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.
font
Departament de Psiquiatria, Centre Mèdic Sud-oest de la Universitat de Texas, Dallas, Texas 75390-9070, EUA.
abstracte
El factor de transcripció DeltaFosB s'acumula i persisteix en el cervell en resposta a l'estimulació crònica. Aquesta acumulació després de l’exposició crònica a medicaments d’abús s’ha demostrat anteriorment per Western blot de manera més espectacular en regions estriatals, incloent-hi l’estriat dorsal (caudat / putamen) i el nucli accumbens. En el present estudi, hem utilitzat la immunohistoquímica per definir amb major precisió anatòmica la inducció de DeltaFosB a tot el cervell dels rosegadors després del tractament farmacèutic crònic. També hem ampliat les investigacions anteriors relacionades amb la cocaïna, la morfina i la nicotina per dos fàrmacs addicionals d’abús, l’etanol i el Delta (9) -tetrahidrocannabinol (Delta (9) -THC, el principi actiu de la marihuana). Mostrem aquí que l’administració crònica, però no aguda, de cadascun dels quatre fàrmacs d’abús, cocaïna, morfina, etanol i Delta (9) -THC, indueix robustament DeltaFosB al nucli accumbens, encara que diferents patrons del nucli contra les subregions shell. d’aquest nucli eren evidents per als diferents medicaments. Els fàrmacs també difereixen pel seu grau d’inducció DeltaFosB en l’estriat dorsal. A més, els quatre fàrmacs van induir DeltaFosB a l'escorça prefrontal, amb els majors efectes observats amb cocaïna i etanol, i tots els fàrmacs van induir DeltaFosB a una petita extensió en l'amígdala. A més, tots els fàrmacs van induir DeltaFosB a l'hipocamp i, amb l'excepció de l'etanol, la major part d'aquesta inducció es va observar a la zona dentada. Es van observar nivells més baixos d’inducció DeltaFosB en altres àrees cerebrals en resposta a un determinat tractament farmacològic. Aquests resultats proporcionen proves addicionals que la inducció de DeltaFosB al nucli accumbens és una acció comuna de pràcticament tots els fàrmacs d’abús i que, més enllà del nucli accumbens, cada fàrmac indueix DeltaFosB de manera específica a la regió en el cervell.
INTRODUCCIÓ
L'exposició aguda a la cocaïna provoca la inducció transitòria dels factors de transcripció c-Fos i FosB a les regions estriatals (Graybiel et al., 1990; Hope et al., 1992; Young et al., 1991), mentre que l'exposició crònica als resultats de les drogues en l'acumulació d'isoformes estabilitzades de ΔFosB, una variant d'aplicació truncada del gen fosB (Hiroi et al., 1997; Hope et al., 1994; Moratalla et al., 1996; Nye et al., 1995). Un cop induïda, ΔFosB persisteix en aquestes regions durant diverses setmanes a causa de la inusual estabilitat de la proteïna. Investigacions més recents han demostrat que l’estabilitat de FosB està mediada per l’absència de dominis de degron que es troben en els extrems C-terminal del FosB de longitud completa i en totes les altres proteïnes de la família Fos (Carle et al., 2007) i per la fosforilació de ΔFosB en el seu N -terminus (Ulery et al., 2006). En canvi, l’administració de fàrmacs crònics no altera l’empalmament del premRNA fosB en mRNA BfosB ni l’estabilitat de l’ARNm (Alibhai et al., 2007), el que indica que l’acumulació de la proteïna ΔFosB és el mecanisme predominant.
Les proves creixents indiquen que la inducció de ΔFosB a les regions estriatals, en particular, l’estriat ventral o el nucli accumbens, és important per mediar els aspectes de l’addicció. La sobreexpressió de ΔFosB en aquestes regions de ratolins bitransgènics inducibles, o mitjançant la transferència de gens mediada per viral, augmenta la sensibilitat d’un animal cap als efectes locomotores i gratificants de la cocaïna i de la morfina, mentre que l’expressió d’un antagonista negatiu dominant de BFosB (denominat Δc-) Jun) té efectes oposats (Kelz et al., 1999; McClung i Nestler, 2003; Peakman et al., 2003; Zachariou et al., 2006). S'ha demostrat que la sobreexpressió de FOSB augmenta la motivació per a la cocaïna (Colby et al., 2003). A més, ΔFosB és induïda preferentment per cocaïna en animals adolescents, que poden contribuir a augmentar la seva vulnerabilitat a l’addicció (Ehrlich et al., 2002).
Malgrat aquestes evidències, queden preguntes importants. Encara que s’ha informat que l’administració crònica de diversos altres fàrmacs d’abús, incloent amfetamina, metamfetamina, morfina, nicotina i fenciclidina, indueix osFosB a regions estriatals (Atkins i col., 1999; Ehrlich et al., 2002; McDaid et al. 2006b; Muller i Unterwald, 2005; Nye et al., 1995; Nye i Nestler, 1996; Pich et al. 1997; Zachariou et al., 2006), poca o cap informació disponible sobre les accions de etanol i Δ9-tetrahidrocannabinol (Δ9-THC, l'ingredient actiu de la marihuana). Dos estudis previs van mostrar que la immunoreactivitat similar a FosB s'indueix en un hipocamp i en algunes altres àrees cerebrals durant la retirada d’etanol, però continua sense saber si aquesta immunoreactivitat representa ΔFosB o FosB de longitud completa (Bachtell et al., 1999; Beckmann et al., 1997 ). L’estudi de l’etanol i (Δ9-THC són particularment importants, ja que avui són dos dels fàrmacs d’abús més àmpliament utilitzats als Estats Units (SAMHSA, 2005). A més, encara que s’ha demostrat que els estimulants o les drogues d’abús d’oposats indueixen ΔFosB a algunes altres regions aïllades del cervell, que, a més del nucli accumbens i del dorsal, inclouen l'escorça prefrontal, l'amígdala, el pallidum ventral, l'àrea tegmental ventral i l'hipocamp (Liu et al., 2007; McDaid et al., 2006a, 2006b; Nye et al., 1995; Perrotti et al., 2005), no hi ha hagut un mapatge sistemàtic de la inducció de ΔFosB en el cervell en resposta a l'exposició crònica a medicaments.
