Lov om natur- og lægemiddelbelønninger om fælles neuralplasticitetsmekanismer med ΔFosB som nøgleformidler (2013)

Denne undersøgelse undersøgte virkningerne af seksuel belønning på DeltaFosB og virkningerne af DeltaFosB på seksuel adfærd og belønning. De standardmolekylære ændringer, der vides at forekomme med stofmisbrug, viste sig at være de samme som forekommer med sex. Med andre ord udviklede DeltaFosB sig til seksuelle stimuli, men alligevel kaprer stoffer den samme mekanisme. Dette afslutter debatten om, hvordan narkotikamisbrug er forskellig fra adfærdsmæssig afhængighed, og hvordan adfærdsmæssig afhængighed simpelthen er tvang (uanset hvad det betyder). Samme kredsløb, samme mekanismer, samme cellulære ændringer, samme tilknyttede adfærd - med mindre forskelle.

J Neurosci. 2013 Feb 20;33(8):3434-3442.

FULLSTUDIE

Pitchers KK, Vialou V, Nestler EJ, Laviolette SR, Lehman MN, Coolen LM.

Kilde

Institut for Anatomi & Cellebiologi, Schulich School of Medicine and Dentistry, University of Western Ontario, London, Ontario N6A 3K7, Canada, Department of Molecular & Integrative Physiology, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan 48109, Fishberg Department of Neuroscience og Friedman Brain Institute, Mount Sinai School of Medicine, New York, New York 10029, og afdelinger for neurobiologi og anatomiske videnskaber og fysiologi og biofysik, University of Mississippi Medical Center, Jackson, Mississippi 39216.

Abstrakt

Misbrugsmedicin inducerer neuroplasticitet i den naturlige belønningsvej, specifikt kernen accumbens (NAc), og derved forårsager udvikling og udtryk for vanedannende adfærd. Nylige beviser tyder på, at naturlige belønninger kan medføre lignende ændringer i NAc, hvilket tyder på, at stoffer kan aktivere plastikmekanismer, der deles med naturlige belønninger, og giver mulighed for et unikt samspil mellem naturlige og narkotikabelønninger.

I denne undersøgelse viser vi, at seksuel oplevelse hos hanrotter efterfulgt af korte eller længerevarende tab af sexbelønning medfører øget amfetaminbelønning, der er angivet ved sensibiliseret betinget præference for amfetamin med lav dosis (0.5 mg / kg). Desuden var starten, men ikke det langsigtede udtryk, af forbedret amfetaminbelønning korreleret med en forbigående forøgelse af dendritiske rygsøjler i NAc. Dernæst blev en kritisk rolle for transkriptionsfaktoren ΔFosB i seks-oplevelsesinduceret forstærket amfetaminbelønning og tilhørende stigninger i dendritiske rygsøjler på NAc-neuroner etableret ved anvendelse af viral vektorgenoverførsel af den dominerende-negative bindingspartner ΔJunD. Derudover blev det påvist, at seksuel oplevelsesinduceret forstærket lægemiddelbelønning, ΔFosB og spinogenese er afhængig af parringsinduceret dopamin D1-receptoraktivering i NAc. Farmakologisk blokade af D1 receptor, men ikke D2 receptor, i NAc under seksuel adfærd svækket ΔFosB induktion og forhindrede øget spinogenese og sensibiliseret amfetamin belønning.

TSamtidig viser disse resultater, at stoffer med misbrug og naturlig belønning opfører sig på fælles molekylære og cellulære mekanismer af plasticitet, der styrer sårbarheden over for narkotikamisbrug, og at denne øgede sårbarhed medieres af ΔFosB og dens nedstrøms transkriptionelle mål.

Introduktion

Naturlig belønning adfærd og narkotika belønning konvergerer på en fælles neurale vej, mesolimbic dopamin (DA) system, hvor nucleus accumbens (NAc) spiller en central rolle (Kelley, 2004). Narkotika af misbrug inducerer neuroplasticitet i mesolimbic systemet, som spiller en formodet rolle i overgangen fra stofbrug til narkotikamisbrug (Hyman et al., 2006; Kauer og Malenka, 2007; Kalivas, 2009; Chen et al., 2010; Koob og Volkow, 2010; Wolf, 2010a; Mameli og Luscher, 2011). Det er blevet antaget, at narkotika og naturlige belønninger ikke aktiverer de samme neuroner i mesolimbic systemet, og dermed aktiverer disse lægemidler unikt og ændrer dette kredsløb (Cameron og Carelli, 2012). Det er imidlertid blevet mere og mere klart, at naturlige og narkotikabelønninger påvirker mesolimbic systemet på både ensartede og forskellige måder, der muliggør et samspil mellem naturlig belønning, specifikt sex belønning, og virkningerne af misbrugsmedicin (Frohmader et al., 2010a; Pitchers et al., 2010a; Olsen, 2011).

Seksuel adfærd er meget givende (Tenk et al., 2009),

Disse resultater tyder på, at erfaringer fra natur- og stofbelønning deler fælles mekanismer for neural plasticitet, som igen påvirker sårbarheden over for stofmisbrug.

Målet med den nuværende undersøgelse var at bestemme de cellulære mekanismer, som medierede sex-oplevelsesinduceret plasticitet, hvilket igen medfører øget lægemiddelbelønning. Specielt blev transkriptionsfaktorens faktor ΔFosB undersøgt, fordi den er involveret i virkningerne af både naturlige og medicinske præmier (Nestler et al., 2001; Werme et al., 2002; Olausson et al., 2006; Wallace et al., 2008; Hedges et al., 2009; Pitchers et al., 2010b). Derudover blev rollen af ​​dopamin D1-receptorer (D1R) for seksuel oplevelsesinduceret neuralplasticitet undersøgt, fordi NAc ΔFosB induktion og forøget rygtæthed efter psykostimulant administration er udtrykt i D1R-holdige neuroner (Lee et al., 2006; Kim et al., 2009) og afhængig af D1R-aktivering (Zhang et al., 2002).

Her anvendte vi viral vektor-medieret ekspression af en dominerende-negativ bindingspartner for ΔFosB, diOlistic-mærkning og farmakologiske manipulationer for at teste hypotesen om, at de krydsfølsomme virkninger af seksuel oplevelse efterfulgt af belønningsophobning på forbedret Amph-belønning medieres af en D1R-afhængig induktion af ΔFosB i NAc og efterfølgende forøgelse af NAc-rygsøjletæthed. Sammen giver resultaterne bevis for, at natur- og stofbelønninger deler fælles mekanismer for neural plasticitet, med ΔFosB som en kritisk mediator.

Materialer og Metoder

Dyr.

Voksenhankøn (225-250 g ved ankomsten) og hunkøn (210-220 g) Sprague Dawley-rotter (Charles River Laboratories) blev anbragt i plexiglasbure i samme kønpar gennem eksperimenter under temperatur- og fugtighedsregulering og på en 12 / 12 h lys / mørk cyklus med mad og vand frit tilgængeligt. Kvindelige partnere til parring sessioner var ovariectomized og modtog subkutane implantater indeholdende 5% østradiolbenzoat (Sigma-Aldrich) og injektioner af 500 μg progesteron (i 0.1 ml sesamolie, Sigma-Aldrich) 4 h før testning. Alle procedurer blev godkendt af dyrepleje- og brugskomiteerne ved University of Western Ontario og University of Michigan og er i overensstemmelse med det canadiske råd om dyrepleje og nationale institutter for sundhedsretningslinjer, der involverer hvirveldyr i forskning.

Seksuel adfærd.

Parringssessioner fandt sted i den tidlige mørke fase (mellem 2 og 6 h efter den mørke periode) under mørk rød belysning i rene testburer (60 × 45 × 50 cm). Mandlige rotter parret til ejakulation under 4 eller 5 daglige parringssessioner. Fem sessioner blev valgt, fordi vi tidligere har vist, at dette paradigme forårsager langsigtet tilrettelæggelse af seksuel adfærd (Pitchers et al., 2010b), tværsensibilisering til Amph-lokomotorisk aktivitet (Pitchers et al., 2010a), og belønning (Pitchers et al., 2010a). Ejakulering blev valgt som slutpunkt for hver parringssession, fordi vi tidligere viste, at det var afgørende for virkninger af sexoplevelse på Amph lokomotorisk sensibilisering (Pitchers et al., 2010a), som ikke forekom, da dyr fik lov til at parre sig med kvinder uden udvisning af ejakulation. Seksuelle adfærdsparametre (dvs. latens til første montering, intromission og ejakulation og antal mounts og intromissions) blev registreret som beskrevet tidligere (Pitchers et al., 2010b). For alle forsøg blev seksuelt erfarne grupper tilpasset til sexadfærd (totalt antal ejakulationer og latens til ejakulation under hver parringssession). Efter den femte parringssession forblev haner beboet med samme kønspartnere og fik ikke lov til at parre sig under sex afholdelsesperioder af 1, 7 eller 28 d. Dyr, der forblev seksuelt naive, blev håndteret og anbragt i samme rum som seksuelt erfarne mænd. Derudover blev naive kontroller anbragt i rene testburer i en time i 5 sammenhængende dage uden adgang til en modtagelig kvinde.

ΔFosB-ekspression.

