Нейрональные и молекулярные эффекты каннабидиола для лечения шизофрении.

Нейрональные и молекулярные эффекты каннабидиола для лечения шизофрении.

Image
Купить КБД

Исследование лечения шизофрении каннабидиолом

Нервно-психические расстройства, такие как шизофрения, связаны с когнитивными нарушениями, в том числе с дефицитом обучения, памяти и внимания. Антипсихотические препараты ограничены в своей эффективности для улучшения познания; следовательно, требуются новые терапевтические средства. Каннабидиол (CBD), не психоактивный компонент каннабиса, обладает противовоспалительными, нейропротекторными и антипсихотическими свойствами; однако его способность улучшать когнитивный дефицит шизофрении остается неясной. Используя модель пренатальной инфекции, мы изучили влияние длительного лечения КБД на когнитивные функции и социальное взаимодействие. Беременным крысам Спрэг-Доули (n = 16) вводили полиинозин-полицитидиловую кислоту (поли I: C) (POLY; 4 мг / кг) или физиологический раствор (CONT) на 15-й день беременности. Детям мужского пола (PN56) вводили инъекцию два раза в день с 10 мг / кг CBD (CONT + CBD, POLY + CBD; n = 12 на группу) или физ. раствор (VEH; CONT + VEH, POLY + VEH; n = 12 на группу) в течение 3 недель. Вес тела, потребление пищи и воды измерялось еженедельно. Тесты «Признание нового предмета» и награды за чередование в T-лабиринте оценивали узнаваемость и рабочую память соответственно, а тест социального взаимодействия оценивал общительность. У потомства POLY + VEH отмечалось нарушение распознавания и рабочей памяти, а также снижение социального взаимодействия по сравнению с потомством CONT + VEH (p <0,01). Лечение CBD значительно улучшило распознавание, дефицит рабочей памяти и социального взаимодействия в модели poly I: C (p <0,01 против POLY + VEH), не влияло на увеличение общей массы тела, потребление пищи или воды и не влияло на контрольных животных (все р> 0,05). В заключение, хроническое введение КБД может ослабить социальное взаимодействие и когнитивный дефицит, вызванные внутриутробной поли I: C-инфекцией. Эти новые результаты представляют интересное значение для потенциального использования КБД в лечении когнитивного дефицита и социальной абстиненции шизофрении.

Введение

Данные свидетельствуют о том, что воздействие пренатальной инфекции в течение первого или второго триместра беременности может нарушить развитие нервной системы, увеличивая риск развития психоневрологических расстройств, таких как шизофрения (Meyer, 2013). Пренатальная инфекция с полиинозиновой-полицитидиловой кислотой (поли I: C), синтетическим двухцепочечным РНК-вирусом, является хорошо документированной моделью шизофрении у грызунов-подобных фенотипов (Meyer, 2014; Meyer and Feldon, 2012). После введения беременной крысе поли I: C связывается с Toll-подобным рецептором 3 и инициирует материнский иммунный ответ, который вызывает образование провоспалительных цитокинов в плаценте, амниотической жидкости и мозге плода (Meyer, 2013; Meyer et al, 2009). Нейро-воспаление в мозге плода активирует микроглию, вызывая повреждение белого вещества и апоптоз нейронов (Meyer, 2013). Следовательно, поведенческие изменения (например, дефицит познавательной способности, социальное взаимодействие и сенсомоторная стимуляция), нейрохимические (например, полосатая дофаминергическая гиперфункция) и структурные (например, снижение объема гиппокампа и префронтальные корковые объемы) изменения мозга наблюдаются у потомства поли I: C, что соответствует изменениям при шизофрении у людей(согласно обзору Meyer, 2014). Эти изменения появляются у потомства в раннем взрослом возрасте, отражая отсроченные симптомы шизофрении, наблюдаемые в клинике (Meyer, 2013). Более того, некоторые из поведенческих и структурных изменений, вызванных поли I: C, могут быть отменены при введении клозапина и рисперидона (Piontkewitz et al, 2009, 2011). Таким образом, модель поли I: C показывает конструкт, лицо и прогностическую достоверность, что делает ее полезным инструментом для изучения фармакологических вмешательств для лечения шизофрении (Meyer, 2014).

Когнитивную дисфункцию, включая нарушения памяти, внимания и исполнительной функции, испытывают 75–85% людей с шизофренией (Barch and Ceaser, 2012). Когнитивный дефицит часто предшествует появлению других симптомов и связан с плохим соблюдением режима приема лекарств и более высокой склонностью к рецидивам при первом эпизоде психоза (Meyer et al, 2011b). На самом деле, когнитивный дефицит считается лучшим прогностическим показателем у пациентов, чем другие группы симптомов, поскольку раннее начало заболевания коррелирует с выраженностью когнитивной дисфункции (Gray and Roth, 2007), а когнитивная дисфункция прогнозирует клиническое течение и будущие функциональные результаты (Green, 2006). Негативные симптомы, в том числе алогия (отсутствие речи), слабость (отсутствие мотивации), ангедония (неспособность чувствовать удовольствие) и социальная абстиненция, часто связаны с нарушениями психосоциального функционирования, взаимоотношений, занятости и общего качества жизни (Lindenmayer et al, 2013). В то время как положительные симптомы шизофрении (галлюцинации и бред) обычно контролируются лечением антипсихотическими препаратами (APD), но эти препараты обладают минимальной эффективностью для улучшения когнитивных симптомов (Gray and Roth, 2007), и треть пациентов, которые испытывают негативные симптомы, APD-устойчивы (Lindenmayer et al, 2013). Кроме того, APD могут вызывать побочные эффекты, особенно двигательные и метаболические (ожирение и сахарный диабет 2 типа) (Weston-Green et al, 2013). Следовательно, существует потребность в улучшении фармакологического лечения шизофрении.

