Oorgangsuitdrukking van DeltaFosB in nucleus accumbens naboots die beskermende verslawing fenotipe, maar nie die beskermende depressie fenotipe van omgewingsverryking (2014)

PMCID: PMC4148937

Abstract

Omgewingsverryking produseer beskermende verslawing en depressiefenotipes by rotte. ΔFosB is 'n transkripsiefaktor wat beloning in die brein reguleer en word veroorsaak deur sielkundige stres sowel as dwelmmiddels. Die rol wat ΔFosB speel in die beskermende fenotipes van omgewingsverryking is egter nie goed bestudeer nie. Hier demonstreer ons dat ΔFosB differensieel gereguleer word in rotte wat in 'n geïsoleerde toestand (IC) grootgemaak word in vergelyking met dié in 'n verrykte toestand (EC) in reaksie op beperkingstres of kokaïen.

Chroniese stres of chroniese kokaïenbehandeling verhoog elk ΔFosB-proteïenvlakke in die nucleus accumbens (NAc) van IC-rotte, maar nie van EC-rotte nie as gevolg van 'n reeds verhoogde basale ophoping van ΔFosB wat onder EC-toestande gesien word.

Viraal-gemedieerde ooruitdrukking van ΔFosB in die NAc-dop van paar-gehuiseerde rotte (dws onafhanklik van omgewingsverryking/-isolasie) verhoog die operante reaksie vir sukrose wanneer dit deur honger gemotiveer word, maar verminder die reaksie by versadigde diere. Boonop verminder ΔFosB-ooruitdrukking kokaïen-selfadministrasie, verhoog die uitwissing van kokaïensoek en verminder kokaïen-geïnduseerde herinstelling van binneaarse kokaïen-selfadministrasie; alle gedragsbevindinge wat ooreenstem met die verrykingsfenotipe.

Daarteenoor het ΔFosB-ooruitdrukking egter nie die reaksies van rotte wat deur twee gehuisves word, in verskeie toetse van angs- en depressieverwante gedrag verander nie.

Dus, ΔFosB in die NAc dop naboots die beskermende verslawing fenotipe, maar nie die beskermende depressie fenotipe van omgewingsverryking.

sleutelwoorde: [toename]FosB, omgewingsverryking, depressie, kokaïen self administrasie, adeno-geassosieerde virus (AAV), ooruitdrukking

Inleiding

Lewenservaring, veral in die vroeë stadiums van die lewe, het 'n groot impak op die gedrag van diere deur die lewe. Omgewing speel 'n noodsaaklike rol in die kwesbaarheid en weerstand teen geestesversteurings by mense (Elisei et al., 2013; Akdeniz et al., 2014; Kato en Iwamoto, 2014; van Winkel et al., 2014). In knaagdiermodelle is berig dat die lewe in 'n verrykte omgewing vanaf speen tot jong volwassenheid beskermende verslawing en depressie-fenotipes veroorsaak. (Green et al., 2002, 2003, 2010; Laviola et al., 2008; Solinas et al., 2008, 2009; El Rawas et al., 2009; Thiel et al., 2009, 2010). In hierdie paradigma word diere toegewys aan óf 'n verrykte toestand (EC) waarin diere in groepe gehuisves word en daagliks toegang tot nuwe voorwerpe het, óf 'n geïsoleerde toestand (IC) waarin diere enkelgehuisves word sonder nuutheid of sosiale kontak. Diere wat in die verrykte toestand grootgemaak word, wat sosiale kontak, oefening en nuwigheid insluit, toon minder versterking en soeke na kokaïen of amfetamien in die intraveneuse dwelm self-administrasie paradigma (Green et al., 2002, 2010). Benewens die verslawingfenotipe, produseer sulke blootstelling aan verryking 'n antidepressant-agtige effek in dieremodelle van depressie (Green et al., 2010; Jha et al., 2011). Spesifiek, verrykte diere toon verminderde anhedonia-agtige gedrag in die sukrose-voorkeurtoets, minder sosiale onttrekking in 'n sosiale interaksietoets, en minder onbeweeglikheid in die gedwonge swemtoets (FST). Ten spyte van die anti-verslawing en antidepressant-agtige effekte van verryking, bly die meganismes onderliggend aan hierdie beskermende fenotipes van omgewingsverryking onvolledig verstaan, hoewel ons vorige navorsing 'n rol geïmpliseer het vir verminderde aktiwiteit van die transkripsiefaktor, CREB, in die nucleus accumbens (NAc) ) in die bemiddeling van sommige van die gevolge van omgewingsverryking (Green et al., 2010; Larson et al., 2011). Die doel van hierdie differensiële grootmaakstudies is dus om 'n basiese wetenskaplike benadering te gebruik om molekulêre meganismes van veerkragtigheid te identifiseer wat later na die kliniek vertaal kan word. Hierdie benadering is die omgewingsekwivalent aan goed gevestigde genetiese strategieë soos selektiewe teling (McBride et al., 2014).

Hier fokus ons op 'n ander transkripsiefaktor, ΔFosB, wat prominent in die NAc geïnduseer word deur sekere vorme van stres of deur feitlik alle dwelmmiddels, insluitend kokaïen, morfien, alkohol, nikotien en amfetamien (Hope et al., 1992; Kelz en Nestler, 2000; Perrotti et al., 2004, 2008). As 'n transkripsiefaktor dimeriseer ΔFosB met Jun-familieproteïene, verkieslik JunD, om 'n aktiewe AP-1-kompleks te vorm wat aan die AP-1-responselement bind om die transkripsie van sy teikengene te verbeter of te onderdruk (Nestler, 2001), hoewel nuwe navorsing daarop dui dat ΔFosB ook as 'n homodimeer kan optree (Wang et al., 2012). Die ΔFosB-proteïen is 'n afgeknotte splitsingvariansie van die FosB geen, wat veroorsaak dat die ΔFosB-proteïen twee C-terminale degrondomeine ontbreek, wat die ΔFosB-proteïen verhoed van die vinnige afbraak wat met FosB en alle ander Fos-familieproteïene gesien word. Omdat ΔFosB buitengewoon stabiel is in die NAc, tree ΔFosB baie anders op in reaksie op akute vs. chroniese stimuli in vergelyking met ander Fos-proteïene. Met herhaalde blootstelling aan dwelms van misbruik of stres akkumuleer ΔFosB-proteïen geleidelik en hou aan vir dae tot weke, terwyl FosB en ander Fos-proteïene slegs vir 'n kort tyd (ure) geïnduseer word en 'n verswakte induksie ontwikkel met daaropvolgende blootstelling (Nestler et al., 2001; Nestler, 2008).

Die belangrikheid van ΔFosB is nie net dat dit hoogs geïnduseer word deur dwelmmiddels van misbruik en stres nie, maar dat daar getoon is dat manipulasie van ΔFosB in die brein die gedrag van diere beïnvloed. Selektiewe indusering van ΔFosB in die dynorfienmedium stekelrige neurone in volwasse muise verhoog lokomotoriese sensitiwiteit in reaksie op akute en herhaalde kokaïen, sowel as die lonende reaksies op kokaïen in die gekondisioneerde plekvoorkeurparadigma en versterking in die selfadministrasieparadigma (Kelz et al., 1999; Kelz en Nestler, 2000; Colby et al., 2003).

Alhoewel die beskermende verslawing en depressie fenotipes in detail beskryf is vir omgewingsverrykte rotte, is 'n moontlike rol vir ΔFosB in die bemiddeling van hierdie beskermende fenotipes nie ten volle geëvalueer nie. Vorige studies van omgewingsverryking het getoon dat, in vergelyking met standaard omgewing (SE), 'n verrykte omgewing basale ΔFosB vlakke in beide D1 en D2 medium stekelrige neurone van striatale streke in muise verhoog (Solinas et al., 2009; Lobo et al., 2013). Daarbenewens het verrykte Wistar-rotte verhoogde ΔFosB-positiewe selle in die NAc en prefrontale korteks getoon in vergelyking met SE-rotte, wat 'n moontlike rol van ΔFosB in die beskermende verslawingfenotipe aan nikotien voorstel. (Venebra-Muñoz et al., 2014). Verder verhoog die ooruitdrukking van ΔFosB deur die striatum van muise daaglikse wielloop, wat analoog kan wees aan die verhoogde aktiwiteit van rotte in 'n verrykte omgewing (Werme et al., 2002).

In die huidige studie het ons veronderstel dat: (1) omgewingsverryking akkumulasie van basale ΔFosB-vlakke in die NAc sal verhoog; en (2) hierdie ophoping van ΔFosB sal bydra tot die beskermende effekte van omgewingsverryking.

