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 Belohnung und Drogenmissbrauch wirken auf das mesolimbische System ein, wo Drogenmissbrauch neuronale Veränderungen hervorruft. In dieser Studie untersuchten wir die Plastizität dieses Systems nach natürlicher Belohnung und deren Auswirkungen auf die Drogenwirkung.
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 führte wiederholtes Sexualverhalten zu einer verstärkten lokomotorischen Reaktion auf Amphetamin im Vergleich zu sexuell unerfahrenen Kontrolltieren, die 1, 7 und 28 Tage nach der letzten Paarung beobachtet wurden. Zweitens entwickelten sexuell erfahrene Tiere eine konditionierte Ortspräferenz für niedrigere Amphetamindosen als sexuell unerfahrene Männchen, was auf einen erhöhten Belohnungswert von Amphetamin hindeutet. Schließlich zeigte die Golgi-Cox-Analyse eine erhöhte Anzahl von Dendriten und Dornen im Nucleus accumbens (NAc) – sowohl im Kern als auch in der Schale – nach sexueller Erfahrung. Diese beiden Veränderungen waren abhängig von einer Abstinenzphase von 7–10 Tagen.
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 neben Drogen auch andere Reize neuronale Veränderungen im mesolimbischen System hervorrufen können, wird durch Befunde gestützt, die zeigen, dass Stressreize Dopaminsysteme aktivieren ( 45–47 ) und eine Sensibilisierung gegenüber psychomotorischen Stimulanzien ( 21 , 48–50 ) sowie Rückfälle in Selbstverabreichungsmodellen ( 51–54 ) verursachen. Allerdings wurde bisher wenig untersucht , ob natürliche , belohnende Verhaltensweisen ebenfalls funktionelle Veränderungen im dopaminergen System (DA-System) bewirken können ( 6 , 55–56 ) . Daher wurde die Hypothese geprüft, dass sexuelle Erfahrungen bei Männern neuronale Veränderungen im mesolimbischen DA-System hervorrufen. Hierzu wurden die Auswirkungen sexueller Erfahrungen auf die lokomotorische Sensibilisierung, die konditionierte Ortspräferenz und die Dendritenmorphologie von NAc-Neuronen analysiert . Darüber hinaus stellten wir die Hypothese auf, dass eine Abstinenzperiode von sexuellem Verhalten (sexueller Belohnung) für den Beginn dieser Veränderungen entscheidend ist, basierend auf jüngsten Beobachtungen, dass die Abstinenz von Drogen eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung der neuronalen Plastizität spielt, die mit wiederholtem Drogenkonsum verbunden ist ( 40 , 57 – 59 ).
METHODEN
Tiere
Ausgewachsene männliche Sprague-Dawley-Ratten (210–250 g) wurden von Harlan Laboratories (Indianapolis, IN, USA) oder Charles River Laboratories (Senneville, QC, Kanada) bezogen und in Plexiglaskäfigen mit Tunnelröhren gehalten. Die Männchen wurden während der gesamten Versuchsdauer (Versuche 2–5) paarweise gehalten, mit Ausnahme von Versuch 1, in dem die Männchen zu Beginn der Studie einzeln untergebracht waren. Der temperaturregulierte Haltungsraum wurde in einem 12/12-Stunden-Hell-Dunkel-Zyklus betrieben, wobei Futter und Wasser ad libitum zur Verfügung standen , außer während der Verhaltenstests. Weibliche Reiztiere (210–220 g) für die Paarungsverhaltensstudien wurden beidseitig ovariektomiert und erhielten ein subkutanes Implantat mit 5 % Estradiolbenzoat und 95 % Cholesterin. Die sexuelle Empfänglichkeit wurde durch die Verabreichung von 500 μg Progesteron in 0.1 ml Sesamöl etwa 4 Stunden vor dem Test induziert. Alle Verfahren wurden von den Tierschutz- und Tiernutzungsausschüssen der Universität von Cincinnati und der Universität von Western Ontario genehmigt und entsprachen den NIH- und CCAC-Richtlinien für die Verwendung von Wirbeltieren in der Forschung.