Все больше фактов свидетельствует о том, что каннабидиол (CBD) предотвращает галлюцинации и когнитивные нарушения, вызванные введением каннабиса и дельта-9-тетрагидроканнабинола (Δ9-THC) (rev. Schubart et al, 2014). Исследования показали, что КБД ограничивает положительные и отрицательные шизофренические фенотипы в модели MK-801, что позволяет предположить, что CBD обладает антипсихотическим потенциалом (rev. Schubart et al, 2014). Эти данные переведены в клинику, где лечение КБД улучшило положительные и отрицательные симптомы у пациентов с шизофренией, сравнивая их с текущим APD, амисульпридом,при этом лечение КБД протекало с меньшим количеством побочных эффектов (Leweke et al, 2012). Ряд доклинических моделей когнитивных нарушений предполагают, что CBD улучшает обучение и память (как рассмотрено в Osborne et al, 2017); однако влияние CBD на когнитивный дефицит шизофрении неясно. Например, прием КБД не улучшал избирательное внимание у амбулаторных больных шизофренией (Hallak et al, 2010) или вызванный MK-801 дефицит памяти социального распознавания у крыс (Deiana et al, 2015). CBD защищал от нарушения памяти, вызванного MK-801, при высоких дозах (Gomes et al, 2015a, 2015b); его влияние на другие когнитивные области, нарушенные при шизофрении (т. е. рабочую память), неизвестно. Недостатком фармакологических моделей является то, что они не включают нейродевративный или генетический подходы, которые лежат в основе этиологии шизофрении у людей (Mouri et al, 2013). Таким образом, целью данного исследования было определить, может ли лечение КБД улучшить распознавание и ухудшение рабочей памяти, а также социальную абстиненцию в модели развития шизофрении. Массу тела, потребление пищи и воды также измеряли, чтобы определить, вызывает ли CBD увеличение массы тела или гиперфагию.

Материалы и методы

Шестнадцать беременных крыс в возрасте 12 недель со сроком 8 дней Sprague-Dawley были получены из Центра ресурсов животных (Перт, Вашингтон, Австралия), размещены в Центре исследований животных Университета Вуллонгонга и приучены к новой среде на 1 неделю. Крыс по отдельности помещали на подстилку из кукурузного початка с пластиковыми туннелями и гнездовым материалом для обогащения окружающей среды в цикле свет-темнота (фотофаза 1900–0700 ч) при температуре 22 °C и предоставляли произвольный доступ к стандартному лабораторному кормлению (3,9 ккал / г; 10% жира, 74% углеводов, 16% белка) и вода. На 15-й день беременности (GD15; в 09 ч. 00 м.) крысы получили одну внутривенную инъекцию (1 мл / кг) любого поли I: C (4 мг / кг, Sigma-Aldrich, Сидней, Новый Южный Уэльс, Австралия; n = 8) или физиологический раствор (контроль; n = 8) в боковую хвостовую вену. Доза, путь введения и сроки введения поли I: C были основаны на предыдущих исследованиях, в которых поведенческие нарушения, наблюдаемые у потомства, имитируют отрицательные / когнитивные шизофрения-подобные фенотипы (Meyer and Feldon, 2012).

После рождения детенышей отбирали (до ~ 10 на помет), а потомство содержали на соответствующих плотинах до отъема в 21 день после рождения (PN21). Затем потомство содержалось в паре с однопометниками с произвольным доступом к стандартным лабораторным кормам и воде. Пары мужского потомства были назначены для внутрибрюшинных инъекций CBD (10 мг / кг; THC-Pharm GmbH, Франкфурт, Германия), растворенного в Tween 80, и физиологическом растворе (носитель (VEH); 1: 16 (об. / Об.) ); Sigma-Aldrich), или только VEH (объем инъекции 5 мл / кг), с равномерным распределением пометов в каждой группе лечения, чтобы контролировать возможные эффекты сора. Лекарственные растворы готовили непосредственно перед каждым введением лекарственного средства, которое происходило от PN56, что соответствует поздней юности / ранней взрослой жизни у людей (Andersen and Navalta, 2004). Лечение проводилось в течение 3 недель, два раза в день, с 12-часовыми интервалами (07:00 ч, 19:00 ч), исходя из периода полураспада CBD в мозге крысы (Deiana et al, 2011). Дозировка CBD и продолжительность лечения были основаны на предыдущих исследованиях, в которых сообщалось о положительном влиянии КБД на когнитивные функции в моделях грызунов на основе воспаления (Barichello et al, 2012; Cassol-Jr et al, 2010; Fagherazzi et al, 2011; Schiavon et al, 2014). Схема эксперимента привела к четырем условиям:

  1. потомство контрольной группы, которой вводили носитель (CONT + VEH; n = 12);
  2. потомкам контрольных групп, которым вводили CBD (CONT + CBD; n = 12);
  3. потомство групп поли I: C, которым вводили VEH (POLY + VEH; n = 12);
  4. потомство групп I: C плотин, которым вводили CBD (POLY + CBD; n = 12).

Вес тела, потребление пищи и воды (на клетку, т.е. 2 крысы) регистрировали еженедельно в течение 3-недельного периода лечения.