Materiaal en metodes

diere

Vir omgewingsverryking is manlike Sprague-Dawley-rotte (Harlan, Houston, TX, VSA) ewekansig aan óf EC- óf IC-behuising toegewys vanaf postnatale dag 21 tot dag 51. EC-rotte is in groepe gehuisves (20 per hok) in 'n groot metaal hok (70 × 70 × 70 cm) met verskeie harde plastiekvoorwerpe (kinderspeelgoed, plastiekhouers, PVC-buise, ens.). Hierdie voorwerpe is met nuwe voorwerpe vervang en daagliks in 'n nuwe konfigurasie herrangskik. IC-rotte is alleen in standaard polikarbonaathokke gehuisves. Rotte het gedurende die eksperimente in hierdie toestande gebly en alle gedragstoetse en biochemiese toetse het begin na 51 dae oud (dws ten minste 30 dae van verryking/isolasie). Vir die ooruitdrukking van ΔFosB, is manlike Sprague-Dawley-rotte (Harlan, Houston, TX, VSA) verkry teen grootte 225-250 g en gehuisves in standaard polikarbonaathokke voordat dit stereotakties met 'n adeno-geassosieerde virale vektor (AAV2) ingespuit is. ooruitdrukking van ΔFosB met groen fluoresserende proteïen (GFP) of net GFP as 'n kontrole (sien hieronder). Standaard rotvoedsel en -water was vrylik beskikbaar vir alle rotte behalwe tydens gedragstoetse en voedselregulering. Alle rotte is in 'n beheerde omgewing (temperatuur, 22°C; relatiewe humiditeit, 50%; en 12 uur lig/donker siklus, ligte aan 600 uur) in 'n goedgekeurde kolonie van die Vereniging vir Assessering en Akkreditasie van Laboratoriumdieresorg (AAALAC) gehou. . Alle eksperimente het voldoen aan die NIH-gids vir die versorging en gebruik van laboratoriumdiere en die Universiteit van Texas se mediese tak se institusionele dieresorg- en gebruikskomitee.

Omgewingsverryking is 'n saamgestelde manipulasie wat bestaan ​​uit nuutheid, sosiale kontak en oefening. Paarbehuising verskaf sosiale kontak en verteenwoordig dus 'n EC (sien NIH-gids). Dus, die toepaslike kontrolegroep vir 'n toestand met nuutheid, sosiale kontak en oefening sal 'n groep sonder nuutheid, sosiale kontak of oefening, die IC-toestand, wees. IC-rotte toon minder tekens van chroniese stres as EC-rotte. Spesifiek, EC rotte het vergrote byniere (Mlynarik et al., 2004), afgestomp CORT-reaksies (Stairs et al., 2011), verswakte onmiddellike-vroeë geen-induksie (Zhang et al., manuskrip in voorbereiding) en ΔFosB-akkumulasie (Solinas et al., 2009; Lobo et al., 2013), alle tekens van chroniese stres (Crofton et al., in oorsig).

Sielkundige stres

Verrykte en geïsoleerde rotte is in weggooibare sagte plastiek knaagdierbeperkings (DecapiCone®, Braintree Scientific Inc., MA, VSA) geplaas vir 60 minute vir óf 1 dag (akuut) óf 9 dae (herhaal). Vir kortblootstelling-mRNA-toetse is 30 rotte (5 rotte per groep) onthoof 30 min na die begin van die laaste periode van beperkingstres, rotbreine is onttrek en die NAc is vir mRNA-analise gedissekteer. Vir immunohistochemie is 12 rotte geperfuseer met soutoplossing en 4% paraformaldehied, breine onttrek, post-fikseer in 4% paraformaldehied en gestoor in 20% gliserol in 1xPBS by 4°C. Rotbreine is gesny teen 40 μm met 'n vriesende mikrotoom. Breine is 24 uur na die finale stres geoes om die vollengte FosB-proteïen te laat afbreek (Perrotti et al., 2008).

Binneaarse kokaïen selfadministrasie met omgewingsverryking

Binneaarse kateter inplanting

Rotte is verdoof deur gebruik te maak van ketamien (100 mg/kg IP) en xylasien (10 mg/kg IP) en 'n Silastic-kateter is in die halsaar geplaas en vasgemaak, wat die vel op die dier se rug verlaat het. Elke dag is die kateters toegedien met 0.1 ml van 'n steriele soutoplossing wat heparien (30.0 U/ml), penisillien G-kalium (250,000 8000 U/ml) en streptokinase (XNUMX IU/ml) bevat het om infeksie te voorkom en kateter deursigtigheid te handhaaf. van eksperimente.

Kokaïen selfadministrasie met omgewingsverryking

Twintig verrykte en 20 geïsoleerde rotte is in operante kamers 30 × 24 × 21 cm (Med-Associates, St. Albans, VT) geplaas en toegelaat om 'n hefboom te druk vir infusies van kokaïen (0.5 mg/kg/infusie, NIDA dwelmvoorraad, Research Triangle Institute, NC, VSA) of sout onder 'n vaste verhouding 1 (FR1) skedule vir 2 uur per dag vir 'n totaal van 14 dae. Om soortgelyke kokaïen-inname tussen die EC- en IC-groepe te handhaaf, was daar 'n maksimum van 30 infusies per sessie. Weefselverwerkingskapasiteit was beperk tot 30 monsters, so die rotte wat die laagste reageer van elke groep is nie verwerk nie, wat Ns van 8 vir kokaïen en 7 vir soutgroepe laat. Daar was dus geen EC/IC-verskille in totale kokaïen-inname of tydsverloop van infusies tussen EC- en IC-rotte nie. Rotbreine is 3 uur na die begin van die laaste selftoedieningsessie onttrek en die NAc is gedissekteer vir mRNA en proteïenanalise. Een kant van die NAc is gebruik vir Western klad, die ander kant vir qPCR.

Nie-voorwaardelike kokaïen administrasie met omgewingsverryking

Vir direkte vergelyking met voorheen gepubliseerde literatuur (Hope et al., 1994; Chen et al., 1995), EC (N = 12) en IC-rotte (N = 12) is ingespuit met soutoplossing of 20 mg/kg kokaïen intraperitoneaal (IP) vir 1 dag (akute) of 9 dae (herhaal). Een EC-monster het tydens verwerking verlore gegaan. Die akute groep het inspuitings van sout vir 8 dae en een inspuiting van kokaïen op dag 9 ontvang sodat alle rotte dieselfde aantal inspuitings ontvang het. Breine is 30 min na die laaste inspuiting onttrek en die NAc gedissekteer vir mRNA-analise.

Kwantifisering van mRNA met behulp van qPCR

Die RNA is onttrek deur homogenisering in RNA STAT-60 (Teltest, Friendswood, TX), skeiding van RNA van DNA en proteïen deur gebruik te maak van chloroform, en die totale RNA met isopropanol te presipiteer. Kontaminerende DNA is verwyder (TURBO DNA-Free, Life Technologies, CA, VSA) en 5 ug van die gesuiwerde RNA is omgekeerd getranskribeer in cDNA (SuperScript III First Strand Synthesis: Invitrogen katalogus # 18080051). ΔFosB mRNA is gekwantifiseer deur gebruik te maak van kwantitatiewe intydse PCR (SYBR Green: Applied Biosystems, Foster City, CA) op 'n Applied Biosystems 7500 vinnige thermocycler met primers wat ontwerp is om slegs ΔFosB op te spoor (vorentoe: AGGCAGAGCTGGAGTCGGAGAT; omgekeerde ontwerp: GCCACTGAACTGGTGAT) om rot GAPDH op te spoor (vorentoe: AACGACCCCTTCATTGAC; omgekeerd: TCCACGACATACTCAGCAC). Alle primers is bekragtig en geanaliseer vir spesifisiteit en lineariteit voor eksperimente (Alibhai et al., 2007).

Western klad

Die regterkant van die NAc van kokaïen of sout self-toedienende EC en IC rotte is gehomogeniseer in 'n buffer wat sukrose, Hepes buffer, natriumfluoried, 10% SDS, en protease en fosfatase inhibeerders bevat (Sigma-Aldrich: P-8340, P -2850, P-5726). Proteïenkonsentrasie is geassesseer met behulp van die Pierce BCA Protein Assay Kit (Thermo Scientific, IL, VSA). Omdat proteïen wat uit een rot onttrek is nie genoeg was vir ontleding nie, is 2 monsters van dieselfde groep saamgevoeg, wat 4 monsters vir elke groep produseer. Proteïenmonsters is vir 95 minute by 5° gedenatureer en op 'n 10-20% poliakrielamied-gradiëntgel (Criterion TGX, Bio-Rad Laboratories, CA, VSA) uitgevoer en dan na 'n polivinielideenfluoried (PVDF) membraan (Millipore, MA, VSA) oorgeplaas ). Die membraan is geblokkeer met klad-graad blokker (nie-vet droë melk), geïnkubeer met ΔFosB primêre teenliggaam (haas, 1:1000, #2251, Cell Signaling Technology, MA, VSA) en β-aktien primêre teenliggaam (muis, 1:1000 , Cell Signaling Technology, MA, VSA), gewas met TBST en dan geïnkubeer met fluoresserende sekondêre teenliggaampies (donkie anti-konyn (780 nm), donkie anti-muis (680 nm), 1:15000, Li-Cor Biosciences, NE, VSA). Western blots is dan afgebeeld (Odyssey, Li-Cor Biosciences, NE, VSA) en proteïenvlakke is gekwantifiseer met die Odyssey sagteware.