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 lokomotorische Aktivität wurde mithilfe eigens entwickelter Aktivitätskammern (LACs) gemessen, die auf den von Segal und Kuczenski ( 60 ) entworfenen Kammern basieren. Die Messung erfolgte mit einer 16×16-Lichtschrankenanordnung (San Diego Instruments, San Diego, CA) und wurde als Übertritte pro Minute angegeben. Ein Übertritt wurde jedes Mal registriert, wenn das Tier eine der „aktiven Zonen“ der Kammer betrat, die in Abbildung 1A ( 61 ) schattiert dargestellt sind.
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 90 Minuten lang in 3-Minuten-Intervallen nach AMPH- oder SAL-Injektion erfasst. Die Ergebnisse werden als Mittelwert ± Standardfehler des Mittelwerts (SEM) für jede Gruppe dargestellt und mittels zweifaktorieller ANOVA (Experiment 1, Experiment 2, Tage 8–14: Faktoren: sexuelle Erfahrung, Medikamentenbehandlung) bzw. einfaktorieller ANOVA (Experiment 2, Tag 35 und Aktivität vor den Paarungssitzungen; Faktor: sexuelle Erfahrung) analysiert. Post-hoc -Vergleiche wurden mit Fisher-LSD-Tests durchgeführt, wobei die Signifikanzschwelle auf p < 0.05 festgelegt wurde.
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 Paarung oder dem letzten Aufenthalt im Testkäfig erhielten die Tiere eine Überdosis Natrium-Pentobarbital (i.p.) und wurden mit 500 ml Kochsalzlösung perfundiert. Die Gehirne wurden für die Golgi-Cox-Färbung nach einer von Pugh und Rossi ( 62 ) adaptierten Methode präpariert. Weitere Details finden sich in Ergänzung 1.
Datenanalyse
Von 5–7 Neuronen in den kaudalen Nucleus accumbens-Kern- und Schalenregionen wurden mit Hilfe einer Camera Lucida Zeichnungen angefertigt. Ausgewählt wurden Zellen, deren Dendritenverzweigungen vollständig oder größtenteils sichtbar und gut von benachbarten Zellen zu unterscheiden waren. Die Dendritenverzweigungen wurden anhand ihrer zentrifugalen Ordnung quantifiziert ( 63 ), und die Mittelwerte pro Tier wurden berechnet. Dendritische Dornen wurden an jeweils 40 μm langen Abschnitten zweier Dendriten zweiter Ordnung pro Zelle quantifiziert (4–7 Zellen pro Tier). Die Gruppenmittelwerte wurden mittels einer zweifaktoriellen ANOVA (Faktoren: Geschlechtserfahrung und Abstinenzdauer) und anschließendem Fisher-LSD-Test verglichen.
ERGEBNISSE
Experiment 1
Ziel von Experiment 1 war es, zu untersuchen, ob sexuelle Erfahrung die lokomotorische Reaktion auf Amphetamin (AMPH) bei männlichen Ratten beeinflusst. Die lokomotorische Aktivität wurde über einen Zeitraum von 90 Minuten bei sexuell erfahrenen und unerfahrenen Ratten nach der Behandlung mit 0.5 mg/kg AMPH oder Kochsalzlösung (SAL) gemessen. Die Ergebnisse von Experiment 1 sind in Abbildung 1 dargestellt . Sowohl sexuelle Erfahrung (F <sub>1,22 </sub> = 15.88; p = 0.0006) als auch die Medikamentengabe (F <sub>1,22 </sub> = 45.00; p < 0.0001) hatten signifikante Auswirkungen auf die lokomotorische Aktivität. Zudem wurde eine Wechselwirkung zwischen sexueller Erfahrung und Medikamentengabe beobachtet (F <sub>1,1,22 </sub> = 14.27; p = 0.0010). Sowohl unerfahrene als auch erfahrene Tiere zeigten eine signifikant erhöhte lokomotorische Reaktion auf AMPH im Vergleich zur jeweiligen SAL-Kontrollgruppe. Darüber hinaus wiesen sexuell erfahrene Ratten eine stärkere lokomotorische Reaktion auf AMPH auf als unerfahrene Tiere. Sexuell erfahrene und unerfahrene Ratten unterschieden sich nicht in ihren Reaktionen auf SAL.
