surghjente
L'Istitutu Nathan Kline, Orangeburg, New York, 10962, USA. [email prutettu]
astrattu
I zitelli è l'adolescenti sò sempre più esposti à psicostimolanti, sia in furia, sia per a curazione di e malattie neuropsichiatriche cumuni, cume u disturbo da deficit di attenzione cù e senza iperattività. Malgradu l'usu largu di stimolanti psicomotori in i gruppi di età ghjovanu, pocu hè cunosciutu per a risposti crònichi neuroadaptativi crònichi à quessi agenti in u cervello immaturi. Quì dimustremu chì, dopu a crònica amministrazione di i psicostimillanti cocaine e anfetamine, u fattore di trascrezione DeltaFosB hè upregulated in u nucleo accumbens di peradolescentu Surci ma micca in post-a mità, o adultu Surci. Induzione di DeltaFosB si faci ancu solu in u putamen caudatu di peradolescentu Surci dopu à anfetamine amministrazione. Questi risultati mostranu una plasticità unica in u cervellu adolescente di una molecula critica chì regula l'azione psicostimillante è suggerisce chì sti cambiamenti neuroadaptive pudessenu esse implicati in a mediazione di megliu tendenze divintive in l'adolescente per u adult.
I MUVRINI
I psostimulanti sò aduprati in a curazione di patologie cumuni di l'infanzia, cume u disordine di iperattività di deficit d'attenzione. In più, l'abusu di i stimulanti, cum'è l'amfetamina è a cocaina, hè cumunu in i adolescenti, un'età à a quale ùn ci sò evidenze di tendenze di dipendenza addensata in quantu à l'adulti (Estroff et al., 1989; Myers è Anderson, 1991). Malgradu i dati chì indichi effetti comportamentali regolamentati da u sviluppu, pocu hè cunnisciutu à propositu di e risposte neuroadaptive molecolari in u cervello immaturi chì si verificanu durante u tempu di a amministrazione di sti agenti. A cocaina è l'anfetamina ponu effettu cambiamenti comportamentali duranti par via di a stimolazione di dopamina D1i recettori è l'incremento di i livelli di fattori di trascrezioni, cum'è ΔFosB, in u striatum dorsale (ie, putamen caudatu) è u striatum ventrale (ie, nucleo accumbens)Chen et al., 1997). L'aumento di i livelli di BFosB, forse via stabilizzazione di prodotti proteici, si sustene per parechje settimane dopu à esposizione cronica à cocaina o amfetamina è è regulata almeno in parte da via di trasduzione di segnale di dopamina (Chen et al., 1997; Nestler et al., 2001).
U sistema dopaminergicu centralu di i ghjovani animali hè assai in traccia in quantu di i cambiamentu di i moleculi critichi durante u sviluppu nurmale, cum'è dopamina D1u recettore DARPP-32 (dopamina è cAMP regolata fosfoproteina; Mr di 32 kDa) è cAMP (Ehrlich et al., 1990;Teicher et al., 1993; Perrone-Capano et al., 1996; Tarazi et al., 1999;Andersen, 2002). L'esposizione durante stu periodu à i psicostimolantanti, chì aumentanu a neurotrasmisione dopaminergica, pò dà dunque risultassi in risposti molecolari quantitativi è / o qualitativamente diversi, in particolare alterazioni in l'espressione di osFosB. Per testà l'ipotesi chì ci sò risposte neuroadaptive di l'età dependente durante l'esposizione cronica à psicostimolatori, trè gruppi di scrizzi sò stati analizzati in sperienze seriali: adulti (60 d vecchi à l'inizii di l'inizii), periadolescenti è post-imgnittamentu (33 d vechju à l'iniziu di l'iniezione). Questu hè a prima cumparazione diretta di risposte neuroadaptive molecolari à l'esposizione psicostimolante cronica in sti trè gruppi d'età. Avemu scupittu chì, dopu paradigmi identichi di trattamentu, i topi peradolescenti mostrano incremento di regolazione B FosB in risposta sia à cocaina, sia à amfetamina.
