Der Einfluss von ΔFosB im Nucleus Accumbens auf das natürliche Belohnungsverhalten (2008)

KOMMENTARE: Delta FosB ist eines der primären Suchtmoleküle. Es steigt oder akkumuliert während eines Suchtprozesses und verstärkt das Suchtverhalten und die Neuverdrahtung des Gehirns. Es steigt, ob die Sucht chemisch oder verhaltensbezogen ist. Diese Studie zeigt, dass es sich während der sexuellen Aktivität und des Konsums von Zucker ansammelt. Die Forscher fanden auch heraus, dass sexuelle Aktivität den Zuckerkonsum erhöht. Delta FosB kann an einer Sucht beteiligt sein, die eine andere Sucht verstärkt. Die Frage ist - wie wirkt sich „Überkonsum“ von Pornos auf Delta FosB aus? Da es Dopamin ist, das in DeltaFosB wirkt, hängt alles von Ihrem Gehirn ab.

Vollständige Studie: Der Einfluss von ΔFosB im Nucleus Accumbens auf das natürliche Belohnungsverhalten

J Neurosci. 2008 Oktober 8; 28 (41): 10272 – 10277.

doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1531-08.2008.

Deanna L Wallace1,2, Vincent Vialou1,2, Loretta Rios1,2, Tiffany L. Carle-Florence1,2, Sumana Chakravarty1,2, Arvind Kumar1,2, Danielle L. Graham1,2, Thomas A. Green1,2, Anne Kirk1,2, Sergio D. J. DiLeone3, Eric J. Nestler1,2,4 und Carlos A. Bolaños-Guzmán1,2,5 +

+ Autorennotizen

Derzeitige Adresse von DL Wallace: Helen Willis Neuroscience Institute, Universität von Kalifornien, Berkeley, Berkeley, CA 94720.

Derzeitige Adresse von TL Carle-Florence: Mary Kay Research Laboratories, Dallas, TX 75379.

Derzeitige Adresse von DL Graham: Merck Laboratories, Boston, MA 02115.

Gegenwärtige Adresse von TA Green: Virginia Commonwealth University, Richmond, VA 23284.

Derzeitige Adresse von EJ Nestler: Abteilung für Neurowissenschaften, Mount Sinai School of Medicine, New York, NY 10029.

Abstrakt

Der Transkriptionsfaktor deltaFosB (ΔFosB), der im Nucleus Accumbens (NAc) durch chronische Exposition gegenüber Missbrauchsdrogen induziert wurde, hat gezeigt, dass er sensibilisierte Reaktionen auf diese Arzneimittel vermittelt. Es ist jedoch weniger über eine Rolle von ΔFosB bei der Regulierung von Reaktionen auf natürliche Belohnungen bekannt. Hier zeigen wir, dass zwei mächtige natürliche Belohnungsverhalten, Saccharose trinken und sexuelles Verhalten, Ebenen von ΔFosB in der NAc erhöhen. Wir verwenden dann viral vermittelten Gentransfer, um zu untersuchen, wie solche ΔFosB-Induktion Verhaltensreaktionen auf diese natürlichen Belohnungen beeinflusst. Wir zeigen, dass die Überexpression von ΔFosB im NAc die Aufnahme von Saccharose erhöht und Aspekte des Sexualverhaltens fördert. Darüber hinaus zeigen wir, dass Tiere mit vorheriger sexueller Erfahrung, die erhöhte ΔFosB-Spiegel aufweisen, auch einen erhöhten Saccharoseverbrauch aufweisen. Diese Arbeit legt nahe, dass ΔFosB nicht nur in der NAc durch Drogen, sondern auch durch natürliche Belohnungsreize induziert wird. Darüber hinaus zeigen unsere Ergebnisse, dass eine chronische Exposition gegenüber Stimuli, die ΔFosB im NAc induzieren, den Konsum anderer natürlicher Belohnungen erhöhen kann.

Einleitung

ΔFosB, ein Transkriptionsfaktor der Fos-Familie, ist ein verkürztes Produkt des fosB-Gens (Nakabeppu und Nathans, 1991). Es wird im Vergleich zu anderen Proteinen der Fos-Familie als Reaktion auf akute Stimuli relativ niedrig exprimiert, akkumuliert sich jedoch aufgrund chronischer Stimulation aufgrund seiner einzigartigen Stabilität im Gehirn (Nestler, 2008). Diese Anhäufung erfolgt regionalspezifisch als Reaktion auf viele Arten chronischer Stimulation, einschließlich der chronischen Verabreichung von Missbrauchsdrogen, Anfällen, Antidepressiva, Antipsychotika, neuronalen Läsionen und verschiedenen Arten von Stress [zur Übersicht siehe Cenci (2002 ) und Nestler (2008)].