Поведенческое Тестирование

После 2 недель лечения CBD или VEH, крысиный потомок прошел серию поведенческих тестов для изучения социального взаимодействия, обучения и памяти (Рисунок 1a). Поведенческие тесты проводились во время активной фазы (09:00 и 18:00 часов) с 24-часовым периодом отдыха между тестами, чтобы минимизировать стресс. Время ежедневного тестирования было уравновешено в экспериментальных группах. Поведение крыс регистрировали с использованием стандартных коммерческих камер (Logitech Pty, Александрия, Австралия), а позже идентифицированные видеозаписи анализировали. Оборудование было очищено с 70% этанолом между испытаниями для устранения обонятельных сигналов. Поведенческие тесты проводились в порядке инвазивности, как описано ниже.

лечение каннабидиолом

Рисунок 1. Дизайн эксперимента и методы, использованные для изучения влияния обработки каннабидиолом (CBD) на поведение потомства в модели поли I: C крысы. (а) Экспериментальная временная шкала, используемая в настоящем исследовании, с возрастом потомства в постнатальные (ПН) дни. (б) Схема теста распознавания нового объекта, используемого для оценки памяти распознавания потомства. (c) Схема вознагражденного теста чередования T-лабиринта, используемого для оценки производительности рабочей памяти потомства.

Тест распознавания новых объектов (NOR)

Тест NOR был выполнен с небольшими модификациями (Bevins and Besheer, 2006). Два предмета (пластиковые строительные блоки) были помещены в домашние клетки для 24-часового ознакомления. В первом испытании (ознакомление) крысу помещали на арену (черная квадратная арена 60 см × 60 см × 60 см, при равномерном освещении 20 люкс) для приучения в течение 5 минут, затем возвращали в свою домашнюю клетку. Два знакомых объекта были размещены в противоположных углах верхней половины арены, а крыса была расположена в центре дальней стены (то есть в нижней половине арены), обращенной от объектов (рис. 1b). Крысу оставляли для изучения арены на 5 минут, затем возвращали в ее домашнюю клетку на 1 час. Во втором испытании один из знакомых предметов был заменен новым объектом (игрушечная фигурка) на арене, и крысе разрешили исследовать ее в течение 3 минут. Время, потраченное на взаимодействие с объектами, записывалось, причем взаимодействие определялось как прямой контакт с объектом, включая касание объекта ртом, носом или лапой. Случайный контакт (то есть столкновение с объектом при прохождении) и контакт с объектом как средство изучения других аспектов арены (то есть воспитания) не оценивались как взаимодействие объекта (Bevins and Besheer, 2006). Коэффициент дискриминации был рассчитан для каждой крысы, выраженный в виде: TN / (TF + TN), где TN = время, потраченное на изучение нового объекта (объектов), и TF = время, потраченное на изучение знакомого объекта (объектов). Значения для коэффициента различения варьировались от 0 до 1, где оценка, близкая к 1, указывала на большее предпочтение для нового объекта, в то время как оценка ближе к 0 указывала на предпочтение для знакомого объекта.

Награда T-лабиринт чередование тест

Рабочая память была оценена с использованием метода чередования вознаграждений T-лабиринта, описанного ранее (Deacon and Rawlins, 2006). Аппарат состоял из черного Т-образного лабиринта (50 см длиной × 10 см шириной, стены высотой 30 см с равномерным освещением 20 люкс), содержащего съемные перегородки для контроля доступа в левое и правое плечи. Центральная перегородка использовалась для ограничения доступа только к одному плечу T-лабиринта за раз и увеличения скорости чередования (Deacon and Rawlins, 2006) (Рисунок 1c). Перед тестированием крысы акклиматизировались на стимулирующий предмет (шоколадные шарики) в своих домашних клетках. Пища была ограничена 5 г на 100 г массы тела в течение ночи до привыкания, тренировок и дней тестирования.

В опыте привыкания награды за шоколадные шарики были размещены в конце левой и правой руки Т-лабиринта, а разделители были удалены. Крысу помещали на стартовую руку и позволяли свободно исследовать лабиринт в течение 5 минут. После испытания на привыкание крыса была возвращена в свою домашнюю клетку. Привычка считалась успешной, когда крысы потребляли гранулы вознаграждения с обеих сторон Т-лабиринта (Deacon and Rawlins, 2006). Поскольку крысы успешно завершили испытание привыкания, дальнейшие испытания привыкания не требовались.

Затем крысы проходили обучение, где чередовали вход в левое и правое плечи Т-лабиринта, используя (1) «принудительный» забег: одна рука Т-лабиринта была закрыта разделителем, и стимул вознаграждения был помещен в открытое плечо и (2) «выборочный» прогон: разделитель был удален, открывая оба плеча Т-лабиринта, и стимул вознаграждения был расположен во вновь открытом рукаве. Тренировки проходили в течение трех последовательных дней и состояли из восьми испытаний (четыре принудительных и четыре выборочных) в день со случайным чередованием положения делителя для каждого принудительного запуска. Обучение считалось успешным, когда контрольные крысы достигли 80% точности испытания, как описано (Deacon and Rawlins, 2006).

В день испытаний проводили те же процедуры чередования, как описано выше, всего 10 испытаний (5 принудительных прогонов, 5 выборочных прогонов) на одну крысу. Временная задержка между принудительным и выборочным прогонами была ограничена 30 с, а общее время испытания составило 3 мин. Правильный ответ был принят в качестве первого входа в правильную руку. Испытания были исключены из анализа, если крыса выпрыгнула из лабиринта. Процент правильных ответов и задержка для правильных записей были записаны для каждой крысы.