MATERIELI E METODI
Amministrazioni animali è droga. I mouse di CD-1 maschili (Charles River Laboratories, Kingston, NY) sò avutu in un ciclu scuro / scuro di 12 hr (6: 00 AM à 6: 00 PM) ad libitumaccesso à l'alimentu è l'acqua. L'animali puderu ammessi à a stanza animali per un minimu di 10 d prima di l'iniziu di l'inizetti. L'animali vennu trattati da dui investigatori chì pussivanu tutte e iniezioni in a stissa camina in cui era abitati. Tutti l'animali sò stati sbandati in 21 di età. L'iniezioni hè stata lanciata à 24 (postu sceglitu), 33 (peradolescent), o 60 (adulto) d di età. L'animali anu ricevutu 20 mg / kg di cocaina (Sigma, St. Louis, MO), 5 mg / kg amfetamina (Sigma), o un quantità equa di salina intraperitoneale tra 4: 00 è 5: 00 PM quotidianamente per 7 d. L'animali sò stati uccisi da decapitazione dopu à una breve esposizione à CO2 in 10: 00 AM u ghjornu dopu à l'iniezione finale. I cervelli sò stati immediatamente cacciò da u craniu, è u putamen caudatu è u nucleo accumbens sò stati rapidamente dissecati nantu à u ghiaccio. Tutte e dicezzioni sò state eseguite da fette cerebrali coronali da un singulu investigatore, è l'estratti di proteine sò stati preparati da u tessutu fresco senza congelazione. Tutte e procedure di l'animale sò state appruvate da u Cunsultu Istituzionale di Cura e Usu Animali è sò conformi à l'Instituti Naziunali di a Salute Guide for the Care and Use of Laboratory Animals.
Analisi Western blot. Per analisi Western blot, quantità equine di proteina (40 μg per putamen caudatu è 20 μg per nucleu accumbens) da ogni campione sò stati carregati in ogni corsia di un gelu 10% SDS-poliacrilamide dopu misurazione di concentrazioni proteiche cù u test BCA (Pierce, Rockford, IL). U caricamentu à parità di proteina hè ancu verificatu da a vista di a proteina totale di Ponceau Rossu dopu u trasferimentu in nitrocellulosa è / o assassinu cun anticolu anti-actina (1: 500; Sigma). L'antisemi di Fos-related antigene (FRA), chì ricunnosce l'isoforme di osFosB, hè statu generosu di u Dr. M. Iadarola (Istituti Naziunali di a Salute, Bethesda, MD) è usatu à una concentrazione di 1: 4000. Studii precedenti (Chen et al., 1997; Hiroi et al., 1997), cumpresu preadsorption di l'antisertu FRA cù l'immunogenu M-peptide, hà dimostratu a specificità di questu antisiru. L'anticorpo monoclonal DARPP-32 5a, adupratu à 1: 10,000, hè generosu fornitu da i Dottori. Hugh Hemmings e Paul Greengard (Università Rockefeller, New York, NY). L'anticorpu di u trasportatore di dopamina (DAT) hè statu da Chemicon (Temecula, CA). I macci sono stati reagiti cù NEN-DuPont (Boston, MA) sistema di chemiluminescenza è esposi à film. Valuri densitometrici per orFosB immunoreactivity sò stati ottenuti usando ScanAnalysis per Apple (Biosoft, Ferguson, MO). U significatu statisticu hè statu determinatu aduprendu un ANOVA à u sensu unicu, seguitu da post hoc U test di paragone multiplu di Tukey o un Studiente senza paru, à duie code t testu cum'è ind'è una figura legende. Per e sperienze di trattamentu droga, l'analisi di ogni fascia d'età hè stata fatta nantu à una macchia separata, è cusì, ogni gruppu salè hè statu attribuitu arbitrariu un valore 100% per u paragunà i gruppi di età. Per e studii ontogenei, campioni di tutti i gruppi d'età sò stati analizzati assai in una sola macchia.