Dyrene blev dybt bedøvet (natriumpentobarbital; 390 mg / kg; ip) og perfuseret intrakardialt med 50 ml 0.9% saltvand efterfulgt af 500 ml 4% paraformaldehyd (Sigma-Aldrich) i 0.1 m phosphatbuffer (PB) for tiden punkt og DR antagonist eksperimenter. Hjerner blev fjernet og efterfixeret for 1 h ved stuetemperatur i samme fikseringsmiddel, derefter opbevaret ved 4 ° C i 20% saccharose og 0.01% natriumazid i 0.1 m PB. Til DR-antagonistforsøgene blev hjerner fjernet og halveret langs sagittalaksen. Den ene halvdel blev opbevaret i PB og anvendt til DiOlistics, og den anden blev behandlet for ΔFosB. Koronale sektioner (35 μm) blev skåret med et frysende mikrotom (Microm H400R), opsamlet i fire parallelle serier i kryoprotektantopløsning (30% saccharose og 30% ethylenglycol i 0.1 m PB) og opbevaret ved -20 ° C. Frie flydende sektioner blev vasket grundigt med 0.1 m PBS, pH 7.35, mellem inkubationer, og alle trin var ved stuetemperatur. Sektioner blev udsat for 1% H2O2 (10 min) og inkubationsopløsning (1 h; PBS indeholdende 0.1% BSA, Fisher; og 0.4% Triton X-100, Sigma-Aldrich). Sektioner blev derefter inkuberet natten over i pan-FosB kanin polyklonalt antistof (1: 5K; sc-48 Santa Cruz Biotechnology), tidligere valideret (Perrotti et al., 2004, 2008; Pitchers et al., 2010b). Pan-FosB-antistoffet blev rejst mod en intern region delt af FosB og ΔFosB og er tidligere blevet karakteriseret til specifikt at visualisere ΔFosB-celler på de tidspunkter, der blev anvendt i denne undersøgelse (> 1 d efter stimulus) (Perrotti et al., 2004, 2008; Pitchers et al., 2010b). Dernæst blev sektioner inkuberet i biotinkonjugeret gede-anti-kanin-IgG (1h; 1: 500 i PBS +; Vector Laboratories), avidin-biotin-peberrodsperoxidase (1 h; ABC elite; 1: 1000 i PBS; Vector Laboratories) , og 0.02% 3,3'-diaminobenzidin-tetrahydrochlorid (10 min; Sigma-Aldrich) med 0.02% nikkelsulfat i 0.1 m PB med hydrogenperoxid (0.015%). Sektioner blev monteret på Superfrost plus glasskinner (Fisher) og dækket med dibutylphthalat xylen.

Antal ΔFosB-IR-celler blev talt i NAc-skalen og kernen inden for standardområder for analyse (400 × 600 μm) som tidligere beskrevet (Pitchers et al., 2010b). To sektioner blev talt pr. NAc subregion, i gennemsnit pr. Dyr. I tidsforsøgseksperimentet blev tal af ΔFosB-IR-celler udtrykt som en foldændring af den naive kontrolgruppe på det passende tidspunkt og sammenlignet mellem erfarne og naive grupper for hver subregion ved hvert enkelt tidspunkt ved anvendelse af uparrede t tests med et signifikansniveau på p <0.05. I ΔJunD-AAV- og DR-antagonistforsøg blev der anvendt henholdsvis en tovejs eller envejs ANOVA og Holm – Sidak-metoden. Derudover blev ΔFosB-IR-celler talt i det dorsale striatum (analyseområde: 200 × 600 μm), straks dorsalt til NAc og ved siden af ​​den laterale ventrikel hos alle dyr i DR-antagonistforsøget. Envejs ANOVA og t test blev brugt til at sammenligne mellem grupper.

DiOlistics.

For tidspunktet og ΔJunD viralvektorforsøg perfunderedes rotter intrakardielt med 50 ml saltvand (0.9%) efterfulgt af 500 ml 2% paraformaldehyd i 0.1 m PB. Hjerner blev snittet (100 μm koronal) ved anvendelse af et vibratom (Microm) og sektioner opbevaret i 0.1 m PB med 0.01% natriumazid ved 4 ° C. Coating af wolframpartikler (1.3 μm-diameter, Bio-Rad) med det lipofile carbocyaninfarvestof DiI (1,1'-dioctadecyl-3,3,3'3'-tetramethylindocarbocyaninperchlorat; Invitrogen) blev udført som tidligere beskrevet (Forlano og Woolley, 2010). DiI-coatede wolframpartikler blev leveret ind i vævet ved 160-180 psi ved anvendelse af Helios Gene Gun-systemet (Bio-Rad) gennem et filter med 3.0 μm porestørrelse (BD Biosciences) og tilladt diffunde gennem neuronale membraner i 0.1 m PB for 24 h mens lysbeskyttet ved 4 ° C. Dernæst blev skiver postfixeret i 4% paraformaldehyd i PB til 3 h ved stuetemperatur, vasket i PB og monteret i rammeforseglede kamre (Bio-Rad) med gelvatol indeholdende anti-fading agent 1,4-diazabicyclo (2,2) octan ( 50 mg / ml, Sigma-Aldrich) (Lennette, 1978).

DiI-mærkede neuroner blev afbildet under anvendelse Zeiss LSM 510 m konfokalmikroskop (Carl Zeiss) og helium / neon 543 nm laser. For hvert dyr blev 2-5-neuroner i hver NAc-subregion eller i skallen (baseret på placering i forhold til landemærker, herunder lateral ventrikel og anterior commissure) i ΔJunD-AAV- og DR-antagonistforsøg, anvendt til at lokalisere en region af interesse for en anden orden dendrit for rygkvotificering. For hver neuron blev 2-4-dendritter analyseret for at kvantificere en total dendritisk længde på 40-100 μm. Dendritiske segmenter blev fanget under anvendelse af 40 × vanddypningsmål ved 0.25 μm intervaller langs z-axis, og et 3D-billede blev rekonstrueret (Zeiss) og gennemgået deconvolution (Autoquant X, Media Cybernetics) ved hjælp af adaptiv (blind) og teoretisk PSF-indstilling som anbefalet af softwaren. Spindeltætheden blev kvantificeret ved hjælp af filamentmodulet i Imaris softwarepakke (version 7.0, Bitplane). Antal dendritiske rygsøjler blev udtrykt pr. 10 μm i gennemsnit for hver neuron og derefter for hvert dyr. Statistiske forskelle blev bestemt ved hjælp af tovejs-ANOVA'er i tidsserieforsøg mellem seksuelt naive og erfarne dyr på hvert tidspunkt (faktorer: seksuel oplevelse og NAc-subregion) og i ΔJunD-eksperimentet (faktorer: seksuel erfaring og viral vektor) og en -way ANOVA i DR antagonist eksperimentet. Koncern sammenligninger blev foretaget med Holm-Sidak metoden med et signifikansniveau på p <0.05.

Konditioneret sted præference.

CPP eksperimentelle design var identisk som tidligere beskrevet (Pitchers et al., 2010a) ved anvendelse af et upartisk tre-rumsapparat (Med Associates) og upartisk design med enkeltparringskonditioneringsforsøg af d-Amph-sulfat (Amph; Sigma-Aldrich; 0.5 mg / ml / kg sc beregnet ud fra den frie base) i det parrede kammer og saltvand i det opparrede kammer under alternative dage og udføres i den første halvdel af lysfasen. Kontroldyr modtog saltvand i begge kamre.

CPP score blev beregnet for hvert dyr som tiden brugt (i sekunder) i det parrede kammer under efterprøvningen minus pretest. Envejs-ANOVA'er og Holm-Sidak-metoden blev brugt til at sammenligne grupper i tidspunkterne. uparret t test med betydning sat til p <0.05 blev brugt til at sammenligne Naive-Sal og Naive Amph inden for hvert tidspunkt i tidspunktforsøget og inden for hver viral vektorbehandling i ΔJunD-eksperimentet. I tidseksperimentet blev envejs ANOVA'er og Holm – Sidak-metoden brugt til at sammenligne de seksuelt erfarne grupper (Exp-Sal, 7 d Exp Amph og 28 d Exp Amph) og uparrede t test blev brugt til at sammenligne 2 naive grupper. Tovejs ANOVA og Holm-Sidak-metoden blev brugt til at sammenligne alle grupper i DR-antagonisteksperimentet. To unpaired t test blev brugt til at sammenligne Naive-Sal- og Naive Amph-grupper med hver viral vektorbehandlingsbetingelse (GFP eller AJunD), da data var for variable i AJunD-grupperne for at muliggøre ANOVA-analyse. Alle signifikansniveauer blev fastsat til p <0.05.

Virale vektoreksperimenter.

