Class Notes (838,398)
Canada (510,881)
Psychology (5,220)
PSYCH 3F03 (153)

12 Week 12 (Lecture 29-31) - April 1,3,4 - Psych 3F03.docx

11 Pages
Unlock Document

Paul W Andrews

WEEK 12 PSYCH 3F03 Lecture 29 April 1, 2014 Hypothesis − Serotonin increases efficiency of ATP production in mitochondria and reduces oxidative stress − Hypothesis – the serotonin system evolved to regulate energy − Why? Supporting the original mitochondrial organisms requires coordination of various systems in the body at different levels o Cellular o Organ o System  Commonly co­expressed on glutaminergic neurons (brain) and motor neurons (periphery) − Not uncommon for excitatory and inhibitory receptors to be co­expressed  o Serotonin might be involved with regulation; turning cells on and off − Mitochondrial activity in different systems must be regulated according to the needs of the organism o Serotonin will help increase efficiency in activated mitochondria o Serotonin may help “turn on” and “turn off” different cells Serotonin can inhibit or enhance firing of motor neurons − Motor neurons in periphery – associated with muscles  − 5­HT, DA, NE, ACh o can increase or decrease neuronal activity  o ACh – more of excitatory than inhibitory o NE and 5­HT – often have inhibitory; but occasionally large excitatory effects  Serotonin can also make some motor neurons switch from firing in brief bursts to firing repetitively  − Neurons initially classified in  o Phasic (brief bursts) firing  o Repetitively (sustained for long periods of time) − Switch neurons into more repetitive firing − More transition into more repetitive firing from same neuron − Each NT has some effect in increasing  − 5­HT – unique in the ability to switch from phasic to repetitive  Serotonin and hypothalamus − Trade­off between different systems that otherwise compete for energy o Hypothalamus o Reproduction vs. growth vs. maintenance vs. immune function vs. cognition − Increased serotonin transmission during energetic stress – where tradeoffs occur, can result in: o Infection o Fasting/starvation o Physical exhaustion  Transmission of 5­HT to hypothalamus after exercise o Male sexual exhaustion  After 6 matings in ~3 hours, male mice are depleted of viable sperm and not receptive to novel sexual stimuli; takes several days  to develop new sperm; during this time, 5­HT is increased to hypothalamus (regulating energy allocation), 5­HT back to normal  after sperm is restored  o Awake = slow wave sleep > REM  Increase in 5­HT when awake than when asleep; 5­HT transmission is ceased during REM sleep o Melancholic depression (rumination)  Elevation of 5­HT to hypothalamus and other brain regions o 5­HT transmission increases to hypothalamus during stressful experiences − Decreased serotonin transmission during ingestion of food  1 WEEK 12 PSYCH 3F03 o Less need to make trade offs between different major processes  Serotonin − Control energy supply o Storage sites (liver, adipose tissue, astrocytes)  Liver – glucose a glycogen  Adipose – stores fat  Astrocytes – glycogen in the brain o Insulin and glucagon  Insulin – uptake of glucose from the blood stream  Glucagon – release glucose from the liver o Distribution  Vasoconstriction  Vasodilation  Serotonin regulates the brain’s energy supply − 5­HT1A – can control both activities (release of glucagon to neuron or change of vessel diameter) − ­ − ­ All Organs use Serotonin − Lung cells take up 5­HT from the bloodstream − Degree of uptake depends on ATP production in mitochondria o Inhibitors of electron transport reduce uptake of serotonin  N2, ouabain, potassium cyanide (KCN) − Human lung cells bathed in 5­HT – looked at concentration of 5­HT declined in the bath (thus, amount of uptake into lung cells) − Tied to mitochondrial activity – gave cells various inhibitors of the electron transport chain, which reduced uptake of 5­HT  o Did not completely inhibit uptake of 5­HT from bath; but inhibited to some degree − Concluded – in these lung cells, the uptake of 5­HT from the bloodstream depends in part to the ATP production in mitochondria and electron  transport chain  − Supports that 5­HT is implicated in ATP production and reducing oxidative stress  o The more energy being produced, the more 5­HT is being taken up by the organ  − How much 5­HT being taken up in the bloodstream by various organs − 5­HT transporter is produced everywhere in the body – allows organs to take up 5HT from bloodstream − 5­HIAA – metabolite produce of 5­HT How does 5­HT get inside the cell to reach the mitochondria? − Periphery o Synthesized in gut and other organs  Mostly produced in the gut – spills over into bloodstream o Distributed by blood o Taken up by organ via the serotonin transporter − Brain o 5­HT can be synthesized in