KOMMENTARE: Studie zeigt, dass neuroplastische und Verhaltensänderungen im Belohnungskreislauf durch sexuelle Aktivität entstehen können. Dazu gehören das Wachstum von Neuronenzweigen und eine stärkere Reaktion auf Medikamente. Wie üblich haben natürliche Verstärker und Medikamente ähnliche Auswirkungen auf das Gehirn.
Pitcher KK, Balfour ME, Lehman MN, Richtand NM, Yu L, Coolen LM.
Biol Psychiatrie. 2010 kann 1; 67 (9): 872-9. Epub 2009 Dezember 16.
Abteilung für Anatomie und Zellbiologie, Schulich School of Medicine und Zahnmedizin, Universität von Western Ontario, London, Ontario, Kanada.
ABSTRACT
HINTERGRUND: Natürliche Belohnungen und Drogenmissbrauch treffen im mesolimbischen System aufeinander, wo Drogenmissbrauch neuronale Veränderungen auslöst. Hier haben wir die Plastizität in diesem System nach der natürlichen Belohnung und den nachfolgenden Auswirkungen auf die Arzneimittelreaktionen getestet.
METHODEN: Die Auswirkungen sexueller Erfahrungen bei männlichen Ratten auf die Verhaltenssensibilisierung und konditionierte Stellenpräferenz im Zusammenhang mit D-Amphetamin (AMPH) und Golgi-imprägnierten Dendriten und Stacheln von Nucleus Accumbens (NAc) -Zellen wurden bestimmt. Darüber hinaus wurde der Einfluss von Abstinenz von sexuellem Verhalten bei erfahrenen Männern auf diese Parameter getestet.
ERGEBNISSE: Erstens induzierte wiederholtes sexuelles Verhalten eine sensibilisierte Bewegungsreaktion Im Vergleich zu sexuell naiven Kontrollpersonen beobachtete AMPH 1, 7 und 28 Tage nach der letzten Paarungssitzung. Zweitens bildeten sexuell erfahrene Tiere eine konditionierte Präferenz für niedrigere AMPH-Dosen als sexuell naive Männer, was auf einen erhöhten Belohnungswert von AMPH hinweist. Schließlich zeigte die Golgi-Cox-Analyse eine erhöhte Anzahl von Dendriten und Stacheln im NAc-Kern und in der Schale mit sexueller Erfahrung. Die letzten beiden Änderungen waren von einer Abstinenz von 7-10-Tagen abhängig.
Schlussfolgerungen: Sexuelle Erfahrungen induzieren funktionelle und morphologische Veränderungen im mesolimbischen System, ähnlich wie bei wiederholter Exposition mit Psychostimulanzien. Darüber hinaus war die Abstinenz von sexuellem Verhalten nach wiederholter Paarung für eine erhöhte Belohnung für Drogen und dendritische Lauben von NAc-Neuronen wesentlich, was darauf hindeutet, dass der Verlust der sexuellen Belohnung auch zu einer Neuroplastizität des mesolimbischen Systems beitragen kann. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass einige Veränderungen im mesolimbischen System für die natürliche Belohnung und die Belohnung von Medikamenten üblich sind und eine Rolle bei der allgemeinen Verstärkung spielen könnten.
Copyright 2010 Gesellschaft für Biologische Psychiatrie. Veröffentlicht von Elsevier Inc. Alle Rechte vorbehalten.
EINFÜHRUNG
Das mesolimbische Dopamin (DA) -System, bestehend aus dopaminergen Neuronen im ventralen Tegmentalbereich (VTA) mit Projektionen auf den Nucleus accumbens (NAc) und den medialen präfrontalen Kortex (mPFC), spielt eine entscheidende Rolle bei den motivierenden und belohnenden Aspekten des Verhaltens, einschließlich Aggression (1), Fütterung (2-7), trinken (8), Paarung (9-11) und soziale Bindung (12-13). Missbrauchsdrogen konvergieren im mesolimbischen DA-System (14-15). Darüber hinaus kann die wiederholte Verabreichung von Medikamenten neuronale Veränderungen in diesen Pfaden induzieren, die wiederum eine mutmaßliche Rolle bei der Erhöhung der Anfälligkeit für einen Medikamentenrückfall oder beim Übergang vom Drogenkonsum zur Drogensucht spielen (16-18). Die Verhaltensweisen von rDie Verabreichung von Epeatdrogen umfasst eine sensibilisierte lokomotorische Reaktion auf Psychostimulanzien und Opiate (19-21), eine verbesserte Belohnung für konditionierte Medikamente (22-24), Eineund verstärkte die Reaktion der Operanten auf Hinweise, die mit der vorherigen Einnahme von Medikamenten verbunden waren (25). Darüber hinaus führt die wiederholte Verabreichung von Medikamenten zu dauerhaften Veränderungen der dendritischen Morphologie und der Wirbelsäulendichte im gesamten mesolimbischen Kreislauft (16, 26-31)und induziert Genexpressionsänderungen (32-35). Schließlich ändert die wiederholte Medikamentengabe die synaptische Stärke der exzitatorischen und inhibitorischen Synapsen der Mittelhirn-Dopamin-Neuronen (36-41) und Neuronen in der NAc (42-44). Es ist derzeit unklar, ob ähnliche Veränderungen im mesolimbischen System bei wiederholter Exposition mit natürlichen Belohnungen auftreten. Die Feststellung, ob sich solche Änderungen mit Missbrauchsdrogen überschneiden oder einzigartig sind, kann zu einem besseren Verständnis der zellulären Mechanismen führen, die den Unterschieden zwischen normaler Belohnungsverstärkung und zwangsweise Suche nach einer bestimmten Belohnung zugrunde liegen.
