Synapse. 2008 May;62(5):358-69.
Perrotti LI, Weaver RR, Robison B, Renthal W, Maze I, Yazdani S, Elmore RG, Knapp DJ, Selley DE, Martin BR, Sim-Selley L, Bachtell RK, Self DW, Nestler EJ.
Bron
Departement Psigiatrie, Universiteit van Texas Suidwes Mediese Sentrum, Dallas, Texas 75390-9070, VSA.
Abstract
Die transkripsiefaktor DeltaFosB akkumuleer en bly in die brein in reaksie op chroniese stimulasie. Hierdie ophoping na chroniese blootstelling aan dwelmmiddels is voorheen deur Westerse blat gedemonstreer die meeste dramaties in striatale streke, insluitende dorsale striatum (caudate / putamen) en nucleus accumbens. In die huidige studie het ons immunohistochemie gebruik om met meer anatomiese presisie die induksie van DeltaFosB in die knaagdierbrein na chroniese geneesmiddelbehandeling te definieer. Ons het ook vorige navorsing met betrekking tot kokaïen, morfien en nikotien uitgebrei na twee addisionele middels van misbruik, etanol en Delta (9) -tetrahydrocannabinol (Delta (9) -THC, die aktiewe bestanddeel in marihuana). Ons wys hier dat chroniese, maar nie akute, toediening van elk van vier dwelmmiddels van misbruik, kokaïen, morfien, etanol en Delta (9) -TD, 'n sterk induksie van DeltaFosB in nucleus accumbens, hoewel verskillende patrone in die kern vs dop subregions van hierdie kern was duidelik vir die verskillende middels. Die dwelms het ook verskil in hul graad van DeltaFosB induksie in dorsale striatum. Daarbenewens het al vier dwelms DeltaFosB in prefrontale korteks geïnduseer, met die grootste effekte wat met kokaïen en etanol waargeneem word, en al die middels het 'n klein mate in amygdala tot gevolg gehad. Verder het alle dwelms DeltaFosB in die hippokampus geïnduseer, en met die uitsondering van etanol is die meeste van hierdie induksie in die dentaat gesien. Laer vlakke van DeltaFosB induksie is in ander breinareas gesien in reaksie op 'n spesifieke geneesmiddelbehandeling. Hierdie bevindinge verskaf verdere bewyse dat die induksie van DeltaFosB in kernklemme 'n algemene aksie is van feitlik alle middels van mishandeling en dat, behalwe die kernkwaliteit, elke geneesmiddel DeltaFosB op 'n streekspesifieke wyse in die brein induseer.
INLEIDING
Akute blootstelling aan kokaïen veroorsaak die oorgangsinduksie van die transkripsiefaktore c-Fos en FosB in striatale streke (Graybiel et al., 1990; Hope et al., 1992; Young et al., 1991), terwyl chroniese blootstelling aan die geneesmiddeluitslae In die ophoping van gestabiliseerde isoforme van ΔFosB, 'n afgeknotte splytingsvariant van die fosB-geen (Hiroi et al., 1997; Hope et al., 1994; Moratalla et al., 1996; Nye et al., 1995). Sodra geïnduseer, bly ΔFosB in hierdie streke vir 'n paar weke as gevolg van die ongewone stabiliteit van die proteïen. Meer onlangse navorsing het getoon dat ΔFosB se stabiliteit bemiddel word deur die afwesigheid van degron-domeine wat in die C-termini van full-length FosB en al die ander Fos-familieproteïene (Carle et al., 2007) gevind word en deur fosforilering van ΔFosB by sy N -terminus (Ulery et al., 2006). In teenstelling hiermee verander die chroniese dwelmadministrasie nie die splitsing van fosB premRNA in ΔfosB mRNA of die stabiliteit van die mRNA (Alibhai et al., 2007), wat verder daarop dui dat die akkumulasie van ΔFosB proteïen die oorheersende meganisme betrokke is.
Groeiende bewyse dui daarop dat ΔFosB induksie in streatale streke, in die besonder die ventrale striatum of nucleus accumbens, belangrik is in bemiddelende aspekte van verslawing. Ooruitdrukking van ΔFosB in hierdie gebiede van induceerbare bittertransgeniese muise, of via virale gemedieerde geenoordrag, verhoog die dier se sensitiwiteit vir die lokomotoriese aktiverende en lonende effekte van kokaïen en morfien, terwyl die uitdrukking van 'n dominante negatiewe antagonis van ΔFosB (genoem Δc- Jun) het die teenoorgestelde effekte (Kelz et al., 1999; McClung en Nestler, 2003; Peakman et al., 2003; Zachariou et al., 2006). ΔFosB ooruitdrukking is ook getoon om aansporingsmotivering vir kokaïen te verhoog (Colby et al., 2003). Verder word ΔFosB verkieslik geïnduceer deur kokaïen by adolessente diere, wat kan bydra tot hul verhoogde kwesbaarheid vir verslawing (Ehrlich et al., 2002).
Ten spyte van hierdie bewyse bly belangrike vrae. Alhoewel chroniese toediening van verskeie ander dwelmmiddels, insluitende amfetamien, metamfetamien, morfien, nikotien en fenskliptien, is aangemeld dat ΔFosB in striatale gebiede geïnduceer word (Atkins et al., 1999; Ehrlich et al., 2002; McDaid et al. 2006b; Muller en Unterwald, 2005; Nye et al., 1995; Nye en Nestler, 1996; Pich et al. 1997; Zachariou et al., 2006); min of geen inligting is beskikbaar met betrekking tot die aksies van etanol en Δ9-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC, die aktiewe bestanddeel in marihuana). Twee vorige studies het getoon dat FosB-agtige immunoreaktiwiteit in hippokampus en sekere ander breinareas tydens etanolonttrekking geïnduseer word, maar dit bly onseker of hierdie immunoreaktiwiteit ΔFosB of full-length FosB verteenwoordig (Bachtell et al., 1999; Beckmann et al., 1997 ). Studie van etanol en (Δ9-THC is veral belangrik, want dit is twee van die mees gebruikte dwelms van mishandeling in die VSA vandag (SAMHSA, 2005). Daarbenewens, hoewel stimulante of opiaatmiddels van mishandeling getoon is, ΔFosB induceer sekere ander geïsoleerde breinstreke, wat bykomend tot die kernklem en dorsale striatum insluit prefrontale korteks, amygdala, ventrale pallidum, ventrale tegmentale area en hippokampus (Liu et al., 2007; McDaid et al., 2006a, 2006b; Nye et al., 1995, Perrotti et al., 2005), was daar nie 'n sistematiese kartering van ΔFosB induksie in brein in reaksie op chroniese geneesmiddelblootstelling nie.
