Striatale Regulation von DeltaFosB, FosB und cFos während der Selbstverabreichung und des Rückzugs von Kokain (2010)

J Neurochem. Autorenmanuskript; verfügbar in PMC Oct 1, 2011.
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Abstract

Chronische Arzneimittelexposition induziert Veränderungen in Genexpressionsprofilen, von denen angenommen wird, dass sie der Entwicklung von Drogenabhängigkeit zugrunde liegen. Die vorliegende Studie untersuchte die Regulation der Fos-Familie der Transkriptionsfaktoren, insbesondere cFos, FosB und ΔFosB, in striatalen Subregionen während und nach der intravenösen Kokainverabreichung in sich selbst verabreichenden und jokierten Ratten. Wir fanden, dass cFos, FosB und ΔFosB regional und zeitlich unterschiedliche Expressionsmuster aufweisen, mit einer größeren Akkumulation von ΔFosB Protein im Nucleus accumbens (NAc) Schale und Kern nach chronischer Kokainverabreichung, während ΔFosB im Caudate-Putamen (CPu) verbleibt ähnlich bei akuter oder chronischer Verabreichung. Im Gegensatz dazu entwickelte sich Toleranz gegenüber Kokain-induzierter mRNA für ΔFosB in allen 3 striatalen Subregionen mit chronischer Verabreichung. Die Toleranz wurde auch für den FosB-Ausdruck entwickelt, insbesondere in der NAc-Shell und CPu. Interessanterweise war die Toleranz gegenüber Kokain-induzierter cFos-Induktion abhängig von der willkürlichen Kontrolle der Kokainaufnahme in ventralen, aber nicht dorsalen striatalen Regionen, während die Regulation von FosB und ΔFosB bei Kokain-selbst-verabreichenden und -verbundenen Tieren ähnlich war. Somit können ΔFosB-vermittelte Neuroadaptationen in der CPu früher als bisher angenommen mit der Initiierung von intravenösem Kokainkonsum auftreten und zusammen mit einer größeren Akkumulation von ΔFosB in der NAc zu einem suchtbedingten Anstieg des Kokainsuchverhaltens beitragen.

Stichwort: Kokain, Selbstverabreichung, Entzug, Striatum, Fos

Einführung

Wiederholte Exposition mit Suchtmitteln produziert Neuroadaptationen in Gehirnbelohnungswege, von denen angenommen wird, dass sie sowohl der Entwicklung von zwanghaftem Drogenkonsum als auch der Persistenz von Verlangen und Rückfall zu drogensuchendem Verhalten beim Entzug zugrunde liegen. Viele dieser Neuroadaptationen resultieren aus der Induktion von Transkriptionsfaktoren und der nachfolgenden Regulation der Genexpression, die möglicherweise lang anhaltende Auswirkungen auf die neuronale Struktur und Funktion haben kann (Zhang et al. 2006). Die Fos-Familie der Transkriptionsfaktoren ist von besonderem Interesse, da Mitglieder dieser Familie differentielle Induktionsmuster in striatalen Regionen nach sowohl akuter als auch chronischer Kokainexposition zeigen. Wenn Kokain akut passiv und nicht kontingent verabreicht wird (dh durch intraperitoneale (IP) Injektion), erhöht es cFos und FosB mRNA und Protein sowohl im dorsalen (Caudate-Putamen, CPu) als auch im ventralen (Nucleus accumbens, NAc) Striatum (Graybiel et al. 1990; jung et al. 1991; Hope et al. 1992), während Toleranz gegenüber dieser Antwort bei chronischer passiver Verabreichung auftritt (Hope et al. 1992, 1994; Alibhai et al. 2007). Im Gegensatz dazu sind striatale Niveaus von ΔFosB (35-37 kDa), eine stabile verkürzte Spleißvariante der fosB Gen, sind nach chronischer aber nicht akuter passiver Kokainexposition erhöht (Hope et al. 1994; Nye et al. 1995; Chen et al. 1995, 1997). Diese stabilen ΔFosB-Isoformen können mit verschiedenen Proteinen der Jun-Familie heterodimerisieren als entweder cFos oder FosB (Chen et al. 1995) und kann auch funktionelle Homodimere mit sich selbst bilden (Jorissen et al. 1997), was darauf hindeutet, dass die differentielle Bildung von Aktivatorprotein-1 (AP-1) -Komplexen nach chronischem Kokain die Genexpression an AP-1-Stellen in einer Weise verändern kann, die sich von der Genexpression bei akuter Kokainexposition unterscheidet (Hoffe, 1998; Kelz und Nestler, 2000). Differentielle Veränderungen der Genexpressionsprofile treten auch auf, abhängig davon, ob ΔFosB-Erhöhungen kurzzeitig oder lang anhaltend sind, und diese Veränderungen können zu einer unterschiedlichen Expression von Kokain-vermittelten Verhaltensweisen führen (McClung und Nestler, 2003). Chronische Exposition gegenüber anderen Drogen einschließlich Amphetamin, Morphin, Δ9-THC, Nikotin, Ethanol und Phencyclidin führen auch zur Akkumulation von stabilen ΔFosB-Isoformen in striatalen Regionen (McClung et al. 2004; Perrotti et al. 2008). Darüber hinaus deuten jüngste Ergebnisse auf eine negative Interaktion zwischen der ΔFosB-Akkumulation und dem Amphetamin-induzierten cFos hin, die für eine Toleranz gegenüber cFos-Induktion verantwortlich sein könnte, die nach chronischer Stimulans-Exposition gefunden wurde (renthal et al. 2008). Zusammengenommen haben diese Befunde zu der Hypothese geführt, dass stabile ΔFosB-Isoformen als "molekularer Schalter" fungieren können und den Übergang vom anfänglichen Drogenkonsum zu süchtigeren biologischen Zuständen erleichtern (Nestler et al. 2001; Nestler, 2008).

