Neurobiology of suicide: do biomarkers exist?

Clinical risk factors have a low predictive value on suicide. This may explain the increasing interest in potential neurobiological correlates and specific heritable markers of suicide vulnerability. This review aims to present the current neurobiological findings that have been shown to be implicated in suicide completers and to discuss how postmortem studies may be useful in characterizing these individuals. Data on the role of the main neurobiological systems in suicidality, such as the neurotransmitter families, hypothalamic-pituitary-adrenal axis, neurotrophic factors, and polyamines, are exposed at the different biochemical, genetic, and epigenetic levels. Some neuroanatomic and neuropathological aspects as well as their in vivo morphological and functional neuroimaging correlates are also described. Except for the serotoninergic system, particularly with respect to the polymorphism of the gene coding for the serotonin transporter (5-HTTLPR) and brain-derived neurotrophic factor, data did not converge to produce a univocal consensus. The possible limitations of currently published studies are discussed, as well as the scope for long-term prospective studies.

Decrease in luteinizing hormone pulse frequency during a five-hour peripheral Ghrelin infusion in the ovariectomized rhesus monkey

RESUME : La ghrelin est un peptide sécrété par l'estomac jouant un rôle important dans le maintien de l'homéostasie énergétique. Ses taux plasmatiques sont augmentés durant des périodes prolongées de déficit nutritionnel. Une carence énergétique étant souvent associée à une inhibition de l'axe hypothalamo-hypophyso-ovarien, nous avons postulé que l'augmentation des taux circulant de ghrelin pourrait diminuer l'activité du générateur hypothalamique de pulsations de GnRH. Le protocole expérimental impliquait des singes rhésus adultes ovariectomisés (n=6) qui dans un premier temps recevaient durant 3 heures une perfusion de solution saline physiologique afin de mesurer la sécrétion pulsatile de LH à l'état basai. L'expérience se poursuivait alors durant 5 heures par une perfusion intraveineuse de ghrelin humaine (un bolus de 100-150µg suivi par 100-150µg/h) ou le maintien de la perfusion de solution saline physiologique. Des échantillons de sang étaient prélevés toutes les 15 minutes. La perfusion de ghrelin a augmenté ses taux plasmatiques de 2.9 fois par rapport aux valeurs de base. L'administration de ghrelin a significativement diminué la fréquence des pulsations de LH (de 0.89±0.07/h à l'état basai à 0.57±0.10/h durant la perfusion de ghrelin; p<0.05, moyenne±SEM), alors que la fréquence des pulsations de LH est restée inchangée durant la perfusion de solution physiologique. L'amplitude des pulsations de LH n'a pas été modifiée. La ghrelin a également stimulé de manière significative la sécrétion de cortisol et d'hormone de croissance, mais n'a toutefois pas eu d'effet sur la sécrétion de leptin. En conclusion, la ghrelin peut inhiber l'activité du générateur de pulsations de GnRH et pourrait ainsi contribuer à l'inhibition de l'axe de la reproduction observée durant des périodes de carence nutritionnelle, comme notamment chez les patientes souffrant d'anorexie mentale. La ghrelin peut également activer l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien. Le lien dans cette situation entre l'activation de l'axe surrénalien et l'inhibition de l'axe de la reproduction reste à démontrer. ABSTRACT: Ghrelin, a nutrition-related peptide secreted by the stomach, is elevated during prolonged food deprivation. Because undernutrition is often associated with a suppressed reproductive axis, we have postulated that increasing peripheral ghrelin levels will decrease the activity of the GnRH pulse generator. Adult ovariectomized rhesus monkeys (n = 6) were subjected to a 5-h iv human ghrelin (100- to 150µg bolus followed by 100-150 µg/h) or saline infusion, preceded by a 3-h saline infusion to establish baseline pulsatile LH release. Blood samples were collected at 15-min intervals throughout the experiment. Ghrelin infusion increased plasma ghrelin levels 2.9-fold of baseline. Ghrelin significantly decreased LH pulse frequency (from 0.89 ± 0.07/h in baseline to 0.57 ± 0.10/h during ghrelin infusion; P<0.05, mean ± SEM), whereas LH pulse frequency remained unchanged during saline treatment. LH pulse amplitude was not affected. Ghrelin also significantly stimulated both Cortisol and GH release, but had no effect on leptin. We conclude that ghrelin can inhibit GnRH pulse activity and may thereby mediate the suppression of the reproductive system observed in conditions of undernutrition, such as in anorexia nervosa. Ghrelin also activates the adrenal axis, but the relevance of this to the inhibition of GnRH pulse frequency remains to be established.

