The study of the effects of dipeptide mimetic of a brain derived neurotrophic factor with antidepressant activity during prolonged use and after withdrawal

Taisiya L. Garibova; Гарибова Таисия Леоновна; Valentina A. Krayneva; Крайнева Валентина Александровна; Elena A. Valdman; Вальдман Елена Артуровна; Tatyana A. Gudasheva; Гудашева Татьяна Александровна; Svetlana O. Kotelnikova; Котельникова Светлана Олеговна; Sergey B. Seredenin; Середенин Сергей Борисович

doi:10.17816/RCF16128-33

The study of the effects of dipeptide mimetic of a brain derived neurotrophic factor with antidepressant activity during prolonged use and after withdrawal

Authors: Garibova T.L.¹, Krayneva V.A.¹, Valdman E.A.¹, Gudasheva T.A.¹, Kotelnikova S.O.¹, Seredenin S.B.¹
Affiliations:
1. V.V. Zakusov Research Institute of Pharmacology
Issue: Vol 16, No 1 (2018)
Pages: 28-33
Section: Articles
URL: https://journals.eco-vector.com/RCF/article/view/8777
DOI: https://doi.org/10.17816/RCF16128-33
ID: 8777

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Statistics

Abstract

Abstract. The antidepressant activity of the GSB-106, dipeptide mimetic of the 4th loop of BDNF, during long-term use was studied in doses of 1.0 mg/kg and 5 mg/kg for. When comparing antidepressant activity in the “forced swimming Porsolt test” on the 14th and 28th day of administration, it was established that the antidepressant effect did not change. It was shown that a withdrawal of prolonged administration for 28 days did not lead to an increase in anxiety in the “elevated plus-maze test” and to the development of disturbances in the exploratory behavior of animals and motor activity in the “open field” test. It was concluded that during long-term administration of GSB-106 the tolerance for the main antidepressant effect did not developed, and cessation of long-term administration of GSB-106 did not lead to the development of withdrawal syndrome.

Keywords

dipeptide mimetic BDNF, antidepressants, tolerance, withdrawal syndrome

Full Text

Введение

Депрессивные расстройства сегодня занимают одно из лидирующих положений в структуре психических заболеваний и, по данным Всемирной организации здравоохранения, к 2030 г. выйдут на первое место [24]. Действие применяемых в клинической практике антидепрессантов направлено на повышение функций нейромедиаторных систем серотонина, норадреналина и дофамина, снижение которых в соответствии с моноаминергической гипотезой депрессии служит причиной развития основных симптомов депрессивных расстройств. Вместе с тем препараты с антидепрессивным эффек том — трициклические антидепрессанты, инги биторы моноаминоксидазы, селективные ингибиторы обратного захвата серотонина недостаточно специфичны в отношении патологических мишеней депрессий и имеют побочные эффекты [12]. Эффект большинства антидепрессантов развивается после недель, а иногда и месяцев применения. Сведения о снижении эффективности антидепрессантов в процессе лечения противоречивы. Возвращение симптомов депрессии на фоне длительного применения антидепрессантов, особенно при поддерживающей терапии, иными словами толерантность, возникает, по данным ряда исследований, в 9–64 % случаев [5, 6, 12, 19]. Авторы объясняют этот феномен рядом причин, включая прогрессирование заболевания, изменение патогенеза, однако основ ной является развитие фармакологической толерантности. Известно, что чем продолжительнее период лечения, тем больше вероятность снижения эффективности лечения. В ряде исследований показана возможность преодоления так называемой фармакокинетической толерантности, обусловленной снижением концентрации препарата и уменьшением периода его действия, увеличением дозы лекарства [8, 19]. Вместе с тем огромный массив клинических данных подтверждает развитие при длительном применении антидепрессантов фармакодинамической толерантности, устойчивой к увеличению дозы препарата [9, 10]. Фармакодинамическая толерантность рассматривается как адаптация на клеточном и субклеточном уровнях, характеризуется снижением количества и изменением свойств рецепторов, вторичных мессенджеров или ионных каналов, вовлеченных в механизм действия того или иного препарата. В дополнение существует предположение, что при длительном применении антидепрессантов могут включаться нейрохимические процессы, противоположные тем, которые запускаются на начальных этапах лечения, и развивается так называемая оппозиционная толерантность [12]. Установлено, что в ряде случаев длительное лечение антидепрессантами может приводить к необратимым нейробиологическим изменениям самого патогенеза заболевания, нарушениям процесса нейрогенеза в гиппокампе и, таким образом, к развитию злокачественной депрессии, устойчивой к фармакотерапии у пациентов, принимающих антидепрессанты. Так, показано, что при увеличении дозы антидепрессанта флуоксетина риск рецидива прогрессивно увеличивается с 23 % в течение 1 года до 34 % через 2 года и 45 % через 3 года применения [25].