L’objectiu d’aquest estudi era utilitzar procediments immunohistoquímics per mapejar la inducció de ΔFosB al llarg del cervell després de l’administració crònica de quatre fàrmacs prototipus d’abús: cocaïna, morfina, etanol i Δ9-THC.
MATERIALS I MÈTODES
Animals
Tots els experiments es van dur a terme utilitzant rates Sprague Dawley masculines (Charles River, Kingston, 250-275 g). Els animals es van allotjar dos per gàbia i s'havien habituat a les condicions de la sala dels animals durant una setmana abans que comencessin els experiments. Tenien accés gratuït a menjar i aigua. Els experiments es van dur a terme segons protocols revisats pel Comitè Institucional de Cures i Usos d’Animal a la Universitat del Texas Southwestern Medical Center de Dallas.
Tractaments farmacèutics
Cocaïna crònica
Les rates (n = 6 per grup) van rebre dues injeccions diaris de clorhidrat de cocaïna (15 mg / kg ip; Institut Nacional sobre Abús de Drogues, Bethesda, MD) dissolt en 0.9% de la solució de 14 dies. Les rates de control (n = 6 per grup) van rebre injeccions ip de solució salina 0.9% sota el mateix procediment crònic. Totes les injeccions es van donar a les gàbies domèstiques dels animals. Aquest règim de tractament ha demostrat que produeix adaptacions robustes de comportament i bioquímics (vegeu Hope et al., 1994).
Autoadministració de la cocaïna
Els animals (n = 6 per grup) van ser entrenats per pressionar una palanca per a un granulat de sacarosa 45 mg. Després d’aquest entrenament, els animals es van alimentar de manera discontínua i es van implantar quirúrgicament sota anestèsia pentobarbital amb un catèter jugular crònic (tub silàstic, goma verda, Woburn, MA) com es va descriure anteriorment (Sutton et al., 2000). El catèter va passar subcutàniament per sortir de l'esquena mitjançant una cànula de calibre 22 (Plastics One, Roanoke, VA), incrustada en ciment cranioplàstic, i fixada amb malla quirúrgica de Marlex (Bard, Cranston, RI). L’autoadministració es va dur a terme en cambres de prova operants (Med Associates, St. Alban, VT) que eren contextualment diferents de la gàbia domèstica de l’animal i situades en una habitació diferent. Cada càmera es va tancar en un cubicule atenuant equipat amb un conjunt de bomba d'infusió format per una bomba model Razel A (Stamford, CT) i una xeringa de vidre 10 ml connectada a un girador de fluids (Instech, Plymouth Meeting, PA) mitjançant tub de tefló . El tub Tygon va connectar el girant al conjunt del catèter de l’animal i estava tancat per una molla metàl·lica. Cada cambra operant contenia dues palanques (4 × 2 cm2, localitzades 2 cm del terra). Durant l’entrenament d’administració pròpia, una sola palanca d’instrument 20 g sobre la palanca activa va fer una infusió iv de cocaïna (0.5 mg / kg per infusió 0.1 ml) durant un interval d’infusió de 5-s. La infusió va ser seguida per un període de temps d'expiració de 10, durant el qual la llum de la casa es va apagar i la resposta no va produir cap conseqüència programada. La il·luminació de la llum de la casa va indicar el final del període de temps mort. La premsa de palanca sobre la palanca inactiva no va produir cap conseqüència. Els animals s'autogestionen amb cocaïna durant les sessions de prova diàries 14-h de 4 (dies 6 / setmana) durant el seu cicle fosc; la ingesta diària mitjana era ~ 50 mg / kg. Un grup d’animals jugats es va manejar de manera idèntica només que van rebre infusions de cocaïna quan els seus homòlegs autogestionats van rebre drogues. Es va permetre a un grup d’animals de control de solució salina pressionar per a infusions salines. Aquest règim de tractament ha demostrat que produeix adaptacions robustes de comportament i bioquímics (vegeu Sutton et al., 2000).
Morfina crònica
Els grànuls de morfina (cadascun dels quals contenia 75 mg de base de morfina; Institut Nacional de Drogues) es van implantar una vegada al dia per a dies 5 (n = 6). Les rates de control van patir una cirurgia falsa per a dies consecutius de 5 (n = 6). Aquest règim de tractament ha demostrat que produeix adaptacions robustes de comportament i bioquímics (vegeu Nye i Nestler, 1996).
Δ9-THC
Δ9-THC es van dissoldre en una solució 1: 1: 18 d'etanol, emulphor i solució salina. Els ratolins es van injectar subcutàniament dues vegades al dia amb Δ9-THC, o un vehicle per a dies 15. La dosi inicial de 9-THC va ser de 10 mg / kg i la dosi es va duplicar cada tres dies fins a la dosi final de 160 mg / kg. Hem utilitzat ratolins per Δ9-THC, ja que aquest règim de tractament ha demostrat que produeix adaptacions conductuals i bioquímiques robustes en aquesta espècie (Sim-Selley i Martin, 2002).