immunohistochemie

Vir Figuur Figure11 (N = 3), is selle wat ΔFosB bevat gevisualiseer en getel deur immunohistochemiese etikettering van ΔFosB in NAc-skywe gekleur met DAB (DAB-peroksidase-substraatstel, Vector Laboratories, CA, VSA). Die breine is onttrek, na-fikseer, kriobeskerm en in 40 μm skywe wat die NAc bevat op 'n gly-vriesmikrotoom (Leica Biosystems, IL, VSA) verdeel. Die skywe het swewend gebly en is met 1xPBS gespoel voordat endogene peroksidases geblus is, voor blokkering met 3% normale bokserum (Jackson ImmunoResearch, PA, VSA) met 0.3% triton en avidin D (Vector Laboratories, CA, VSA). NAc-skywe is oornag met FosB primêre teenliggaampies geïnkubeer (1:1000, Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX, VSA) met 3% bokserum, 0.3% triton, 1xPBS en biotienoplossing (Vector Laboratories, CA, VSA). Alhoewel hierdie teenliggaam beide FosB en ΔFosB herken, het vorige Western blot-studies getoon dat die oorgrote meerderheid van die immunohistochemiese sein teen 24 uur na stimulasie uit ΔFosB bestaan ​​omdat FosB ver voor 24 uur afbreek (Perrotti et al., 2008). Na was, is skywe geïnkubeer met 'n gebiotinileerde bok anti-konyn sekondêre teenliggaam IgG (Vector Laboratories, CA, VSA), bok serum en 1xPBS. Dan is skywe geïnkubeer met 'n avidien-biotien kompleks (ABC) peroksidase vlek vir 15 min (Thermo Scientific, IL, VSA). Laastens is skywe gemonteer, gedehidreer met etanol en CitriSolv (Fischer Scientific, MA, VSA) en bedek met DPX (Fisher Scientific). Vir seltelling is snitte van Bregma +1.80 tot +1.44 van elke dier gemonster. Die totale aantal ΔFosB-immunopositiewe selle is getel vanaf vier NAc-afdelings van kern en dop van elke rot.

Figuur 1  

Stres en [toename]FosB in EC- en IC-rotte. (A–D) Verteenwoordigende immunohistochemie DAB kleuring van ΔFosB in NAc dop en kern van IC (A en B) en EC (C en D) rotte met (B en D) en sonder (A en C) herhaalde stres (N = 3). (E) kwantifisering ...

Adeno-geassosieerde virus ooruitdrukking [toename]FosB

'n AAV2-gebaseerde vektor wat ΔFosB en gehumaniseerde renilla GFP uitdruk (hrGFP; Winstanley et al., 2007, 2009a,b) of hrGFP beheervektor (N = 10 elk) is bilateraal in die rot NAc ingespuit. Omdat daar geen IC-mense is nie, is paar-gehuiseerde rotte in plaas van IC-rotte gebruik vir hierdie studie om relevansie vir die wetenskaplike gemeenskap te verhoog deur die effekte van ΔFosB te demonstreer onafhanklike van die EC/IC-paradigma. 'n AAV wat hrGFP uitdruk, maar wat nie ΔFosB oordruk nie, is as 'n kontrole gebruik. Die uitdrukking van ΔFosB in vivo is bekragtig deur immunofluoressensiekleuring met FosB primêre teenliggaampie (1:200, Rabbit, Cell Signaling Technology, MA, VSA). AAV vektore is bilateraal in die NAc dop ingespuit (1 μl/kant oor 10 min) met behulp van koördinate (AP = 1.7, L = 2.0, D = −6.5). Die gedragstoetse het 3 weke na die stereotaksiese chirurgie begin. Akkurate plasing is immunohistochemies bepaal na afloop van gedragstoetse.

Sukrose neofobie

ΔFosB ooruitdrukkingsrotte (N = 10) en beheer rotte (N = 8) is vir 1 week hanteer voor die aanvang van gedragstoetse. Om te toets vir angsagtige gedrag, is rotte geëvalueer vir neofobie tot 'n nuwe smaak (sukrose). Rotte is in individuele hokke geskei en water is teen 1600 uur verwyder. Standaard rotwaterbottels is gevul met 'n 1% w/v sukrose oplossing in die rotte se normale “kraan” water en geweeg voordat dit om 1800 uur op elke hok geplaas is. Na 30 min is die bottels verwyder en weer geweeg, en die verskil in die gewig van sukrosebottels voor en na die toets is bereken. Toe is sukrose vir 'n bykomende 2 dae op die hokke vervang om die rotte te laat vertroud wees met die geur van sukrose voor die sukrosevoorkeurtoets.

Verhoogde plus doolhof

Nog 'n toets van angsagtige gedrag, die verhoogde plus doolhof (EPM), is 2 dae na sukrose neofobie getoets. Die EPM meet vektor-gemodifiseerde verkennende gedrag in 'n nuwe en angs-produserende omgewing (Green et al., 2008). Twee geslote arms en twee oop arms (Med Associates Inc., VT, VSA) wat 12 × 50 cm gemeet het, was 75 cm bo die vloer en het fotostrale by die ingang van elke arm gehad. Tyd spandeer op die oop arms is gemonitor vir 5 minute deur fotostraal breek met behulp van Med-PC sagteware.

Koue stres-geïnduseerde ontlasting

Op die dag na EPM is 'n derde angstoets gebruik: ontlasting in reaksie op 'n ligte stresvolle omgewing (koue). Polikarbonaat muishokke (33 × 17 × 13 cm) is vooraf verkoel op ys vir 10 min. Die rotte is vir 30 min in die hokke op ys geplaas en die aantal fekale boli is elke 5 min aangeteken.

Sosiale kontak

Op die volgende dag is depressie-agtige gedrag gemeet met behulp van 'n sosiale interaksie toets. Rotte is geskei vir die 24 uur voor toetsing. Op toetsdag is die rotte saam met hul hokmaat in 'n nuwe omgewing (plastiekhouer, 45 × 40 × 45 cm) geplaas en gedrag is vir 30 min op video opgeneem. Die hoeveelheid tyd wat die paar rotte spandeer het om mekaar te versorg, is deur 'n ondersoeker gemeet wat blind was vir die rotte se toestand.

Suksrose voorkeur

Na sosiale kontak is die sukrose-voorkeurtoets as 'n model van anhedonia gebruik. Rotte wat in paar gehuisves is, is om 1600 uur geskei met kos, maar het nie vir 2 uur toegang tot water toegelaat nie. Om 1800 uur is twee vooraf geweegde waterbottels op elke hok geplaas, een met water, die ander 'n 1% sukrose-oplossing in water. Die waterbottels is in die normale posisie geplaas terwyl die sukrose ongeveer 10 cm weg geplaas is. Die bottels is verwyder en weer geweeg na 15 min.

Lokomotoriese aktiwiteit

Drie dae na sukrosevoorkeur is bewegingsaktiwiteit onder normale ligtoestande geassesseer deur die rotte in helder plexiglaskamers (40 × 40 × 40 cm) te plaas met 'n dun laag beddegoed, omring deur twee 4 × 4 fotostraalmatrikse, een 4 cm bo die grond en een 16 cm bo die grond om horisontale ambulasie en vertikale (grootmaak) aktiwiteit aan te teken. Fotostraalbreuke is vir 2 uur gemonitor deur 'n gewysigde oopveldaktiwiteitstelsel (San Diego Instruments, CA, VSA).

Geforseerde swem toets

Die laaste spontane gedragstoets was die FST, 'n model wat sensitief is vir antidepressante. Rotte is geplaas in 'n Plexiglas silinder gevul met ongeveer 14 L kamertemperatuur (24 ± 0.5°) water vir 15 min op Sessie 1, en 5 min op Sessie 2 die volgende dag. Die rotte is gedroog en terug in hul huishokke geplaas. Swemaktiwiteit is op video opgeneem en die latensie tot die eerste periode van onbeweeglikheid (1 s) en totale tyd onbeweeglik is vir Sessie 2 bepaal deur 'n ondersoeker wat blind was vir die toestande.

Sukrose-operant reageer

Kontrole AAV-rotte en ΔFosB-ooruitdrukkingsrotte is gereguleer tot 85% van vryvoedende gewig oor 7 dae. Alle rotte is opgelei om staafdruk vir sukrose-korrels (Bio-Serv, NJ, VSA) op 'n FR1-skedule van versterking vir 15 min sessies op 5 opeenvolgende dae. Rotte is toe vir 3 dae vrye toegang tot voedsel gegee en weer toegelaat om vir 1 minute staafdruk vir sukrosepellets op 'n FR15-skedule vir 100 minute, hierdie keer teen XNUMX% vryvoergewig.

