Rola ośrodkowego układu serotoninergicznego w mechanizmach przeciwbólowego działania morfiny u szczurów

• Authors: Rafał Muchacki , Ryszard Szkilnik , Anna Rogalska , Łukasz S. Lewkowicz , Przemysław Nowak

Title variants

EN

Role of central serotoninergic system in antinociceptive morphine mechanisms in rats

• Languages of publication: PL

Abstracts

PL

WPROWADZENIE Ośrodkowy układ serotoninergiczny jest odpowiedzialny za regulację nastroju, procesów emocjonalnych, poznawczych, kontrolę apetytu, temperatury ciała oraz modulację doznań bólowych. W tym ostatnim przypadku jego rolę należy rozpatrywać w kontekście interakcji z układem opioidergicznym, na który składają się endogenne peptydy opioidowe, tj. endorfiny, enkefaliny i dynorfiny, wraz ze specyficznymi receptorami syntetyzowanymi w różnych częściach mózgu. Głównym celem pracy było zbadanie, jak zniszczenie ośrodkowego układu serotoninergicznego we wczesnym okresie życia pozapłodowego u szczurów wpływa na przeciwbólowe działanie morfiny oceniane u dorosłych zwierząt. METODY Lezję ośrodkowego układu serotoninergicznego wykonano u 3-dniowych noworodków szczurzych, stosując dokomorowo 5,7-dihydroksytryptaminę (5,7-DHT) w dawce 70 μg/10 μl. Właściwe testy behawioralne i biochemiczne wykonano po osiągnięciu przez zwierzęta 8–10 tygodnia życia. W ocenie działania przeciwbólowego morfiny (2,5 mg/kg) posłużono się testami gorącej płytki, immersji ogona, wycofania łapy, formalinowym oraz wicia. Ponadto zbadano wpływ lezji układu serotoninergicznego na zawartość i metabolizm serotoniny w korze mózgowej czołowej. WYNIKI Stwierdzono, że lezja ośrodkowego układu serotoninergicznego osłabia przeciwbólowe działanie morfiny w testach gorącej płytki, wicia oraz wycofania łapy, natomiast pozostaje bez wpływu w testach immersji ogona oraz formalinowym. Morfina nasilała metabolizm serotoniny w korze czołowej u szczurów kontrolnych oraz z lezją. WNIOSEK Dysfunkcja ośrodkowego układu serotoninergicznego może prowadzić do zmienionej reakcji biologicznej na leki przeciwbólowe (morfinę).

EN

BACKGROUND The central serotoninergic system is involved in numerous functions in the human body including mood, emotional and cognitive processes, the control of appetite, temperature regulation and nociception. In the latter case, we have to consider the interaction between serotonin and the opioid system which consists of endogenic peptides, i.e. endorphins, enkephalin and dynorphins together with specific receptors synthetized in various brain parts. The main goal of the present work was to examine the effect of neonatal central serotoninergic system lesions on the antinociceptive effect of morphine assessed in adult rats. METHODS On the 3rd day of postnatal life, male rats were administered 5.7-dihydroxytryptamine (5.7-DHT) (70 μg/10 μl). The rats continued to be housed until 8–10 weeks for further experimentation. The antinociceptive effects of morphine (2.5 mg/kg) were assessed by hot plate, tail immersion, paw withdrawal, formalin and writhing tests. Furthermore, the cerebral frontal cortex serotonin level and its metabolism was assayed. RESULTS It was demonstrated that the central serotoninergic lesion attenuated antinociceptive effects evoked by morphine injection assessed in hot plate, writhing and paw withdrawal tests, whereas it has no effect in tail immersion and formalin tests. Morphine accelerated serotonin metabolism in the cerebral frontal cortex in the control and lesioned rats. CONCLUSION Dysfunction of the central serotoninergic system may lead to a modified biological reaction to analgesic drugs (morphine).