Тест на социальное взаимодействие

Тест на социальное взаимодействие использовался для оценки влияния КБД на общительность на основе методов, ранее описанных нашей лабораторией (De Santis et al, 2016; Du Bois et al, 2008). Этот тест основан на естественной тенденции крыс взаимодействовать друг с другом; следовательно, отсутствие взаимодействия может рассматриваться как социальная абстиненция, отражающая негативные симптомы шизофрении (Wilson and Koenig, 2014). Двух крыс из одной и той же группы лечения, которые ранее не подвергались воздействию друг друга (то есть незнакомы), помещали в противоположные углы арены черного квадрата (как описано в методах NOR). Крысам позволяли свободно бродить по арене в течение 7 минут и затем возвращали в их домашнюю клетку. Количество времени, которое крысы проводили во взаимодействии друг с другом (определяемое как время, проведенное на нюхании, следовании, уходе за шерстью, лазании друг на друге), записывали для каждой пары крыс. Время взаимодействия для каждой пары было затем сопоставлено для статистического анализа, и было рассчитано среднее время взаимодействия на группу лечения.

Статистический анализ

Все статистические анализы проводились с использованием SPSS (версия 21.0, IBM, Иллинойс, США). Данные были проверены на нормальность с помощью тестов Шапиро Вилка. Точки данных, которые находились на 2 SD вне среднего, рассматривались как выбросы и исключались из дальнейшего анализа. Двухсторонний анализ ANOVA использовался для анализа нормально распределенного среднего общего прироста массы тела, накопленного потребления пищи и воды, NOR и данных теста социального взаимодействия на основные эффекты «внутриутробной инфекции» и «лечения потомства». Там, где наблюдались значительные взаимодействия, проводились парные сравнения между группами с поправкой Бонферонни на множественные сравнения. Данные T-лабиринта оставались ненормально распределенными после преобразования журнала; поэтому данные были проанализированы с использованием U-тестов Манна-Уитни для сравнения между группами с коррекцией Бонферрони. Было проведено сравнение между группами для оценки воздействия пренатальной инфекции (CONT + VEH против POLY + VEH), эффективности лечения CBD в модели (POLY + VEH против POLY + CBD), эффекта от введения CBD у контрольного потомства (CONT + VEH против CONT + CBD) и определить, восстановило ли лечение КБД поведение в модели poly I: C до уровня контроля (POLY + CBD против CONT + VEH). T-тесты с одной выборкой использовались для определения того, были ли показатели NOR и процент правильных записей в тесте T-maze выше вероятностных уровней (50%). Значение было установлено на р <0,05.

Результаты

Тест распознавания новых объектов

Данные по коэффициенту дискриминации выявили значительную взаимосвязь между «внутриутробной инфекцией» и «обработкой потомства» (F (1, 37) = 10,39, р = 0,003). У потомства POLY + VEH был более низкий коэффициент дискриминации, чем у потомства CONT + VEH (p = 0,001) (рис. 2а), что указывает на дефицит памяти распознавания после воздействия материнской поли I: C. Лечение CBD значительно улучшило показатели отношения дискриминации у потомков поли I: C (POLY + CBD против POLY + VEH, p = 0,003) (Рисунок 2a). Не было значительного различия между коэффициентами различения VEH и контрольных крыс, получавших CBD (CONT + VEH против CONT + CBD, p = 0,205), что указывает на то, что введение каннабидиола не оказывало влияния на память распознавания у здоровых крыс (фиг. 2a). Фактически, все группы, кроме группы POLY + VEH, показали значительное предпочтение для нового объекта, который был выше уровня вероятности (CONT + VEH, t (9) = 12,03, p <0,001; CONT + CBD, t (9) = 4,90 , p = 0,001; POLY + VEH, t (9) = 1,37, p = 0,205; POLY + CBD, t (9) = 5,23, p = 0,001; n = 10 на группу). Не было никакого эффекта «внутриутробной инфекции» (F (1, 36) = 2,729, р = 0,107) или «лечения потомства» (F (1, 36) = 0,072, р = 0,790), а также взаимодействия между двумя факторами (F (1, 36) = 0,003, p = 0,958) на общее время исследования объекта (рис. 2b).

каннабидиол

Рисунок 2. Влияние введения каннабидиола (CBD) или носителя (VEH) на память распознавания контрольного (CONT) и потомства poly I: C (POLY) в тесте распознавания нового объекта. (а) Материнское воздействие поли I: C значительно уменьшило показатели отношения дискриминации по сравнению с контрольным потомством мужского пола, которое было ослаблено лечением CBD (n = 10 крыс на группу). (б) Все группы показали сопоставимое общее время исследования объекта (n = 9–11 крыс на группу). Данные представлены в виде среднего ± SEM. ** р <0,01 против крыс CONT + VEH, ## р <0,01 против крыс POLY + VEH.

Награда T-Maze чередование тест

У потомства, подвергшегося пренатальной инфекции, процент правильных данных был значительно ниже по сравнению с контрольными аналогами (POLY + VEH против CONT + VEH, p = 0,005) (рис. 3а), что указывает на то, что воздействие пренатальной инфекции ухудшало аспекты рабочей памяти. Лечение каннабидиолом ослабило дефицит рабочей памяти у потомства poly I: C (POLY + VEH против POLY + CBD, p = 0,009) (рис. 3а), восстанавливая производительность T-лабиринта до уровня, подобного контролю (POLY + CBD против CONT + VEH, р = 0,561). CBD не влияло на производительность рабочей памяти контрольного потомка (CONT + VEH против CONT + CBD, p = 0,686). Когда процент правильных записей сравнивался со случайностью, все группы, кроме группы POLY + VEH, предпочитали вводить правильную руку (CONT + VEH, t (9) = 5,40, p <0,001, n = 10; CONT + CBD, t (10) = 7,08, р <0,001, n = 11; POLY + VEH, t (11) = 0,69, p = 0,503, n = 12; POLY + CBD, t (10) = 5,64, p <0,001; n = 11). Кроме того, не было никаких существенных различий между группами лечения по латентности к первому входу в тесте T-лабиринта (все p> 0,05) (Рисунок 3b).