Kokaïen self-administrasie

Verkryging

Een week na kateter chirurgie (soos hierbo beskryf), is alle rotte (7 kontrole rotte en 10 ΔFosB ooruitdrukking rotte, een kontrole rot is verlore van kateter chirurgie) in operante kamers 30 × 24 × 21 cm (Med-Associates, St. Albans, VT) en toegelaat om self 0.2 mg/kg/infusie-eenheidsdosis kokaïen toe te dien vir 2 uur per sessie vir 4 dae; dan 0.5 mg/kg/infusie vir 3 dae op 'n FR1-skedule. Elke infusie is binneaars toegedien in 'n volume van 0.01 ml oor 5.8 s. Die infusie is aangedui deur die verligting van twee aanduidingsligte vir 20 s, wat 'n uittelperiode aangedui het waartydens geen verdere infusies verkry kon word nie.

Uitwissing

Omdat chroniese kokaïenblootstelling vermoedelik akkumulasie van ΔFosB in kontrolerotte sou veroorsaak, wat sou veroorsaak dat die rotte in beide vektortoestande hoë vlakke van ΔFosB in die brein sou hê, is die rotte vir 4 dae tot hul huishokke beperk sonder selfadministrasie om toe te laat ΔFosB-proteïenvlakke om in kontrole-vektor rotte te verminder. Na 4 dae onthouding is rotte in die operante kamer geplaas en toegelaat om self sout in plaas van kokaïen toe te dien onder 'n FR1 skedule vir 1 uur sessies vir 3 opeenvolgende dae.

Vaste verhouding dosis reaksie

Elke rot (kontrole en ΔFosB-ooruitdrukking) is toegelaat om self 0.00325, 0.0075, 0.015, 0.03, 0.06, 0.125, 0.25, 0.5 mg/kg/infusie-kokaïen in stygende skedule elke dag op 'n FR1-dag opeenvolgende dag toe te dien. Rotte het elke dosis kokaïen self toegedien vir 5 min.

Kokaïen-geïnduseerde herinstelling

Rotte het 'n binne-sessie-herinstellingsprosedure ondergaan. Rotte het 0.5 mg/kg/infusie op 'n FR1-skedule vir 60 minute ontvang, gevolg deur 3 uur van uitsterwing (met toevallige kokaïen-aanwysings). Daarna het hulle 'n IP-inspuiting ontvang (Green et al., 2010) van kokaïen van een van vyf dosisse (0, 2.5, 5, 10 of 20 mg/kg) in 'n ewekansige volgorde vir elke rot oor die 5 sessies van herinstelling. Die laaste 3 uur fase van die sessie was herinstelling reageer, weer met kokaïen leidrade maar steeds sonder kokaïen infusies. Na elke kokaïen-geïnduseerde herinstellingsessie het die rotte 2 tussenliggende dae van hoë dosis (0.5 mg/kg/infusie) kokaïen op 'n FR1-skedule vir 2 uur ontvang om hoë reaksietempo oor sessies te handhaaf. Tydens die kokaïen-selfadministrasieproses het die kateters van sommige rotte geleidelik deursigtigheid verloor; dus is die data van 6 kontrole rotte en 7 ΔFosB-ooruitdrukkingsrotte in hierdie analise gebruik.

Statistiese analise

Tweerigting-variansie-analises (ANOVA's) en twee-rigting herhaalde-maatreëls ANOVA's is gedoen om die vier behandelingsgroepe te vergelyk en beplande vergelykings is gebruik om verskille tussen toestande te vergelyk. Betekenisigheid tussen slegs twee toestande is met behulp van 'n Student s'n ontleed tToets. Almal t-toetsdata het die Shapiro-Wilk-toets van normaliteit geslaag. Alle data word uitgedruk as gemiddelde ± SEM. Statistiese betekenisvolheid is gestel op p < 0.05. Al die verrykte rotte vir 'n enkele eksperiment is in een hok gehuisves, maar as aparte vakke behandel, wat implikasies verskaf met betrekking tot die kwessie van potensiële pseudoreplisering.

Results

EC rotte vertoon hoër basale vlakke van [toename]FosB in NAc as IC-rotte

In vergelyking met IC rotte, het EC rotte 'n aansienlik hoër aantal ΔFosB positiewe selle in beide NAc kern (t(4) = -3.31, p < 0.05) en dop (t(4) = -6.84, p < 0.05) (syfers 1A,C,E,F), wat daarop dui dat die basale toon van ΔFosB hoër is in EC-rotte in vergelyking met IC-rotte. Boonop het Western klad resultate 'n sterk neiging getoon vir EC sout rotte met 'n hoër basale vlak van ΔFosB proteïen in die NAc in vergelyking met IC sout rotte (t(6) = -2.03, p = 0.089; Figuur Figure2A) 2A) deur 'n tweesterttoets te gebruik. Gegewe egter die verhoogde uitdrukking in Figure 1A–F en die toenames gesien in ander artikels (Solinas et al., 2009), ons is vol vertroue in hierdie effek. Die Western blot-bevindinge bevestig ook dat feitlik al die FosB-agtige immunoreaktiwiteit wat deur immunohistochemie opgespoor is, ΔFosB was en nie FosB nie, wat nie op 24 uur opspoorbaar was nie.

Figuur 2  

Kokaïen en [toename]FosB in EC- en IC-rotte. (A–B) Gemiddelde ΔFosB-proteïen (A) en mRNA (B) vlak (±SEM) in NAc na 14 dae van sout- of kokaïen-selfadministrasie in IC- en EC-rotte (N = 7–8). Rooi bande in Paneel a dui aan ...

[toename]FosB word differensieel geïnduseer in EC- en IC-rotte deur stres

Daar was 'n beduidende hoofeffek van herhaalde beperkingstres in beide dop (F(1, 8) = 16.6, P <0.005) en kern (F(1, 8) = 7.9, P < 0.05) van die NAc en 'n hoofeffek van omgewingsverryking in dop (F(1, 8) = 22.3, P < 0.005; Syfers 1A–F). Nog belangriker, die interaksie tussen stres en omgewingsverryking was ook betekenisvol in beide dop (F(1, 8) = 25.6, P <0.01) en kern (F(1, 8) = 6.7, P < 0.05). Die interaksie was sodanig dat, na herhaalde beperkingstres, die aantal ΔFosB-positiewe selle aansienlik toegeneem het in IC-rotte, terwyl hierdie getal nie in EC-rotte verander het na herhaalde stres nie.

Om verder te ondersoek hoe ΔFosB dinamies gereguleer word deur akute vs. herhaalde stres en om vergelyking met vorige navorsing moontlik te maak (Alibhai et al., 2007), induksie van ΔFosB mRNA is bestudeer met akute en herhaalde selfbeheersingstres (Figuur (Figuur1G).1G). Daar was 'n beduidende hoofeffek van stres (F(2, 24) = 31.9, P < 0.001) en omgewingsverryking (F(1, 24) = 5.1, P < 0.05). In die IC-rotte is ΔFosB mRNA sterk geïnduseer na akute beperkingstres. Met herhaalde stres was die induksie van ΔFosB mRNA egter aansienlik verswak in vergelyking met die akute induksie. Daar was ook 'n beduidende interaksie (F(2, 24) = 4.6, P < 0.05), wat aantoon dat die akute induksie van ΔFosB mRNA minder was in EC-rotte in vergelyking met IC-rotte. Dus, EC rotte het hoër basale vlakke van ΔFosB proteïen in die NAc, maar minder ΔFosB mRNA induksie in reaksie op 'n akute stressor.

[toename]FosB word differensieel geïnduseer deur kokaïen in NAc van EC- en IC-rotte

Om vas te stel of EC- en IC-rotte verskillend op kokaïen reageer, het ons die regulering van ΔFosB-proteïen en mRNA in rot NAc na kokaïen-selfadministrasie bestudeer (Figure) 2A, B onderskeidelik). 'n Westerse klad het 'n beduidende hoofeffek van kokaïen aan die lig gebring (F(1, 12) = 24.9, P < 0.001) en 'n beduidende interaksie (F(1,12) = 5.5, P < 0.05). Die interaksie was sodanig dat ΔFosB meer in IC-rotte as EC-rotte toegeneem het (Figuur (Figure2A) .2A). Trouens, na kokaïen self-administrasie was ΔFosB proteïenvlakke aansienlik verhoog net in IC-rotte. Wat mRNA-vlakke betref, het qPCR-resultate ook 'n beduidende hoofeffek van kokaïen (F(1, 26) = 47.1, P < 0.001) en hoofeffek van omgewingsverryking (F(1, 26) = 13.8, P < 0.005). Alhoewel algehele vlakke laer was in EC rotte, het beide groepe ΔFosB mRNA verhoog (Figuur (Figuur2B2B).