Die Hypothese, dass andere Stimuli als Medikamente neuronale Veränderungen im mesolimbischen System verursachen können, stützt sich auf die Feststellung, dass belastende Stimuli Dopaminsysteme aktivieren (45-47) und Sensibilisierung mit psychomotorischen Stimulanzien verursachen (21, 48-50) und Rückfall in Selbstverwaltungsmodellen (51-54). In wenigen Studien wurde jedoch untersucht, ob das natürliche Belohnungsverhalten auch funktionelle Änderungen im DA-System bewirken kann (6, 55-56). Daher wurde die Hypothese getestet, dass die sexuelle Erfahrung von Männern neuronale Veränderungen innerhalb des mesolimbischen DA-Systems verursacht, indem die Auswirkungen sexueller Erfahrung auf die Sensibilisierung des Bewegungsapparates, die konditionierte Platzpräferenz und die Dendritenmorphologie von NAc-Neuronen analysiert werden. Des Weiteren stellten wir die Hypothese auf, dass eine Abstinenzperiode von sexuellem Verhalten (sexuelle Belohnung) für den Beginn dieser Veränderungen entscheidend ist, basierend auf den jüngsten Beobachtungen, dass Abstinenz von Medikamenten eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von neuronaler Plastizität bei wiederholter Medikamentenexposition spielt (40, 57-59).
METHODEN
Tiere
Erwachsene männliche Sprague-Dawley-Ratten (210-250-Gramm) wurden von Harlan Laboratories (Indianapolis, IN, USA) oder Charles River Laboratories (Senneville, QC, Kanada) bezogen und in Plexiglas-Käfigen mit Tunnelröhrchen untergebracht. Männer wurden während der gesamten Experimente in den gleichen Geschlechtspaaren untergebracht (Experimente 2 – 5), mit Ausnahme des Experiments 1, bei dem die Männer zu Beginn der Studie einzeln untergebracht waren. Der temperaturgeregelte Kolonieraum wurde im hellen, dunklen 12 / 12-Zyklus mit Nahrungsmitteln und Wasser gehalten ad libitum außer während Verhaltenstests. Stimulus-Weibchen (210-220-Gramm) für Paarungsverhalten wurden bilateral ovariektomiert und erhielten ein subkutanes Implantat, das 5% Estradiolbenzoat und 95% Cholesterin enthielt. Die sexuelle Empfänglichkeit wurde durch Verabreichung von 500μg Progesteron in 0.1 ml Sesamöl etwa 4 Stunden vor dem Test induziert. Alle Verfahren wurden von den Animal Care and Use Committees der University of Cincinnati und der University of Western Ontario genehmigt und entsprachen den NIH- und CCAC-Richtlinien, an denen Wirbeltiere in der Forschung beteiligt waren.
Medikamentöse Behandlung
D-Amphetamin (AMPH) sulfat (Sigma, St. Louis, MO) wurde in steriler 0.9% iger Salzlösung (SAL) gelöst. Die Tiere erhielten AMPH-Dosen im Bereich von 0.5 – 5.0 mg / kg Körpergewicht, berechnet auf der Basis der freien Base, in einem Volumen von 1mL / kg Körpergewicht. Kontrolltiere erhielten SAL. Alle Injektionen wurden während der ersten Hälfte der Lichtphase (2 – 6 Stunden nach dem Einschalten der Beleuchtung) unmittelbar vor dem Einsetzen in den Verhaltensapparat subkutan verabreicht.
Test der Bewegungsaktivität
Die Bewegungsaktivität des Bewegungsapparates wurde mit Hilfe von speziell entwickelten Bewegungsapparaten (LACs) gemessen, die auf den von Segal und Kuczenski (60). Die Bewegungsaktivität wurde unter Verwendung eines 16 × 16-Photobeam-Arrays (San Diego Instruments, San Diego, CA) gemessen und als Überkreuzungen pro Minute (s) ausgedrückt. Jedes Mal, wenn das Tier eine der "aktiven Zonen" der Kammer betrat, wurde eine Überkreuzung aufgezeichnet, die als schattierte Bereiche in dargestellt ist Abbildung 1A (61).
Test des sexuellen Verhaltens
In allen Experimenten wurden sexuell naive männliche Ratten nach dem Zufallsprinzip in Gruppen eingeteilt, die entweder sexuelle Erfahrungen sammelten oder naiv blieben. Erfahrungsgemäß wurden alle Paarungstests in der ersten Hälfte der Dunkelphase (3 – 8 Stunden nach dem Ausschalten der Beleuchtung) unter schwachem rotem Licht durchgeführt. Tiere, die sexuell naiv geblieben waren, wurden in den gleichen Räumen wie sexuell erfahrene Männer behandelt und untergebracht, weshalb sie ähnlichen Störungen, Umweltneuheiten und fernen weiblichen Gerüchen ausgesetzt waren wie erlebte Tiere. Für alle Experimente wurden Gruppen sexuell erfahrener Männer hinsichtlich der sexuellen Erfahrung ermittelt (basierend auf der Anzahl der Ejakulationen und den Latenzzeiten der Ejakulation und der Intromission während der letzten Paarungssitzung).