Считается, что используемые в настоящее время антидепрессанты не вызывают зависимости [14, 18]. Вместе с тем серьезной проблемой остается возможность развития симптомов отмены после резкого прекращения их длительного применения. Практически для всех групп антидепрессантов описаны симптомы, вызванные резкой отменой длительного приема — тревога, нарушения сна, расстройства движения, маниакальные состояния, панические атаки, нарушение функций желудочно-кишечного тракта и сердечной деятельности [11, 14, 22]. Следует отметить, что описанные явления трудно интерпретировать, если не сделать точной диагностической категоризации наблюдаемых нарушений у больных с различными формами депрессий [18].

Вышеизложенное свидетельствует о сложных, подчас трудно анализируемых и плохо устранимых негативных процессах, наблюдаемых при длительном, хроническом применении лекарственных препаратов с антидепрессивной активностью. В связи с этим возможность развития толерантности и синдрома отмены к антидепрессантам требует серьезного внимания, особенно при доклиническом и клиническом изучении новых препаратов.

Большое число клинических и экспериментальных данных свидетельствует о вовлечении в патогенез депрессии нейротрофинов, в частности мозгового нейротрофического фактора (brain-derived neurotrophic factor, BDNF). Терапевтическое использование самого BDNF ограничивается его нестабильностью в биологических жидкостях, плохой способностью проникать через ГЭБ, наличием побочных эффектов [7, 15, 16, 23]. В ФГБНУ «НИИ фармакологии имени В.В. Закусова» сконструирован и синтезирован низкомолекулярный миметик бета-изгиба 4-й петли BDNF ГСБ-106, представляющий собой гексаметилендиамид бис(N-моносукцинил-L-серил-L-лизина) [1, 2]. Установлено, что ГСБ-106 активирует специфические для BDNF TrkB рецепторы и их основные пострецепторные сигнальные пути MAPK/ERK и PI3K/AKT [13]. ГСБ-106 продемонстрировал выраженную антидепрессивную активность в батарее тестов на грызунах в широком диапазоне доз 0,1–1,0 мг/кг [2, 3].

Целью настоящего исследования явились изучение антидепрессивного эффекта нового соединения дипептидного миметика 4-й петли BDNF фармацевтической субстанции ГСБ-106 при длительном интра гастральном введении крысам и оценка поведения животных после его отмены.

Методы исследования

Животные. Эксперименты были проведены на 96 беспородных крысах-самцах (питомник — Филиал «Столбовая» ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий» ФМБА России) массой 200–230 г на момент начала эксперимента. Животных содержали в клетках по 10 особей в индивидуальных клетках в стандартных условиях вивария ФГБНУ «НИИ фармакологии имени В.В. Закусова» с предоставлением брикетированного корма и воды ad libitum при регулируемом (12/12 (свет/темнота)) световом режиме не менее 7 дней до начала эксперимента в соответствии с приказом Минздрава России № 199 от 1 апреля 2016 г. «Об утверждении правил надлежащей лабораторной практики» и СП 2.2.1.3218-14 «Санитарно-эпидемиологические требования к уст ройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев)» от 29 августа 2014 г. № 51. Все эксперименты с животными проводили согласно международным правилам (European Communities Council Directive of November 24, 1986 (86/609/EEC)), а также согласно Правилам работы с животными, утверж денным биоэтической комиссией ФГБНУ «НИИ фармакологии имени В.В. Закусова». Эксперименты осуществляли с 10 до 16 часов. В исследовании был использован ГСБ-106 в виде фармацевтической субстанции (ФС), синтезированный в ФГБНУ «НИИ фармакологии имени В.В. Закусова».