купить каннабидиол

Рисунок 3. Влияние введения каннабидиола (CBD) или носителя (VEH) на рабочую память контрольного (CONT) и потомства poly I: C (POLY) в тесте с чередованием T-лабиринтов. (a) Лечение КБД ослабило дефицит рабочей памяти, вызванный поли I: C, у потомства мужского пола (n = 10–12 крыс на группу). (b) Задержка первого входа не различалась между группами лечения (n = 10–12 крыс на группу). Данные представлены в виде среднего ± SEM. ** p <0,01 по сравнению с крысами CONT + VEH, ## p <0,01 по сравнению с крысами POLY + VEH.

Тест социального взаимодействия

Двухстороннее ANOVA выявило значительное влияние «пренатальной инфекции» (F (1, 18) = 9,11, р = 0,007) и «лечения потомства» (F (1, 18) = 10,14, р = 0,005) на время общего взаимодействия и значительное взаимодействие между двумя факторами (F (1, 18) = 9,21, р = 0,007). Дальнейшие исследования показали, что потомство POLY + VEH тратило значительно меньше времени на взаимодействие по сравнению со своими коллегами CONT + VEH (p <0,001), что указывает на дефицит социального взаимодействия, вызванный воздействием материнского поли I: C (Рисунок 4). Лечение CBD значительно увеличивало общее время взаимодействия (POLY + CBD против POLY + VEH, p <0,001; n = 6 пар / группа) (Рисунок 4). Лечение CBD не изменило социального поведения контрольного потомства (CONT + VEH против CONT + CBD, p = 0,921; n = 5 пар на группу) (Рисунок 4).

каннабиноиды и шизофрения

Рисунок 4. Влияние введения каннабидиола (CBD) или носителя (VEH) на среднее общее время взаимодействия контрольного (CONT) и потомства poly I: C (POLY) в тесте социального взаимодействия. Данные представлены в виде среднего значения ± SEM для пар крыс (n = 5 пар на контрольную группу; n = 6 пар / поли I: группа C). *** р <0,001 против крыс CONT + VEH, ### р <0,001 против крыс POLY + VEH.

Вес тела, потребление пищи и воды

Не было никаких взаимодействий между «внутриутробной инфекцией» или «обработкой потомства» в отношении среднего увеличения общей массы тела (F (1, 43) = 0,37, p = 0,549) (Рисунок 5a), накопленного потребления пищи (F (1, 20) = 0,21, р = 0,651) (рис. 5b) или накопленное потребление воды (F (1, 20) = 0,001, р = 0,970) (рис. 5c), что указывает на то, что воздействие поли I: C и введение КБД не влияли на основные метаболические параметры.

каннабис и шизофрения

Рисунок 5. Влияние введения каннабидиола (CBD; 10 мг / кг) или носителя (VEH) на основные метаболические параметры у контрольных (CONT) и поли I: C (POLY) мужского потомства. (а) Воздействие материнской поли I: C и лечение КБД не влияло на увеличение общей массы тела. (б) Все группы показали сопоставимое среднее накопленное количество пищи и (в) потребление воды в течение исследования. Данные представлены в виде среднего ± SEM, n = 12 крыс на группу (кроме группы CONT + CBD, где n = 11) для увеличения массы тела и n = 6 пар крыс на группу для среднего накопленного потребления пищи и воды.

Обсуждение

Насколько нам известно, это первое исследование, посвященное изучению влияния постоянного (хронического) лечения КБД (10 мг / кг два раза в день) на социальное взаимодействие и когнитивный дефицит у особей мужского пола, подвергшихся пренатальной инфекции. Впервые это исследование показало, что лечение КБД восстанавливает дефицит рабочей памяти в модели шизофренических фенотипов. Это говорит о том, что постоянное лечение каннабидиолом может быть полезным при лечении дефицита когнитивного и социального взаимодействия, связанного с психоневрологическими расстройствами в клиническом сценарии.

Модель на животных, использованная в настоящем исследовании, представляет собой хорошо описанную модель развития нервной системы, которая имитирует аспекты поведенческих, химических и структурных изменений головного мозга, о которых сообщается у пациентов с шизофренией (rev. Meyer and Feldon, 2012). Пренатальная поли I: C инфекция также использовалась для моделирования аутизма, который имеет сходную этиологию и некоторые частично совпадающие области симптомов с шизофренией. Моделирование аутистических фенотипов в первую очередь включает введение поли I: C грызунам и приматам, не относящимся к человеку, в период ранней и средней беременности, чтобы выявить повторяющееся поведение (измеренное в тесте на закапывание мрамора), моторную стереотипию (такую как усиление самообращения) и сниженная коммуникабельность у потомства (обзор в Careaga et al, 2016). В настоящем исследовании поли I: C вводили во время средней и поздней беременности (GD15), что вызывает снижение общительности у потомства, и было показано, что он моделирует другие негативные и когнитивные поведенческие фенотипы, относящиеся к шизофрении (Meyer and Feldon, 2012). Кроме того, данные свидетельствуют о задержке появления симптомов до раннего взросления у этих детей (обзор Meyer, 2014), что больше похоже на шизофрению, чем на аутизм (Meyer et al, 2011a).

