Document Type : Original Article
Authors
Abstract
Background & Objectives: Although benzodiazepine drugs have notably anxiolytic and amnesic properties, some of β-carbolines, as their inverse agonists, have a stimulating effect on the dopaminergic system and also increase dopamine levels in hippocampus, and could exert anxiogenic and learning-enhancing actions. The goal of present study was to investigate the effects of benzodiazepine receptor inverse agonist Norharmane on memory retention of passive avoidance learning in rats.
Materials & Methods: 40 male wistar rats were divided into control, alcohol and norharmane groups. All rates were trained in a passive avoidance task (50Hz, 1mA, for 3sec). Alcohol (0.2ml) or Norharmane (0.5, 1, 2 mg/kg, i.p.) were injected immediately after training. Retention test was done 48h later. Memory retention of each animal was measured as latency takes to enter the dark chamber of the task.
results: After-training injection of Norharmane improves memory retention in a dose-dependent manner, So that the time spent in the light chamber area before entering to the dark area and Total time spent in the light chamber in the norharmane groups were more than control group. These times in the norharmane (2 mg/kg) group was significantly higher than control group (p<0.001)
Conclusion: According to the findings, Norharmane, as inverse agonists of benzodiazepine receptors in the low doses, through GABA receptors stimulation, improves memory retention and so may be useful for memory improvement.
Keywords
اثرات نورهارمان بر ذخیره حافظه در مدل یادگیری احترازی غیر فعال موشهای صحرایی
محمد حسین اسماعیلی1*، محمد صوفی آبادی1، هاشم حق دوست2 ،ایدا لطفی3، مهشید نجفی3
1 دانشیار گروه فیزیولوژی، دانشگاه علوم پزشکی قزوین، قزوین، ایران.
1 استادیار گروه فیزیولوژی، دانشگاه علوم پزشکی قزوین، قزوین، ایران.
2 دانشجوی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی قزوین ، قزوین، ایران.
* نشانی نویسنده مسؤول: گروه فیزیولوژی، دانشگاه علوم پزشکی قزوین، دکتر محمد حسین اسماعیلی
E-mail: esmail66@yahoo.com
وصول:8/12/93، اصلاح:11/2/94، پذیرش:13/4/94
چکیده
زمینه و هدف: با وجود اینکه داروهای بنزودیازپینی خواص ضد اضطرابی و فراموشآوری دارند، ولی بعضی از بتا-کاربولینها به عنوان اگونیستهای معکوس گیرندههای بنزودیازپینی بر روی سیستم دوپامینرژیک اثر تحریکی دارند و باعث افزایش سطح دوپامین هیپوکامپ میشوند و از خود خواص اضطراب زایی و افزایش میزان یادگیری نشان میدهند. هدف این تحقیق بررسی اثرات نوروهارمان اگونیست معکوس گیرنده بنزودیازپینی بر ذخیرهی حافظه در مدل یادگیری احترازی غیر فعال بود.
موادّ و روشها: 40 سر موش نر ویستار به گروههای کنترل، الکل و نورهارمان تقسیم شدند. موشها در دستگاه احترازی غیر فعال، (50 هرتز، 1 میلی آمپر، برای3 ثانیه) آموزش داده شدند. بلافاصله بعد از آموزش الکل(حلال نورهارمان ) یا نورهارمان (5 دهم، 1و2 میلی گرم بر کیلوگرم، داخل صفاقی ) به موشها تزریق شد. 48 ساعت بعد، تست به خاطرآوری انجام شد. مدت زمانی که طول میکشید تا حیوان وارد محفظهی تاریک دستگاه شود، به عنوان معیار ذخیره حافظه اندازه گیری شد.
یافتهها: تزریق بعد از آموزش نورهارمان ذخیرهی حافظه در موش ها را به صورت وابسته به دوز بهبود بخشید. به طوریکه تاخیر زمانی قبل از ورود به ناحیهی تاریک و کل زمان حضور در ناحیهی روشن در گروه های دریافت کنندهی نورهارمان به صورت وابسته به دوز بیشتر از گروه کنترل بود. این زمانها در گروه نورهارمان 2میلی گرم بر کیلوگرم به طور معناداری بیشتر از گروه کنترل بود( 001/0>P).