Die doel van die huidige studie was om immunohistochemiese prosedures te gebruik om die induksie van ΔFosB in die brein na die chroniese toediening van vier prototipiese middels van misbruik te karteer: kokaïen, morfien, etanol en Δ9-THC.
MATERIAAL EN METODES
diere
Alle eksperimente is uitgevoer met manlike Sprague Dawley rotte (Charles River, Kingston, 250-275 g). Diere is twee per hok gehuisves en het een week voor die eksperimente aan die dierekamer toestande gewoond. Hulle het vrye toegang tot kos en water gehad. Eksperimente is uitgevoer volgens protokolle wat deur die Institusionele Diereversorgings- en -gebruikskomitee by die Universiteit van Texas Southwestern Medical Center in Dallas hersien is.
Dwelm behandelings
Chroniese kokaïen
Rats (n = 6 per groep) ontvang twee keer daaglikse inspuitings van kokaïenhidrochloried (15 mg / kg ip; Nasionale Instituut vir dwelmmisbruik, Bethesda, MD), opgelos in 0.9% sout vir 14 dae. Beheerratte (n = 6 per groep) het ip inspuitings van 0.9% sout onder dieselfde chroniese prosedure ontvang. Alle inspuitings is in die huis se hokke gegee. Hierdie behandelingsregime het getoon dat dit robuuste gedrags- en biochemiese aanpassings lewer (sien Hope et al., 1994).
Kokaïen self-administrasie
Diere (n = 6 per groep) is opgelei om 'n hefboom te druk vir 'n 45 mg sukrose pellet. Na hierdie opleiding is die diere ad libitum gevoer en chirurgies geïmplanteer onder pentobarbital narkose met 'n kroniese jugulêre kateter (Silastiese buis, Groen Rubber, Woburn, MA) soos voorheen beskryf (Sutton et al., 2000). Die kateter het subcutaan geslaag om die rug te verlaat deur 'n 22-gietkanaal (Plastics One, Roanoke, VA), ingebed in kranioplastiese sement, en met Marlex-chirurgiese gaas (Bard, Cranston, RI) vasgemaak. Selfadministrasie is uitgevoer in operante toetskamers (Med Associates, St Alban, VT) wat kontekstueel van die dier se tuishok onderskei en in 'n ander kamer geleë was. Elke kamer is ingesluit in 'n klankdempende hokkie wat toegerus is met 'n infusiepompsamestelling wat bestaan uit 'n Razel Model A-pomp (Stamford, CT) en 'n 10 ml-glasspuit gekoppel aan 'n vloeibare draaibank (Instech, Plymouth Meeting, PA) deur Teflon-buise . Tygon-buise het die draaibare aan die dier se kateterverband gekoppel en is deur 'n metaalveer ingesluit. Elke operante kamer bevat twee hefbome (4 × 2 cm2, geleë 2 cm van die vloer af). Tydens selfadministrasie opleiding het 'n enkele 20 g-hendelpers op die aktiewe hefboom 'n IV-infusie van kokaïen (0.5 mg / kg per 0.1 ml-infusie) oor 'n 5-infusie-interval gelewer. Die infusie is gevolg deur 'n 10-tydsduur, waartydens die huislig geblus en reageer het, het geen geprogrammeerde gevolge nie. Verligting van die huislig het die einde van die uitruilperiode aangedui. Hendel-druk op die inaktiewe hefboom het geen gevolg gehad nie. Diere wat self kokaïen toegedien word tydens 14 daaglikse 4-h toets sessies (6 dae / week) gedurende hul donker siklus; gemiddelde daaglikse inname was ~ 50 mg / kg. 'N Groep yoked-diere is identies hanteer, maar hulle het kokaïen-infusies gekry toe hul selfadminerende eweknieë dwelms ontvang het. 'N Groep van soutwater beheer diere is toegelaat om te druk druk vir sout infusies. Hierdie behandelingsregime het getoon om robuuste gedrags- en biochemiese aanpassings te produseer (sien Sutton et al., 2000).
Kroniese morfien
Morfienpellets (elk met 75 mg morfienbasis, Nasionale Instituut vir Dwelmmisbruik) is een keer daagliks ingeplant vir 5 dae (n = 6). Beheerratte het cham chirurgie ondergaan vir 5 opeenvolgende dae (n = 6). Hierdie behandelingsregime het getoon dat dit robuuste gedrags- en biochemiese aanpassings lewer (sien Nye en Nestler, 1996).
