COMPARATIVE EVALUATION OF THE EFFECTS OF ANXIOLYTICSOF THE BENZODIAZEPINE AND NON-BENZODIAZEPINE CLASSESINDANIO RERIO
ORIGINAL PAPERS
Abstract
Abstract.Introduction.Danio reriorepresents one of the most promising animal models for studying normal and pathological brain functions. Previously, the central effects of benzodiazepine anxiolytics have been demonstrated inDanio rerio. However, studies investigating the effects of non-benzodiazepine anxiolytics have not been sufficiently developed.Objective.Comparative evaluation of the effects of benzodiazepine and non-benzodiazepine anxiolytics inDanio rerio.Materials andmethods.A novel tank diving test (stress-induced novelty test) was employed. Fish were initially placed in a beaker containing a dissolved pharmacological substance (or water as control), and subsequently transferred to an observation aquarium for 6 minutes. Behavioral parameters such as trajectory, distance traveled, frequency of movements into the upper part of the aquarium, time spent in the lower part, and the frequency and duration of freezing episodes were automatically recorded. Benzodiazepine anxiolytics (diazepam, tofisopam) and the non-benzodiazepine anxiolytic hydroxyzine were used at two doses: 0.5 mg/L and 1 mg/L.Results.In the novel tank test,Danio reriospent most of the time in the bottom region of the aquarium, showing limited movements with frequent freezing episodes. Both frequency and duration of freezing, as well as the time spent at the bottom of the aquarium, were significantly high throughout the test period, without notable temporal changes. Administration of anxiolytics produced a typical anxiolytic effect characterized by increased time spent in the upper region, reduced frequency and duration of freezing episodes, decreased time spent in the lower part of the tank, and increased number of movements into the upper aquarium region. However, the trajectory length after administration of benzodiazepine anxiolytics remained unchanged or decreased (tofizopam), whereas it increased after the administration of the non-benzodiazepine anxiolytic hydroxyzine. Furthermore, the swimming pattern differed significantly: non-benzodiazepine anxiolytics induced uniform swimming activity across all sectors of the aquarium compared to benzodiazepine anxiolytics.Conclusion.Administration of the tested anxiolytics inDanio rerioinduced typical anxiolytic effects. Nevertheless, significant differences in trajectory length and swimming patterns were observed between benzodiazepine and non-benzodiazepine anxiolytics. The novel tank diving test inDanio reriodemonstrates high selectivity and appears suitable for preclinical studies related to psychiatric and neurological disorders.
References
1. Гольц В.А., Лебедев А.А., Ереско С.О. и др. Влияние кисспептина костистых рыб kiss1 и аналогов кисспептина млекопитающих на коммуникативное поведение Danio rerio, вызванное социальной изоляцией. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2024;22(2):191–203. DOI: 10.17816/RCF625892.
2. Ураков А.Л., Фишер Е.Л., Лебедев А.А., Шабанов П.Д. Аквариумные рыбки и температурная нейрофармакология. Обновление. Психофармакология и биологическая наркология. 2024;15(1):41–52. DOI: 10.17816/phbn625545.
3. Гольц В.А., Лебедев А.А., Блаженко А.А. и др. Анксиолитическое действие аналогов кисспептина у Danio rerio. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2023;21(2):159–169. DOI: 10.17816/RCF321976.
4. Kalueff A.V., Echevarria D.J., Stewart A.M. Gaining translational momentum: more zebrafish models for neuroscience research. Prog. Neuro-Psychopharmacol. Biol Psychiatry. 2014;55:1–6. DOI: 10.1016/j.pnpbp.2014.01.022.
5. Блаженко А.А., Хохлов П.П., Лебедев А.А. и др. Содержание грелина в разных отделах головного мозга у Danio rerio после стрессорного воздействия. Психофармакология и биологическая наркология. 2022;13(3):37–42. DOI: 10.17816/phbn267375.
6. Хохлов П.П., Байрамов А.А., Блаженко А.А. и др. Пептидные сигнальные системы костистых рыб как новая молекулярная модель для экспериментальной нейрофармакологии. Вестник Смоленской государственной медицинской академии. 2023;22(1):42–52. DOI: 10.37903/vsgma.2023.1.6.
7. Gerlai R. Zebrafish antipredatory responses: a future for translational research. Behav Brain Res. 2010;207:223–231. DOI: 10.1016/j.bbr.2009.10.008.
8. Demin K.A. The zebrafish tail immobilization (ZTI) test as a new tool to assess stress related behavior and a potential screen for drugs affecting despair-like states. J Neurosci Methods. 2020;337:108637. DOI: 10.1016/j.jneumeth.2020.108637.