Дизайн исследования. Животных случайным образом разделили на 12 групп по 16 крыс в каждой: первой и второй группам крыс вводили ГСБ-106 в дозах 1,0 или 5,0 мг/кг интрагастрально ежедневно длительно (14 дней) один раз в день с помощью специального зонда, снабженного утолщенной оливой из расчета 0,2 мл на 100 г веса тела животного. Третьей и четвертой группам тем же путем в тех же дозах вводили ГСБ-106 в течение 28 дней. Контрольные группы животных соответственно получали дистиллированную воду.

Исследование толерантности проводилось по основному антидепрессивному эффекту ГСБ-106, который оценивали в тесте вынужденного плавания по Порсолту [21]. Установка для создания депрессивноподобного состояния (поведенческого отчаяния) по методу Порсолта у крыс представляет собой сосуд цилиндрической формы диаметром 18 см и высотой 40 см (ООО «НПК Открытая наука», Россия). Цилиндр на высоту 15 см наполняют водой, температура которой поддерживается на уровне 25 °С. Предварительно, за сутки до тестирования каждое животное опускали в сосуд с водой на 5–6 мин для адаптации. В день эксперимента животное помещали в цилиндр с водой таким образом, чтобы оно не могло ни выбраться из сосуда, ни найти в нем опору, то есть касаться лапами дна. Попадая в воду, животные начинают проявлять бурную двигательную активность, направленную на поиск выхода из аверсивной стрессорной ситуации, но затем оставляют эти попытки и зависают в воде в характерной позе, оставаясь полностью неподвижными или совершая незначительные движения, необходимые для поддержания головы над поверхностью воды. Это поведение расценивается как проявление отчаяния, подавленности, депрессии. Показателем выраженности депрессивноподобного состояния по данному тесту является длительность неподвижности, то есть сумма эпизодов иммобилизации у каждого животного в течение 5 мин наблюдения. Критерием антидепрессивной активности считается статистически достоверное уменьшение длительности иммобилизации. Учитывая тот факт, что для проявления антидепрессивного эффекта необходимо применение препаратов длительными курсами, толерантность к ГСБ-106 оценивали при сравнении эффектов на 14-й день и после 28 дней ежедневного введения.

Изучение синдрома отмены осуществлялось через 36 часов после прекращения длительного, 28-дневного введения крысам ГСБ-106 с регистрацией уровня тревожности в методике «приподнятый крестообразный лабиринт» (ПКЛ) [20] и ориентировочно-исследовательского поведения и двигательной активности в методике «открытое поле». Установка «приподнятый крестообразный лабиринт» (ООО «НПК Открытая наука») состоит из кресто образно расходящихся от центральной площадки под прямым углом четырех рукавов: два противоположных, открытых, без стенок и два закрытых, темных. Эксперименты проводили при дневном освещении. Размер ПКЛ для крыс: рукава — 10 × 50 см, центральная площадка — 10 × 10 см, ПКЛ приподнят на 80 см от пола. Животных помещали в ПКЛ на центральную площадку, головой к открытому рукаву, и в течение 5 мин регистрировали время пребывания животного в открытых, закрытых рукавах, на центральной площадке, количество заходов в открытые и закрытые рукава. Увеличение под действием препарата времени пребывания в открытых рукавах свидетельствует об его анксиолитическом эффекте, уменьшение — об анксиогенном.