Alhoewel die proteïendata die oorspronklike hipotese ondersteun het, is dit vanuit Figuur veronderstel Figuur 1G1G dat EC-rotte minder sou wys mRNA induksie as geïsoleerde rotte in die bogenoemde kokaïen-eksperiment, wat nie gebeur het nie, waarskynlik omdat Figuur Figuur 1G1G het 'n 30 min tydpunt gebruik en die kokaïen eksperiment het 'n 3 uur tydpunt gebruik. Om die mRNA-hipotese verder te ondervra, is 'n 30 minute tydpunt gebruik om beide akute en herhaalde kokaïenbehandeling te ondersoek as 'n beter vergelyking met Figuur Figuur 1G.1G. Omdat akute kokaïen-selfadministrasie van nature problematies is (dws verkrygingsleer), is EC- en IC-rotte akute of 9 dae van herhaalde nie-voorwaardelike kokaïen-IP-inspuitings (20 mg/kg) gegee. Soos veronderstel was daar 'n beduidende hoofeffek van omgewingsverryking (F(1, 17) = 14.3, P < 0.005), maar die hoofeffek van die kokaïenbehandeling (F(2, 17) = 3.4, P = 0.057) en die interaksie (F(2, 17) = 3.4, P = 0.055) het slegs sterk neigings getoon met 'n tweesterttoets. Gegewe egter dat ons rigtinghipoteses uit Figuur Figuur 1G, 1G, is ons uiters gemaklik na ons mening dat EC-rotte minder induksie as IC-rotte vertoon (Figuur (Figure2C2C).

Ooruitdrukking van [toename]FosB in NAc dop boots die beskermende verryking-geïnduseerde verslawing fenotipe na

Om die effek van ΔFosB op rotgedrag onafhanklik van omgewingsverryking/-isolasie te ondersoek (dws om hierdie resultate meer relevant te maak vir nie-EG/IC-studies), is adeno-geassosieerde virus (AAV) gebruik om ΔFosB bilateraal in die NAc in te ooruitdruk. nie-verrykte paar-gehuiseerde rotte. Volgens ons vorige studies is die NAc-dop die meeste sensitief vir beheer van depressieverwante en dwelmgebruik/soekgedrag, so AAV-vektore is in hierdie studie in die NAc-dop ingespuit (Green et al., 2006, 2008, 2010). Syfers 3A, B toon die verteenwoordigende immunohistofluoressensie van ΔFosB met die kontrolevektor (paneel A; dws endogene ΔFosB uitdrukking) en die ΔFosB-ooruitdrukkende vektor (paneel B) in die NAc dop.

Figuur 3  

Ooruitdrukking van [toename]FosB in NAc dop boots die beskermende verslawing fenotipe van omgewingsverryking na. (A–B) Verteenwoordigende immunohistochemie van ΔFosB vir hrGFP-beheer (A) en ΔFosB-ooruitdrukking (B) AAV vektore. ...

Nadat die titer bekragtig is, in vivo uitdrukking en algemene plasing van die virale vektor, het ons eers die effek van ooruitdrukking van ΔFosB in angsmodelle bestudeer. Ooruitdrukking van ΔFosB in die NAc-dop was nie voldoende om die angswekkende effek van omgewingsverryking in die sukrose-neofobie en koue-stres-geïnduseerde ontlastingsparadigmas weer te gee nie (data nie getoon nie). Daarbenewens was daar geen effek op die EPM nie (data nie gewys nie). Omdat omgewingsverryking 'n antidepressant-agtige effek by rotte produseer, het ons volgende depressieverwante toetse op ΔFosB-ooruitdrukkingsrotte uitgevoer. Soortgelyk aan angsmodelle, het resultate getoon dat die ooruitdrukking van ΔFosB in NAc-dop nie voldoende was om depressieagtige gedrag in die sukrosevoorkeurtoets, die sosiale interaksietoets of die FST te verminder nie. (data nie getoon nie).

In die omgewingsverrykingsparadigma vertoon EC-rotte laer basale lokomotoriese aktiwiteit as IC-rotte (Bowling et al., 1993; Rolbal en Bardo, 1994; Smith et al., 1997; Green et al., 2003, 2010). Om die effek van die ooruitdrukking van ΔFosB in die NAc-dop te ondersoek, is spontane lokomotoriese aktiwiteit vir 120 minute getoets. Met behulp van 'n tweesterttoets het die resultate aan die lig gebring dat die ooruitdrukking van ΔFosB in die NAc-dop 'n sterk neiging tot verminderde basale lokomotoriese aktiwiteit by rotte veroorsaak (Figuur (Figuur 3C; 3C; t(16) = 1.84, p = 0.084). Ten spyte daarvan dat dit nie heeltemal statisties betekenisvol is met 'n tweekantige toets nie, is hierdie data steeds intrigerend, aangesien hulle ooreenstem met ons eksplisiete rigtinghipotese gebaseer op Green et al. (2010), wat ooreenstem met die effek van omgewingsverryking.

IIn teenstelling met depressie- en angsmodelle, kon ooruitdrukking van ΔFosB in NAc-dop 'n EC-agtige fenotipe in veelvuldige verslawing / versterkingsparadigmas produseer. ekIn die sukrose-korrel operante self-administrasie toets, was daar 'n beduidende interaksie tussen ΔFosB ooruitdrukking en honger motivering van rotte (F(1, 16) = 7.4, P < 0.01). Rotte wat ΔFosB in die NAc-dop ooruitdruk, het aansienlik geneem meer sukrose korrels onder honger-gemotiveerde toestande (dws teen 85% vry voer liggaamsgewig), maar minder korrels onder die lae gemotiveerde toestand (dws, 100% vry voer gewig; Figuur Figuur 3D), 3D), wat die EC-fenotipe perfek naboots (Green et al., 2010).

In die omgewingsverrykingsparadigma het EG-rotte verminderde kokaïensoekende gedrag in uitsterwing en kokaïengeïnduseerde herinstelling getoon (Green et al., 2010). Dus, kokaïen-neem en soek gedrag is gemeet in ΔFosB-uitdrukking rotte met behulp van die intraveneuse kokaïen self-administrasie paradigma. As 'n model van drang, het die kokaïen-uitsterwingsparadigma aan die lig gebring dat ΔFosB-ooruitdrukking in die NAc-dop die dwelm-soekende gedrag verminder hetr (F(1, 15) = 6.7, P <0.05; Figuur ​Figuur3E).3E). Daar was ook 'n beduidende hoofeffek van sessie (F(2, 30) = 74.0, P < 0.001). Vir onderhoud wat reageer onder 'n FR1-skedule, was daar 'n beduidende hoofeffek van dosis (F(7, 105) = 222.6, P < 0.001) en 'n beduidende interaksie (F(7, 105) = 2.3, P < 0.05) in kumulatiewe kokaïen-inname. Die aard van die interaksie was sodanig dat verskille slegs by hoër dosisse kokaïen sigbaar was (Figuur (Figuur3F).3F). Laastens, in kokaïengeïnduseerde herinstelling was daar 'n beduidende hoofeffek van dosis (F(4, 44) = 15.5, P < 0.001) en 'n neiging vir 'n hoofeffek van ΔFosB-ooruitdrukking deur 'n tweesterttoets (F(1, 11) = 4.1, P = 0.067). Gegewe egter die rigtinghipotese van Green et al. (2010) en die statisties betekenisvolle en konsekwente resultate in Figure 3D,E,F, is dit waarskynlik dat ΔFosB herinstelling verminder (Figuur (Figuur3G).3G). Reageer by die 10 mg/kg dosis was aansienlik laer vir ΔFosB-uitdrukkingsrotte. Die resultate as 'n geheel dui daarop dat die ooruitdrukking van ΔFosB in rot NAc-dop kokaïen neem en soekgedrag verminder, wat in ooreenstemming is met die gedragseffekte van omgewingsverryking.

Bespreking

Die kwesbaarheid van individue vir verslawing en depressie word sterk beïnvloed deur omgewingsfaktore. Omgewingsverryking is 'n paradigma wat die leefomgewing van diere manipuleer, wat beskermende effekte teen baie psigiatriese toestande lewer. ΔFosB speel 'n sleutelrol in die regulering van beloningsfunksie in verskeie breinstreke, insluitend die NAc en dorsale striatum (Koob et al., 1998; wyse, 1998; Wallace et al., 2008; Grueter et al., 2013; Pitchers et al., 2013). In hierdie projek het ons die dinamiese regulering van ΔFosB bestudeer deur beperkingstres en kokaïen in verrykte en geïsoleerde rotte. Die belangrikste bevindinge van hierdie projek is:

(1) EC-rotte het verhoogde ΔFosB-vlakke in die NAc by basislyn in vergelyking met IC-rotte;

(2) slegs IC-rotte versamel bykomende ΔFosB-proteïen met herhaalde stres;

(3) EC rotte vertoon verswakte induksie van ΔFosB mRNA na stres of kokaïen; en

(4) ooruitdrukking van ΔFosB in die NAc van paar-gehuiseerde rotte boots die beskermende verslawingfenotipe na, maar nie die beskermende depressiefenotipe nie.