Die Analyse der lokomotorischen Reaktionen auf AMPH in kürzeren Zeitintervallen von 30 und 3 Minuten ist in Abbildung 1 , Felder CF, dargestellt. Sexuell erfahrene Männchen zeigten im Vergleich zu naiven Ratten während des gesamten 90-minütigen Testzeitraums eine erhöhte lokomotorische Reaktion auf AMPH. Darüber hinaus wiesen sexuell erfahrene Ratten im Vergleich zu ihren SAL-Kontrolltieren während des gesamten 90-minütigen Testzeitraums eine erhöhte lokomotorische Reaktion auf AMPH auf, während naive Tiere nur im letzten 30-Minuten-Intervall eine signifikant höhere lokomotorische Reaktion zeigten ( Abbildung 1 ; p-Werte siehe Abbildungslegende).
Experiment 2
Ziel von Experiment 2 war es zu untersuchen, ob sexuelle Erfahrung bei Tieren, die sich an aufeinanderfolgenden Tagen in derselben Umgebung paarten, in der sie AMPH ausgesetzt waren, zu einer Sensibilisierung der Lokomotorik führt. Die Exposition gegenüber der geschlechtsassoziierten Umgebung führte in den 15 Minuten vor jeder Paarung zu einer erhöhten Lokomotorik ( Abbildung S1 in Ergänzung 1 ), was die erlernte Assoziation zwischen Sexualverhalten und Umgebung verdeutlicht. Darüber hinaus untersuchte Experiment 2 den zeitlichen Verlauf der Sensibilisierung der Lokomotorik gegenüber AMPH bei sexuell erfahrenen männlichen Ratten. Die Lokomotorikreaktion auf AMPH oder SAL wurde einen Tag (Tag 8), eine Woche (Tag 14) und einen Monat (Tag 35) nach der letzten Paarung gemessen. Wie in Experiment 1 zeigten sexuell erfahrene Ratten eine stärkere Lokomotorikreaktion auf AMPH als naive Tiere. Dieser Effekt war zudem an allen drei Testtagen nachweisbar. Abbildung 2 veranschaulicht die lokomotorische Aktivität während der letzten 60 Minuten der Tests, in denen die deutlichsten Unterschiede beobachtet wurden. Die Daten für die ersten 30 Minuten sind in Abbildung S2 (Ergänzung 1) dargestellt . Naive und erfahrene Tiere unterschieden sich an keinem der Testtage in ihrer Reaktion auf SAL. Ratten, die AMPH erhielten, zeigten im Vergleich zu ihren SAL-Kontrollen eine erhöhte lokomotorische Aktivität ( Abbildung 2 ; p-Werte siehe Abbildungslegende).
Experiment 3
Experiment 3 untersuchte den Einfluss sexueller Erfahrung auf die konditionierte AMPH-Belohnung. Die AMPH-CPP wurde zehn Tage nach der letzten Paarung bei sexuell unerfahrenen und erfahrenen Männchen getestet. Sexuell erfahrene Tiere zeigten eine verstärkte konditionierte AMPH-Belohnung. Konkret entwickelten sexuell erfahrene Männchen eine starke Präferenz für die mit AMPH assoziierte Kammer bei den niedrigeren Dosen von 0.5 und 10 mg/kg, nicht jedoch bei den höheren Dosen von 2.5 oder 5.0 mg/kg. Im Gegensatz dazu entwickelten sexuell unerfahrene Männchen nur bei den höheren Dosen von 2.5 und 5.0 mg/kg eine starke Präferenz für die mit AMPH assoziierte Kammer, nicht aber bei den niedrigeren Dosen ( Abbildung 3A ; p-Werte siehe Abbildungslegende).
Experiment 4
Experiment 3 zeigte, dass sexuelle Erfahrung, gefolgt von einer Abstinenzphase, zu einer verstärkten konditionierten AMPH-Belohnung führte. Experiment 4 untersuchte, ob der Effekt sexueller Erfahrung auf die konditionierte AMPH-Belohnung von dieser Abstinenzphase abhing. Die Ergebnisse zeigten, dass sexuell erfahrene Tiere keinen erhöhten konditionierten Belohnungswert von AMPH aufwiesen. Sowohl sexuell erfahrene als auch naive Tiere zeigten eine starke Präferenz für die AMPH-assoziierte Kammer bei den höheren Dosen von 2.5 und 5.0 mg/kg. Weder sexuell erfahrene noch naive Männchen zeigten jedoch einen erhöhten CPP-Wert bei den niedrigeren Dosen von 0.5 und 1.0 mg/kg. Die niedrigste Dosis von 0.5 mg/kg löste sogar eine Aversionsreaktion aus, die jedoch nur bei den sexuell erfahrenen Tieren in Bezug auf die AMPH-assoziierte Kammer signifikant war ( Abbildung 3B ; p-Werte siehe Abbildungslegende).