Die funktionellen Konsequenzen der ΔFosB-Induktion lassen sich am besten für Drogen verstehen, die das Protein am stärksten im Nucleus accumbens (NAc) induzieren, eine Reaktion, die für praktisch alle Arten von Drogen berichtet wird (Muller und Unterwald, 2005; McDaid et al. , 2006; Nestler, 2008; Perrotti et al., 2008). Das NAc ist Teil des ventralen Striatums und ein wichtiges neuronales Substrat für die Belohnung von missbrauchten Drogen. Dementsprechend deuten zunehmende Beweise darauf hin, dass die ΔFosB-Induktion in dieser Region die Empfindlichkeit eines Tieres gegenüber den belohnenden Wirkungen von Drogen des Missbrauchs erhöht und auch die Motivation erhöhen kann, diese zu erhalten. Daher führt die Überexpression von ΔFosB in der NAc dazu, dass Tiere bei niedrigeren Medikamentendosen Präferenzen für Kokain oder Morphin entwickeln oder Kokain selbst verabreichen, und verstärkt das Drücken des Hebels für Kokain in einem Paradigma mit progressivem Verhältnis (Kelz et al., 1999) ; Colby et al., 2003; Zachariou et al., 2006).

Zusätzlich zu seiner Rolle bei der Vermittlung von Medikamentenbelohnungen ist der NAc in die Regulierung der Reaktionen auf natürliche Belohnungen involviert, und in jüngster Arbeit wurde ein Zusammenhang zwischen natürlichen Belohnungen und ΔFosB vorgeschlagen. Es wurde gezeigt, dass ein freiwilliger Radlauf die ΔFosB-Spiegel in der NAc erhöht, und die Überexpression von ΔFosB innerhalb dieser Gehirnregion führt zu einem stetigen Anstieg des Laufens, der mehrere Wochen andauert, im Vergleich zu Kontrolltieren, deren Laufplateaus über 2-Wochen verlaufen (Werme et al 2002). In ähnlicher Weise induziert eine Diät mit hohem Fettgehalt ΔFosB in der NAc (Teegarden und Bale, 2007), während die Überexpression von ΔFosB in dieser Region die instrumentelle Reaktion auf die Nahrungsbelohnung erhöht (Olausson et al., 2006). Darüber hinaus ist das fosB-Gen in das mütterliche Verhalten involviert (Brown et al., 1996). Über die Beziehung zwischen ΔFosB und sexuellem Verhalten, einer der stärksten natürlichen Belohnungen, liegen jedoch nur wenige Informationen vor. Noch weniger klar ist die mögliche Beteiligung von ΔFosB an zwanghafteren, sogar "süchtig machenden" Modellen des natürlichen Belohnungsverhaltens. Zum Beispiel haben mehrere Berichte einen suchtabhängigen Aspekt bei Saccharose-Einnahme-Paradigmen gezeigt (Avena et al., 2008).

Um unser Wissen über die Wirkung von ΔFosB im natürlichen Belohnungsverhalten zu erweitern, haben wir die Induktion von ΔFosB in der NAc in Sucrose-Drinking- und Sexualverhaltensmodellen untersucht. Wir haben auch festgestellt, wie die Überexpression von ΔFosB in der NAc Verhaltensreaktionen auf diese natürlichen Belohnungen modifiziert und ob eine vorherige Belichtung mit einer natürlichen Belohnung andere natürliche belohnende Verhaltensweisen verbessern kann.

Materialen und Methoden

Alle Tierverfahren wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee des Southwestern Medical Center der University of Texas genehmigt.

Sexuelles Verhalten.

Sexuell erfahrene männliche Sprague-Dawley-Ratten (Charles River) wurden erzeugt, indem sie sich mit aufnahmefähigen Weibchen paaren konnten, bis die Ejakulation ∼1-2-mal pro Woche für 8-10-Wochen insgesamt 14-Sitzungen war. Das Sexualverhalten wurde wie zuvor beschrieben bewertet (Barrot et al., 2005). Kontrollmänner wurden durch Exposition gegenüber derselben Arena und Bettzeug für die gleiche Zeitdauer wie erfahrene Männchen erzeugt. Frauen wurden mit diesen Kontrollmännern nie in die Arena eingeführt. In einem separaten Experiment wurde eine zusätzliche experimentelle Gruppe gebildet: Männchen wurden bei einer Hormon-behandelten Frau eingeführt, die noch nicht in den Östrus eingedrungen war. Diese Männer versuchten Reittiere und Intromissionen; Da Frauen jedoch nicht empfänglich waren, wurde in dieser Gruppe kein sexuelles Verhalten erreicht. Achtzehn Stunden nach der letzten Sitzung wurden die Tiere perfundiert oder enthauptet und das Gehirn wurde zur Gewebeverarbeitung genommen. Für eine andere Gruppe von Tieren, ∼5 d nach der 14-Sitzung, wurde die Saccharosepräferenz wie nachstehend beschrieben getestet. Weitere Informationen finden Sie unter Ergänzende Methoden (verfügbar unter www.jneurosci.org als zusätzliches Material).