Experiment 1
Die Experimente 1 und 2 verwendeten unterschiedliche Paradigmen, um die Auswirkungen der intermittierenden Paarung und der Umgebung zu testen. In Experiment 1 erhielten die Tiere in den sexuell erfahrenen Gruppen 5-XT-3-Intervalle mit intermittierenden Paarungssitzungen, an denen sie sich in ihren Käfigen mit einem empfänglichen Weibchen für 4-Kopulationsserien (einschließlich Ejakulation) oder 3-Minuten paarten, je nachdem, welcher Fall zuerst eintritt. Tiere, die mehr als fünf kumulative Kopulationsserien absolvierten, wurden als sexuell erlebt angesehen. Sexuell naive Tiere erhielten keine weiblichen Partner. Eine Woche nach der letzten Paarungssitzung wurden sexuell erfahrene und naive Tiere in Gruppen eingeteilt, die AMPH (60 mg / kg) oder SAL für insgesamt vier Gruppen erhielten (Naïve Amphetamin: NA; Erfahrenes Amphetamin: EA; Naïve Saline: NS und Erfahrene Salzlösung: ES; n = 0.5 (jeweils).
Experiment 2
Dieses Experiment unterschied sich in dreierlei Hinsicht von Experiment 1: 1. Tiere paaren sich an aufeinanderfolgenden Tagen zu einer Ejakulation; 2. Tiere paaren sich in demselben Käfig, in dem sie AMPH (in den LACs) erhielten; 3. Die Bewegungsaktivität nach AMPH wurde zu drei verschiedenen Zeitpunkten nach der sexuellen Erfahrung analysiert. Die sexuell erfahrenen Tiere erhielten täglich aufeinanderfolgende 7-Paarungssitzungen in den LACs und die Bewegungsaktivität wurde während der 15-Minuten zwischen der Platzierung in den LACs und der Einführung von weiblichen Tieren aufgezeichnet. Die sexuell naiven Tiere wurden für sieben aufeinanderfolgende Sitzungen ohne Paarung in die LACs gebracht. Am Tag nach der letzten Paarungssitzung (Tag 8 des Experiments) wurden die Tiere unmittelbar nach der Injektion von AMPH (0.5 mg / kg) oder SAL (Naïve Amphetamin: NA; Erfahrenes Amphetamin: EA; Naïve Saline: NS; und erfahrene Salzlösung: ES; n = 8-9 (jeweils) und die Bewegungsaktivität wurde aufgezeichnet. Die Tiere wurden eine Woche nach der letzten Paarungssitzung (Tag 14) erneut in den LACs getestet. Tiere, die AMPH an Tag 8 erhielten, erhielten SAL an Tag 14 und Tiere, die SAL an Tag 8 erhielten, erhielten AMPH an Tag 14. Die Hälfte der naiven und erfahrenen Tiere wurde einen Tag später für die RNA-Extraktion getötet (Daten nicht in diesem Bericht enthalten). Einen Monat nach der letzten Paarungssitzung (Tag 35) erhielt die restliche Hälfte der Tiere (Naïve, n = 8; Erfahrene, n = 9) AMPH und die Bewegungsaktivität wurde aufgezeichnet.
Datenanalyse
Bewegungsaktivität
Die Daten wurden in 3-Minuten-Behältern für 90-Minuten nach der AMPH- oder SAL-Injektion gesammelt. Die Ergebnisse werden als Mittelwert ± SEM für jede Gruppe gezeigt und unter Verwendung der Zweiweg-ANOVA (Experiment 1, Experiment 2-Tage 8 – 14: Faktoren: sexuelle Erfahrung, medikamentöse Behandlung) oder Einweg-ANOVA (Experiment 2-Tag 35 und Aktivität) analysiert vor den Paarungssitzungen; Faktor: sexuelle Erfahrung). Post-hoc Vergleiche wurden unter Verwendung von Fisher-LSD-Tests mit einer auf einen p-Wert <0.05 eingestellten Signifikanz durchgeführt.
Konditionierte Platzpräferenzprüfung (CPP)
Apparatur
Das CPP wurde in einer Vorrichtung mit drei Abteilen (Med Associates Inc., St. Albans, VT, USA) durchgeführt, die aus zwei größeren äußeren Kammern (28 × 22 × 21cm) bestand, die durch visuelle und taktile Signale unterschieden werden können, die durch eine kleine Zentrale voneinander getrennt sind Fach (13 × 12 × 21cm). Die Vorrichtung wurde mit Photostrahlen zur automatischen Analyse der Verfolgung und Messung der Bewegungsaktivität des Bewegungsapparates ausgestattet.