Установка «открытое поле» для крыс (ООО «НПК Открытая наука») представляет собой круглую арену из белого непрозрачного пластика. Диаметр арены — 90 см, высота стенок — 40 см. Пол арены расчерчен на 19 квадратов, примерно одинаковых по площади, и имеет 13 небольших круглых отверстий. Животное аккуратно помещали на пол в центре арены и на протяжении трех минут регистрировали число пересеченных квадратов, вертикальных стоек, число актов обнюхивания отверстий, груминг. Для устранения ненужных запахов после тестирования каждого животного пол установки тщательно протирали раствором, содержащим спирт.

Статистическую обработку полученных результатов проводили, используя однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA, критерий Краскела – Уоллиса) и непараметрический анализ для независимых переменных (U-критерий Манна – Уитни). Различия считали статистически значимыми при p < 0,05. Данные представляли в форме средних и стандартных ошибок среднего (Statistica V.6).

Результаты исследований

При изучении толерантности установлено, что ГСБ-106 (ФС) на 14-й день после ежедневного введения крысам демонстрировал отчетливый антидепрессивный эффект, достоверно уменьшая иммобилизацию в тесте по Порсолту как в дозе 1,0 мг/кг, так и в дозе 5 мг/кг (рис. 1). При увеличении продолжительности введения ГСБ-106 до 28 дней эффект соединения в обеих дозах полностью сохранялся и даже наблюдалась тенденция его увеличения (см. рис. 1). Полученные данные свидетельствуют об отсутствии толерантности при длительном применении ГСБ-106 (ФС) в средней (1,0 мг/кг) и высокой (5 мг/кг) эффек тивных дозах.

Рис. 1. Антидепрессивный эффект ГСБ-106 в тесте по Порсолту при длительном интрагастральном введении (14 или 28 дней) крысам

Примечание. По вертикали — продолжительность иммо билизации в с, по горизонтали — группы крыс: 1 — контроль, 2 — ГСБ-106 (1,0 мг/кг), 3 — ГСБ-106 (5,0 мг/кг). *Достоверность отличий от контроля при p < 0,05 (U-критерий Манна – Уитни)

Таким образом, ГСБ-106 сохраняет неизменным свой антидепрессивный эффект при длительном (в течение 28 дней) ежедневном интрагастральном введении крысам.

Исследование синдрома отмены показало, что через 36 часов после отмены длительного, в течение 28 дней введения ГСБ-106 в виде ФС в дозах 1,0 и 5 мг/кг у крыс не развивались изменения поведения в условиях методики ПКЛ в сравнении с контрольными крысами, длительно получавшими дистиллированную воду. Так, сходные, почти идентичные, результаты наблюдались по показателям времени, проведенного животными на центральной площадке и в открытых рукавах установки. Не изменялось и количество заходов в рукава (табл. 1). При изучении поведения крыс после отмены длительного введения ГСБ-106 в «открытом поле» установлено, что ориентировочно-исследовательское поведение животных не претерпевало изменений в сравнении с поведением крыс контрольной группы. Отмена соединения в обеих эффективных дозах не приводила к изменению горизонтальных перемещений, количества обследований отверстий и эпизодов груминга. Наблюдалась лишь тенденция к уменьшению вертикализации (табл. 2).

Таблица 1. Показатели поведения крыс в условиях приподнятого крестообразного лабиринта через 36 часов после отмены длительного (28 дней) ежедневного введения ГСБ-106

Группы крыс n = 8	Отмена (36 часов после 28 дней введения)
	Дозы в мг/кг, в/б	Время в секундах, проведенное:		Количество заходов в:
	Дозы в мг/кг, в/б	на центральной площадке	в открытых рукавах	открытые рукава	закрытые рукава
Контроль	–	1,5 ± 0,6	46,07 ± 19,02	1,6 ± 0,3	2,0 ± 0,25
ГСБ-106 (ФС)	1,0	7,8 ± 6,5	49,0 ± 13,19	1,6 ± 0,4	2,1 ± 0,38
ГСБ-106 (ФС)	5,0	1,7 ± 0,35	50,4 ± 14,24	2,7 ± 0,64	2,4 ± 0,42

Таблица 2. Показатели поведения крыс в «открытом поле» при длительном (28 дней) введении и через 36 часов после отмены ГСБ-106