Etanol
L’etanol (procedent d’estoc de 95%; Aaper, Shelbyville, KY) es va administrar mitjançant una dieta líquida completament nutritiva. Aquest procediment estàndard de l’etanol consisteix en l’administració d’etanol 7% [pes / volum (wt / vol)] en una dieta basada en lactalbumina / dextrosa per als dies 17, temps durant el qual les rates generalment consumeixen etanol a 8 – 12 g / kg / dia i aconseguir nivells d’etanol de sang fins a 200 mg / dl (Criswell i Breese, 1993; Frye et al., 1981; Knapp et al., 1998). La dieta va ser nutricionalment completa (amb concentracions de vitamines, minerals i altres nutrients derivats de les dietes de recerca de l'ICN i equilibrada caloricament (amb dextrosa) a través de rates i rates controlades amb etanol. El dia anterior el volum de dieta equivalent al consum mitjà de les rates tractades amb règim d'etanol, ambdós grups van guanyar pes durant el període d'exposició a l'etanol (no es mostra). Aquest règim de tractament produeix adaptacions robustes de comportament i bioquímics (vegeu Knapp et al., 1998).
Immunohistoquímica
De divuit anys a 24 h després del seu últim tractament, els animals van ser profundament anestèsiats amb hidrat de clor (Sigma, St. Louis, MO) i es van perfilar intracardialment amb 200 ml de solució salina fosfat 10 mM (PBS) seguit de 400 ml de paraformaldehid de 4% a PBS. Es van retirar els cervells i es van emmagatzemar durant la nit en 4% paraformaldehid a 4 ° C. Al matí següent, els cervells es van transferir a una solució de 20% en glicerol 0.1 M PBS per a la crioprotecció. Les seccions coronals (40 µm) es van tallar en un micròtom de congelació (Leica, Bannockburn, IL) i després es van processar per immunohistoquímica. Les immunoreactivitats BFosB i FosB es van detectar utilitzant dos antisueros policlonals de conill. Un antisuer, plantejat contra el terminal C FosB que està absent a ΔFosB (aa 317-334) reconeix FosB de longitud completa, però no BFosB (Perrotti et al., 2004). L’altre antisuer, un anticòs "pan-FosB", es va criar contra una regió interna de FosB i reconeix tant FosB com ΔFosB (sc-48; Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA).
La tinció de tipus FosB es va revelar mitjançant l’ús del mètode complex avidina-biotina peroxidasa. Per a aquest procediment, les seccions cerebrals es van tractar per primera vegada amb 0.3% H2O2 per destruir les peroxidases endògenes i després es van incubar per a 1 h en sèrum de cabra 0.3% Triton X-100 i 3% per minimitzar l'etiquetatge no específic. Les seccions de teixits es van incubar durant la nit a temperatura ambient en sèrum de cabra normal 1%, 0.3% Triton X-100 i anticossos pan-FosB (1: 5000). Les seccions es van rentar, es van col·locar per a 1.5 h a 1: dilució 200 d’immunoglobulina biotinilada antirabbit (DakoCytomation, Carpinteria, CA), rentada i col·locada per 1.5 h a 1: dilució 200 del complex d’avidina-biotina del kit Elite (Vector Laboratoris, Burlingame, CA). L’activitat de peroxidasa es va visualitzar mitjançant la reacció amb diaminobenzidina (Vector Laboratories). Les diapositives codificades es van utilitzar per comptar el nombre de cèl·lules immunodependents FosB. El codi no es va trencar fins que es completés l’anàlisi d’un experiment individual.
Una vegada que es va detectar la immunoreactivitat semblant al FosB, es va dur a terme un etiquetatge fluorescent doble amb l’anticòs FosB específic (terminals C; 1: 500) i l’anticòs pan-FosB (sc-48; 1: 200) per determinar si la proteïna induïda era realment ΔFosB. Es va utilitzar un protocol publicat (Perrotti et al., 2005). Les proteïnes es van visualitzar utilitzant anticossos secundaris marcats amb fluorofor CY2 i CY3 (Laboratoris Jackson ImmunoResearch, West Grove, PA). La localització de l’expressió de la proteïna es va realitzar en un microscopi confocal (Axiovert 100; LSM 510 amb longituds d’ona de l’emissió META de 488, 543 i 633; Zeiss, Thornwood, NY). Les imatges presentades aquí es van capturar en aquest sistema i representen una secció de gruix de µm de 1 a través d’un pla Z.
Anàlisi estadística
Es va avaluar la inducció significativa de cèl·lules ΔFosB + mitjançant proves t o ANOVA unidireccionals seguides de la prova de Newman-Keuls com a anàlisi post hoc. Totes les anàlisis es van corregir per a múltiples comparacions. Les dades s’expressen com a mitjana ± SEM. La significació estadística es va definir com a P <0.05.
