Stof-fremkaldt potentiering ved excitatoriske synapser i VTA

En banebrydende undersøgelse af Ungless og kolleger i 2001 demonstreret, at en enkelt eksponering for kokain forårsagede en forøgelse af synaptisk styrke ved excitatoriske synapser på VTA DA-neuroner, når det blev målt 24 h senere i hjerneskiver (Ungless et al., 2001). Dette blev målt som en stigning i forholdet mellem AMPA-medierede excitatoriske postsynaptiske strømme (EPSC'er) over NMDA-medierede EPSC'er (betegnet AMPA / NMDA-forholdet). Efterfølgende elektrisk fremkaldt LTP blev vist at være okkluderet ved exciterende VTA-synapser i kokainbehandlede mus, hvorimod LTD blev forbedret. Disse observationer såvel som en række andre elektrofysiologiske mål indikerede, at ændringen i plasticitet observerede potentielt delte lignende mekanismer som synaptisk fremkaldt LTP (Ungless et al., 2001). Det har siden vist sig, at administration af andre misbrugsmediciner, herunder amfetamin, morfin, ethanol, nikotin og benzodiazepiner, også kan fremkalde stigninger i synaptisk styrke i VTA, en effekt, der ikke ses med psykoaktive stoffer, der ikke har misbrugspotentiale. (Saal et al., 2003; Gao et al., 2010; Tan et al., 2010). Denne observation demonstrerer en konvergens af cellulære reaktioner inden for VTA af alle misbrugte lægemidler og tilvejebringer en mulig neurologisk mekanisme, hvormed indledende neuroadaptationer underliggende afhængighed kunne udløses.

Virkningen af ​​ikke-kontingent lægemiddeladministration på VTA synaptisk plasticitet udtrykkes forbigående, varer mindst 5 men mindre end 10 dage og har vist sig at have en positiv sammenhæng med den indledende udvikling af adfærdsfølsomhed, men ikke med dens udtryk (Ungless et al., 2001; Saal et al., 2003; Borgland et al., 2004). Hvis kokain administreres selv, er resultatet snarere anderledes, da plasticiteten i VTA'en bliver vedvarende og kan påvises endda 90 dage efter tilbagetrækning (Chen et al., 2008).

Potentieringen af ​​glutamatergiske synapser på VTA DA-celler er formodentlig forbundet med misbrugsmediciners evne til at forbedre ekstracellulær DA i NAc (Di Chiara og Imperato, 1988) Dennd repræsenterer potentielt igangsættelsen af ​​”patologisk” belønningslæring, hvorved der indtræder en ”stempling” af medikament-cue-foreninger. Der er faktisk rapporteret om NMDA-receptorafhængige stigninger i glutamatergisk synaptisk styrke i VTA DA-neuroner under erhvervelsen af ​​en cue-belønningssammenslutning (Stuber et al., 2008) og for nylig blev det bekræftet, at kokain selektivt øger AMPA / NMDA-forholdet mellem VTA-neuroner, der projicerer til NAc i modsætning til PFC (Lammel et al., 2011); det er veletableret, at dopamin-transmission inden for NAc er kritisk for erhvervelsen af ​​en pavlovsk forening (Kelley, 2004). Således kan det være, at potentiering af VTA DA-neuroner kan repræsentere neuralkodning svarende til LTP, muligvis en associativ læringsproces, som kan være essentiel for tidlige kokaininducerede adfærdsresponser og har kapacitet til at udløse langsigtede tilpasninger, der ligger til grund for afhængighed, repræsenterer dog ikke den afhængige tilstand selv. Som foreslået af andre kan det være, at vanedannende medikamenter koopererer hjernebelønningskredsløb for at "overlære" værdien af ​​et lægemiddel til organismen (Kauer og Malenka, 2007).

Oprindelsen af ​​de relevante glutamatergiske fremspring til VTA, der er involveret i lægemiddelinduceret plasticitet, er stadig ikke belyst. En undersøgelse har afsløret, at VTA-glutamatergiske synapser målrettet ved fremspring fra både VTA selv og pedunculopontin-kernen (PPN) viser forbedret potentiering fra kokain, men kun de synapser, der modtager input fra PPN-afferenter, er styrket med Δ⁹-tetrahydrocannabinol (THC) (Good and Lupica, 2010). Det ser således ud til, at de bestemte glutamatergiske afferenter, der er involveret i medikamentinduceret potentiering, kan variere afhængigt af det pågældende lægemiddel, og det kan også være tilfældet, at en bestemt fremspring er fælles for al medikamentudløst excitatorisk plasticitet i VTA; sidstnævnte er endnu ikke bestemt. Than VTA modtager omfattende fremskrivninger fra flere hjerneområder, herunder PFC, amygdala og subthalamic kerne (Geisler og Wise, 2008), hvoraf mange har vist sig at have indflydelse på burst-affyringen af ​​VTA DA-neuroner (Grillner og Mercuri, 2002). Fremtidige eksperimenter, der anvender optogenetiske teknikker, kunne hjælpe med at bestemme de særlige fremspring, der er ansvarlige for den medikamentudviklede potentiering ved VTA-synapser, der blev observeret som reaktion på forskellige misbrugsmedicin, og således kaste lys over den nøjagtige natur af denne neuroadaptation.

Mekanismer, der ligger til grund for lægemiddel-fremkaldt synaptisk plasticitet ved excitatorisk synapse i VTA

Som med elektrisk induceret LTP i midbrain DA-neuroner er det vist, at stigningen i synaptisk styrke i VTA induceret af både kokain og nikotin er afhængig af NMDA-receptoraktivering (Bonci og Malenka, 1999; Ungless et al., 2001; Mao et al., 2011). I modsætning hertil blev opretholdelsen af ​​kokain-fremkaldt potentiering for nylig vist at kræve aktiviteten af ​​proteinkinase Mζ (Ho et al., 2012), en autonomt aktiv proteinkinase C (PKC) -isoform, hvorimod piggetidsafhængig LTP i VTA DA-neuroner fra medikamentnaive mus afhænger af konventionelle PKC-isoformer (Luu og Malenka, 2008). I tilfælde af nikotin kræver VTA-synaptisk potentiering excitation af DA-neuroner medieret af somatodendritiske α4β2 nikotinacetylcholinreceptorer (nAChRs) (Mao et al., 2011). Nikotininduceret stigning af presynaptisk glutamatfrigivelse bidrager også til induktionen af ​​denne særlige synaptiske plasticitet, sandsynligvis gennem øget aktivering af NMDA-receptorer (Mao et al., 2011).

