Studium dlouhodobého vlivu zvýšení GABAergní inhibice v perinatálním období na vývoj habituace u laboratorních potkanů

Bc. Štěpánka Čejková

Master's thesis

Effects of augmentation of GABAergic inhibition on the development of habituation in immature rats: longitudinal study

Abstract:

Cílem této diplomové práce bylo experimentální ověření hypotézy, že farmakologické zvýšení GABAergní inhibice v perinatálním období ovlivní vývoj habituace spolu s dalšími prvky emocionálního chování (anxiety) u laboratorních potkanů.Pro tento účel bylo použito samců laboratorních potkanů kmene Wistar, kterým byl v perinatálním období po dobu 5 po sobě jdoucích dní (P7 – P11) podán klonazepam (CZP, látka ze skupiny benzodiazepinů). Aplikace látky byla provedena intraperitoneálně v množství 1 mg/kg/den. Polovině testovaných zvířat byl podán CZP, druhé polovině zvířat byl aplikován fyziologický roztok ve stejném množství. Testování habituace jako nejjednodušší formy učení a anxiety (úzkosti), probíhalo v behaviorálním testu otevřeného pole (open field test). Testování začínalo 21. den postnatálního věku potkanů (P21) a probíhalo do věku P45. Experiment probíhal vždy 4 po sobě jsoucí dny v 15 minutových sezeních, poté následovala 3 denní pauza. Pro testování byly použity dvě velikostní modifikace OF arény v souvislosti se stářím pokusných zvířat. Pohyb zvířat v OF aréně byl nahráván kamerovým systémem a následně vyhodnocován příslušným programem. Sledované parametry zahrnovaly celkovou uběhnutou vzdálenost v aréně OF jako ukazatel habituace, délku setrvání zvířete v centru arény a dobu latence k prvnímu vstupu do centrální oblasti OF jako ukazatel anxiety. Získané údaje byly vyhodnoceny příslušnými statistickými testy. Benzodiazepiny patří mezi léky, které mají širokou možnost využití, mimo jiné jsou také používány při léčbě epilepsie. Díky jejich vlastnostem se používají u všech věkových skupin pacientů (včetně novorozenců) a jsou také předepisovány těhotným ženám. Klinické a experimentální studie naznačují, že zde existuje jisté riziko v souvislosti s opakovaným podáváním benzodiazepinů během prenatálního, nebo časně postnatálního období v oblasti vývoje mozku a chování. Antiepileptika obecně mají vliv na vývoj mozku prostřednictvím ovlivnění buněčné proliferace, neurogeneze, migrace, neuronální apoptózy, synaptogeneze apod. Mimo jiné ovlivňují další vývoj prostřednictvím jejich působení na neurotransmitery, zejména GABA, jejíž jsou agonisté a zvyšují inhibici v CNS.Výsledky této studie neukázaly zhoršené učení (zhoršenou habituaci) u potkanů, kteří byli perinatálně ovlivněni CZP. Anxiolytický efekt BZD nebyl rovněž statisticky prokázán. Patrná byla ovšem určitá tendence CZP zvířat projevovat chování spojené se sníženou úzkostí (vyšší aktivita a delší pobyty v centru OF při prvním umístění do neznámého prostředí apod.).

Abstract:

The objective of this dissertation has been to experimentally verify the hypothesis that the pharmacological augmentation of GABA inhibition in the perinatal period influences the development of habituation along with other elements of emotional behaviour (anxiety) in laboratory rats. Male laboratory rats of the Wistar breed, which were administered clonazepam (CZP, a substance from the benzodiazepine group) on 5 consecutive days (P7 – P11) in the perinatal period, were used for this purpose. The application of the substance was undertaken intraperitoneally at the amount of 1mg/kg/day. Half the test animals were given CZP, while the second half of the animals were administered a physiological solution at the same amount. The testing of the habituation as the simplest form of learning and anxiety took place in behavioural open field behavioural tests. The testing commenced on the 21st day of the rats’ postnatal age (P21) and continued until they reached the age of P45. The experiment always took place on 4 consecutive days in 15 minute sessions followed by a 3-day break. Two size modifications of the OF arena were used for the testing depending on the age of the test animals. The movements of the animals in the OF arena were recorded using a camera system and subsequently evaluated using the appropriate program. The monitored parameters included the total distance run in the OF arena as an indicator of the habituation, the amount of time which the animal spent in the centre of the arena and the latency period prior to the first entry into the central area of the OF arena as an anxiety indicator. The ascertained information was evaluated using the appropriate statistical tests. Benzodiazepines belong to a group of medicines with a wide range of uses, including during the treatment of epilepsy. Thanks to their properties, they are used in all patient age groups (including newborns) and are also prescribed to pregnant women. Clinical and experimental studies have indicated that a certain risk exists in the area of cerebral and behavioural development in association with the repeated administration of benzodiazepines during the prenatal or postnatal period. Antiepileptic drugs generally influence the development of the brain by influencing cell proliferation, neurogenesis, migration, neuronal apoptosis and synaptogenesis etc. Amongst other things, they also influence further development by acting on neurotransmitters, especially GABA, which are agonists and increase inhibition in CNS.The results of the study did not shown any reduced learning (reduced habituation) in the rats which were perinatally influenced by the CZP. The anxiolytic effect of BZD was also not statistically proven. There was, however, a certain tendency of the CZP animals to manifest behaviour associated with reduced anxiety (greater activity and a longer stay in the centre of the OF during the initial placement in an unknown environment and so on).

Keywords

habituace, anxieta, vývoj, potkan, open field, GABAergní inhibice, benzodiazepin

Keywords

habituation, anxiety, development, rat, open field, GABAergic inhibition, benzodiazepin

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 4. 2019

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Jiří Šichtař, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Animal Science / Companion Animal Management