RESULTATS
Inducció de ΔFosB en cervell
Per comparar directament els patrons d’inducció de FosB al cervell en resposta a diferents tipus de fàrmacs d’abús, vam administrar quatre fàrmacs prototípics, cocaïna, morfina, etanol i Δ9-THC, i vam examinar l’expressió BFosB 18 – 24 h després de la darrera exposició al fàrmac. . Hem utilitzat pautes de tractament farmacèutic estàndard, que s'han demostrat a la literatura per produir seqüeles de comportament i bioquímica de l’exposició crònica a medicaments (vegeu la secció Materials i mètodes). Els nivells de BFosB van ser quantificats per immunohistoquímica, amb un enfocament en les regions del cervell intermedi i de les regions anteriors del cervell implicades en la recompensa i addicció a la droga. Aquesta bona cartografia de la inducció de FosB es va realitzar amb un anticòs pan-FosB, que reconeix tant ΔFosB com FosB de longitud completa. Tanmateix, sabem que tota la immunoreactivitat observada, per a cadascun dels fàrmacs, es deu únicament a ΔFosB, ja que un anticòs selectiu per a FosB de llarg recorregut (vegeu la secció Material i mètodes) no va detectar cèl·lules positives. A més, tota immunoreactivitat detectada per l’anticòs pan-FosB es va perdre en ratolins knockout fosB, la qual cosa confirma l’especificitat d’aquest anticòs per als productes genètics fosB a diferència d'altres proteïnes de la família Fos. Aquests controls es mostren per a la cocaïna a la figura 1, però també s'han observat per a totes les altres drogues (no mostrades). Aquestes troballes no són sorprenents, ja que en el moment 18-24 h el punt de temps utilitzat en aquest estudi es podria degradar tot el FosB de longitud completa, induït per la darrera administració de fàrmacs, deixant el ΔFosB més estable com l'únic gen fosB producte restant (vegeu Chen et al., 1995; Hope et al., 1994).
. Figura 1
Immunohistoquímica de fluorescència de doble etiquetatge mitjançant anticòs anti-FosB (pan-FosB, Santa-Cruz) o anti-FosB (extremitat C-terminal) a través del nucli accumbens d’animals tractats amb cocaïna aguda o crònica i una rata control. Les taques d'anticossos pan-FosB (més ...)
A la taula I. es presenta un resum de les conclusions generals d’aquest estudi. S'ha trobat que cada un dels quatre fàrmacs indueix significativament BFosB al cervell, encara que amb patrons d’inducció parcialment diferents per a cada fàrmac.
Taula I
Inducció de ΔFosB en cervell per drogues d'abús
Inducció de ΔFosB a regions estriatals
La inducció més dramàtica de FosB es va observar al nucli accumbens i al dorsal struth (caudat / putamen), on els quatre fàrmacs van induir la proteïna (fig. 2 – Fig. 4). Això es mostra quantitativament a la figura 5. La inducció de FosB es va observar tant a les subregions del nucli com de les closques del nucli accumbens, amb una inducció marginalment més gran en el nucli de la majoria dels fàrmacs. També es va observar una ràpida inducció de ΔFosB en l'estri dorsal per a la majoria dels fàrmacs. Una excepció va ser Δ9-THC, que no va induir significativament ΔFosB al nucli accumbens del nucli o en l'estri dorsal malgrat les fortes tendències (vegeu la figura 4; Taula I). Curiosament, l’etanol va produir la major inducció de FosB al nucli del nucli accumbens en comparació amb els altres tractaments.
. Figura 2
Inducció de ΔFosB al nucli de rata accumbens en una rata control (A) o després d’un tractament crònic amb etanol (B), morfina (C) o cocaïna (D). Els nivells d’immunorreactivitat semblant a FosB es van analitzar mitjançant immunohistoquímica mitjançant un anticòs pan-FosB. (més ...)
. Figura 4
Inducció de osFosB al cervell del ratolí després del tractament crònic amb Δ9-THC. Els nivells d’immunorreactivitat semblant a FosB es van analitzar mitjançant immunohistoquímica mitjançant un anticòs pan-FosB en animals control (A, C, E) i Δ9-THC (B, D, F) crònics. Nota (més ...)
. Figura 5
Quantificació de la inducció de osFosB a les regions estriades després de tractaments crònics amb morfina, Δ9-THC, etanol i cocaïna. Els gràfics de barres mostren el nombre mitjà de cèl·lules ΔFosB + en animals control i en animals sotmesos a morfina crònica, (més ...)
Inducció de ΔFosB per exposició a drogues voluntàries versus forçades
Tenint en compte la dramàtica inducció de FosB a les regions estriatals, ens va interessar determinar si la capacitat d'un fàrmac per induir la proteïna en aquestes regions va variar en funció de l'exposició volicional contra la droga forçada. Per abordar aquesta qüestió, vam estudiar un grup de rates que s'autocontrolaven amb cocaïna per a dies 14 i comparàvem la inducció de ΔFosB en aquests animals amb aquells que rebien infusions de ioga de cocaïna i aquells que només rebien solució salina. Com es mostra a la figura 6, la cocaïna autoadministrada ΔFosB induïda de manera robusta al nucli accumbens (tant les subregions del nucli com de la closca) i el dorsal, amb graus d’inducció equivalents vistos per un medicament autoadministrat enfront del iogut. L’abast d’inducció de FosB vist en aquests dos grups d’animals va ser superior al que es va observar amb les injeccions de IP de cocaïna (vegeu la figura 5), probablement a causa de les quantitats molt més grans de cocaïna en l’experiment d’administració pròpia (dosis diàries: 50 mg / kg iv vs. 30 mg / kg ip).
. Figura 6
Quantificació de la inducció de osFosB en regions estriades després de l’administració crònica de cocaïna. Els gràfics de barres mostren el nombre mitjà de cèl·lules ΔFosB + en animals control i en animals sotmesos a tractaments de cocaïna, al nucli i (més ...)