Relativt mere er kendt om de mekanismer, der ligger til grund for kokain-fremkaldt synaptisk plasticitet end den, der ligger til grund for plasticitet induceret af andre misbrugsmidler. Kokainpåføring på midbrain-skiver resulterer i potensering af NMDA-receptortransmission inden for få minutter og foreslås at være via indsættelse af NR2B-holdige NMDAR'er i synapser gennem en mekanisme, der kræver aktivering af D₅ receptorer og ny proteinsyntese (Schilstrom et al., 2006; Argilli et al., 2008). Orexin A er også vist at være påkrævet til både hurtig kokaininduceret indsættelse af NR2B-holdige receptorer og øgede AMPA / NMDA-forhold; følgelig orexin₁ receptorantagonist SB334867 har vist sig at forhindre udvikling af følsomhed over for kokain (Borgland et al., 2006). Ud over ændringer i ekspression af NMDA-receptorsubenheden er øgede niveauer af GluR1-holdige (GluR2-manglende) AMPA-receptorer ved synapser blevet observeret så snart 3 h efter eksponering af kokaine (Argilli et al., 2008). Denne observation kombineret med andre nylige beviser har ført til hypotesen om, at synaptisk indsættelse af højledende GluR2-manglende receptorer bidrager til ekspression af kokaininduceret synaptisk potentiering i VTA (Dong et al., 2004; Bellone og Luscher, 2006; Mameli et al., 2007; Brown et al., 2010; Mameli et al., 2011), se anmeldelser (Kauer og Malenka, 2007; Wolf og Tseng, 2012). Denne indsættelse af GluR2-manglende AMPA-receptorer afhænger af NMDA-receptortransmission i VTA DA-neuroner, da den er fraværende hos mus, der mangler funktionelle NMDA-receptorer i DA-neuroner (Engblom et al., 2008; Mameli et al., 2009). jegnsertion af GluR2-manglende AMPA-receptorer er betydelig, fordi de har unikke egenskaber; de er kalkpermeabelt, har større enkeltkanalkonduktans end GluR2-holdige receptorer og har derfor en enorm kapacitet til at ændre synaptisk transmission (Isaac et al., 2007). Derfor repræsenterer indsættelse af GluR2-manglende AMPA-receptorer i VTA en mulig mekanisme, ved hvilken misbrugsmedikamenter kan indstille de plastiske tilpasninger, der ligger til grund for de indledende stadier af medikamentbrug.

Indsættelsen af ​​GluR2-manglende AMPA-receptorer i VTA-excitatoriske synapser har nu vist sig at forekomme som respons på administration af medikamenter fra flere klasser, såsom nicotin og morfin, såvel som ved optogenetisk aktivering af DA VTA-neuroner (Brown et al., 2010). Thans har ført til forslaget om, at indsættelse af calciumpermeabel GluR2-manglende AMPA-receptorer repræsenterer en universel mekanisme, der kan ligge til grund for medikamentudviklet potentiering af VTA-synapser (Brown et al., 2010), selvom dataene for amfetamin ikke nødvendigvis er i overensstemmelse med denne hypotese (Faleiro et al., 2004). Da GluR2-manglende AMPA-receptorer endvidere korrigeres indvendigt og således leder meget lidt strøm ved + 40 mV, kan deres indsættelse alene ikke forklare medikament-fremkaldte stigninger i AMPA / NMDA-forhold. En nylig undersøgelse, der målte enhedssynaptiske responser fremkaldt af en stærkt lokaliseret glutamatkilde (to-foton-fotolyse af buret glutamat) viste, end ud over at påvirke AMPA-receptormedierede EPSC'er, nedsatte kokaineksponeringen også enhedens NMDA-receptormedierede EPSC'er (Mameli et et al., 2011), hvilket således tilvejebringer en mulig mekanisme, hvormed AMPA / NMDA-forhold kan øges i dette scenarie (ved at sænke forholdet). Dette er endnu ikke undersøgt med andre former for misbrug.

Den medikamentinducerede udveksling af GluR2-indeholdende med GluR2-manglende AMPA-receptorer kan vendes ved aktivering af mGluR1-receptorer i VTA (Bellone og Luscher, 2006; Mameli et al., 2007). Således tilvejebringer mGluR1-medieret udveksling af AMPA-receptorer en mekanisme, der kan forklare, hvorfor medikamentudviklet potentiering af VTA-synapser er kortvarig karakter, varer 5, men ikke 10 dage (Ungless et al., 2001; Mameli et al., 2007). Hvis mGluR1-funktion i VTA reduceres 24 h før kokainadministration, fortsætter kokain-induceret indvendig berigtigelse ud over 7 dage (Mameli et al., 2007, 2009). Derfor kan en mulig forklaring på, hvorfor kokain-fremkaldt synaptisk styrkelse fortsætter i VTA efter selvadministrering af kokain (i modsætning til efter ikke-kontingent administration) være, at selvadministration af kokain fører til depression af mGluR1-signalering i VTA.

Lægemiddel-fremkaldt synaptisk plasticitet ved hæmmende synapser i VTA

Excitatoriske synapser er ikke den eneste type synapse i VTA DA-neuroner, der er påvirket af ikke-betinget indgivelse af misbrugsmedicin. Hæmmende synapser i VTA har også en kritisk rolle i kontrollen af ​​fyringshastigheden af ​​DA-neuroner, således har plasticitet ved GABAergiske synapser kapaciteten til dramatisk at påvirke DA-transmission. Faktisk kan kokain, morfin og ethanol alle påvirke hæmmende synaptisk plasticitet i VTA (Melis et al., 2002; Liu et al., 2005; Nugent et al., 2007). Gentagen kokaineksponering in vivo for 5 – 7 dage forårsager en reduktion i amplituder af GABA-medierede synaptiske strømme, hvilket letter LTP-induktion i VTA-celler ved at reducere styrken af ​​GABAergisk inhibering (Liu et al., 2005). Efterfølgende undersøgelser afslører mekanismen for denne hæmning endocannabinoid-afhængig LTD ved GABAergic synapser involverer aktivering af ERK1 / 2 (Pan et al., 2008, 2011). GABA_A receptorsynapser på VTA-dopaminneuroner udviser også robust NMDA-afhængig LTP (betegnet LTP_GABA) som svar på højfrekvensstimulering (Nugent et al., 2007). Denne LTP_GABA er fraværende i VTA-skiver 2 og / eller 24 h efter in vivo administration af morfin, nikotin, kokain eller ethanol (Nugent et al., 2007; Guan og Ye, 2010; Niehaus et al., 2010). I tilfælde af ethanol forebyggelse af LTP_GABA medieres af μ-opioidreceptoren (Guan og Ye, 2010) Sammen med synaptisk potentiering ved excitatoriske synapser, er dette tab af LTP_GABA bør øge affyringen af ​​VTA DA-neuroner efter eksponering af medikamenter.

