Gestational stress and fluoxetine treatment differentially affect plasticity, methylation and serotonin levels in the PFC and hippocampus of rat dams

Abstract

Women are more likely to develop depression during childbearing years with up to 20% of women suffering from depression during pregnancy and in the postpartum period. Increased prevalence of depression during the perinatal period has resulted in frequent selective serotonin reuptake inhibitor (SSRI) antidepressant treatment; however the effects of such medications on the maternal brain remain limited. Therefore, the aim of the present study is to investigate the effects of the SSRI medication, fluoxetine, on neurobiological differences in the maternal brain. To model aspects of maternal depression, gestational stress was used. Sprague-Dawley rat dams were exposed to either gestational stress and/or fluoxetine (5mg/kg/day) to form the following four groups: 1. Control+Vehicle, 2. Stress+Vehicle, 3. Control+Fluoxetine, and 4. Stress+Fluoxetine. At weaning maternal brains were collected. Main findings show that gestational stress alone increased synaptophysin and serotonin metabolism in the cingulate cortex2 region of the cortex while fluoxetine treatment after stress normalized these effects. In the hippocampus, fluoxetine treatment, regardless of gestational stress exposure, decreased both global measures of methylation in the dentate gyrus, as measured by Dnmt3a immunoreactivity, as well as serotonin metabolism. No further changes in synaptophysin, PSD-95, or Dnmt3a immunoreactivity were seen in the cortical or hippocampal areas investigated. These findings show that gestational stress and SSRI medication affect the neurobiology of the maternal brain in a region-specific manner. This work adds to a much needed area of research aimed at understanding neurobiological changes associated with maternal depression and the role of SSRI treatment in altering these changes in the female brain.

Stress induces equivalent remodeling of hippocampal spine synapses in a simulated postpartum environment and in a female rat model of major depression

“…In a series of studies, Pawluski and colleagues have reported that gestational stress affects adult hippocampal neurogenesis and CA3 dendritic structure in pregnant rats (Pawluski et al, 2016). Exposure to chronic stress during pregnancy also reduces spine density and dendritic complexity in the prefrontal cortex and the nucleus accumbens shell (Haim et al, 2014; Leuner et al, 2014; Haim et al, 2016), while it raises synaptophysin levels in the cingulate cortex and increases spine density in the basolateral amygdala of rat dams (Gemmel et al, 2016; Haim et al, 2016). Some of these alterations are reversed by antidepressant treatment (Gemmel et al, 2016; Haim et al, 2016).…”

“…It has been suggested, in line with the synaptogenic hypothesis of depression (Hajszan et al, 2010), that peripartum stress elicits extensive neuroplasticity in the maternal brain, which potentially contributes to the development of postpartum affective illness (Pawluski et al, 2016). Recent studies are beginning to demonstrate that the maternal nervous system is indeed remodelled by stress both in humans (Moses-Kolko et al, 2014) and in animal models (Gemmel et al, 2016; Haim et al, 2016; Pawluski et al, 2016). Nevertheless, more research is needed to better understand the extent to which neuroplasticity is implicated in stress-related maternal disorders.…”

Agykérgi szinapszisok összehasonlító vizsgálata és a szinapszisszám változása posztpartum depresszióban

“…Humán felmérések (Moses-Kolko et al, 2014) és rágcsálókon végzett kísérletek (Gemmel et al, 2016;Haim et al, 2016;Pawluski et al, 2016) is bizonyítják azt a tényt, hogy a stressznek idegrendszert befolyásoló hatása van a terhesség alatti időszakban, ugyanis a terhesség alatti folyamatos stressz szorongásos viselkedést és a szülői gondoskodás hiányát eredményezte a terhesség után (Darnaudéry et al, 2004;Smith et al, 2004;Brummelte & Galea, 2010). Ez a megfigyelés a depresszió szinaptogenikus hipotézisével összhangban állhat (Hajszan et al, 2010), miszerint a terhesség alatti stressz az idegsejtek specifikus strukturális változását válthatja ki az anya központi idegrendszerében, hozzájárulva a szülést követő megváltozott kedélyállapothoz .…”

“…Számos, rágcsálókon végzett tanulmány számol be arról, hogy a terhesség alatti tartós stressz a szülést követően szorongásos viselkedést és a szülői gondoskodásban való deficitet okoz (Darnaudéry et al, 2004;Smith et al, 2004;O'Mahony et al, 2006;Brummelte & Galea, 2010;Hillerer et al, 2011). Humán vizsgálatokkal bizonyították, hogy a terhesség alatti időszakban az erős stressz befolyásolja a hippokampális neurogenezist és a CA3 piramissejtek dendritikus morfológiáját , továbbá csökkenti a prefrontális kéregben és a bazális előagyi nucleus accumbens héj régiójában lévő principális sejtek dendrittüskéinek számát és a dendritarborizációjuk sűrűségét (Leuner et al, 2014;Haim et al, 2016), míg növeli a gyrus cinguli kérgi régióban a szinaptofizin szintjét és a bazolaterális amigdalában a dendrittüskék számát (Gemmel et al, 2016;Haim et al, 2016). E változások egy részét antidepresszáns-kezelésekkel vissza lehetett fordítani (Gemmel et al, 2016;Haim et al, 2016).…”

“…Humán vizsgálatokkal bizonyították, hogy a terhesség alatti időszakban az erős stressz befolyásolja a hippokampális neurogenezist és a CA3 piramissejtek dendritikus morfológiáját , továbbá csökkenti a prefrontális kéregben és a bazális előagyi nucleus accumbens héj régiójában lévő principális sejtek dendrittüskéinek számát és a dendritarborizációjuk sűrűségét (Leuner et al, 2014;Haim et al, 2016), míg növeli a gyrus cinguli kérgi régióban a szinaptofizin szintjét és a bazolaterális amigdalában a dendrittüskék számát (Gemmel et al, 2016;Haim et al, 2016). E változások egy részét antidepresszáns-kezelésekkel vissza lehetett fordítani (Gemmel et al, 2016;Haim et al, 2016). A terhesség után ért stresszhatás ennél sokkal kevésbé kutatott és ismert.…”