Während die meisten früheren Studien wiederholte passive Kokainbehandlungen verwendeten, um die Expression von Proteinen der Fos-Familie zu untersuchen, gibt es relativ wenige Beispiele für diese Regulierung, wenn Kokain intravenös (IV) für mehrere Stunden verabreicht wird, was für menschliche Missbrauchsmuster typisch ist. Eine Studie fand heraus, dass cFos-mRNA im CPu nach einer einzelnen 30-min-Sitzung der Kokain-Selbstverabreichung in Mäusen erhöht ist (Kuzmin und Johansson, 1999), während keine Veränderungen in der CPu von Ratten nach subchronischen ( 3-Tage) oder chronische (6-12-Wochen) Kokain-Selbstverabreichung (Daunais et al. 1993, 1995). Nach einer Phase des Entzugs ist der Kokain-vermittelte Anstieg des cFos-Proteins im NAc bei Ratten mit vorheriger Eskalation von Kokain reduziert (Ben-Shahar et al. 2004), während erhöhte cFos-Spiegel im gesamten Striatum nach Exposition gegenüber Kokain-assoziierten Signalen gefunden werden (Neisewander et al. 2000; Kufahl et al. 2009). Im Gegensatz zu cFos wurden erhöhte Proteinspiegel von ΔFosB im gesamten Striatum nach chronischer Kokain-Selbstverabreichung gezeigt, und diese Akkumulation kann für mindestens 1-Tage bis zum Entzug bestehen (Pich et al. 1997; Perotti et al. 2008). Es gibt jedoch keine Berichte, die Änderungen in der Ansprechbarkeit von Proteinen der Fos-Familie auf eine solche intravenöse Kokainverabreichung mit akuter oder chronischer Exposition vergleichen. Angesichts der möglichen Wechselwirkungen zwischen ΔFosB und cFos, der Fähigkeit der differenziellen AP-1-Komplexbildung, unterschiedliche Wirkungen auf die Genexpression zu erzielen, und der möglichen Auswirkung dieser Unterschiede auf das Kokain-vermittelte Verhalten ist es auch wichtig zu bestätigen, dass die Veränderungen in der Die Expression von cFos, FosB und ΔFosB, die nach nicht-konditionaler Verabreichung auftreten, wird auch gefunden, wenn Kokain freiwillig verabreicht wird, und um zu bestimmen, wie lange diese Veränderungen nach Beendigung der Kokain-Verabreichung anhalten können. Daher verglichen wir in der vorliegenden Studie die Wirkungen der Verabreichung von chronischem IV-Kokain auf die Expression von ΔFosB, FosB und cFos in striatalen Subregionen sowohl während der Kokain-Verabreichung als auch während des Absetzens. Wir verglichen die gefundene Regulierung mit freiwilliger Eigenverabreichung mit der Regulation bei Tieren, die nach akuter oder chronischer Exposition eine identische Menge und ein gleiches zeitliches Muster von Kokain durch nicht-willkürliche Jochinfusionen erhielten. Gegeben, dass FosB und ΔFosB Splice-Varianten derselben sind fosB Englisch: www.opus-bayern.de/uni-wuerzburg/fr...s=2252&la=de Wir verglichen die Regulation von mRNAs für FosB und ΔFosB mit der Regulation auf Proteinebene.

Experimentelle Verfahren

Themen und Chirurgie

Erwachsene männliche Sprague-Dawley-Ratten, die anfänglich etwa 250-300 g wogen, wurden in einer temperatur- und feuchtigkeitskontrollierten Umgebung in einem 12 h-Hell-Dunkel-Zyklus untergebracht (Licht an 7: 00 AM). Die Tiere wurden mit Futter und Wasser gefüttert ad libitum zu allen Zeiten mit der Ausnahme, dass sie während des Hebeldrucktrainings für Saccharosepellets (85 mg, BioServ) bei 45% ihres freien Füttergewichts gehalten wurden. Das Lever-Press-Training wurde in belüfteten operanten Kammern (Med Associates, Georgia, VT) durchgeführt, bis die Aufnahmekriterien erfüllt waren (100-Pellets pro Sitzung für aufeinanderfolgende 3-Sitzungen) unter einem festen 1 (FR1) -Beschleunigungsplan. Die Tiere wurden dann gefüttert ad libitum für mindestens 24 h vor der Operation. Für die Operation erhielten Ratten Atropin (0.04 mg / kg, subkutan) zur Beatmung und ein chronischer Dauerkatheter wurde in die rechte Jugularvene unter Natriumpentobarbital (50 mg / kg, IP) Anästhesie gemäß früher veröffentlichten Verfahren (Edwards et al. 2007a). Nach der Operation wurde Ratten eine Injektion von Penicillin (200,000 IU / kg, intramuskulär) verabreicht, um eine Infektion zu verhindern, und die Katheter wurden täglich mit 0.2 ml heparinisierter (20 IU / ml) bakteriostatischer Kochsalzlösung mit Gentamycinsulfat (0.33 mg / ml) gespült. Alle experimentellen Verfahren wurden in Übereinstimmung mit dem National Institute of Health durchgeführt Leitfaden für die Pflege und Verwendung von Labortieren, und wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) des Southwestern Medical Center genehmigt.

Geräte- und Selbstverwaltungsverfahren

Nach der 1 wk-Erholung von der Operation wurden die Tiere in mehrere experimentelle Gruppen / Wartezeit (Abb. 1A) und kehrte in täglichen Sitzungen, wie zuvor beschrieben, zu den operanten Testkammern zurück (Edwards et al. 2007b). Ratten in der unbehandelten Kontrollgruppe wurden einzeln untergebracht und täglich in ihren häuslichen Käfigen behandelt, ohne der Selbstverwaltungsumgebung ausgesetzt zu sein. Ratten in der Kokain-Selbstverabreichungsgruppe (CSA) wurde es erlaubt, Kokain (0.5 mg / kg / 50 & mgr; l Infusion) freiwillig unter einem Fixierungsverhältnis 1 (FR1) der Verstärkung in täglichen 4 h-Sitzungen, die 6-Tage durchgeführt wurden, zu verabreichen / wk, für insgesamt 18 Tage. Jede aktive Hebelpresse erzeugte eine 2.5 s Kokain-Infusion, die mit der Beleuchtung eines Markierungslichts über dem aktiven Hebel verbunden war. Das Hauslicht wurde während der Kokaininfusionen ausgelöscht und es gab eine zusätzliche 12.5 s Timeout-Periode nach der Infusion, bei der das Hauslicht aus war. Der während der Infusions- und Timeout-Periode ansprechende Hebel wurde aufgezeichnet, hatte jedoch keine Konsequenzen. Ein zusätzlicher inaktiver Hebel war in den Kammern vorhanden, aber die Reaktion auf diesen Hebel war ohne Folgen. Ratten in der Gruppe mit chronischem Joch (CY) wurden mit aktiv sich selbst verabreichenden Ratten gepaart und erhielten passive Kokaininfusionen in Mengen und zeitlichen Mustern, die mit ihren selbst verabreichenden Partnern identisch waren. Ratten in der Gruppe mit akutem Joch (AY) wurden auch mit Ratten in der chronischen CSA-Gruppe gepaart, erhielten jedoch passive Salzlösungsinfusionen anstelle von Kokain bis zum letzten Tag der Selbstverabreichung, als sie eine einzige Sitzung passiver Kokaininfusionen für die erste erhielten Zeit. Schließlich durfte sich die Saline SA-Gruppe die Kochsalzlösung selbst verabreichen, um mögliche Veränderungen im Zusammenhang mit Operationen, Tests oder anderen experimentellen Verfahren im Vergleich zu unbehandelten Kontrollen zu identifizieren. Vergleiche zwischen AY- und CY-Gruppen wurden verwendet, um Veränderungen der Ansprechbarkeit von cFos, FosB oder ΔFosB bei akuter und chronischer Kokainexposition zu identifizieren, während CSA- und CY-Gruppen verglichen wurden, um Veränderungen der cFos-, FosB- oder ΔFosB-Expression zu identifizieren speziell im Zusammenhang mit den belohnenden und pharmakologischen Wirkungen von Kokain. Gewebe aus allen Studiengruppen wurde unmittelbar nach der abschließenden 4 h-Testsitzung gesammelt, um die Kokain-induzierte Regulation von cFos, FosB und ΔFosB zu vergleichen, und die Persistenz von Kokain-induzierten Veränderungen wurde für einige Studiengruppen mit Gewebe-gesammeltem 24 h oder 3 bestimmt wk nach der letzten Testsitzung. Quantitative Western-Blot- und RT-PCR-Verfahren wurden bei Dissektionen striataler Subregionen verwendet, um mögliche Probleme in Bezug auf Antikörper-Kreuzreaktivität zu umgehen und die Sensitivität für die Detektion von Veränderungen zu verbessern.