Saccharoseverbrauch.

Im ersten Experiment (Abb. 1a) erhielten die Ratten für 2 d uneingeschränkten Zugang zu zwei Wasserflaschen, gefolgt von je einer Flasche Wasser und Saccharose für 2 d bei steigenden Saccharosekonzentrationen (0.125-50%). Es folgte eine 6 d-Periode von nur zwei Flaschen Wasser, dann 2 d einer Flasche Wasser und einer Flasche 0.125% Saccharose. Im zweiten Experiment (Fig. 1b, c, 2) erhielten die Ratten uneingeschränkten Zugang zu je einer Flasche Wasser und 10% Sucrose für 10 d. Kontrolltiere erhielten nur zwei Flaschen Wasser. Die Tiere wurden perfundiert oder schnell enthauptet, und das Gehirn wurde zur Gewebeverarbeitung gesammelt.

Test mit zwei Flaschen.

Ein Zwei-Flaschen-Auswahl-Paradigma wurde wie zuvor beschrieben durchgeführt (Barrot et al., 2002). Vor der Operation wurden die Tiere zur Kontrolle auf mögliche individuelle Unterschiede in der ersten 30-Minute der Dunkelphase für ein Zwei-Flaschen-Auswahlverfahren zwischen Wasser und 1% Sucrose vorgetestet. Drei Wochen nach dem viral-vermittelten Gentransfer (siehe unten) und vor weiteren Verhaltenstests wurden die Tiere, denen nur Wasser verabreicht wurde, auf ein 30 min-Verfahren mit zwei Flaschen zwischen Wasser und der 1% Sucrose-Lösung getestet.

Sexuell erfahrene und kontrollierte Tiere hatten vor dem Sexualverhalten keine Vorprüfung. Fünf Tage nach der 14-Sitzung mit sexuellem Verhalten (oder Kontrollverhalten) erhielten die Tiere während der ersten 1-Minute ihres Dunkel-Licht-Zyklus einen Zweiflaschen-Test zwischen Wasser und einer 30% -Saccharose-Lösung. Separate Gruppen von sexuell erfahrenen Tieren und Kontrolltieren wurden zur Messung des ΔFosB-Spiegels nach dem Sexualverhalten und zur Untersuchung der Auswirkungen des Sexualverhaltens auf die Saccharosepräferenz verwendet.

Western Blotting

NAc-Dissektionen, die durch Punch-Dissektion erhalten wurden, wurden durch Western-Blotting wie zuvor beschrieben (Perrotti et al., 2004) unter Verwendung eines Kaninchen-polyklonalen Anti-FosB-Antikörpers [zur Antikörper-Charakterisierung, siehe Perrotti et al. (2004)] und ein monoklonaler Antikörper gegen Glyceraldehyd-3-Phosphat-Dehydrogenase (GAPDH) (RDI-TRK5G4-6C5; Research Diagnostics), der als Kontrollprotein diente. Die ΔFosB-Proteingehalte wurden auf GAPDH normalisiert, und experimentelle und Kontrollproben wurden verglichen. Weitere Informationen finden Sie unter Ergänzende Methoden (verfügbar unter www.jneurosci.org als zusätzliches Material).

Immunhistochemie.

Die Tiere wurden perfundiert und die Hirngewebe wurden unter Verwendung veröffentlichter immunhistochemischer Verfahren behandelt (Perrotti et al., 2005). Da die letzte Exposition gegen Belohnungsreize 18-24 vor der Analyse auftrat, untersuchten wir die gesamte FosB-artige Immunreaktivität, die mit einem pan-FosB-Antikörper (SC-48; Santa Cruz Biotechnology) nachgewiesen wurde, um ΔFosB (Perrotti et al., 2004) zu reflektieren 2005). Weitere Informationen finden Sie unter Ergänzende Methoden (verfügbar unter www.jneurosci.org als zusätzliches Material).

Virusvermittelter Gentransfer

Bei männlichen Sprague-Dawley-Ratten wurde eine Operation durchgeführt. Adeno-assoziierte Virus (AAV) -Vektoren wurden bilateral mit 1.5 μl pro Seite in den NAc injiziert, wie zuvor beschrieben (Barrot et al., 2005). Die korrekte Platzierung wurde nach Experimenten an 40-µm-Cresylviolett-gefärbten Schnitten überprüft. Vektoren enthielten eine Kontrolle, die nur grünes fluoreszierendes Protein (GFP) (AAV-GFP) exprimierte, oder eine AAV, die Wildtyp-ΔFosB und GFP (AAV-ΔFosB) exprimierte (Zachariou et al., 2006). Basierend auf dem zeitlichen Verlauf der Transgenexpression innerhalb der NAc wurden die Tiere Wochen nach Injektion von AAV-Vektoren auf Verhalten 3 – 4 getestet, wenn die Transgenexpression maximal ist (Zachariou et al., 2006). Weitere Informationen finden Sie unter Ergänzende Methoden (verfügbar unter www.jneurosci.org als zusätzliches Material).