Mandrotter blev anæstetiseret med ketamin (87 mg / ml / kg; ip) og xylazin (13 mg / ml / kg ip), anbragt i et stereotaksisk apparat (Kopf Instruments) og modtaget bilaterale mikroinjektioner af rekombinante adenoassocierede virale vektorer kodende Kun GFP (grønt fluorescerende protein) eller ΔJunD (dominant-negativ bindingspartner af ΔFosB) og GFP, i NAc (koordinater: AP + 1.5, ML ± 1.2 fra bregma; DV-7.6 fra skalle) i et volumen af ​​1.5 μl / halvkugle over 7 min ved anvendelse af en Hamilton sprøjte (Harvard Apparatus). ΔJunD reducerer ΔFosB-medieret transkription ved konkurrencedygtig heterodimerisering med ΔFosB og dermed forhindring af binding af ΔFosB til AP-1-regionen inden for promotorregioner af målgener (Winstanley et al., 2007; Pitchers et al., 2010b). Selvom ΔJunD binder med høj affinitet til ΔFosB, er det muligt, at nogle af de observerede virkninger af ΔJunD kan medieres ved at antagonisere andre AP-1 proteiner. Det ser imidlertid ud til, at ΔFosB er det overvejende AP-1-protein udtrykt under de testede betingelser (Pitchers et al., 2010b). Mellem 3 og 4 uger senere modtog dyr seksuel oplevelse under 4 sammenhængende parringssessioner eller forblev naiv for at oprette 4-grupper: seksuelt naiv GFP, seksuelt oplevet GFP, seksuelt naiv ΔJunD og seksuelt erfaren ΔJunD. Seksuel oplevelse bestod af 4 sammenhængende daglig parringssession. Dyr blev testet for CPP og diOlistics. Verifikation af injektionssteder blev udført som beskrevet tidligere (Pitchers et al., 2010b). NAc sektioner (coronal; 100 μm) blev immunforarbejdet for GFP (1: 20,000; kanin anti-GFP antistof; Invitrogen). Spredning af virus var primært begrænset til skaldelen af ​​NAc'en med yderligere spredning til kernen.

D1R / D2R-antagonister.

Mandrotter blev bedøvet med en intraperitoneal injektion (0.1 ml / kg) ketamin (87 mg / ml) og xylazin (13 mg / ml) og anbragt i et stereotaksisk apparat (Kopf Instruments). Bilaterale 21-måleguide-kanyler (Plast One) blev sænket mod NAc ved AP + 1.7, ML ± 1.2 fra bregma; -6.4 DV fra kraniet og sikret med dental akryl, klæbet til tre skruer sat i kraniet. Dyr blev håndteret dagligt til behandling af infusionsprocedurer i en 2-ugers restitutionsperiode. Femten minutter før starten af ​​hver af 4 daglige parringssessioner ved at introducere den modtagelige kvinde modtog hanrotterne bilaterale mikroinjektioner af D1R antagonist R (+) SCH-23390 hydrochlorid (Sigma-Aldrich), D2 receptor (D2R) antagonist S- (D0.9R) etiklopridhydrochlorid (Sigma-Aldrich) blev opløst i steril saltvand (10%, hver ved 1 μg i 0.9 μl pr. halvkugle opløst i 1.0% saltvand) eller saltvand (1.0 μl pr. halvkugle) ved en strømningshastighed på 1 μl / min over et 1 min interval efterfulgt af 0.5 min med injektionskanylen tilbage til lægemiddeldiffusion. Volumenet af denne injektion vil inficere både kerne og skal, da infusioner af XNUMX μl er begrænset til skal eller kerneinddelinger (Laviolette et al., 2008). Doserne var baseret på tidligere undersøgelser, der viste, at disse eller lavere doser påvirket lægemiddel eller naturlig belønning adfærd (Laviolette et al., 2008; Roberts et al., 2012). Kontrolmænd forblev seksuelt naive, men modtog intra-NAc-saltvand før placering i det tomme testboks under 4 daglige behandlingssessioner. En uge efter den endelige parrings- eller behandlingssession blev mænd testet for Amph CPP, og ryg og ΔFosB analyse. Anvendelsen af ​​fire sessioner i stedet for fem sessioner som i de andre eksperimenter blev valgt for at eliminere overdreven skade på NAc forårsaget af gentagne infusioner og således muliggøre rygsøjle- og ΔFosB-analyse. Faktisk var skaden ikke tydelig, og analyser af rygsøjle og ΔFosB i NAc af saltopdyrkede dyr viste lignende data som ikke-infunderede grupper i de tidligere forsøg. Tovejs ANOVA og Holm-Sidak metode med betydning sat til p <0.05 blev brugt til at bestemme sexoplevelsesinduceret facilitering af seksuel adfærd.

Resultater

Seks erfaringsinduceret ΔFosB opregulering er langvarig

For det første blev de tidsmæssige korrelationer mellem sex-inducerede ændringer i ΔFosB-ekspression, dendritiske rygsøjler i NAc og Amph-CPP bestemt, specifikt efter korte og længerevarende abstinens fra seksuel belønning (7 eller 28 d). Tidligere blev det påvist, at seksuel oplevelse af 5 daglige parringssessioner forårsagede en akkumulering af ΔFosB i hele mesolimbic systemet, især i NAc (Wallace et al., 2008; Pitchers et al., 2010b). I disse tidligere studier blev ΔFosB-niveauer målt inden for 1 d efter seksuel adfærd, og det vidste ikke, om ΔFosB-akkumulering var vedvarende efter længere perioder med belønningsophobning. Seksuelt erfarne mænd blev perfused 1, 7 eller 28 d efter den endelige af 5 daglige parringssessioner, hvor mændene parret til en ejakulation. Seksuelt naive kontroller blev perfusioneret samtidig med den sidste af 5 daglig behandling sessioner. Antal ΔFosB-IR-celler i NAc-skalen og -kernen var signifikant højere end seksuelt naive kontroller på alle tidspunkter (Fig 1A, skal; 1 d, p = 0.022; 7 d, p = 0.015; Fig 1B: kerne; 1 d, p = 0.024; 7 d, p <0.001; 28 d, p <0.001), undtagen i NAc-skal efter 28 d afholdenhed (p = 0.280). Således fortsætter ΔFosB opregulering under afholdenhed efter seksuel oplevelse i en periode på mindst 28 d.

Figur 1.      

Figur 1.      

Seksuel erfaring medførte en øjeblikkelig og vedvarende stigning i antallet af ΔFosB-IR-celler. Fold ændring af antal ΔFosB-IR celler i NAc shell (A) og kerne (B) hos seksuelt erfarne (sorte) dyr sammenlignet med seksuelt naive (hvide) kontroller (n = 4 hver gruppe). Data er gruppens gennemsnit ± SEM. *p <0.05, signifikant forskel sammenlignet med naive kontroller. Repræsentant for billeder af Naive 1 d (C), Exp 1 d (D), Exp 7 d (E) og Exp 28 d (F). ac, anterior commissure. Skalestang, 100 μm.

Seks erfaren induceret stigning i dendritiske rygsøjler er forbigående

Pitchers et al. (2010a) tidligere rapporteret ved anvendelse af Golgi-imprægneringsteknikker, at seksuel oplevelse efterfulgt af 7 d, men ikke 1 d, af belønningsafholden forårsagede signifikant forøget dendritisk forgrening og antal dendritiske rygsøjler på NAc-skal og kernenuroner (Pitchers et al., 2010a). Her blev spinogenese hos seksuelt naive og erfarne hanner undersøgt enten 7 d eller 28 d efter endelig parringssession. De nuværende resultater ved hjælp af en diOlistics-mærkningsmetode bekræftede, at seksuel oplevelse efterfulgt af en 7 d-sexafholdelsesperiode øgede antallet af dendritiske rygsøjler (F(1,8) = 9.616, p = 0.015; Fig 2A-C). Specifikt blev antallet af dendritiske rygsøjler signifikant forøget i NAc-skallen og kernen (Fig 2A: skal, p = 0.011; kerne, p = 0.044). Denne øgede rygtæthed var imidlertid forbigående og blev ikke længere opdaget efter en forlænget køn afholdenhedsperiode af 28 d i enten NAc subregion (Fig 2B).

Figur 2.      

Figur 2.     

Seksuel erfaring medførte en stigning i antallet af dendritiske rygsøjler i NAc og sensibiliseret Amph-belønning. A, B, Antallet af dendritiske rygsøjler i NAc-skalen og kernen i 7 d (A) eller 28 d (DB af sexuelt naive [hvide] og erfarne [svarte] dyr; n = 4 eller 5). Data er gruppens gennemsnit ± SEM. #p <0.05, signifikant forskel sammenlignet med naive kontroller. C, Repræsentative dendritiske segmenter fra Naive 7 d og Exp 7 d grupper anvendt til at kvantificere rygsøjletæthed. Skalestang, 3 μm. D, Tidsmængden i det parrede kammer (Amph eller saltvand) under efterprøvningen minus præstestesten (CPP score) for seksuelt naive (hvide) eller erfarne (svarte) dyr testet enten 7 d eller 28 d efter endelig parring eller behandlingssession: Naiv-Sal (7 d efter håndtering; n = 8), Naive Amph (7 d efter håndtering; n = 9), Exp-Sal (kombinerede grupper af dyr testet enten 7 d eller 28 d efter parring n = 7), 7 d Exp Amph (7 d efter parring; n = 9) og 28 d Exp Amph (28 d efter parring; n = 11). Sal-grupper modtaget Sal parret med begge kamre. *p <0.05, signifikant forskel sammenlignet med seksuelt erfarne saltvandskontroller.