Det har også for nylig vist sig, at langsom GABA-transmission er påvirket af misbrug af stoffer. Således er en enkelt dosis methamphetamin eller kokain tilstrækkelig til signifikant at svække evnen hos GABA_B receptorer til kontrol af VTA GABA-neuronfyring, når de måles ex vivo 24 h senere (Padgett et al., 2012). Det methamphetamininducerede tab af det langsomme inhiberende postsynaptiske potentiale (IPSC) stammer fra en reduktion i GABA_B receptor-G-protein-koblet indvendigt korrigerende kaliumkanal (GIRK) -strømme på grund af ændringer i proteinhandel og ledsages af et markant fald i følsomheden af ​​presynaptisk GABA_B receptorer i GABA-neuroner i VTA. I modsætning til medikamentinducerede påvirkninger på GABA_A synapserer denne depression af GABA_BR-GIRK-signalering vedvarer i dage efter injektionen (Padgett et al., 2012).

Adfærdsmæssige korrelater af medikamentudviklet potentiering i VTA DA-celler

Som nævnt tidligere udtrykkes virkningen af ​​ikke-kontingent lægemiddeladministration på synaptisk plasticitet i VTA DA-neuroner kortvarigt, varer mindst 5 men mindre end 10 dage og det har vist sig at være positivt korreleret med den indledende udvikling af adfærdsfølsomhed, men ikke med dens udtryk (Ungless et al., 2001; Saal et al., 2003; Borgland et al., 2004). Til støtte for hypotesen om, at medikamentudviklet potentiering af VTA-synapser repræsenterer induktion af adfærdsfølsomhed, reducerer intra-VTA-administration af glutamat-antagonister, og viralt-medieret GluR1-opregulering forbedrer de lokomotoriske sensibiliserende egenskaber af lægemidler (Carlezon et al., 1997; Carlezon og Nestler, 2002). Stærkt bevis for NR2A- og B-indeholdende NMDA-receptorinddragelse tilvejebringes ved observationen, at farmakologisk inhibering af enten forhindrer udvikling af sensibilisering og tilknyttede kokaininducerede stigninger i AMPA / NMDA-forhold (Schumann et al., 2009). Mus med målrettet deletion af NR1 eller GluR1 (selektive til DA-neuroner i midthjernen) eller global GluR1-deletion udviser imidlertid intakt adfærdsfølsomhed og viser alligevel nedsatte AMPA-receptorstrømme efter kokainbehandling (Dong et al., 2004; Engblom et al., 2008). En ekstra twist tilvejebringes ved observationen, at CPP og konditioneret lokomotorisk adfærd er fraværende i GluR1 knockout-mus (Dong et al., 2004) og udryddelse af kokain-CPP er fraværende hos mus med GluR1-deletion målrettet mod mellemhjerne DA-neuroner (Engblom et al., 2008), hvorimod genoptagelse af kokain-CPP i NR1-knockout og ekspression af adfærdsfølsomhed dæmpes (Engblom et al., 2008; Zweifel et al., 2008). Selv med advarslen om potentiel udviklingskompensation hos mutante mus og / eller mulig ufuldstændig sletning er det således muligt, at de neurale processer, der styrer medikamentudviklet potentiering af DA-neuroner og adfærdsfølsomhed, er adskilt. Det kan snarere være, at potentiering af VTA-synapser kan bidrage til tilskrivningen af ​​incitamentsalience til medikamentassocierede signaler.

Måling af synaptiske ændringer efter ikke-kontingent lægemiddeladministration er begrænset med hensyn til at informere om den faktiske sygdomstilstand for afhængighed. Mere relevant for den humane tilstand er studier, hvor ændringer i synaptisk plasticitet måles efter kontingent lægemiddeladministration, fx operant selvadministration. I denne henseende er synaptisk styrkelse af VTA DA-celler induceret ved selvadministrering af kokain unikt vedvarende og varer 3 måneder til afholdenhed og vist sig at være modstandsdygtig over for udryddelsestræning (Chen et al., 2008). Selv om det oprindeligt blev foreslået at være en kortvarig begivenhed, ser det ud til, at lægemiddel-fremkaldt plasticitet i VTA har kapacitet til at være langvarig, hvilket viser, at administrationsmetoden (kontingent kontra ikke-kontingent) er en kritisk faktor for dens levetid . Dette understøttes af den iagttagelse, at ågkontroller i denne undersøgelse ikke viste en lignende stigning i AMPA / NMDA-forholdet; hvilket antyder, at det er indlæringen af ​​en kø-belønning eller handling-udfaldsforening, der driver plasticiteten. I modsætning hertil frembringer selvadministrering af mad eller saccharose under lignende parametre stigninger i AMPA / NMDA-forhold, der vedvarer i 7, men ikke 21 dage, ind i afholdenhed, påviseligt forbigående sammenlignet med det induceret af kokain (Chen et al., 2008). Manglen på vedholdenhed af madinduceret plasticitet demonstrerer, at ændringen i synaptisk styrke induceret af kokain ikke kun er en neural repræsentation af de instrumentelle eller cue-belønning læringsprocesser involveret i det operative selvadministrationsparadigme per sesnarere en lægemiddelspecifik effekt, der potentielt repræsenterer en patologisk styrkelse af medikament-cue-foreninger. Som tidligere nævnt har signaler, der forudsiger belønning, også vist sig at forårsage en stigning i AMPA / NMDA-forhold i VTA, skønt ikke så vedvarende, hvilket understøtter en rolle for denne modifikation af excitatorisk synaptisk funktion i belønningsindlæring (Stuber et al., 2008).

Interessant nok er størrelsen af ​​stigningen i AMPA / NMDA-forholdet uanset antallet af injektioner (enkelt vs. multiple), administrationsprotokol (betinget vs. ikke-betinget) og længden på adgangen (begrænset adgang vs. udvidet adgang) (Borgland et al., 2004; Chen et al., 2008; Mameli et al., 2009). Dette indikerer, at stigningen i AMPA / NMDA-forhold, der er observeret i VTA DA-celler, potentielt er en tilladt begivenhed, måske signaliserer "salience" i modsætning til at repræsentere en initiering af underliggende neuropatologi, som formodentlig ville stige med fortsat eksponering.