RESULTU
Induzione di ΔFosB dopu a cocaina è l'anfetamina si faci in u nucleo accumbens di solu surcidi peradolescenti
L'espressione di B FosB hè stata misurata in u nucleu accumbens è caudate putamen di post-weanling, periadolescent, è adulti rossi dopu à 7 d di amfetamine o cocaine administration. U nucleo accumbens hè a regione di u cervellu crede di u più criticu per mediare i effetti gratificanti di i psicosimillanti. L'immunoreattività BFosB (35 kDa) hè stata indotta selettivu in u nucleo accumbens di l'animali peradolescenti dopu in administrazione cronica di anfetamina (Fig. 1 A) o cocaina (Fig. 1 B). In cuntrastu, i livelli di FosB (35 kDa) ùn sò micca cambiati significativamente in u nucleo accumbens di i besti post-a sfrottu o di l'adulutu (Fig.1 A,B). In u putamen caudatu, i livelli di FosB (35 kDa) anu ancu significatu in regule elevati dopu a amministrazione di l'anfetamina cronica solu in animali peri adolescenti (Fig.2 A). Tutti e trè fasce di età anu evidenti un aumentu significativu di l'espressione di BFosB (35 kDa) in putamen caudatu dopu assai cronica di cocaina (fig.2 B). A grandezza di l'induzione, però, hè stata maghjina in l'animali peradolescenti, in particulare paragunatu cù u post-mustrazioni (Fig. 2 B). Altri isoformi FRA è Fos sò stati cambiati in tutti i gruppi di età (dati ùn sò micca mostrati).
OrFosB immunità in u nucleo accumbens dopu a cunsunzione psicostimillante cronica. I mouse di CD-1 sò stati injectati una volta ghjornu cù salina, anfetamina o cocaina per 7 d à inizio di ghjornu 24 (P24; post-weanling), ghjornu 33 (P33; peradolescent), o ghjornu 60 (Corsi). I livelli di orFosB (35 kDa) immunureactivity in u nucleo accumbens sò dimostrati dopu anfetamina crònica (A) o cocaine (B) amministrazione. Immunotranti rapprisentanti da salina- (S), anfetamina- (A), è cocaina (C) iniettatu post-a so ghento (P24), peradolescentu (P33), è i surcuri adulti vanu in I pannelli superiore. Pannelli inferiori mostra una percentuale media di SEM di espressione basale ΔFosB. n i valori per ogni gruppu sò mostrati in pubs. L'incremento significativu di inFosB hè statu trovatu in u nucleo accumbens di solu i topi periadolescenti. *p <0.05; **p <0.01 (Studiente t test; saline vs droga).
OrFosB immunità reattiva in putamen caudatu dopu amministrazione psicostimillante crònica. I mouse di CD-1 sò stati injectati una volta ghjornu cù salina, anfetamina o cocaina per 7 d à inizio di ghjornu 24 (P24; post-weanling), ghjornu 33 (P33; peradolescent), o ghjornu 60 (Corsi). I livelli di orFosB (35 kDa) immunureattività in i putamen caudati sò mostrati dopu l'amfetamina crònica (A) o cocaine (B) amministrazione. Immunotranti rapprisentanti da salina- (S), anfetamina- (A), è cocaina (C) topi periadolescent inietati (P33) sò mostrate inpannelli superiore. Pannelli inferiori mostra una percentuale media di SEM di espressione basale ΔFosB. n i valori per ogni gruppu sò mostrati in pubs. Aumenti significativi indotti da l'anfetammina di l'immunoreattività BFosB sò stati trovati in u putamen caudatu di solu surcuri peradolescentiA). L'amministrazione cronica di cocaina hà aumentatu di FosB in tutti i trè gruppi d'età (B). *p <0.05; **p <0.01 (Studiente t test; saline vs droga).
I livelli di DAT è DARPP-32 ùn sò micca cambiati dopu à cocaina o amfetamina crònica
Parechje molecole chjave espresse da neuroni dopaminergichi è / o dopaminoceptivi, cum'è DARPP-32, a D1 u recettore di dopamina, è DAT, cuntribuisce à risposte acute è croniche à psicostimolanti (Moratalla et al., 1996; Fienberg et al., 1998; Sora et al., 1998; Gainetdinov et al., 2001). Data da DARPP-32, D1 U receptoru, è DAT nullu è DAT knock-down toghjetti indicanu una relazione complicata in i so livelli, a regolazione di l'attività dopaminergica, è risposte à psicostimolanti. In fatti, l'induzione BFosB ùn sunu micca in i surnuli nulli DARPP-32 chì ricevenu cocaina cronica (Fienberg et al., 1998). In un tomanu adultu, tuttavia, l'esposizione di 7 d à 20 mg / kg di cocaina ùn hà micca modificatu i livelli cumuni di DARPP-32 (Fienberg et al., 1998). L'adattamentu di a proteina DAT ùn hè micca statu riportatu in precedenza in i toacchi esposti cronicu à i psicosimulanti, ancu se alterazioni di a cunnessione di la radioliganda à u trasportatore di dopamina dopu a esposizione à i psicostimolanti sò stati ripresentatiLetchworth et al., 2001). Quì abbiamo misuratu i livelli di DARPP-32 è DAT proteina per determinà s'espressione di sti proteine hè alterata dopu a crònica psicosimillante amministrazione in una qualsiasi di e trè età di mouse. I nostri risultati ghjunghjenu chì ùn ci sò micca cambiamenti significativi in i livelli di DARPP-32 totale o DAT in tuttu putamen caudatu o nucleo accumbens dopu l'adunzione cronica di cocaina o amfetamina in una di e trè gruppi d'età 1).
