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Evaluation of acetylcholinesterase activity and behavioural alterations induced by ketamine in an animal model of schizophrenia

Published online by Cambridge University Press:  17 June 2013

Alexandra I. Zugno*
Affiliation:
Laboratório de Neurociências, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Translacional em Medicina (INCT-TM), and Núcleo de Excelência em Neurociências Aplicadas de Santa Catarina (NENASC), Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, Unidade Acadêmica de Ciências da Saúde, Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciúma, SC, Brazil
Maria Paula Matos
Affiliation:
Laboratório de Neurociências, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Translacional em Medicina (INCT-TM), and Núcleo de Excelência em Neurociências Aplicadas de Santa Catarina (NENASC), Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, Unidade Acadêmica de Ciências da Saúde, Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciúma, SC, Brazil
Leila Canever
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Laboratório de Neurociências, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Translacional em Medicina (INCT-TM), and Núcleo de Excelência em Neurociências Aplicadas de Santa Catarina (NENASC), Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, Unidade Acadêmica de Ciências da Saúde, Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciúma, SC, Brazil
Daiane B. Fraga
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Laboratório de Neurociências, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Translacional em Medicina (INCT-TM), and Núcleo de Excelência em Neurociências Aplicadas de Santa Catarina (NENASC), Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, Unidade Acadêmica de Ciências da Saúde, Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciúma, SC, Brazil
Renata D. De Luca
Affiliation:
Laboratório de Neurociências, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Translacional em Medicina (INCT-TM), and Núcleo de Excelência em Neurociências Aplicadas de Santa Catarina (NENASC), Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, Unidade Acadêmica de Ciências da Saúde, Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciúma, SC, Brazil
Fernando V. Ghedim
Affiliation:
Laboratório de Neurociências, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Translacional em Medicina (INCT-TM), and Núcleo de Excelência em Neurociências Aplicadas de Santa Catarina (NENASC), Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, Unidade Acadêmica de Ciências da Saúde, Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciúma, SC, Brazil
Pedro F. Deroza
Affiliation:
Laboratório de Neurociências, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Translacional em Medicina (INCT-TM), and Núcleo de Excelência em Neurociências Aplicadas de Santa Catarina (NENASC), Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, Unidade Acadêmica de Ciências da Saúde, Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciúma, SC, Brazil
Mariana B. de Oliveira
Affiliation:
Laboratório de Neurociências, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Translacional em Medicina (INCT-TM), and Núcleo de Excelência em Neurociências Aplicadas de Santa Catarina (NENASC), Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, Unidade Acadêmica de Ciências da Saúde, Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciúma, SC, Brazil
Felipe D. Pacheco
Affiliation:
Laboratório de Neurociências, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Translacional em Medicina (INCT-TM), and Núcleo de Excelência em Neurociências Aplicadas de Santa Catarina (NENASC), Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, Unidade Acadêmica de Ciências da Saúde, Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciúma, SC, Brazil
Samira S. Valvassori
Affiliation:
Laboratório de Neurociências, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Translacional em Medicina (INCT-TM), and Núcleo de Excelência em Neurociências Aplicadas de Santa Catarina (NENASC), Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, Unidade Acadêmica de Ciências da Saúde, Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciúma, SC, Brazil
Ana Maria Volpato
Affiliation:
Laboratório de Neurociências, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Translacional em Medicina (INCT-TM), and Núcleo de Excelência em Neurociências Aplicadas de Santa Catarina (NENASC), Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, Unidade Acadêmica de Ciências da Saúde, Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciúma, SC, Brazil
Josiane Budni
Affiliation:
Laboratório de Neurociências, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Translacional em Medicina (INCT-TM), and Núcleo de Excelência em Neurociências Aplicadas de Santa Catarina (NENASC), Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, Unidade Acadêmica de Ciências da Saúde, Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciúma, SC, Brazil
João Quevedo
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Laboratório de Neurociências, Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Translacional em Medicina (INCT-TM), and Núcleo de Excelência em Neurociências Aplicadas de Santa Catarina (NENASC), Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, Unidade Acadêmica de Ciências da Saúde, Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciúma, SC, Brazil
*
Prof. Alexandra Ioppi Zugno, Laboratório de Neurociências, Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, Unidade Acadêmica de Ciências da Saúde, Universidade do Extremo Sul Catarinense, Criciúma, SC, Brazil. Tel: +55 48 3431-2792;Fax: +55 48 3431-2618; E-mail: alz@unesc.net
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Abstract

