부산대학교 도서관

Objectives: 3D in vitro models of depression are essential for studying the pathophysiology of depression, mechanisms of antidepressants action, drug efficacy, and new drug development. 3D cortical spheroids exposed to the synthetic glucocorticoid dexamethasone showed impaired neuroplasticity contributing to one of the key mechanisms of depression. The purpose of this study is to determine if this model can be used as an in vitro 3D model of depression with escitalopram treatment. To this end, to explore the molecular mechanisms by which escitalopram enhances neuroplasticity, I investigated whether escitalopram modulates the mTORC1 signaling pathway in 3D cortical spheroids exposed to dexamethasone. Methods: Primary rat cortical cell-based spheroid cultures were treated with escitalopram (0.1, 1, and 10 µM) under dexamethasone (100 µM) conditions. Western blot analyses were performed to assess changes in BDNF, mTORC1-mediated proteins, and synaptic proteins PSD-95, GluA1, and synapsin 1. Neurite outgrowth was analyzed by immunofluorescence. Results: Dexamethasone significantly reduced BDNF expression and neurite outgrowth, and escitalopram restored these reductions in a dose-dependent manner. Dexamethasone significantly decreased the phosphorylation levels of mTORC1 as well as downstream proteins 4E-BP1 and p70S6K, along with reduced levels of synaptic proteins. Under dexamethasone condition, escitalopram significantly increased the phosphorylation levels of mTORC1, 4E-BP1, and p70S6K as well as synaptic protein levels, with significant increases at 10 µM. Conclusions: Escitalopram enhances neuroplasticity by upregulating the mTORC1 signaling in cortical spheroids exposed to dexamethasone, demonstrating the usefulness of this model as an in vitro model of depression underlying impaired neuroplasticity.
목적: 우울증의 생체 외 3차원 모델은 우울증의 병태 생리학, 항우울제 작용 기전, 약물의 효능 및 약물 개발 연구에 필수적이다. 3차원 신경 스페로이드에 합성 글루코코르티코이드인 덱사메타손을 처치하면 우울증의 주요 기전 중의 하나인 신경가소성이 손상된다. 본 연구의 목적은 덱사메타손을 처치한 3차원 대뇌피질 스페로이드가 우울증의 생체 외 3D 모델로 사용할 수 있는지를 항우울제인 에스시탈로프람을 사용하여 확인하는 것이다. 에스시탈로프람이 신경가소성을 향상시키는 분자 기전을 탐색하기 위해, 덱사메타손이 처치된 3차원 대뇌피질 스페로이드에서 에스시탈로프람이 mTORC1 신호전달기전을 조절하는 지를 조사하였다. 방법: 백서의 일차 대뇌피질 세포를 사용하여 제작한 스페로이드에 덱사메타손 100 μM을 처치한 조건에서 에스시탈로프람(0.1, 1 및 10 μM)을 처치하였다. BDNF 및 mTORC1로 조절되는 단백질들과 시냅스 단백질(PSD-95, GluA1 및 synapsin 1)의 발현 변화를 웨스턴 블롯 분석으로 측정하였다. 신경돌기 성장은 면역형광법을 사용하여 분석하였다. 결과: 덱사메타손 처치로 BDNF 발현과 신경돌기 성장이 유의하게 감소하였으며, 에스시탈로프람은 농도 의존적으로 이러한 감소를 회복시켰다. 덱사메타손은 mTORC1과 mTORC1의 하위단백질(4E-BP1과 p70S6K)의 인산화뿐만 아니라 시냅스 단백질 발현을 유의하게 감소시켰다. 반면, 에스시탈로프람은 덱사메타손의 처치로 인해 감소된 변화들을 모두 증가시켰으며, 에스시탈로프람 10 μM에서 유의하게 증가하는 것이 관찰되었다. 결론: 덱사메타손이 처치된 대뇌피질 스페로이드에서 에스시탈로프람이 mTORC1 신호전달을 통해 신경가소성을 향상시켰다. 따라서, 본 연구는 손상된 신경가소성에 근거한 우울증의 생체 외 모델로서 본 모델의 유용성을 입증하였다.