Experiment 5
Ziel von Experiment 5 war die Untersuchung morphologischer Veränderungen im mesolimbischen System, insbesondere im Nucleus accumbens (NAc), nach sexueller Erfahrung. Morphologische Veränderungen waren eine Woche nach der letzten Paarung nachweisbar ( Abb. 4H, J und L ; p-Werte siehe Abbildungslegende), jedoch nicht einen Tag danach ( Abb. 4G, I und K ). Insbesondere wurde eine signifikante Zunahme der Dendritenanzahl (ein Indiz für verstärkte dendritische Verzweigung) im Kern und in der Schale des NAc festgestellt ( Abb. 4H und J ). Darüber hinaus war die Anzahl der dendritischen Dornen sowohl in der Schale als auch im Kern eine Woche nach der sexuellen Erfahrung signifikant erhöht, jedoch nicht einen Tag danach ( Abb. 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 gesteigerte lokomotorische Reaktion war bereits einen Tag nach der letzten Paarung nachweisbar und hielt bis zu 28 Tage an . Im Gegensatz dazu zeigte sich die verstärkte konditionierte AMPH-Belohnung erst nach einer Abstinenzphase vom Sexualverhalten. Morphologische Veränderungen sowohl im Kern- als auch im Schalenbereich des Nucleus accumbens (NAc) wurden bei sexuell erfahrenen Tieren sieben Tage, nicht aber einen Tag nach der letzten Paarung beobachtet. Zusammengenommen belegen diese Daten, dass sexuelle Erfahrung die Plastizität des mesolimbischen Systems induziert und dass eine Abstinenzphase vom Paarungsverhalten für die Entwicklung einiger, aber nicht aller Veränderungen im mesolimbischen System entscheidend ist.
Es ist allgemein anerkannt , dass natürliche Belohnungsverhaltensweisen und Drogenmissbrauch über dieselben neuronalen Schaltkreise wirken ( 64 ). Tatsächlich wurde gezeigt, dass Drogenmissbrauch die Ausprägung von Belohnungsverhaltensweisen beeinflusst ( 65–67 ), einschließlich des Sexualverhaltens männlicher Ratten ( 67–70 ). Die durch wiederholte Drogenverabreichung hervorgerufenen Veränderungen des Sexualverhaltens und der Motivation hängen von einer Entzugs- oder Abstinenzphase sowie von der Umgebung ab, in der die Droge verabreicht wurde. Die vorliegende Studie zeigte , dass die Exposition gegenüber Sexualverhalten die Reaktion auf Drogenmissbrauch verändert. Es wurde festgestellt, dass sexuell erfahrene männliche Ratten gegenüber den lokomotorischen Wirkungen von Amphetamin sensibilisiert sind und dass dieses Phänomen lang anhaltend und unabhängig von einer Paarungsabstinenzphase ist. Darüber hinaus war die sensibilisierte lokomotorische Reaktion unabhängig vom Paarungsplan oder der Paarungsumgebung und wurde sowohl nach aufeinanderfolgenden als auch nach intermittierenden Paarungssitzungen beobachtet, die in derselben oder einer anderen Umgebung wie die Drogenexposition stattfanden. Studien an weiblichen Hamstern zeigten , dass sexuell erfahrene weibliche Hamster im Vergleich zu sexuell unerfahrenen Kontrolltieren eine schnellere Steigerung der durch Amphetamine induzierten Lokomotorik aufweisen ( 71 ). Allerdings zeigen Nagetiere geschlechtsspezifische Unterschiede in ihren Reaktionen auf Psychostimulanzien ( 72–73 ) . Die vorliegenden Studien erweitern somit die Ergebnisse an weiblichen Hamstern und demonstrieren bei männlichen Ratten den schnellen Beginn und die lange Dauer der gesteigerten Lokomotorik nach sexuellem Verhalten im Anschluss an Psychostimulanzien.