Agricultural land use and human presence around breeding sites increase stress-hormone levels and decrease body mass in barn owl nestlings.

Human activities can have a suite of positive and negative effects on animals and thus can affect various life history parameters. Human presence and agricultural practice can be perceived as stressors to which animals react with the secretion of glucocorticoids. The acute short-term secretion of glucocorticoids is considered beneficial and helps an animal to redirect energy and behaviour to cope with a critical situation. However, a long-term increase of glucocorticoids can impair e.g. growth and immune functions. We investigated how nestling barn owls (Tyto alba) are affected by the surrounding landscape and by human activities around their nest sites. We studied these effects on two response levels: (a) the physiological level of the hypothalamus-pituitary-adrenal axis, represented by baseline concentrations of corticosterone and the concentration attained by a standardized stressor; (b) fitness parameters: growth of the nestlings and breeding performance. Nestlings growing up in intensively cultivated areas showed increased baseline corticosterone levels late in the season and had an increased corticosterone release after a stressful event, while their body mass was decreased. Nestlings experiencing frequent anthropogenic disturbance had elevated baseline corticosterone levels, an increased corticosterone stress response and a lower body mass. Finally, breeding performance was better in structurally more diverse landscapes. In conclusion, anthropogenic disturbance affects offspring quality rather than quantity, whereas agricultural practices affect both life history traits.

Atrial natriuretic peptide and feeding activity patterns in rats

This review presents historical data about atrial natriuretic peptide (ANP) from its discovery as an atrial natriuretic factor (ANF) to its role as an atrial natriuretic hormone (ANH). As a hormone, ANP can interact with the hypothalamic-pituitary-adrenal axis (HPA-A) and is related to feeding activity patterns in the rat. Food restriction proved to be an interesting model to investigate this relationship. The role of ANP must be understood within a context of peripheral and central interactions involving different peptides and pathways

Neonatal handling induces anovulatory estrous cycles in rats

Since previous work has shown that stimulation early in life decreases sexual receptiveness as measured by the female lordosis quotient, we suggested that neonatal handling could affect the function of the hypothalamus-pituitary-gonadal axis. The effects of neonatal handling on the estrous cycle and ovulation were analyzed in adult rats. Two groups of animals were studied: intact (no manipulation, N = 10) and handled (N = 11). Pups were either handled daily for 1 min during the first 10 days of life or left undisturbed. At the age of 90 days, a vaginal smear was collected daily at 9:00 a.m. and analyzed for 29 days; at 9:00 a.m. on the day of estrus, animals were anesthetized with thiopental (40 mg/kg, ip), the ovaries were removed and the oviduct was dissected and squashed between 2 glass slides. The number of oocytes of both oviductal ampullae was counted under the microscope. The average numbers for each phase of the cycle (diestrus I, diestrus II, proestrus and estrus) during the period analyzed were compared between the two groups. There were no significant differences between intact and handled females during any of the phases. However, the number of handled females that showed anovulatory cycles (8 out of 11) was significantly higher than in the intact group (none out of 10). Neonatal stimulation may affect not only the hypothalamus-pituitary-adrenal axis, as previously demonstrated, but also the hypothalamus-pituitary-gonadal axis in female rats.

Cortisol and 17-a-hydroxy-progesterone levels in infants with refractory hypotension born at 30 weeks of gestation or less