نتیجهگیری: با توجه به یافتهها، نوروهارمان در دوز کم به عنوان اگونیست معکوس گیرنده های بنزودیازپینی ازطریق تحریک گیرندههای گابا موجب افزایش ذخیرهی حافظه میشود. لذا ممکن است برای تقویت حافظه سودمند باشد
واژههای کلیدی : نورهارمان، یادگیری احترازی غیر فعال، ذخیره حافظه
مقدمه
تحقیقات متعددی وجود دارد که نشان میدهد بنزودیازپینهای قدیمی همچون دیازپام و اکسازپام باعث فراموشی بعدی میشوند (2،1). تریازولودیازپین ها بهعنوان بنزودیازپینهای نسل جدید همچون الپرازولام، تریازولام و بروتیزولام باعث هر دو نوع فراموشی قبلی و بعدی میگردند (4،3). از طرفی دیگر، آنتاگونیستهای گیرندههای دیازپینی همچون فلومازنیل و CGS8216 فراموشی ایجاد شده به وسیلهی انواع مختلف داروهای بنزودیازپینی و تریازولودیازپینی را کاهش میدهند (5،3). سه نوع تعدیلکنندهی الوستریک ازطریق محل اتصال بنزودیازپینها عمل میکنند: تعدیلکنندههای مثبت (اگونیست)، خنثی (انتاگونیست) و منفی (اگونیست معکوس).
نشان داده شده که اگونیستهای گیرندههای بنزودیازپینی خواص ضد اضطرابی (anxiolytic) و فراموشیآوری (amnesic properties) دارند. درحالی که اگونیستهای معکوس گیرندههای بنزودیازپینی ازقبیل بتا-کاربولین (β-carbolines) بر عکس از خود خواص اضطرابزایی و افزایش میزان یادگیری را نشان میدهند (6). بتا-کاربولینها (هارمان، هارمالین و نورهارمان ) که بهصورت اگزوژن در گوشت، میوههای مختلف، دود سیگار و تنباکو و مشروبات الکلی وجود دارند، به صورت اندوژن نیز در بدن یافت میشوند (6). این بتاکاربولینهای داخلی و خارجی و برخی از متابولیتهای آنها اثرات نوروتوکسیک از خود نشان میدهند و تصور میشود که گیرندههای بنزودیازپینی و ایمیدازولین را تحت تاثیر قرارمیدهند (7). این ترکیبات همچنین میتوانند گیرندههای سروتونینی را فعال کرده، آنزیم مونوآمینواکسیداز (MAO) و مبادلهی گر یونهای سدیم ـ هیدروژن را مهارنمایند (7،6). بهدلیل آنکه سطوح بالای پلاسمایی از این ترکیبات در افراد سیگاری، هروئینی، بیماران دچار لرزش عضلانی و همچنین پارکینسونی شناسایی شدهاست، تصور میشود که نقش مهمی در پاتوفیزیولوژی برخی از اختلالات سیستم عصبی مرکزی ازجمله پارکینسون داشته باشند (8). با اینحال بعضی از محققان نشان دادهاند که بعضی از این ترکیبات در دوز کم بر روی سیستم دوپامینرژیک اثر تحریکی دارند و ضمن افزایش سطح دوپامین، تکثیر دندریتها و سیناپسها در هیپوکامپ، باعث بهبود یادگیری و حافظه میشوند (9،6). درحال حاضر، این یافته باعث تمرکز تحقیقات بر روی اثر تحریکی و حفاظتی بتاکاربولینها بر سیستم دوپامینرژیک و استفاده بالقوه از آن بهعنوان داروی ضد الزایمر شده است. نشان دادهشدهاست که بتاکاربولینها در دوز بالا، تشنجزا و در دوز متوسط، اضطرابزا هستند و در دوز کم تقویتکنندهی یادگیری میباشند (10،6). از آنجاییکه آنتاگونیستهای بنزودیازپینی ازقبیل فلومازنیل و نورهارمان اختلال حافظه و یادگیری ایجادشده توسط داروهای بنزودیازپینی را بهبود میبخشند (12،11). بنابراین اگونیستهای معکوس آنها ازجمله نورهارمان شاید بتوانند درجهت معکوس داروهای بنزودیازپینی حافظه و یادگیری را تقویت کنند. از اینرو، در تحقیق پیش رو سعی شد اثرات تزریق درون صفاقی نورهارمان با دوزهای مختلف بر ذخیرهی حافظه در مدل یادگیری احترازی غیر فعال موشهای نر صحرایی مورد ارزیابی قرارگیرد .
