Alterations in the behaviour and level of neurotransmitters after acute and repeated administration of the psychostimulant plant, Catha edulis and its active principle, cathinone in rats

Abstract

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It has been generally demonstrated that upon repeated administration, psychostimulants induce behavioural and neuronal alteration in laboratory animals. The alteration induced by one psychostimulant may however differ from another depending upon the mechanism of action, each psychostimulant is manifesting. In general it has been agreed that behavioural sensitisation plays an important role in the development of drug addiction and psychopathological disorders. In this dissertation, the effects of acute and repeated oral administration of Catha edulis or its active principle, cathinone on the behaviour and level of neurotransmitters was assessed using Sprague-Dawley rats. The results show that repeated oral administration of Catha edulis extracts or the active principle cathinone lead to locomotor sensitisation, bizarre stereotypy behaviours, deficit in prepulse inhibition, and aggression. These altered behaviours in animals are considered to be a strong hint on psychotic phenomena in humans. The locomotor sensitisation and prepulse inhibition deficit induced by repeated administration of Catha edulis or cathinone were attenuated by repeated administration of atypical antipsychotic drug, clozapine, i.e., upon a retest the animals behaved as if they had received Catha edulis or cathinone for the first time. Similarly, our data show that repeated oral administration of Catha edulis extract to isolated rats enhanced the baseline aggression. The neurotransmitters correlates for each study also show the presence of alterations in the level of neurotransmitters in different regions. It is difficult to assign, however, behavioural alteration to a single neurotransmitter because of the complex nature of brain neuronal circuitry and the different effects that these neurotransmitters have at different synapses. Finally, despite Catha edulis negative consequences, as demonstrated above, the active component of this plant, cathinone reduced haloperidol-induced catalepsy in animal model. Which could be important for future development of new anti-parkinsonian drugs with limited dyskinesia inducing potential or it could as well be an important treatment armamentarium for Parkinson's disease.

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Es wurde bereits gezeigt, dass Psychostimulantien nach wiederholter Gabe Verhaltens- und neuronale Änderungen in Versuchstieren hervorrufen. Die Veränderung, welche ein Psychostimulans induziert, kann sich aufgrund seines Wirkmechanismus trotzdem von der Wirkung eines anderen unterscheiden. Es ist allgemein anerkannt, dass die Verhaltenssensitivierung eine wichtige Rolle in der Entwicklung der Sucht und psychopathologischer Erkrankungen spielt. In dieser Dissertation wurden die Auswirkungen einer oralen Administration von Catha edulis-Extrakt, oder des Wirkstoffs Cathinon, auf das Verhalten und die Neurotransmitterkonzentrationen von Sprague-Dawley-Ratten charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die wiederholte orale Verabreichung von Catha edulis-Extrakt, oder des Wirkstoffs Cathinon zur Sensitivierung der Lokomotion, bizarren stereotypen Verhalten, Defiziten der Präpulsinhibition und Aggression führen. Diese Veränderung der Tiere weist deutlich auf psychotische Phänomene beim Menschen hin. Die Sensitivierung der Lokomotion und Präpulsinhibition-Defizite wurden abgeschwächt durch die wiederholte Verabreichung der antipsychotischen Substanz Clozapin, d.h. im Retest verhielten sich die Tiere als ob sie den Catha edulis-Extrakt oder Cathinon zum ersten Mal erhielten. Ebenso zeigten unsere Daten, dass die wiederholte Verabreichung des Catha edulis-Extrakts bei isolierten Tieren die Baseline-Aggression verstärkte. Die entsprechenden Messungen der Neurotransmitter in den jeweiligen Studien zeigen ebenfalls Veränderungen ihrer Konzentrationen in verschiedenen Regionen. Wegen der komplexen Natur der neuronalen Verschaltungen im Gehirn und der unterschiedlichen Effekte, welche diese Neurotransmitter an verschiedenen Synapsen haben, ist es jedoch schwierig, die Verhaltensveränderungen einem bestimmten Neurotransmitter zuzuordnen. Schlussendlich, trotz der oben beschriebenen negativen Konsequenzen, reduzierte Cathinon die Haloperidol-induzierte Katalepsie im Tiermodell. Dies könnte wichtig sein für die zukünftige Entwicklung neuer antiparkinsonoid wirkender Substanzen mit vermindertem Dyskinesie-Potential bzw. es könnte ebenfalls ein wichtiges Werkzeug darstellen für die Therapie der Parkinsonkrankheit.