Konditionieren und Testen
CPP-Konditionierung und -Tests wurden während der ersten Hälfte der Lichtperiode durchgeführt. Es wurde ein Vortest durchgeführt, um die anfängliche Präferenz jedes Tieres zu bestimmen. Es wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen den in jeder Kammer verbrachten Zeiten festgestellt. Am folgenden Tag wurden die männlichen Ratten entweder in die AMPH-Kammer oder in die SAL-Kammer für 30-Minuten eingesperrt. Ratten erhielten die gegenteilige Behandlung am folgenden Tag im Gegengewicht. Am letzten Tag wurde ein Posttest durchgeführt, der verfahrenstechnisch identisch mit dem Vortest war.
Experiment 3
Tiere in den sexuell erfahrenen Gruppen erhielten aufeinanderfolgende 5-Paarungssitzungen in Testkäfigen. Tag 1 wurde dem ersten Paarungstag zugeordnet. Kontrollmänner blieben sexuell naiv, wurden jedoch jeden Tag für 1-Stunde an aufeinanderfolgenden Tagen in einen sauberen Testkäfig gestellt. Die Tiere wurden in Gruppen eingeteilt, die verschiedene AMPH-Dosen erhielten (mg / kg; sc) (Naiv: N5, N0.5, N1.0 oder N2.5), jeweils n = 5.0-7; Erfahrung: E8, E0, E0.5, E1.0, n = 2.5 –5.0 jeweils). Der Vortest trat am Tag 6 auf, Konditionierungsversuche am Tag 9 und 14 und der Posttest am Tag 15. Dieser Zeitplan ermöglichte es 16-Tagen, sich vor der Konditionierung von sexuellem Verhalten zu distinieren.
Experiment 4
Sexuell erfahrene Männer sammelten sexuelle Erfahrungen durch aufeinanderfolgende 5-Tage der Paarung, die identisch mit Experiment 3 waren. Der entscheidende Unterschied zum Experiment 4 bestand darin, dass der CPP-Test erfolgte, während die Tiere sexuelle Erfahrungen sammelten. Daher gab es keine Abstinenz vom sexuellen Verhalten. Stattdessen begannen Konditionierungsversuche nach den ersten 3-Paarungssitzungen. Die Tiere wurden in Gruppen eingeteilt, die verschiedene AMPH-Dosen erhielten (mg / kg; sc) (Naiv: N0.5, N1.0, N2.5 oder N5.0), jeweils n = 6-8; Erfahrung: E0, E0.5, E1.0, E2.5, n = 5.0 –7 jeweils).
Datenanalyse
Die CPP-Werte wurden für jedes Imal als die Zeit (Sek.) In der gepaarten Kammer während des Posttests abzüglich des Vortests berechnet. Die Gruppenmittelwerte wurden berechnet und mit der SAL-behandelten Gruppe (E0) unter Verwendung ungepaarter t-Tests verglichen. Für alle Experimente wurde die Signifikanz auf einen p-Wert <0.05 eingestellt.
Golgi-Experiment
Experiment 5
Männer in den sexuell erfahrenen Gruppen wurden in einem Testkäfig mit einer aufnahmefähigen Frau untergebracht und konnten sich bis zu einer Ejakulation oder 60-Minute (je nachdem, was zuerst eintritt) an aufeinanderfolgenden 7-Tagen paaren. Kontrollmännchen blieben sexuell naiv, wurden aber sieben Tage lang täglich 30-Minuten pro Tag in den sauberen Testkäfig gebracht. Gruppen von erfahrenen oder naiven Tieren wurden entweder einen Tag (N1; n = 5; E1; n = 7) oder 7-Tage (N7, E7; n = 5) jeweils nach der letzten Paarungssitzung oder Exposition gegenüber dem Testkäfig getötet. Sexuell erfahrene Gruppen unterschieden sich nicht in ihrer Erfahrung.
Gewebeverarbeitung
Einen Tag oder eine Woche nach der letzten Paarungssitzung oder der Exposition gegenüber einem Testkäfig erhielten die Tiere eine Überdosis Natriumpentobarbital (ip) und wurden mit 500 mL Salzlösung perfundiert. Die Gehirne wurden für die Golgi-Cox-Färbung unter Verwendung einer von Pugh und Rossi adaptierten Methode verarbeitet (62). Für weitere Details siehe Ergänzung 1.
Datenanalyse
Kamera-Lucida-Zeichnungen wurden in jedem Tier aus 5-7-Neuronen in den caudalen NAc-Kern- und -schalen-Subregionen angefertigt. Es wurden Zellen ausgewählt, bei denen der gesamte oder der Großteil der dendritischen Zweige sichtbar war und leicht von benachbarten Zellen unterschieden werden konnte. Dendritische Zweige wurden durch Zentrifugalordnung quantifiziert (63) und Durchschnittswerte pro Tier wurden berechnet. Dendritische Stacheln wurden auf einer 40-µm-Länge von zwei Dendriten zweiter Ordnung pro Zelle (4-7-Zellen pro Tier) quantifiziert. Die Gruppenmittelwerte wurden unter Verwendung einer Zweiwege-ANOVA (Faktoren: Sexualerfahrung und Abstinenzperiode) und Fisher-LSD-Tests für verglichen Post-hoc- Analyse.