Mens kan verwag van die gepubliseerde literatuur, wat toon dat transgeniese ΔFosB-ooruitdrukkingsmuise verhoogde sensitiwiteit vir kokaïenbeloning en selfadministrasie toon teen lae dwelmdosisse (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003; Vialou et al., 2010; Robison et al., 2013), dat die ΔFosB-ooruitdrukkende rotte in die huidige eksperiment verhoogde geneigdheid vir kokaïen-selfadministrasie en -soek sal toon. IIn die huidige eksperimente het die ooruitdrukking van ΔFosB in die NAc-dop egter kokaïen-inname en kokaïensoek tydens uitwissing en herinstelling verminder, wat 'n verminderde motivering vir kokaïen aandui. Die teenstrydigheid kan wees as gevolg van die feit dat die transgeniese muise ΔFosB deur die hele striatum uitgedruk het, maar slegs in dynorfien+ selle (Colby et al., 2003). In die huidige eksperiment is ΔFosB ooruitgedruk deur 'n AAV-vektor wat dynorfien+ en enkefalien+ neurone infekteer. Tweedens het die huidige studie gefokus op die NAc-dop eerder as die hele striatale streek.

Benewens die verslawingsfenotipe, produseer omgewingsverryking antidepressante en angswekkende profiele by rotte (Green et al., 2010; Vialou et al., 2010). In die huidige studie kon ooruitdrukking van ΔFosB in die NAc nie effekte produseer in enige van die drie depressie- of drie angstoetse nie. Alhoewel daar baie moontlike faktore is wat daartoe kan bydra dat ΔFosB die verrykingsverslawing naboots, maar nie die depressiefenotipe nie, is dit moontlik dat die NAc-dop meer dominant is vir verslawingverwante gedrag, terwyl depressieverwante gedrag meer robuust deur ander streke bemiddel kan word. Die huidige bevindinge is in stryd met studies in muise waar ΔFosB-ooruitdrukking in die NAc (waar 'n mens nie betroubaar dop vs. kern kan onderskei nie) sterk-antidepressant-agtige effekte in verskeie gedragstoetse geproduseer het (Vialou et al., 2010). Een moontlike rede is dat dit makliker kan wees om die effek van ΔFosB op ernstige stresgedragsmodelle soos sosiale nederlaagstres te sien. Die huidige ooruitdrukkingstudie het depressie-agtige gedrag in die afwesigheid van 'n ernstige stressor ondersoek.

Konsekwent deur hierdie studie het hoë basale vlakke van ΔFosB (bv. van verryking, herhaalde stres of kokaïen) gekorreleer met swakker daaropvolgende induksie van ΔFosB. Dit kan 'n plafon-effek verteenwoordig, met geen verdere induksie moontlik bo-op verhoogde basale vlakke van die proteïen nie. Dit is ook moontlik dat opgehoopte vlakke van ΔFosB kan terugvoer om verdere induksie van ΔFosB mRNA na stres of kokaïen as 'n negatiewe terugvoerlus te inhibeer. Byvoorbeeld, EC-rotte het hoë vlakke van ΔFosB gehad en het 'n verswakte induksie van ΔFosB getoon na stres of kokaïen. Dit onderstreep die negatiewe korrelasie tussen ΔFosB-proteïenvlakke en die mRNA-induksie daarvan. Die negatiewe terugvoer van opgehoopte ΔFosB is ook verantwoordelik vir die verswakte induksie van ΔFosB met herhaalde stres in IC-rotte.

Om duidelik te wees, maak ons ​​geen aansprake dat die omgewingsverrykingsparadigma direkte translasierelevansie het nie, aangesien daar baie min kinders is wat in ware ontbering grootgemaak word (daar moet daarop gelet word dat sosio-ekonomiese ontbering nie gelykstaande is aan omgewingsbeperking nie). Die nut van hierdie paradigma is dat dit 'n nie-geneesmiddel, nie-chirurgiese, nie-genetiese manipulasie is wat beskermende gedragsfenotipes vir verslawing en depressie produseer wat in 'n laboratoriumbeheerde omgewing uitgebuit kan word as 'n basiese wetenskaplike hulpmiddel vir die identifisering van molekulêre meganismes. onderliggende veerkragtigheid teen psigiatriese toestande. Vorige navorsing het die gedragsfenotipes in detail beskryf (Bowling et al., 1993; Rolbal en Bardo, 1994; Bardo et al., 1995; Green et al., 2002, 2003; El Rawas et al., 2009) en meer onlangse studies (Solinas et al., 2009; Green et al., 2010; Lobo et al., 2013), saam met die huidige studie, verskaf leidrade oor die transkripsiemeganismes onderliggend aan hierdie gedragsfenotipes. Die stroomafwaartse transkripsionele teikengene/proteïene wat die beskermende fenotipes produseer, word tans ondersoek (Fan et al., 2013a,b; Lichti et al., 2014).

Ons konseptualisering van omgewingsverryking is dat verryking 'n kontinuum is met isolasie aan die lae kant en volle verryking aan die hoë kant. “Volledige" verryking word in hierdie geval gedefinieer as 'n omgewing waar die subjekte blootgestel word aan nuutheid, nie-bedreigende sosiale kontak met soortgenote, en ruimte en voorwerpe vir oefening toegelaat word. Thierdie drie faktore verteenwoordig almal die saamgestelde toestand van "verryking" omdat hulle elkeen lonend is en elkeen dopamien in die NAc vrystel, en as sodanig 'n algemene neurobiologiese stroombaan aktiveer (Louilot et al., 1986; Calcagnetti en Schechter, 1992; Crowder en Hutto, 1992; Rebec et al., 1997; Bevins et al., 2002). In hierdie konseptualisering word isolasie as die kontrolegroep beskou omdat dit die afwesigheid van die manipulasie verteenwoordig (dws verryking; Crofton et al., in oorsig). Ander konseptualiserings is egter moontlik. In een alternatiewe konseptualisering is die kontinuum dieselfde, maar die isolasiegroep is die eksperimentele groep en die verrykte groep is die kontrole. ekn hierdie model, wat die proefpersone van normale verryking ontneem is die werklike manipulasie. IIn hierdie geval, in plaas daarvan om te sê dat verryking beskermend is, sou mens sê dat isolasie vatbaarheid verleen. Nog 'n derde konseptualisering beweer dat daar geen kontinuum is nie en dat verryking en isolasie twee fundamenteel verskillende manipulasies is. In hierdie siening moet verryking en isolasie geskei word en beide vergelyk word met 'n paar-gehuiseerde kontrole. Gebrek aan 'n universele konsensus oor die aard van verryking verteenwoordig 'n beperking van die paradigma, maar gee tog rigting vir toekomstige studies. Ongeag, die resultate van hierdie eksperimente staan ​​vas, ongeag die daaropvolgende interpretasie.

Omgewing en lewenservarings het 'n sterk invloed op die ontwikkeling en uitdrukking van baie psigiatriese toestande. Om die meganisme van die beskermende verslawing en depressiefenotipes van omgewingsverryking te verstaan, spreek 'n fundamentele vraag in geestesversteuringsnavorsing aan - naamlik die omgewingsbydrae tot vatbaarheid of veerkragtigheid vir psigiatriese toestande. Hierdie studie onderstreep die belangrikheid van ΔFosB in die regulering van verslawingverwante gedrag. In toekomstige studies moet die werking van ΔFosB en die aktiverende en inhiberende effekte daarvan op spesifieke teikengene verder ondersoek word binne die omgewingsverrykingsmodel.

Befondsing en openbaarmaking

Yafang Zhang, geen; Elizabeth J. Crofton, geen; Dinge Li, geen; Mary Kay Lobo, geen; Xiuzhen Fan, geen; Eric J. Nestler, R37DA007359; Thomas A. Green, DA029091.

Konflik van belangstelling

Die skrywers verklaar dat die navorsing gedoen is in die afwesigheid van enige kommersiële of finansiële verhoudings wat as 'n potensiële botsing van belange beskou kan word.

Erkennings

Hierdie eksperimente is befonds deur toekenning van Nasionale Instituut vir Dwelmmisbruik, DA029091 en R37DA007359. Kokaïen verskaf deur die Nasionale Instituut vir Dwelmmisbruik.