Figure 1  

(A) Zeitleiste mit Darstellung von Kokain-Verabreichung und Entzug (WD). Die durchgezogenen Linien zeigen die intravenöse Verabreichung von Kokaininfusionen (0.5 mg / kg / Infusion) bei Tieren mit chronischer Kokain-Selbst-Verabreichung (CSA) und chronisch-jokierter (CY) Tiere insgesamt an ...

Gewebesammlung

Die Ratten wurden durch Mikrowellenbestrahlung geopfert, die auf den Kopfbereich abzielte (5 kW, 1.5 s, Murimachi Kikai, Tokyo, Japan). Die Gehirne wurden schnell seziert und gekühlt, und bilaterale Gewebestanzen (14-Messgerät) der Nucleus accumbens (NAc) -Schale, NAc-Core und Caudate-Putamen (CPu) wurden aus koronaren 1.5 mm-Schnitten basierend auf den erhaltenen Koordinaten erhalten Paxinos und Watson (1998, illustriert in Abbildung 1B). Gewebeproben wurden durch Ultraschallbehandlung in Lysepuffer, der Protease- und Phosphataseinhibitoren enthielt, homogenisiert. Die Homogenate wurden dann für 5 min gekocht, auf Eis gelegt und anschließend von Lowry getestet, um die Proteinkonzentrationen zu bestimmen. Die Homogenate wurden dann in 20 & mgr; g-Proben aliquotiert und bis zur Verwendung bei -80 ° C gelagert.

Westernflecken

Gewebeproben wurden zur Trennung durch Elektrophorese in Tris / Glycin / Natriumdodecylsulfat-gepufferter Salzlösung (TGS; Bio-Rad, Hercules, CA) auf 12% -Polyacrylamidgele geladen. Nach der Trennung wurden die Proben durch Elektrophorese (250 mA für 18 h) auf Polyvinylidenfluoridmembranen (PVDF; Amersham, Piscataway, NJ) übertragen und anschließend in 3% fettfreier Trockenmilch und 1 x Tris / Tween-gepufferter Salzlösung (TTBS; Bio -Rad, Hercules, CA) über Nacht bei 4 ° C. Die Membranen wurden dann in 1: 1000-Verdünnung von primärem Fra-Antikörper (freundlicherweise zur Verfügung gestellt von Dr. Michael Iadarola, National Institutes of Health, Bethesda, MD) in einer 3% Milch / 1 × TTBS-Lösung über Nacht bei 4 ° C inkubiert. Die Membranen wurden gewaschen in 1 × TTBS (4-Zeiten, jeweils 15 min) inkubiert und in 1 × TTBS, enthaltend eine 1: 25000-Verdünnung von Ziegen-anti-Kaninchen-Sekundärantikörper, konjugiert mit Meerrettichperoxidase (Bio-Rad, Hercules, CA) für 1h bei Raumtemperatur inkubiert Temperatur. Die Membranen wurden erneut gewaschen und dann unter Verwendung des Chemilumineszenz-vermittelten Nachweises auf Hyperfilm (ECL plus; Amersham) mit Pierce Super Signal West Dura (Thermo Fisher Scientific Inc., Rockford, IL) entwickelt. Die Lokalisierung der cFos -, FosB - und ΔFosB - Proteinbanden ist in Abbildung 1C. Wir haben uns dafür entschieden, nur die stabil exprimierten Formen von ΔFosB (dh 35-37 kDa) in dieser Studie zu untersuchen, da es sich um diese Formen handelt, von denen angenommen wird, dass sie sich bei chronischem Drogenkonsum anhäufen und die Neuroplastizität erzeugen, die Sucht zugrunde liegt (Nestler et al. 2001). Scion Image (Frederick, MD) wurde verwendet, um den Bändern absolute Immunoreaktivität zuzuordnen, und ein Scanner wurde verwendet, um digitale Bilder der Filme aufzunehmen. Nach dem Nachweis wurden die Membranen abgestreift und erneut auf β-Tubulin untersucht (1: 200000, Cell Signaling, Danvers, MA). β-Tubulinspiegel wurden als eine Ladungskorrektur verwendet, um die Spiegel von Fos-verwandten Proteinen zu normalisieren.

RT-PCR

Quantitative RT-PCR (qRT-PCR) wurde verwendet, um Veränderungen von FosB und & Dgr; FosB-mRNA sofort und 24 h nach der Kokain-Verabreichung zu bestimmen. Die Tiere wurden durch schnelle Enthauptung getötet und NAc-Kern, NAc-Schale und CPu wurden wie beschrieben isoliert (Graham et al. 2007; Bachtell et al. 2008). Einzelne Proben wurden sofort in RNA-STAT-60 (IsoTex Diagnostics Inc., Friendswood, TX) homogenisiert und auf Trockeneis eingefroren, bis die mRNA gemäß den Anweisungen des Herstellers extrahiert wurde. Kurz gesagt wurde jeder Probe Chloroform zugesetzt und die wässrige Schicht nach Zentrifugation isoliert. Die gesamte mRNA wurde mit Isopropanol in Gegenwart von linearem Acrylamid (Ambion, Austin, TX) ausgefällt. Die Proben wurden zentrifugiert und die extrahierten mRNA-Pellets wurden mit 70% Ethanol gewaschen und in DEPC-Wasser resuspendiert. Die gesamte mRNA wurde mit DNAase behandelt (Ambion, Foster City, CA) und mit zufälligen Hexameren unter Verwendung von Superscript III (Invitrogen, Carlsbad, CA) in cDNA revers transkribiert. Primersequenzen, die zur Amplifikation von FosB, & Dgr; FosB und Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase (GAPDH) verwendet wurden, waren 5'-GTGAGAGATTTGCCAGGGTC-3 'und 5'-AGAGAGAAGCCGTCAGGTTG-3', 5'-AGGCAGAGCTGGG-GG-3 'Und 5'-AGGTCGGTGTGAACGGATTTG-3' bzw. 5'-TGTAGACCATGTAGTTGAGGTCA-3 '. Zyklusschwellen (cT) wurden aus Dreifachreaktionen unter Verwendung der zweiten Ableitung der Amplifikationskurve berechnet. Die fosB- und ΔFosB-cT-Werte wurden auf GAPDH-cT-Werte (ΔcT) normalisiert, da GAPDH nicht durch Kokain reguliert wurde. Faltenänderungen wurden unter Verwendung der ΔΔcT-Methode wie zuvor beschrieben (Handbuch von Applied Biosystems) berechnet.