Refractory hypotension is frequent in very low-birth weight infants, whose hypothalamic-pituitary-adrenal axis has been suggested to be immature. The objective of the present study was to evaluate basal cortisol and 17-a-OH-progesterone in the first 36 h of life in preterm infants with and without refractory hypotension (mean arterial blood pressure below the lower limit for gestational age throughout the study despite aggressive volume expansion and use of vasopressors). Thirty-five infants with £30 weeks of gestation and a birth weight £1250 g, with no postnatal use of corticosteroid or death in the first 48 h were studied. Mean arterial pressure was measured every 4 h during the first 48 h. Cortisol and 17-a-OH-progesterone were determined at 12 and 36 h and patients were divided into refractory hypotensive (N = 15) and control (N = 20) groups. The groups were not different regarding type of delivery, use of prenatal corticosteroid, requirement of mechanical ventilation, use of vasopressor drugs, morphine, fentanyl, prophylactic indomethacin, and mean sample timing. Although refractory hypotensive newborns were more immature, were smaller, suffered more deaths after 48 h of life and had a higher SNAPPE-2 score, their cortisol and 17-a-OH-progesterone levels were not different from controls at 12 h and at 36 h. The increase of cortisol in newborns with refractory hypotension 36 h after birth was significantly higher than in controls. Despite the fact that refractory hypotensive very low-birth weight neonates were submitted to a very stressful condition, their cortisol and 17-a-OH-progesterone levels were similar to controls.

Central actions of glucocorticoids in the control of body fluid homeostasis: Review

The involvement of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in the control of body fluid homeostasis has been extensively investigated in the past few years. In the present study, we reviewed the recent results obtained using different approaches to investigate the effects of glucocorticoids on the mechanisms of oxytocin and vasopressin synthesis and secretion in response to acute and chronic plasma volume and osmolality changes. The data presented here suggest that glucocorticoids are not only involved in the mechanisms underlying the fast release but also in the transcriptional events that lead to decreased synthesis and secretion of these neuropeptides, particularly oxytocin, under diverse experimental conditions of altered fluid volume and tonicity. The endocannabinoid system, through its effects on glutamatergic neurotransmission within the hypothalamus and the nuclear factor κB-mediated transcriptional activity, seems to be also involved in the specific mechanisms by which glucocorticoids exert their central effects on neurohypophyseal hormone synthesis and secretion.

Maternal undernutrition and the offspring kidney: from fetal to adult life

Maternal dietary protein restriction during pregnancy is associated with low fetal birth weight and leads to renal morphological and physiological changes. Different mechanisms can contribute to this phenotype: exposure to fetal glucocorticoid, alterations in the components of the renin-angiotensin system, apoptosis, and DNA methylation. A low-protein diet during gestation decreases the activity of placental 11ß-hydroxysteroid dehydrogenase, exposing the fetus to glucocorticoids and resetting the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in the offspring. The abnormal function/expression of type 1 (AT1R) or type 2 (AT2R) AngII receptors during any period of life may be the consequence or cause of renal adaptation. AT1R is up-regulated, compared with control, on the first day after birth of offspring born to low-protein diet mothers, but this protein appears to be down-regulated by 12 days of age and thereafter. In these offspring, AT2R expression differs from control at 1 day of age, but is also down-regulated thereafter, with low nephron numbers at all ages: from the fetal period, at the end of nephron formation, and during adulthood. However, during adulthood, the glomerular filtration rate is not altered, due to glomerulus and podocyte hypertrophy. Kidney tubule transporters are regulated by physiological mechanisms; Na+/K+-ATPase is inhibited by AngII and, in this model, the down-regulated AngII receptors fail to inhibit Na+/K+-ATPase, leading to increased Na+ reabsorption, contributing to the hypertensive status. We also considered the modulation of pro-apoptotic and anti-apoptotic factors during nephrogenesis, since organogenesis depends upon a tight balance between proliferation, differentiation and cell death.

A link between sleep loss, glucose metabolism and adipokines

The present review evaluates the role of sleep and its alteration in triggering problems of glucose metabolism and the possible involvement of adipokines in this process. A reduction in the amount of time spent sleeping has become an endemic condition in modern society, and a search of the current literature has found important associations between sleep loss and alterations of nutritional and metabolic contexts. Studies suggest that sleep loss is associated with problems in glucose metabolism and a higher risk for the development of insulin resistance and type 2 diabetes mellitus. The mechanism involved may be associated with the decreased efficacy of regulation of the hypothalamus-pituitary-adrenal axis by negative feedback mechanisms in sleep-deprivation conditions. In addition, changes in the circadian pattern of growth hormone (GH) secretion might also contribute to the alterations in glucose regulation observed during sleep loss. On the other hand, sleep deprivation stress affects adipokines - increasing tumor necrosis factor-α (TNF-α) and interleukin-6 (IL-6) and decreasing leptin and adiponectin -, thus establishing a possible association between sleep-debt, adipokines and glucose metabolism. Thus, a modified release of adipokines resulting from sleep deprivation could lead to a chronic sub-inflammatory state that could play a central role in the development of insulin resistance and type 2 diabetes mellitus. Further studies are necessary to investigate the role of sleep loss in adipokine release and its relationship with glucose metabolism.