Medikamentudviklet plasticitet ved exciterende synapser i NAc

I modsætning til VTA forårsager en enkelt kokaininjektion ikke stigninger i synaptisk styrke i NAc, målt 24 h senere (Thomas et al., 2001; Kourrich et al., 2007). Denne observation og den tovejs tidsplan, der følger med gentagen administration og tilbagetrækning dviser, at lægemiddelinduceret plasticitet i NAc er markant anderledes end den, der er observeret i VTA. Ja, når gentagne injektioner af kokain administreres (for at inducere adfærdsfølsomhed), observeres et fald i AMPA / NMDA-forholdet ved NAc-skal-synapser, målt 24 h efter den sidste administrationn (Kourrich et al., 2007). Denne synaptiske depression fra gentagen kokain ser ud til at være knyttet til plasticitet i VTA; ved selektiv afbrydelse af mGluR1-funktion i VTA kræves der derefter kun en enkelt injektion af kokain for at forårsage den samme depression af NAc-synapser (Mameli et al., 2009). Than forfattere af denne undersøgelse postulerer, at forbedret excitation af VTA-fremspring kan muliggøre sammenfaldende frigivelse af DA og glutamat i NAc gennem en forbedret frigivelse af DA. Dette kan derefter ændre tærsklen for induktion af lokal plasticitet i NAc ved at påvirke kredsløbets excitabilitet eller ved at integrere intracellulære signalprocesser (Mameli et al., 2009).

Den funktionelle betydning af depressionen af ​​NAc-synapser under akut tilbagetrækning er uklar på dette stadium. En mulig forklaring kan være, at depression af NAc-medium spinyne neuroner (MSN'er) reducerer deres reaktion på naturligt givende stimuli og dermed bidrager til den anhedoni, der opleves under akut abstinens. Det kan også være, at det fald, der er observeret i AMPA / NMDA-forholdet, kan være et resultat af membranindsættelse af NR2B-indeholdende NMDA-receptorer (således øger nævneren af ​​forholdet), da nye tavse synapser viser sig at forekomme i NAc-skallen ved kokaineksponering (Huang et al., 2009). Stille glutamatergiske synapser, der udtrykker funktionelle NMDA-receptormedierede strømme i fravær af AMPA-receptormedierede strømme, menes at have en øget kapacitet til at gennemgå styrkelse af synaptisk transmission (Isaac et al., 1995). Når de er genereret, kan disse tavse synapser muliggøre rekruttering af AMPA-receptorer og derved forbedre excitatorisk synaptisk transmission. Dette tilvejebringer en mulig mekanisme til at forklare stigninger i overfladen af ​​AMPA-receptorer og efterfølgende AMPAR / NMDAR-forhold observeret i NAc under langvarig tilbagetrækning (Boudreau og Wolf, 2005; Boudreau et al., 2007; Kourrich et al., 2007; Conrad et al., 2008). NR2B-holdige NMDA-receptorer i NAc kunne også have været involveret i dannelsen af ​​medikament-kontekstassociationer, da siRNA-knockdown af denne underenhed forhindrer morfin CPP i mus, men ikke adfærdsfølsomhed (Kao et al., 2011).

I modsætning til kokain resulterer et gentaget regime med intermitterende ethanoleksponering i en forstærkning af synapser som respons på en tidligere LTD-inducerende stimuleringsprotokol, målt 24 h efter den sidste eksponering (Jeanes et al., 2011). Denne NMDA-afhængige potentiering er kortvarig, da den efter yderligere 48 h af tilbagetrækning er spredt, og hverken LTP eller LTD kan induceres (Jeanes et al., 2011). Forfatterne fortolker så robuste ændringer i NAc-plasticitet som en indikator for den potentielle betydning af denne proces i ethanolinduceret neuroadaptation. I modsætning til psykostimulanter kan ethanol virke ved NMDA-receptorer, så det har derfor kapacitet til direkte at påvirke glutamatergisk signalering.

Synaptisk potentiering observeret i NAc efter en periode med tilbagetrækning

I modsætning til den depression, der er observeret under akut tilbagetrækning, observeres potentiering af NAc-shell-synapser efter 10 – 14 dage efter tilbagetrækning fra gentagen kokain- eller morfinadministration (Kourrich et al., 2007; Wu et al., 2012). Efter 7 dage tilbagetrækning fra en enkelt indgivelse af kokain findes der endvidere en stigning i amplituden af ​​mEPSCs såvel som et tab af LTP induceret ved højfrekvensstimulering (HFS) i både kerne- og shell NAc-neuroner, der udtrykker dopamin D₁ receptor (Pascoli et al., 2012). Thans ændring i evnen til at inducere synaptisk plasticitet omtales som metaplasticitet. Kokaininduceret metaplasticitet observeres også efter tilbagetrækning fra selvadministrering af kokain. Rotter, der har selvadministreret kokain efterfulgt af 3 uger med enten udryddelse eller afholdenhed, viser således en markeret in vivo underskud i evnen til at udvikle LTP i NAc-kernen efter stimulering af PFC. Denne observation blev ledsaget af et skift mod venstre i input-output-kurven, der antydede potentiering af fEPSP-amplitude (Moussawi et al., 2009). Potentiering af NAc-synapser observeres også i form af øgede AMPA-medierede strømme efter en længere periode med afholdenhed efter selvadministration (Conrad et al., 2008). Samlet antyder disse data, at synaptisk potentiering i NAc udvikler sig enten som en funktion af varigheden af ​​tilbagetrækning eller som en funktion af tiden siden den første administration af kokain. En nylig undersøgelse understøtter sidstnævnte fortolkning, da der blev observeret lignende stigninger i hyppigheden af ​​mEPSC'er i D₁ receptorudtrykkende MSN'er i mus til trods for fraværet eller tilstedeværelsen af ​​en langvarig abstinensperiode efter gentagen kokainadministration (Dobi et al., 2011). Derfor ser det ud til, at begivenhederne, der førte til ændringerne i glutamatergisk transmission i NAc, tager nogen tid at udvikle sig.