mitochondria of many cells  Most cells lack both enzymes  Many non­serotonergic cells have second enzyme (AADC) o 5­HT transporter located on serotonergic neurons to re­uptake 5­HT o 5­Ht transporter on non­serotonergic neurons  Hypothalamus  o Dopamine and norepinephrine transporters can take serotonin at high concentrations  o Several ways that 5­HT can enter into non­serotonergic cells o Raphe nuclei – contain serotonergic neurons; have both enzymes to convert tryptophan to 5­Ht 2 WEEK 12 PSYCH 3F03 o Tryptophan –tryptophan­5 hydroxylase­­> 5­HTP –aromatic L­aa decarboxylase­­> 5­HT o Serotonergic neurons need both enzymes nd o Some neurons have one enzyme (2  enzyme); if they can get 5­hydroxytryptophan, can convert to 5­HT  Many can produce 5­HT in the brain  − 5­HT regulates mitochondrial activity  − Ability for every cell in the body to have access to 5­HT is important REM Sleep is “paradoxical” − Vigilance is greatest during wake and lowest during non­REM sleep − REM sleep – dreaming; intermediate vigilance state − Neurons involved in turning REM on and off o ON neurons only firing during REM state  o OFF neurons firing during wake and non­REM sate − Monoamine transmission stops during REM sleep o Serotonin, histamine, norepinephrine  o Complete cessation of monoamine transmission during REM Brains energy expenditure is nearly as high in REM sleep as when awake − Lowest level of energy metabolism is during non­REM state − REM sleep and awake state – similar energy metabolism; REM sleep nearly as high as awake state  Replicated by Madsen et al (1991) − Higher levels of metabolism − Deep sleep is non­REM − Energy metabolism decreases from wake to non­REM − Wake and REM has slight negative trend, but nearly as high Physiological regulation declines during REM sleep  − Heart rate is irregular − Breathing is irregular − Blood Pressure drops − Core body temperature drifts towards ambient temperature − Physiology is less homeostatic and more poikilothermic  o HR, breathing, BP, temperature – regulated by homeostasis – but during REM sleep, homoeostatic mechanisms are turned off to some  degree o Poikilothermic – cold blooded; tied to ambient temperature  The “paradox” − Poikilothermic is usually less energetically expensive than homoeothermy o Homeotherm – narrow range that organism is able to remain in in order for physiological functions to be maintained; has to spend more  energy in order to maintain core body temperature and a homeostatic level   Able to produce more energy to be used in many things; not tied to ambient temperature, can expend fat, be active at night and  day o Poikilotherm – can tolerate larger range of temperatures  Overall ability to expend energy is less − However, REM sleep (poikilothermic state) is about as energetically expensive as when awake (homeothermic state) − Possible resolution – cessation of 5­HT transmission reduces mitochondrial efficiency and increases metabolism  o Activities that take place in REM state still take place, but require more energy because 5­HT is reduced Is serotonin an upper or a downer? − High serotonin hypothesis – 5HT causes depression − Low serotonin hypothesis – 5HT relieves depression − Both! 3 WEEK 12 PSYCH 3F03 − The effects of increased serotonin transmission depend on the state of the organism o Positive and negative mood states – 5­HT elevated in positive AND negative mood states  Male sexual exhaustion  Cocaine/ecstasy – euphoric positive state; increase 5­HT transmission   Starvation/infection/melancholia – negative moods stage in which 5­HT is increased o Not uni­directional – multiple complex effects on organisms; probably mediated by 14 different receptors that are excitatory and inhibitory  that can cause complex changes within brain and body   Must be somewhat dependent on state of organism when transmission increases  o Increase or decrease anhedonia (reward)  Nicotine withdrawal vs. control  • 5­HT can increase (in nicotine) or decrease Anhedonia (in control) o Increase or decrease physical activity  Starvation vs. melancholia/infection  o Increase or decrease neuronal growth  Stress vs. enriched environment o Increase or decrease cortisol  Stress vs. enriched environment  − Top Graph – different states involve different energy allocation – all involve 5­HT o Effects of 5­HT – increase amount of energy devoted to immune, maintenance, cognitive functions  − General principle – effects of 5­HT transmission depend on the state of the organism − Does not just cause depressive symptoms – also causes euphoric etc − Serotonin reallocates energy to meet the needs of the organism − Different situations require different energy reallocation patterns − All require increase in serotonin  Lecture 30 ­ Antidepressants April 3, 2014 Final – paper on antidepressants Psychotropic drugs − Hailed as a great advance in the treatment of psychiatric disorders − Seems to reduce symptoms and allow psychiatrists to treat more people than otherwise Good science is powerful  − Data on mortality due to infectious disease about ~100 years – germ theory of infectious disease developed in late 1800’s has give powerful tools,  allowing to reduce death rate due to infectious disease by 10 fold over 100 years Before antidepressants − 1960’s, 1970’s, depression was rare and had good prognosis o 1 in 1000 had clinical depression o Natural remission rate of 50% within first few months o Only 1 in 4,345 needed hospitalization  50% had no recurrence in 10 years  Only 10% became chronic  With antidepressant medcations (ADMs) − Now depression is considered a progressive disease o 6.6% within a year o 40­50% over lifetime o Depression changes your brain and makes you more susceptible to future episodes  “Kindling Hypothesis” − No evidence that we have gained control over depression with these drugs Why psychiatrists believe ADM save lives 4 WEEK 12 PSYCH 3F03 − Psychiatrists believe we have to treat with drugs because they save lives − Depression is associated with increased risk of o Vascular problems  Stroke  Heart attack  Diabetes  o Suicidal behaviour o Death  Estimate of unmedicated risk of death − Studies that attempt to get at the unmedicated risk of death (studies when ADM not widely prescribed or control for no antidepressants) − First and second column – number of deaths out of 1000 measured over a years time  rd − 3  column – difference between risk of death in non­depressed and depressed  ADM’s are typically ingested − Degrade in digestive system, sent in blood stream to all different areas of the body (brain and elsewhere) Common ADMs − Selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs) o Selectively blocks the serotonin transporter o Does not block NE or DA transporters − 5­HT NE reuptake inhibitors (SNRIs) o block both the 5­HT transporter and the NE transporter − tricyclic antidepressants (TCAs) o block a variety of mo o ­­__ o – o – o – o – SSRIs block the serotonin transporter − Presynaptic has SERT (serotonin transporter) − SSRi – keeps levels of 5­HT high in the synapse − Transporter not only found in serotonergic neurons; found all over the body (gut, platelet, enterocyte) − 5­HT – energy regulation; can affect every function in the body Antidepressants throught to promote neurogenesis  − Flow throughout blood stream, but interact with serotonin transporters everywhere − ADM could affect every function in the body that relies on 5­HT for energy regulation − All studies purporting to show neurogenesis involve bromo­deoxyuridine (BrdU) o Most “misused” technique in neuroscience   Taupin (2007) o By itself, BrdU cannot distinguish between neuronal growth and neuronal death   Herrup et al (2004) o What is actually happening to the neurons when ADMs are used? This is the rat brain on Prozac (fluoxetine) − Exposed rats to antidepressants  − 4 days, clinical dose  − Swollen nerve endings 5 WEEK 12 PSYCH 3F03 − Abnormal kinks − Thick, truncated neurons  − Morphological changes often seen in PD Depression associated with increased risk of “probable dementia” in 65­79 y/o women − Andrews claimed that ADM affect attention negatively − Studies on depression and ADM use in elderly people − Evidence that depression itself is associated with Mild Cognitive Impairment (MCI) and probable dementia  − Depressed people are at greater risk − Controlled for ADM use  − Estimates are an attempt to isolate depression controlling for ADM ADM use associated with increased risk of MCI or “probably dementia” in 65­79 y/o women − Affect of ADM use on MCI and probable dementia, controlling for depression − Increased risk of MCI in depression − ?? Risk of upper gastrointestinal bleeding − Platelet cells need serotonin in order to appropriately prime the clotting process − ADM can interfere with clotting; largely cause increased risk of bleeding − How ADM interact with other blood thinners  Risk of stroke Increased risk of death in the elderly − What is the overall affect of ADMs? − May be useful in certain contexts o Treating certain cancers, promoting recovery from stroke (even if increased risk of having stroke) − Evidence that ADMs have negative effects in areas of the body that are dependent on 5­HT − Do ADMs increase or decrease risk of death? − Community samples that have variation in depressive symptoms and use of ADMs − 4 studies show these results – 2 are shown in chart − Additional deaths per 1000 per year  o Not thought to be by suicide; thought 
More Less

Related notes for PSYCH 3F03

Log In


Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.