ERGEBNISSE
Experiment 1
Das Ziel von Experiment 1 bestand darin, zu bestimmen, ob sexuelle Erfahrungen die Bewegungsreaktion auf AMPH bei männlichen Ratten beeinflussen. Die lokomotorische Aktivität während einer 90-Minuten-Periode wurde bei sexuell erfahrenen und naiven Ratten nach Behandlung mit 0.5 mg / kg AMPH oder SAL gemessen. Ergebnisse von Experiment 1 sind in dargestellt Figure 1. Beide Sexualerfahrungen (F1,22= 15.88; p = 0.0006) und medikamentöse Behandlung (F1,22= 45.00; p <0.0001) hatte signifikante Auswirkungen auf die Bewegungsaktivität und es wurde eine wechselseitige Wechselwirkung zwischen sexueller Erfahrung und medikamentöser Behandlung beobachtet (F.1,1,22= 14.27; p = 0.0010). Im Einzelnen zeigten sowohl naive als auch erfahrene Tiere eine signifikant erhöhte Reaktion des Bewegungsapparates auf AMPH im Vergleich zu den entsprechenden SAL-Kontrollen. Darüber hinaus zeigten sexuell erfahrene Ratten im Vergleich zu naiven Tieren eine erhöhte Reaktion des Bewegungsapparates auf AMPH. Sexuell erfahrene und naive Ratten unterschieden sich nicht in ihrer Reaktion auf SAL.
Die Analyse der Reaktionen des Bewegungsapparats auf AMPH in kürzeren Zeitintervallen von 30 Minuten und 3 Minuten ist in dargestellt Figure 1Platten CF. Sexuell erfahrene Männer zeigten im gesamten 90-Testzeitraum eine erhöhte Reaktion des Bewegungsapparates auf AMPH im Vergleich zu naiven Ratten. Darüber hinaus zeigten sexuell erfahrene Ratten während der gesamten Testdauer von 90-Minuten eine erhöhte Reaktion des Bewegungsapparates auf AMPH im Vergleich zu ihren SAL-Kontrollen, während naive Tiere nur während des letzten 30-Minutenintervalls eine signifikant höhere Reaktion auf den Bewegungsapparat zeigten (Figure 1; p-Werte sind in der Legende der Abbildungen aufgeführt.
Experiment 2
Das Ziel des Experiments 2 bestand darin, zu testen, ob sexuelle Erfahrungen bei Tieren, die sich an aufeinanderfolgenden Tagen paaren, und in derselben Umgebung, in der sie AMPH ausgesetzt sind, zu einer Sensibilisierung des Bewegungsapparats führen. Die Exposition in der geschlechtlich gepaarten Umgebung führte zu einer erhöhten Bewegungsaktivität während der 15-Minuten vor jeder Paarungssitzung (Abbildung S1 in der Ergänzung 1), illustriert die gelernte Verbindung zwischen Sexualverhalten und Umwelt. Zusätzlich wurde im Experiment 2 das zeitliche Muster der lokomotorischen Sensibilisierung gegen AMPH bei sexuell erfahrenen männlichen Ratten untersucht. Die lokomotorische Reaktion auf AMPH oder SAL wurde einen Tag (Tag 8), eine Woche (Tag 14) und einen Monat (Tag 35) nach der letzten Paarungssitzung gemessen. Wie in Experiment 1 zeigten sexuell erfahrene Ratten im Vergleich zu naiven Tieren eine stärkere Reaktion des Bewegungsapparates auf AMPH. Darüber hinaus war dieser Effekt an allen drei Testtagen sichtbar. Figure 2 veranschaulicht die Aktivität des Bewegungsapparats während der letzten 60-Minuten der Tests, in denen die robustesten Unterschiede beobachtet wurden, und die Daten für die ersten 30-Minuten sind in dargestellt Abbildung S2 (Ergänzung 1). Naive und erfahrene Tiere unterschieden sich an keinem der Testtage in ihrer Reaktion auf SAL, und Ratten, die AMPH erhielten, zeigten im Vergleich zu ihren SAL-Kontrollen eine erhöhte Bewegungsaktivität (Figure 2; p-Werte sind in der Legende der Abbildungen aufgeführt.
Experiment 3
Experiment 3 untersuchte den Effekt der sexuellen Erfahrung auf die konditionierte AMPH-Belohnung. AMPH CPP wurde an sexuell naiven und erfahrenen männlichen 10-Tagen nach der letzten Paarungssitzung getestet. Sexuell erfahrene Tiere zeigen eine verbesserte konditionierte AMPH-Belohnung. Insbesondere sexuell erfahrene Männer bevorzugten die AMPH-Kammer mit den niedrigeren Dosen von 0.5 und 1.0 mg / kg, nicht jedoch die höheren Dosen 2.5 oder 5.0 mg / kg. Im Gegensatz dazu bildeten sexuell naive Männer eine starke Präferenz für die AMPH-Kammer mit den höheren Dosen 2.5 und 5.0 mg / kg und nicht die niedrigeren Dosen (Abbildung 3A; p-Werte sind in der Legende der Abbildungen aufgeführt.
