Effects of Serotonergic Psychedelics on Synaptic Function and Neuroplasticity

Abstract

2 Abstrakt ÚVOD: Sertonergní psychedelika jako LSD, psilocin a DMT prokázaly významný potenciál pro léčbu neuropsychiatrických poruch včetně deprese, závislostí, či úzkosti doprovázející život ohrožující onemocnění. Přestože byly demostrovány účinky těchto látek na neuronální aktivitu a neuroplasticitu, hlubší pochopení mechanismů jejich účinku je zásadní pro vývoj nových způsobů léčby. CÍLE: Hlavním cílem této studie bylo zjistit účinky serotonergních psychedelik LSD, psilocinu a DMT na uvolňování neurotransmiterů a jejich vliv na aktivitu neuronálních sítí. Dále se studie zabývala také možnými mechanismy podílejícími se na této modulaci. METODY: Ke sledování účinku psychedelik na klíčové presynaptické mechanismy jsme využili geneticky kódované senzory umožňující jednak sledování fúze synaptických vezikul, synaptopHluorin, dále uvolňování glutamátu, iGluSnFR, a také hladiny presynaptického vápníku, synGCaMP6, exprimované primárními kortikálními kulturami z potkana. Ke studiu účinků jednotlivých typů 5-HT receptorů byl využit farmakologický přístup s použitím agonistů a antagonistů těchto receptorů. Imunofluorescenční barvení a western blotting byl využit k posouzení hladin a fosforylačních stavů několika klíčových regulátorů presynaptických funkcí a neuroplasticity. Pro posouzení akutních účinků...

1 Abstract INTRODUCTION: Sertonergic psychedelics LSD, psilocin and DMT, have been shown to hold a great potential for treatment of various neuropsychiatric conditions, such as major depressive disorder, addiction, and end-of-life anxiety. Effects of these substances on neuronal activity and plasticity have been demonstrated, however, better understanding of their mechanism of action is crucial for development of novel therapies. OBJECTIVES: This study aimed to determine the effects of serotonergic psychedelics LSD, psilocin and DMT on the neurotransmitter release and neuronal network activity, and furthermore to explore possible molecular players involved in this modulation. METHODS: We used genetically encoded sensors of synaptic vesicle fusion, synaptopHluorin, of glutamate release, iGluSnFR, and of presynaptic calcium levels, synGCaMP6, expressed in primary rat cortical cultures, to monitor the effects of psychedelics on key presynaptic mechanisms. Pharmacological approach using agonists and antagonists of 5-HT receptors was utilised to study the involvement of specific receptor types. Furthermore, we used immunofluorescence staining and western blotting to assess levels and phosphorylation states of several key regulators of presynaptic properties and plasticity. Finally, neurones grown on...