Результаты теста на социальное взаимодействие подтвердили наличие отрицательного фенотипа у потомства самцов крыс, подвергшихся воздействию поли I: C во время средней и поздней беременности. Предыдущие исследования, в которых сообщалось о дефиците социального взаимодействия, различались по дозе и срокам беременности при введении поли I: C, а также по протоколу теста на социальное взаимодействие (Buschert et al, 2016; Ibi et al, 2009; Labouesse et al, 2015; Ratnayake et al, 2014; Richetto et al, 2015; Zhu et al, 2014). В целом, наше исследование дополняет растущий объем литературы, предполагая, что дефициты социального взаимодействия являются надежным фенотипом модели поли I: C, независимо от вида, штамма, дозы и сроков беременности при введении поли I: C.

В настоящем исследовании лечение КБД спасло социальное взаимодействие у потомства поли I: C, что указывает на антипсихотический потенциал для каннабидиола. Этот результат совпадает с клиническим исследованием, в котором CBD значительно уменьшал негативные симптомы (оцениваемые по шкале позитивного и негативного синдрома) у пациентов с шизофренией через 2 недели и продолжал снижать баллы до конца лечения (4 недели) (Leweke et al, 2012). Напротив, в недавнем исследовании было изучено влияние КБД на социальное взаимодействие в модели поли I: C, и сообщалось об отсутствии влияния низкодозированного лечения КБД в течение подросткового периода (1 мг / кг; от PN30 до PN60) на социальное взаимодействие мышей (Peres et al, 2016).

Важно, что в этом исследовании также не удалось смоделировать дефицит социального взаимодействия у потомства поли I: C, возможно, из-за низкой дозы и сроков гестации воздействия поли I: C (10 мг / кг на GD9) (Peres et al, 2016). Смертность при средней и поздней беременности I: C обычно используется для моделирования негативных поведенческих фенотипов (Meyer and Feldon, 2012); однако, раннее гестационное воздействие (GD9) может вызвать дефицит социального взаимодействия у мышей (Buschert et al, 2016), но может потребовать двойной дозы (20 мг / кг), которая использовалась (Peres et al, 2016). Предыдущие исследования, моделирующие негативные поведенческие фенотипы, сообщали о положительном влиянии каннабидиола на социальное взаимодействие в модели MK-801 (Gomes et al, 2015a, 2015b; Gururajan et al, 2011, 2012; Long et al, 2012) без спонтанного эффекта у крыс с гипертонической болезнью (штамм с фенотипами гиперлокомоции и социальной абстиненции), в то время как низкие дозы КБД (1 мг / кг) усиливали социальное взаимодействие (Almeida et al, 2013). Наше исследование показывает терапевтическую пользу КБД при дефиците социального взаимодействия у потомства крыс поли I: C и согласуется с положительными эффектами, наблюдаемыми у пациентов с шизофренией и в большинстве доклинических моделей. Дополнительные исследования, посвященные изучению других негативных симптомов, таких как ангедония и аволиция (оцениваемые у грызунов с использованием внутричерепной самостимуляции) (Carlezon and Chartoff, 2007), были бы полезны для дальнейшего подтверждения терапевтической пользы КБД при отрицательных шизофренических фенотипах.

Результаты настоящего исследования согласуются с растущим объемом доказательств, свидетельствующих о положительном влиянии КБД на когнитивный дефицит, вызванный многочисленными фармакологическими и патологическими факторами (rev. Osborne et al, 2017). Доклинические исследования показывают терапевтическую пользу каннабидиола при распознавании дефицита памяти у моделей грызунов при болезни Альцгеймера (Cheng et al, 2014a; Fagherazzi et al, 2011) и церебральной малярии (Campos et al, 2015), а также при дефиците рабочей памяти, вызванном печеночная энцефалопатия (Magen et al, 2009). В настоящем исследовании лечение КБД улучшило дефицит рабочей памяти у потомства поли I: C в тесте T-maze. Это первое исследование, посвященное изучению влияния CBD на дефицит рабочей памяти в доклинической модели фенотипов шизофрении. Дефициты, вызванные поли I: C, совпадают с данными (Connor et al, 2012), которые сообщили о снижении количества правильных чередований в тесте на T-лабиринт у потомства, подвергшегося воздействию поли I: C во время поздней беременности, что указывает на ухудшение рабочей памяти. В настоящем исследовании латентность к первому входу не отличалась между группами лечения в тесте T-лабиринта. На задержку при первом входе может повлиять общая мотивация к стимулу, возбуждению и вниманию (Pioli et al, 2014), что дает общее представление о мотивации грызуна исследовать окружающую среду и выполнить задачу чередования (Deacon and Rawlins, 2006). Поэтому более низкий процент правильных ответов в группе поли I: C в сочетании с отсутствием изменений в латентности к первому входу в настоящем исследовании предполагает, что результат обусловлен ухудшением рабочей памяти и на него не влияли внутренними процессами, такими как мотивация.