Δ9-THC
Δ9-THC is opgelos in 'n 1: 1: 18 oplossing van etanol, emulfaat en sout. Muise is twee keer per dag subkutane ingespuit met Δ9-THC, of voertuig vir 15 dae. Aanvanklike dosis Δ9-THC was 10 mg / kg en die dosis is elke drie dae verdubbel tot die finale dosis 160 mg / kg. Ons het muise gebruik vir Δ9-THC, aangesien hierdie behandelingsregime robuuste gedrags- en biochemiese aanpassings in hierdie spesie (Sim-Selley en Martin, 2002) produseer.
etanol
Etanol (van 95% voorraad; Aaper, Shelbyville, KY) is toegedien deur middel van 'n voedingsvolledige vloeibare dieet. Hierdie standaard dieet etanol prosedure behels die toediening van 7% [gewig / volume (wt / vol)] etanol in 'n Lactalbumin / dextrose-gebaseerde dieet vir 17 dae, gedurende watter tyd rotte oor die algemeen etanol by 8-12 g / kg / dag verbruik en bloed etanolvlakke tot 200 mg / dl bereik (Criswell en Breese, 1993; Frye et al., 1981; Knapp et al., 1998). Die dieet was voedingsvol (met konsentrasies van vitamiene, minerale en ander voedingstowwe wat afgelei is van ICN-navorsingsdietse en kalorie gebalanseerde (met dekstrose) oor etanolbehandelde rotte en beheerratte. Intake-ooreenstemming is behaal deur die beheer van dieetbehandelde rotte te gee. volume dieet gelykstaande aan die gemiddelde inname van die etanol-dieet behandelde rotte die vorige dag. Beide groepe het maklik gewig gekry gedurende die etanol blootstellingstydperk (nie getoon nie). Hierdie behandelingsregime het getoon dat dit robuuste gedrags- en biochemiese aanpassings lewer (sien Knapp et al., 1998).
immunohistochemie
Agtien tot 24 h na hul laaste behandeling, was diere diep verdovende met chloralehidraat (Sigma, St. Louis, MO) en intracardiaal perfuse met 200 ml 10 mM fosfaatgebufferde sout (PBS) gevolg deur 400 ml 4% paraformaldehied in PBS. Brein is verwyder en gestoor oornag in 4% paraformaldehied by 4 ° C. Die volgende oggend is brein oorgedra na 'n 20% gliserol in 0.1 M PBS-oplossing vir krioebeskerming. Koronale afdelings (40 μm) is op 'n vries mikrotoom (Leica, Bannockburn, IL) gesny en dan vir immunohistochemie verwerk. ΔFosB en FosB immunoreaktiwiteite is opgespoor deur gebruik te maak van twee verskillende konyn poliklonale antisera. Een antiserum, wat teen die FosB C-terminus wat teen ΔFosB (aa 317-334) afwesig is, herken FosB, maar nie ΔFosB (Perrotti et al., 2004) nie. Die ander antiserum, 'n "Pan-FosB" antilichaam, is opgewek teen 'n interne gebied van FosB en herken beide FosB en ΔFosB (sc-48; Santa Cruz Biotegnologie, Santa Cruz, CA).
FosB-agtige kleuring is geopenbaar deur die gebruik van die avidin-biotienperoksidase-komplekse metode. Vir hierdie prosedure is breinafdelings eers behandel met 0.3% H2O2 om endogene peroksidases te vernietig en dan vir 1 h in 0.3% Triton X-100 en 3% normale boksserum geïnkubeer om nie-spesifieke etikettering te verminder. Weefselafdelings is dan oornag by kamertemperatuur geïnkubeer in 1% normale boksserum, 0.3% Triton X-100 en pan-FosB-teenliggaam (1: 5000). Artikels was gewas, geplaas vir 1.5 h in 1: 200 verdunning van biotinyleerde bok-antirabbit immunoglobulien (DakoCytomation, Carpinteria, CA), gewas en geplaas vir 1.5 h in 1: 200 verdunning van avidin-biotien kompleks van die Elite kit Laboratories, Burlingame, CA). Peroksidase-aktiwiteit is gevisualiseer deur reaksie met diaminobenzidien (Vector Laboratories). Gekodeerde skyfies is gebruik om die aantal FosB-immunoreaktiewe selle te tel. Die kode is nie gebreek totdat ontleding van 'n individuele eksperiment voltooi is nie.
Sodra FosB-agtige immunoreaktiwiteit opgespoor is, is dubbele fluorescerende etikettering met die FosB-spesifieke (C-terminus, 1: 500) teenliggaam en pan-FosB-teenliggaam (sc-48; 1: 200) uitgevoer om te bepaal of die geïnduseerde proteïen inderdaad ΔFosB. 'N Gepubliseerde protokol is gebruik (Perrotti et al., 2005). Die proteïene is gevisualiseer met behulp van CY2 en CY3 fluorofoor-gemerk sekondêre teenliggaampies (Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA). Lokalisering van proteïenexpressie is uitgevoer op 'n konfokale mikroskoop (Axiovert 100; LSM 510 met META-emissie golflengtes van 488, 543, en 633; Zeiss, Thornwood, NY). Beelde wat hier aangebied word, is op hierdie stelsel vasgelê en verteenwoordig 'n 1 μm-dik gedeelte deur 'n Z-vliegtuig.
Statistiese analise
Beduidende induksie van ΔFosB + -selle is beoordeel met behulp van t-toetse of eenrigting-ANOVA's, gevolg deur Newman-Keuls-toets as post hoc-analise. Al die ontledings is vir veelvuldige vergelykings reggestel. Data word uitgedruk as gemiddeld ± SEM. Statistiese betekenisvolheid is gedefinieer as P <0.05.