Statistische Analyse.

Die Signifikanz wurde unter Verwendung von Zwei-Faktor-ANOVAs mit wiederholten Messungen sowie von Student-t-Tests gemessen, die korrigiert wurden, wo dies für mehrere Vergleiche angegeben wurde. Die Daten sind als Mittelwert ± SEM ausgedrückt. Die statistische Signifikanz wurde als p <0.05 definiert.

Die Ergebnisse

Die chronische Saccharose-Exposition führt zu einer erhöhten Saccharoseaufnahme und sensibilisierungsähnlichem Verhalten

Wir haben ein Zwei-Flaschen-Auswahl-Paradigma implementiert, bei dem die Konzentration an Saccharose nach 2 d von zwei Flaschen Wasser ungefähr verdoppelt wurde. Die Saccharosekonzentration begann bei 2% und stieg auf 0.125%. Die Tiere zeigten keine Saccharosepräferenz bis 50% Saccharose und tranken dann bei allen höheren Konzentrationen mehr Saccharose als Wasser. Beginnend mit der 0.25% -Konzentration tranken die Tiere steigende Sucrosevolumina, bis ein maximales Sucrosevolumen bei 0.25 und 5% erreicht war. Bei 10% und mehr begannen sie, ihr Sucrosevolumen zu senken, um den Saccharoseverbrauch konstant zu halten (Abb. 20a, Einschub). Nach diesem Paradigma gaben die Tiere 1 d nur mit zwei Flaschen Wasser aus und erhielten dann die Wahl zwischen einer 6% -Saccharose-Flasche oder Wasser für 0.125 d. Tiere tranken bei dieser Konzentration mehr Saccharose als Wasser und zeigten eine signifikante Saccharosepräferenz im Vergleich zu der fehlenden Präferenz, die nach der anfänglichen Exposition gegenüber dieser Saccharosekonzentration am Tag 2 beobachtet wurde.

Abbildung 1.

Paradigmen für die Auswahl von Saccharose mit zwei Flaschen zeigen einen steigenden Saccharoseverbrauch. a) Steigende Saccharosekonzentrationen führen zu einem „umgekehrten U-förmigen“ Aufnahmeverhalten sowie zu einem rezidiv- und sensibilisierungsähnlichen Verhalten nach einer Entzugsperiode [signifikanter Unterschied zwischen Wasser- und Saccharoseaufnahme pro 2 Tage bei jeder Konzentration von 0.25% und anschließende Saccharoseexposition (t (30) = 4.81; p <0.001; n = 8, korrigiert um Mehrfachvergleiche)]. Einschub, Aufnahme, dargestellt als Gesamtgramm Saccharose, die bei jeder Konzentration über 2 Tage aufgenommen wurde, was auf eine stabilisierte Aufnahme bei höheren Konzentrationen hinweist. b) Tiere an 10 Tagen des Zwei-Flaschen-Auswahlparadigmas zeigen zunehmende Mengen an Saccharoseaufnahme über Tag 1 (Aufnahme nur für einen Tag gezeigt). Zwei-Faktor-ANOVA mit wiederholten Messungen ergab einen Haupteffekt von Tag (F (3,27) = 42.3; p <0.001), Saccharose (F (1,9) = 927.2; p <0.001) und Saccharose × Tag (F. (3,27) = 44.8; p <0.001; n = 10 / Gruppe). c) Erhöhte Gewichtszunahme im Vergleich zu Kontrolltieren (nur Wasser) mit Saccharoseexposition. Zwei-Faktor-ANOVA mit wiederholten Messungen zeigt einen signifikanten Haupteffekt des Tages (F (5,70) = 600; p <0.001), wobei beide Gruppen mit der Zeit an Gewicht zunehmen, und eine signifikante Wechselwirkung von Saccharose und Tag (F (5,70) ) = 17.1; p <0.001; n = 10 / Gruppe), was darauf hindeutet, dass die Saccharosegruppe mit der Zeit an Gewicht zunimmt.

Da bei einer Konzentration von 10% die maximale Volumenzufuhr erreicht wurde, hatten naive Tiere die Wahl zwischen einer Flasche Wasser und einer Flasche 10% Sucrose für 10 d und verglichen mit einer Kontrollgruppe, die nur zwei Flaschen Wasser erhielt. Saccharosetiere, die bis zum Tag 10 eine höhere Saccharoseaufnahme erreichen (Abb. 1b). Sie nahmen auch nach fortgesetzter Saccharose-Exposition im Vergleich zu Kontrolltieren signifikant zu, wobei der Gewichtsunterschied im Laufe der Zeit zunahm (Abb. 1c).

