Antidepressant Low Doses of Ketamine and Melatonin in Combination Produce Additive Neurogenesis in Human Olfactory Neuronal Precursors
Rosa Estrada-Reyes,
Daniel B. Quero-Chávez,
Salvador Alarcón-Elizalde,
Montserrat G. Cercós,
Citlali Trueta,
Luis A. Constantino-Jonapa,
Julián Oikawa-Sala,
Jesús Argueta,
Ricardo Cruz-Garduño,
Margarita L. Dubocovich,
Gloria A. Benítez-King
Affiliations
Rosa Estrada-Reyes
Laboratorio de Fitofarmacología, Dirección de Investigaciones en Neurociencias, Instituto Nacional Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz, Calzada Mexico-Xochimilco 101, San Lorenzo Huipulco, Tlalpan, Ciudad de México 14370, Mexico
Daniel B. Quero-Chávez
Laboratorio de Neurofarmacología, Subdirección de Investigaciones Clínicas, Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz, Calzada Mexico-Xochimilco 101, San Lorenzo Huipulco, Tlalpan, Ciudad de México 14370, Mexico
Salvador Alarcón-Elizalde
Laboratorio de Neurofarmacología, Subdirección de Investigaciones Clínicas, Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz, Calzada Mexico-Xochimilco 101, San Lorenzo Huipulco, Tlalpan, Ciudad de México 14370, Mexico
Montserrat G. Cercós
Departamento de Neurofisiología, Dirección de Investigaciones en Neurociencias, Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz, Calzada México-Xochimilco 101, San Lorenzo Huipulco, Tlalpan, Ciudad de México 14370, Mexico
Citlali Trueta
Departamento de Neurofisiología, Dirección de Investigaciones en Neurociencias, Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz, Calzada México-Xochimilco 101, San Lorenzo Huipulco, Tlalpan, Ciudad de México 14370, Mexico
Luis A. Constantino-Jonapa
Laboratorio de Neurofarmacología, Subdirección de Investigaciones Clínicas, Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz, Calzada Mexico-Xochimilco 101, San Lorenzo Huipulco, Tlalpan, Ciudad de México 14370, Mexico
Julián Oikawa-Sala
Laboratorio de Neurofarmacología, Subdirección de Investigaciones Clínicas, Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz, Calzada Mexico-Xochimilco 101, San Lorenzo Huipulco, Tlalpan, Ciudad de México 14370, Mexico
Jesús Argueta
Laboratorio de Neurofarmacología, Subdirección de Investigaciones Clínicas, Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz, Calzada Mexico-Xochimilco 101, San Lorenzo Huipulco, Tlalpan, Ciudad de México 14370, Mexico
Ricardo Cruz-Garduño
Laboratorio de Neurofarmacología, Subdirección de Investigaciones Clínicas, Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz, Calzada Mexico-Xochimilco 101, San Lorenzo Huipulco, Tlalpan, Ciudad de México 14370, Mexico
Margarita L. Dubocovich
Department of Pharmacology and Toxicology, Jacobs School of Medicine and Biomedical Sciences, University at Buffalo (SUNY), 955 Main Street, Buffalo, NY 14203, USA
Gloria A. Benítez-King
Laboratorio de Neurofarmacología, Subdirección de Investigaciones Clínicas, Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz, Calzada Mexico-Xochimilco 101, San Lorenzo Huipulco, Tlalpan, Ciudad de México 14370, Mexico
Melatonin (MEL), an indolamine with diverse functions in the brain, has been shown to produce antidepressant-like effects, presumably through stimulating neurogenesis. We recently showed that the combination of MEL with ketamine (KET), an NMDA receptor antagonist, has robust antidepressant-like effects in mice, at doses that, by themselves, are non-effective and have no adverse effects. Here, we show that the KET/MEL combination increases neurogenesis in a clone derived from human olfactory neuronal precursors, a translational pre-clinical model for effects in the human CNS. Neurogenesis was assessed by the formation of cell clusters > 50 µm in diameter, positively stained for nestin, doublecortin, BrdU and Ki67, markers of progenitor cells, neurogenesis, and proliferation. FGF, EGF and BDNF growth factors increased the number of cell clusters in cultured, cloned ONPs. Similarly, KET or MEL increased the number of clusters in a dose-dependent manner. The KET/MEL combination further increased the formation of clusters, with a maximal effect obtained after a triple administration schedule. Our results show that the combination of KET/MEL, at subeffective doses that do not produce adverse effects, stimulate neurogenesis in human neuronal precursors. Moreover, the mechanism by which the combination elicits neurogenesis is meditated by melatonin receptors, CaM Kinase II and CaM antagonism. This could have clinical advantages for the fast treatment of depression.