موادّ و روشها
این مطالعهی تجربی در سال 1392در دانشگاه علوم پزشکی قزوین انجام شد. تعداد 40 موش نر ویستار (تهیهشده از موسسهی رازی ) که وزن200 تا 250 گرم داشتند، در 5 گروه (8 موش در هرگروه) مورد آزمایش قرارگرفتند. موشها قبل از آموزش در 8 قفس جداگانه (5 موش در هر قفس بزرگ) در شرایط استاندارد از نظر دما (2±23 درجهی سانتیگراد) و نور نگهداری شدند. در طول مدت آزمایش موشها آب و غذای طبیعی خود را آزادانه دریافت میکردند. گروههای مورد آزمایش به شرح ذیل بودند: گروه کنترل، گروه الکل(حلال نورهارمان )، گروه نورهارمان. گروه الکل و گروههای نورهارمان بلافاصله بعد از پایان مرحلهی آموزش، الکل اتانول (2/0 میلی لیتر) و نورهارمان(سیگما آمریکا) با دوز5 دهم، 1 و 2 میلیگرم بر کیلوگرم را بهصورت داخل صفاقی دریافت کردند (13). برای ارزیابی یادگیری و حافظهی حیوان از دستگاه یادگیری احترازی مهاری(شرکت طب آزما تبریز) استفاده شد (14).
مراحل آزمون حافظه و یادگیری احترازی مهاری
1-سازش یافتن: ابتدا همهی گروههای آزمایشی به دستگاه عادت داده شدند. به این ترتیب که موشهای هرگروه یکی یکی درون دستگاه قرارگرفتند. 7 ثانیه بعد درِ بین دو محفظه، برداشته و به مدت دو دقیقه به موش اجازه داده شد آزادانه در دو محفظهی تاریک و روشن رفت و آمد کند که معمولا در این مرحله موش به طور طبیعی تمایل داشت وارد محفظهی تاریک شود . بلافاصله پس از ورود حیوان به قسمت تاریک، در، بسته و پس از سپری شدن چند ثانیه حیوان به قفس بازگردانده شد.
2-اکتساب : 30 دقیقه پس از عادت، مرحلهی اکتساب انجام شد . در این مرحله، موش در قسمت روشن جعبه گذاشته شد و دو دقیقه به حیوان مهلت داده شد تا وارد محفظهی تاریک شود. بلافاصله بعد از ورود موش به قسمت تاریک، در، بسته شده و شوک الکتریکی با فرکانس 50 هرتز و شدت 1 میلی آمپر به مدت 3 ثانیه به پای حیوان وارد گردید. سپس موش از محفظهی تاریک خارج و به قفس برگردانده شد. پس از2 دقیقه موش مجدداً در ناحیهی روشن قرار گرفته تا تست یادگیری انجام شود . عدم ورود به ناحیهی تاریک به مدت 120 ثانیه بهعنوان یادگیری موفق درنظر گرفته شد. درصور ت ورود مجدد حیوان به ناحیهی تاریک، در برای بار دوم، بسته و شوک به صورت قبل وارد گردید و این کار آن قدر تکرار میشد تا موش یاد بگیرد وارد محفظهی تاریک نشود.
3-بهخاطرآوری: درآزمون به خاطرآوری که 48 ساعت بعد از آموزش صورت گرفت، موش در قسمت روشن قرار گرفته، 7 ثانیه بعد در باز گردید و زمانی که طول می کشید تا حیوان وارد قسمت تاریک شود و مدت زمانی که در قسمت تاریک و روشن میماند، به مدت 9 دقیقه ثبت گردید سپس دادههای جمع آوری شده از پارامترهای مذکور در هر یک از گروههای آزمایشی با استفاده از تستهای آماری مناسب مورد مقایسه قرارگرفتند(14). درتجزیه و تحلیل دادهها از آزمون آنالیز واریانس یک طرفه و ( آزمون تعقیبی توکی) استفاده شد.سطح معنادار 5 صدمP < درنظرگرفته شده است. همهی آزمایشها مطابق با کتاب راهنما برای مراقبت و استفاده از حیوانات آزمایشگاهی نشریافته در نشریهی شمارهی 80-23 موسسهی ملی سلامت که در سال (1375) 1996 تجدیدنظر شده، انجام گردید.