Sex erfarne-induceret sensibiliseret Amph belønning er langvarig

Vi har tidligere vist, at seksuel oplevelse efterfulgt af 7-10 d af abstinens resulterede i forstærket Amph-belønning (Pitchers et al., 2010a). Specifikt dannede seksuelt erfarne dyr en signifikant betinget præferencer (CPP) for lavere doser Amph (0.5 eller 1.0 mg / kg), som ikke inducerede CPP i seksuelt naive kontroller. Den nuværende undersøgelse bekræftede og forlængede disse tidligere resultater ved at demonstrere forbedret Amph-belønning hos seksuelt erfarne dyr både efter en 7 d samt en 28 d sex-afholdenhedsperiode (Fig 2D; F(2,24) = 4.971, p = 0.016). Specielt brugte seksuelt erfarne dyr med enten 7 eller 28 d abstinensperiode signifikant større tid i Amph-parret kammer under efterprøvningen sammenlignet med seksuelt erfarne negative kontroller, der modtog saltvand i begge kamre (Fig 2D: Exp-Sal vs 7 d Exp AMPH, p = 0.032; vs 28 d Exp AMPH, p = 0.021). Bekræftelse af tidligere resultater, seksuelt naive dyr, brugte ikke mere tid i Amph-parret kammer under efterprøven og afvigede ikke fortrinsvis fra den seksuelt naive saltvandskontrolgruppe (Fig 2D) (Pitchers et al., 2010a).

ΔFosB-aktivitet er kritisk for sex-oplevelsesinduceret sensibiliseret Amph-belønning

Resultaterne hidtil viser, at seksuel oplevelse forårsagede langvarig akkumulering af ΔFosB i NAc-neuroner korreleret med forbedret Amph-belønning. For at bestemme, om øget ΔFosB-aktivitet er kritisk for forstærket Amph-belønning, ΔJunD, en dominant-negativ bindingspartner af ΔFosB, der undertrykker ΔFosB-medieret transkription (Winstanley et al., 2007) blev overudtrykt via viral vektor-medieret genoverførsel i NAc (Fig 3A,B). Resultater af Amph CPP test viste, at dæmpning af ΔFosB aktivitet ved at udtrykke ΔJunD i NAc forhindrede virkningerne af seksuel oplevelse og 7 d sex belønning afholdenhed på forbedret Amph belønning. Seksuelt erfarne ΔJunD dyr dannede ikke en signifikant CPP for Amph og afvigede ikke fra seksuelt naive ΔJunD dyr (Fig 3B). I modsætning hertil dannede seksuelt erfarne GFP-kontroldyr en CPP for Amph som angivet ved en signifikant større CPP-score sammenlignet med seksuelt naive GFP-kontroller (Fig 3B, p = 0.018).

Figur 3.     

Figur 3.     

Attenuating ΔFosB aktivitet i den NAc blokerede sensitiv AMPH belønning og stigning i antal NAc spines hos seksuelt erfarne dyr. ARepræsentative billeder af GFP-ekspression i tre dyr, der modtager en injektion af rekombinant adenoassocieret virus-AJunD rettet mod nucleus accumbens, der illustrerer små (venstre), mellemliggende (midterste) og store (højre) injektionssteder. ac, anterior commissure; LV, lateral ventrikel. Skalestang, 250 μm. B, Skematisk illustration af mest fremtrædende steder og mønstre af spredning af virus. I alle dyr blev GFP detekteret i skallen, men spredning til kernen var variabel. CDen mængde tid, der blev brugt i Amph-parret kammer under efterprøvningen minus pretest (CPP score) for seksuelt naive (hvide) og erfarne (svarte) dyr, der enten modtog en injektion af GFP-kontrolvektor (Naive, n = 9; Exp, n = 10) eller AJunD vektor (Naiv, n = 9; Exp, n = 9). DRepræsentative billeder af dendritiske segmenter fra seksuelt erfaren GFP og ΔJunD bruges til at kvantificere rygsøjletæthed. Skalestang, 3 μm. EAntallet af dendritiske rygsøjler i NAc af seksuelt naive (hvide) og erfarne (sorte) dyr, der enten modtog en injektion af GFP-kontrolvektor eller ΔJunD-vektor. Data er gruppens gennemsnit ± SEM. *p <0.05, signifikant forskel sammenlignet med naive kontroller. #p <0.05, signifikant forskel fra GFP-erfarne kontroller.

De svækkende virkninger af ΔJunD overekspression var ikke resultatet af en forstyrrelse af seksuel adfærd under erhvervelsen af ​​seksuel oplevelse. Ekspression af ΔJunD i NAc har tidligere vist sig at forhindre lempelse af seksuel adfærd efter seksuel oplevelse (Pitchers et al., 2010b). Dette blev faktisk bekræftet i det nuværende eksperiment. GFP-kontroldyr viste kortere latenser til montering, intromission og ejakulation og færre monteringer og intromission i løbet af den fjerde sammenhængende dag af parringstest sammenlignet med den første parringsdag (Tabel 1). I modsætning hertil viste ΔJunD-injicerede dyr ikke signifikant kortere latenser til montering eller intromission eller lavere antal monteringer i løbet af den fjerde parringsdag sammenlignet med den første. Således svækkede ΔJunD infusioner i NAc effekterne af seksuel oplevelse. Der var imidlertid ingen signifikante forskelle i nogen af ​​parringsparametrene mellem GFP-kontrol og ΔJunD-infunderede grupper under nogen af ​​parringstestene, hvilket indikerer, at virkninger af ΔJunD-infusioner på sex-oplevelsesinduceret sensibilisering af Amph CPP ikke er resultatet af forskelle i parring erfaring i sig selv (Tabel 1).

Se denne tabel:      

Tabel 1.     

Parametre for seksuel adfærd under erhvervelse af seksuel oplevelse i grupper, der modtog NAc-infusioner af GFP- eller AJunD-udtrykkende virale vektorera

ΔFosB er kritisk for kønserfaringsinduceret stigning i NAc dendritiske rygsøjler

ΔFosB-aktivitet blev også påkrævet for den øgede rygtæthed af NAc-neuroner efter sexoplevelse og 7 d-sexbelønning afholdenhed (Fig 3C,D). Til ryggradsanalyse i NAc af dyr beskrevet ovenfor for CPP viste tovejs ANOVA signifikante virkninger af både seksuel erfaring (F(1,34) = 31.768, p <0.001) og viral vektorbehandling (F(1,34) = 14.969, p = 0.001), samt en interaktion (F(1,34) = 10.651, p = 0.005). Specielt havde seksuelt erfarne GFP-kontroldyr et større antal NAc-spines sammenlignet med seksuelt naive GFP-kontroller (Fig 3D: p <0.001), hvilket bekræfter vores tidligere fund (Pitchers et al., 2010a). I modsætning hertil var seksuelt erfarne ΔJunD-dyr ikke signifikant forskellige fra sexuelt naive ΔJunD-grupper, og var signifikant lavere sammenlignet med seksuelt erfarne GFP-kontroldyr (Fig 3D: p <0.001). Således blokerede ΔJunD-ekspression i NAc virkningerne af seksuel oplevelse og belønning afholdenhed på NAc spinogenese.

D1R-antagonisten blokerer sex-oplevelsesinduceret ΔFosB-opregulering

For at bestemme, om D1R eller D2R aktivering i NAc'en under parring er nødvendig for sex-erfaringsinduceret ΔFosB-opregulering og sensibiliseret Amph CPP, modtog dyr lokale infusioner af enten en D1R- eller D2R-antagonist (eller saltvand) i NAc 15 min før hver af 4 daglige sammenhængende parringssessioner. Det er vigtigt, at hverken D1R eller D2R antagonister infusioner i den NAc, der er berørt påbegyndelse eller udtryk for seksuel adfærd under nogen af ​​parringssessionerne (Fig 4D-F). Ligeledes, D1R- eller D2R-antagonisme forhindrede ikke faciliterende virkninger af seksuel oplevelse ved parring, da alle grupper viste tilrettelæggelse af seksuel adfærd, vist ved kortere ejakulationslatenser på dag 4 i forhold til dag 1 (Fig 4F) (F(1,40) = 37.113, p <0.001; Sal, p = 0.004; D1R Ant, p = 0.007; D2R Ant, p <0.001).

Figur 4.     

Figur 4.     

Dopaminreceptorantagonister infunderet i NAc'et påvirker ikke seksuel adfærd. Koronale NAc sektioner (A, + 2.2; B, + 1.7; C, + 1.2 fra bregma), der indikerer intra-NAc-injektionssteder for alle dyr. Cannulaer var bilaterale, men er ensidigt repræsenteret for at lette præsentationen af ​​alle dyr (Naive-Sal, hvide, n = 7; Exp-Saline; mørkegrå, n = 9; Exp D1R Ant, lysegrå, n = 9; Exp D2R Ant, sort, n = 8). ac, anterior commissure; LV, lateral ventrikel; CPu, caudate-putamen. Mount latens (D), intromission latens (E) og ejakulationslatensitet (F) for alle seksuelt erfarne grupper (Saline, hvid; D1R Ant, grå; D2R Ant, sort). Data repræsenterer middel ± SEM. *p <0.05, signifikant forskel mellem dag 1 og dag 4 inden for behandlingen.