Comparison of the neurobiological effects of attribution retraining group therapy with those of selective serotonin reuptake inhibitors

The aim of this study was to compare the effectiveness of attribution retraining group therapy (ARGT) with selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs) in the treatment of major depressive disorder (MDD), generalized anxiety disorder (GAD), and obsessive-compulsive disorder (OCD). Subjects were sequentially recruited and randomized into two groups, one receiving ARGT (n = 63) and the other SSRIs (n = 66) for 8 weeks. Fifty-four ARGT outpatients with MDD (n = 19), GAD (n = 19), and OCD (n = 16) and 55 SSRI outpatients with MDD (n = 19), GAD (n = 19), and OCD (n = 17) completed the study. All subjects were assessed using the Hamilton Depression Scale and Hamilton Anxiety Scale before and after treatment. The 10-item Yale-Brown Obsessive Compulsive Scale was employed only for OCD subjects. Plasma levels of serotonin, norepinephrine, cortisol, and adrenocorticotropic hormone were also measured at baseline and 8 weeks after completion of treatment. Symptom scores were significantly reduced (P < 0.001) in both the ARGT and SSRI groups at the end of treatment. However, MDD, GAD and OCD patients in the ARGT group had significantly lower plasma cortisol concentrations compared to baseline (P < 0.05), whereas MDD and OCD patients receiving SSRIs showed significantly increased plasma levels of serotonin (P < 0.05). These findings suggest that ARGT may modulate plasma cortisol levels and affect the hypothalamus-pituitary-adrenal axis as opposed to SSRIs, which may up-regulate plasma serotonin levels via a different pathway to produce an overall improvement in the clinical condition of the patients.

Les effets d’un traitement au corticostérone sur la transmission dopaminergique mésocorticale du rat en période de stress

L’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien joue un rôle essentiel dans l’adaptation et la réponse au stress. Toutefois, l’hyperactivation de cet axe ou des niveaux chroniquement élevés de glucocorticoïdes (GC) entraînent des conséquences pathologiques. Le système dopaminergique mésocortical, qui se projette dans le cortex préfrontal médian (CPFm), joue un rôle adaptatif en protégeant contre le stress. Jusqu’à présent, les interactions fonctionnelles entre les GC (ex : corticostérone) et le système dopaminergique mésocortical ne sont pas élucidées. Dans ce mémoire, nous avons évalué les effets des GC sur les fonctions dopaminergiques préfrontales en élevant chroniquement, à l’aide de minipompes osmotiques, les niveaux de corticostérone aux concentrations physiologiques maximales (1 mg/kg/h pendant 7 jours). Ce traitement n’a pas modifié significativement, chez les rats stressés ou non, les niveaux post mortem de dopamine et de son métabolite dans le tissu du CPFm. Toutefois, l’évaluation par voltamétrie in vivo des changements de dopamine extracellulaire dans le CPFmv a permis d’observer que la corticostérone augmente significativement la libération de dopamine en réponse à l’exposition à l’odeur de renard et au pincement de la queue. Nos études nous permettent de conclure que la corticostérone potentialise la fonction dopaminergique mésocorticale qui, à son tour, facilite la régulation négative en période de stress.