Inducció de ΔFosB en altres regions del cervell
Més enllà del complex estriat, l'administració crònica de drogues d'abús va induir osFosB en diverses altres àrees cerebrals (vegeu la taula I). Hem de destacar que les dades presentades a la taula I són semiquantitatives i no representen una quantificació precisa de la inducció de osFosB, tal com es realitza per a les regions estriades (Fig. 5 i Fig. 6). Tot i això, confiem en la inducció de osFosB en aquestes regions no estriatals: ΔFosB és pràcticament indetectable en aquestes regions en condicions basals, de manera que la detecció consistent de osFosB després de l’exposició crònica a medicaments és estadísticament significativa (P <0.05 per χ2).
La robusta inducció de tots els fàrmacs es va observar a l’escorça prefrontal, amb la morfina i l’etanol que semblen produir els efectes més forts en la majoria de capes (Fig. 4 i Fig. 7). Els quatre fàrmacs també van provocar nivells baixos d’inducció de FosB al nucli del llit de l’estria terminal (BNST), el nucli intersticial de la extremitat posterior de la comissura anterior (IPAC) i en tot el complex amígdala (fig. 8). També es van observar efectes addicionals, específics de determinats medicaments. La cocaïna i l'etanol, però no la morfina o Δ9-THC, van aparèixer per induir nivells baixos de ΔFosB al septe lateral, sense que s'observés la inducció en el septum medial. Tots els fàrmacs van induir ΔFosB a l'hipocamp i, amb l'excepció de l'etanol, es va observar la major part d'aquesta inducció en el gir dentat (Taula I i Fig. 9). En contrast, l'etanol va induir molt poc BFosB en gir giratori i en canvi va induir alts nivells de proteïna als subcamps de CA3-CA1. La cocaïna, la morfina i l'etanol, però no Δ9-THC, van provocar baixos nivells d'inducció de ΔFosB en el gris periaqueductal, mentre que només la cocaïna va induir ΔFosB a la zona tegmental ventral, sense inducció en la substantia nigra (vegeu la Taula I). ).
. Figura 7
Inducció de ΔFosB a l’escorça prefrontal en una rata control (A) o després d’un tractament crònic amb etanol (B), morfina (C) o cocaïna (D). Els nivells d’immunorreactivitat semblant a FosB es van analitzar mitjançant immunohistoquímica mitjançant un anticòs pan-FosB. Etiquetatge (més ...)
. Figura 8
Inducció de ΔFosB als nuclis medials basals laterals i centrals de l’amígdala d’una rata control (A) o en rates amb tractaments amb etanol crònic (B), morfina (C) o cocaïna (D). Els nivells d’immunorreactivitat semblant a FosB van ser analitzats per immunohistoquímica (més ...)
. Figura 9
Inducció de ΔFosB a l’hipocamp d’una rata control (A) o en rates amb tractaments amb etanol crònic (B), morfina (C) o cocaïna (D). Els nivells d’immunorreactivitat semblant a FosB es van analitzar mitjançant immunohistoquímica mitjançant un anticòs pan-FosB. Etiquetatge (més ...)
DISCUSSIÓ
Nombrosos estudis han demostrat que l’administració crònica de diversos tipus de fàrmacs d’abús, incloent cocaïna, anfetamina, metamfetamina, morfina, nicotina i fenciclidina, indueix el factor de transcripció ,FosB al nucli accumbens i al dorsal striatum (vegeu l'apartat Introducció per a referències; revisat a McClung et al., 2004; Nestler et al., 2001). També s'ha observat la inducció de ΔFosB en regions estriatals després del consum crònic de recompenses naturals, com ara el comportament de la roda (Werme et al., 2002). A més, hi ha hagut diversos informes de nivells més baixos d’inducció de FosB en algunes altres regions del cervell, incloent l’escorça prefrontal, l’amígdala, el pallidum ventral, l’àrea tegmental ventral i l’hipocamp (Liu et al., 2007; McDaid et al., 2006a 2006b; Nye et al., 1996; Perrotti et al., 2005), en resposta a algunes d'aquestes drogues d'abús, no obstant això, mai no hi ha hagut un mapatge sistemàtic de la inducció de fàrmacs de FosB en el cervell. A més, malgrat la investigació de la majoria de drogues d'abús, no s'han examinat fins ara dues de les substàncies més maltractades, l'etanol i el ,9-THC, per la seva capacitat d'induir BFosB. L’objectiu d’aquest estudi va ser dur a terme un mapatge inicial de ΔFosB en el cervell en resposta a l’administració crònica de quatre fàrmacs prototipus d’abús: cocaïna, morfina, etanol i Δ9-THC.
Els principals resultats del nostre estudi són que l’etanol i el Δ9-THC, com tots els altres fàrmacs d’abús, indueixen nivells alts de BFosB àmpliament dins del complex estriatal. Aquests resultats estableixen a més la inducció de BFosB en aquestes regions com una adaptació crònica comuna a pràcticament tots els medicaments d’abús (McClung et al., 2004). El patró d’inducció en el complex estriatal va variar una mica pels diferents fàrmacs. Tots els BFosB induïts de manera robusta al nucli accumbens nucli, mentre que tots els fàrmacs-excepte ΔFosB Δ9-THC-significativament induït al nucli accumbens també la closca i el dorsal, i hi va haver tendències fortes de Δ9-THC per produir efectes similars en aquestes últimes regions. El nucli i la closca del nucli accumbens són importants regions de recompensa cerebral, que s'han demostrat com a mediadors crítics de les accions gratificants de les drogues d'abús. De la mateixa manera, l’estriat dorsal s’ha relacionat amb la naturalesa compulsiva o habitual del consum de drogues (Vanderschuren et al., 2005). De fet, s'ha demostrat que la inducció de FosB en aquestes regions augmenta les respostes gratificants a la cocaïna i a la morfina, i també a augmentar les respostes a recompenses naturals, com ara el comportament de la roda i la ingesta d'aliments (Colby et al., 2003; Kelz et al., 1999; Olausson et al., 2006; Peakman et al., 2003; Werme et al., 2003; Zachariou et al., 2006). Es necessita més treball per determinar si la inducció de FosB en aquestes regions media les adaptacions funcionals similars en la sensibilitat d’un individu als efectes gratificants d’altres drogues d’abús.