یافتهها
در مورد هر سه پارامتر تاخیر زمانی ورود به ناحیهی تاریک، کل زمان حضور در ناحیهی روشن و کل زمان حضور در ناحیهی تاریک دربین گروهها، ابتدا آزمون آنالیز و اریانس یکطرفه و در ادامه آزمون توکی انجام شد. نتایج ارایهشده در این مقاله نتایج آزمون تعقیبی توکی میباشد. آنالیز تاخیر زمانی ورود به قسمت تاریک گروههای کنترل و الکل نشان داد بین این دو گروه اختلاف معناداری وجود ندارد، (68/0>P)، به همین دلیل در آنالیزهای بعدی گروههای دریافتکنندهی نورهارمان فقط با گروه کنترل مقایسه شدند. نتایج آنالیز تاخیر زمانی ورود به قسمت تاریک نشان داد اختلاف بین گروه کنترل با گروه نورهارمان (2میلیگرم بر کیلوگرم) معناداراست ((001/0>P و594/7 F=). همچنین اختلاف بین گروه نورهارمان (2میلیگرم بر کیلوگرم) با گروه نورهارمان (5 دهم میلیگرم بر کیلوگرم) نیز معنادار بود (004/0>P و 594/7 F= )، نمودار (1). همچنین آنالیز کل زمان گذرانده شده در ناحیهی روشن درطی آزمایش به خاطرآوری نشان داد بین گروههای کنترل و الکل اختلاف معناداری وجود ندارد، ولی اختلاف بین گروه کنترل با گروه نورهارمان (2میلیگرم بر کیلوگرم) معنادار بود(047/0 P <و 305/3 F=) نمودار (2). همچنین آنالیز P) در مقایسه با گروه کنترل و## (004/0>P) در مقایسه با گروه نورهارمان (5 دهم میلی¬گرم برکیلوگرم ). نمودار 2: مقایسه کل زمان حضور در ناحیه¬ی روشن بین گروههای نورهارمان (5 دهم، 1 و 2 میلیگرم برکیلوگرم) و گروه کنترل در گروههای مورد آزمایش. دادهها بهصورت میانگین± انحراف معیار میانگین نشان داده شده است. اختلاف بین گروه نورهارمان (2 میلیگرم بر کیلوگرم) با گروه شاهد معنادار بود *(047/0>P) نمودار 3: مقایسه¬ی کل زمان حضور در ناحیه¬ی تاریک بین گروههای نورهارمان (5 دهم، 1 و 2 میلیگرم برکیلوگرم) و گروه کنترل در گروههای مورد آزمایش. دادهها بهصورت میانگین± انحراف معیار میانگین نشان داده شده است. اختلاف بین گروه نورهارمان (1و2 میلیگرم بر کیلوگرم) با گروه شاهد معنادار بود *(04/0>P) و**( 001/0>P) " width="885" height="723" hspace="12" align="left">کل زمان گذرانده شده در محفظهی تاریک (ناحیهی دریافت شوک) در طی آزمایش به خاطرآوری نشان داد باز هم بین گروههای کنترل و الکل اختلاف معناداری وجود ندارد، ولی اختلاف بین گروه کنترل با گروه نورهارمان (2میلیگرم بر کیلوگرم) معنادار بود ((001/0>P)و 131/3 F=) . همچنین در این قسمت اختلاف بین گروه کنترل با گروه نورهارمان (1میلیگرم بر کیلوگرم) معنادار بود((04/0>P)) . نمودار (3).
بحث
نتایج دو بخش اول نشان داد که تاخیر زمانی ورود به قسمت تاریک و زمان حضور در ناحیهی روشن در گروه کنترل و گروه نورهارمان (2میلیگرم بر کیلوگرم) طولانیتر از سایر گروه هاست. این موضوع نشان میدهد این دو گروه دریافت شوک را در صورت ورود به ناحیهی تاریک بیشتر به حافظه سپرده اند. همچنین آنالیز زمان گذرانده شده در محفظهی تاریک (ناحیهی دریافت شوک) در طی آزمایش به خاطرآوری نشان داد این زمان در گروههای دریافت کنندهی نورهارمان به صورت وابسته به دوز کمتر از گروه کنترل است. این موضوع نشاندهندهی این است که تزریق نورهارمان بلافاصله بعد از آموزش به موشها باعث افزایش وابسته به دوز ذخیرهی حافظهی آنها میشود. بهنحوی که موشهای دریافت کنندهی نورهارمان به صورت وابسته به دوز مدت زمان بیشتری را در ناحیهی روشن طی میکنند تا شوک نبینند و زمان کمتری را در ناحیهی تاریک دریافت شوک سپری میکنند تا شوک کمتری ببینند.