Bidraget fra specifikke AMPA-receptorenheder til denne ændring varierer afhængigt af tilbagetrækningsstadiet og indgivelsesmåden; 10 – 21 dage efter tilbagetrækning fra både passiv og selvadministration GluR2-holdige AMPA-receptorer ser ud til at være ansvarlige for ændringer i AMPA-transmission (Boudreau og Wolf, 2005; Boudreau et al., 2007; Kourrich et al., 2007; Ferrario et al., 2010) hvorimod ud over 21 dage tilføjes GluR2-manglende AMPA-receptorer til synapser. Den sidstnævnte konstatering synes kun at være tilfældet, når kokain administreres selv (Conrad et al., 2008; McCutcheon et al., 2011), men se (Mameli et al., 2009). I betragtning af den øgede ledningsevne af GluR2-manglende AMPA-receptorer kan det være, at deres indsættelse forekommer som svar på depression af NAc-synapser forårsaget af kokain-selvadministration, hvilket resulterer i øget MSN-reaktion overfor excitatoriske input, der udløser kokain-søgning i fremtiden. Faktisk forhindrer blokering af GluR2-manglende AMPA-receptorer i NAc ekspression af inkuberet cue-induceret kokain-søgning (Conrad et al., 2008), og kokain-søgning induceret af enten AMPA eller kokain blokeres også ved injektioner af antisense-oligonukleotider af GluR1 mRNA i NAc (Ping et al., 2008).

Lægemiddeludfordring efter tilbagetrækning vender synaptisk potentiering til depression

Stigningen i synaptisk styrke og overfladekspression af AMPA-receptorsubenheder induceret af kokain i NAc efter tilbagetrækning fra ikke-kontingent administration reverseres derefter ved indgivelse af yderligere kokaininjektioner (genudfordring) (Thomas et al., 2001; Boudreau et al., 2007; Kourrich et al., 2007; Ferrario et al., 2010). Således observeres synaptisk depression endnu en gang i NAc-skallen, når det blev målt 24 h efter denne kokaininjektion (Thomas et al., 2001), men se (Pascoli et al., 2012). Adfærdsmæssigt ser det ud til, at dette korrelerer med udtrykket af sensibilisering, og i det mindste i tilfælde af amfetamin, har det vist sig at være clathrin-medieret og afhængig af GluR2-afhængig endocytose af postsynaptiske AMPA-receptorer (Brebner et al., 2005). Faldet i overfladekspression af AMPA-receptorer efter kokainudfordring er kortvarigt, da inden for 7 dage gendannes overfladekspression til niveauer, der kan sammenlignes med uforudsete kokainforbehandlede rotter (Ferrario et al., 2010). Som sådan ser det ud til, at historien om kokaineksponering og tilbagetrækning let kan ændre retningen for synaptisk plasticitet i NAc.

For nylig blev der foretaget en direkte forbindelse mellem forstærkning af cortico-akkumle synapser på D₁ receptor-positive celler efter 7 dages tilbagetrækning og ekspression af sensibilisering. Som nævnt tidligere viser det sig, at efter synkroniseringsdage fra 7 dage fra en enkelt indgivelse af kokain er disse synapser potentieret i både kernen og skallen (som målt ved en stigning i mEPSC-amplitude), og LTP-induceret af HFS reduceres. Det samme blev ikke fundet for synapser på D₂ receptor-positive celler (Pascoli et al., 2012). Når reverseret optogenetisk in vivo via en protokol, der er kendt for at inducere LTD, corte-akkumulære synapser på D₁-receptorpositive celler udviste reducerede mEPSC'er, og ekspressionen af ​​lokomotorsensibilisering blev forhindret. Det er vigtigt, at HFS's evne til at inducere LTP blev gendannet til disse neuroner (Pascoli et al., 2012), således at demonstrere en direkte forbindelse mellem denne særlige synaptiske tilpasning ved cortico-akkumle synapser og udtrykket af sensibilisering over for kokain.

Transkriptionsfaktorer

Transkriptionsfaktorer er proteiner, der binder til specifikke DNA-sekvenser for at regulere gentranskription ved interaktion med RNA-polymerase II-komplekset (Mitchell og Tjian, 1989). Transkriptionsfaktorer kan induceres eller undertrykkes som respons på miljømæssige stimuli, hvilket resulterer i ændringer i genekspression og i sidste ende neuronal funktion. Et antal transkriptionsfaktorer er blevet identificeret for deres potentielle rolle i afhængighed, fordi deres ekspression og aktivering er reguleret i den mesocorticolimbiske bane efter udsættelse for misbrugsmedicin. ΔFB er en sådan transkriptionsfaktor, der har modtaget særlig opmærksomhed på grund af dets usædvanlige stabilitet. ΔFosB er en afkortet splejsevariant af FosB-genet, og den deler homologi med andre Fos-familiemedlemmer, herunder c-Fos, FosB, Fra1 og Fra2, som alle heterodimeriserer med Jun-familieproteiner (c-Jun, JunB eller JunD) til dannelse aktivatorprotein-1 (AP-1) transkriptionsfaktorer (Morgan og Curran, 1995). Disse andre Fos-familiemedlemmer induceres hurtigt i striatum som reaktion på akut administration af psykostimulerende midler, men på grund af deres ustabilitet er dette udtryk kortvarigt og vender tilbage til basalniveauer inden for timer (Graybiel et al., 1990; Young et al., 1991; Hope et al., 1992). Omvendt akkumuleres ΔFosB i striatumet efter kronisk lægemiddeladministrering, og dets ekspression vedvarer i flere uger efter den sidste eksponering af lægemidlet (Hope et al., 1994; Nye et al., 1995; Nye og Nestler, 1996; Pich et al., 1997; Muller og Unterwald, 2005; McDaid et al., 2006). Data fra adfærdseksperimenter understøtter en rolle for ΔFosB i nogle af de varige effekter, der gives af misbrugsmedicin. Overekspression af ΔFosB i striatum resulterer i øget lokomotorisk respons på både akut og kronisk kokain, og øger de forstærkende egenskaber for både kokain og morfin (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003; Zachariou et al., 2006), hvorimod inhibering af osFosB giver de modsatte adfærdseffekter (Peakman et al., 2003). På grund af sin evne til at øge incitamentmotiverende egenskaber ved misbrugsmedicin er denne transkriptionsfaktor blevet foreslået til at repræsentere en "molekylær switch", der letter overgangen til afhængighed (Nestler, 2008).