RESULTATE
Induksie van ΔFosB in brein
Om die patrone van ΔFosB-induksie in die brein korrek te vergelyk in reaksie op verskillende tipes dwelmmiddels, het ons vier prototipiese middels, kokaïen, morfien, etanol en Δ9-THC geadverteer, en ΔFosB-uitdrukking 18-24 h geëvalueer na die laaste geneesmiddelblootstelling . Ons het standaard medisynebehandelingsreëlings gebruik, wat in die literatuur gedemonstreer is om gedrags- en biochemiese gevolge van chroniese geneesmiddelblootstelling te lewer (sien Afdeling Materiale en Metodes). Vlakke van ΔFosB is gekwantifiseer deur immunohistochemie, met 'n fokus op middelbrein- en voorbreinstreke wat by dwelmbeloning en verslawing betrokke was. Hierdie fyn kartering van ΔFosB induksie is uitgevoer met 'n pan-FosB antiliggaam wat beide ΔFosB en full-length FosB herken. Ons weet egter dat al die immunoreaktiwiteit wat vir elkeen van die middels waargeneem word, uitsluitlik aan ΔFosB te danke is, aangesien 'n teenliggaam selektief vir FosB met die volle lengte (sien Afdeling Materiaal en Metodes) geen positiewe selle waargeneem het nie. Verder is alle immunoreaktiwiteit wat deur die pan-FosB-teenliggaam opgespoor is, verlore in fosB knockout-muise, wat die spesifisiteit van hierdie antilichaam vir fosB-genprodukte bevestig in teenstelling met ander Fos-familieproteïene. Hierdie beheermaatreëls word getoon vir kokaïen in Figuur 1, maar is ook waargeneem vir alle ander middels (nie getoon nie). Hierdie bevindings is nie verbasend nie, aangesien by die 18-24 h-tydspunt wat in hierdie studie gebruik word, die hele FosB-lengte wat deur die laaste geneesmiddeladministrasie geïnduceerd is, na verwagting sal afneem, en die stabieler ΔFosB as die enigste fosB-geen Produk oorblywende (sien Chen et al., 1995; Hope et al., 1994).
Fig 1
Fluorescentie-immunohistochemie met dubbele etikettering met behulp van die anti-FosB (pan-FosB, Santa-Cruz) of anti-FosB (C-terminus) teenliggaam deur die kern van diere wat behandel word met akute of chroniese kokaïen en 'n kontrolrot. Die pan-FosB-teenliggaamvlekke (meer ...)
'N Opsomming van die algehele bevindinge van hierdie studie word in Tabel I gegee. Elk van die vier middels is gevind dat ΔFosB in die brein aansienlik geïnduseer word, alhoewel met gedeeltelike afsonderlike patrone van induksie vir elke geneesmiddel gesien word.
Tabel I
Induksie van ΔFosB in brein deur dwelmmiddels
Induksie van ΔFosB in striatale streke
Die mees dramatiese induksie van ΔFosB is in die nucleus accumbens en dorsale striatum (caudate / putamen) waar alle vier middels die proteïen geïnduseer het (Fig. 2-Fig. 4). Dit word kwantitatief in Figuur 5 getoon. ΔFosB induksie is gesien in beide die kern- en dop subregio's van die nucleus accumbens, met 'n marginale meer induksie wat in die kern gesien word vir die meeste middels. Robuuste induksie van ΔFosB is ook waargeneem in die dorsale striatum vir die meeste middels. 'N Uitsondering was Δ9-THC, wat nie ΔFosB aansienlik in die nukleusbuis of dorsale striatum veroorsaak het nie, ten spyte van sterk neigings (sien Fig. 4, Tabel I). Interessant genoeg, het etanol die grootste induksie van ΔFosB in die kernkern se kern veroorsaak in vergelyking met die ander behandelings.
Fig 2
Induksie van ΔFosB in die rotkern kom by 'n kontrolrot (A) of na chroniese behandeling met etanol (B), morfien (C) of kokaïen (D). Die vlakke van FosB-agtige immunoreaktiwiteit is deur immunohistochemie geanaliseer met behulp van 'n pan-FosB-teenliggaam. (meer ...)
Fig 4
Induksie van ΔFosB in die muisbrein na chroniese Δ9-THC behandeling. Die vlakke van FosB-agtige immunoreaktiwiteit is deur immunohistochemie geanaliseer met behulp van 'n pan-FosB-teenliggaam in kontrole (A, C, E) en chroniese A9-THC (B, D, F) diere. Nota (meer ...)
Fig 5
Kwantifisering van ΔFosB-induksie in striatale streke na chroniese morfien-, Δ9-THC-, etanol- en kokaïenbehandelings. Die staafgrafieke toon die gemiddelde aantal ΔFosB + selle in kontrolediere en by diere wat aan chroniese morfien onderwerp is, (meer ...)
Induksie van ΔFosB deur vrywillige versus gedwonge geneesmiddelblootstelling
Gegewe die dramatiese induksie van ΔFosB in streatale streke, was ons geïnteresseerd om te bepaal of die vermoë van 'n geneesmiddel om die proteïen in hierdie streke te induceer, gevarieer word as 'n funksie van volstellende versus gedwonge geneesmiddelblootstelling. Om hierdie vraag aan te spreek, het ons 'n groep rotte bestudeer wat self-geadministreerde kokaïen vir 14-dae bestudeer het en ΔFosB-induksie in hierdie diere vergelyk met diegene wat yok-infusies van kokaïen ontvang het en diegene wat slegs sout ontvang het. Soos getoon in Figuur 6, het self-geadministreerde kokaïen sterk ΔFosB in die nukleusakkels (beide die kern- en dop-substreke) en dorsale striatum geïnduceer, met ekwivalente grade van induksie wat gesien is vir self-toegediende versus toegediende geneesmiddels. Die mate van ΔFosB induksie wat in hierdie twee groepe diere gesien is, was groter as wat gesien word met ip-inspuitings van kokaïen (sien Fig. 5), waarskynlik weens die veel groter hoeveelhede kokaïen in die selfadministrasie-eksperiment (daaglikse dosisse: 50 mg / kg iv teen 30 mg / kg ip).
Fig 6
Kwantifisering van ΔFosB-induksie in striatale streke na chroniese kokaïen-selfadministrasie. Die staafgrafieke toon die gemiddelde aantal ΔFosB + -selle in kontrolediere en in diere wat aan die kokaïenbehandelings onderwerp is, in die kern en (meer ...)