Saccharosetrinken erhöht den ΔFosB-Spiegel in der NAc

Wir analysierten diese Tiere anhand des 10% -Saccharose-Paradigmas auf den Gehalt an ΔFosB in der NAc unter Verwendung von Western Blotting (Fig. 2a) und Immunhistochemie (Fig. 2b). Beide Methoden zeigten die Induktion von ΔFosB-Protein in dieser Gehirnregion in Saccharose im Vergleich zu Kontrolltieren. Da die gesamte ΔFosB-Proteinsequenz in der von FosB voller Länge enthalten ist, erkennen Antikörper, die zum Nachweis der FosB-artigen Immunreaktivität verwendet werden, beide Proteine ​​(Perrotti et al., 2004, 2005). Western Blot zeigte jedoch, dass nur ΔFosB durch Saccharose-Trinken signifikant induziert wurde. Dies zeigt, dass der durch Immunhistochemie beobachtete Signalunterschied ΔFosB darstellt. Der in Abbildung 2b beobachtete Anstieg wurde im NAc-Kern und in der Schale gefunden, nicht jedoch im dorsalen Striatum (Daten nicht gezeigt).

Abbildung 2.

Saccharosekonsum und sexuelles Verhalten erhöhen die ΔFosB-Expression in der NAc. a) Der chronische Konsum von 10% Saccharose in einem Zwei-Flaschen-Auswahlparadigma sowie das sexuelle Verhalten erhöhen die ΔFosB-Expression in der NAc durch Western Blot (Saccharose, t (11) = 2.685; * p = 0.021; n = 5– 8; sexuelles Verhalten, t (12) = 2.351; * p = 0.037; n = 6–8). Männchen mit Olfaktionskontrolle unterscheiden sich nicht signifikant von Männern ohne Geschlecht (t (10) = 0.69; p> 0.50; n = 4–8). NS, nicht signifikant. b) Gehirnschnitte von Tieren mit Saccharose-Erfahrung zeigen eine erhöhte Immunreaktivität von ΔFosB im Vergleich zu Kontrolltieren in der NAc durch Immunhistochemie. Bilder (10 ×) sind repräsentativ für mehrere Hirnschnitte von sechs Ratten in jeder Behandlungsgruppe. AC, vordere Kommissur. c) Gehirnschnitte von sexuell erfahrenen Tieren zeigen eine erhöhte ΔFosB-Immunreaktivität im Vergleich zu Kontrollgegenstücken in der NAc durch Immunhistochemie. Bilder (10 ×) sind repräsentativ für mehrere Hirnschnitte von sechs bis acht Ratten in jeder Behandlungsgruppe.

Das sexuelle Verhalten erhöht die ΔFosB-Spiegel in der NAc

Als nächstes untersuchten wir die Auswirkungen von chronischem Sexualverhalten auf die Induktion von ΔFosB in der NAc. Sexuell erfahrene männliche Ratten hatten uneingeschränkten Zugang zu einer aufnahmefähigen Frau, bis die Ejakulation für 14-Sitzungen über einen Zeitraum von 8-10 über einen Zeitraum von 10 Wochen erfolgte. Bei Kontrolltieren handelte es sich nicht um Heimkäfigkontrollen, sondern wurden durch ähnliche Behandlung an Testtagen und Exposition gegenüber der Freilandarena und Bettung erzeugt, in der die Kopulation für die gleiche Zeitspanne stattfand, jedoch ohne Exposition gegenüber einer aufnahmefähigen Frau Geruchs- und Handhabungseffekte. Beim Western Blotting haben wir festgestellt, dass die sexuelle Erfahrung die Werte für ΔFosB im Vergleich zur Kontrollgruppe (Abb. 2a) signifikant erhöht, ohne dass nachweisbare FosB-Werte in voller Länge beobachtet wurden. In Übereinstimmung mit diesen Daten zeigte die Immunhistochemie eine Zunahme der ΔFosB-Färbung sowohl im Kern als auch in der Hülle des NAc (Fig. 2c), nicht jedoch des dorsalen Striatum (Daten nicht gezeigt).

Um sicherzustellen, dass der bei den sexuell erfahrenen Tieren beobachtete Anstieg von ΔFosB nicht auf soziale Interaktion oder einen anderen nicht mit der Paarung in Zusammenhang stehenden Stimulus zurückzuführen ist, haben wir nicht-paarte Männer generiert, die hormonbehandelten Weibchen ausgesetzt waren, aber nicht kopulieren durften. Diese Männchen zeigten keinen Unterschied in den ΔFosB-Spiegeln im Vergleich zu einem separaten Satz von Kontrolltieren der Olofaction-Arena (Fig. 2a), was darauf hindeutet, dass die ΔFosB-Induktion als Reaktion auf sexuelles Verhalten und nicht auf soziale oder nicht-kameradschaftliche Hinweise erfolgt.