این یافته با نتایج محققانی که نشان دادهاند بتاکاربالینها در دوزکم باعث بهبود یادگیری و حافظه میشوند، همخوانی دارد (9،6). اگر حافظه، به معنای یادآوردن اطلاعات باشد باید این اطلاعات ابتدا دریافت شوند و دریافت اطلاعات تحت تأثیر سطح هوشیاری (arousal level) است و فعالیت طبیعی سیستمهای واسطه های عصبی مغز برای این امر لازم است. میتوان پیشبینی کرد هر مادهای که سطح هوشیاری را کاهش دهد، سبب اختلال در روند طبیعی یادگیری و حافظه خواهد شد و برعکس هر مادهای که سبب افزایش سطح هوشیاری شود، سبب بهبود یادگیری و حافظه نیز خواهدشد. دراین رابطه محققان نشان دادهاند داروهای بنزودیازپینی (ازجمله دیازپام) که سطح هوشیاری را کاهش میدهند، موجب اختلال در یادگیری و حافظه و همچنین هر دو نوع فراموشی قبلی و بعدی میشوند (16،15). برعکس، آنتاگونیستهای بنزودیازپینی ازقبیل فلومازنیل که باعث افزایش سطح هوشیاری میشوند، اختلال حافظه و یادگیری ایجاد شده توسط داروهای بنزودیازپینی را بهبود میبخشند (11). بنابراین میتوان انتظارداشت که نورهارمان به عنوان آنتاگونیست معکوس گیرندههای بنزودیازپینی ضمن افزایش سطح هوشیاری، حافظه و یادگیری را بهبود بخشد. از این نظر نتایج مطالعهی حاضر با نتایج محققانی که نشان دادهاند داروهای بنزودیازپینی موجب اختلال در یادگیری و حافظه میشوند و برعکس آنتاگونیستهای بنزودیازپینی باعث بهبود یادگیری و حافظه میگردند، همخوانی دارد (12،11). همچنین نتایج مطالعهی حاضر، با نتایج گراس و همکاران مطابقت داشت. آنها نشان دادند 9- متیل کاربولین (برخلاف بسیاری از بتاکاربالینهای دیگر که اثرات نوروتوکسیک از خود نشان میدهند) بر نورونهای دوپامینرژیک در محیط کشت سلولی اثر تحریکی دارد و تزریق زیرجلدی مزمن 10 روزهی این دارو در موشها ضمن بهبود یادگیری فضایی، باعث افزایش سطح دوپامین و افزایش میزان تکثیر دندریتها و سیناپس ها در هیپوکامپ میشود (9). از طرفی دیگر، نتایج ما با نتایج محققانی که نشان دادهاند تحریک مسیر اولیووسربلار مخچه توسط هارمالین(یکی دیگر از بتاکاربولینها) باعث اختلال در یادگیری و حافظهی فضایی میشود، مغایرت دارد (17). به عقیدهی آنها مسیر اولیووسربلار باید فعالیت طبیعی خود را داشته باشد تا یادگیری و حافظه روند طبیعی و مطلوبی را داشته باشند و چنانچه این مسیر تحریک یا مهار شود، حافظه و یادگیری مختل میشود. مطالعهی آنها نشان داد هارمالین در دوز 10 میلی گرم بر کیلوگرم ازطریق فعالکردن زیتون تحتانی موجب اختلال در زمان بستن پلک (rabbit's nictitating) میشود (17). همچنین با نتایج محققانی که نشان دادهاند هارمان ازطریق اختلال در سیستم دوپامینرژیک و کولینرژیک باعث اختلال در حافظه شده و موجب فراموشی میگردد، مغایرت دارد (18،14). احتمالا دلیل مغایرت نتایج ما با نتایج این محققان به خاطر اختلاف در دوز مصرفی و متد پژوهشی استفادهشده در این تحقیقات میباشد. دوز مصرفی نورهارمان در تحقیقات صورت گرفتهی قبلی از 2 دهم تا 20 میلی گرم بر کیلوگرم می باشد(13). نتایج تحقیقات قبلی نشان داده است که اثرات نورهارمان و بقیهی بتاکاربولینها وابسته به دوز است. به همین خاطر ما دوزهای پایین آن را مورد استفاده قراردادیم تا اثرات دوز پایین آن را بر ذخیرهی حافظه مورد ارزیابی قرار داده باشیم. دوز مصرفی ما کم و بین 5 دهم تا حداکثر 2 میلیگرم بود، ولی دوز مصرفی محققان بالا (10 میلیگرم بر کیلوگرم) بوده است. احتمالا نوروهارمان مورد استفاده در تحقیق ما در دوزکم با اثر ضد التهابی و محافظتکنندگی که برای نورونهای مغز دارد، باعث افزایش سطح دوپامین و افزایش میزان تکثیر دندریتها و سیناپسها در هیپوکامپ و سایر نقاط مهم درگیر در فرایند یادگیری و حافظهی موشها میشود و ازاین طریق یادگیری و حافظه را در موشها بهبود میبخشد (9،6). برعکس بتاکاربولینهای مصرفی آنها در دوز بالا با اثر سمیّتی که برای نورونها دارند، باعث اختلال بیشتر در یادگیری و حافظهی فضایی موشها شدهاند (19،17). همچنین ممکن است بتاکاربولینها در غلظت بالا ازطریق مهار آنزیم نیتریک اکساید سنتتاز و نتیجتاً اختلال در عمل سیستم نیتریک اکساید، باعث اختلال در یادگیری و حافظهی موشها شدهاند. چراکه عملکرد طبیعی سیستم نیتریک اکساید نیز برای یادگیری و حافظه لازم است (21،20).