Analyse af antallet af ΔFosB-IR-celler i NAc 7 d efter den sidste NAc-infusion og parrings- eller behandlingssession afslørede signifikante forskelle mellem grupper i begge NAc-skal (F(3,29) = 18.070, p <0.001) og kerne (F(3,29) = 10.017, p <0.001). For det første forårsagede seksuel erfaring med saltvand-infunderede kontroller en signifikant opregulering af ΔFosB sammenlignet med seksuelt naive kontroller (Fig 5A, skal p <0.001; Fig 5B: kerne, p <0.001), hvilket bekræfter resultaterne ovenfor. Antagonisme af D1R, men ikke D2R, forhindrede eller svækkede denne opregulering af ΔFosB. I NAc-skallen viste D1R-antagonistbehandlede seksuelt erfarne mænd ingen stigning i ΔFosB-IR-celler sammenlignet med seksuelt naive kontroller (Fig 5A: p = 0.110), og ΔFosB-ekspression var signifikant lavere sammenlignet med seksuelt erfarne saltvandsmænd (Fig 5A: p = 0.002). I NAc-kernen havde D1R-antagonisme en delvis virkning: ΔFosB blev signifikant forøget hos D1R-antagonistbehandlede hanner sammenlignet med naiv saltopløsningskontrol (Fig 5B: p = 0.031), men denne opregulering var signifikant lavere sammenlignet med seksuelt erfarne saltvandsbehandlede hanner (Fig 5B: p = 0.012). D2R-antagonistbehandling påvirker ikke ΔFosB-induktion som seksuelt erfarne hanner, der modtog D2R-antagonist, havde et signifikant større antal ΔFosB-IR-celler sammenlignet med naiv saltopløsningskontrol (Fig 5A: skal, p <0.001; Fig 5B: kerne, p <0.001) og D1R antagonistbehandlede mænd (Fig 5A: skal, p <0.001; Fig 5B: kerne, p = 0.013), og adskiller sig ikke fra seksuelt erfarne saltvandsmænd.

Figur 5.      

Figur 5.      

Blokerende D1R i NAc dæmper stigningen i antallet af ΔFosB-IR-celler i NAc af seksuelt erfarne dyr. Fold ændring af antal ΔFosB-IR celler i NAc shell (A) og kerne (B) hos seksuelt erfarne (sorte) dyr sammenlignet med seksuelt naive (hvide) kontroller (Naive-Sal, n = 6; Exp-Saline, n = 7; Exp D1R Ant, n = 9; Exp D2R Ant, n = 8). Data er gruppens gennemsnit ± SEM. *p <0.05, signifikant forskel sammenlignet med naive kontroller. #p <0.05, signifikant forskel sammenlignet med saltvand og D2R Ant-erfarne dyr. Repræsentant for billeder af Naive Sal (C), Exp Sal ​​(D), Exp D1R Ant (E) og Exp D2R Ant (F). ac, anterior commissure. Skalestang, 100 μm.

For at kontrollere for potentiel spredning af D1R- eller D2R-antagonister i dorsalstriatumet blev ΔFosB-ekspression analyseret i et område umiddelbart dorsalt til NAc og tilstødende til lateral ventrikel, da induktion af ΔFosB i dorsalstriatumet af psykostimulerende midler og opiater er afhængig af D1R aktivitet (Zhang et al., 2002; Muller og Unterwald, 2005). Seksuel oplevelse øgede antallet af ΔFosB-ir-celler i dorsalstriatumet i saltopdrættede mænd (Naive-Sal: 35.6 ± 4.8 vs Exp-Sal: 82.9 ± 5.1; p <0.001), hvilket bekræfter vores tidligere rapport (Pitchers et al., 2010b). Endvidere ramte hverken D1R- eller D2R-antagonistinfusioner i NAc sex-oplevelsesinduceret ΔFosB i dorsalstriatumet (Exp-D1R: 82.75 ± 2.64 ir-celler; Exp-D2R: 83.9 ± 4.4 ir-celler; p <0.001 sammenlignet med Naive-Sal-kontroller). Disse fund tyder på, at spredning af antagonistinfusioner primært var begrænset til NAc.

D1R antagonist i NAc blokke sensibiliseret Amph belønning

D1R blokade i NAc under parring også blokeret sex erfaring-induceret forstærket Amph belønning, testet 7 d efter den sidste NAc infusion og parringstest (F(3,29) = 2.956, p = 0.049). Seksuelt erfarne dyr, der modtog saltvand i NAc under parringssessioner, brugte en signifikant større mængde tid i Amph-parret kammer sammenlignet med sexuelt naive mænd (Fig 6A, p = 0.025), bekræfter resultaterne ovenfor. I modsætning hertil dannede seksuelt erfarne dyr, der modtog intra-NAc D1R-antagonist under parring, ikke en CPP for Amph. De adskiller sig ikke fra seksuelt naive kontroller og bruger betydeligt mindre tid i Amph-parret kammer sammenlignet med saltvand (Fig 6A: p = 0.049) eller D2R-antagonist (Fig 6A: p = 0.038) infunderes seksuelt erfarne hanner. D2R-antagonistinfusioner påvirker ikke den forbedrede Amph-belønning som seksuelt erfarne dyr med NAc D2R-antagonistinfusioner dannet en signifikant Amph-CPP sammenlignet med naiv saltopløsningskontrol (Fig 6A: p = 0.040) og D1R antagonist oplevede dyr (Fig 6A: p = 0.038), og adskiller sig ikke fra seksuelt erfarne saltvandsmænd.

Figur 6.      

Figur 6.      

Blokerende D1-receptorer i NAc afskaffer sensibiliseret Amph-belønning og øgede dendritiske rygsøjler hos seksuelt erfarne dyr. A, Mængden af ​​tid brugt i Amph-parret kammer under post-test minus pretest (CPP score, sekunder) for seksuelt naiv (hvid, n = 6) og erfarne (sorte) dyr, der modtog saltvand (n = 7), D1R-antagonist (n = 9) eller D2R-antagonist (n = 8). Data er gruppens gennemsnit ± SEM. *p <0.05, signifikant forskel sammenlignet med naive saltopløsninger. #p <0.05, signifikant forskel fra D1R Ant-erfarne dyr. B, Antallet af dendritiske rygsøjler (pr. 10 μm) for seksuelt naiv (hvid, n = 7) og erfarne (sorte) dyr, der modtog saltvand (n = 8), D1R-antagonist (n = 8) eller D2R-antagonist (n = 8). Data er gruppens gennemsnit ± SEM. *p <0.05, signifikant forskel sammenlignet med naive saltopløsninger. #p <0.05, signifikant forskel fra erfarne saltvandskontroller.

D1R-antagonistbehandling blokkerer sex-oplevelsesinduceret NAc-spinogenese

Analyse af rygtæthed i NAc af disse samme dyr viste, at D1R-aktivering under parring var påkrævet for øget NAc-rygsøjletæthed efter seksuel oplevelse og 7 d for seksuel belønning afholdenhed (Fig 6B; F(3,26) = 41.558, p <0.001). Specifikt havde seksuelt erfarne saltvandskontroller og D2R-antagonistdyr et signifikant større antal rygsøjler sammenlignet med seksuelt naive saltvandskontroller (Fig 6B: p <0.001), der bekræfter vores tidligere fund (Pitchers et al., 2010a) og resultater med GFP-kontrol virale vektorer beskrevet ovenfor. I modsætning hertil adskiller sig seksuelt erfarne D1R-antagonist-infunderede dyr ikke fra seksuelt naive saltopløsningsinficerede kontroller (Fig 6B). Der var en del virkning af D2R-antagonistinfusion, da D2R-inficerede dyr udviste signifikant lavere rygtæthed end seksuelt erfarne saltvandskontroller (Fig 6B: p = 0.02), men signifikant højere antal spines sammenlignet med seksuelt naive saltopløsningskontrol og D1R-behandlede erfarne hanner (p <0.001; Fig 6B). D1R blokade således i NAc under parring blokerede virkningerne af seksuel oplevelse og belønne afholdenhed på NAc spinogenese.

Diskussion

I den nuværende undersøgelse demonstrerede vi krydsfølsomhed mellem naturlig og narkotikabelønning, når den naturlige belønning efterfølges af en periode med afholdenhed. Specifikt viste vi, at erfaringen med seksuel adfærd efterfulgt af 7 eller 28 d afholdenhed medfører forøget Amph-belønning. Disse fund har ligheder med den etablerede kritiske rolle en afholdenhedsperiode fra misbrugsmedicin ved inkubation af lægemiddelbehov (Lu et al., 2005; Thomas et al., 2008; Wolf, 2010b, 2012; Xue et al., 2012). Endvidere er naturligt belønningsinduceret ΔFosB i NAc kritisk for krydsfølsomhedsvirkninger af naturlig belønning afholdenhed på psykostimulerende belønning, potentielt via spinogenese i NAc'en i en periode med belønningsophør. Vi viste at ΔFosB akkumulering i NAc efter seksuel erfaring er langvarig og afhængig af NAc D1R aktivitet under parring. Til gengæld viste denne D1R-medierede ΔFosB-opregulering i NAc sig at være kritisk for forbedret belønning for Amph og forøget rygtæthed i NAc'en, selvom disse resultater af seksuel oplevelse er afhængige af en periode med afholdenhed fra seksuel belønning (Pitchers et al., 2010a). Endelig viste vi, at NAc spinogenese kan bidrage til den initiale udvikling af kortvarig ekspression af sensibiliseret Amph belønning, men er ikke kritisk for fortsat udtryk for forbedret lægemiddelbelønning, da øget rygsøjletæthed i NAc var forbigående og observeret efter en 7 d, men ikke 28 d, abstinensperiode.