statistische Analyse

Die Spiegel jedes Proteins wurden als prozentuale Veränderung gegenüber unbehandelten Kontrollen für jede Gehirnregion und jeden Zeitpunkt ausgedrückt, und die Studiengruppen wurden durch Einweg-Varianzanalyse (ANOVA) verglichen, wobei das Signifikanzniveau auf p <0.05 eingestellt war. Auf die Gesamteffekte folgten Post-hoc-Vergleiche mit Fishers LSD-Tests. Die Korrelationen zwischen Kokainkonsum und Veränderungen der Proteinspiegel wurden unter Verwendung einer linearen Regression bewertet.

Ergebnisse

Tiere in der CSA-Gruppe, die sich Kokain freiwillig selbst verabreichen durften, zeigten bis zur dritten SA-Woche (Tage 13-18) stabile Kokain-Selbstverwaltungsmuster. In der letzten SA-Woche betrug die durchschnittliche tägliche Kokainaufnahme bei CSA-Ratten und ihren CY-Partnern 46.9 (± 1.8) mg / kg / Tag (Bereich: 37-60 mg / kg / Tag). Am letzten Testtag verabreichten CSA-Ratten in der 0 h-Entzugsgruppe (WD-Gruppe) 44.5 (± 2.5) mg / kg Kokain (Bereich 25.5-57.5 mg / kg) und eine identische Menge Kokain wurde durch ihre CY erhalten und AY-Partner.

Differentielle Regulation von ΔFosB Protein in striatalen Subregionen nach akutem oder chronischem Kokain

Die differentielle Regulation des ΔFosB-Proteins wurde in striatalen Subregionen unmittelbar nach 4 h intravenöser Kokaingabe (0 h WD) gefunden. In der NAc-Schale führte nur chronisches Kokain zu einem signifikanten Anstieg der CSA- und CY-Gruppen (45-61%) im Vergleich zu unbehandelten Kontrollen (Abb. 2A, F4,60 = 4.22, p = 0.005). Im NAc-Kern wurden signifikante Zunahmen von ΔFosB (41%) nach akuter Exposition in der AY-Gruppe gefunden (Abb. 2B, F4,60 = 17.04, p <0.001) und nach chronischem Kokain wurden noch größere Anstiege (89-95%) festgestellt. Im Gegensatz zu einer stärkeren Akkumulation von ΔFosB in der NAc bei chronischer Kokainverabreichung zeigte die CPu einen ähnlichen Anstieg von ΔFosB (86-102%) sowohl bei akuten als auch bei chronischen Kokaingruppen (Abb. 2C, F4,78 = 19.09, p <0.001). Es gab keinen Unterschied in den ΔFosB-Erhöhungen zwischen CSA- und CY-Gruppen in einer striatalen Subregion, was darauf hinweist, dass die Regulierung mit der Kokainexposition unabhängig vom freiwilligen Kokainkonsum zusammenhängt. Die Regulation von ΔFosB blieb nach chronischem Kokain in der NAc-Schale mindestens 24 h lang bestehen (F2,32 = 5.19, p = 0.02), NAc-Kern (F4,60 = 4.53, p = 0.02) und CPu (F2,34 = 12.13, p <0.001), kehrte aber nach 3 Wochen zu den Ausgangswerten zurück. Ähnliche Erhöhungen von & Dgr; FosB wurden gefunden, wenn Kokaingruppen mit der Saline SA-Gruppe verglichen wurden, außer dass kleinere Erhöhungen der NAc-Schale von AY-Tieren im Vergleich zu Saline SA eine Signifikanz erreichten, jedoch nicht mit unbehandelten Kontrollen. Es gab jedoch keine signifikante Regulation von ΔFosB bei Tieren, die während des Trainings Kochsalzlösung selbst verabreichten, im Vergleich zu unbehandelten Kontrollen, was darauf hinweist, dass die Regulation von ΔFosB auf Kokain zurückzuführen war und nicht auf die chirurgischen oder Testverfahren zurückzuführen war.

Figure 2  

Regulation von ΔFosB unmittelbar nach Kokaingabe und bei 24 h und 3 Wochen WD. Spiegel von ΔFosB (35-37 kDa) werden als Mittelwert ± SEM prozentuale Veränderung von unbehandelten Keimlingskontrollen (Kontrolle) ausgedrückt. Gewebe aus Kochsalzlösung ...

Toleranz gegenüber der Regulation des FosB-Proteins nach chronischem Kokain

Im Gegensatz zur Regulation von ΔFosB führte eine einmalige Exposition gegenüber 4 h bei intravenöser Kokaingabe zu einem wesentlich größeren Anstieg des FosB-Proteins in allen 3 striatalen Subregionen, jedoch entwickelte sich nach chronischer Kokainverabreichung eine wesentliche Toleranz in dieser Reaktion. In der NAc-Schale erhöhte sich FosB (260%) unmittelbar nach Verabreichung von 4 h bei Verabreichung von akutem Kokain in AY-Tieren, aber diese Zunahmen wurden nach chronischer Verabreichung in CY- und CSA-Gruppen reduziert (auf 142-146%) (Abb. 3A, F4,77 = 23.16, p <0.001). Ähnliche Erhöhungen von FosB (295%) wurden bei der CPu von AY-Tieren gefunden, die auch nach chronischer Kokainverabreichung in CY- und CSA-Gruppen (auf 135-159%) reduziert waren (Abb. 3C, F4,69 = 13.362, p <0.001). Im NAc-Kern führte die akute Kokainverabreichung bei AY-Tieren im Vergleich zu den anderen Hirnregionen zu weniger wesentlichen Erhöhungen des FosB (164%); Diese Erhöhungen waren jedoch immer noch größer als diejenigen, die nach chronischer Verabreichung (109-112%) in CY- und CSA-Gruppen (XNUMX-XNUMX%) erzeugt wurden.Abb. 3B, F4,57 = 20.23, p <0.001). Wie bei ΔFosB festgestellt, wurde die Regulation von FosB nach chronischem Kokain nicht durch eine willkürliche Kontrolle der Kokainaufnahme moduliert. Im Gegensatz zu ΔFosB blieb der Anstieg des FosB-Proteins jedoch sowohl in der NAc-Schale als auch im Kern nach 24 h nicht bestehen, obwohl der Restanstieg (38-52%) im CPu (F2,32 = 3.590, p <0.05). Die FosB-Spiegel wurden durch chirurgische oder Testverfahren bei Tieren, die sich selbst mit Kochsalzlösung verabreichten, nicht beeinflusst.