Objective

Cognitive deficits in schizophrenia play a crucial role in its clinical manifestation and seem to be related to changes in the cholinergic system, specifically the action of acetylcholinesterase (AChE). Considering this context, the aim of this study was to evaluate the chronic effects of ketamine in the activity of AChE, as well as in behavioural parameters involving learning and memory.

Methods

The ketamine was administered for 7 days. A duration of 24 h after the last injection, the animals were submitted to behavioural tests. The activity of AChE in prefrontal cortex, hippocampus and striatum was measured at different times after the last injection (1, 3, 6 and 24 h).

Results

The results indicate that ketamine did not affect locomotor activity and stereotypical movements. However, a cognitive deficit was observed in these animals by examining their behaviour in inhibitory avoidance. In addition, an increase in AChE activity was observed in all structures analysed 1, 3 and 6 h after the last injection. Differently, serum activity of AChE was similar between groups.

Conclusion

Chronic administration of ketamine in an animal model of schizophrenia generates increased AChE levels in different brain tissues of rats that lead to cognitive deficits. Therefore, further studies are needed to elucidate the complex mechanisms associated with schizophrenia.

Information

Type
Original Articles
Copyright
Copyright © Scandinavian College of Neuropsychopharmacology 2013 
Figure 0

Fig. 1 Locomotor activity was monitored using a computerised system. The locomotor activity measured the distance travelled by each rat into blocks of 5 min. The data were organised in SPSS version 17.0, with a confidence interval of 95% and significance level α = 0.05. p < 0.05.

Figure 1

Fig. 2 Stereotypical movements were analysed along with locomotor activity and were evaluated 24 h after the last ketamine injection and compared with the control group. The data were organised in SPSS version 17.0, with a confidence interval of 95% and significance level α = 0.05 (p < 0.05).

Figure 2

Fig. 3 Evaluation of working memory in both groups (saline or ketamine) was taken 24 h after the last injection. In the training session, rats were placed on the platform and we measured their latency to step down with all four paws. Immediately after step down from the platform, the animals received a 0.4 mA footshock (electrical shock induced through the feet) for 2 s. To check whether the differences between the paired groups was significant, a Student's t-test was used, considering as significant differences in those with *p < 0.05, different from saline.

Figure 3

Fig. 4 The short-term memory (STM) and long-term memory (LTM) were evaluated using the inhibitory avoidance task 1.5 and 24 h after training. A significantly lower latency was seen within the ketamine group, indicating poorer memory acquisition when compared with saline-treated animals. The data were organised in SPSS with a confidence interval of 95% and significance level α = 0.05 (*p < 0.05, different from training).

Figure 4

Fig. 5 The object recognition task was performed in the open-field arena. Durations of 1.5 and 24 h after training, animals chronically treated with ketamine showed memory impairment, with significantly lower recognition indexes, when compared with control group. To check whether the differences between the paired groups was significant the Student's t-test was used, considering as significant differences in those with *p < 0.05 (different from training). LTM, long-term memory; STM, short-term memory.

Figure 5

Fig. 6 The activity of the enzyme acetylcholinesterase (AChE) was increased in all brain structures analysed in 1, 3 and 6 h; however, no significant difference was observed in 24 h between ketamine-treated animals and the control group. To check the differences between the structures treated with saline or ketamine, the Student's t-test was used, considering as significant differences in those with *p < 0.05.