Det har længe været kendt, at dopamin frigives i NAc under naturlig belønningsadfærd, herunder seksuel adfærd. Ved introduktion af en modtagelig kvinde øges ekstracellulær dopamin i NAc og forbliver forhøjet under parring (Fiorino et al., 1997). Den nuværende undersøgelse viste, at infusion af dopaminreceptorantagonister i NAc under parring ikke havde nogen virkning på initiering eller udførelse af seksuel adfærd, hvilket er i overensstemmelse med den opfattelse, at dopamin ikke er involveret i udtrykket af belønningsadfærd i sig selv, men snarere til tilskrivning af incitamentsalience af kønsrelaterede tegn (Berridge og Robinson, 1998). Faktisk betyder signaler, der forudsiger seksuel belønning, aktivering af neuroner inden for det mesolimbiske dopaminbelønningssystem, herunder de dopaminerge celler i det ventrale tegmentale område og deres mål, NAc (Balfour et al., 2004). Gentagen seksuel adfærd inducerer ΔFosB i NAc, hvilket igen medierer den oplevelsesinducerede forstærkning af seksuel adfærd (Pitchers et al., 2010b). Nuværende resultater viser, at parringsinduceret ΔFosB-opregulering faktisk afhænger af D1R-aktivering i NAc under parring. Dette fund er i overensstemmelse med tidligere undersøgelser, der viser, at gentagen psykostimulerende indgift vedvarende øgede ΔFosB i NAc-medium spiny neuroner, der udtrykker D1R (Lee et al., 2006; Kim et al., 2009), og at sådan ΔFosB-opregulering er afhængig af D1R-aktivitet (Zhang et al., 2002). Derudover kan sensibiliserede lægemiddelresponser, som normalt observeres i et medikamentrelateret dyr, fremstilles i fravær af tidligere lægemiddeleksponering ved overekspression af ΔFosB i D1R, der udtrykker neuroner i striatumet (Kelz et al., 1999). Thus, øger både naturlige og narkotikabelønninger ΔFosB i NAc'et via en D1R-afhængig mekanisme for at føle belønningsadfærd.

Desuden viser de nuværende resultater, at ΔFosB er en kritisk mediator af kryds-sensibiliseringen mellem naturlig belønning erfaring og psykostimulerende belønning. Som nævnt er ΔFosB-aktivitet i NAc tidligere blevet impliceret i sensibiliserede lægemiddelresponser, da ΔFosB-overekspression i NAc sensibiliserer den lokomotoriske aktivering til kokain efter forudgående akut eller gentagen administration (Kelz et al., 1999) øger følsomheden over for kokain og morfin CPP (Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006) og forårsager selvadministration af lavere doser kokain (Colby et al., 2003). Den nuværende undersøgelse viser, at blokade af D1R eller ΔFosB aktivitet i NAc under parring afskaffet sex erfaring-induceret sensibilisering af Amph belønning.

Den nuværende undersøgelse viste, at en abstinensperiode fra seksuel belønning er nødvendig for sensibilisering af Amph-belønning og NAc-spinogenese. Vi antager at ΔFosB under denne afholdelsesperiode påvirker neuronfunktionen ved at ændre nedstrøms genekspression for at initiere spinogenese og ændre synaptisk styrke. Faktisk blokering af induktionen af ​​ΔFosB i NAc'en under parring forhindret forøget rygsøjletæthed i NAc detekteret efter belønningsophobning. Desuden forhindrede infusion af en D1R-antagonist i NAc før hver parringssession den kønserfaringsinducerede stigning i ΔFosB og den efterfølgende forøgede rygtæthed.

ΔFosB er en transkriptionsfaktor, som kan fungere som en transkriptionel aktivator eller repressor for at påvirke ekspressionen af ​​et utal af målgener, som igen kan påvirke rygtæthed og synaptisk styrke i NAc (Nestler, 2008). Mere specifikt, ΔFosB aktiverer cyklisk afhængig kinase-5 (Bibb et al., 2001; Kumar et al., 2005), nuklear faktor κ B (NF-KB) (Russo et al., 2009b), og GluA2-underenheden af ​​glutamat-AMPA-receptoren (Vialou et al., 2010) og represserer transkription af det umiddelbare tidlige gen c-fos (Pitchers et al., 2010b) og histon-methyltransferase G9 (Maze et al., 2010). Cyclic-afhængig kinase-5 regulerer cytoskeletale proteiner og neurit udvækst (Taylor et al., 2007). Desuden øger aktiveringen af ​​NF-KB det antal dendritiske rygsøjler i NAc'en, mens hæmning af NF-KB reducerer basale dendritiske rygsøjler og blokerer den kokaininducerede stigning i rygsøjler (Russo et al., 2009b). Derfor øger seksuel belønning ΔFosB i NAc, som kan ændre NAc-rygsøjletæthed gennem flere mål (dvs. cyklisk afhængig kinase-5, NF-KB), og at den overordnede konsekvens er sensibiliseret lægemiddelbelønning, som det blev antaget af Russo et al. (2009a) for handlingerne af gentaget kokain.

En uventet observation i den nuværende undersøgelse var, at øget rygtæthed i NAc var forbigående og ikke længere påvist ved 28 d efter seksuel oplevelse. Således var forøget rygtæthed korreleret med begyndelsen af ​​forstærket Amph-belønning og kan bidrage til den oprindelige udvikling eller kortvarige ekspression af sensibiliserede Amph-responser. Forøgelse af rygsøjletæthed var imidlertid ikke nødvendig for persistensen af ​​sensibiliseret Amph-belønning efter længerevarende afholdenhedsperioder. Vi har tidligere vist, at seksuel oplevelse forårsager en kortvarig (7, men ikke 28, dage efter sidste parring) forøgelse af NMDA-receptor subunit NR-1 i NAc'et, som vendte tilbage til basisniveauet efter længere perioder med belønning afholdenhed (Pitchers et al., 2012). Denne forøgede NMDA-receptorekspression blev hypotetiseret til at være indicativ for seks-erfarne inducerede stille synaps (Huang et al., 2009; Brown et al., 2011; Pitchers et al., 2012), og tyder på muligheden for, at kønserfaringsinduceret rygradsvækst er afhængig af forøget NMDA-receptoraktivitet (Hamilton et al., 2012).

Afslutningsvis fremhæver den aktuelle undersøgelse tværsensibiliseringen af ​​narkotikabelønningen ved en naturlig belønning (køn) og dens afhængighed af en belønningsfrist. Desuden blev denne adfærdsmæssige plasticitet medieret af ΔFosB via D1R-aktivering i NAc. Derfor tyder data på, at tab af en naturlig belønning efter belønningserfaring kan gøre individer udsatte for udvikling af narkotikamisbrug, og at en mediator af denne øgede sårbarhed er ΔFosB og dens downstream transkriptionelle mål.

Fodnoter

  • Modtaget oktober 16, 2012.
  • Revision modtaget December 12, 2012.
  • Godkendt December 23, 2012.

  • Dette arbejde blev støttet af de canadiske institutter for sundhedsforskning (LMC), National Institute of Mental Health (EJN) og Canada's Naturvidenskab og Tekniske Forskningsråd (KKP og LMC). Vi takker Dr. Catherine Woolley (Northwestern University) for hjælp med diOlistic mærkningsteknik.

  • Forfatterne erklærer ingen konkurrerende finansielle interesser.

  • Korrespondance skal rettes til Dr. Lique M. Coolen, Institut for Fysiologi og Biofysik, Universitetet i Mississippi Medical Center, 2500 North State Street, Jackson, MS 39216. [e-mail beskyttet]

Referencer

  1. ↵
    1. Balfour ME,
    2. Yu L,
    3. Coolen LM

    (2004) Seksuel adfærd og kønsrelaterede miljøindikatorer aktiverer mesolimbic systemet hos hanrotter. Neuropsychopharmacology 29: 718-730.

  2. ↵
    1. Berridge KC,
    2. Robinson TE

    (1998) Hvad er dopaminens rolle i belønning: hedonisk virkning, belønning læring eller incitament salience? Brain Res Brain Res Rev 28: 309-369.

  3. ↵
    1. Bibb JA,
    2. Chen J,
    3. Taylor JR,
    4. Svenningsson P,
    5. Nishi A,
    6. Snyder GL,
    7. Yan Z,
    8. Sagawa ZK,
    9. Ouimet CC,
    10. Nairn AC,
    11. Nestler EJ,
    12. Greengard P

    (2001) Effekter af kronisk eksponering for kokain reguleres af neuronproteinet Cdk5. Natur 410: 376-380.

  4. ↵
    1. Bradley KC,
    2. Meisel RL

    (2001) Seksuel adfærd induktion af c-Fos i nucleus accumbens og amfetaminstimuleret lokomotorisk aktivitet er sensibiliseret ved tidligere seksuel oplevelse hos kvindelige syriske hamstere. J Neurosci 21: 2123-2130.