Figure 3  

Regulation von FosB unmittelbar nach Kokaingabe und bei 24 h und 3 Wochen WD. Die Proteinspiegel von FosB (46-50 kDa) werden als Mittelwert ± SEM prozentuale Veränderung von unbehandelten Kontrollen im Mutterkäfig ausgedrückt (vgl Figure 2 Legende für Abkürzungen) ...

Abschwächung der Induktion sowohl von ΔFosB als auch FosB mRNA nach chronischem Kokain

Die akute Exposition gegenüber 4 h bei intravenöser Kokaingabe führte zu einem ähnlichen Anstieg (11-16-Faltung) in der ΔFosB-mRNA in der NAc-Schale (F3,19 = 15.82, p <0.001), NAc-Kern (F3,19 = 13.275, p <0.001 und CPu (F3,11 = 5.78, p = 0.03) im Vergleich zu Saline SA Kontrollen (0 h WD, Abb. 4A). Diese Reaktion wurde jedoch in CY- und CSA-Gruppen nach chronischer Kokain-Verabreichung in der NAc-Schale (3-4-Faltung), NAc-Kern (4-Faltung) und CPu (3-Faltung) stark unterdrückt. Trotz der Tatsache, dass die akute iv Kokainverabreichung einen größeren Anstieg des FosB-Proteins im Vergleich zu ΔFosB bewirkte, induzierte die akute Kokainverabreichung in allen 4 striatalen Subregionen einen relativ geringeren Anstieg der mRNA für FosB (9-11-Faltung) als für ΔFosB (16-3-Faltung) (Abb. 4B). Diese Reaktion wurde nach chronischem Kokain in der NAc-Schale praktisch aufgehoben (F3,19 = 26.22, p <0.001) und CPu (F3,11 = 4.24, p <0.05), obwohl kleine, aber signifikante Erhöhungen (2-fach) in CY- und CSA-Gruppen im NAc-Kern verblieben (F3,19 = 11.10, p <0.001). Die kokaininduzierten Erhöhungen sowohl von ΔFosB als auch von FosB bei AY-Tieren blieben nach 24 h WD im Vergleich zu derselben Kontrollgruppe mit Kochsalzlösung SA nicht erhalten. Eine weitere Analyse des Verhältnisses von FosB zu ΔFosB-mRNA-Spiegeln zum Zeitpunkt von 0 h WD zeigte, dass die Kokainverabreichung die relative Menge von FosB zu ΔFosB-mRNA in der NAc-Schale deutlich reduzierte (F3,19 = 4.79, p = 0.02), NAc-Kern (F3,19 = 4.49, p = 0.02) und CPu (F3,11 = 5.59, p = 0.03) aufgrund der stärkeren Bildung der ΔFosB-Isoform und unabhängig von der erheblichen Toleranz gegenüber der Kokain-induzierten Reaktion in beiden mRNAs nach chronischer Verabreichung (Abb. 4C). Es gab keinen signifikanten Unterschied in diesen Verhältnissen, ob Kokain selbst verabreicht wurde oder passiv durch juckende Infusion erhalten wurde, und die relativen Verhältnisse von FosB: ΔFosB hatten sich zum Zeitpunkt 24h WD in allen drei Regionen wieder normalisiert (Daten nicht gezeigt).

Figure 4  

Regulation von mRNA für FosB und ΔFosB unmittelbar nach Kokainverabreichung und bei 24 h WD. Quantitative RT-PCR von Transkripten für ΔFosB (A), FosB (B) und das Verhältnis FosB / ΔFosB-Transkripte (C) werden als Mittelwert ± ausgedrückt ...

Toleranz gegenüber kokaininduziertem cFos in der NAc

Im Gegensatz zur Regulierung von FosB-Genprodukten, die unabhängig von der passiven oder willkürlichen Verabreichung eine pharmakologische Reaktion auf Kokain darstellten, wurde die Regulierung von cFos in NAc-Subregionen im Vergleich zu Tieren, die Kokain durch passive Infusionsinfusionen erhalten, stark durch den Kontext der Kokain-Selbstverabreichung beeinflusst. Kokainexposition erhöhte die cFos-Proteinspiegel (109-126%) sowohl in der NAc-Schale als auch im Kern bei entweder akuter oder chronischer Verabreichung in AY- und CY-Gruppen (Fig. 5A-B). Wurden Kokain-Infusionen jedoch bei selbst verabreichenden Tieren reaktionsabhängig verabreicht, war diese Reaktion in der NAc-Schale (auf 55%) reduziert (F4,60 = 9.14, p <0.001) und konnte cFos im NAc-Kern nicht signifikant erhöhen (F4,57 = 5.92, p <0.001). In der CPu entwickelte sich die Toleranz gegenüber kokaininduziertem cFos entweder bei chronischer passiver oder willkürlicher Kokainverabreichung (Abb. 5C) und die cFos-Induktion bei AY-Tieren (164%) war sowohl in der CY- als auch in der CSA-Gruppe (auf 45-57%) reduziert (F4,67 = 13.29, p <0.001), ähnlich der Entwicklung der Toleranz bei der Induktion von FosB-Protein in allen 3 striatalen Subregionen. Daher trat eine verstärkungsbedingte Toleranz gegenüber kokaininduziertem cFos spezifisch in mesolimbischen Regionen des Striatums auf. In allen 3 striatalen Regionen wurden bei sich selbst verabreichenden Tieren mit Kochsalzlösung keine cFos-Erhöhungen festgestellt, die nach 24 h WD nicht anhielten.

Figure 5  

Regulierung von cFos unmittelbar nach der Kokain-Verabreichung und bei 24 h WD. Proteingehalte von cFos (52-58 kDa) in Kontrollratten (Kontrolle, Saline SA), in Ratten, die akutes passives Kokon (AY) oder chronisch (CY) erhalten hatten, und in Ratten, die sich unterziehen ...

