Background and purpose: <p>Ciprofloxacin (CIP) is a broad-spectrum antibiotic widely used in clinical practice to treat musculoskeletal infections. Fluoroquinolone-induced neurotoxic adverse events have been reported in a few case reports, all the preclinical studies on its neuropsychiatric side effects involved only healthy animals. This study firstly investigated the behavioral effects of CIP in an osteoarthritis rat model with joint destruction and pain, which can simulate inflammation-associated musculoskeletal pain. Furthermore, effects of CIP on regional brain-derived neurotrophic factor (BDNF) expression were examined given its major contributions to the neuromodulation and plasticity underlying behavior and cognition. </p>.
Methods: <p>Fourteen days after induction of chronic osteoarthritis, animals were administered vehicle, 33 mg/kg or 100 mg/kg CIP for five days intraperitoneally. Motor activity, behavioral motivation, and psychomotor learning were examined in a reward-based behavioral test (Ambitus) on Day 4 and sensorimotor gating by the prepulse inhibition test on Day 5. Thereafter, the prolonged BDNF mRNA and protein expression levels were measured in the hippocampus and the prefrontal cortex. </p>.
Results: <p>CIP dose-dependently reduced both locomotion and reward-motivated exploratory activity, accompanied with impaired learning ability. In contrast, there were no significant differences in startle reflex and sensory gating among treatment groups; however, CIP treatment reduced motor activity of the animals in this test, too. These alterations were associated with reduced BDNF mRNA and protein expression levels in the hippocampus but not the prefrontal cortex. </p>.
Conclusion: <p>This study revealed the detrimental effects of CIP treatment on locomotor activity and motivation/learning ability during osteoarthritic condition, which might be due to, at least partially, deficient hippocampal BDNF expression and ensuing impairments in neural and synaptic plasticity.</p>.
Background and purpose: <p>A ciprofloxacin (CIP) egy széles spektrumú antibiotikum, amit gyak­ran használnak mozgásszervrendszeri fertő­zé­sek kezelésére is. Klinikai esettanul­má­nyok beszámolnak a fluorokinolonok neurotoxikus mellékhatásairól, ugyanakkor a neuropszichiátriai mellékhatásokat vizsgáló preklinikai tanulmányok mind egészséges állatokat használnak. Ez az első olyan kísérletsorozat, amely a CIP viselkedésre gyakorolt hatásait osteoarthritises patkányokon vizsgálja, ahol az ízületi károsodás okozta fájdalom modellezheti a gyulladásos eredetű mozgásszervi fájdalmat. A kísérletsorozat vizsgálja továbbá az agyi eredetű növekedési faktor- (Brain-Derived Neurotrophic Factor, BDNF) expresszió elhúzódó, régióspecifikus változását az agyban CIP-kezelés hatására, ami neuromodulátorként hozzájárulhat a viselkedésbeli és kognitív változások kialakulásához. </p>.
Methods: <p>Tizennégy nappal a krónikus osteoarthritist kiváltó monojód-acetát- (MIA) injekció után az állatok 5 napig intra­perito­nea­lisan kapták a CIP két dózisát (33 mg/kg vagy 100 mg/kg), illetve az oldószert. A ke­ze­lés negyedik napján egy jutalmazáson alapuló viselkedési tesztben (Ambitus) az állatok motoros aktivitását, motivációját és pszichomotoros tanulási képességét vizsgáltuk, az ötödik napon pedig a szenzoros kapuzás mérésére prepulzus-gátlás- (PPI) tesztet végeztünk. Ezt követően a BDNF mRNS- és fehérje-expresszióját mértük a hippocampus és a prefrontális kéreg területén. </p>.
Results: <p>A CIP-kezelés dózisfüggően rontotta az állatok tanulási képességét, ami kapcsolatban állhat a csökkent lokomotoros és explorátoros aktivitással is. Ugyanakkor nem találtunk szignifkáns különbséget a csoportok közt a megriadási (startle) reflexben és a szenzoros kapuzásban, annak ellenére, hogy az anitbiotikummal kezelt állatok ebben a tesztben is kisebb aktivitást mutattak. A viselkedésbeli változások mellett csökkent BDNF mRNS- és fehérjeexpressziót mértünk a hippocampusban, ami viszont nem jelentkezett a prefrontális kéreg területén. </p>.
Conclusion: <p>Az eredmények igazolták a CIP-kezelés káros hatásait a lokomotoros aktivitásra és a motivációs/tanulási képességre osteoarthritis fennállása mellett. Ez feltehetően kapcsolatban áll a hippocampus elhúzódó, csökkent BDNF-expressziójával, igazolva a neuronalis és szinaptikus plaszticitás károsodásának szerepét a neurotoxikus mellékhatások hátterében.</p>.
Keywords: BDNF; ciprofloxacin; motivation; psychomotor; rat.