La inducció de ΔFosB a les regions estriatals no és una funció de la ingesta volitiva del medicament. Per tant, vam demostrar que l’autoradministració de la cocaïna induïa el mateix grau d’FOSB al nucli accumbens i al dorsal striatum, tal com es va observar en animals que van rebre injeccions de joguina equivalents. Aquests resultats demostren que la inducció de FosB en l'estria representa una acció farmacològica de fàrmacs d'abús, independentment del control d'un animal sobre l'exposició a medicaments. Amb un contrast sorprenent, hem demostrat recentment que l’autogestió de la cocaïna indueix diversos nivells més alts de BFosB a l’escorça orbitofrontal en comparació amb l’administració de cocaïna (Winstanley et al., 2007). Aquest efecte era específic per a l'escorça orbitofrontal, ja que es van observar nivells equivalents d’inducció de FosB en l’escorça prefrontal en aquestes dues condicions de tractament. Per tant, encara que la inducció de FosB no està relacionada amb el control volitiu sobre la ingesta de fàrmacs a les regions estriatals, sembla que està influïda per aquests factors motivacionals en certs centres corticals superiors.
També presentem dades semicuantitatives que tots els quatre fàrmacs d’abús indueixen a ΔFosB a diverses regions del cervell fora del complex estriatal, encara que en general en menor mesura. Aquestes altres àrees del cervell inclouen l’escorça prefrontal, l’amígdala, l’IPAC, el BNST i l’hipocamp.. La inducció de fàrmacs de ΔFosB a l'escorça prefrontal i a l'hipocamp pot estar relacionada amb alguns dels efectes de les drogues d'abús sobre el rendiment cognitiu, encara que això encara no s'ha investigat directament. L’amígdala, l’IPAC i el BNST han estat implicats en la regulació de les respostes d’un individu a estímuls aversius. Això planteja la possibilitat que la inducció de FosB en aquestes regions després de l’administració crònica d’un fàrmac d’abús media la regulació de drogues del comportament emocional molt més enllà de la recompensa. Serà interessant examinar aquestes possibilitats en futures investigacions.
Els quatre fàrmacs d'abús estudiats aquí també produeixen alguns efectes específics de la droga. La cocaïna va induir FosB de manera única a l'àrea tegmental ventral, com es va informar anteriorment (Perrotti et al., 2005). De la mateixa manera, la cocaïna i l’etanol induïen de manera única els baixos nivells de BFosB al septum lateral. Δ9-THC va ser únic per a efectes menys dramàtics en la inducció de ΔFosB, en comparació amb altres fàrmacs d'abús, al nucli accumbens del nucli i en l'estri dorsal, com es va esmentar anteriorment. Δ9-THC també va ser únic perquè l'exposició crònica a aquest fàrmac, a diferència de totes les altres, no va induir nivells baixos de BFosB en el gris periaqueductal. Atesa la funció de l’hipocamp i el septum en la funció cognitiva, i el paper d’aquestes regions, així com el gris periaqueductal en la regulació de les respostes d’un animal a situacions de tensió, la inducció específica de -FosB en regions i drogues en aquestes regions podria mediar aspectes importants de acció farmacològica sobre el cervell.
En resum, l’inducció de BFosB a les regions de recompensa cerebral estriatal ha estat àmpliament demostrada com una adaptació crònica compartida a drogues d’abús. Hem ampliat aquesta noció mostrant aquí que dues drogues addicionals i àmpliament maltractades, l’etanol i el ,9-THC, també indueixen FosB en aquestes regions cerebrals. També identificem diverses altres àrees del cervell, implicades en les respostes de la funció cognitiva i de l’estrès, que mostren diversos graus d’inducció de BFosB en resposta a l’exposició crònica a les drogues. Algunes d'aquestes respostes, com la inducció de FosB a les regions estriatals, són comunes a tots els fàrmacs d'abús estudiats aquí, mentre que les respostes en altres àrees del cervell són més específiques. Aquests resultats ara dirigeixen investigacions futures per caracteritzar el paper de la inducció de BFosB en aquestes altres àrees del cervell. També ajuden a definir la utilitat potencial dels antagonistes de ΔFosB com a tractament comú per a les síndromes de drogodependència.
. Figura 3
Inducció de ΔFosB en el putamen caudat de rata en una rata control (A) o després d’un tractament crònic amb etanol (B), morfina (C) o cocaïna (D). Els nivells d’immunorreactivitat semblant a FosB es van analitzar mitjançant immunohistoquímica mitjançant un anticòs pan-FosB. (més ...)
Agraïments
Patrocinador de la concessió de contractes: Institut nacional sobre l'abús de drogues.
REFERÈNCIES
1. Alibhai IN, Green TA, Nestler EJ. Regulació de l'expressió d'ARNm fosB i ΔfosB: estudis in vivo i in vitro. Brain Res. 2007; 11: 4322 – 4333.