نتیجهگیری کلی از تحقیق ما که با استفاده از نورهارمان و یادگیری احترازی غیرفعال بهدست آمد، این است که نورهارمان اگرچه در دوز بالا باعث اختلال در یادگیری و حافظهی موشها میشود، ولی در دوز کم باعث افزایش سطح دوپامین و افزایش میزان تکثیر دندریتها و سیناپسها در نواحی درگیر در فرایند یادگیری و حافظه میشود و از این طریق یادگیری و حافظه را در موشها بهبود میبخشد و بنابر این ممکن است دوز کم آن در درمان بیماران الزایمری مفید باشد. برای مشخص شدن مکانیسم مولکولی و عصبی نحوهی عمل نورهارمان و تاثیرات درمانی آن در بیماران الزایمری نیاز به تحقیقات بیشتر و کارآزمایی بالینی در آینده دارد.
References
- Hung DZ, Tsai WJ, Deng JF. Anterograde amnesia in triazolam overdose despite flumazenil treatment: a case report. Hum Exp Toxicol. 1992; 11(4):289–90.
- Patel JB, Ciofolo VB, Iorio LC. Benzodiazepine blockade of passive-avoidance task in mice: a state-dependent phenomenon. Psychopharmacology (Berl). 1979; 61(1):25–8.
- Singh N, Sharma A, Singh M. Possible mechanism of alprazolam-induced amnesia in mice. Pharmacology. 1998; 56:46–50.
- Saraf MK, Kishore K, Thomas KM, Sharma A, Singh M. Role of platelet activating factor in triazolobenzodiazepines-induced retrograde amnesia. Behav Brain Res. 2003;142(1-2):31–40.
- Cain DP. Prior non-spatial pretraining eliminates sensorimotor disturbances and impairments in water maze learning caused by diazepam. Psychopharmacology (Berl). 1997; 130(4):313–9.
- Samardžić J, Strac DŠ, Obradović M, Oprić D, Obradović DI. DMCM, a benzodiazepine site inverse agonist, improves active avoidance and motivation in the rat. Behav Brain Res. 2012; 235(2): 195–9.
- Splettstoesser F, Bonnet U, Wiemann M, Bingmann D, Büsselberg D. Modulation of voltage-gated channel currents by harmaline and harmane. Br J Pharmacol. 2005; 144(1):52-8.
- Collins MA, Neafsey EJ. Potential neurotoxic “agents provocateurs” in Parkinson’s disease. Neurotoxicology and Teratology. 2002; 24: 571-7.
- Gruss M, Appenroth D, Flubacher A, Enzensperger C, Bock J, Fleck C, et al. 9-Methyl-β-carboline-induced cognitive enhancement is associated with elevated hippocampal dopamine levels and dendritic and synaptic proliferation. J Neurochem. 2012; 121 (6): 924-31.
- Venault P, Chapouthier G. From the Behavioral Pharmacology of Beta-Carbolines to Seizures, Anxiety, and Memory. The Scientific World Journal. 2007; 7: 204–23.
- Rinehart JB, Baker B, Raphael D. Postoperative global amnesia reversed with flumazenil. Neurologist. 2012; 18 (4): 216-8.
- Anand A, Saraf MK, Prabhakar S. Sustained inhibition of brotizolam induced anterograde amnesia by norharmane and retrograde amnesia by L-glutamic acid in mice. Behav Brain Res. 2007; 182(1): 12-20.
- Cappendijk SL, Fekkes D, van Dalen A, Pepplinkhuizen L. The acute effects of norharman on cocaine self-administration and sensorimotor function in male Wistar rats. Eur Neuropsychopharmacol. 2001; 11(3):233-9.