Experiment 4
Experiment 3 zeigte, dass sexuelle Erfahrungen, gefolgt von einer Abstinenzperiode, zu einer erhöhten konditionierten AMPH-Belohnung führten. Experiment 4 untersuchte, ob der Effekt sexueller Erfahrung auf die Belohnung mit konditionierter AMPH von dieser Abstinenzperiode abhängig war. Die Ergebnisse zeigten, dass sexuell erfahrene Tiere keinen erhöhten konditionierten Belohnungswert von AMPH zeigten. Sexuell erfahrene und naive Tiere zeigten eine starke Präferenz für die AMPH-gepaarte Kammer mit den höheren Dosen von 2.5 und 5.0 mg / kg. Allerdings zeigten weder sexuell erfahrene noch naive Männer einen erhöhten CPP-Wert bei niedrigeren Dosen von 0.5 und 1.0 mg / kg. Die niedrigste Dosis von 0.5 mg / kg verursachte sogar eine Abneigungsreaktion, die jedoch nur bei den sexuell erfahrenen Tieren für die AMPH-gepaarte Kammer (Abbildung 3B; p-Werte sind in der Legende der Abbildungen aufgeführt.
Experiment 5
Der Zweck von Experiment 5 bestand darin, morphologische Veränderungen im mesolimbischen System, insbesondere im NAc, nach sexueller Erfahrung zu untersuchen. Morphologische Veränderungen zeigten sich eine Woche (Abbildung 4H, J und L; p-Werte sind in der Figurenlegende aufgeführt), jedoch nicht an einem Tag (Abbildung 4G, I und K) nach der letzten Paarungssitzung. Insbesondere wurde ein signifikanter Anstieg der Anzahl von Dendriten (was auf eine verstärkte dendritische Verzweigung hindeutet) im NAc-Kern und der Schale festgestellt (Abbildung 4H und J). Darüber hinaus war die Anzahl der dendritischen Stacheln sowohl in der Muschel- als auch in der Kernregion eine Woche, aber nicht einen Tag nach dem Sexualerlebnis signifikant erhöht (Abbildung 4L).
DISKUSSION
Diese Studie zeigt, dass die sexuelle Erfahrung und die Abstinenz nach dem Erlebnis von sexuellem Verhalten funktionelle und morphologische Veränderungen im mesolimbischen System männlicher Ratten hervorrufen. Funktionelle Veränderungen zeigten sich in Form einer sensibilisierten lokomotorischen Reaktion und einer verbesserten konditionierten Belohnung mit AMPH nach sexueller Erfahrung.
Die sensibilisierte lokomotorische Reaktion wurde bereits am 1-Tag beobachtet und blieb bis zu 28-Tagen nach der letzten Paarungssitzung erhalten. Im Gegensatz dazu war die verbesserte konditionierte AMPH-Belohnung nur nach einer Abstinenzperiode von sexuellem Verhalten erkennbar. Morphologische Veränderungen in den Kern- und Hüllenteilbereichen von NAc wurden 7-Tage beobachtet, nicht jedoch 1-Tage nach der letzten Paarungssitzung bei sexuell erfahrenen Tieren. Zusammen zeigen diese Daten, dass sexuelle Erfahrung Plastizität im mesolimbischen System hervorruft und dass eine Abstinenzphase von der Paarung für die Entwicklung einiger, aber nicht aller mesolimbischen Systemänderungen entscheidend ist.
Es ist allgemein anerkannt, dass natürliche belohnende Verhaltensweisen und Missbrauchsdrogen innerhalb derselben neuronalen Bahnen wirken (64). In der Tat wurde nachgewiesen, dass Drogenmissbrauch den Ausdruck lohnender Verhaltensweisen beeinflusst (65-67), einschließlich des sexuellen Verhaltens männlicher Ratten (67-70). Die Veränderungen des Sexualverhaltens und der Motivation, die durch die wiederholte Verabreichung des Arzneimittels verursacht werden, hängen von einer Periode des Entzugs oder der Abstinenz des Arzneimittels sowie von der Umgebung ab, in der das Arzneimittel verabreicht wurde. Die aktuelle Studie zeigte, dass die Exposition gegenüber sexuellem Verhalten die Reaktionsfähigkeit auf Drogenmissbrauch verändert. Es wurde festgestellt, dass sexuell erfahrene männliche Ratten für die lokomotorischen Wirkungen von AMPH sensibilisiert sind und dass dieses Phänomen langanhaltend ist und unabhängig von einer Abstinenzperiode von der Paarung ist. Darüber hinaus war die sensibilisierte lokomotorische Reaktion unabhängig vom Paarungszeitplan oder der Paarungsumgebung und wurde entweder nach aufeinanderfolgenden oder intermittierenden Paarungssitzungen beobachtet, die in derselben oder einer anderen Umgebung als die Arzneimittelexposition auftraten. SBei weiblichen Hamstern durchgeführte Tudies zeigten, dass sexuell erfahrene Hamster schneller eine AMPH-induzierte lokomotorische Reaktion auslösen im Vergleich zu sexuell naiven Kontrollen (71). Allerdings zeigen Nagetiere sexuelle dimorphe Reaktionen auf Psychostimulanzien (72-73). So erweitern die aktuellen Studien die Ergebnisse bei weiblichen Hamstern und zeigen bei männlichen Ratten den schnellen Beginn und die lange Dauer der verstärkten lokomotorischen Reaktionen auf Psychostimulanzien nach dem Sexualverhalten.
