify the hypothesis that attenuation of neuropathic-pain by venlafaxine may be due to mechanisms including quantitative alterations in alpha-adrenergic- or opiate-receptor-quantity. Chronic administration of venlafaxine showed no quantitative impact on alpha-2A-receptor-immunoreactivity in neurons of the dorsal-root-ganglion (DRG) of CCI-operated rats, but immunoreactivity showed an remarkable shift towards neurons with a wider caliber. Furthermore chronic administration of venlafaxine led to a quantitative increase in µ-opiate-receptor-immunoreactivity in ipsilateral sciatic nerve of CCI-operated rats. Also no such quantitative alterations in receptor-immunoreactivity could be shown for DRG-neurons, phenotype-switch towards neurons of wide caliber - as seen in ipsilateral DRG of untreated CCI-rats – was apparently prevented by chronic administration of venlafaxine. In total this experimental study showed that the chronic, twice daily administration of the antidepressant drugs amitriptyline and venlafaxine has an inconstant and dissatifying effect on attenuating pain-related behaviour of CCI-operated rats. Irrespective from these results immunhistochemical staining of peripheral nerve-tissue and DRG showed alterations in the allocation of µ- and alpha-adrenergic-receptor-immunoreactivity which tended to be dependent on precedent venlafaxine-administration. Bearing in mind aforementioned enhancement of venlafaxine-effectiveness by coadministration of clonidine, one could presume that said implications may be a possible explanation for a mechanism of antidepressant action in alleviating pain in an experimental peripheral mononeuropathy