Analysis of melanocyte-stimulating hormone role in regulation of emotional and exploratory behavior in rats

Cover Page

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Background: Animals’ emotions and exploratory behavior are significant markers of its cognitive and neurobiological health.

Aim: To investigate the effect of a melanocortin-stimulating hormone antagonist on the emotional and exploratory behavior of male rats.

Methods: A series of experiments included a group of 20 male Wistar rats, with a baseline weight of 200–220 grams. A behavioral test battery was used, including Open-Field test, Elevated Plus Maze test, Resident-Intruder test, and Porsolt Forced Swim test. The sample size was fixed at 10 animals per group. ML-00253764, a melanocortin receptor 4/α-melanocyte-stimulating hormone receptor antagonist, diluted in distilled water at 1 mg/mL was administered intranasally at 20 µg (10 µ/mL in each nostril) 15 minutes prior to the behavior testing. Additionally, 0.9% sodium chloride solution was administered in a similar dose to serve as a control.

Results: Intranasal administration of the MC4R antagonist ML-00253764 has been demonstrated to reduce anxiety, enhance research activity, and produce antidepressant effects. In the Open-Field and Elevated Plus Maze tests, an increase in the number of locomotor responses, exploratory activities, and time in open arms was observed, suggesting the activation of exploratory behavior and the anxiolytic effect of the compound. In the Porsolt Forced Swim test, a decrease in immobilization time was documented, which is indicative of the antidepressant effect The Resident-Intruder test demonstrated a decrease in aggressive and defensive behaviors, thereby indicating a normalized social behavior.

Conclusion: The study findings highlight the significance of the melanocortin system in the regulation of emotional and cognitive functions, thereby offering novel insights into the potential therapeutic benefits of MC4R antagonists for the treatment of anxiety and depression.

About the authors

S. S. Pyurveev

Institute of Experimental Medicine

Author for correspondence.
Email: dr.purveev@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4467-2269
SPIN-code: 5915-9767

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

A. A. Lebedev

Institute of Experimental Medicine

Email: aalebedev-iem@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-0297-0425
SPIN-code: 4998-5204

Dr. Sci. (Biology), Professor

Russian Federation, St. Petersburg

Е. R. Bychkov

Institute of Experimental Medicine

Email: bychkov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8911-6805
SPIN-code: 9408-0799

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

A. G. Pshenichnaya

Institute of Experimental Medicine

Email: pscanna@mail.ru
SPIN-code: 1324-9710
Russian Federation, Saint Petersburg

М. E. Abrosimov

Institute of Experimental Medicine

Email: abrosimov.m.e@mail.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

V. A. Lebedev

Institute of Experimental Medicine

Email: aalebedev-iem@rambler.ru
SPIN-code: 1878-8392

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, Saint Petersburg

I. А. Balagansky

Institute of Experimental Medicine

Email: balaganskiiivan@mail.ru
ORCID iD: 0009-0002-1752-0785
Russian Federation, Saint Petersburg

P. D. Shabanov

Institute of Experimental Medicine

Email: pdshabanov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1464-1127
SPIN-code: 8974-7477