cAMP-responselementbindende protein (CREB) er en anden transkriptionsfaktor, der har været i fokus for en betydelig mængde forskning på grund af dets foreslåede rolle i medikamentinduceret plasticitet (McPherson og Lawrence, 2007). CREB udtrykkes allestedsnærværende i hjernen og kan aktiveres ved en mangfoldighed af intracellulære signalveje, der kulminerer med dets fosforylering ved serin 133 (Mayr og Montminy, 2001). Phosphoryleret CREB (pCREB) stimulerer rekrutteringen af ​​CREB-bindende protein (CBP), hvilket letter transkriptionen af ​​forskellige nedstrømsgener (Arias et al., 1994). pCREB induceres hurtigt i striatum ved eksponering for psykostimulanter (Konradi et al., 1994; Kano et al., 1995; Walters og Blendy, 2001; Choe et al., 2002) og dette antages at repræsentere en homeostatisk mekanisme, der modvirker adfærdsmæssige reaktioner på misbrugsmedicin (McClung og Nestler, 2003; Dong et al., 2006). I overensstemmelse med dette reducerer overekspression af CREB i NAc-skallen de givende egenskaber af kokain i et konditioneret stedpræferences (CPP) paradigme, hvorimod det modsatte ses ved hæmning af CREB i denne region (Carlezon et al., 1998; Pliakas et al., 2001). Tilsvarende giver genetisk knockdown eller inhibering af CREB i dorsalt striatum øget følsomhed over for de lokomotoriske aktiverende egenskaber af psykostimulerende midler, hvilket tilføjer yderligere støtte til denne hypotese (Fasano et al., 2009; Madsen et al., 2012).

Mens data fra CPP-eksperimenter understøtter ideen om, at CREB fungerer som en negativ modulator af medikamentbelønning, i det mindste med hensyn til kokain, kan dette være en forenkling. Et antal undersøgelser, der anvender forskellige teknikker til ændring af CREB-funktion i NAc-skallen, har afsløret, at inhibering af CREB reducerer kokainarmering i et selvadministrationsparadigme (Choi et al., 2006; Green et al., 2010; Larson et al., 2011), hvorimod kokainarmering forbedres af CREB-overekspression i denne region (Larson et al., 2011). Disse divergerende fund skyldes sandsynligvis grundlæggende forskelle mellem instrumentelle og pavlovske konditioneringsprocedurer såvel som frivillige vs. ufrivillig administration af lægemidler. CPP involverer associative læringsprocesser og antages at være et indirekte mål for et lægemiddas hedoniske egenskaber snarere end medikamentforstærkning per se (Bardo og Bevins, 2000). Frivillig selvadministration af medikamenter kan påvirkes af en række følelsesmæssige faktorer og evnen til CREB-aktivitet i NAc til at reducere respons på angstfremkaldende stimuli (Barrot et al., 2002) og dæmpende depressiv opførsel (Pliakas et al., 2001) kunne påvirke tilbøjeligheden til selvadministrerende medikament. Interessant nok resulterer sletning af CREB fra PFC i nedsat motivation til selvadministrerende kokain (McPherson et al., 2010), hvilket viser, at virkningen af ​​CREB-manipulation på adfærd også varierer for forskellige hjerneområder. Dette er måske ikke overraskende, da CREB-transkriptomet adskiller sig markant i henhold til celletypen (Cha-Molstad et al., 2004) og det ville derfor være vigtigt at identificere ændringerne i genekspression, der forekommer nedstrøms af CREB, som bidrager til disse fænotyper. Komplicering af tingene er observationen, at CREB i NAc-skallen er essentiel for nikotin-CPP (Brunzell et al., 2009), hvilket antyder, at mekanismerne, der ligger til grund for konditioneret nikotinbelønning, adskiller sig fra de underliggende kokain og morfin, som begge forbedres ved CREB-hæmning i NAc-skallen (Carlezon et al., 1998; Pliakas et al., 2001; Barrot et al., 2002).

Epigenetiske mekanismer

Epigenetik har en række definitioner, men inden for neurovidenskab er det almindeligt defineret som ændringer i genekspression, der forekommer gennem modulering af kromatin, som ikke fremkaldes af ændringer i den underliggende DNA-sekvens (McQuown og Wood, 2010). Chromatin beskriver DNA-tilstanden, når den pakkes inde i cellen. Den basale gentagende enhed af chromatin er nukleosomet, der består af 147-basepar af DNA indpakket omkring en oktamer sammensat af par af de fire kernehistoner (H2A, H2B, H3 og H4) (Luger et al., 1997). Aminoterminalhalerne i disse kernehistoner kan gennemgå et antal post-translationelle modifikationer, herunder acetylering, methylering, phosphorylering, ubiquitination og sumoylering (Berger, 2007). Tilsætningen og fjernelsen af ​​disse funktionelle grupper fra histonhaler udføres af et stort antal histonmodificerende enzymer, herunder acetyltransferaser, deacetylaser, methyltransferaser, demethylaser og kinaser (Kouzarides, 2007). Disse histonmodifikationer tjener til at signalere rekrutteringen af ​​transkriptionsfaktorer og andre proteiner involveret i transkriptionel regulering og ændre kromatinkonformation for at gøre DNA mere eller mindre tilgængeligt for det transkriptionelle maskineri (Strahl og Allis, 2000; Kouzarides, 2007; Taverna et al., 2007). Epigenetiske mekanismer repræsenterer derfor et vigtigt middel, hvorved miljømæssige stimuli kan regulere genekspression og i sidste ende adfærd.

For nylig er kromatinmodifikation blevet anerkendt som en vigtig mekanisme, der ligger til grund for lægemiddelinducerede ændringer i plasticitet og adfærd (Renthal og Nestler, 2008; Bredy et al., 2010; McQuown og Wood, 2010; Maze og Nestler, 2011; Robison og Nestler, 2011). Det første bevis for dette kom fra eksperimenter fra Kumar og kolleger, der brugte chromatinimmunudfældning (ChIP) -assays for at demonstrere, at kokain inducerer histonmodifikationer ved specifikke genpromotorer i striatum (Kumar et al., 2005). Specifikt resulterede akut administration af kokain i H4-hyperacetylering af cFos promotor, hvorimod kronisk administration resulterede i H3 hyperacetylering af BDNF , Cdk5 promotorer. Histonacetylering involverer den enzymatiske overførsel af en acetylgruppe til en histons basiske N-terminale hale, som neutraliserer den elektrostatiske interaktion mellem histonen og det negativt ladede DNA, hvilket gør den mere tilgængelig for transkriptionsapparatet (Loidl, 1994). Dette stemmer overens med kokainens evne til at øge ekspressionen af ​​Fos-familiens transkriptionsfaktorer akut (Graybiel et al., 1990; Young et al., 1991), hvorimod BDNF og Cdk5 kun induceres ved kronisk eksponering (Bibb et al., 2001; Grimm et al., 2003).