Keywords

EN

ból; lesion serotonin; lezja; morfina; opioids; opioidy; pain; rats; serotonina; szczury

Discipline

• MEDICINE: MEDICINE

• Publisher: Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach
• Journal: Annales Academiae Medicae Silesiensis
• Year: 2014
• Volume: 68
• Issue: 2
• Pages: 109–116

Contributors

author

Rafał Muchacki

• Beskidzkie Centrum Onkologii – Szpital Miejski im. Jana Pawła II w Bielsku-Białej

author

Ryszard Szkilnik

• Katedra i Zakład Podstawowych Nauk Medycznych

author

Anna Rogalska

• Zakład Toksykologii i Ochrony Zdrowia w Środowisku Pracy Katedry Toksykologii i Uzależnień Wydziału Zdrowia Publicznego Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach

author

Łukasz S. Lewkowicz

• Zakład Toksykologii i Ochrony Zdrowia w Środowisku Pracy Katedry Toksykologii i Uzależnień Wydziału Zdrowia Publicznego Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach

author

Przemysław Nowak

• Przemysław Grzegorz Nowak Zakład Toksykologii i Ochrony Zdrowia w Środowisku Pracy Katedry Toksykologii i Uzależnień Wydziału Zdrowia Publicznego Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach ul. Medyków 18 40-752 Katowice tel. [phone]