Induksie van ΔFosB in ander breinstreke
Behalwe die striatale kompleks, het chroniese toediening van dwelmmiddels ΔFosB in verskeie ander breinareas geïnduseer (sien Tabel I). Ons moet beklemtoon dat die gegewens wat in Tabel I aangebied word, semikwantitatief is en nie die presiese kwantifisering van ΔFosB-induksie verteenwoordig nie, soos uitgevoer vir striatale streke (Fig. 5 en Fig. 6). Nietemin is ons vol vertroue met ΔFosB-induksie in hierdie nie-steratriale streke: ΔFosB is in basiese toestande feitlik onopspoorbaar, sodat die konstante opsporing van ΔFosB na chroniese geneesmiddelblootstelling statisties beduidend is (P <0.05 deur ~ 2).
Robuuste induksie deur alle dwelms is in die voorfrontale korteks gesien, met morfien en etanol wat die sterkste effekte in die meeste lae (Fig. 4 en Fig. 7) produseer. Al vier dwelms het ook lae vlakke van ΔFosB-induksie in die bedkern van die stria-terminus (BNST), die interstisiële kern van die posterior ledemaat van die anterior kommissie (IPAC) en deur die amygdala-kompleks (Fig. 8) veroorsaak. Bykomende effekte, spesifiek vir spesifieke dwelms, is ook waargeneem. Kokaïen en etanol, maar nie morfien of Δ9-THC, het geblyk om lae vlakke van ΔFosB in die laterale septum te veroorsaak nie, sonder induksie in mediale septum gesien. Alle middels het ΔFosB in die hippokampus geïnduseer en, met die uitsondering van etanol, is die meeste van hierdie induksie in die dentate gyrus (Tabel I en Fig. 9) gesien. In teenstelling het etanol baie min ΔFosB in dentate gyrus geïnduceer en in plaas daarvan hoë vlakke van die proteïen in die CA3-CA1-subvelde geïnduceer. Kokaïen, morfien en etanol, maar nie Δ9-THC, veroorsaak lae vlakke van induksie van ΔFosB in die periaqueductale grys nie, terwyl slegs kokaïen geïnduceerde ΔFosB in die ventrale tegmentale area, sonder induksie in die substantia nigra gesien (sien tabel I ).
Fig 7
Induksie van ΔFosB in die prefrontale korteks in 'n kontrolrot (A) of na chroniese behandeling met etanol (B), morfien (C) of kokaïen (D). Die vlakke van FosB-agtige immunoreaktiwiteit is deur immunohistochemie geanaliseer met behulp van 'n pan-FosB-teenliggaam. Etikettering (meer ...)
Fig 8
Induksie van ΔFosB in die basale laterale en sentrale mediale kerne van die amygdala van 'n kontrolrot (A) of by rotte wat chroniese etanol (B), morfien (C) of kokaïen (D) behandelings ontvang. Die vlakke van FosB-agtige immunoreaktiwiteit is deur immunohistochemie geanaliseer (meer ...)
Fig 9
Induksie van ΔFosB in die hippocampus van 'n kontrolrot (A) of by rotte wat chroniese etanol (B), morfien (C) of kokaïen (D) behandelings kry. Die vlakke van FosB-agtige immunoreaktiwiteit is deur immunohistochemie geanaliseer met behulp van 'n pan-FosB-teenliggaam. Etikettering (meer ...)
BESPREKING
Verskeie studies het getoon dat chroniese toediening van verskeie tipes dwelmmiddels, insluitend kokaïen, amfetamien, metamfetamien, morfien, nikotien en fenskliptien, die transkripsiefaktor, ΔFosB, in die nukleusbuis en dorsale striatum veroorsaak. (sien Inleiding afdeling vir verwysings, hersien in McClung et al., 2004; Nestler et al., 2001). Induksie van ΔFosB in streatale streke is ook waargeneem na chroniese gebruik van natuurlike belonings, soos wielrigtinggedrag (Werme et al., 2002). Daarbenewens was daar verskeie verslae van laer vlakke van ΔFosB induksie in sekere ander breinstreke, insluitende prefrontale korteks, amygdala, ventrale pallidum, ventrale tegmentale area en hippokampus (Liu et al., 2007, McDaid et al., 2006a, 2006b; Nye et al., 1996; Perrotti et al., 2005), in reaksie op sommige van hierdie misbruikmiddels, was daar egter nooit 'n sistematiese kartering van dwelminduksie van ΔFosB in die brein nie. Ten spyte van die ondersoek na die meeste dwelmmiddels, is twee van die mees wangedragte stowwe, etanol en Δ9-THC, nog nie ondersoek nie omdat hulle ΔFosB kan induseer. Die doel van die huidige studie was om 'n aanvanklike kartering van ΔFosB in brein uit te voer in reaksie op chroniese toediening van vier prototipiese middels van misbruik: kokaïen, morfien, etanol en Δ9-THC.
Die belangrikste bevindings van ons studie is dat etanol en Δ9-THC, soos alle ander middels van mishandeling, hoë vlakke van ΔFosB binne die striatale kompleks veroorsaak. Hierdie resultate vestig verder ΔFosB induksie in hierdie streke as 'n algemene, chroniese aanpassing aan feitlik alle dwelmmiddels (McClung et al., 2004). Die patroon van induksie binne die striatale kompleks verskil ietwat vir die verskillende middels. Alle robuuste indukteer ΔFosB in die kernkern, terwyl al die middels, behalwe Δ9-THC, aansienlik ΔFosB in die nukleusbuis en dorsale striatum geïnduceerde induktore het en daar was sterk tendense vir Δ9-THC om soortgelyke effekte te lewer in hierdie laasgenoemde streke. Die kern en dop van kernkern is belangrike breinbeloningsgebiede, wat getoon word om kritiese bemiddelaars van die lonende optrede van dwelmmiddels te wees. Net so is die dorsale striatum verwant aan die kompulsiewe of gewoonteagtige aard van dwelmverbruik (Vanderschuren et al., 2005). Inderdaad, die induksie van ΔFosB in hierdie streke het getoon dat dit die lonende respons op kokaïen en morfien verhoog, en ook reaksies op natuurlike belonings soos wieloptrede en voedselinname verhoog (Colby et al., 2003; Kelz et al., 1999; Olausson et al., 2006; Peakman et al., 2003; Werme et al., 2003; Zachariou et al., 2006). Verdere werk is nodig om te bepaal of ΔFosB induksie in hierdie streke soortgelyke funksionele aanpassings bemiddel in 'n individu se sensitiwiteit vir die belonende effekte van ander dwelmmiddels.
