Optogenetyczne i chemogenetyczne badania nad identyfikacją mózgowych i komórkowych mechanizmów leżących u podłoża oporności na leki przeciwdepresyjne w zwierzęcym modelu depresji lekoopornej

Depresja jest główną przyczyną globalnego obciążenia chorobami, na które cierpi ponad 300 milionów osób.
Najpoważniej dotknięta grupa pacjentów to osoby z depresją oporną na leczenie (Treatment-Resistant
Depression, TRD), które stanowią prawie połowę wszystkich chorych. Do niedawna postępy w terapii
antydepresyjnej odniosły minimalny sukces w pomaganiu ludziom z TRD. Obecnie istnieje kilka skutecznych
metod leczenia, obejmujących elektryczną głęboką stymulację mózgu (Deep Brain Stimulation, DBS) lub
nowatorskie leki (zwłaszcza ketaminę), ale żadna z metod nie zastąpi w najbliższej przyszłości tradycyjnych
leków przeciwdepresyjnych. Odnotowano również minimalny sukces w opracowywaniu terapii
wspomagających w celu przezwyciężenia lekooporności na leki przeciwdepresyjne. Częścią problemu w
rozwoju tego obszaru badań był brak dobrych modeli zwierzęcych TRD. W naszych wcześniejszych badaniach
opracowaliśmy zwierzęcy model TRD. Model wykorzystuje procedurę Chronicznego Przewlekłego Stresu
(Chronic Mild Stress, CMS) do wywołania u szczurów stanu przypominającego depresję, który badamy za
pomocą zestawu testów behawioralnych. Procedurę tę opracowaliśmy około 30 lat temu i jest ona obecnie
najszerzej stosowanym zwierzęcym modelem depresji. Model TRD wykorzystuje szczególny szczep szczura,
szczura Wistar-Kioto, który w przeciwieństwie do szczurów standardowych (Wistar) nie reaguje na leczenie
lekami przeciwdepresyjnymi w modelu CMS. Jednak szczury WKY reagują na DBS lub ketaminę.
Zastosowaliśmy również nowatorską technikę, stymulację optogenetyczną (OGS), która wykorzystuje
stymulację światłem bezpośrednio do mózgu. Korzystając z OGS, zaczęliśmy poszukiwać struktur w mózgu i
połączeń między nimi, których stymulacja może przezwyciężyć oporność na leczenie lekami
przeciwdepresyjnymi u szczurów WKY. Odkryliśmy, że leki przeciwdepresyjne, które nie leczą zaburzeń
wywołanych przez CMS zaczynają działać, gdy u szczurów WKY wykonujemy jednocześnie stymulację szlaku
z hipokampa (HPC) do kory przedczołowej (PFC) oraz z PFC do jądra półleżącego (NAc). (Te trzy struktury
odgrywają ważną rolę w neurobiologicznych badaniach nad depresją) W tym projekcie zamierzamy zbadać
dwie hipotezy: (1) że oporność na leczenie lekami przeciwdepresyjnymi wynika z nieprawidłowości
strukturalnych i funkcjonalnych w HPC u osób opornych na leczenie oraz (2) że terapie, które są skuteczne w
TRD, aktywują PFC iszlaki wychodzące, omijając uszkodzony HPC. W tym celu zamierzamy wykonać kilka serii
doświadczeń. Najpierw użyjemy drugiej nowatorskiej techniki, chemogenetyki, aby zbadać, czy stymulowanie
neuronów w PFC przezwycięży oporność na antydepresanty u szczurów WKY, podczas gdy ich zahamowanie
wywoła oporność na antydepresanty u szczurów Wistar. Następnie użyjemy OGS do zbadania roli szlaków
wychodzących z PFC do innych struktur, które są zaangażowane w patologię depresji i działanie leków
przeciwdepresyjnych (ciało migdałowate i boczne jądro uzdeczki, LHb), badając czy stymulacja tych szlaków
może również przezwyciężyć oporność na leki przeciwdepresyjne. Zbadamy również wpływ głębokiej
stymulacji mózgu (DBS) w LHb: zakładamy, że DBS w LHb może mieć działanie przeciwdepresyjne u szczurów
Wistar, ale może być nieskuteczne u szczurów WKY poddanych procedurze CMS (tzn. w modelu TRD);
przetestujemy również hipotezę, że działanie przeciwdepresyjne wynika z hamowania LHb. Na koniec
zastosujemy szeroki zakres technik neurochemicznych i immunohistochemicznych w celu zbadania
morfologicznych, komórkowych i molekularnych mechanizmów obserwowanych przez nas efektów
behawioralnych. W doświadczeniach tych zbadamy między innymi, czy skuteczne leczenie wspomagające u
szczurów niereagujących na leki przeciwdepresyjne (WKY) jest osiągane przez te same mechanizmy, które są
skuteczne u zwierząt (Wistar) odpowiadających na leki przeciwdepresyjne. Badania te mają istotne implikacje
translacyjne. Mianowicie, wyjaśnienie podłoża lekooporności na działanie przeciwdepresyjne w zwierzęcym
modelu TRD powinno dostarczyć podstawę do zrozumienia krytycznych cech mózgów pacjentów z TRD, które
są odpowiedzialne za brak odpowiedzi na leczenie lekami przeciwdepresyjnymi. Chociaż w ramach tego
projektu nie poszukuje się bezpośrednio lepszych metod leczenia farmakologicznego, zrozumienie
komórkowych i molekularnych substratów w leczeniu wspomagającym może mieć znaczenie dla
opracowania nowych strategii leczenia TRD; a ponieważ leczenie TRD wejdzie do kliniki, ważne będzie, aby
wiedzieć, czy nowe i konwencjonalne metody leczenia stanowią alternatywne sposoby osiągania wspólnych
punktów końcowych. Wyjaśnienie obwodów leżących u podstaw skutecznego leczenia w zwierzęcym modelu
TRD będzie również ważne, między innymi, dla interpretacji danych z neuroobrazowania klinicznego.