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Aus dem Johannes-Müller-Institut für Physiologie
der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin

Dissertation Eine elektrophysiologische Studie zum Einfluss von Serotonin, den 5-HT-Rezeptoragonisten 8-OH-DPAT und DOI sowie dem Neuropeptid CCK-8S auf die Entladungsrate neostriataler Neurone narkotisierter Ratten Zur Erlangung des akademischen Grades
Doctor medicinae (Dr. med.)
vorgelegt der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin
von
Karina Wilmsaus Zagan
Dekan: Prof. Dr. med. Joachim W. Dudenhausen 1. Frau Prof. Dr. H. Davidowa 2. Frau Prof. Dr. H. Fink 3. Herr Prof. Dr. U. Misgeld eingereicht im Dezember 2001 Datum der Promotion: 04.07.2002 i Zusammenfassung

An mit Urethan narkotisierten männlichen “Wistar”-Ratten erfolgte die extrazelluläre Einzelableitung der Aktionspotenziale von insgesamt 159 striatalen Neuronen. Mit Hilfe einer Mehrkanalelektrode wurden in die Nähe der Zellen mikroiontophoretisch verschiedene Substanzen appliziert. Die separate Gabe von Serotonin (5-HT), dem 5-HT1A-Rezeptoragonisten 8-OH-DPAT und dem sulfatierten Oktapeptid Cholezystokinin (CCK-8S) führte überwiegend zur Erhöhung der neuronalen Entladungsraten (Wilcoxon-Test signifikant mit p < 0,05), wohingegen der 5-HT2A/2C-Rezeptoragonist DOI nur an wenigen Neuronen einen Effekt induzierte, der hauptsächlich aus einer Reduktion der Entladungsraten bestand. Nach Koapplikation von Serotonin und CCK-8S überwogen ebenfalls aktivierende Effekte (Wt p < 0,05), jedoch wurde die neuronale Responsivität im Vergleich zur Einzelapplikation der beiden Substanzen signifikant reduziert (Chi2 p< 0,01). Da die Serotonin- bzw. 8-OH-DPAT-induzierten Effekte durch die spezifischen 5-HT1A-Rezeptorantagonisten WAY 100635 und S-UH 301 geblockt wurden und eine positive Korrelation der Serotonin- bzw. 8-OH-DPAT-Effekte (p < 0,05) nachgewiesen werden konnte, kann, trotz der entgegengesetzten Ergebnisse früherer Studien, das Vorhandensein von 5-HT1A-Rezeptoren im Neostriatum angenommen werden. Die Grundaktivität der durch Serotonin aktivierten Population war signifikant geringer (p > 0,05) als die der durch Serotonin gehemmten Neurone. Trotzdem zeigte sich keine Abhängigkeit der Responsivität der hier betrachteten Populationen auf die applizierten Serotoninagonisten von der Höhe der neuronalen Ruheentladungsrate. Die meisten der Serotonin-, 8-OH-DPAT-, DOI- bzw. CCK-8S-responsiven Neurone verteilten sich diffus über das gesamte Neostriatum. Nur die durch Serotonin aktivierte Population zeigte eine Präferenz der ventromedialen Bereiche des Neostriatum.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass aufgrund der Ergebnisse der vorliegenden Studie die Existenz von 5-HT1A-Rezeptoren innerhalb des Neostriatum der Ratte in hohem Maße angenommen werden kann. Des Weiteren lässt sich vermuten, dass das Zusammenwirken von Serotonin und CCK-8S einen modulatorischen Einfluss auf die normale neuronale Funktion hat. Ob und in welchem Maße dieses letztgenannte Ergebnis eine therapeutische Relevanz zur Behandlung bestimmter Erkrankungen hat, bei denen Störungen im Neostriatum mit ursächlich sind, bleibt zu erforschen.

Serotonin 8-OH-DPAT DOI Neostriatum WAY 100635 S-UH 301 Cholezystokinin iii Abstract

In rats anaesthetized with urethane single unit activity of 159 neostriatal neurones was extracellularly recorded and several drugs were microiontophoretically ejected. Separate administration of serotonin (5-HT), 8-OH-DPAT (a 5-HT1A/7-receptor-agonist) and the sulfated octapeptide cholecystokinin (CCK-8S) predominantly induced increases in the neuronal discharge rates (Wilcoxon test significant with p < 0,05), whereas the 5-HT2A/2C-receptor agonist DOI affected only a few neurones and mainly reduced firing. After coadministration of CCK-8S and serotonin activating effects also predominated (Wt p < 0,05), but the neuronal responsiveness was significantly reduced (Chi2 p<0,05). The block of serotonin- or 8-OH-DPAT-effects through specific 5-HT1A/7-receptor-antagonists (WAY 100635 and S-UH 301) and the positive correlation (p<0,05) of the serotonin- and 8-OH-DPAT-induced neuronal effects, implies the involvement of this receptor subtype within the rat neostriatum. This latter fact mainly has been denied in previous studies. The basic firing activity of the population activated through serotonin was significantly lower than that of the neurones inhibited by serotonin. Nevertheless, the intensity of the basic firing activity had no influence on the responsiveness to the applied serotonin-receptor-agonists in all relevant populations of the present study. Most of the neurones, that were responsive to serotonin, 8-OH-DPAT, DOI and CCK-8S showed a diffuse distribution within the neostriatum. Only the neurones, which were activated through serotonin prefered the ventromedial regions of the rat neostriatum.

In conclusion, because of the results of the present study the existence of the 5-HT1A-receptor-subtype within the neostriatum of rats can be presumed to a great degree. Furthermore, concomitant action of serotonin and CCK-8S induces a mean level of neuronal activation that might modulate normal neuronal function. How far the latter fact has a therapeutical relevance in view of different psychiatric disorders, which are partially caused by disturbances of the neostriatum, remaines to be investigated.

Serotonin 8-OH-DPAT DOI neostriatum WAY 100635S-UH 301 cholecystokinin
&ch1;&ch2;&ch3;&ch4;&ch5;&ch6; &bib; &appa; &decl; &ack; &abb;