Induksie van ΔFosB in streatale streke is nie 'n funksie van die vrywillige inname van die geneesmiddel nie. So het ons getoon dat selfadministrasie van kokaïen dieselfde mate van ΔFosB in kernakkoue en dorsale striatum geïnduceer het soos gesien in diere wat gelykwaardige inspuitings van die geneesmiddel ontvang het. Hierdie resultate toon dat ΔFosB induksie in striatum 'n farmakologiese werking van dwelmmiddels verteenwoordig, onafhanklik van 'n dier se beheer oor dwelmblootstelling. In opvallende kontras het ons onlangs bewys dat selfadministrasie van kokaïen veelsydige hoër vlakke van ΔFosB in die orbitofrontale korteks induseer in vergelyking met die yoked-kokaïenadministrasie (Winstanley et al., 2007). Hierdie effek was spesifiek vir orbitofrontale korteks, omdat ekwivalente vlakke van ΔFosB induksie in prefrontale korteks onder hierdie twee behandelingsomstandighede gesien is. Alhoewel ΔFosB-induksie nie verband hou met vrywillige beheer oor dwelminname in streatale streke nie, blyk dit dat dit beïnvloed word deur sulke motiveringsfaktore in sekere hoër kortikale sentra.
Ons bied ook semi-kwantitatiewe data aan dat al vier dwelmmiddels ΔFosB in verskeie breinstreke buite die striatale kompleks veroorsaak, alhoewel in 'n mindere mate in die algemeen. Hierdie ander breingebiede het die prefrontale korteks, amygdala, IPAC, BNST en hippokampus ingesluit.. Dwelminduksie van ΔFosB in prefrontale korteks en hippokampus kan verband hou met sommige van die effekte van dwelmmiddels van misbruik op kognitiewe prestasie, hoewel dit nog nie direk ondersoek word nie. Die amygdala, IPAC en BNST is almal betrokke by die regulering van 'n individu se antwoorde op aversive stimuli. Dit verhoog die moontlikheid dat ΔFosB induksie in hierdie streke na chroniese toediening van 'n dwelmmiddel misbruik dwelmregulering van emosionele gedrag ver bo die beloning vergemaklik. Dit sal interessant wees om hierdie moontlikhede in toekomstige ondersoeke te ondersoek.
Die vier dwelms van misbruik wat hier bestudeer is, het ook dwelmspesifieke effekte opgelewer. Kokaïen uniek geïnduceerde ΔFosB in die ventrale tegmentale area, soos voorheen gerapporteer (Perrotti et al., 2005). Net so het kokaïen en etanol unieke lae vlakke van ΔFosB in die laterale septum veroorsaak. Δ9-THC was uniek vir minder dramatiese effekte op ΔFosB-induksie, in vergelyking met ander dwelmmiddels, in die nukleusbuis en dorsale striatum, soos vroeër genoem. Δ9-THC was ook uniek deurdat chroniese blootstelling aan hierdie geneesmiddel, in teenstelling met al die ander, nie lae vlakke van ΔFosB in die periaqueductale grys veroorsaak het nie. Gegewe die rol van die hippokampus en septum in kognitiewe funksie, en die rol van hierdie streke asook die periaqueductale grys om die reaksie van 'n dier op stresvolle situasies te reguleer, kan streek- en dwelmspesifieke induksie van ΔFosB in hierdie streke belangrike aspekte van dwelm aksie op die brein.
Samevattend is ΔFosB-induksie in streatale breinbeloningsgebiede wyd gedemonstreer as 'n gedeelde chroniese aanpassing aan dwelmmiddels. Ons het hierdie idee uitgebrei deur hier te wys dat twee addisionele en wyd mishandelde middels, etanol en Δ9-THC, ook ΔFosB in hierdie breinstreke induceer. Ons identifiseer ook verskeie ander breinareas, wat betrokke is by kognitiewe funksie en stresrespons, wat wisselende grade van ΔFosB induksie toon in reaksie op chroniese geneesmiddelblootstelling. Sommige van hierdie reaksies, soos die induksie van ΔFosB in striatale streke, is algemeen oor alle dwelms van misbruik wat hier bestudeer word, terwyl antwoorde in ander breinareas meer dwelmspesifiek is. Hierdie bevindings sal nou toekomstige ondersoeke rig om die rol van ΔFosB induksie in hierdie ander breinareas te karakteriseer. Hulle help ook om die potensiële nut van antagoniste van ΔFosB te definieer as 'n algemene behandeling vir dwelmverslawing sindrome.
Fig 3
Induksie van ΔFosB in die rot caudate putamen in 'n kontrolrot (A) of na chroniese behandeling met etanol (B), morfien (C) of kokaïen (D). Die vlakke van FosB-agtige immunoreaktiwiteit is deur immunohistochemie geanaliseer met behulp van 'n pan-FosB-teenliggaam. (meer ...)
Erkennings
Kontrak toekenningsborg: Nasionale Instituut vir Dwelmmisbruik.
Verwysings
1. Alibhai IN, Green TA, Nestler EJ. Regulering van fosB en ΔfosB mRNA uitdrukking: In vivo en in vitro studies. Brein Res. 2007; 11: 4322-4333.