La détermination d’un sous-groupe de contrevenants de la conduite avec capacités affaiblies à risque élevé de récidive : l’utilité de l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien

Les contrevenants de la conduite avec capacités affaiblies (CCA) n’entrent pas tous dans les registres de la sécurité routière avec le même risque de récidive. Pour pallier cette hétérogénéité, cette thèse propose de modéliser les interrelations entre les traits de personnalité et les comportements à risque associés à la récidive et de détecter un sous-groupe de contrevenants au risque de récidive élevé à l’aide de l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HHS). Plus particulièrement, les trois articles de cette thèse s’intéressent au cortisol, l’hormone du stress. Le premier article élabore un modèle théorique réconciliant les connaissances sur l’axe HHS issues du domaine de la CCA et de domaines connexes. Lors de précédentes études, le nombre de condamnations antérieures pour CCA a été associé négativement à la réactivité du cortisol à la suite d’une situation stressante. Chez les récidivistes, cette faible réactivité s’explique partiellement par la recherche d’expériences, une dimension de la recherche de sensations. Au-delà ce trait de personnalité désinhibiteur, une faible activité de l’axe HHS a été associée à d’autres traits (c.-à-d. impulsivité et tendances antisociales) et d’autres comportements à risque (c.-à-d. infractions routières, arrestations criminelles et consommation problématique de substances psychoactives). Ce modèle intégrant la réactivité du cortisol permet une conceptualisation approfondie des diverses caractéristiques des contrevenants de la CCA et explique hypothétiquement la répétition des comportements à risque. Les deux articles suivants se penchent sur l’intérêt empirique d’utiliser l’axe HHS pour déterminer un sous-groupe de contrevenants à risque élevé de récidive. Plus précisément, le deuxième article émet l’hypothèse que les récidivistes (n = 30) ayant une faible activité de leur cortisol (c.-à-d. médiane de la surface sous la courbe relative au niveau de base et relative à la réactivité) ont davantage de traits de personnalité désinhibiteurs et de comportements à risque que les récidivistes ayant une forte activité. L’hypothèse n’a pas été confirmée. Au contraire, les récidivistes présentant une faible réactivité commettent moins d’infractions routières et d’arrestations criminelles que ceux ayant une forte réactivité. Quant à lui, le troisième article investigue une hypothèse similaire auprès des contrevenants primaires (n = 139). Les contrevenants manifestant une faible réactivité du cortisol (c.-à-d. différence entre prélèvements post-stress et pré-stress) ont davantage d’impulsivité attentionnelle, de non-planification, d’arrestations criminelles et de cigarettes fumées par jour que les contrevenants ayant une forte réactivité. Lors d’analyses exploratoires, la présence d’une variété de traits de personnalité désinhibiteurs et de comportements à risque chez les contrevenants primaires présentant une faible réactivité lorsque comparé au groupe contrôle (n = 31) suggère encore une fois leur risque élevé de récidive. L’intérêt d’ajouter un mécanisme neurobiologique pour modéliser les interrelations entre les traits de personnalité désinhibiteurs et les comportements à risque des contrevenants de la CCA a été exploré dans cette thèse. La détermination d’un sous-groupe de contrevenants présentant un risque élevé de récidive, à l’aide de l’axe HHS, semble davantage profitable auprès de l’hétérogène population des contrevenants primaires. En contrepartie, l’axe HHS ne permet pas de déterminer un sous-groupe ayant une problématique sévère auprès des récidivistes à l’extrême du continuum du risque.

Contribution de modèle demande-contrôle-soutien à la variation des concentrations de cortisol salivaire

L’objectif principal de ce mémoire est d’approfondir les connaissances à propos de l’impact des stresseurs organisationnels sur la concentration du cortisol salivaire. Plus précisément, nous étudierons la contribution des modèles demande-contrôle de Karasek (1979) et demande-contrôle-soutien de Karasek et Theorell (1990) à la variation du cortisol salivaire chez les individus. Les associations entre les composantes principales de chacun des modèles (demandes psychologiques, latitude décisionnelle et soutien social), mais également les effets d’interaction inclus dans ces modèles, c’est-à-dire de l’effet modérateur de la latitude décisionnelle et du soutien social, seront étudiés. L’axe HPS a été associé aux symptômes de la santé mentale (Abelson et al., 2007; Havermans et al., 2011; Vreeburg et al., 2009b, 2010, 2013; Staufenbiel, 2013) ainsi qu’aux stresseurs en milieu de travail (Chida et Steptoe, 2009). À l’heure actuelle, le cortisol salivaire serait un indicateur de l’axe hypothalamo-pituito-surrénalien (HPS) le plus prometteur pour mesurer la réponse physiologique face à un événement stressant ou à un stress chronique (Maïna et al., 2009). Les données proviennent de l’étude SALVEO, menée par l’Équipe de recherche sur le travail et la santé mentale de l’Université de Montréal. Les résultats des analyses multiniveaux ne soutiennent pas l’implication du modèle demande-contrôle-soutien sur la concentration de cortisol. En effet, elles ne permettent pas de conclure que les effets, autant principaux que d’interaction, du modèle demande-contrôle-soutien expliquent la variation dans les concentrations de cortisol. La consommation de tabac est significativement reliée à la concentration de cortisol salivaire et doit être prise en considération dans les études futures. Par conséquent, ces résultats suggèrent que d’autres recherches sont nécessaires pour comprendre comment les stresseurs du travail s’incorporent à l’individu au niveau physiologique. Des connaissances approfondies de ces associations permettraient de mieux comprendre les associations entre le stress à long terme et les effets sur la santé, c’est-à-dire, comment les tensions au travail affectent la santé mentale à long terme (Karhula et al., 2015).