En histone-hyperacetyleret tilstand kan også opnås eksperimentelt ved administration af histon deacetylase (HDAC) -inhibitorer, og disse lægemidler er blevet brugt til at undersøge virkningerne af globale stigninger i histonacetylering på adfærdsmæssige reaktioner på misbrugsmedicin. Systemisk administration af HDAC-hæmmere forøger synergistisk hyperacetyleringen observeret som respons på kokain inden i striatum (Kumar et al., 2005), og dette potentierer kokaininduceret bevægelse og kokainbelønning (Kumar et al., 2005; Sun et al., 2008; Sanchis-Segura et al., 2009). HDAC-hæmning kan også øge den lokomotoriske sensibilisering for ethanol og morfin og lette morfin CPP (Sanchis-Segura et al., 2009) Ikke desto mindre har HDAC-hæmmere også vist sig at forhindre udvikling af følsomhed over for en enkelt morfineksponering (Jing et al., 2011) og reducere motivationen til selvadministrerende kokain (Romieu et al., 2008). Disse kontrasterende fund kan afspejle forskelle i administrationsprotokoller, og det er vigtigt, at de demonstrerer, at HDAC-hæmmere ikke potentielt styrker adfærdsmæssige reaktioner på lægemidler under alle forhold.

På grund af deres tilladte virkning på gentranskription kan HDAC-hæmmere også virke for at lette visse typer læring (Bredy et al., 2007; Lattal et al., 2007). Det er for nylig blevet påvist, at administration af en HDAC-hæmmer efter geneksponering til et tidligere kokainparret miljø kan lette udryddelse af kokaininduceret CPP, og dette er sandsynligvis relateret til øget histon H3-acetylering i NAc (Malvaez et al., 2010). Infusion af HDAC-hæmmeren suberoylanilid-hydroxaminsyre (SAHA) direkte i NAc under konditioneringsfasen af ​​CPP øger den konditionerede kokainbelønning (Renthal et al., 2007), hvilket indikerer, at HDAC-hæmning i dette område kan lette både belønningsrelateret læring og udryddelseslæring, afhængigt af den kontekst, i hvilken lægemidlet administreres. Yderligere eksperimenter har afsløret en rolle for HDAC5, og endogen HDAC udtrykkes meget i NAc i modulering af kokainbelønning. Kokainadministration øger HDAC5-funktionen ved at regulere dens dephosphorylering og efterfølgende nuklear import, og dephosphorylering af HDAC5 i NAc svækker udviklingen af ​​en kokain-CPP (Taniguchi et al., 2012). Tilsvarende dæmper overekspression af HDAC5 i NAc i konditioneringsfasen af ​​CPP kokainbelønning, og denne virkning vendes ved ekspression af en mutant form af HDAC5 i NAc (Renthal et al., 2007). Det er muligt, at HDAC5 udøver disse effekter ved at hæmme lægemiddelinduceret gentranskription, der normalt øger kokainens givende egenskaber.

Genomfattende analyse af kromatinmodifikationer, der forekommer i NAc som et resultat af kokaineksponering, har afsløret et væld af kromatinmodifikationer ved promotorregionerne i gener nedstrøms for både CREB og ΔFosB (Renthal et al., 2009). Denne analyse afslørede også opregulering af to sirtuiner, SIRT1 og SIRT2, som er proteiner, der har HDAC-aktivitet og også kan deacetylere andre cellulære proteiner (Denu, 2005). Induktion af SIRT1 og SIRT2 er forbundet med øget H3-acetylering og øget binding af ΔFosB ved deres genpromotorer, hvilket antyder, at de er nedstrømsmål for ΔFosB (Renthal et al., 2009). Opregulering af SIRT1 og SIRT2 menes at have adfærdsrelevans; sirtuins mindsker excitabiliteten af ​​NAc MSN'er vitroog farmakologisk inhibering af sirtuiner nedsætter belønningen for kokain, medens deres aktivering øger belønningsreaktionerne på kokain (Renthal et al., 2009).

Ud over den funktionelle rolle for HDAC'er har genetiske undersøgelser også afsløret en rolle for histonacetyltransferaser (HAT'er) i formidling af nogle af de adfærdsmæssige reaktioner på misbrugsmedicin. Den vigtigste mekanisme, hvormed CBP er i stand til at forbedre gentranskription, er sandsynligvis via dens egen HAT-aktivitet (Bannister og Kouzarides, 1996), og nylige fund implicerer CBP-HAT-aktiviteten i nogle af de epigenetiske ændringer, der er resultatet af lægemiddeleksponering. Som svar på akut kokain rekrutteres CBP til FosB promotor, hvor det acetylerer histon H4 og øger ekspressionen af ​​FosB (Levine et al., 2005). Hos mus, der er utilstrækkelige til CBP, rekrutteres mindre CBP til promotoren, hvilket resulterer i nedsat histonacetylering og FosB-ekspression. Dette svarer også til mindre akkumulering af BFosB i striatum, og ikke overraskende udviser disse mus nedsat følsomhed som respons på en kokainudfordring (Levine et al., 2005). For nylig undersøgte Malvaez og kolleger ved hjælp af cre-lox-rekombinationssystemet rollen som CBP-aktivitet lokaliseret specifikt i NAc ved kokain-induceret gentranskription og adfærd (Malvaez et al., 2011). Det blev rapporteret, at målrettet deletion af CBP i NAc resulterede i reduceret histonacetylering og c-Fos-ekspression og nedsat lokomotorisk aktivering som respons på både akut og kronisk kokain (Malvaez et al., 2011). Konditioneret kokainbelønning blev også inhiberet i disse mus, hvilket gav det første bevis for, at CBP-aktivitet i NAc er vigtig for dannelsen af ​​medikamentassocierede minder (Malvaez et al., 2011).

