Влияние каппа-опиоидного агониста U-50488 и ингибитора p38 MAPK на спайковую активность пирамидных нейронов базолатерального миндалевидного тела

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.18413/rrpharmacology.10.400

Аннотация

Введение: Активация каппа-опиоидных рецепторов (КОР) в базолатеральном миндалевидном теле лежит в основе каппа-опосредованных аверсивных реакций. Цель настоящего исследования заключалась в изучении моно- и комбинированных эффектов соединений U-50488 и SB203580 на спайковую активность пирамидных нейронов в базолатеральном миндалевидном теле, чтобы выявить сложные взаимосвязи между КОР, p38 MAPK и возбудимостью нейронов.

Материалы и методы: Электрофизиологические эксперименты проводились с использованием метода локальной фиксации потенциала в конфигурации “whole-cell”. Подготавливались срезы головного мозга крысы в проекции базолатерального миндалевидного тела, под визуальным контролем устанавливали контакт с пирамидными нейронами базолатеральной миндалины, регистрацию потенциала проводили в режиме фиксации трансмембранного тока (“current clamp mode”). Нейроны идентифицировали по их свойствам аккомодации, сигналы нейронной активности усиливали и анализировали. После локальной перфузии исследуемых соединений были получены 3 кривые доза-эффект для: a) U-50488 (0.001–10 μM); b) комбинации U-50488 (0.001–10 μM) и SB203580 (1 μM); c) комбинации U-50488 (0.01–10 μM) и SB203580 (5 μM). 

Результаты: После аппликации соединения U-50488 наблюдалось увеличение частоты генерации потенциалов действия пирамидными нейронами в ответ на инъекцию тока, в сравнении с показателями контрольных нейронов (p<0.001). Полученные дозозависимые кривые указывают на неконкурентный антагонизм для комбинации соединений U-50488 и SB203580. Этот вывод подтверждается изменением наклона кривой с уменьшением максимального эффекта U-50488. Таким образом, можно предположить, что увеличение спайковой активности пирамидных нейронов миндалины опосредованно через путь бета-аррестина. При блокировании данного пути, величина спайковой активности возвращается к исходному уровню.

Заключение: В нашем исследовании показано, что индуцированная каппа-опиоидным агонистом спайковая активность пирамидных нейронов опосредована через бета-аррестин и может быть подавлена введением ингибитора p38 MAPK SB203580.

Графическая аннотация

Whole-cell patch-clamp recordings from basolateral amygdala pyramidal cells showing spiking patterns in response to 200 pA, 500 ms-long current injections following the treatment with the kappa-opioid agonist U-50488 and the p38 MAPK inhibitor SB203580. U-50488 increased the excitability of pyramidal neurons, an effect that was blocked by SB203580, suggesting the involvement of the beta-arrestin pathway in basolateral amygdala neural activity.

Ключевые слова:

Каппа-опиоидный рецептор, p38 MAPK, миндалевидное тело, пирамидные нейроны, patch clamp, электрофизиология, аверсия

Библиографические ссылки

Bruchas MR, Land BB, Lemos JC, Chavkin C (2009) CRF1-R activation of the dynorphin/kappa opioid system in the mouse basolateral amygdala mediates anxiety-like behavior. PloS One 4(12): e8528. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0008528 [PubMed] [PMC]

Dampney RAL (2019) Chapter 28 – Central Mechanisms Generating Cardiovascular and Respiratory Responses to Emotional Stress. In: Fink G (Eds) Stress: Physiology, Biochemistry, and Pathology, Academic Press, pp. 396–397. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813146-6.00028-X

Franco-García A, Fernández-Gómez FJ, Gómez-Murcia V, Hidalgo JM, Milanés MV, Núñez C (2022) Molecular mechanisms underlying the retrieval and extinction of morphine withdrawal-associated memories in the basolateral amygdala and dentate gyrus. Biomedicines 10(3): 588. https://doi.org/10.3390/biomedicines10030588 [PubMed] [PMC]

Franco-García A, Gómez-Murcia V, Fernández-Gómez FJ, González-Andreu R, Hidalgo JM, Victoria Milanés M, Núñez C (2023) Morphine-withdrawal aversive memories and their extinction modulate H4K5 acetylation and Brd4 activation in the rat hippocampus and basolateral amygdala. Biomedicine & Pharmacotherapy 165: 115055. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2023.115055 [PubMed]

Janak PH, Tye KM (2015) From circuits to behaviour in the amygdala. Nature 517(7534): 284–292. https://doi.org/10.1038/nature14188 [PubMed] [PMC]

Ji G, Sun H, Fu Y, Li Z, Pais-Vieira M, Galhardo V, Neugebauer V (2010) Cognitive impairment in pain through amygdala-driven prefrontal cortical deactivation. The Journal of Neuroscience 30(15): 5451–5464. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0225-10.2010 [PubMed] [PMC]

Khan MI H, Sawyer BJ, Akins NS, Le HV (2022) A systematic review on the kappa opioid receptor and its ligands: New directions for the treatment of pain, anxiety, depression, and drug abuse. European Journal of Medicinal Chemistry 243: 114785. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2022.114785 [PubMed]

Knoll AT, Muschamp JW, Sillivan SE, Ferguson D, Dietz DM, Meloni EG, Carroll FI, Nestler EJ, Konradi C, Carlezon WA Jr (2011) Kappa opioid receptor signaling in the basolateral amygdala regulates conditioned fear and anxiety in rats. Biological Psychiatry 70(5): 425–433. https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2011.03.017 [PubMed] [PMC]

Lamotte G, Shouman K, Benarroch EE (2021) Stress and central autonomic network. Autonomic Neuroscience: Basic & Clinical 235: 102870. https://doi.org/10.1016/j.autneu.2021.102870 [PubMed]