Valori di densitometria relativa per DARPP-32 è DAT in P24, P33, e topi adulti trattati cù anfetamina è cocaina relativi à i valori di salina, determinati arbitrariamente à 100%
I livelli di basal di BFosB sò regolati da u sviluppu
Avemu esaminatu l'ontogenia di BFosB perchè i topi adulti aduprati cù espressione aumentata geneticamente modificata di BFosB in u striatum anu una risposta rispettiva di comportamentu à i psicostimolanti (Kelz et al., 1999). Avemu trovu chì i livelli basali di BFosB eranu significativamente più bassi in animali più ghjovani rispetto à l'adultu sia in putamen caudatu sia in nucleo accumbens (Fig.3 A). Livelli di marcatori funzionali di u sistema dopamina, cum'è DARPP-32 (Ehrlich et al., 1990), DAT (Perrone-Capano et al., 1996), è i recettori di dopamina (Teicher et al., 1993; Tarazi et al., 1999) sò ancu regolati da u sviluppu. I rapporti precedenti in i mouse di CD-1 indicanu un piccu in DARPP-32 striatale à ghjornu postnatale 28 (P28) (Ehrlich et al., 1990). In caudate rossu putamenu è nucleo accumbens, D1i livelli di u receptoru picchiu da P28 à P40 (Teicher et al., 1993; Tarazi et al., 1999), ma studii simili ùn sò micca stati messi in u mouse. In cuntrastu, truvatu chì i livelli di proteina DAT in putamen caudatu è nucleo accumbens eranu constanti trà u ghjornu postnatale 24 è l'età adulta (Fig. 3 B). Dunque, i rapporti relativi trà D1 i recettori, DAT, DARPP-32, è ΔFosB differiscono trà i gruppi di età, ponendosi in potenziale in differenze in D1 attività di i recettori chì pudianu influenzà u gradu di l'induzione di osFosB.
Espressione di u sviluppu di BFosB è DAT. A, Δ FosB (35 – 37 kDa) immunureattività in putamen caudatu è nucleo accumbens di topi CD-1 ingenii cum'è di età. L'immunoblotti rappresentativi sò mostrati in pannelli superiore.Pannelli inferiori mostra media ± SEM di trè mouse per gruppu. *p <0.05, adultu versus P24; #p <0.05, adultu versus P36 (test di paragone multiplu di Tukey dopu ANOVA). BValuri densitometrici di l'immunoreattività DAT in putamen caudatu è nucleu accumbens per parechji cursi CD-1 da a età. I livelli di DAT ùn sò micca cambiati tra i tre gruppi d'età.
DISCUSSION
L'effetti comportamentali di i stimulanti psicomotori sò dipendenti da l'età. E tendenze addictive sò più alti in l'adolescenza, quandu l'usu di sostanze illecite si aggira (Estroff et al., 1989; Myers è Anderson, 1991). In realtà, i zitelli più zitelli diventanu spessu disforici quandu sò esposti à psicostimolanti, mentre l'adolescenti è i adulti anu euforiu (Rapoport et al., 1980). In i mudelli di roditori, alcuni studii suggeriscono chì l'ani periadolescenti anu i livelli basali più alti di attività (Lancia è Frenu, 1983) e cambiate risposte à i psicostimolanti in raportu à l'armi più ghjovani è più vechji. In tali casi, mostranu menu stimolazione locomotorie è ricerca di novità in risposta à l'administrazione acuta di basse dosi di psicostimolanti in quantu à l'animali appiccificati è adulti, ma aumentatu di iperattività dopu un trattatu di alta dose. Cù l'amministrazione cronica, a sensibilisazione à a muvimentazione indotta da a cocaina hè più grande in i razzi peradolescenti paragonati à l'adulti, mentre a sensibilisazione à a stereotipia hè più bassu. Inoltre, i dati di microdialisi anu rivelatu differenze tra razi periadolescenti è adulti in quantu à a sensibilizzazione à a liberazione di dopamina indotta da anfetamine (Laviola et al., 1995; Adriani et al., 1998; Adriani è Laviola, 2000;Laviola et al., 2001). Tuttavia, ci sò studii contrastanti quantu a reattività à longu andà à a cocaina dopu l'administrazione di metilfenidatu in ratti adolescentiBrandon et al., 2001; Andersen et al., 2002). Questi ultimi dui rapporti ponu evidenziare a difficoltà di confrontà i studii quandu sò diversi paradigmi sperimentali chì sò usati. I tentativi di confrontà i studii comportamentali in i ghjovani più ghjovani sò cunfususati in più da l'usu di spezie diverse.
