title: On the effect of peripheral immune stimulation on depressive-like behaviour and central inflammatory gene expression in rat
Creators: name: Strenn, Nina Maria
Publisher: name: :none
Year: 2011

description: Entzündungsreaktionen werden in der Pathophysiologie von Depressionen eine immer größere Rolle zugeschrieben, doch trotz der zunehmenden Forschung in diesem Gebiet sind die zugrunde liegenden Mechanismen noch nicht geklärt. In Tierversuchen wurde gezeigt, dass eine periphere Entzündung nicht nur die zentrale Expression von pro-inflammatorischen Mediatoren erhöht, sondern auch zu Verhalten führt, dass dem depressiver Menschen ähnelt. In dieser Arbeit wurde der Effekt einer peripheren Injektion des Exotoxins Lipopolysaccharid (LPS), das auf der äußeren Membran gramnegativer Bakterien zu finden ist, auf die Genexpression in den Gehirnarealen Amygdala, Hippocampus, Hypothalamus, Prefrontaler Cortex und Striatum in Ratten untersucht. Außerdem wurden die Proteinlevels gewisser Cytokine im Serum der Ratten gemessen. Verhaltensänderungen nach der LPS Injektion wurde in dem erzwungenen Schwimmtest (engl. “forced swim test”, FST) erfasst. Dieser Test misst depressiv-ähnliches Verhalten (engl. “depressive-like behaviour”) in Tieren. LPS wurde den Tieren intraperitoneal injiziert und 6 Stunden später wurde ihr Verhalten im FST gemessen. Eine Stunde danach wurden die Ratten getötet und ihre Gehirne seziert. Um festzustellen, ob der FST an sich die Genexpression im Gehirn verändert, wurden Kontrolltiere, die nicht dem Schwimmtest ausgesetzt wurden, in die Studie inkludiert. mRNA wurde aus den verschiedenen Hirnarealen extrahiert und Veränderungen in der Genexpression durch quantitative Echt-Zeit Polymerasenkettenreaktion (qRT PCR) gemessen. Die periphere Injektion von LPS löste eine erhöhte Genexpression der Cytokine IL-1β und TNFα und der Gewebsprotease MMP-9 und deren Inhibitor TIMP-1 aus. Diese Ergebnisse stehen in signifikanter Korrelation mit dem Anstieg an immobilem Verhalten während des FST (p=0.001 im Hypothalamus für IL-1β and TNFα). Es wurde kein nennenswerter Effekt des erzwungenen Schwimmtests auf die zentrale Genexpression festgestellt, was darauf schließen lässt, dass dieser Test geeignet ist, um die zugrunde liegenden Mechanismen und die entscheidenden Mediatoren im Zusammenspiel von Entzündungsreaktionen und Depressionen zu untersuchen und vielleicht sogar neue therapeutische Ziele in der Behandlung von affektiven Störungen zu identifizieren.
description: Accumulating evidence suggests a role of inflammation in the pathophysiology of depression. However, despite the extensive research in this field, little is known about the underlying mechanisms. Animal experiments prove to be of great help, showing that peripheral inflammation induces central up-regulation of pro-inflammatory mediators and, at the same time, depressive-like behaviour. In this study, the effect of peripheral administration of the exotoxin lipopolysaccharide (LPS) on gene expression in the brain areas amygdala, hippocampus, hypothalamus, prefrontal cortex and striatum, as well as protein levels in the serum of Sprague Dawley rats, was investigated. Furthermore, changes in behaviour were measured in the forced swim test (FST), an animal model to test for depressive-like behaviour. The animals were injected intraperitoneal (i.p.) with LPS and 6 hours later tested in the FST. One hour later, the animals were sacrificed and their brains removed and dissected. To evaluate whether the FST itself changes gene expression in the brain, control animals that were not exposed to the FST were included in the study. mRNA was extracted from the different brain areas and differences in expression levels assessed using quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR). LPS treatment was followed by an up-regulation in gene expression of the cytokines IL-1β and TNFα, and the tissue remodelers MMP-9 and its inhibitor, TIMP-1, which correlated significantly (p=0.001 in hypothalamus for both IL-1β and TNFα) with the observed significant increase in depressive-like behaviour. Exposure to the FST itself didn´t seem to have noteworthy influences on gene-expression, making this test a valuable method to investigate inflammation-related players in depression and maybe identify new targets for the treatment of mood disorders.