2. Atkins JB, Atkins J, Carlezon WA, Chlan J, Nye HE, Nestler EJ. Inducció específica de la regió de BFosB per administració repetida de medicaments antipsicòtics típics versus atípics. Sinapsis. 1999; 33: 118 – 128. [PubMed]
3. Bachtell RK, Wang YM, Freeman P, Risinger FO, Ryabinin AE. El consum d'alcohol produeix canvis selectius a la regió cerebral en l’expressió de factors de transcripció induïbles. Brain Res. 1999; 847: 157 – 165. [PubMed]
4. Beckmann AM, Matsumoto I, Wilce PA. Les activitats d’ADN-APN-1 i Egr s’incrementen en el cervell de les rata durant la retirada de l’etanol. J Neurochem. 1997; 69: 306 – 314. [PubMed]
5. Carle TL, Alibhai IN, Wilkinson MB, Kumar A, Nestler EJ. Mecanismes independents i dependents dels proteasomes per a la desestabilització del FosB: identificació de dominis de degradació del FosB i implicacions per a l'estabilitat ΔFosB. Eur J Neurosci. 2007; 25: 3009 – 3019. [PubMed]
6. Chen JS, Nye HE, Kelz MB, Hiroi N, Nakabeppu I, Hope BT, Nestler EJ. Regulació de les proteïnes proteFosB i FosB-like per tractaments electroconvulsius (ECS) i cocaïna. Mol Pharmacol. 1995; 48: 880 – 889. [PubMed]
7. Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. ΔFosB millora els incentius per a la cocaïna. J Neurosci. 2003; 23: 2488 – 2493. [PubMed]
8. Criswell HE, Breese GR. Efectes similars de l'etanol i el flumazenil en l'adquisició d'una resposta d'evitació de la caixa de llançadora durant la retirada del tractament crònic d'etanol. Br J Pharmacol. 1993; 110: 753 – 760. [Article gratuït PMC] [PubMed]
9. Ehrlich ME, Sommer J, Canas E, Unterwald EM. Els ratolins periadolescents mostren una major regulació del BFosB en resposta a la cocaïna i l'anfetamina. J Neurosci. 2002; 22: 9155 – 9159. [PubMed]
10. Frye GD, Chapin RE, Vogel RA, Mailman RB, Kilts CD, Mueller RA, Breese GR. Efectes del tractament agut i crònic de 1,3-butanodiol sobre la funció del sistema nerviós central: una comparació amb l'etanol. J Pharmacol Exp Ther. 1981; 216: 306 – 314. [PubMed]
11. Graybiel AM, Moratalla R, Robertson HA. L’anfetamina i la cocaïna indueixen l’activació específica de fàrmacs del gen c-fos en compartiments de matrius estriades i subdivisions límbiques de l’estria. Proc Natl Acad Sci USA. 1990; 87: 6912 – 6916. [Article gratuït PMC] [PubMed]
12. Hiroi N, Brown J, Haile C, Ye H, Greenberg ME, Nestler EJ. Ratolins mutants FosB: Pèrdua de la inducció crònica de cocaïna de proteïnes relacionades amb Fos i augment de la sensibilitat als efectes psicomotors i gratificants de la cocaïna. Proc Natl Acad Sci USA. 1997; 94: 10397 – 10402. [Article gratuït PMC] [PubMed]
13. Hope BT, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Regulació de l'expressió gènica immediata i de la unió AP-1 al nucli de la rata accumbens per cocaïna crònica. Proc Natl Acad Sci EUA A. 1992; 89: 5764 – 5768. [Article gratuït PMC] [PubMed]
14. Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, MJ Iadarola, Nakabeppu Y, Duman RS, EJ de Nestler. Inducció d'un complex AP-1 de llarga durada format per proteïnes similars a Fos en el cervell per cocaïna crònica i altres tractaments crònics. Neurona. 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 . L’expressió del factor de transcripció BFosB al cervell controla la sensibilitat a la cocaïna. Naturalesa. 1999; 401: 272 – 276. [PubMed]
16. Knapp DJ, Duncan GE, Crews FT, Breese GR. Inducció de proteïnes similars a Fos i vocalitzacions ultrasòniques durant la retirada d'etanol: evidència addicional per a l'ansietat induïda per la retirada. Alcohol Clin Exp Res. 1998; 22: 481 – 493. [PubMed]
17. Liu HF, Zhou WH, Zhu HQ, Lai MJ, Chen WS. La microinjecció de l’oligonucleòtid antisentit del receptor muscarínic M (5) a VTA inhibeix l’expressió de FosB al NAc i l’hipocamp de rates amb sensibilització d’heroïna. Neurosci Bull. 2007; 23: 1 – 8. [PubMed]
18. McClung CA, Nestler EJ. Regulació de l'expressió gènica i la recompensa de cocaïna per CREB i ΔFosB. Nat Neurosci. 2003; 6: 1208 – 1215. [PubMed]
19. McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. BFosB: un interruptor molecular per a l'adaptació a llarg termini al cervell. Mol Brain Res. 2004; 132: 146 – 154. [PubMed]
20. McDaid J, Dallimore JE, Mackie AR, Napier TC. Canvis en pCREB accumbal i pallidal i ΔFosB en rates sensibilitzades a la morfina: correlacions amb mesures electrofisiològiques evocades per receptors en el pallidum ventral. Neuropsicofarmacologia. 2006a; 31: 1212 – 1226. [Article gratuït PMC] [PubMed]