Zusammenhang zwischen Kokainaufnahme, cFos und ΔFosB in Striatum-Subregionen

Da die Mengen der Kokainselbstverabreichung zwischen den einzelnen Tieren und ihren Jochpartnern variierten, verglichen wir die Menge an Kokainzufuhr mit der Induktion der cFos -, FosB - und ΔFosB - Proteinspiegel durch multiple lineare Regressionsanalysen (siehe Zusatztabelle 1 für die Ergebnisse aller möglichen Korrelationen). Es gab signifikante Korrelationen zwischen der Kokainzufuhr und dem cFos-Spiegel bei Ratten, die eine akute Kokainverabreichung durch passive Infusionen erhielten, und diese Beziehungen unterschieden sich in dorsalen und ventralen striatalen Subregionen. Im NAc-Kern war die Induktion von cFos unmittelbar nach 4 h der akuten intravenösen Kokainverabreichung stark und negativ mit der Kokainzufuhr korreliert, während in der NAc-Schale eine ähnliche, aber unbedeutende Beziehung gefunden wurde (Abb. 6). Im Gegensatz dazu war die Induktion von cFos positiv mit der Kokainzufuhr in der CPu korreliert. Es gab keine signifikanten Korrelationen zwischen der Kokainzufuhr (entweder aktiv oder passiv) und den Proteinwerten von FosB oder ΔFosB in einer striatalen Subregion. Es gab jedoch eine starke positive Korrelation zwischen cFos und ΔFosB in der NAc-Schale 24 h nach Kokain, jedoch nur bei Tieren, die Kokain durch freiwillige Selbstverabreichung erhalten hatten (Abb. 7) und trotz der Tatsache, dass die cFos-Gesamtwerte bei 24 h WD nicht verändert wurden. Ähnliche Trends (p <0.07) für positive Korrelationen zwischen cFos- und ΔFosB-Proteinspiegeln wurden unmittelbar nach 4 h Selbstverabreichung von Kokain im NAc-Kern und in der CPu von Tieren gefunden, die zum ersten Mal Kokain erhielten (AY-Gruppe).

Figure 6  

Regionenspezifische Korrelation zwischen Kokainaufnahme und cFos-Immunreaktivität nach akutem Kokain (AY). Der prozentuale Anstieg der cFos-Immunreaktivität ist in der letzten Sitzung im NAc-Kern (A) negativ mit der Kokainzufuhr korreliert und positiv korreliert ...
Figure 7  

Signifikante Korrelation zwischen cFos und ΔFosB in der NAc-Schale bei sich selbst verabreichenden Tieren. Die prozentuale Zunahme der cFos-Immunreaktivität ist positiv mit der ΔFosB-Immunreaktivität nach 24 h-WD bei der Selbstverabreichung von Kokain korreliert ...

Diskussion

In der vorliegenden Studie untersuchten wir die Auswirkungen einer akuten und chronischen intravenösen Kokain-Exposition oder einer chronischen Selbstverabreichung auf die Regulation der ΔFosB-, FosB- und cFos-Spiegel in den NAc-Shell-, NAc-Core- und CPu-Striatal-Subregionen. In früheren Studien wurde durchweg festgestellt, dass ΔFosB nur nach wiederholter Exposition und nicht nach akuter Kokainverabreichung mit passiven IP-Kokaininjektionen erhöht wird (Hope et al. 1994, Nye et al. 1995; Chen et al. 1995). In ähnlicher Weise haben wir festgestellt, dass die chronische IV-Kokain-Exposition ΔFosB in allen untersuchten striatalen Subregionen erhöht, unabhängig davon, ob es willentlich oder passiv verabreicht wurde. Ein wesentlicher Unterschied zu früheren Studien besteht jedoch darin, dass die akute Kokainverabreichung die ΔFosB-Proteingehalte sowohl im NAc-Kern als auch im CPu erhöhte und sich der Signifikanz in der NAc-Schale näherte (p <0.1). Eine mögliche Erklärung für diesen Unterschied kann die Dosis und / oder Dauer der Kokainexposition sein, da Ratten in der AY-Gruppe während der einzelnen 4-stündigen Sitzung mehrere intravenöse Kokaininfusionen erhielten, was zu einer Gesamtkokainaufnahme im Bereich von 25.5 bis 57.5 ​​mg / kg führte einzelne Tiere, die Dosen von 10 bis 20 mg / kg, die typischerweise mit einer einzelnen Bolus-IP-Injektion verwendet werden, bei weitem überschreiten (Hope et al. 1994; Lee et al. 2006). Darüber hinaus wurde Kokain über einen direkteren IV-Verabreichungsweg verabreicht, der höhere Gehirne an Kokain und Dopamin im Gehirn erzeugt, die während der gesamten Sitzung bestehen bleiben, wohingegen diese Effekte normalerweise innerhalb einer Stunde nach der IP-Injektion nachlassen (Bradberry, 2002). Die Fähigkeit von ΔFosB, sich nach einer einmaligen akuten Kokain-Exposition anzusammeln, hängt daher wahrscheinlich sowohl von der Stärke als auch der Dauer des in der vorliegenden Studie verwendeten Kokainstimulus ab. In jedem Fall zeigt die Feststellung, dass sich ΔFosB nach einer einmaligen Kokain-Exposition ansammeln kann, an, dass ΔFosB seine Wirkungen schneller ausüben könnte als bisher angenommen, was möglicherweise auf eine anfängliche Selbstverabreichung zurückzuführen ist.

Interessanterweise unterschied sich die Menge der ΔFosB-Akkumulation zwischen dorsalen und ventralen Striatalregionen im Verlauf der chronischen Kokainverabreichung. Im NAc-Kern war die Menge an ΔFosB, die unmittelbar nach dem letzten Tag der chronischen Verabreichung (0 h WD) gefunden wurde, mehr als das Doppelte der nach akuter Verabreichung gefundenen Menge, und geringere ΔFosB-Anstiege in der NAc-Schale erreichten nur nach chronischer Verabreichung eine Signifikanz unabhängig davon, ob Kokain selbst verabreicht wurde oder durch passive Infusionsinfusion verabreicht wurde. Erhöhungen bei chronischer Kokainverabreichung spiegeln wahrscheinlich die Anhäufung von hochstabilem & Dgr; FosB-Protein wider, da sie mindestens 24 Stunden nach der letzten Exposition persistierten. Im Gegensatz dazu unterschied sich der starke Anstieg der Menge an ΔFosB in der CPu bei akuter oder chronischer Exposition nicht, was möglicherweise eine durch akute Exposition in dieser Gehirnregion hervorgerufene Obergrenze widerspiegelt. Selbst in der CPu trug die Anhäufung des ΔFosB-Proteins jedoch wahrscheinlich zu einer dauerhaften Erhöhung der ΔFosB-Spiegel nach chronischer Exposition bei, da sich eine erhebliche Toleranz gegenüber Kokain-induzierter mRNA für ΔFosB in allen 3-Gehirnregionen bei chronischer Verabreichung entwickelte.