Aus den aktuellen Studien ist nicht ersichtlich, welche Elemente des Sexualverhaltens zur Bewegungssensibilisierung der AMPH beitragen und ob soziale Interaktionen ausreichend sind. Tiere in Experiment 2, die die Kriterien für die sexuelle Erfahrung nicht erreichten (angezeigte Reittiere und Intromissionen, aber nicht zu 5-Ejakulationen während der Paarungssitzungen kopiert wurden), zeigten keine sensibilisierte Reaktion (Abbildung S3 in der Ergänzung 1). Daher wurde ein zusätzliches Experiment durchgeführt, bei dem Männer einer aufnahmefähigen Frau ohne körperliche Interaktion ausgesetzt wurden oder Reittiere und Intromissionen zeigten, von denen keines zu sensibilisierten motorischen Reaktionen auf AMPH führte (Abbildung S4 in der Ergänzung 1). Daher scheinen soziale Interaktionen nicht zu den Auswirkungen sexueller Erfahrung auf die AMPH-Sensibilisierung beizutragen, vielmehr scheint die Kopulation einschließlich der Ejakulation für diese Form der Plastizität wesentlich zu sein.
Zusätzlich zu einer sensibilisierten Verhaltensreaktion erhöht die sexuelle Erfahrung den konditionierten Belohnungswert von AMPH, jedoch nur nach dem Enthalten von sexueller Belohnung. Frühere Arbeiten mit CPP haben gezeigt, dass wiederholte Expositionen mit Psychostimulanzien oder Opiaten medikamenteninduzierte belohnende Wirkungen im Einklang mit der medikamenteninduzierten Sensibilisierung des Bewegungsapparates (22-24). Die wiederholte Verabreichung von entweder Kokain (5 mg / kg), D-Amphetamin (10 mg / kg) oder Morphin (0.5 mg / kg) für 5-Tage sensibilisiert die belohnenden Wirkungen von Kokain, wenn die 3-Tage nach Beendigung der Arzneimittelvorbehandlung getestet werden . Der sensibilisierte Effekt wurde durch Beobachtung einer konditionierten Präferenz mit weniger Konditionierungsstudien (von 3 bis 2) und mit niedrigeren Medikamentendosen im Vergleich zu mit SAL vorbehandelten Kontrolltieren gezeigt. Die durch wiederholtes Kokain verursachte sensibilisierte konditionierte Belohnung wurde 7-Tage gefunden, nicht jedoch 14-Tage nach der letzten Vorbehandlung von Kokain (23). Eine ähnliche Studie mit 5-Tagen mit Morphin (5.0 mg / kg) zeigt eine erhöhte konditionierte Belohnungsreaktion auf Morphin, wenn mit der Konditionierung 3, 10 oder 21 Tage nach der Arzneimittelvorbehandlung begonnen wurde. Bei dieser verbesserten Reaktion fehlte der 1-Tag nach der Vorbehandlung mit Morphin (24). SDiese Ergebnisse deuten darauf hin, dass für die sensibilisierte oder kreuzsensibilisierte konditionierte Belohnung sowohl für Psychostimulanzien als auch für Opiat ein Zeitraum von mindestens 3 Tagen erforderlich ists. SWie die wiederholte Verabreichung von Medikamenten kann eine exuale Erfahrung ähnliche neuroadaptations in das mesolimbische System einleiten, das für diese sensibilisierte Reaktion des Medikaments verantwortlich ist, sobald die Belohnung entfernt wurde. Es ist derzeit unklar, ob die Enthaltsamkeit der Belohnung mit Stress einhergeht und somit als psychologischer Stressfaktor zu den beobachteten Veränderungen beiträgt.
Es besteht eindeutig ein Wechselspiel zwischen den Auswirkungen der natürlichen und der Drogenbelohnung. Die Belohnung für die Kreuzsensibilisierung legt nahe, dass die lang anhaltenden Wirkungen von Sexualverhalten und Medikamenten durch gemeinsame zelluläre oder molekulare Mechanismen vermittelt werden. Es wird daher die Hypothese aufgestellt, dass die durch das Sexualverhalten hervorgerufenen Veränderungen die Verstärkungskomponenten des Sexualverhaltens regulieren und daher für die positive Verstärkung von belohnendem Verhalten im Allgemeinen von entscheidender Bedeutung sein können. HEine nachfolgende Abstinenz von sexueller Belohnung kann jedoch einen Zustand erhöhter Belohnungssuche oder Anfälligkeit für die Wirkung von Suchtmitteln hervorrufen, die den Auswirkungen der Abstinenz ähneln und eine "Inkubation der Drogensucht" darstellen. (25, 33, 74). Im Allgemeinen verursacht Sexualverhalten bei männlichen Nagetieren kein zwanghaftes Suchen nach Sex. Dies wurde durch Kopulation-Malaise-Assoziationsversuche gezeigt (75), obwohl der Einfluss der Abstinenz nicht geprüft wurde.