Это первое исследование, посвященное изучению влияния лечения КБД на память распознавания в модели пренатальной инфекции I: C. Единственное другое исследование, в котором изучалось влияние CBD на распознаваемую память при шизофрении, сообщало, что хроническое лечение высокой дозой каннабидиола (60 мг / кг) ослабляло дефицит памяти распознавания объектов, вызванный введением MK-801 (Gomes et al, 2015a, 2015b), MK-801 является антагонистом рецептора N-метил-d-аспартата (NMDA), который используется для моделирования причин шизофрении, но, в отличие от воздействия поли I: C на материнскую почву, он не имитирует аспекты развития заболевания (Mouri et al, 2013). Ранее сообщалось об ухудшении памяти распознавания в модели poly I: C; однако доза, частота и сроки введения поли I: C, а также возраст грызунов во время поведенческого тестирования (подростковый и взрослый) варьируют в разных исследованиях (Ibi et al, 2009; Li et al, 2014; Ozawa et al. al, 2006; Ratnayake et al, 2014; Wolff et al, 2011). С другой стороны, в предыдущем исследовании, в котором использовалась аналогичные параметры (4 мг / кг поли I: C, вводимая при GD17), не было выявлено дефицита памяти распознавания у взрослых самцов или самок крыс после воздействия поли I: C в конце беременности (Howland et al, 2012). Этот контраст может быть связан с различиями в используемых протоколах испытаний NOR, поскольку задержка между ознакомительными и тестовыми испытаниями составляла 24 часа (Howland et al, 2012) по сравнению с задержкой в 1 час в настоящем исследовании. Расширенная задержка может также привести к исследованию долговременной памяти (Antunes and Biala, 2012), тогда как настоящий дизайн исследования был нацелен на оценку памяти распознавания с использованием более короткой задержки между испытаниями. В этом исследовании общее время изучения объекта не различалось между группами лечения. Учитывая это, более низкое соотношение различения, наблюдаемое у потомства поли I: C, не было связано с отсутствием исследования объекта (т.е. нарушением двигательной активности) или отвращением к новым стимулам (т.е. тенденцией проводить больше времени с указанным знакомым объектом), с коэффициентом дискриминации, близким к 0 (как описано в Deacon and Rawlins, 2006), но отсутствие различия между знакомыми и новыми объектами.

Влияние современных APD на социальное взаимодействие, распознавание и рабочую память ранее сообщалось в доклинических моделях. Исследования по изучению социального поведенческого дефицита показали улучшение (Calzavara et al, 2011; Deiana и др., 2015; Gururajan и др., 2012; Hołuj и др., 2015; Kamińska and Rogóż, 2015) или отсутствие изменений (Deiana и др., 2015; Gao and Li, 2014; Hołuj et al., 2015; Snigdha and Neill, 2008) после введения оланзапина, рисперидона и арипипразола. Кроме того, введение оланзапина подростком ухудшало рабочую память взрослых крыс в тесте T-maze (Milstein et al, 2013), в то время как введение оланзапина и рисперидона улучшало MK-801- и PCP-индуцированные дефициты памяти распознавания объектов у мышей и крыс (Li et al, 2016; Mutlu et al, 2011; Snigdha et al, 2010). Нарушения распознавания и рабочей памяти были связаны с дисфункцией в дофаминергической и глутаматергической / ГАМКергических системах, особенно в гиппокампе и кортикальной цепи (Abi-Dargham и Moore, 2003; Antunes and Biala, 2012), и эти системы сильно вовлечены в патологию шизофрении (обзор Lewis, 2012). Гиперфункция в дофаминергическом мезолимбическом пути, который проецируется из вентральной области (VTA) в прилежащее ядро (NAc), связана с положительными симптомами шизофрении (Brisch et al, 2014). И наоборот, гипофункция в дофаминергическом мезокортикальном пути, который проецируется из VTA в префронтальную кору (PFC), участвует в негативных и когнитивных симптомах шизофрении (Goldman-Rakic et al, 2004). Дофамин также модулирует глутамергическую активность непосредственно через рецепторы допамина D1, расположенные на пирамидальных нейронах, или косвенно через ко-локализацию дофамина D1 / D2R на GABAergic интернейронах, что указывает на взаимодействие между дофаминергической и глутаматергической / GABAergic системами при шизофрении (Laruelle, 2014). Интересно, что потомство поли I: C также демонстрирует измененную дофаминергическую передачу сигналов (Luchicchi et al., 2016; Meyer et al, 2008) и пониженную экспрессию глутаматергических (например, NR1-субъединиц NMDAR) и ГАМКергических маркеров (например, GAD67 и кальций-связывающий белок). parvalbumin) в PFC и гиппокампе (Forrest et al, 2012; Ibi et al, 2009; Meyer et al, 2008), что отражает некоторые молекулярные изменения, наблюдаемые у пациентов с шизофренией.

Существует ограниченная литература, исследующая механизмы, лежащие в основе терапевтической пользы каннабидиола при психоневрологических расстройствах (Osborne et al, 2017); Тем не менее, недавние исследования показали, что CBD взаимодействует с дофаминергической системой (Renard et al, 2016; Seeman, 2016). Например, КБД ингибировал связывание селективного антагониста допамина D2R, домперидона, в полосатой ткани крысы таким же образом, как APD, арипипразол. В отличие от других атипичных APD (таких как оланзапин), которые противодействуют D2R, КБД предположительно действует как частичный агонист D2R для нормализации дофаминергической передачи сигналов (Seeman, 2016). Кроме того, каннабидиол вводят в аттенуированную амфетаминовую гипофункцию, вызванную амфетамином (посредством передачи сигналов рапамицина (mTOR) у млекопитающих) в VTA крыс (Renard et al, 2016). Учитывая, что CBD ослабляет дофаминергическую гиперфункцию в мезолимбическом пути и демонстрирует частичную агонистическую активность в отношении D2R, возможно, что КБД может также нормализовать дофаминергическую гипофункцию в мезокортикальном пути для улучшения негативных и когнитивных симптомов шизофрении. Ограниченные данные свидетельствуют о том, что КБД также взаимодействует с глутаматергической и ГАМКергической системами. Например, CBD восстанавливал индуцированные MK-801 дефициты экспрессии парвалбумина и экспрессии мРНК GRIN1 (ген, который кодирует субъединицу NR1 NMDAR) в PFC и гиппокампе соответственно (Gomes et al, 2015a). Дальнейшее изучение влияния каннабидиола на эти основные нейромедиаторные системы, вовлеченные в патологию шизофрении, может пролить свет на механизмы, лежащие в основе улучшения социального поведения, распознавания и рабочей памяти у потомства поли I: C в настоящем исследовании.