Die akute Verabreichung von iv Kokain erhöhte auch die FosB-Proteinspiegel in voller Länge, wobei die CPu- und NAc-Schale stärker anstieg als der NAc-Kern. Die mRNA für FosB wurde jedoch fast 10-fach in der NAc-Schale und weniger als 5-fach in CPu und NAc-Kern induziert. Es entwickelte sich eine erhebliche Toleranz gegenüber der Fähigkeit von Kokain, bei chronischer Verabreichung sowohl mRNA als auch Protein für FosB zu induzieren, obwohl eine geringere Induktion von FosB-Protein bestehen blieb und möglicherweise mit ΔFosB um AP-1-Bindungspartner konkurrieren könnte. Das relative Verhältnis von FosB / ΔFosB-mRNA wurde auch durch akute Kokainverabreichung aufgrund einer relativ stärkeren Induktion von ΔFosB verringert, was mit früheren Berichten unter Verwendung von Amphetamin übereinstimmt (Alibhai et al. 2007). Im Gegensatz zu früheren Befunden mit wiederholten Amphetamin-Behandlungen blieb die Reduktion des relativen Verhältnisses von FosB / ΔFosB-mRNA durch akutes Kokain nach chronischer Verabreichung zurück, was die relativ höhere Restinduktion von ΔFosB als FosB widerspiegelt.

Die Tatsache, dass die ΔFosB-Spiegel auch nach akutem Kokain zunehmen, wobei die für den intravenösen Drogenkonsum beim Menschen typischen Muster und Dauer der Verabreichung verwendet werden, hat wichtige Auswirkungen auf den Suchtprozess. Somit könnte ΔFosB bei anfänglichem Kokainkonsum zur AP-1-Bindungsaktivität beitragen, wenn ausreichende Dosen selbst verabreicht wurden. ΔFosB würde jedoch sowohl mit FosB als auch mit cFos um AP-1-Bindungsaktivität konkurrieren, was zu einer abwärts gerichteten Genexpression und Neuroplastizität führt, die sich von der chronischen Verabreichung unterscheidet, wenn ΔFosB mit wesentlich verringertem cFos und FosB erhöht ist. Daher kann ΔFosB nach chronischer Kokainverabreichung größere Auswirkungen haben, da sowohl die Akkumulation im ventralen Striatum als auch die Konkurrenz um AP-1-Bindungspartner sowohl im dorsalen als auch im ventralen Striatum vermindert ist. Angesichts dieser striatalspezifischen Überexpression von ΔFosB erhöht sich die Motivation für Kokain (Colby et al. 2003) könnte eine rasche Anhäufung von ΔFosB bei anfänglicher Kokain-Exposition den Kokainkonsum in sehr frühen Stadien des Suchtprozesses fortsetzen. Darüber hinaus würde eine solche prominente und weit verbreitete & Dgr; FosB-Expression im gesamten Striatum bei akuter Exposition die AP-1-Bindungsaktivität auf eine Weise verändern, die die Bildung zwanghafter Gewohnheiten durch frühzeitiges Einbinden dorsaler Striatalschaltungen erleichtern könnte (Belin und Everitt, 2008).

In Anbetracht der Stabilität der ΔFosB-Isoformen blieben die ΔFosB-Gehalte 24 Stunden nach der letzten Kokain-Verabreichungssitzung deutlich erhöht, was mit früheren Studien mit chronischer intravenöser Kokain-Verabreichung übereinstimmt (Pich et al. 1997; Perotti et al. 2008). Andere Studien, bei denen die Anwendung des passiven Experimentators mit IP-Kokain-Injektionen durchgeführt wurde, haben gezeigt, dass die Anhäufung von ΔFosB für die 1-2-Entzugswochen bestehen bleiben kann (Hope et al. 1994; Brenhouse und Stellar, 2006; Lee et al. 2006), obwohl wir 3 Wochen nach Beendigung der Kokainverabreichung keine Hinweise auf diese Veränderungen fanden. Zusammengenommen legen diese Studien nahe, dass die ΔFosB-Akkumulation für relativ kurze Entzugszeiten (<3 Wochen) bestehen bleiben und direkt zum anhaltenden Kokainkonsum beitragen kann, jedoch nicht direkt zu einer größeren Neigung zum Rückfall bei längerem Entzug. Eine ΔFosB-Immunreaktivität wurde jedoch in D1-Rezeptor enthaltenden striatalen Neuronen nach 30-tägigem Entzug aus wiederholtem Kokain bei Mäusen nachgewiesen (Lee et al. 2006). Eine solche zellspezifische Probenahme kann empfindlicher für die Rest-ΔFosB-Akkumulation sein als die in der vorliegenden Studie verwendete Gesamtgewebeanalyse oder vielleicht bleiben ΔFosB-Änderungen bei Mäusen nur länger als bei Ratten bestehen. Es ist auch möglich, dass ΔFosB eine Kaskade von transkriptionellen Ereignissen induziert, die zu langanhaltenden morphologischen Veränderungen führen, wie z. B. zur Bildung dendritischer Wirbelsäule in D1-haltigen striatalen Neuronen (Lee et al. 2006; Maze et al. 2010). In dieser Hinsicht sind mehrere ΔFosB-Ziele, einschließlich Cdk5 und NFκB, nach chronischem Kokain erhöht, und diese Faktoren können die Schaltung des Nucleus Accumbens durch Änderungen der neuronalen Struktur und / oder Funktion verändern (Ang et al. 2001; Benavides und Bibb, 2004; Nestler, 2008). Daher ist es möglich, dass eine anhaltende Anhäufung von ΔFosB während des Entzugs nicht notwendig ist, um die Auswirkungen auf das zukünftige Drogenkonsum oder das Suchverhalten nachhaltig zu beeinflussen, sondern könnte einen „molekularen Schalter“ darstellen, der mehrere zelluläre Prozesse auslöst, die den Übergang zu mehr erleichtern süchtige biologische Zustände (Nestler et al. 2001).

