The effects of melatonin, fluoxetine and their combinations on stress induced behavioral and cognitive impairments in mice

Abstract

Objective: Melatonin (Mel) is a hormone with anti-depressant and anti-oxidant features. It is well known that melatonin protects brain cells from reactive oxygen species and that the brain's high oxygen consumption and lipid content make it particularly vulnerable to oxidative stress caused by prolonged stress. This study aims to investigate the effects of melatonin, fluoxetine and their combinations on emotional memory, depression, and anxiety-like behavioral changes induced by immobilization (Imb) stress. Material and Method: 48 male Balb/c mice were divided into eight groups: Cnt (control), Imb, Imb+Mlt, Imb+Flx (fluoxetine), Imb+Mlt+Flx, Mlt, Flx and Mlt+Flx. For seven days in a row, the mice underwent daily immobilization stress for 6 hours. Mice were treated with Mlt (10 mg/kg) and Flx (20 mg/kg). All animals were subjected to the behavioral tests; forced swimming test (FST), open field test (OFT), elevated plus maze (EPM), passive avoidance test (PAT) and hot plate (HP) test. After all behavioral tests, brain tissues were obtained for malondialdehyde level analysis. Result and Discussion: OFT test data showed the time spent in the central zone and the number of entrances to the central area were significantly lower in the Imb group compared to the Cnt group, these were higher in the Imb+Flx, Imb+Mlt, Imb+Mlt+Flx groups compared to the Imb group. Also, according to the data obtained from FST, immobile time was significantly higher in the Imb group compared to the Cnt group, it was lower in the Imb+Flx, Imb+Mlt, Imb+Mlt+Flx groups compared to the Imb group. Besides, it was demonstrated that the emotional memory index was statistically higher in the Imb group compared to the Cnt group, and the increasing of memory index returned to normal in the Imb+Mlt and Imb+Mlt+Flx groups with PAT. And also, lipid peroxidation level, which increased in the Imb group, decreased significantly in the Imb+Flx, Imb+Mlt, and Imb+Mlt+Flx groups. As a result, it was observed that melatonin has anti-depressant, anxiolytic, antioxidant effects and normalized emotional memory. Also, melatonin, fluoxetine and their combinations exert similar effects in the present study.

Amaç: Melatonin (Mlt) antidepresan ve antioksidan özellikleri olduğu bilinen, yüksek lipit içeriği ve oksijen tüketimi nedeniyle oksidatif strese oldukça duyarlı olan beyin dokularını uzun süreli stresin neden olduğu reaktif oksijen türlerine karşı koruyan bir hormondur. Bu çalışmada melatonin, fluoksetin (Flx) ve kombinasyonlarının immobilizasyon stres ile meydana gelen duygusal öğrenme, depresyon ve anksiyete benzeri davranışsal değişiklikler üzerine etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Gereç ve Yöntem: 48 erkek Balb/c fare 8 gruba ayrılmıştır: Cnt (kontrol), Imb (immobilizasyon), Imb+Mlt, Imb+Flx, Imb+Mlt+Flx, Mlt, Flx ve Mlt+Flx. Farelere immobilizasyon stress prosedüründen 30 dk önce Mlt (10 mg/kg), Flx (20 mg/kg) veya salin enjekte edildi. İmmobilizasyon stress prosedürü 7 ardışık gün, günde 6 saat uygulandı. Ardından tüm denekler davranış testlerine tabi tutuldu: zorunlu yüzme (FST), açık alan (OFT), yükseltilmiş artı labirenti (EPM), pasif sakınma (PAT) ve hot plate (HP) testi. Davranış testlerinden sonra malondialdehit (MDA) düzeyi analizi için beyin dokuları izole edildi. Sonuç ve Tartışma: : Açık alan testi verilerine göre, Imb grubunda Cnt grubuna göre azalan santral alana giriş sayısı ve santral alanda geçirilen süre Imb+Flx, Imb+Mlt, Imb+Mlt+Flx gruplarında artmıştır. Ayrıca, zorunlu yüzme testinde Imb grubunda Cnt grubuna göre artan immobil zaman Imb+Flx, Imb+Mlt, Imb+Mlt+Flx gruplarında azalmıştır. Bunun yanı sıra pasif sakınma testine göre Imb grubunda Cnt grubuna göre artan duygusal öğrenme indeksinin Imb+Mlt ve Imb+Mlt+Flx gruplarında normale döndüğü gösterilmiştir. Bununla birlikte Imb grubunda artan MDA düzeyinin Imb+Flx, Imb+Mlt ve Imb+Mlt+Flx gruplarında anlamlı olarak azaldığı görülmüştür. Sonuç olarak melatoninin antidepresan, anksiyolitik ve antioksidan etkilerinin olduğu ve duygusal öğrenmeyi normalleştirdiği gösterilmiştir. Ayrıca bu çalışma ile, melatonin, fluoksetin ve kombinasyonlarının benzer etkili olduğu gösterilmiştir.