  5. ↵
    1. Brown TE,
    2. Lee BR,
    3. Mu P,
    4. Ferguson D,
    5. Dietz D,
    6. Ohnishi YN,
    7. Lin Y,
    8. Suska A,
    9. Ishikawa M,
    10. Huang YH,
    11. Shen H,
    12. Kalivas PW,
    13. Sorg BA,
    14. Zukin RS,
    15. Nestler EJ,
    16. Dong Y,
    17. Schlüter OM

    (2011) En stille synaps-baseret mekanisme til kokaininduceret lokomotorisk sensibilisering. J Neurosci 31: 8163-8174.

  6. ↵
    1. Cameron CM,
    2. Carelli RM

    (2012) Kokainabstinens ændrer kernen accumbens firing dynamik under målrettet adfærd for kokain og saccharose. Eur J Neurosci 35: 940-951.

  7. ↵
    1. Chen BT,
    2. Hopf FW,
    3. Bonci A

    (2010) Synaptisk plasticitet i mesolimbic systemet: terapeutiske konsekvenser for stofmisbrug. Ann NY Acad Sci 1187: 129-139.

  8. ↵
    1. Colby CR,
    2. Whisler K,
    3. Steffen C,
    4. Nestler EJ,
    5. Self DW

    (2003) Striatal celletypespecifik overekspression af ΔFosB øger incitamentet til kokain. J Neurosci 23: 2488-2493.

  9. ↵
    1. Fiorino DF,
    2. Coury A,
    3. Phillips AG

    (1997) Dynamiske ændringer i kernen accumbens dopamin efflux under Coolidge effekten hos hanrotter. J Neurosci 17: 4849-4855.

  10. ↵
    1. Forlano PM,
    2. Woolley CS

    (2010) Kvantitativ analyse af præ- og postsynaptiske kønsforskelle i nucleus accumbens. J Comp Neurol 518: 1330-1348.

  11. ↵
    1. Frohmader KS,
    2. Pitchers KK,
    3. Balfour ME,
    4. Coolen LM

    (2010a) Blanding fornøjelser: gennemgang af virkningerne af stoffer på kønspraksis hos mennesker og dyremodeller. Horm Behav 58: 149-162.

  12. ↵
    1. Frohmader KS,
    2. Wiskerke J,
    3. Kloge RA,
    4. Lehman MN,
    5. Coolen LM

    (2010b) Methamphetamin virker på subpopulationer af neuroner, der regulerer seksuel adfærd hos hanrotter. Neuroscience 166: 771-784.

  13. ↵
    1. Hamilton AM,
    2. Åh WC,
    3. Vega-Ramirez H,
    4. Stein IS,
    5. Helvede jw
    6. Patrick GN,
    7. Zito K

    (2012) Aktivitetsafhængig vækst af nye dendritiske rygsøjler reguleres af proteasomet. Neuron 74: 1023-1030.

  14. ↵
    1. Hedges VL,
    2. Chakravarty S,
    3. Nestler EJ,
    4. Meisel RL

    (2009) Δ FosB overekspression i kernen accumbens forbedrer seksuel belønning i kvindelige syriske hamstere. Genes Brain Behav 8: 442-449.

  15. ↵
    1. Huang YH,
    2. Lin Y,
    3. Mu P,
    4. Lee BR,
    5. Brown TE,
    6. Wayman G,
    7. Marie H,
    8. Liu W,
    9. Yan Z,
    10. Sorg BA,
    11. Schlüter OM,
    12. Zukin RS,
    13. Dong Y

    (2009) In vivo kokain erfaring genererer tavse synapser. Neuron 63: 40-47.

  16. ↵
    1. Hyman SE,
    2. Malenka RC,
    3. Nestler EJ

    (2006) Narkotiske afhængighedsmekanismer: rollen som belønningsrelateret læring og hukommelse. Annu Rev Neurosci 29: 565-598.

  17. ↵
    1. Kalivas PW

    (2009) Glutamat homeostasis hypotese af afhængighed. Nat Rev Neurosci 10: 561-572.

  18. ↵
    1. Kauer JA,
    2. Malenka RC

    (2007) Synaptisk plasticitet og afhængighed. Nat Rev Neurosci 8: 844-858.

  19. ↵
    1. Kelley AE

    (2004) Hukommelse og afhængighed: fælles neuralkredsløb og molekylære mekanismer. Neuron 44: 161-179.

  20. ↵
    1. Kelz MB,
    2. Chen J,
    3. Carlezon WA Jr.,
    4. Whisler K,
    5. Gilden L,
    6. Beckmann AM,
    7. Steffen C,
    8. Zhang YJ,
    9. Marotti L,
    10. Self DW,
    11. Tkatch T,
    12. Baranauskas G,
    13. Surmeier DJ,
    14. Neve RL,
    15. Duman RS,
    16. Picciotto MR,
    17. Nestler EJ

    (1999) Ekspression af transkriptionsfaktoren ΔFosB i hjernen styrer følsomheden overfor kokain. Natur 401: 272-276.

  21. ↵
    1. Kim Y,
    2. Teylan MA,
    3. Baron m,
    4. Sands A,
    5. Nairn AC,
    6. Greengard P

    (2009) Methylphenidat-induceret dendritisk rygradannelse og ΔFosB-ekspression i nucleus accumbens. Proc Natl Acad Sci USA 106: 2915-2920.

  22. ↵
    1. Koob GF,
    2. Volkow ND

    (2010) Neurokredsløb af afhængighed. Neuropsychopharmacology 35: 217-238.

  23. ↵
    1. Kumar A,
    2. Choi KH,
    3. Renthal W,
    4. Tsankova NM,
    5. Theobald DE,
    6. Truong HT,
    7. Russo SJ,
    8. Laplant Q,
    9. Sasaki TS,
    10. Whistler KN,
    11. Neve RL,
    12. Self DW,
    13. Nestler EJ

    (2005) Chromatin remodeling er en nøglemekanisme, der ligger til grund for kokaininduceret plasticitet i striatum. Neuron 48: 303-314.

  24. ↵
    1. Laviolette SR,
    2. Lauzon NM,
    3. Biskop sf,
    4. Søn n,
    5. Tan H

    (2008) Dopamin signalering gennem D1-lignende versus D2-lignende receptorer i nucleus accumbens-kernen mod skal modulerer differentielt nikotinbelønningsfølsomhed. J Neurosci 28: 8025-8033.

  25. ↵
    1. Lee KW,
    2. Kim Y,
    3. Kim AM,
    4. Helmin K,
    5. Nairn AC,
    6. Greengard P

    (2006) Kokain-induceret dendritisk rygradannelse i D1- og D2-dopaminreceptorholdige mediumspinte neuroner i nucleus accumbens. Proc Natl Acad Sci USA 103: 3399-3404.

  26. ↵
    1. Lennette DA

    (1978) Et forbedret monteringsmedium til immunofluorescensmikroskopi. Am J Clin Pathol 69: 647-648.

  27. ↵
    1. Lu L,
    2. Håber BT,
    3. Dempsey J,
    4. Liu SY,
    5. Bossert JM,
    6. Shaham Y

    (2005) Central amygdala ERK signalvej er afgørende for inkubation af kokainbehov. Nat Neurosci 8: 212-219.

  28. ↵
    1. Mameli M,
    2. Lüscher C

    (2011) Synaptisk plasticitet og afhængighed: læring mekanismer gået galt. neurofarmakologi 61: 1052-1059.

  29. ↵
    1. Labyrint jeg,
    2. Covington HE 3rd.,
    3. Dietz DM,
    4. LaPlant Q,
    5. Renthal W,
    6. Russo SJ,
    7. Mekanik M,
    8. Mouzon E,
    9. Neve RL,
    10. Haggarty SJ,
    11. Ren Y,
    12. Sampath SC,
    13. Hurd YL,
    14. Greengard P,
    15. Tarakhovsky A,
    16. Schaefer A,
    17. Nestler EJ

    (2010) Væsentlig rolle af histon-methyltransferasen G9a i kokaininduceret plasticitet. Videnskab 327: 213-216.

    1. McCutcheon JE,
    2. Wang X,
    3. Tseng KY,
    4. Wolf ME,
    5. Marinelli M

    (2011) Calcium-permeable AMPA-receptorer er til stede i nucleus accumbens synapser efter langvarig tilbagetrækning fra kokain selvadministration, men ikke eksperimentelt administreret kokain. J Neurosci 31: 5737-5743.

  31. ↵
    1. Meisel RL,
    2. Mullins AJ

    (2006) Seksuel oplevelse hos kvindelige gnavere: cellulære mekanismer og funktionelle konsekvenser. Brain Res 1126: 56-65.

  32. ↵
    1. Muller DL,
    2. Unterwald EM

    (2005) D1 dopaminreceptorer modulerer ΔFosB induktion i rottestriatum efter intermitterende morfinadministration. J Pharmacol Exp Ther 314: 148-154.

  33. ↵
    1. Nestler EJ

    (2008) Transkriptionsmekanismer af afhængighed: ΔFosBs rolle. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 363: 3245-3255.