Die Überexpression von ΔFosB in der NAc erhöht die Saccharoseaufnahme

Unter Verwendung eines viral vermittelten Überexpressionssystems, das die stabile Expression von ΔFosB über mehrere Wochen ermöglicht (Zachariou et al., 2006) (Abb. 3a), untersuchten wir den Einfluss höherer ΔFosB-Spiegel, die speziell auf die NAc abzielen, auf das Trinken von Saccharose Verhalten (Abb. 3b). Wir versicherten zunächst, dass es vor der Operation mit einem Saccharose-Aufnahme-Vortest keine Unterschiede im Grundverhalten der Saccharose gab (AAV-GFP, 6.49 ± 0.879 ml; AAV-ΔFosB, 6.22 ± 0.621 ml; n = 15 / Gruppe; p> 0.80). Drei Wochen nach der Operation, wenn die & Dgr; FosB-Expression für ~ 10 Tage stabil gewesen war, erhielten die Tiere einen Saccharosetest nach der Operation. Die AAV-ΔFosB-Gruppe trank signifikant mehr Saccharose als die AAV-GFP-Kontrollgruppe (Fig. 3b). Es gab keinen Unterschied in der Menge der Wasseraufnahme zwischen den beiden Gruppen (AAV-GFP, 0.92 ± 0.019 ml; AAV-ΔFosB, 0.95 ± 0.007 ml; n = 15 / Gruppe; p> 0.15), was darauf hindeutet, dass die Wirkung von ΔFosB ist spezifisch für Saccharose.

Abbildung 3.

Die Überexpression von ΔFosB in der NAc reguliert Aspekte des natürlichen Belohnungsverhaltens. a, Darstellung der NAc-Zielstelle durch bilateralen viralvermittelten genetischen Transfer und Beispiel für die durch Immunhistochemie nach der AAV-ΔFosB-Injektion nachgewiesene ΔFosB-Expression. b, Die Injektion von AAV-ΔFosB in die NAc führt zu einer erhöhten Saccharoseeinnahme im Vergleich zu Kontrollen mit AAV-GFP-Injektion (t (28) = 2.208; * p = 0.036; n = 15 / Gruppe). 10-Wochen sexuellen Verhaltens erhöhen im Vergleich zu sexuell naiven Kontrollen ebenfalls die Saccharose-Aufnahme (t (14) = 2.240; * p = 0.042; n = 7-9). c, ΔFosB Überexpression verringert die Anzahl der erforderlichen Intromissionen, um die Ejakulation bei sexuell naiven Tieren zu erreichen, im Vergleich zu GFP-Kontrollen (t (30) = 2.145; * p = 0.04; n = 15-17) und führt zu einem Trend für ein verringertes Postejakulationsintervall ( t (30) = 1.916; #p = 0.065; n = 15-17).

Die Überexpression von ΔFosB in der NAc beeinflusst das Sexualverhalten

Als nächstes untersuchten wir, ob die Überexpression von ΔFosB in der NAc das Sexualverhalten von naiven und erfahrenen Tieren reguliert. Obwohl wir keine Unterschiede in den Parametern des Sexualverhaltens zwischen mit AAV-ΔFosB- und -GFP behandelten erfahrenen Tieren fanden (siehe ergänzende Tabelle S1, verfügbar unter www.jneurosci.org als zusätzliches Material), Die Überexpression von ΔFosB bei naiven Tieren verringerte signifikant die Anzahl der erforderlichen Intromissionen, um die Ejakulation für das erste sexuelle Verhalten zu erreichen (Fig. 3c). Auch für die ΔFosB-Gruppe nach der ersten sexuellen Erfahrung war ein Rückgang des postejakulatorischen Intervalls zu beobachten (Abb. 3c). Im Gegensatz dazu wurden weder bei den naiven noch bei den erfahrenen Tieren Latenzzeiten für Mounts, Intromissions oder Ejakulation unterschieden (siehe ergänzende Tabelle S1, verfügbar unter www.jneurosci.org als zusätzliches Material). In ähnlicher Weise wurde kein Unterschied für das Intromission-Verhältnis [Anzahl der Intromissionen / (Anzahl der Intromissionen + Anzahl der Mounts)] beobachtet, obwohl dies möglicherweise auf die große Variabilität der Anzahl der Mounts in jeder Gruppe zurückzuführen ist.

Sexuelle Erfahrung erhöht die Aufnahme von Saccharose

Da wir einen Anstieg der ΔFosB-Spiegel in der NAc sowohl nach Saccharosetrinken als auch nach sexueller Erfahrung feststellten und die ΔFosB-Überexpression die Verhaltensreaktionen auf beide Belohnungen beeinflusst, war es interessant zu untersuchen, ob die vorherige Exposition gegenüber einer der Belohnungen die Verhaltensreaktionen der anderen signifikant beeinflusste . Vor der sexuellen Erfahrung wurden naive Tiere nach dem Zufallsprinzip Kontroll- oder Geschlechtsbedingungen zugeordnet. Die Tiere wurden dann, wie zuvor beschrieben, über 8-10-Wochen sexuellen Erfahrungen oder Kontrollbedingungen ausgesetzt. Fünf Tage nach der letzten Sex-Sitzung wurden die Tiere einem 30-Min-Zwei-Flaschen-Wahlparadigma zwischen einer Flasche Wasser und einer Saccharose unterzogen. Wir fanden heraus, dass die sexuell erfahrenen Tiere deutlich mehr Saccharose tranken als die Kontrollen (Abb. 3b). Bei der Wasseraufnahme wurde kein Unterschied zwischen sexuell erfahrenen und Kontrolltieren beobachtet (Kontrolle, 1.21 ± 0.142 ml; Sex erlebt, 1.16 ± 0.159 ml; n = 7-9; p = 0.79), was darauf hindeutet, dass die Wirkung spezifisch für Sucrose ist.