Группы крыс n = 8	Дозы, мг/кг	Горизонтальные перемещения	Вертикальные перемещения	Обследование отверстий	Груминг
Однократное введение
Контроль	Дист. вода	20,6 ± 5,1	10,0 ± 2,9	4,3 ± 2,1	5,1 ± 1,8
ГСБ-106 (ФС)	1,0	16,9 ± 4,9	8,9 ± 4,5	5,3 ± 2,0	2,3 ± 0,9
ГСБ-106 (ФС)	5,0	18,0 ± 6,0	9,1 ± 3,6	6,0 ± 2,5	3,1 ± 1,2
Длительное введение (28 дней)
Контроль	Дист. вода	23,8 ± 4,7	12,0 ± 2,8	3,23 ± 1,0	4,2 ± 0,9
ГСБ-106 (ФС)	1,0	21,4 ± 5,8	11,2 ± 3,5	4,01 ± 1,8	2,9 ± 1,0
ГСБ-106 (ФС)	5,0	28,0 ± 6,9	14,9 ± 2,9	5,06 ± 1,9	1,9 ± 0,7
Через 36 часов после отмены длительного введения ГСБ-106
Контроль	Дист. вода	29,5 ± 4,4	9,8 ± 1,5	2,0 ± 0,6	5,4 ± 0,6
ГСБ-106 (ФС)	1,0	19,4 ± 4,1	4,3 ± 3,5	2,1 ± 0,7	8,0 ± 1,7
ГСБ-106 (ФС)	5,0	25,5 ± 2,3	10,9 ± 1,9	1,9 ± 0,4	4,1 ± 0,7

Заключение

В исследованиях установлено, что антидепрессивный эффект ГСБ-106 в виде ФС в средней эффективной дозе (1,0 мг/кг) и дозе, превышающей ее в 5 раз (5 мг/кг), при длительном (28 дней) ежедневном интрагастральном введении крысам не изменяется, то есть не развивается толерантность по антидепрессивному эффекту. Отмена ГСБ-106 в виде ФС не приводит к формированию синдрома отмены по показателям уровня тревожности в ПКЛ и ориентировочно-исследовательского поведения в «открытом поле».

Зарегистрированную в настоящем исследовании тенденцию уменьшения показателя вертикальной двигательной активности у животных в тесте «открытое поле» после отмены соединения можно объяснить разными причинами. Согласно имеющимся в литературе данным этот показатель отли чается от других поведенческих реакций грызунов в «открытом поле» и характеризуется рядом особенностей. В частности, известно, что вертикализация в большей степени свидетельствует о бдительности (vigilance) у животных, чем об их ориентировочном поведении, при повторной посадке животного в «открытое поле» привыкание (habituation) к вертикальной активности развивается в значительно меньшей степени, чем к горизонтальной [4, 17]. Обсуждается возможность участия в реализации этого поведения различных нейромедиаторных систем (ГАМК-, дофаминергической) [4]. Кроме того, показано, что в беспородной популяции крыс при регистрации поведения в «открытом поле» наблюдается четкое разделение животных по количеству вертикальных стоек на низко- и высокоактивных крыс [4]. Учитывая тот факт, что при однократном и длительном применении ГСБ-106 не отмечается изменения поведения животных в «открытом поле», тенденция уменьшения вертикальной активности после отмены, скорее всего, определяется случайным подбором животных в группе беспородных крыс.

Таким образом, в проведенном исследовании установлено, что при длительном применении ГСБ-106 в виде ФС не развивается толерантность по основному антидепрессивному эффекту. Прекращение длительного введения ГСБ-106 не вызывает нарушений поведения, характерных для синдрома отмены: не повышает уровень тревожности и не нарушает ориентировочно-исследовательское поведение и двигательную активность. В дополнение к полученным ранее данным результаты настоящего исследования подтверждают избирательность действия ГСБ-106 и открывают перспективу для его дальнейшей разработки в качестве нового эффективного, лишенного побочных нежелательных эффек тов препарата с антидепрессивной активностью.