Die dendritische Morphologie wurde in den Bereichen Lernen und Gedächtnis (76-77) und Sucht (59, 78-79) und ist dafür bekannt, von der Umwelt beeinflusst zu werden (80) und hormonelle Faktoren (81-82). Da sich die synaptischen Eingänge überwiegend auf Dendriten oder dendritischen Stacheln befinden, sind sie das wahrscheinlichste Ziel erfahrungsinduzierter Neuroplastizität (26, 83). Es wurde gefunden, dass natürliche Schwankungen oder die Verabreichung von Gonadenhormonen innerhalb einiger Stunden zu dendritischen Veränderungen führen (84-87). Dielst auch Störungen des Systems, solche Belastungen (88) oder chronisches Kokain (79) verursachen innerhalb von 24 Stunden nachweisbare dendritische Veränderungen.
Hier wurden Veränderungen der dendritischen Morphologie mittelstacheliger Neuronen sowohl im NAc-Kern als auch in der Schale nicht innerhalb von 24-Stunden beobachtet, sondern erforderten eine Abstinenzperiode nach sexueller Erfahrung. Die durch sexuelle Erfahrung und nachfolgende Abstinenz hervorgerufenen strukturellen Veränderungen ähneln denen, die nach wiederholter Exposition mit Psychostimulanzien beobachtet wurden (16-17, 26, 30). Im Gegensatz dazu führt die DA-Erschöpfung in der NAc zu einer verringerten Anzahl von Dendriten und zu einer geringeren Komplexität in der Schale (18, 89). Daher können durch sexuelle Erfahrungen hervorgerufene Veränderungen von der endogenen DA-Wirkung in der NAc abhängig sein. Paarungsinduzierte morphologische Veränderungen waren jedoch nur 7-Tage nach der letzten Paarungssitzung offensichtlich und stimmen mit der erhöhten konditionierten AMPH-Belohnung bei sexuell erfahrenen Tieren überein. Diese Daten legen nahe, dass diese Zunahme der dendritischen Arborisierung und der Stacheln für die Expression einer kurzzeitigen motorischen Sensibilisierung gegen AMPH, y nicht erforderlich istet kann eine Rolle bei der Aufrechterhaltung und langfristigen Expression der Sensibilisierung spielen. In früheren Studien zur wiederholten Verabreichung von Medikamenten wurde auch ein Wechsel zwischen der Langzeitsensibilisierung und den morphologischen Veränderungen der NAc festgestellt (89-94). Es bleibt unklar, welche funktionelle Relevanz die morphologischen Veränderungen haben, sie kann jedoch eine Rolle bei den langfristigen Veränderungen der Funktion und der Genexpression spielen.
Zusammenfassend zeigen die hier präsentierten Daten, dass sexuelles Verhalten - ein natürlicher lohnender Reiz - dauerhafte Neuroadaptationen im mesolimbischen System hervorrufen kann. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Verhaltensplastizität, insbesondere eine sensibilisierte Bewegungsreaktion, ein unmittelbares und langfristiges Ergebnis sexueller Erfahrung ist. Darüber hinaus kann eine Abstinenzperiode Neuroadaptationen ermöglichen, die für die beobachteten morphologischen Veränderungen in der NAc und die darauf folgende erhöhte Belohnung für konditionierte Medikamente kritisch sind. Diese Verhaltens- und Nervenplastizität folgt einem ähnlichen, aber nicht identischen Profil, wie dies bei drogenempfindlichen Tieren der Fall ist. Diese Daten sind von besonderem Interesse, da wir zeigen, dass eine Abstinenz von der natürlichen Belohnung einen anfälligen Zustand für die Verabreichung von Medikamenten hervorruft. Wenn wir verstehen, wie sowohl natürliches Verhalten als auch Missbrauchsdrogen diese Systeme aktivieren, was zu Neuroadaptionen führt, kann dies zu einem besseren Verständnis von Verstärkung und Belohnung im Allgemeinen führen und weitere Einblicke in die Mechanismen der Drogensucht bieten.
Anerkennungen
Dr. Richtand erhielt Zuschüsse von der NIH und dem Medical Research Service der Abteilung für Veteranenangelegenheiten. Dr. Richtand berichtet, dass er als Berater für Forest Pharmaceuticals, Bristol-Meyers Squibb und die Gerson Lehrman Group tätig war. auf dem Rednerbüro von Bristol Meyer's Squibb und der Schering-Plough Corporation; Präsentationen für große Runden an: Sanford School of Medicine der University of South Dakota und Scius, LLC; und erhielt Zuschussförderung von: Janssen Pharmaceutics Research Foundation und Astra Zeneca Pharmaceuticals (nur Studienmedikament). Alle anderen Autoren geben keine biomedizinischen finanziellen Interessen oder potenziellen Interessenkonflikte an, mit Ausnahme der folgenden Zuschüsse zur Unterstützung dieser Forschung: National Institutes of Health (R01 DA014591), Kanadische Institute of Health Research (RN 014705) und National Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) Discovery Grant (341710) an Dr. Lique Coolen und PGS-M-Stipendium von NSERC (360696) an Kyle Pitchers. Wir danken Frau Maureen 1 Fitzgerald für ihre Unterstützung bei der Verarbeitung von Golgi und Dr. Christine Tenk für ihre Unterstützung bei Ergänzungsversuch 1.
Fußnoten
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Bibliographie
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