21. McDaid J, diputat de Graham, Napier TC. La sensibilització induïda per metamfetamina altera diferencialment el pCREB i el Δ-FosB a través del circuit límbic del cervell dels mamífers. Mol Pharmacol. 2006b; 70: 2064 – 2074. [PubMed]
22. Moratalla R, Elibol R, Vallejo M, Graybiel AM. Els canvis a nivell de xarxa en l’expressió de proteïnes Fos-Jun inducibles en l’estriat durant el tractament i retirada cròniques de cocaïna. Neurona. 1996; 17: 147 – 156. [PubMed]
23. Muller DL, Unterwald EM. Els receptors de dopamina D1 modulen la inducció de ΔFosB en l'estria de rata després de l'administració intermitent de morfina. J Pharmacol Exp Ther. 2005; 314: 148 – 154. [PubMed]
24. Nestler EJ, Barrot M, Self DW. ΔFosB: un interruptor molecular sostingut per a l'addicció. Proc Natl Acad Sci USA. 2001; 98: 11042 – 11046. [Article gratuït PMC] [PubMed]
25. Nye HE, Nestler EJ. Inducció d'antígens crònics relacionats amb Fos en cervells de rata per administració crònica de morfina. Mol Pharmacol. 1996; 49: 636 – 645. [PubMed]
26. Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, EJ Nestler. Els estudis farmacològics de la regulació per inducció de cocaïna de Fra crònic (antigen relacionat amb Fos) a l'estriat i al nucli accumbens. J Pharmacol Exp Ther. 1995; 275: 1671 – 1680. [PubMed]
27. Olausson P, Jentsch JD, Tronson N, Neve R, Nestler EJ, Taylor FR. El inFosB al nucli accumbens regula el comportament i la motivació instrumentals reforçats pels aliments. 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, Stock JL, Duman RS, McNeish JD, Barrot M, Self DW, Nestler EJ , Schaeffer E. L'expressió específica específica de la regió cerebral d'un mutant dominant negatiu de c-Jun en ratolins transgènics disminueix la sensibilitat a la cocaïna. Brain Res. 2003; 970: 73 – 86. [PubMed]
29. Perrotti LI, Hadeishi Y, Barrot M, Duman RS, Nestler EJ. Inducció de ΔFosB en estructures cerebrals relacionades amb la recompensa després de l'estrès crònic. J Neurosci. 2004; 24: 10594 – 10602. [PubMed]
30. Perrotti LI, Bolanos CA, Choi KH, Russo SJ, Edwards S, Ulery PG, Wallace D, Self DW, EJ de Nestler, Barrot M. ΔFosB s'acumula en una població de cèl·lules GABAergic a la cua posterior de l'àrea tegmental ventral després del tractament psicoestimulant. Eur J Neurosci. 2005; 21: 2817 – 2824. [PubMed]
31. Pich EM, Pagliusi SR, Tessari M, Talabot-Ayer D, Hooft van Huijsduijnen R, Chiamulera C. Substrats neuronals comuns per a les propietats addictives de la nicotina i la cocaïna. Ciència. 1997; 275: 83 – 86. [PubMed]
32. SAMHSA. O. o. A. Estudis, Centre Nacional d’Intercanvi d’Informació sobre Alcohol i Medicaments Rockville, MD: Sèrie NSDUH H-28; 2005. Resultats de l’enquesta nacional sobre l’ús i la salut de drogues de 2004: resultats nacionals.
33. Sim-Selley LJ, Martin BR. Efecte de l'administració crònica de R - (+) - [2,3-dihidro-5-metil-3 - [(morfolinil) metil] pirrolo [1,2, 3-de] -1,4-b enzoxazinil] - (1-naftalenil) metanona mesilat (WIN55,212-2) o delta (9) -tetrahidrocannabinol sobre l'adaptació del receptor de cannabinoides en ratolins. J Pharmacol Exp Ther. 2002; 303: 36 – 44. [Article gratuït PMC] [PubMed]
34. Sutton MA, Karanian DA, Self DW. Factors que determinen una propensió al comportament que busca la cocaïna durant l'abstinència a les rates. Neuropsicofarmacologia. 2000; 22: 626 – 641. [PubMed]
35. Ulery PG, Rudenko G, Nestler EJ. Regulació de l'estabilitat BFosB per fosforilació. J Neurosci. 2006; 26: 5131 – 5142. [PubMed]
36. Vanderschuren LJ, Di Ciano P, Everitt BJ. Implicació de l'estriat dorsal en la recerca controlada de cocaïna. J Neurosci. 2005; 25: 8665 – 8670. [PubMed]
37. Werme M, Messer C, Olson L, Gilden L, Thorén P, EJ Nestler, Brené S. ΔFosB regula el funcionament de la roda. J Neurosci. 2002; 22: 8133 – 8138. [PubMed]
38. Winstanley CA, LaPlant Q, Theobald DEH, Green TA, Bachkell RK, Perrotti LI, DiLeone FJ, Russo SJ, Garth WJ, Self DW, Nestler EJ. La inducció de BFosB en l'escorça orbitofrontal media la tolerància a la disfunció cognitiva induïda per la cocaïna. J Neurosci. 2007; 27: 10497 – 10507. [PubMed]
39. ST jove, Porrino LJ, MJ Iadarola. La cocaïna indueix proteïnes estriatals c-fos-immunoreactives a través de receptors dopaminèrgics D1. Proc Natl Acad Sci USA. 1991; 88: 1291 – 1295. [Article gratuït PMC] [PubMed]
40. Zachariou V, CA Bolanos, Selley DE, Theobald D, MP de Cassidy, Kelz MB, T Shaw-Lutchman, Berton O, LJ de Sim-Selley, DiLeone RJ, Kumar A, Nestler EJ. ΔFOSB: Un paper essencial per ΔFosB al nucli accumbens en l'acció de la morfina. Nat Neurosci. 2006; 9: 205 – 211. [PubMed]
;