Diskussion

Diese Studie schließt eine frühere Lücke in der Literatur, um die Rolle von ΔFosB im natürlichen Belohnungsverhalten im Zusammenhang mit Sex und Sucrose zu klären. Wir wollten zunächst feststellen, ob sich ΔFosB nach chronischer Exposition gegenüber natürlichen Belohnungen im NAc, einem entscheidenden Bereich der Gehirnbelohnung, ansammelt. Ein wichtiges Merkmal dieser Arbeit bestand darin, den Tieren eine Wahlmöglichkeit in Bezug auf ihr Verhalten zu geben, analog zu den Paradigmen der Medikamenten-Selbstverabreichung. Damit sollte sichergestellt werden, dass alle Auswirkungen auf den ΔFosB-Spiegel mit dem freiwilligen Verbrauch der Belohnung zusammenhängen. Das Saccharosemodell (Abb. 1) zeigt Aspekte des suchtabhängigen Verhaltens im Vergleich zu anderen Saccharosemodellen: Wahl zwischen Belohnung und Kontrolle, eine umgekehrte U-förmige Dosis-Antwort-Kurve, eine sensibilisierte Reaktion nach dem Entzug und eine übermäßige Einnahme. Dieses Modell verursacht auch eine erhöhte Gewichtszunahme, die bei anderen Modellen wie dem täglichen intermittierenden Zuckermodell (Avena et al., 2008) nicht zu sehen ist.

Unsere Daten zeigen zum ersten Mal, dass zwei Haupttypen der natürlichen Belohnung, Saccharose und Sex, beide die ΔFosB-Spiegel in der NAc erhöhen. Diese Erhöhungen wurden durch Western-Blotting und Immunhistochemie beobachtet; Die Verwendung beider Methoden stellt sicher, dass das beobachtete Proteinprodukt tatsächlich ΔFosB und nicht FosB voller Länge ist, ein anderes Produkt des fosB-Gens. Die selektive Induktion von ΔFosB durch Saccharose und Geschlecht ähnelt der selektiven Induktion von ΔFosB in der NAc nach chronischer Verabreichung von praktisch allen Arten von Missbrauchsdrogen (siehe Einleitung). Bemerkenswert ist jedoch die Beobachtung, dass der Grad der ΔFosB-Induktion in der NAc, der hier als Reaktion auf natürliche Belohnungen beobachtet wird, geringer ist als derjenige, der bei Medikamentenbelohnungen beobachtet wird: Saccharosetrinken und Sexualverhalten führten zu einem 40-60-Anstieg der ΔFosB-Spiegel auf die vielfache Induktion, die bei vielen Drogenmissbrauch beobachtet wurde (Perrotti et al., 2008).

Das zweite Ziel dieser Studie war die Untersuchung der funktionalen Konsequenzen der ΔFosB-Induktion in der NAc auf das natürliche Belohnungsverhalten. Viele unserer früheren Arbeiten zum Einfluss von ΔFosB auf die Wirkstoffbelohnung haben von induzierbaren bitransgenen Mäusen Gebrauch gemacht, bei denen die ΔFosB-Expression auf das NAc- und das dorsale Striatum abzielt. Diese ΔFosB-überexprimierenden Mäuse zeigen eine verbesserte Verhaltensreaktion auf Kokain und Opiate sowie einen erhöhten Radlauf und eine instrumentelle Reaktion auf Nahrung (siehe Einleitung). In dieser Studie verwendeten wir ein kürzlich entwickeltes viralvermitteltes Gentransfersystem, um ΔFosB in Ziel-Hirnregionen männlicher Ratten stabil zu überexprimieren (Zachariou et al., 2006). Wir fanden hier heraus, dass die Überexpression von ΔFosB die Saccharoseaufnahme im Vergleich zu Kontrolltieren erhöhte, wobei sich die Wasserzufuhr zwischen den beiden Gruppen nicht unterschied.