  34. ↵
    1. Nestler EJ,
    2. Barrot M,
    3. Self DW

    (2001) ΔFosB: en vedvarende molekylomskifter til afhængighed. Proc Natl Acad Sci USA 98: 11042-11046.

  35. ↵
    1. Olausson P,
    2. Jentsch JD,
    3. Tronson N,
    4. Neve RL,
    5. Nestler EJ,
    6. Taylor JR

    (2006) ΔFosB i kernen accumbens regulerer fødevareforstærkede instrumentelle adfærd og motivation. J Neurosci 26: 9196-9204.

  36. ↵
    1. Olsen CM

    (2011) Naturlige belønninger, neuroplasticitet og ikke-stofafhængighed. neurofarmakologi 61: 1109-1122.

  37. ↵
    1. Perrotti LI,
    2. Hadeishi Y,
    3. Ulery PG,
    4. Barrot M,
    5. Monteggia L,
    6. Duman RS,
    7. Nestler EJ

    (2004) Induktion af ΔFosB i belønningsrelaterede hjernestrukturer efter kronisk stress. J Neurosci 24: 10594-10602.

  38. ↵
    1. Perrotti LI,
    2. Weaver RR,
    3. Robison B,
    4. Renthal W,
    5. Labyrint jeg,
    6. Yazdani S,
    7. Elmore RG,
    8. Knapp DJ,
    9. Selley DE,
    10. Martin BR,
    11. Sim-Selley L,
    12. Bachtell RK,
    13. Self DW,
    14. Nestler EJ

    (2008) Forskellige mønstre af ΔFosB induktion i hjernen ved misbrugsmisbrug. Synapse 62: 358-369.

  39. ↵
    1. Pitchers KK,
    2. Balfour ME,
    3. Lehman MN,
    4. Richtand NM,
    5. Yu L,
    6. Coolen LM

    (2010a) Neuroplasticitet i mesolimbic systemet induceret af naturlig belønning og efterfølgende belønning afholdenhed. Biolpsykiatri 67: 872-879.

  40. ↵
    1. Pitchers KK,
    2. Frohmader KS,
    3. Vialou V,
    4. Mouzon E,
    5. Nestler EJ,
    6. Lehman MN,
    7. Coolen LM

    (2010b) ΔFosB i kernen accumbens er afgørende for forstærkende effekter af seksuel belønning. Genes Brain Behav 9: 831-840.

  41. ↵
    1. Pitchers KK,
    2. Schmid S,
    3. Di Sebastiano AR,
    4. Wang X,
    5. Laviolette SR,
    6. Lehman MN,
    7. Coolen LM

    (2012) Naturlig belønning oplevelse ændrer AMPA og NMDA receptor distribution og funktion i nucleus accumbens. PLoS One 7: e34700.

  42. ↵
    1. Roberts MD,
    2. Gilpin L,
    3. Parker KE,
    4. Childs TE,
    5. Vil MJ,
    6. Booth FW

    (2012) Dopamin D1-receptormodulering i nucleus accumbens sænker frivilligt hjul, der kører i rotter opdrættet for at køre høje afstande. Physiol Behav 105: 661-668.

  43. ↵
    1. Russo SJ,
    2. Mazei-Robison MS,
    3. Ables JL,
    4. Nestler EJ

    (2009a) Neurotrofiske faktorer og strukturel plasticitet i afhængighed. neurofarmakologi 56 (Suppl 1): 73-82.

  44. ↵
    1. Russo SJ,
    2. Wilkinson MB,
    3. Mazei-Robison MS,
    4. Dietz DM,
    5. Labyrint jeg,
    6. Krishnan V,
    7. Renthal W,
    8. Graham A,
    9. Birnbaum SG,
    10. Grøn TA,
    11. Robison B,
    12. Lesselyong A,
    13. Perrotti LI,
    14. Bolaños CA,
    15. Kumar A,
    16. Clark MS,
    17. Neumaier JF,
    18. Neve RL,
    19. Bhakar AL,
    20. Barker PA,
    21. et al.

    (2009b) Kernfaktor KB signalering regulerer neuronal morfologi og kokain belønning. J Neurosci 29: 3529-3537.

  45. ↵
    1. Taylor JR,
    2. Lynch WJ,
    3. Sanchez H,
    4. Olausson P,
    5. Nestler EJ,
    6. Bibb JA

    (2007) Inhibering af Cdk5 i nucleus accumbens øger de locomotor-aktiverende og incitament-motiverende virkninger af kokain. Proc Natl Acad Sci USA 104: 4147-4152.

  46. ↵
    1. Tenk CM,
    2. Wilson H,
    3. Zhang Q,
    4. Pitchers KK,
    5. Coolen LM

    (2009) Seksuel belønning hos hanrotter: Virkninger af seksuel erfaring på betingede sted præferencer forbundet med ejakulation og intromissioner. Horm Behav 55: 93-97.

  47. ↵
    1. Thomas MJ,
    2. Kalivas PW,
    3. Shaham Y

    (2008) Neuroplasticitet i mesolimbic dopaminsystemet og kokainafhængighed. Br J Pharmacol 154: 327-342.

  48. ↵
    1. Vialou V,
    2. Robison AJ,
    3. Laplant QC,
    4. Covington HE 3rd.,
    5. Dietz DM,
    6. Ohnishi YN,
    7. Mouzon E,
    8. Rush AJ 3rd.,
    9. Watts EL,
    10. Wallace DL,
    11. Iñiguez SD,
    12. Ohnishi YH,
    13. Steiner MA,
    14. Warren BL,
    15. Krishnan V,
    16. Bolaños CA,
    17. Neve RL,
    18. Ghose S,
    19. Berton O,
    20. Tamminga CA,
    21. et al.

    (2010) ΔFosB i hjernebelønningskredsløb medierer modstandsdygtighed over for stress og antidepressive reaktioner. Nat Neurosci 13: 745-752.

  49. ↵
    1. Wallace DL,
    2. Vialou V,
    3. Rios L,
    4. Carle-Firenze TL,
    5. Chakravarty S,
    6. Kumar A,
    7. Graham DL,
    8. Grøn TA,
    9. Kirk A,
    10. Iñiguez SD,
    11. Perrotti LI,
    12. Barrot M,
    13. DiLeone RJ,
    14. Nestler EJ,
    15. Bolaños-Guzmán CA

    (2008) Indflydelsen af ​​ΔFosB i kernen accumbens på naturlig belønningsrelateret adfærd. J Neurosci 28: 10272-10277.

  50. ↵
    1. Werme M,
    2. Messer C,
    3. Olson L,
    4. Gilden L,
    5. Thorén P,
    6. Nestler EJ,
    7. Brené S

    (2002) Δ FosB regulerer hjulløb. J Neurosci 22: 8133-8138.

  51. ↵
    1. Winstanley CA,
    2. LaPlant Q,
    3. Theobald DE,
    4. Grøn TA,
    5. Bachtell RK,
    6. Perrotti LI,
    7. DiLeone RJ,
    8. Russo SJ,
    9. Garth WJ,
    10. Self DW,
    11. Nestler EJ

    (2007) ΔFosB induktion i orbitofrontisk cortex medierer tolerance over for kokain-induceret kognitiv dysfunktion. J Neurosci 27: 10497-10507.

  52. ↵
    1. Wolf ME

    (2010a) Bermuda-trekanten af ​​kokaininducerede neuroadaptationer. Trends Neurosci 33: 391-398.

  53. ↵
    1. Wolf ME

    (2010b) Regulering af AMPA-receptorhandel i nucleus accumbens af dopamin og kokain. Neurotox Res 18: 393-409.

  54. ↵
    1. Wolf ME

    (2012) Neurovidenskab: Adfærdsmæssige virkninger af kokain reverseret. Natur 481: 36-37.

  55. ↵
    1. Xue YX,
    2. Luo YX,
    3. Wu P,
    4. Shi HS,
    5. Xue LF,
    6. Chen C,
    7. Zhu WL,
    8. Ding ZB,
    9. Bao YP,
    10. Shi J,
    11. Epstein DH,
    12. Shaham Y,
    13. Lu L

    (2012) En hukommelseshentning-udryddelsesprocedure for at forhindre lægemiddelbehov og tilbagefald. Videnskab 336: 241-245.

  56. ↵
    1. Zachariou V,
    2. Bolanos CA,
    3. Selley DE,
    4. Theobald D,
    5. Cassidy MP,
    6. Kelz MB,
    7. Shaw-Lutchman T,
    8. Berton O,
    9. Sim-Selley LJ,
    10. Dileone RJ,
    11. Kumar A,
    12. Nestler EJ

    (2006) En vigtig rolle for ΔFosB i nucleus accumbens i morfinvirkning. Nat Neurosci 9: 205-211.

  57. ↵
    1. Zhang D,
    2. Zhang L,
    3. Lou DW,
    4. Nakabeppu Y,
    5. Zhang J,
    6. Xu M

    (2002) Dopamin D1-receptoren er en kritisk mediator for kokaininduceret genekspression. J Neurochem 82: 1453-1464.

Artikler med henvisning til denne artikel

  • Mulige bidrag fra en ny form for synaptisk plasticitet i Aplysia til belønning, hukommelse og deres dysfunktioner i pattedyrs hjerne Læring og hukommelse, 18. september 2013, 20 (10): 580-591