Michely J, Rigoli F, Rutledge RB, Hauser TU, Dolan RJ (2020) Distinct Processing of Aversive Experience in Amygdala Subregions. Biological psychiatry. Cognitive Neuroscience and Neuroimaging 5(3): 291–300. https://doi.org/10.1016/j.bpsc.2019.07.008 [PubMed] [PMC]

Navratilova E, Ji G, Phelps C, Qu C, Hein M, Yakhnitsa V, Neugebauer V, Porreca F (2019) Kappa opioid signaling in the central nucleus of the amygdala promotes disinhibition and aversiveness of chronic neuropathic pain. Pain 160(4): 824–832. https://doi.org/10.1097/j.pain.0000000000001458 [PubMed] [PMC]

Przybysz KR, Werner DF, Diaz MR (2017) Age-dependent regulation of GABA transmission by kappa opioid receptors in the basolateral amygdala of Sprague-Dawley rats. Neuropharmacology 117: 124–133. https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2017.01.036[PubMed] [PMC]

Sah P, Faber ES, Lopez De Armentia M, Power J (2003) The amygdaloid complex: anatomy and physiology. Physiological Reviews 83(3): 803–834. https://doi.org/10.1152/physrev.00002.2003 [PubMed]

Varlinskaya EI, Johnson JM, Przybysz KR, Deak T, Diaz MR (2020) Adolescent forced swim stress increases social anxiety-like behaviors and alters kappa opioid receptor function in the basolateral amygdala of male rats. Progress in Neuro-psychopharmacology & Biological Psychiatry 98: 109812. https://doi.org/10.1016/j.pnpbp.2019.109812 [PubMed] [PMC]

Wang DV, Wang F, Liu J, Zhang L, Wang Z, Lin L (2011) Neurons in the amygdala with response-selectivity for anxiety in two ethologically based tests. PloS One 6(4): e18739. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0018739 [PubMed] [PMC]

Yakhnitsa V, Ji G, Hein M, Presto P, Griffin Z, Ponomareva O, Navratilova E, Porreca F, Neugebauer V (2022) Kappa opioid receptor blockade in the amygdala mitigates pain like-behaviors by inhibiting corticotropin releasing factor neurons in a rat model of functional pain. Frontiers in Pharmacology 13: 903978. https://doi.org/10.3389/fphar.2022.903978[PubMed] [PMC]

Zan GY, Wang Q, Wang YJ, Chen JC, WuX, Yang CH, Chai JR, Li M, Liu Y, Hu XW, Shu XH, Liu JG (2016) p38 mitogen-activated protein kinase activation in amygdala mediates κ opioid receptor agonist U50,488H-induced conditioned place aversion. Neuroscience 320: 122–128. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2016.01.052 [PubMed]

Вклад авторов

Константин Ю. Калитин, Волгоградский государственный медицинский университет

PhD  in Medicine, Associate Professor of the Department of Pharmacology and Bioinformatics, Volgograd State Medical University, Volgograd, Russia; Senior Researcher, Laboratory of Metabotropic Drugs, Scientific Center for Innovative Drugs, Volgograd State Medical University, Volgograd, Russia; Researcher, Laboratory of Experimental Pharmacology, Volgograd Medical Research Center, Volgograd, Russia; e-mail: kkonst8@yandex.ru; ORCID ID https://orcid.org/0000-0002-0079-853X. Conceptualization, setting primary objectives, carrying out experimental procedures, literature review, analyzing and interpreting the data, writing the initial draft of the article, contributing to the overall structure and design, finalizing the article for submission, designing visual data representations, applying statistical, mathematical, and computational methods for data analysis.

Александр А. Спасов, Волгоградский государственный медицинский университет

PhD in Medicine, Professor, memberof the Russian Academy of Sciences; Head of the Department of Pharmacology and Bioinformatics, Volgograd State Medical University, Volgograd, Russia; Head of the Laboratory of Experimental Pharmacology, Volgograd Medical Research Center, Volgograd, Russia; Head of the Department of Pharmacology and Bioinformatics, Scientific Center for Innovative Drugs, Volgograd State Medical University, Volgograd, Russia; e-mail: aaspasov@volgmed.ru; ORCID ID https://orcid.org/0000-0002-7185-4826. Concept statement, supervision and mentorship, workflow control, critical revision with valuable intellectual investment, contributing to the overall structure and design, ensuring the integrity and consistency of the entire article.

Ольга Ю. Муха, Волгоградский государственный медицинский университет

PhD candidate, postsecondary teacher of the Department of Pharmacology and Bioinformatics, Volgograd State Medical University, Volgograd, Russia; e-mail: olay.myha14@gmail.com; ORCID ID https://orcid.org/0000-0002-0429-905X. Task management, experimental work, literature review, data collection, drafting the manuscript, contributing to the scientific layout, ensuring the integrity and consistency of the entire article, including its final version, application of statistical, mathematical, and computational methods for data analysis, preparation of the final manuscript, interaction with the editors and reviewers.

Загрузки

Опубликован

29.01.2024

Как цитировать

Kalitin KY, Spasov AА, Mukha OY (2024) Effects of kappa-opioid agonist U-50488 and p38 MAPK inhibitor SB203580 on the spike activity of pyramidal neurons in the basolateral amygdala. Research Results in Pharmacology 10(1): 1–6. https://doi.org/10.18413/rrpharmacology.10.400

Выпуск

Том 10 № 1 (2024)

Раздел

Экспериментальная фармакология

Лицензия

Copyright (c) 2024 Konstantin Y. Kalitin, Alexander A. Spasov, Olga Y. Mukha

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)