Aus den vorliegenden Studien geht nicht eindeutig hervor, welche Elemente des Sexualverhaltens zur Sensibilisierung der Lokomotorik durch AMPH beitragen und ob soziale Interaktionen allein ausreichen. Tiere in Experiment 2, die die Kriterien für sexuelle Erfahrung nicht erfüllten (sie zeigten Aufreiten und Intromissionen, kopulierten aber nicht bis zu fünf Ejakulationen während der Paarungssitzungen), zeigten keine sensibilisierte Reaktion ( Abbildung S3 in Ergänzung 1 ). Daher wurde ein weiteres Experiment durchgeführt, in dem Männchen entweder ohne physische Interaktion einem paarungsbereiten Weibchen ausgesetzt waren oder Aufreiten und Intromissionen zeigten. Beides führte nicht zu einer sensibilisierten Lokomotorikreaktion auf AMPH ( Abbildung S4 in Ergänzung 1 ). Soziale Interaktionen scheinen demnach nicht zu den Auswirkungen sexueller Erfahrung auf die AMPH-Sensibilisierung beizutragen; vielmehr scheint die Kopulation einschließlich der Ejakulation für diese Form der Plastizität essenziell zu sein.
Neben einer gesteigerten Verhaltensreaktion erhöht sexuelle Erfahrung den konditionierten Belohnungswert von Amphetamin, jedoch nur nach Abstinenz von sexueller Belohnung . Frühere Studien mit konditionierter Platzpräferenz (CPP) haben gezeigt, dass wiederholte Expositionen gegenüber Psychostimulanzien oder Opiaten die drogeninduzierten Belohnungseffekte verstärken, analog zur drogeninduzierten lokomotorischen Sensibilisierung ( 22–24 ) . Die wiederholte Gabe von Kokain (10 mg/kg), d-Amphetamin (0.5 mg/kg) oder Morphin (5 mg/kg) über 5 Tage sensibilisiert die belohnenden Effekte von Kokain, wenn diese 3 Tage nach Beendigung der Vorbehandlung getestet werden. Der sensibilisierende Effekt zeigte sich durch eine konditionierte Präferenz mit weniger Konditionierungsdurchgängen (von 3 auf 2) und niedrigeren Drogendosen im Vergleich zu mit Kochsalzlösung vorbehandelten Kontrolltieren. Die durch wiederholten Kokainkonsum hervorgerufene Sensibilisierung der konditionierten Belohnung wurde 7 Tage, nicht aber 14 Tage nach der letzten Kokain-Vorbehandlung festgestellt ( 23 ). Eine ähnliche Studie mit 5-tägiger Morphin-Gabe (5.0 mg/kg) zeigte eine verstärkte konditionierte Belohnungsreaktion auf Morphin, wenn die Konditionierung 3, 10 oder 21 Tage nach der Vorbehandlung begann. Diese verstärkte Reaktion fehlte 1 Tag nach der Morphin-Vorbehandlung ( 24 ). Diese Ergebnisse legen nahe, dass eine Entzugsphase von mindestens 3 Tagen erforderlich ist, um die Sensibilisierung oder Kreuzsensibilisierung der konditionierten Belohnung sowohl für Psychostimulanzien als auch für Opiate zu erreichen . Sexuelle Erfahrungen könnten, ähnlich wie wiederholte Drogenverabreichung, vergleichbare Neuroadaptationen im mesolimbischen System hervorrufen, die für diese Sensibilisierung der Drogenreaktion nach dem Entzug der Belohnung verantwortlich sind. Es ist derzeit unklar, ob Belohnungsentzug mit Stress verbunden ist und somit als psychologischer Stressor zu den beobachteten Veränderungen beiträgt.