Verwysings

  1. Akdeniz C., Tost H., Meyer-Lindenberg A. (2014). Die neurobiologie van sosiale omgewingsrisiko vir skisofrenie: 'n ontwikkelende navorsingsveld. Soc. Psigiatrie Psigiatr. Epidemiol. 49, 507–517 10.1007/s00127-014-0858-4 [PubMed] [Kruisverwysing]
  2. Alibhai IN, Green TA, Potashkin JA, Nestler EJ (2007). Regulering van fosB en DeltafosB mRNA uitdrukking: in vivo en in vitro studies. Brein Res. 1143, 22–33 10.1016/j.brainres.2007.01.069 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  3. Bardo MT, Bowling SL, Rowlett JK, Manderscheid P., Buxton ST, Dwoskin LP (1995). Omgewingsverryking verswak lokomotoriese sensitisering, maar nie in vitro dopamienvrystelling nie, geïnduseer deur amfetamien. Pharmacol. Biochem. Gedrag. 51, 397–405 10.1016/0091-3057(94)00413-d [PubMed] [Kruisverwysing]
  4. Bevins RA, Besheer J., Palmatier MI, Jensen HC, Pickett KS, Eurek S. (2002). Nuwe-objek plek kondisionering: gedrags- en dopaminerge prosesse in uitdrukking van nuwigheid beloning. Gedrag. Brein Res. 129, 41–50 10.1016/s0166-4328(01)00326-6 [PubMed] [Kruisverwysing]
  5. Bowling SL, Bardo MT (1994). Lokomotoriese en lonende effekte van amfetamien in verrykte, sosiale en geïsoleerde grootgemaakte rotte. Pharmacol. Biochem. Gedrag. 48, 459–464 10.1016/0091-3057(94)90553-3 [PubMed] [Kruisverwysing]
  6. Bowling SL, Rowlett JK, Bardo MT (1993). Die effek van omgewingsverryking op amfetamien-gestimuleerde lokomotoriese aktiwiteit, dopamiensintese en dopamienvrystelling. Neuropharmacology 32, 885–893 10.1016/0028-3908(93)90144-r [PubMed] [Kruisverwysing]
  7. Calcagnetti DJ, Schechter MD (1992). Plekkondisionering openbaar die lonende aspek van sosiale interaksie by jong rotte. Fisiol. Gedrag. 51, 667–672 10.1016/0031-9384(92)90101-7 [PubMed] [Kruisverwysing]
  8. Chen J., Nye HE, Kelz MB, Hiroi N., Nakabeppu Y., Hope BT, et al. (1995). Regulering van delta FosB en FosB-agtige proteïene deur elektrokonvulsiewe aanvalle en kokaïenbehandelings. Mol. Pharmacol. 48, 880–889 [PubMed]
  9. Colby CR, Whisler K., Steffen C., Nestler EJ, Self DW (2003). Striatale seltipe-spesifieke ooruitdrukking van DeltaFosB verhoog aansporing vir kokaïen. J. Neurosci. 23, 2488–2493 [PubMed]
  10. Crowder WF, Hutto CW (1992). Operante plek kondisionering maatreëls ondersoek met behulp van twee nie-geneesmiddel versterkers. Pharmacol. Biochem. Gedrag. 41, 817–824 10.1016/0091-3057(92)90233-6 [PubMed] [Kruisverwysing]
  11. Elisei S., Sciarma T., Verdolini N., Anastasi S. (2013). Veerkragtigheid en depressiewe versteurings. Psigiatr. Donau. 25(Bylaag 2), S263–S267 [PubMed]
  12. El Rawas R., Thiriet N., Lardeux V., Jaber M., Solinas M. (2009). Omgewingsverryking verminder die lonende maar nie die aktiverende effekte van heroïen nie. Psigofarmakologie (Berl) 203, 561–570 10.1007/s00213-008-1402-6 [PubMed] [Kruisverwysing]
  13. Fan X., Li D., Lichti CF, Green TA (2013a). Dinamiese proteomika van nucleus accumbens in reaksie op akute sielkundige stres in omgewingsverrykte en geïsoleerde rotte. PLoS One 8:e73689 10.1371/journal.pone.0073689 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  14. Fan X., Li D., Zhang Y., Green TA (2013b). Differensiële fosfoproteoomregulering van nucleus accumbens in omgewingsverrykte en geïsoleerde rotte in reaksie op akute stres. PLoS One 8:e79893 10.1371/journal.pone.0079893 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  15. Green TA, Alibhai IN, Hommel JD, Dileone RJ, Kumar A., ​​Theobald DE, et al. (2006). Induksie van induceerbare cAMP vroeë onderdrukker uitdrukking in nucleus accumbens deur stres of amfetamien verhoog gedragsreaksies op emosionele stimuli. J. Neurosci. 26, 8235–8242 10.1523/jneurosci.0880-06.2006 [PubMed] [Kruisverwysing]
  16. Green TA, Alibhai IN, Roybal CN, Winstanley CA, Theobald DE, Birnbaum SG, et al. (2010). Omgewingsverryking produseer 'n gedragsfenotipe wat gemedieer word deur lae sikliese adenosienmonofosfaatrespons elementbinding (CREB) aktiwiteit in die nucleus accumbens. Biol. Psychiatry 67, 28–35 10.1016/j.biopsych.2009.06.022 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  17. Green TA, Alibhai IN, Unterberg S., Neve RL, Ghose S., Tamminga CA, et al. (2008). Induksie van aktiverende transkripsiefaktore (ATF's) ATF2, ATF3 en ATF4 in die nucleus accumbens en hul regulering van emosionele gedrag. J. Neurosci. 28, 2025–2032 10.1523/jneurosci.5273-07.2008 [PubMed] [Kruisverwysing]
  18. Green TA, Cain ME, Thompson M., Bardo MT (2003). Omgewingsverryking verminder nikotien-geïnduseerde hiperaktiwiteit by rotte. Psigofarmakologie (Berl) 170, 235–241 10.1007/s00213-003-1538-3 [PubMed] [Kruisverwysing]
  19. Green TA, Gehrke BJ, Bardo MT (2002). Omgewingsverryking verminder intraveneuse amfetamien-selfadministrasie by rotte: dosis-responsfunksies vir vaste- en progressiewe verhoudingskedules. Psigofarmakologie (Berl) 162, 373–378 10.1007/s00213-002-1134-y [PubMed] [Kruisverwysing]
  20. Grueter BA, Robison AJ, Neve RL, Nestler EJ, Malenka RC (2013). ΔFosB moduleer die kern direkteur en indirekte padfunksie differensiaal. Proc. Natl. ACAD. Sci. VSA 110, 1923-1928 10.1073 / pnas.1221742110 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  21. Hope B., Kosofsky B., Hyman SE, Nestler EJ (1992). Regulering van onmiddellike vroeë geenuitdrukking en AP-1-binding in die rotnucleus accumbens deur chroniese kokaïen. Proc. Natl. Acad. Sci. VSA 89, 5764–5768 10.1073/pnas.89.13.5764 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  22. Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y., et al. (1994). Induksie van 'n langdurige AP-1-kompleks wat bestaan ​​​​uit veranderde Fos-agtige proteïene in die brein deur chroniese kokaïen en ander chroniese behandelings. Neuron 13, 1235–1244 10.1016/0896-6273(94)90061-2 [PubMed] [Kruisverwysing]
  23. Jha S., Dong B., Sakata K. (2011). Verrykte omgewingsbehandeling keer depressie-agtige gedrag om en herstel verminderde hippokampale neurogenese en proteïenvlakke van brein-afgeleide neurotrofiese faktor in muise wat sy uitdrukking ontbreek deur promotor IV. Vertaal. Psigiatrie 1:e40 10.1038/tp.2011.33 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  24. Kato T., Iwamoto K. (2014). Omvattende DNA-metilering en hidroksimetileringsanalise in die menslike brein en die implikasie daarvan in geestesversteurings. Neuropharmacology 80, 133–139 10.1016/j.neuropharm.2013.12.019 [PubMed] [Kruisverwysing]
  25. Kelz MB, Chen J., Carlezon WA, Whisler K., Gilden L., Beckmann AM, et al. (1999). Uitdrukking van die transkripsiefaktor deltaFosB in die brein beheer sensitiwiteit vir kokaïen. Nature 401, 272–276 10.1038/45790 [PubMed] [Kruisverwysing]
  26. Kelz MB, Nestler EJ (2000). deltaFosB: 'n molekulêre skakelaar onderliggend aan langtermyn neurale plastisiteit. Curr. Mening. Neurol. 13, 715–720 10.1097/00019052-200012000-00017 [PubMed] [Kruisverwysing]
  27. Koob GF, Sanna PP, Bloom FE (1998). Neurowetenskap van verslawing. Neuron 21, 467–476 [PubMed]
  28. Larson EB, Graham DL, Arzaga RR, Buzin N., Webb J., Green TA, et al. (2011). Ooruitdrukking van CREB in die nucleus accumbens dop verhoog kokaïenversterking in self-toedienende rotte. J. Neurosci. 31, 16447–16457 10.1523/JNEUROSCI.3070-11.2011 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  29. Laviola G., Hannan AJ, Macrì S., Solinas M., Jaber M. (2008). Effekte van verrykte omgewing op diermodelle van neurodegeneratiewe siektes en psigiatriese versteurings. Neurobiol. Dis. 31, 159–168 10.1016/j.nbd.2008.05.001 [PubMed] [Kruisverwysing]