References

• 1. Nowak P., Bortel A., Dabrowska J. et al. Amphetamine and mCPP effects on dopamine and serotonin striatal in vivo microdialysates in an animal model of hyperactivity. Neurotox. Res. 2007; 11: 131–144.
• 2. Kostrzewa R.M., Kostrzewa J.P., Kostrzewa R.A., Nowak P., Brus R. Pharmacological models of ADHD. J. Neural. Transm. 2008; 115: 287–298.
• 3. Brus R., Nowak P., Szkilnik R., Mikolajun U., Kostrzewa R.M. Serotoninergics attenuate hyperlocomotor activity in rats. Potential new therapeutic strategy for hyperactivity. Neurotox. Res. 2004; 6: 317–325.
• 4. Verdu B., Decosterd I., Buclin T. et al. Antidepressants for the treatment of chronic pain. Drugs 2008; 68: 2611–2632.
• 5. Girard P., Coppé M.C., Verniers D. et al. Role of catecholamines and serotonin receptor subtypes in nefopam-induced antinociception. Pharmacol. Res. 2006; 54: 195–202.
• 6. Bigal M.E., Krymchantowski A.V., Ho T. Migraine in the triptan era: progresses achieved, lessons learned and future developments. Arq. Neuropsiquiatr. 2009; 67: 559–569.
• 7. Zhao Z.Q., Gao Y.J., Sun YG et al. Central serotonergic neurons are differentially required for opioid analgesia but not for morphine tolerance or morphine reward. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007; 104: 14519–14524.
• 8. Gao K., Chen D.O., Genzen J.R. et al. Activation of serotonergic neurons in the raphe magnus is not necessary for morphine analgesia. J. Neurosci. 1998; 18: 1860–1868.
• 9. O’Callaghan J.P., Holtzman S.G. Quantification of the analgesic activity of narcotic antagonists by a modified hot-plate procedure. J. Pharmacol. Exp. Ther. 1975; 192: 497–505.
• 10. Janssen P.A.J., Niemegeers C.J.E., Dony J.G.H. The inhibitory effect of fentanyl and other morphine-like analgesics on the warm-water induced tail withdrawal reflex in rats. Arzneim. Forsch. Drug Res. 1963; 13: 502–507.
• 11. Loram L.C., Mitchell D., Skosana M. et al. Tramadol is more effective than morphine and amitriptyline against ischaemic pain but not thermal pain in rats. Pharmacol. Res. 2007; 56: 80–85.
• 12. Randall L.O., Selitto J.J. A method for measurement of analgesic activity of inflammed tissue. Arch. Int. Pharmacodyn. Ther. 1957; 111: 409–415.
• 13. Hernández L., Romero A., Almela P et al. Tolerance to the antinociceptive effects of peripherally administered opioids. Expression of beta-arrestins. Brain Res. 2009; 1248: 31–39.
• 14. Acton J., McKenna J.E., Melzack R. Amitriptyline produces analgesia in the formalin pain test. Exp. Neurol. 1992; 117: 94–96.
• 15. León-Reyes M.R., Castañeda-Hernández G., Ortiz M.I. Pharmacokinetics and pharmacodynamics of diclofenac in the presence and absence of glibenclamide in the rat. J. Pharm. Pharm. Sci. 2008; 11: 68–76.
• 16. Poveda R., Planas E., Pol O. et al. Interaction between metamizol and tramadol in a model of acute visceral pain in rats. Eur. J. Pain 2003; 7: 439–448.
• 17. Nowak P., Jochem J., Żwirska-Korczala K. et al. Ontogenetic noradrenergic lesion alters histaminergic activity in adult rats. Neurotox. Res. 2008; 13: 79–83.
• 18. Li J.Y., Wong C.H., Huang E.Y. et al. Modulations of spinal serotonin activity affect the development of morphine tolerance. Anesth. Analg. 2001; 92: 1563–1568.
• 19. Nakazawa T., Yamanishi Y., Kaneko T. A comparative study of mono-aminergic involvement in the antinociceptive action of E-2078, morphine and U-50,488E. J. Pharmacol. Exp. Ther. 1991; 257: 748–753.
• 20. Giordano J., Barr G.A. Effects of neonatal spinal cord serotonin depletion on opiate-induced analgesia in tests of thermal and mechanical pain. Brain Res. 1988; 469: 121–127.
• 21. Rahman W., Suzuki R., Webber M. et al. Depletion of endogenous spinal 5-HT attenuates the behavioural hypersensitivity to mechanical and cooling stimuli induced by spinal nerve ligation. Pain 2006; 123: 264–274.
• 22. Bohn L.M., Lefkowitz R.J., Caron M.G. Differential mechanisms of morphine antinociceptive tolerance revealed in (beta)arrestin-2 knock-out mice. J. Neurosci. 2002; 22: 10494–10500.
• 23. Pitcher G.M., Yashpal K., Coderre T.J. et al. Mechanisms underlying antinociception provoked by heterosegmental noxious stimulation in the rat tail-flick test. Neuroscience 1995; 65: 273–281.
• 24. Gallantine E.L., Meert T.F. Antinociceptive and adverse effects of mu- and kappa-opioid receptor agonists: a comparison of morphine and U50488-H. Basic Clin. Pharmacol. Toxicol. 2008; 103: 419–427.
• 25. Dogrul A., Seyrek M. Systemic morphine produce antinociception mediated by spinal 5-HT7, but not 5-HT1A and 5-HT2 receptors in the spinal cord. Br. J. Pharmacol. 2006; 149: 498–505.
• 26. Xu W., Cui X., Han J.S. Spinal serotonin IA and IC/2 receptors mediate supraspinal mu opioid-induced analgesia. Neuroreport 1994; 5: 2665–2668.
• 27. Schul R., Frenk H. The role of serotonin in analgesia elicited by morphine in the periaqueductal gray matter. Brain Res. 1991; 556: 353–357.
• 28. Mori T., Kawano K., Shishikura T. 5-HT3-receptor antagonist inhibits visceral pain differently in chemical and mechanical stimuli in rats. J. Pharmacol. Sci. 2004; 94: 73–76.
• 29. Korzeniewska-Rybicka I., Płaźnik A. Role of serotonergic and noradrenergic systems in a model of visceral pain. Pol. J. Pharmacol. 2001; 53: 475–480.
• 30. Kostowski W., Bidziński A., Krzaścik P. et al. Age-dependent effects of 5,7-dihydroxytryptamine on serotonin transporter in different brain areas in the rat. Pol. J. Pharmacol. 2004; 56: 383–389.
• 31. Vihavainen T., Mijatovic J., Piepponen T.P. et al. Effect of morphine on locomotor activity and striatal monoamine metabolism in nicotine-withdrawn mice. Behav. Brain Res. 2006; 173: 85–93.
• 32. Desole M.S., Esposito G., Fresu L. et al. Effects of morphine treatment and withdrawal on striatal and limbic monoaminergic activity and ascorbic acid oxidation in the rat. Brain Res. 1996; 723: 154–161.

• Document Type: article