Важно отметить, что, хотя CBD улучшил социальное взаимодействие, дефицит рабочей и распознавательной памяти у потомства поли I: C в настоящем исследовании, он не оказал влияния на контрольное потомство. Это наблюдение подтверждается предыдущими доклиническими исследованиями (Barichello et al, 2012; Campos et al, 2015; Cassol-Jr et al, 2010; Cheng et al, 2014a, 2014b; Fagherazzi et al, 2011; Long et al, 2012) и демонстрирует тенденцию к КБД улучшать дефицит, связанный с патологическими состояниями, а не изменять поведение у здоровых грызунов. В настоящем исследовании каннабидиол вводили два раза в день на основании доказательств того, что период полувыведения препарата составляет ~ 11 ч в мозге крысы после внутрибрюшинной инъекции (Deiana et al, 2011). Доза КБД, использованная в настоящем исследовании (10 мг / кг), была основана на предыдущих исследованиях, в которых сообщалось об улучшении когнитивных нарушений на моделях грызунов, без отрицательных побочных эффектов (Barichello et al, 2012; Cassol-Jr et al, 2010; Fagherazzi et al, 2011; Schiavon et al, 2014). Рассмотрение двухфазного доза-ответа CBD важно, так как высокие дозы КБД могут привести к негативным эффектам, таким как седация (600 мг) и гиперпролактинемия (120-240 мг / кг) у здоровых людей и крыс, соответственно, которые являются побочными эффектами, также связанными с APDs (Zuardi, 2008). Дальнейшее исследование любых долгосрочных негативных последствий КБД было бы разумным.

Современные APD второго поколения, такие как оланзапин, клозапин и рисперидон, также связаны с метаболическими побочными эффектами, включая диабет и ожирение, которые могут препятствовать лечению пациентов с шизофренией (Weston-Green et al, 2013). Мы не обнаружили никакого влияния каннабидиола на общее увеличение массы тела, потребление пищи или потребление воды в течение периода лечения. Используя модель самок грызунов, наша лаборатория показала, что введение APD увеличивает прирост массы тела и потребление пищи и связано с изменениями метаболических сигнальных путей в мозге и периферии (Weston-Green et al, 2011, 2012a, 2012b). У людей женщины особенно чувствительны к метаболическим побочным эффектам APD (Seeman, 2009), а самки крысы имитируют эту чувствительность (Weston-Green et al, 2010), в то время как самцы крыс, по-видимому, обеспечивают уровень устойчивости к ожирению, вызванному APD (Minet-Ringuet et al, 2006; Weston-Green et al, 2010), но эти механизмы неясны.

Ограничением настоящего исследования является использование только мужчин; необходимы дальнейшие исследования, изучающие влияние КБД на метаболические параметры, а также способность CBD восстанавливать социальный и когнитивный дефицит поли I: C у самок крыс. Тем не менее, отсутствие изменения прироста массы у потомков поли I: C, получавших КБД, согласуется с результатами клинического испытания, в котором сообщалось об отсутствии изменений в массе тела у пациентов с шизофренией (82% мужчин) после одного месяца лечения КБД (Leweke. et al, 2012). В целом, наш вывод добавляет данных к тому небольшому количеству литературы, предполагающей, что CBD может иметь низкую вероятность увеличение веса.

В настоящем исследовании не использовалась перекрестная парадигма. Предыдущие исследования показали, что некоторые поведенческие недостатки (например, латентное торможение и условный страх) присутствуют у контрольного потомства, скрещенного с poly I: C (Meyer et al, 2006; Schwendener et al, 2008), предполагая, что изменения в материнском поведении может влиять на поведенческий фенотип потомства. Будущие исследования могут рассмотреть потенциальное влияние материнских поведенческих изменений на фенотипы, наблюдаемые в настоящем исследовании.

Резюме

Это исследование впервые показало, что каннабидиол может улучшить распознавание и дефицит рабочей памяти и социального взаимодействия в модели пренатальной поли I: C-инфекции, усиливая потенциал CBD для ослабления негативных симптомов шизофрении. Постоянное лечение КБД увеличило предпочтение нового объекта в NOR, улучшило показатели рабочей памяти в тесте T-maze и восстановило дефицит социального взаимодействия у потомства poly I: C. Будущие исследования, изучающие эффективность КБД, выиграют от рассмотрения дополнительных когнитивных областей, которые нарушаются при психоневрологических расстройствах, включая пространственное обучение и память, внимание или когнитивную гибкость в качестве критериев оценки результатов. Хотя механизмы действия КБД не совсем понятны, каннабидиол может оказывать терапевтическое воздействие на когнитивные функции путем воздействия на ключевые нейротрансмиттерные системы (например, дофаминергическую, глутаматергическую, GABAergic), участвующую в когнитивной функции, но для выяснения основных механизмов необходимы дополнительные исследования. Тем не менее, эти новые открытия представляют интересные предпосылки для использования КБД в лечении социальных и когнитивных нарушений, связанных с такими расстройствами, как шизофрения.

Оригинальная версия статьи