  30. Lichti CF, Fan X., English RD, Zhang Y., Li D., Kong F., et al. (2014). Omgewingsverryking verander proteïenuitdrukking sowel as die proteomiese reaksie op kokaïen in rotnucleus accumbens. Voorkant. Gedrag. Neurosci. 8:246 10.3389/fnbeh.2014.00246 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  31. Lobo MK, Zaman S., Damez-Werno DM, Koo JW, Bagot RC, Dinieri JA, et al. (2013). ΔFosB induksie in striatale medium stekelrige neuron subtipes in reaksie op chroniese farmakologiese, emosionele en optogenetiese stimuli. J. Neurosci. 33, 18381–18395 10.1523/JNEUROSCI.1875-13.2013 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  32. Louilot A., Le Moal M., Simon H. (1986). Differensiële reaktiwiteit van dopaminerge neurone in die nucleus accumbens in reaksie op verskillende gedragsituasies. 'n In vivo voltammetriese studie in vry bewegende rotte. Brein Res. 397, 395–400 10.1016/0006-8993(86)90646-3 [PubMed] [Kruisverwysing]
  33. McBride WJ, Kimpel MW, Mcclintick JN, Ding ZM, Edenberg HJ, Liang T., et al. (2014). Veranderinge in geenuitdrukking binne die uitgebreide amygdala na oormatige alkoholgebruik deur adolessente alkohol-voorkeur (P) rotte. Pharmacol. Biochem. Gedrag. 117, 52–60 10.1016/j.pbb.2013.12.009 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  34. Mlynarik M., Johansson BB, Jezova D. (2004). Verrykte omgewing beïnvloed adrenokortikale reaksie op immuunuitdaging en glutamaatreseptor geenuitdrukking in rot-hippokampus. Ann. NY Akad. Sci. 1018, 273–280 10.1196/annale.1296.032 [PubMed] [Kruisverwysing]
  35. Nestler EJ (2001). Molekulêre neurobiologie van verslawing. Am. J. Verslaafde. 10, 201–217 10.1080/105504901750532094 [PubMed] [Kruisverwysing]
  36. Nestler EJ (2008). Resensie. Transkripsiemeganismes van verslawing: rol van DeltaFosB. Filos. Trans. R. Soc. Londen. B Biol. Sci. 363, 3245–3255 10.1098/rstb.2008.0067 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  37. Nestler EJ, Barrot M., Self DW (2001). DeltaFosB: 'n volgehoue ​​molekulêre skakelaar vir verslawing. Proc. Natl. Acad. Wetenskap. VSA 98, 11042–11046 10.1073/pnas.191352698 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  38. Perrotti LI, Hadeishi Y., Ulery PG, Barrot M., Monteggia L., Duman RS, et al. (2004). Induksie van deltaFosB in beloningsverwante breinstrukture na chroniese stres. J. Neurosci. 24, 10594–10602 10.1523/jneurosci.2542-04.2004 [PubMed] [Kruisverwysing]
  39. Perrotti LI, Weaver RR, Robison B., Renthal W., Maze I., Yazdani S., et al. (2008). Afsonderlike patrone van DeltaFosB-induksie in die brein deur dwelmmiddels. Sinaps 62, 358–369 10.1002/syn.20500 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  40. Pitchers KK, Vialou V., Nestler EJ, Laviolette SR, Lehman MN, Coolen LM (2013). Natuurlike en dwelmbelonings werk op algemene neurale plastisiteitsmeganismes met ΔFosB as 'n sleutelbemiddelaar. J. Neurosci. 33, 3434–3442 10.1523/jneurosci.4881-12.2013 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  41. Rebec GV, Christensen JR, Guerra C., Bardo MT (1997). Streeks- en tydelike verskille in intydse dopamien-uitvloeiing in die nucleus accumbens tydens vrye keuse nuwigheid. Brein Res. 776, 61–67 10.1016/s0006-8993(97)01004-4 [PubMed] [Kruisverwysing]
  42. Robison AJ, Vialou V., Mazei-Robison M., Feng J., Kourrich S., Collins M., et al. (2013). Gedrags- en strukturele reaksies op chroniese kokaïen vereis 'n toevoerlus wat ΔFosB en kalsium/kalmodulien-afhanklike proteïenkinase II in die nucleus accumbens-dop betrek. J. Neurosci. 33, 4295–4307 10.1523/jneurosci.5192-12.2013 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  43. Smith JK, Neill JC, Costall B. (1997). Behuisingstoestande na-speen beïnvloed die gedragseffekte van kokaïen en d-amfetamien. Psigofarmakologie (Berl) 131, 23–33 10.1007/s002130050261 [PubMed] [Kruisverwysing]
  44. Solinas M., Chauvet C., Thiriet N., El Rawas R., Jaber M. (2008). Omkering van kokaïenverslawing deur omgewingsverryking. Proc. Natl. Acad. Sci. VSA 105, 17145–17150 10.1073/pnas.0806889105 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  45. Solinas M., Thiriet N., El Rawas R., Lardeux V., Jaber M. (2009). Omgewingsverryking tydens vroeë stadiums van die lewe verminder die gedrags-, neurochemiese en molekulêre effekte van kokaïen. Neuropsychopharmacology 34, 1102–1111 10.1038/npp.2008.51 [PubMed] [Kruisverwysing]
  46. Stairs DJ, Prendergast MA, Bardo MT (2011). Omgewingsgeïnduseerde verskille in kortikosteroon en glukokortikoïed reseptor blokkade van amfetamien selfadministrasie by rotte. Psigofarmakologie (Berl) 218, 293–301 10.1007/s00213-011-2448-4 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  47. Thiel KJ, Pentkowski NS, Peartree NA, Painter MR, Neisewander JL (2010). Omgewingslewensomstandighede wat tydens gedwonge onthouding ingestel is, verander kokaïensoekende gedrag en Fos-proteïenuitdrukking. Neuroscience 171, 1187–1196 10.1016/j.neuroscience.2010.10.001 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  48. Thiel KJ, Sanabria F., Pentkowski NS, Neisewander JL (2009). Anti-drang-effekte van omgewingsverryking. Int. J. Neuropsigofarmakol. 12, 1151–1156 10.1017/s1461145709990472 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  49. van Winkel M., Peeters F., Van Winkel R., Kenis G., Collip D., Geschwind N., et al. (2014). Impak van variasie in die BDNF geen op sosiale stres sensitiwiteit en die buffer impak van positiewe emosies: replikasie en uitbreiding van 'n geen-omgewing interaksie. EUR. Neuropsigofarmakol. 24, 930–938 10.1016/j.euroneuro.2014.02.005 [PubMed] [Kruisverwysing]
  50. Venebra-Muñoz A., Corona-Morales A., Santiago-García J., Melgarejo-Gutiérrez M., Caba M., García-García F. (2014). Verrykte omgewing verswak nikotien self-administrasie en veroorsaak veranderinge in ΔFosB uitdrukking in die rot prefrontale korteks en nucleus accumbens. Neuroreport 25, 694–698 10.1097/wnr.0000000000000157 [PubMed] [Kruisverwysing]
  51. Vialou V., Robison AJ, Laplant QC, Covington HE, Dietz DM, Ohnishi YN, et al. (2010). DeltaFosB in breinbeloningskringe bemiddel veerkragtigheid teen stres en antidepressante reaksies. Nat. Neurosci. 13, 745–752 10.1038/nn.2551 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  52. Wallace DL, Vialou V., Rios L., Carle-Florence TL, Chakravarty S., Kumar A., ​​et al. (2008). Die invloed van DeltaFosB in die kern accumbens op natuurlike beloning-verwante gedrag. J. Neurosci. 28, 10272–10277 10.1523/jneurosci.1531-08.2008 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  53. Wang Y., Cesena TI, Ohnishi Y., Burger-Caplan R., Lam V., Kirchhoff PD, et al. (2012). Klein molekule sifting identifiseer reguleerders van die transkripsie faktor ΔFosB. ACS Chem. Neurosci. 3, 546–556 10.1021/cn3000235 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  54. Werme M., Messer C., Olson L., Gilden L., Thorén P., Nestler EJ, et al. (2002). Delta FosB reguleer wielloop. J. Neurosci. 22, 8133–8138 [PubMed]
  55. Winstanley CA, Bachtell RK, Theobald DE, Laali S., Green TA, Kumar A., ​​et al. (2009a). Verhoogde impulsiwiteit tydens onttrekking van kokaïen-selfadministrasie: rol vir DeltaFosB in die orbitofrontale korteks. Sereb. Cortex 19, 435–444 10.1093/cercor/bhn094 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  56. Winstanley CA, Green TA, Theobald DE, Renthal W., LaPlant Q., DiLeone RJ, et al. (2009b). DeltaFosB-induksie in orbitofrontale korteks versterk lokomotoriese sensitisering ondanks die verswakking van die kognitiewe disfunksie wat deur kokaïen veroorsaak word. Pharmacol. Biochem. Gedrag. 93, 278–284 10.1016/j.pbb.2008.12.007 [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
  57. Winstanley CA, LaPlant Q., Theobald DE, Green TA, Bachtell RK, Perrotti LI, et al. (2007). DeltaFosB-induksie in orbitofrontale korteks bemiddel toleransie vir kokaïen-geïnduseerde kognitiewe disfunksie. J. Neurosci. 27, 10497–10507 10.1523/jneurosci.2566-07.2007 [PubMed] [Kruisverwysing]
  • Wise RA (1998). Dwelmaktivering van breinbeloningsweë. Dwelm Alkohol Afhanklik. 51, 13–22 10.1016/s0376-8716(98)00063-5 [PubMed] [Kruisverwysing]