The role of the hippocampus in the pathophysiology of major depression

The role of the hippocampus in the pathophysiology of major depression

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J Psychiatry Neurosci 2004;29(6):417-26

Stephanie Campbell, MSc; Glenda MacQueen, MD, PhD

Department of Psychiatry and Behavioural Neurosciences, McMaster University, Hamilton, Ont.

Abstract

Converging lines of research suggest that the hippocampal complex (HC) may have a role in the pathophysiology of major depressive disorder (MDD). Although postmortem studies show little cellular death in the HC of depressed patients, animal studies suggest that elevated glucocorticoid levels associated with MDD may negatively affect neurogenesis, cause excitotoxic damage or be associated with reduced levels of key neurotrophins in the HC. Antidepressant medications may counter these effects, having been shown to increase HC neurogenesis and levels of brain-derived neurotrophic factor in animal studies. Neuropsychological studies have identified deficits in hippocampus-dependent recollection memory that may not abate with euthymia, and such memory impairment has been the most reliably documented cognitive abnormality in patients with MDD. Finally, data from imaging studies suggest both structural changes in the volume of the HC and functional alterations in frontotemporal and limbic circuits that may be critical for mood regulation. The extent to which such functional and structural changes determine clinical outcome in MDD remains unknown; a related, but also currently unanswered, question is whether the changes in HC function and structure observed in MDD are preventable or modifiable with effective treatment for the depressive illness.

Résumé

Des pistes de recherche convergentes indiquent que le complexe hippocampique (CH) peut avoir un rôle à jouer dans la pathophysiologie du trouble dépressif majeur (TDM). Même si des études postmortem révèlent peu de mort cellulaire dans le CH de patients déprimés, des études animales indiquent que des concentrations élevées de glucocorticoïdes associées au TDM peuvent avoir un effet négatif sur la neurogénèse, causer des dommages excitotoxiques ou avoir un lien avec la baisse des concentrations de neurotrophines clés dans le CH. Les antidépresseurs peuvent contrer ces effets, car on a démontré au cours d’études animales qu’ils élèvent la neurogénèse dans le CH et les concentrations de facteurs neurotrophiques d’origine cérébrale. Des études neurophysiologiques ont révélé des déficits de la mémoire du souvenir dépendante de l’hippocampe que l’euthymie peut ne pas réduire, et ces déficits de la mémoire constituent les anomalies cognitives les mieux documentées chez les patients atteints de TDM. Enfin, des données tirées d’études d’imagerie indiquent à la fois des changements structurels du volume du CH et des altérations fonctionnelles des circuits frontotemporaux et limbiques qui peuvent jouer un rôle crucial dans la régulation de l’humeur. On ne sait toujours pas dans quelle mesure ces changements fonctionnels et structurels déterminent l’issue clinique du TDM. Une question connexe mais à laquelle il n’y a toujours pas de réponse vise à déterminer si les changements de la fonction et de la structure du CH observés dans des cas de TDM sont évitables ou modifiables par des traitements efficaces contre la maladie dépressive.


Medical subject headings: antidepressive agents; depression; glucocorticoids; hippocampus; models, animal; neurons.

Submitted May 27, 2003; Revised Aug. 13, 2003; Oct. 29, 2003; Accepted Nov. 3, 2003

Acknowledgement: Dr. MacQueen is a New Investigator with the Canadian Institutes of Health Research.

Competing interests: None declared.

Correspondence to: Dr. Glenda MacQueen, Department of Psychiatry and Behavioural Neurosciences, 4N77A, McMaster University Medical Centre, 1200 Main St. W, Hamilton ON L8N 3Z5; fax 905 304-5376; macqueng@mcmaster.ca