Serotonin und seine lichtähnliche Wirkung im circadianen System der Ratte

Abstract

Nach dem derzeitigen Wissen ist bei Säugetieren der Sitz des circadianen Schrittmachers im suprachiasmatischen Nucleus (SCN) lokalisiert. worden. Photische Informationen der Retina erreichen den SCN über eine direkte Projektion, den retinohypothlamischen Trakt und über eine indirekte Projektion mit Ursprung im sogenannten intergeniculate leaflet (IGL), dem geniculohypothalamischen Trakt. Zusätzlich empfängt der SCN einen direkten und indirekten serotonergen Eingang von den Raphe-Kernen, die bei Hamstern die Antwort des SCN auf Licht zu modulieren scheinen, aber vorwiegend an der Verarbeitung nicht-photischer Stimuli beteiligt sind. Im Gegensatz dazu gibt es bei Ratten Hinweise darauf, daß das serotonerge System eine wichtige Rolle bei der Transmission von photischer Information zum SCN spielt. Beispielsweise führen systemische Injektionen des Serotonin-Agonisten Quipazin zu ganz ähnlichen Phasenverschiebungen in der Aktivitätsrhythmik und zu c-Fos Expressionen im SCN, wie sie für Lichtpulse bekannt sind. Weiterhin findet man bei Ratten direkte serotonerge Projektionen zum SCN mit Ursprung sowohl im dorsalen als auch im medialen raphe Nucleus. Daneben findet man bei Ratten auch eine indirekte serotonerge Innervation des SCN, welche über das IGL vermittelt wird. Dies führt zu der Frage, ob Quipazin direkt auf das circadiane System im Bereich des SCN oder indirekt über andere Strukturen wie das IGL oder die raphe Kerne wirkt. Daher wurde zunächst der Effekt von lokalen Quipazininjektionen auf Aktivitätsrhythmik und die c-Fos Expression untersucht. Weiterhin wurde der Effekt des spezifischen 5-HT1A/7 Agonisten 5-Carboxamidotryptamin (5-CT) alleine und in Verbindung mit entweder dem spezifischen Antagonisten Ritanserin (mit hoher Affinität für die 5-HT 2B/2C/7 Rezeptoren) oder dem spezifischen Antagonisten Pindolol (mit hoher Affinität für die 5-HT 1A/1B Rezeptoren) auf das circadiane System untersucht.

The suprachiasmatic nucleus (SCN) has been identified as the circadian oscillator in mammals. Photic information from the retina reaches the SCN via a direct projection, the retinhypothalamic tract, and via an indirect projection originating in the retinorecipient intergeniculate leaflet (IGL), the geniculohypothalamic tract. In addition, the SCN receives a direct and an indirect serotonergic input from the midbrain raphe nuclei which in hamsters appears to modulate the response of the SCN to light and is thought to be involved in the phase -resetting effects of non-photic stimuli. In contrast, there is resent evidence that serotonergic pathways also play an important role in the transmission of photic information to the SCN of rats. For example, systemic injections of the serotonin (5-HT) agonist quipazine have been shown to mimic the phase shifting effects of light in melatonin and activity rhythms in rats. It was also shown , that quipazine can induce c-FOS expression in the SCN during the subjective night. Furthermore, in rats, there are direct serotonergic projections to the SCN originating in both, the dorsal and medial raphe nuclei, while an indirect serotonergic input from the dorsal nucleus raphe is mediated by the IGL. This raises the question, whether quipazine directly effects the circadian system at the level of the SCN or indirectly by other structures such as the IGL or the raphe nuclei. We, therefore, examined the effect of quipazine on the wheel-running activity rhythm after intracerebroventricular injections. Furthermore we studied the effect of a specific 5-HT1/7 receptors agonist (5-carboxamidotryptamine [5-CT]) alone and in combination with the specific receptor antagonists ritanserin (with high affinity for the 5-HT2B/2C/7 receptors) and pindolol (with high affinity for the 5-HT1A/1B receptors)on the circadian system.