- Nasehi M, Piri M, Nouri M, Farzin D, Nayer-Nouri T, Zarrindast MR. Involvement of dopamine D1/D2 receptors on harmane-induced amnesia in the step-down passive avoidance test. Eur J Pharmacol. 2010; 634 (1-3): 77-83.
- Mejo SL. Anterograde amnesia linked to benzodiazepines. Nurse Pract. 1992; 17(44):49–50.
- Timić T, Joksimović S, Milić M, Divljaković J, Batinić B, Savić MM. Midazolam impairs acquisition and retrieval, but not consolidation of reference memory in the Morris water maze. Behav Brain Res. 2013; 241: 198-205.
- Beitz AJ, Saxon D. Harmaline-induced climbing fiber activation causes amino acid and peptide release in the rodent cerebellar cortex and a unique temporal pattern of Fos expression in the olivo-cerebellar pathway. J Neurocytol. 2004; 33 (1): 49-74.
- Nasehi M, Sharifi S, Zarrindast MR. Involvement of the cholinergic system of CA1 on harmane-induced amnesia in the step-down passive avoidance test. J Psychopharmacol. 2012; 26 (8): 1151-61.
- Ipek Komsuoglu C, Utkan T, Gocmez SS, Hudson A, Aricioglu F. Effect of harmane, an endogenous β-carboline, on learning and memory in rats. Pharmacol Biochem Be. 2013; 103: 666–71.
- Cooke RM, Mistry R, Challiss RA, Straub VA. Nitric oxide synthesis and cGMP production is important for neurite growth and synapse remodeling after axotomy. J Neurosci. 2013; 33 (13): 5626-37.
- Nasehi M, Piri M, Jamali-Raeufy N, Zarrindast MR. Influence of intracerebral administration of NO agents in dorsal hippocampus (CA1) on cannabinoid state-dependent memory in the step-down passive avoidance test. Physiol Behav. 2010; 100 (4): 297-304.
Effects of Norharmane on Memory Retention in Passive Avoidance Learning in Rats
*Mohammad Hossein Esmaeili.,
Associate Professor of Medical Physiology, Department of Physiology, Qazvin University of Medical Sciences, Qazvin, Iran
Mohammad Sofiabadi.,
Associate Professor of Medical Physiology, Department of Physiology, Qazvin University of Medical Sciences, Qazvin, Iran
Hashem Haghdost.,
Assistant professor of physiology, Department of Physiology, Qazvin University of Medical Sciences, Qazvin, Iran
Aida Lotfi.,
Student of medicine Qazvin University of Medical Sciences, Qazvin, Iran
Mahshid Najafi.,
Student of medicine, Qazvin University of Medical Sciences, Qazvin, Iran
Received:27/02/2015, Revised:01/05/2015, Accepted:04/07/2015
Abstract
Background & Objectives: Although benzodiazepine drugs have notably anxiolytic and amnesic properties, some of β-carbolines, as their inverse agonists, have a stimulating effect on the dopaminergic system and also increase dopamine levels in hippocampus, and could exert anxiogenic and learning-enhancing actions. The goal of present study was to investigate the effects of benzodiazepine receptor inverse agonist Norharmane on memory retention of passive avoidance learning in rats.
Materials & Methods: 40 male wistar rats were divided into control, alcohol and norharmane groups. All rates were trained in a passive avoidance task (50Hz, 1mA, for 3sec). Alcohol (0.2ml) or Norharmane (0.5, 1, 2 mg/kg, i.p.) were injected immediately after training. Retention test was done 48h later. Memory retention of each animal was measured as latency takes to enter the dark chamber of the task.
results: After-training injection of Norharmane improves memory retention in a dose-dependent manner, So that the time spent in the light chamber area before entering to the dark area and Total time spent in the light chamber in the norharmane groups were more than control group. These times in the norharmane (2 mg/kg) group was significantly higher than control group (p<0.001)
Conclusion: According to the findings, Norharmane, as inverse agonists of benzodiazepine receptors in the low doses, through GABA receptors stimulation, improves memory retention and so may be useful for memory improvement.
Keywords: Norharmane, Passive avoidance learning, Memory retention.
Corresponding author:
Mohammad Hossein Esmaeili,
Qazvin University of Medical Sciences, Qazvin, Iran
E-mail: esmail66@yahoo.com
- Hung DZ, Tsai WJ, Deng JF. Anterograde amnesia in triazolam overdose despite flumazenil treatment: a case report. Hum Exp Toxicol. 1992; 11(4):289–90.