2. Atkins JB, Atkins J, Carlezon WA, Chlan J, Nye HE, Nestler EJ. Streek-spesifieke induksie van ΔFosB deur herhaalde toediening van tipiese teenoor atipiese antipsigotiese middels. Sinaps. 1999; 33:. 118-128 [PubMed]
3. Bachtell RK, Wang YM, Freeman P, Risinger FO, Ryabinin AE. Alkohol drink veroorsaak brein streek-selektiewe veranderinge in die uitdrukking van induceerbare transkripsiefaktore. Brein Res. 1999; 847:. 157-165 [PubMed]
4. Beckmann AM, Matsumoto I, Wilce PA. AP-1 en Egr DNA-bindende aktiwiteite word verhoog in rotbrein tydens etanol-onttrekking. J Neurochem. 1997; 69:. 306-314 [PubMed]
5. Carle TL, Alibhai IN, Wilkinson MB, Kumar A, Nestler EJ. Proteasoom afhanklike en onafhanklike meganismes vir FosB destabilisering: Identifikasie van FosB degron domeine en implikasies vir ΔFosB stabiliteit. Eur J Neurosci. 2007; 25:. 3009-3019 [PubMed]
6. Chen JS, Nye HE, Kelz MB, Hiroi N, Nakabeppu Y, Hoop BT, Nestler EJ. Regulering van ΔFosB- en FosB-agtige proteïene deur elektrokonvulsiewe beslaglegging (ECS) en kokaïenbehandelings. Mol Pharmacol. 1995; 48:. 880-889 [PubMed]
7. Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. ΔFosB verhoog aansporing vir kokaïen. J Neurosci. 2003; 23:. 2488-2493 [PubMed]
8. Criswell HE, Breese GR. Soortgelyke effekte van etanol en flumazenil op die verkryging van 'n shuttle-box vermydingsreaksie tydens onttrekking uit chroniese etanol behandeling. Br J Pharmacol. 1993; 110: 753-760. [PMC gratis artikel] [PubMed]
9. Ehrlich ME, Sommer J, Canas E, Unterwald EM. Periadolessende muise toon verhoogde ΔFosB-upregulasie in reaksie op kokaïen en amfetamien. J Neurosci. 2002; 22:. 9155-9159 [PubMed]
10. Frye GD, Chapin RE, Vogel RA, Mailman RB, Kilts CD, Mueller RA, Breese GR. Effekte van akute en chroniese 1,3-butandiol behandeling op sentrale senuweestelsel funksie: 'n vergelyking met etanol. J Pharmacol Exp Ther. 1981; 216:. 306-314 [PubMed]
11. Graybiel AM, Moratalla R, Robertson HA. Amfetamien en kokaïen veroorsaak dwelmspesifieke aktivering van die c-fos-geen in strio-some-matriks kompartemente en limbiese onderverdelings van die striatum. Proc Natl Acad Sci VSA. 1990; 87: 6912-6916. [PMC gratis artikel] [PubMed]
12. Hiroi N, Brown J, Haile C, Ye H, Greenberg ME, Nestler EJ. FosB-mutante-muise: Verlies van chroniese kokaïeninduksie van Fos-verwante proteïene en verhoogde sensitiwiteit vir kokaïen se psigomotoriese en lonende effekte. Proc Natl Acad Sci VSA. 1997; 94: 10397-10402. [PMC gratis artikel] [PubMed]
13. Hoop BT, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Regulering van onmiddellike vroeë gene-ekspressie en AP-1 binding in die ratkern as gevolg van chroniese kokaïen. Proc Natl Acad Sci VSA A. 1992; 89: 5764-5768. [PMC gratis artikel] [PubMed]
14. Hoop BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. Induksie van 'n langdurige AP-1-kompleks saamgestel uit veranderde Fos-agente proteïene in die brein deur chroniese kokaïen en ander chroniese behandelings. Neuron. 1994; 13:. 1235-1244 [PubMed]
15. Kelz MB, Chen JS, Carlezon WA, Whisler K, Gilden L, Beckmann AM, Steffen C, Zhang YJ, Marotti L, Self DW, Tkatch R, Baranauskas G, Surmeier DJ, Neve RL, Duman RS, Picciotto MR, Nestler EJ . Uitdrukking van die transkripsiefaktor ΔFosB in die brein beheer sensitiwiteit vir kokaïen. Aard. 1999; 401:. 272-276 [PubMed]
16. Knapp DJ, Duncan GE, Crews FT, Breese GR. Induksie van Fos-agtige proteïene en ultrasoniese vokalizations tydens etanol-onttrekking: verdere bewyse vir onttrekking-geïnduseerde angs. Alkohol Clin Exp Res. 1998; 22:. 481-493 [PubMed]
17. Liu HF, Zhou WH, Zhu HQ, Lai MJ, Chen WS. Mikroinjectie van M (5) muskariene reseptor antisense oligonukleotied in VTA inhibeer FosB-uitdrukking in die NAc en die hippokampus van heroïensensitiseerde rotte. Neurosci Bull. 2007; 23:. 1-8 [PubMed]
18. McClung CA, Nestler EJ. Regulering van geenuitdrukking en kokaïenbeloning deur CREB en ΔFosB. Nat Neurosci. 2003; 6:. 1208-1215 [PubMed]
19. McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. ΔFosB: 'n Molekulêre skakelaar vir langtermyn aanpassing in die brein. Mol Brain Res. 2004; 132:. 146-154 [PubMed]
20. McDaid J, Dallimore JE, Mackie AR, Napier TC. Veranderinge in akkumulale en pallidale pCREB en ΔFosB in morfien-sensitiewe rotte: Korrelasies met reseptor-ontlokte elektrofisiologiese maatreëls in die ventrale pallidum. Neuropsychopharmacology. 2006a; 31: 1212-1226. [PMC gratis artikel] [PubMed]