U mouse hè diventatu un mudellu animali sempre più impurtante in u studiu di l'usu è di l'abusu di i psicosimillanti, è questu hè a prima analisi sistematica di risposte neuroadaptive molecolari in tre età di sviluppu differente in mouse o in ogni altra specie sola. Studii precedenti da i quali sò stati derivati i nostri paradigmi di curazione hà dimostratu un incremento di ΔFosB in striato isolato dorsale è ventrale di ratti adulti di natura salvatica dopu incesa cronica di cocaina e anfetamina (Hope et al., 1994; Nye et al., 1995; Turgeon et al., 1997) ma solu in u striatum dorsale è ventrale o striatu dorsale isolatu di i topi adulti adulti salvatichi dopu a cocainaFienberg et al., 1998; Zachariou et al., 2001).
Ora dimustru una differenza spaziale è quantitativa in imulFosB indotta da psiculostimolanti in topi post-weanling, periadolescent, è adulti. L'osservazione di una risposta accresciuta in l'animali peradolescenti, paragunatu cù l'adulte è u post-sfruttamentu, hè rinforzata da u fattu chì a risposta hè simile in i topi trattati cù cocaina è amfetamina. A cochea è l'anfetamina psicostimolatori anzianu dopu aumentà a dopamina sinaptica, è a serotonina è a noradrenalina, ma da diversi meccanismi. A cocaina si cunfina cù i trasportatori di plasmalemma per dopamina, serotonina è norepinefrina è inibisce a so ricumapertura in i terminali presinaptici. À u cuntrariu, l'amfetamina prumove u liberu di sti trasmittenti. L'induzione selettiva di FosB in u nucleo accumbens di solu u gruppu di peradolescenti dopu à 7 d di l'amministrazione di stimuli è l'induzione relativamente accresciuta di ΔFosB in putamen caudatu pò esse una rappresentazione neurobiologica o causa di a tendenza anzianu nota à abbandunà i psostimulanti in stu fascia d'età (Estroff et al., 1989; Myers è Anderson, 1991) è altri cambiamenti à longu andà nell'espressione genica, chì differiscono da e gruppi di età (Andersen et al., 2002). Inoltre, queste differenze ponu esse intrinsecamente regolate da alterazioni di u sviluppu in i livelli di e molecole chiave, cum'è FosB stessa. L'impatti potenziali di e differenze in i livelli basali di BFosB tra e gruppi di età hè analogue à quellu propositu per e differenze tra ceppi di ratiHaile et al., 2001). Infatti, anticipemu chì e differenze di tensione simile saranu truvate à i surri inbred. Hè pussibule dinò chì i topi di vechje differenti spessu mostranu adattamenti moleculari diversi in e zone di u cervellu ch'è u nucleo accumbens. L'analisi aggiuntiva usando i topi adolescenti periadolescenti cù alterazioni geneticamente modificate in i livelli di molecole chiave è osservazioni comportamentali simultanee testerà ulteriormente queste ipotesi.
Footnotes
- Received Aprile 8, 2002.
- Revisione hà ricevutu Aostu 6, 2002.
- Accettate Aostu 8, 2002.
Questu travagliu hè statu supportatu da National Institutes of Health / Istitutu Naziunale di Disordini Neurologichi è Accupioni di Accidenti NS41871 (MEE è EMU) è l'Istitutu Naziunale di Grant Abuse Drug P30-DA13429 (EMU).
A cumpondenza deve esse indirizzata à a dittora Michelle E. Ehrlich, l'Università Thomas Jefferson, a Curtis 310, a Strada 1025 Walnut, Philadelphia, PA 19107. E-mail: [email prutettu].
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