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Lebedev AA, Moskalev AR, Abrosimov ME, et al. Effect of neuropeptide Y antagonist BMS193885 on overeating and emotional responses induced by social isolation in rats. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. 2021;19(2):189–202. doi: 10.17816/RCF192189-202 EDN: OWSTEO
  2. Lebedev AА, Pyurveev SS, Nadbitova ND, et al. Reduction of compulsive overeating in rats caused by maternal deprivation in early ontogenesis with the use of a new ghrelin receptor antagonist agrelax. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. 2023;21(3):255–262. doi: 10.17816/RCF562841 EDN: SLBOTQ
  3. Vetlugin EA, Bychkov ER, Abrosimov ME, et al. Anxiolytic and antidepressant effects of melanin-concentrating hormone 1 receptor antagonist SNAP 94847. Pediatrician (St. Petersburg). 2022;13(1):25–34. doi: 10.17816/PED13125-34 EDN: ZETGTI
  4. Lebedev AA, Pyurveev SS, Sexte EA, et al. Studying the involvement of ghrelin in the mechanism of gambling addiction in rats after exposure to psychogenic stressors in early ontogenesis. Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. 2023;59(4):1402–1413. doi: 10.1134/s1234567823040316 EDN: WUGJEH
  5. Pyurveev SS, Lebedev AA, Bychkov ER, Shabanov PD. Intranasal administration of ghrelin receptor antagonist [D-Lys-3]-GHRP-6 reduces the manifestations of impulsivity and compulsivity induced by maternal deprivation in rats. Research Results in Pharmacology. 2024;10(2):97–106. doi: 10.18413/rrpharmacology.10.448 EDN: QRRFAV
  6. Shabanov PD, Lebedev AA, Kornilov VA. Psychopharmacological profile of nootropic like peptides. Psychopharmacology and Biological Narcology. 2009;9(1–2):2517–2523. EDN: NELGZP
  7. Shabanov PD, Lebedev AA, Rusanovskii VV. Behavioral effects of corticoliberin and its analogues administered into brain ventriculi. Medical Academic Journal. 2005;5(3):59–67. EDN: VLHVOZ
  8. Mountjoy KG, Pro-Opiomelanocortin (POMC) neurones, POMC-derived peptides, melanocortin receptors and obesity: how understanding of this system has changed over the last decade. J Neuroendocrinol. 2015;27:406–418. doi: 10.1111/jne.12285
  9. Zhang J, Li X, Zhou Y. et al. The interaction of MC3R and MC4R with MRAP2, ACTH, α-MSH and AgRP in chickens. J Endocrinol. 2017;234:155–174. doi: 10.1530/JOE-17-0131
  10. Mountjoy KG. Distribution and function of melanocortin receptors within the brain. Adv Exp Med Biol. 2010;681:29–48. doi: 10.1007/978-1-4419-6354-3_3
  11. Gantz I, Fong TM. The melanocortin system. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2003;284(3):468–474. doi: 10.1152/ajpendo.00434.2002 EDN: GKGSDV
  12. Madonna ME, Schurdak J, Yang YK, et al. Agouti-related protein segments outside of the receptor binding core are required for enhanced short-and long-term feeding stimulation. ACS Chem Biol. 2012;7(2):395–402. doi: 10.1021/cb2003412
  13. Renquist BJ, Lippert RN, Sebag JA, et al. Physiological roles of the melanocortin MC3 receptor. Eur J Pharmacol. 2011;660(1):13–20. doi: 10.1016/j.ejphar.2010.12.025
  14. Ng TF, Dawit K, Taylor AW. Melanocortin receptor agonists suppress experimental autoimmune uveitis. Exp Eye Res. 2022;218:108986. doi: 10.1016/j.exer.2022.108986 EDN: GHYAQH
  15. Pandit R, Omrani A, Luijendijk MC, et al. Melanocortin 3 receptor signaling in midbrain dopamine neurons increases the motivation for food reward. Neuropsychopharmacology. 2016;41(9):2241–2251. doi: 10.1038/npp.2016.19
  16. Bouret SG. Developmental programming of hypothalamic melanocortin circuits. Exp Mol Med. 2022;54(4):403–413. doi: 10.1038/s12276-021-00625-8 EDN: JEJCHI
  17. Kleinau G, Heyder NA, Tao YX, et al. Structural complexity and plasticity of signaling regulation at the melanocortin-4 receptor. Int J Mol Sci. 2020;21(16):5728. doi: 10.3390/ijms21165728 EDN: CJTQXH
  18. Micioni Di Bonaventura E, Botticelli L, Tomassoni D, et al. The melanocortin system behind the dysfunctional eating behaviors. Nutrients. 2020;12(11):3502. doi: 10.3390/nu12113502 EDN: WQKCAH
  19. Serova LI, Laukova M, Alaluf LG, et al. Blockage of melanocortin-4 receptors by intranasal HS014 attenuates single prolonged stress-triggered changes in several brain regions. J Neurochem. 2014;131(6):825–835. doi: 10.1111/jnc.12847
  20. Sarkar S, Légrádi G, Lechan RM. Intracerebroventricular administration of alpha-melanocyte stimulating hormone increases phosphorylation of CREB in TRH- and CRH-producing neurons of the hypothalamic paraventricular nucleus. Brain Res. 2002;945(1):50–59. doi: 10.1016/s0006-8993(02)02619-7 EDN: AYBCNT
  21. Liu J, Garza JC, Li W, et al. Melanocortin-4 receptor in the medial amygdala regulates emotional stress-induced anxiety-like behaviour, anorexia and corticosterone secretion. Int J Neuropsychopharmacol. 2013;16(1):105–120. doi: 10.1017/S146114571100174X
  22. Park S, Daily JW, Zhang X, et al. Interactions with the MC4R rs17782313 variant, mental stress and energy intake and the risk of obesity in genome epidemiology study. Nutr Metab (Lond). 2016;13:38. doi: 10.1186/s12986-016-0096-8 EDN: PKOJZO
  23. Copperi F, Kim JD, Diano S. Melanocortin signaling connecting systemic metabolism with mood disorders. Biol Psychiatry. 2022;91(10):879–887. doi: 10.1016/j.biopsych.2021.05.026 EDN: IXWUVQ
  24. Chaffin AT, Fang Y, Larson KR, et al. Sex-dependent effects of MC4R genotype on HPA axis tone: implications for stress-associated cardiometabolic disease. Stress. 2019;22(5):571–580. doi: 10.1080/10253890.2019.1610742 EDN: DCYGST
  25. Kawashima N, Chaki S, Okuyama S. Electrophysiological effects of melanocortin receptor ligands on neuronal activities of monoaminergic neurons in rats. Neurosci Lett. 2003;353(2):119–122. doi: 10.1016/j.neulet.2003.09.024
  26. Pyurveev SS, Sizov VV, Lebedev AA, et al. Registration of changes in the level of extracellular dopamine in the nucleus accumbens by fast-scan cyclic voltammetry during stimulation of the zone of the ventral tegmentаl area, which also caused a self-stimulation. Russian Journal of Physiology. 2022;108(10):1316–1328 doi: 10.31857/S0869813922100107 EDN: HVMITZ
  27. Markov DD, Dolotov OV, Grivennikov IA. The melanocortin system: a promising target for the development of new antidepressant drugs. Int J Mol Sci. 2023;24(7):6664. doi: 10.3390/ijms24076664 EDN: TYBDZU

Copyright (c) 2025 Eco-Vector



 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».