9. Stewart A., Wu N., Cachat J. et al. Pharmacological modulation of anxiety-like phenotypes in adult zebrafish behavioral models. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2011;35(6):1421–1431. DOI: 10.1016/j.pnpbp.2010.11.035.
10. Egan R.J., Bergner C.L., Hart P.C. et al. Understanding behavioral and physiological phenotypes of stress and anxiety in zebrafish. Behav Brain Res. 2009;205(1):38–44. DOI: 10.1016/j.bbr.2009.06.022.
11. Maximino C., Marques de Brito T., Dias C.A. et al. Scototaxis as anxiety-like behavior in fish. Nat Protoc. 2010;5(2):209–216. DOI: 10.1038/nprot.2009.225.
12. Sackerman J., Donegan J.J., Cunningham C.S. et al. Zebrafish behavior in novel environments: effects of acute exposure to anxiolytic compounds and choice of Danio rerio line. Int J Comp Psychol. 2010;23(1):43–61. 13. Levin E.D., Bencan Z., Cerutti D.T. Anxiolytic effects of nicotine in zebrafish. Physiol Behav. 2007;90(1):54–58. DOI: 10.1016/j.physbeh.2006.08.026.
14. Шабанов П.Д., Лебедев В.А., Лебедев А.А., Бычков Е.Р. Влияние стресса новизны на поведенческие ответы Danio rerio и оценка дозозависимых эффектов анксиолитиков бензодиазепинового ряда на примере феназепама. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2017;15(3):57–63. DOI: 10.17816/RCF15357-63.
15. Лебедев А.А., Блаженко А.А., Гольц В.А. и др. Действие аналогов кисспептина на поведение Danio rerio. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2022;20(2):201–210. DOI: 10.17816/RCF202201-210.
16. Wong K., Elegante M., Bartels B. et al. Analyzing habituation responses to novelty in zebrafish (Danio rerio). Behav Brain Res. 2010;208(2):450–457. DOI: 10.1016/j.bbr.2009.12.023.
17. Лебедев А.А., Пшеничная А.Г., Бычков Е.Р. и др. Антагонист рецепторов кортиколиберина астрессин снимает тревожно-фобические состояния у крыс, выращенных в социальной изоляции. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2016;14(4):24–31. DOI: 10.17816/RCF14424-31.
18. Cachat J., Stewart A., Grossman L. et al. Measuring behavioral and endocrine responses to novelty stress in adult zebrafish. Nat Protoc. 2010;5(11):1786–1799. DOI: 10.1038/nprot.2010.140.
19. Лебедев А.А., Девяшин А.С., Блаженко А.А. и др. Поведенческий анализ анксиолитического действия феназепама в условиях острого психогенного стресса (предъявления хищника) у Danio rerio. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2021;19(1):71–78. DOI: 10.17816/RCF19171-78.
20. Лебедев В.А., Лебедев А.А., Бычков Е.Р., Шабанов П.Д. Возможность использования поведенческих ответов Danio rerio в оценке дозозависимых эффектов феназепама. Лабораторные животные для научных исследований. 2018;(1):12–21. DOI: 10.29296/2618723X-2018-01-02.
21. Bencan Z., Sledge D., Levin E.D. Buspirone, chlordiazepoxide and diazepam effects in a zebrafish model of anxiety. Pharmacol Biochem Behav. 2009;94(1):75–80. DOI: 10.1016/j.pbb.2009.07.009.
22. Девяшин А.С., Блаженко А.А., Лебедев В.А. и др. Оценка дозозависимых эффектов анксиолитиков бензодиазепинового ряда на примере диазепама у Danio rerio. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2020;18(1):43–49. DOI: 10.7816/RCF18143-49.
23. Creton R. Automated analysis of behavior in zebrafish larvae. Behav Brain Res. 2009;203(1):127–136. DOI: 10.1016/j.bbr.2009.04.030.
24. Шабанов П.Д., Лебедев А.А., Корнилов В.А. и др. Психофармакологический профиль ноотропоподобных пептидов. Психофармакология и биологическая наркология. 2009;9(1–2):2517–2523.
25. Violle N., Messaoudi M., Lefranc-Millot C. et al. Ethological comparison of the effects of a bovine alpha s1-caseintryptic hydrolysate and diazepam on the behaviour of rats in two models of anxiety. Pharmacol Biochem Behav. 2006;84(3):517–523. DOI: 10.1016/j.pbb.2006.06.017.