Wir haben auch untersucht, wie ΔFosB das sexuelle Verhalten beeinflusst. Wir haben gezeigt, dass die Überexpression von ΔFosB in der NAc die Anzahl der für die Ejakulation erforderlichen Eingriffe bei sexuell naiven Tieren verringert. Dies entsprach nicht den anderen Unterschieden im naiven sexuellen Verhalten, einschließlich Änderungen in der Haltung, der Intromission oder der Ejakulationslatenz. Darüber hinaus hatte die Überexpression von ΔFosB keinen Einfluss auf das sexuelle Verhalten bei sexuell erfahrenen Tieren. Die Fähigkeit einer Manipulation in der NAc, das Sexualverhalten zu beeinflussen, ist nicht überraschend angesichts der wachsenden Beweise, dass dieser Gehirnbelohnungsbereich das Sexualverhalten reguliert (Balfour et al., 2004; Hull und Dominguez, 2007). Die durch ΔFosB induzierte Abnahme der Anzahl der Intromissionen könnte eine Verbesserung des Sexualverhaltens widerspiegeln, indem sich naive Tiere mit einer ΔFosB-Überexpression in der NAc eher wie erfahrene Tiere verhalten. Zum Beispiel benötigen Tiere bei wiederholten sexuellen Erlebnissen weniger Intromissionen, um die Ejakulation zu erreichen (Lumley und Hull, 1999). Darüber hinaus spiegelt der Trend zu einer Abnahme des postejakulatorischen Intervalls mit der ΔFosB-Überexpression auch das Verhalten wider, das bei sexuell motivierten, erfahrenen Männern beobachtet wurde (Kippin und van der Kooy, 2003). Zusammenfassend legen diese Ergebnisse nahe, dass eine ΔFosB-Überexpression bei naiven Tieren das sexuelle Verhalten fördern kann, indem naive Tiere ähnlich erfahrenen oder sexuell motivierten Tieren ähneln. Auf der anderen Seite haben wir keinen signifikanten Effekt der ΔFosB-Überexpression auf erlebtes Sexualverhalten festgestellt. Komplexere Verhaltensstudien des Sexualverhaltens (z. B. bedingte Ortspräferenz) können mögliche Auswirkungen von ΔFosB besser unterscheiden.

Zuletzt untersuchten wir, wie sich die vorherige Exposition gegenüber einer natürlichen Belohnung auf die Verhaltensreaktionen auf eine andere auswirkt. Insbesondere haben wir die Auswirkung früherer sexueller Erfahrungen auf die Saccharoseaufnahme bestimmt. Obwohl sowohl Kontrolltiere als auch sexuell erfahrene Tiere eine starke Präferenz für Saccharose zeigten, tranken die sexuell erfahrenen Tiere viel mehr Saccharose, ohne den Wasserverbrauch zu verändern. Dies ist insofern ein interessanter Befund, als es darauf hindeutet, dass eine vorherige Exposition gegenüber einer Belohnung den Belohnungswert eines anderen Belohnungsreizes erhöhen kann, wie es zu erwarten wäre, wenn eine teilweise gemeinsame molekulare Basis (z. B. ΔFosB) der Belohnungsempfindlichkeit vorhanden wäre. Ähnlich wie in dieser Studie zeigten weibliche Hamster, die zuvor sexuellem Verhalten ausgesetzt waren, eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber den Verhaltenseffekten von Kokain (Bradley und Meisel, 2001). Diese Ergebnisse stützen den Begriff der Plastizität innerhalb der Belohnungsschaltung des Gehirns, indem der wahrgenommene Wert der gegenwärtigen Belohnungen auf früheren Belohnungen basiert.

Zusammenfassend liefert die hier vorgestellte Arbeit Hinweise darauf, dass natürliche Belohnungen zusätzlich zu Drogenmissbrauch ΔFosB-Spiegel in der NAc induzieren. Ebenso reguliert die Überexpression von ΔFosB in dieser Gehirnregion die Verhaltensreaktionen eines Tieres auf natürliche Belohnungen, wie dies zuvor für Arzneimittelbelohnungen beobachtet wurde. Diese Ergebnisse legen nahe, dass ΔFosB eine allgemeinere Rolle bei der Regulierung von Belohnungsmechanismen spielt und dazu beitragen kann, die bei vielen Arten von Arzneimitteln und natürlichen Belohnungen beobachtete Kreuzsensibilisierung zu vermitteln. Unsere Ergebnisse lassen auch die Möglichkeit erkennen, dass die ΔFosB-Induktion in der NAc nicht nur Schlüsselaspekte der Drogenabhängigkeit vermittelt, sondern auch Aspekte sogenannter natürlicher Abhängigkeiten, bei denen zwangsweise natürliche Belohnungen konsumiert werden.

Fußnoten

• Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse des Nationalen Instituts für psychische Gesundheit und des Nationalen Instituts für Drogenmissbrauch und des Nationalen Bündnisses für Forschung in Schizophrenie und Depression unterstützt.

• Die Korrespondenz sollte an Carlos A. Bolanos an die oben genannte Adresse gerichtet werden. [E-Mail geschützt]

• Copyright © 2008 Gesellschaft für Neurowissenschaften 0270-6474 / 08 / 2810272-06 $ 15.00 / 0

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