TDie vorliegende Studie fand heraus, dass die durch Kokain vermittelte ΔFosB-Akkumulation nicht durch die willkürliche Kontrolle der Kokainzufuhr bei selbst verabreichenden Tieren beeinflusst wird, die mit früheren Studien mit immunhistochemischen Verfahren und mehrfachen Missbrauchsdrogen übereinstimmt (Perotti et al. 2008; Pich et al. 1997). Dies deutet darauf hin, dass Kokain-induzierte Erhöhungen von ΔFosB und FosB wahrscheinlich mit der pharmakologischen Reaktion auf Kokain oder anderen nachgelagerten Ereignissen von monoaminergen Rezeptorsignalen zusammenhängen. Im Gegensatz zu ΔFosB Wir fanden heraus, dass die Entwicklung der Toleranz gegenüber kokaininduziertem cFos wesentlich durch die willkürliche Kontrolle der Kokainzufuhr in der NAc beeinflusst wurde, nicht aber in der CPu. Daher trat die Toleranz gegenüber Kokain-induziertem cFos in der NAc nicht auf bei Tieren auf, die passiv durch chronische Infiltration Kokain erhielten, verglichen mit einer akuten Infiltration. Diese Befunde unterscheiden sich deutlich von zahlreichen Berichten über die Toleranz gegenüber durch Psychostimulanz induzierten cFos im NAc, wenn Arzneimittel durch passive IP-Injektion verabreicht werden (Hope et al. 1994; Nye et al. 1995; Chen et al. 1995, 1997; Alibhai et al. 2007). Da die Toleranz gegenüber cFos bei sich selbst verabreichenden Kokaintieren mit mehreren Studien mit wiederholten IP-Injektionen vergleichbar ist, kann die mangelnde Toleranz bei chronischer intravenöser Jochgabe mit dem Stress zusammenhängen, der mit mehrfachen und unvorhersehbaren Kokain-Injektionen verbunden ist (Goeders 1997). Der Toleranzverlust im ventralen statt im dorsalen Striatum würde mit einer selektiven Wirkung auf limbische Schaltkreise, die an motivationalen und emotionalen Reaktionen beteiligt sind, entsprechen. Während die Toleranz gegenüber der Induktion von cFos bei selbstverabreichendem Kokain der Tiere auftrat, verblieb unmittelbar nach ihrer letzten Selbstverabreichungssitzung in der NAc-Schale ein erheblicher Anstieg des cFos-Proteins um ∼50% und ein Trend (p <0.1) für cFos traten auch im Kern Erhöhungen auf. Die Gründe für diese Diskrepanz spiegeln wahrscheinlich Unterschiede zwischen der IP-Injektion und mehreren IV-Infusionen über einen Zeitraum von 4 Stunden wider, wie oben erläutert. Die verbleibende Induktion von cFos in der NAc nach chronischer Selbstverabreichung von Kokain ist ein neuartiger Befund, der die Überprüfung seiner Rolle im Suchtprozess erzwingt, wobei AP-1-Komplexe, die cFos, ΔFosB und FosB enthalten, nach chronischer Exposition in gewissem Maße nebeneinander existieren würden .

Angesichts der jüngsten Erkenntnisse, dass cFos durch die Anhäufung von ΔFosB im dorsalen Striatum direkt abreguliert wird (renthal et al. 2008) ist es interessant, dass Kokain-induzierte cFos in der CPu mit einer Zunahme von ΔFosB bei akuter Kokain-Exposition einhergingen. Eine Möglichkeit ist, dass die Akkumulation von ΔFosB bei akuter Verabreichung zu spät in der 4-h-Sitzung auftritt, um die cFos-Induktion zu beeinflussen, während die Anwesenheit von 24h nach Kokain in chronisch behandelten Tieren die Induktion von cFos mit nachfolgender Kokain-Exposition behindert. Diese Idee steht im Einklang mit einem Trend (p = 0.067) für eine moderate positive Korrelation zwischen den cFos- und ΔFosB-Spiegeln in der CPu bei akuter Kokainverabreichung (0 h WD). Diese Auffassung steht auch im Einklang mit der starken positiven Korrelation zwischen der cFos-Induktion und der Kokainzufuhr in der CPu von akuten Jochtieren. Diese Befunde legen nahe, dass die cFos-Antwort, ähnlich wie bei ΔFosB, die erhaltene Kokain-Dosis widerspiegeln kann. In der NAc kann jedoch die stärkere Anhäufung von ΔFosB bei chronischer Verabreichung von Kokokokain nicht für die mangelnde Toleranz der cFos-Reaktion bei diesen Tieren verantwortlich sein. Obwohl die Toleranz gegenüber der cFos-Induktion bei selbst verabreichenden Tieren offensichtlich war, unterstützt die starke positive Korrelation zwischen den restlichen cFos- und ΔFosB-Spiegeln in der NAc-Schale nach 24-h-Entzug keine negative Wechselwirkung zwischen cFos und ΔFosB im ventralen Striatum. Ein weiterer Unterschied zu den CPu-Daten besteht darin, dass cFos im NAc-Kern unmittelbar nach der akuten Kokainverabreichung negativ mit der Kokainzufuhr negativ korreliert war, was auf eine Tachyphylaxie innerhalb einer Sitzung zurückzuführen ist, die bei einer höheren Dosisbelastung im ventralen Striatum auftritt.

Insgesamt zeigen die Ergebnisse der vorliegenden Studie, dass cFos, FosB und ΔFosB nach akuter und chronischer intravenöser Kokain-Verabreichung unterschiedlichen regionalen Expressionsmustern unterliegen. Diese Expressionsmuster hängen in einzigartiger Weise sowohl von der Dauer als auch der Menge der Medikamentenexposition ab, und die Toleranz gegenüber Kokain-induziertem cFos hängt stark von der freiwilligen Kokain-Selbstverabreichung ab. Die Ergebnisse zeigen auch, dass ΔFosB sowohl bei akuter als auch bei chronischer Kokainverabreichung durch intravenöse Injektion akkumulieren kann, was die Idee unterstützt, dass ΔFosB-Akkumulation in frühen Prozessen wichtig sein kann, die ein verstärktes Kokainsuchverhalten fördern und zur Entwicklung der Kokainsucht beitragen. Letztendlich wird es wichtig sein zu verstehen, wie ΔFosB das anhaltende Verlangen nach Drogenkonsum indirekt durch relativ kurzfristige Einflüsse auf die Genexpression während Kokainkonsum und frühen Entzugszeiten beeinflussen kann. Bemühungen, die verschiedenen nachgelagerten Ziele und ihre Auswirkungen auf die neuronale Morphologie und / oder Funktion zu identifizieren, werden letztendlich die Rolle von ΔFosB und anderen Fos-verwandten Antigenen bei der Expression von Suchtverhalten deutlich machen.

Ergänzungsmaterial

Supp Tabelle S1

Ergänzende Tabelle 1. Gesamtkorrelationsergebnisse für lineare Regressionsanalysen. Die linken drei Felder enthalten Korrelationen zwischen der Kokainaufnahme und den cFos-Spiegeln (oberes Feld), FosB (mittleres Feld) oder ΔFosB (unteres Feld). Die rechten drei Felder enthalten Korrelationen zwischen cFos und ΔFosB (oberes Feld), cFos und FosB (mittleres Feld) sowie FosB und ΔFosB (unteres Feld). Die relativen Hirnregionen und WD-Zeitpunkte werden für jede einzelne Analyse zusammen mit den entsprechenden r- und p-Werten angezeigt. * p <0.05, T0.1> p> 0.05.

Anerkennungen

Die Autoren erklären keine Interessenkonflikte bezüglich dieser Arbeit. Diese Arbeit wurde von den NIH-Stipendien DA 10460 und DA 08227 sowie von der Wesley Gilliland-Professur für Biomedizinische Forschung unterstützt.

Verwendete Abkürzungen

  • Zentralprozessor
  • caudate-putamen
  • NAc
  • Nucleus accumbens
  • AY
  • akutes Joch
  • CY
  • chronisches Joch
  • CSA
  • Kokain-Selbstverwaltung
  • WD
  • Rückzug
  • IV
  • intravenös
  • IP
  • intraperitoneal.

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