Es besteht eindeutig ein Wechselspiel zwischen den Wirkungen natürlicher und drogeninduzierter Belohnung. Die Kreuzsensibilisierung im Belohnungssystem legt nahe, dass die Langzeitwirkungen sowohl des Sexualverhaltens als auch von Drogen durch gemeinsame zelluläre oder molekulare Mechanismen vermittelt werden . Daher wird angenommen, dass die durch Sexualverhalten hervorgerufenen Veränderungen die verstärkenden Komponenten des Sexualverhaltens regulieren und somit für die positive Verstärkung belohnender Verhaltensweisen im Allgemeinen entscheidend sein könnten. Eine anschließende Abstinenz von sexueller Belohnung kann jedoch einen Zustand erhöhter Belohnungssuche oder Anfälligkeit für die Wirkung von Suchtmitteln hervorrufen, ähnlich den Auswirkungen der Abstinenz – einer „Inkubation des Drogenverlangens“ ( 25 , 33 , 74 ). Im Allgemeinen führt Sexualverhalten bei männlichen Nagetieren nicht zu zwanghaftem Sexstreben, wie in Assoziationskonditionierungsexperimenten mit Kopulationsunwohlsein gezeigt wurde ( 75 ), obwohl der Einfluss von Abstinenz noch nicht untersucht 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 innerhalb von 24 Stunden keine Veränderungen der dendritischen Morphologie mittelgroßer Stachelneuronen im Nucleus accumbens (NAc)-Kern und -Schale beobachtet, sondern erst nach einer Abstinenzphase im Anschluss an die sexuelle Erfahrung. Die durch sexuelle Erfahrung und die darauffolgende Abstinenz induzierten Strukturveränderungen ähneln denen, die nach wiederholter Exposition gegenüber Psychostimulanzien beobachtet werden (16–17, 26 , 30 ) . Im Gegensatz dazu führt ein Dopaminmangel im NAc zu einer verringerten Anzahl und Komplexität der Dendriten in der Schale ( 18 , 89 ). Daher könnten die durch sexuelle Erfahrung induzierten Veränderungen von der endogenen Dopaminwirkung im NAc abhängen. Allerdings waren die durch Paarung induzierten morphologischen Veränderungen erst 7 Tage nach der letzten Paarung nachweisbar und fielen mit der verstärkten konditionierten Amphetamin-Belohnung bei sexuell erfahrenen Tieren zusammen. Diese Daten legen nahe, dass die Zunahme der dendritischen Verzweigung und der Dornen für die kurzfristige lokomotorische Sensibilisierung gegenüber AMPH nicht erforderlich ist, jedoch eine Rolle bei der Aufrechterhaltung und langfristigen Expression dieser Sensibilisierung spielen könnte . Frühere Studien mit wiederholter Medikamentengabe beobachteten ebenfalls einen Zusammenhang zwischen langfristiger Sensibilisierung und morphologischen Veränderungen im Nucleus accumbens (NAc) ( 89–94 ) . Die funktionelle Relevanz dieser morphologischen Veränderungen ist weiterhin unklar; sie könnten jedoch eine Rolle bei den langfristigen Veränderungen der Funktion und 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 Fördermittel von den National Institutes of Health (NIH) und dem Medical Research Service des US-Veteranenministeriums. Er gab an, als Berater für Forest Pharmaceuticals, Bristol-Myers Squibb und die Gerson Lehrman Group tätig gewesen zu sein; er war als Referent für Bristol-Myers Squibb und die Schering-Plough Corporation tätig; er hielt Vorträge im Rahmen von Fortbildungsveranstaltungen an der Sanford School of Medicine der University of South Dakota und bei Scius, LLC; und er erhielt Fördermittel von der Janssen Pharmaceutics Research Foundation und AstraZeneca Pharmaceuticals (nur für das Studienmedikament). Alle anderen Autoren geben an, keine finanziellen Interessen im biomedizinischen Bereich oder potenzielle Interessenkonflikte zu haben, mit Ausnahme der folgenden Fördergelder für diese Forschung: National Institutes of Health (R01 DA014591), Canadian Institutes of Health Research (RN 014705) und National Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) Discovery Grant (341710) an Dr. Lique Coolen sowie PGS-M-Stipendium des NSERC (360696) an Kyle Pitchers. Wir danken Frau Maureen Fitzgerald für ihre Unterstützung bei der Golgi-Prozessierung und Frau Dr. Christine Tenk für ihre Unterstützung bei dem ergänzenden Experiment 1.
Fußnoten
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Referenzen