For nylig har eksperimenter fra Kandel-laboratoriet afsløret, at epigenetiske mekanismer kan ligge til grund for nikotins hypotese-evne til at fungere som et "gateway-lægemiddel". Mus, der var kronisk forbehandlet med nikotin før kokaineksponering, udviste forbedret bevægelsessensibilisering og kokainbelønning sammenlignet med nikotinnaive mus (Levine et al., 2011). Derudover resulterede nikotinforbehandling i forbedret kokaininduceret depression af LTP i excitatoriske synapser i NAc-kernen, en effekt, der ikke blev set med nikotin alene. Analyse af histonmodifikationer induceret ved 7-dages nikotineksponering afslørede forøget H3 og H4 acetylering ved FosB promotor i striatum, en effekt, der ikke var så udtalt som reaktion på 7-dages kokainadministration. HDAC-aktivitet blev reduceret i striatum af nikotinbehandlede mus, men uændret hos mus behandlet med kokain. Bemærkelsesværdigt var infusion af en HDAC-hæmmer direkte i NAc i stand til at efterligne virkningerne af nikotinforbehandling ved at styrke kokainens virkninger. Ingen af ​​disse ændringer blev observeret, da mus blev behandlet med kokain inden nikotin, hvilket bekræftede den tidsmæssige specificitet af disse effekter. Dette elegante sæt eksperimenter har givet en mulig epigenetisk forklaring på, hvorfor cigaretrygning næsten altid går forud for kokainbrug i den menneskelige befolkning (Kandel, 1975; Kandel et al., 1992).

Foruden histonacetylering er histonmethylering også for nylig blevet anerkendt som en adfærdsmæssig relevant kromatinmodifikation induceret af misbrugsmedicin (Laplant et al., 2010; Maze et al., 2010, 2011). Histon-methylering involverer den enzymatiske tilsætning af en, to eller tre methylgrupper til lysin- eller argininrester ved N-terminalen af ​​histonhaler og er forbundet med enten transkriptionel aktivering eller repression, afhængigt af arten af ​​modificeringen (Rice og Allis , 2001). De første undersøgelser til undersøgelse af histonmethylering induceret af kokain førte til identifikation af to histonmethyltransferaser, G9a og G9a-lignende protein (GLP), der blev vedvarende nedreguleret i NAc 24 h efter både ikke-kontingent kokaineksponering og kokain selv -administration (Renthal et al., 2009; Maze et al., 2010). Denne nedregulering var knyttet til lignende fald i histon H3 lysin 9 (H3K9) og 27 (H3K27) methylering. Efterfølgende blev G9a-overekspression i NAc påvist at reducere kokain-induceret ekspression af udvalgte gener, nedsætte kokainbelønning målt ved CPP og hæmme stigningerne i dendritisk rygsæthed normalt observeret som respons på gentagen kokain (Maze et al., 2010). Det modsatte fandt sted, når G9a-ekspression i NAc blev inhiberet, hvilket resulterede i forøget dendritisk ryggetæthed og forbedret kokainbelønning. Der er bevis for, at disse kokain-inducerede ændringer i G9a-ekspression og efterfølgende fald i H3K9 og H3K27 er reguleret af ΔFosB (Maze et al., 2010). Tilsammen identificerede disse eksperimenter en vigtig rolle for histon-methylering med G9a i nogle af de langsigtede adfærdsmæssige og biokemiske konsekvenser af gentagen eksponering for kokain.

For nylig blev trimethylering af histon H3-lysin 9 (H3K9me3), som tidligere blev antaget at være et relativt stabilt heterokromatisk mærke, vist at være dynamisk reguleret i NAc ved akut og kronisk kokaineksponering (Maze et al., 2011). Gentagen kokain resulterede i vedvarende fald i repressiv H3K9me3-binding, som især blev beriget i ikke-kodende genomiske regioner (Maze et al., 2011). Disse oprindelige fund antyder, at gentagen kokaineksponering kan føre til afsmeltning af visse retrotransponerbare elementer i NAc-neuroner, og det ville være af stor interesse at konstatere de adfærdsmæssige konsekvenser af disse nye epigenetiske tilpasninger.

I betragtning af afhængighedens varige karakter har nyere forskning også undersøgt rollen som DNA-methylering, som er en mere stabil epigenetisk tilpasning sammenlignet med histonmodifikation. DNA-methylering involverer tilsætning af methylgrupper til cysteinbaser i DNA, og det er generelt forbundet med transkriptionel undertrykkelse (Stolzenberg et al., 2011). Analyse af hjerner fra rotter, der modtog passive kokaininjektioner i løbet af 7 dage, eller at selvadministreret kokain over 13 dage afslørede reguleringen af ​​DNA-methyltransferase DNMT3a i NAc 24 h efter den sidste eksponering for kokain (Laplant et al., 2010). Omvendt efter mere kronisk kokaineksponering (både passiv og selvadministreret i 3 uger eller mere) og en 28-dages tilbagetrækningsperiode, dnmt3a mRNA viste sig at være signifikant forbedret i NAc (Laplant et al., 2010). Inhibering af DNA-methylering / DNMT3a specifikt i NAc blev efterfølgende vist at øge både CPP og lokomotorisk sensibilisering over for kokain, hvorimod det modsatte blev observeret efter overekspression af DNMT3a i denne region. Endvidere forhindrede inhibering af DNMT3a i NAc også kokaininduceret stigning i dendritisk rygsæthed (Laplant et al., 2010). Den adfærdsmæssige relevans af kokaininducerede ændringer i NAc-rygsæthed forstås stadig ikke godt. Manipulationer, der inhiberer medikamentinduceret rygsinduktion, har vist sig at reducere de givende egenskaber ved kokain (Russo et al., 2009; Maze et al., 2010); andre studier har imidlertid fundet, at hæmning af spinogenese potenterer kokainbelønning (Pulipparacharuvil et al., 2008; Laplant et al., 2010). Da kokain ser ud til at inducere en meget kompleks regulering af forskellige dendritiske rygsøjler i løbet af eksponering og tilbagetrækning (Shen et al., 2009) er det blevet antydet, at disse forskelle kan afhænge af typen af ​​dendritiske rygsøjler, der ændres (Laplant et al., 2010).

Fra de her beskrevne eksperimenter er det klart, at medikamentinduceret regulering af cellernes transkriptionelle potentiale repræsenterer en nøglemekanisme, der påvirker adfærdsmæssige reaktioner på lægemidler og belønningsrelateret læring. Et vigtigt næste trin ville være at identificere, hvilke af disse epigenetiske ændringer, der er mest relevante for den menneskelige sygdoms afhængighedstilstand. I betragtning af at blot eksponering for medikamenter ikke er tilstrækkelig til at producere "afhængighed" hos både mennesker og dyr, vil inkorporering af modeller, der nærmere måler adfærdsmæssige kendetegn for afhængighed, såsom tvangsmæssig stofbrug og tilbagefald være af betydelig værdi.