Corticoides : 60 años después, una asignatura pendiente

El objetivo de este artículo es hacer una breve recopilación de la fisiología del eje hipotálamo-hipofisiario-suprarrenal, para comprender el papel de los corticoides exógenos como herramientas terapéuticas en innumerables patologías, que, utilizados de manera inapropiada, pueden causar efectos deletéreos importantes. La historia de los corticoides empezó hace 164 años, en 1843, cuando Thomas Addison describió los síntomas de la insuficiencia suprarrenal. Casi 100 años después, el 21 de septiembre de 1948, marcó un hito en la historia de la medicina, cuando, en la Clínica Mayo, el Dr. Hench inyectó 100 g de cortisona por primera vez en un paciente con artritis reumatoidea. En 1950, Hench, Kendall y Reichstein recibieron el Premio Nobel de Medicina y Fisiología. En la corteza de las glándulas suprarrenales se sintetizan, a partir del colesterol, tres hormonas diferentes con diversos efectos sobre la homeostasis. Los glucocorticoides sintéticos se clasifican por su potencia antiinflamatoria, vida media y efecto mineralocorticoide; operan en casi todas las células por medio de mecanismos de acción genómicos y no genómicos, lo que genera diferentes respuestas, de ahí su amplio efecto terapéutico en esclerosis múltiple, rechazo de trasplantes, enfermedades respiratorias, como asma y Epoc, entre otras.

Corticosteroides vs dosis bajas de adrenocorticotropina en el tratamiento de espasmos infantiles. Revisión sistemática de la literatura

Antecedentes: El tratamiento de los espasmos infantiles generalmente se realiza con ACTH a pesar de perfil de efectos secundarios y el alto costo financiero. Se ha propuesto el uso de los corticoides como primera línea de tratamiento para la enfermedad, no obstante no existe certeza sobre la eficacia de este esquema. Objetivos: Evaluar la eficacia del uso de los corticoides comparados con la ACTH como primera línea de tratamiento en el manejo de pacientes con espasmos infantiles. Metodología: Se realizó una revisión sistemática de la literatura. La búsqueda se efectuó en las bases de datos Pubmed, Embase, Ovid, LiLaCs y en el registro de ensayos clínicos de Estados Unidos. Se incluyeron estudios en portugués, ingles y español, no se fijo límite de tiempo para la publicación. Se realizó un análisis de riesgo de sesgo y de calidad de la evidencia utilizando el programa GRADEPRO. Se estimaron OR y sus respectivos intervalos de confianza al 95%. Resultados: Se incluyeron 4 estudios, un ensayo clínico y tres estudios de cohorte retrospectiva. Dos estudios aportaron evidencia de calidad moderada y alta. No se encontraron diferencias en la eficacia a corto plazo entre el uso de los corticoides y la ACTH sobre desenlaces clínicos o electroencefalográficos. No se encontraron estudios de seguridad a largo plazo. La seguridad a corto plazo no mostró diferencias. Conclusiones: Es muy probable que el uso de los corticoides como primera línea de tratamiento puedan reemplazar el uso de la ACTH, se requiere estudios de seguridad a largo plazo. La decisión de su uso rutinario debería estar basada en un análisis de costo efectividad y bajo la mirada del balance riesgo/beneficio.