- Patel JB, Ciofolo VB, Iorio LC. Benzodiazepine blockade of passive-avoidance task in mice: a state-dependent phenomenon. Psychopharmacology (Berl). 1979; 61(1):25–8.
- Singh N, Sharma A, Singh M. Possible mechanism of alprazolam-induced amnesia in mice. Pharmacology. 1998; 56:46–50.
- Saraf MK, Kishore K, Thomas KM, Sharma A, Singh M. Role of platelet activating factor in triazolobenzodiazepines-induced retrograde amnesia. Behav Brain Res. 2003;142(1-2):31–40.
- Cain DP. Prior non-spatial pretraining eliminates sensorimotor disturbances and impairments in water maze learning caused by diazepam. Psychopharmacology (Berl). 1997; 130(4):313–9.
- Samardžić J, Strac DŠ, Obradović M, Oprić D, Obradović DI. DMCM, a benzodiazepine site inverse agonist, improves active avoidance and motivation in the rat. Behav Brain Res. 2012; 235(2): 195–9.
- Splettstoesser F, Bonnet U, Wiemann M, Bingmann D, Büsselberg D. Modulation of voltage-gated channel currents by harmaline and harmane. Br J Pharmacol. 2005; 144(1):52-8.
- Collins MA, Neafsey EJ. Potential neurotoxic “agents provocateurs” in Parkinson’s disease. Neurotoxicology and Teratology. 2002; 24: 571-7.
- Gruss M, Appenroth D, Flubacher A, Enzensperger C, Bock J, Fleck C, et al. 9-Methyl-β-carboline-induced cognitive enhancement is associated with elevated hippocampal dopamine levels and dendritic and synaptic proliferation. J Neurochem. 2012; 121 (6): 924-31.
- Venault P, Chapouthier G. From the Behavioral Pharmacology of Beta-Carbolines to Seizures, Anxiety, and Memory. The Scientific World Journal. 2007; 7: 204–23.
- Rinehart JB, Baker B, Raphael D. Postoperative global amnesia reversed with flumazenil. Neurologist. 2012; 18 (4): 216-8.
- Anand A, Saraf MK, Prabhakar S. Sustained inhibition of brotizolam induced anterograde amnesia by norharmane and retrograde amnesia by L-glutamic acid in mice. Behav Brain Res. 2007; 182(1): 12-20.
- Cappendijk SL, Fekkes D, van Dalen A, Pepplinkhuizen L. The acute effects of norharman on cocaine self-administration and sensorimotor function in male Wistar rats. Eur Neuropsychopharmacol. 2001; 11(3):233-9.
- Nasehi M, Piri M, Nouri M, Farzin D, Nayer-Nouri T, Zarrindast MR. Involvement of dopamine D1/D2 receptors on harmane-induced amnesia in the step-down passive avoidance test. Eur J Pharmacol. 2010; 634 (1-3): 77-83.
- Mejo SL. Anterograde amnesia linked to benzodiazepines. Nurse Pract. 1992; 17(44):49–50.
- Timić T, Joksimović S, Milić M, Divljaković J, Batinić B, Savić MM. Midazolam impairs acquisition and retrieval, but not consolidation of reference memory in the Morris water maze. Behav Brain Res. 2013; 241: 198-205.
- Beitz AJ, Saxon D. Harmaline-induced climbing fiber activation causes amino acid and peptide release in the rodent cerebellar cortex and a unique temporal pattern of Fos expression in the olivo-cerebellar pathway. J Neurocytol. 2004; 33 (1): 49-74.
- Nasehi M, Sharifi S, Zarrindast MR. Involvement of the cholinergic system of CA1 on harmane-induced amnesia in the step-down passive avoidance test. J Psychopharmacol. 2012; 26 (8): 1151-61.
- Ipek Komsuoglu C, Utkan T, Gocmez SS, Hudson A, Aricioglu F. Effect of harmane, an endogenous β-carboline, on learning and memory in rats. Pharmacol Biochem Be. 2013; 103: 666–71.
- Cooke RM, Mistry R, Challiss RA, Straub VA. Nitric oxide synthesis and cGMP production is important for neurite growth and synapse remodeling after axotomy. J Neurosci. 2013; 33 (13): 5626-37.
- Nasehi M, Piri M, Jamali-Raeufy N, Zarrindast MR. Influence of intracerebral administration of NO agents in dorsal hippocampus (CA1) on cannabinoid state-dependent memory in the step-down passive avoidance test. Physiol Behav. 2010; 100 (4): 297-304.