21. McDaid J, Graham MP, Napier TC. Metamfetamien-geïnduseerde sensitiwiteit verander pCREB en Δ-FosB differensieel deur die limbiese kring van die soogdierbrein. Mol Pharmacol. 2006b; 70:. 2064-2074 [PubMed]
22. Moratalla R, Elibol R, Vallejo M, Graybiel AM. Netwerkvlak veranderinge in die uitdrukking van induceerbare Fos-Jun proteïene in die striatum tydens chroniese kokaïen behandeling en onttrekking. Neuron. 1996; 17:. 147-156 [PubMed]
23. Muller DL, Unterwald EM. D1 dopamienreseptore moduleer ΔFosB induksie in ratstriatum na intermitterende morfien toediening. J Pharmacol Exp Ther. 2005; 314:. 148-154 [PubMed]
24. Nestler EJ, Barrot M, Self DW. ΔFosB: 'n volgehoue molekulêre skakelaar vir verslawing. Proc Natl Acad Sci VSA. 2001; 98: 11042-11046. [PMC gratis artikel] [PubMed]
25. Nye HE, Nestler EJ. Induksie van chroniese Fos-verwante antigene in rotbrein deur chroniese morfienadministrasie. Mol Pharmacol. 1996; 49:. 636-645 [PubMed]
26. Nye HE, Hoop BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Farmakologiese studies van die regulasie deur kokaïen van chroniese Fra (Fos-verwante antigeen) induksie in die striatum en nucleus accumbens. J Pharmacol Exp Ther. 1995; 275:. 1671-1680 [PubMed]
27. Olausson P, Jentsch JD, Tronson N, Neve R, Nestler EJ, Taylor FR. ΔFosB in die nucleus accumbens reguleer voedsel versterkte instrumentale gedrag en motivering. J Neurosci. 2006; 26:. 9196-9204 [PubMed]
28. Peakman MC, Colby C, Perrotti LI, Tekumalla P, Carle T, Ulery P, Chao J, Duman C, Steffen C, Monteggia L, Allen MR, Voorraad JL, Duman RS, McNeish JD, Barrot M, Self DW, Nestler EJ , Schaeffer E. Inducible, brein-streekspesifieke uitdrukking van 'n dominante negatiewe mutant van c-Jun in transgeniese muise verminder sensitiwiteit vir kokaïen. Brein Res. 2003; 970:. 73-86 [PubMed]
29. Perrotti LI, Hadeishi Y, Barrot M, Duman RS, Nestler EJ. Induksie van ΔFosB in beloningsverwante breinstrukture na chroniese stres. J Neurosci. 2004; 24:. 10594-10602 [PubMed]
30. Perrotti LI, Bolanos CA, Choi KH, Russo SJ, Edwards S, Ulery PG, Wallace D, Self DW, Nestler EJ, Barrot M. ΔFosB akkumuleer in 'n GABAergiese selbevolking in die posterior stert van die ventrale tegmentale area na psigostimulerende behandeling. Eur J Neurosci. 2005; 21:. 2817-2824 [PubMed]
31. Pich EM, Pagliusi SR, Tessari M, Talabot-Ayer D, Hooft van Huijsduijnen R, Chiamulera C. Algemene neurale substraten vir die verslawende eienskappe van nikotien en kokaïen. Wetenskap. 1997; 275:. 83-86 [PubMed]
32. SAMHSA. O. o. A. Studies, Nasionale Clearinghouse vir Alkohol- en Dwelminligting. Rockville, besturende direkteur: NSDUH-reeks H-28; 2005. Resultate van die 2004 Nasionale Opname oor Dwelmgebruik en Gesondheid: Nasionale Bevindinge.
33. Sim-Selley LJ, Martin BR. Effek van chroniese toediening van R - (+) - [2,3-dihydro-5-metiel-3 - [(morfoliniel) metiel] pirrolo [1,2, 3-de] -1,4-b ensoksasiniel] - (1-naftalenyl) metanonmesilaat (WIN55,212-2) of delta (9) -Tetrahydrocannabinol op kannabinoïed-reseptor aanpassing by muise. J Pharmacol Exp Ther. 2002; 303: 36-44. [PMC gratis artikel] [PubMed]
34. Sutton MA, Karaniese DA, Self DW. Faktore wat 'n geneigdheid vir kokaïen-soekende gedrag tydens onthouding in rotte bepaal. Neuropsychopharmacology. 2000; 22:. 626-641 [PubMed]
35. Ulery PG, Rudenko G, Nestler EJ. Regulering van ΔFosB stabiliteit deur fosforilering. J Neurosci. 2006; 26:. 5131-5142 [PubMed]
36. Vanderschuren LJ, Di Ciano P, Everitt BJ. Betrokkenheid van die dorsale striatum in cue-controlled cocaine soek. J Neurosci. 2005; 25:. 8665-8670 [PubMed]
37. Werme M, Messer C, Olson L, Gilden L, Thorén P, Nestler EJ, Brene S. ΔFosB reguleer wielrigting. J Neurosci. 2002; 22:. 8133-8138 [PubMed]
38. Winstanley CA, LaPlant Q, Theobald DEH, Green TA, Bachtell RK, Perrotti LI, DiLeone FJ, Russo SJ, Garth WJ, Self DW, Nestler EJ. ΔFosB induksie in orbitofrontale korteks verdra toleransie vir kokaïen-geïnduseerde kognitiewe disfunksie. J Neurosci. 2007; 27:. 10497-10507 [PubMed]
39. Young ST, Porrino LJ, Iadarola MJ. Kokaïen veroorsaak stralatiese c-fos-immunoreaktiewe proteïene via dopaminerge D1-reseptore. Proc Natl Acad Sci VSA. 1991; 88: 1291-1295. [PMC gratis artikel] [PubMed]
40. Zachariou V, Bolanos CA, Selley DE, Theobald D, Cassidy MP, Kelz MB, Shaw-Lutchman T, Berton O, Sim-Selley LJ, DiLeone RJ, Kumar A, Nestler EJ. ΔFosB: 'N noodsaaklike rol vir ΔFosB in die kern accumbens in morfinaksie. Nat Neurosci. 2006; 9:. 205-211 [PubMed]
;