Λειτουργικός ρόλος του Ν-τερματικού τομέα του ΔFosB ως απάντηση στο άγχος και τα φάρμακα κατάχρησης (2014)

Νευροεπιστήμες. 2014 Οκτ 10. pii: S0306-4522(14)00856-2. doi: 10.1016/j.neuroscience.2014.10.002.

Ohnishi YN1, Ohnishi YH1, Vialou V2, Μουζόν Ε2, LaPlant Q2, Νίσι Α3, Nestler EJ4.

Περίληψη

Η προηγούμενη εργασία έχει εμπλέξει τον παράγοντα μεταγραφής, ΔFosB, που δρα στον πυρήνα accumbens, στη μεσολάβηση των προ-επιβραβευτικών αποτελεσμάτων των ναρκωτικών της κατάχρησης όπως η κοκαΐνη καθώς και στη διαμεσολάβηση της ανθεκτικότητας στο χρόνιο κοινωνικό άγχος. Ωστόσο, τα διαγονιδιακά και την ιογενή μοντέλα γονιδιακής μεταφοράς που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία αυτών φαινοτύπων ΔFosB εκφράζουν, επιπλέον προς ΔFosB, ένα εναλλακτικό προϊόν μετάφρασης του mRNA ΔFosB, ονομάζεται Δ2ΔFosB, η οποία στερείται της Ν-τερματικής 78 αα παρούσα σε ΔFosB. Για να μελετηθεί η πιθανή συμβολή των Δ2ΔFosB σε αυτές φαινοτύπους ναρκωτικών και το άγχος, έχουμε ετοιμάσει ένα ιικό φορέα που υπερεκφράζει ένα σημείο μεταλλαγμένη μορφή του ΔFosB mRNA το οποίο δεν μπορεί να υποβληθεί σε εναλλακτική μετάφραση καθώς και έναν φορέα που υπερεκφράζει μόνη Δ2ΔFosB. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η μεταλλαγμένη μορφή του ΔFosB, όταν υπερεκφράζεται στον nucleus accumbens, αναπαράγει την αύξηση της ανταμοιβής και της ανθεκτικότητας που παρατηρήθηκε με τα προηγούμενα μοντέλα μας, χωρίς να παρατηρούνται αποτελέσματα για το Δ2ΔFosB. Η υπερέκφραση πλήρους μήκους FosB, το άλλο μείζον προϊόν του γονιδίου FosB, επίσης δεν έχει καμία επίδραση. Αυτά τα ευρήματα επιβεβαιώνουν τον μοναδικό ρόλο του ΔFosB στον πυρήνα accumbens στον έλεγχο των αντιδράσεων σε φάρμακα κατάχρησης και στρες.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Το ΔFosB κωδικοποιείται από το FosB γονιδίου και συμμερίζεται την ομολογία με άλλους παράγοντες μεταγραφής Fos οικογένειας, οι οποίοι περιλαμβάνουν c-Fos, FosB, Fra1 και Fra2. Όλες οι πρωτεΐνες οικογένειας Fos επάγονται ταχέως και παροδικά σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου μετά από οξεία χορήγηση πολλών φαρμάκων κατάχρησης [βλέπε ]. Αυτές οι αποκρίσεις φαίνονται πιο εμφανείς στον πυρήνα accumbens (NAc) και το ραχιαίο ραβδωτό σώμα, οι οποίοι είναι σημαντικοί μεσολαβητές των ανταμείβοντας και κινητικές δράσεις των φαρμάκων. Όλες αυτές οι πρωτεΐνες οικογένειας Fos, ωστόσο, είναι εξαιρετικά ασταθείς και επιστρέφουν στα βασικά επίπεδα εντός ωρών από τη χορήγηση του φαρμάκου. Αντίθετα, το ΔFosB, λόγω της ασυνήθιστης σταθερότητας in vitro και in vivo (. Carle et αϊ., 2006. ), συσσωρεύεται μοναδικά εντός των ίδιων περιοχών του εγκεφάλου μετά από επανειλημμένη έκθεση φαρμάκου (; ; ). Πιο πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι η χρόνια έκθεση σε ορισμένες μορφές στρες επάγει επίσης την συσσώρευση των ΔFosB στο NAc, και ότι μια τέτοια διέγερση λαμβάνει χώρα κατά προτίμηση σε ζώα που είναι σχετικά ανθεκτικά στις φθοροποιές επιδράσεις του στρες (δηλ, ελαστικό ζώα) (; , ).

Έχουμε αποδείξει ότι η υπερέκφραση της ΔFosB στο NAc, είτε σε επαγώγιμο bitransgenic ποντικούς ή από την τοπική μεταφορά γονιδίου ιικής-διαμεσολαβούμενη, αυξάνει την ευαισθησία ενός ζώου με τις επιβράβευση και κινητικής ενεργοποίησης επιδράσεις της κοκαΐνης και άλλες ουσίες κατάχρησης (; ; ; . Robison et αϊ., 2013). Η επαγωγή αυτή ενισχύει επίσης την κατανάλωση και τα κίνητρα για φυσικές ανταμοιβές (; ; ; ; . Pitchers et αϊ., 2009. ), αυξάνει την επιβράβευση εγκεφαλικής διέγερσης σε παραδερματικά μοντέλα αυτο-διέγερσης εντός του κρανίου () και καθιστά τα ζώα πιο ανθεκτικά σε διάφορες μορφές χρόνιας καταπόνησης (, ). Παρομοίως, τα ποντίκια που έχουν έλλειψη έκφρασης πλήρους μήκους FosB, αλλά εμφανίζουν αυξημένη έκφραση ΔFosB, εμφανίζουν μειωμένη ευαισθησία στο στρες (). Μαζί, τα ευρήματα αυτά υποστηρίζουν την άποψη ότι το ΔFosB, ενεργώντας στο NAc, ενισχύει την κατάσταση ανταμοιβής, διάθεσης και κινήτρων του ζώου.

Ωστόσο, μια σημαντική προειδοποίηση αυτών των μελετών είναι ότι ένα άλλο προϊόν της FosB γονίδιο, που ονομάζεται ΔΧΝUMXΔFosB, εκφράζεται επίσης σε όλα αυτά τα γενετικά μεταλλαγμένα ποντίκια και συστήματα ιικών φορέων, αφήνοντας ανοικτή την πιθανή συμβολή του Δ2ΔFosB στους φαινοτύπους συμπεριφοράς που παρατηρήθηκαν. Το Δ2ΔFosB μεταφράζεται από ένα εναλλακτικό κωδικόνιο εκκίνησης που βρίσκεται στο ΔFosB μεταγραφή mRNA (). Αυτή η εναλλακτική μετάφραση οδηγεί στο σχηματισμό Δ2ΔFosB, το οποίο δεν διαθέτει το Ν-τερματικό άνα 78 του ΔFosB. Σε αυτή τη μελέτη, εξετάσαμε το ρόλο του Δ2ΔFosB σε μοντέλα κατάχρησης ναρκωτικών και στρες με υπερεκφράσεις του, ή ΔFosB ή FosB, με φορείς AAV (adeno-associated virus). χρησιμοποιήσαμε μια μεταλλαγμένη μορφή του ΔFosB mRNA που δεν μπορεί να υποβληθεί σε αυτόν τον εναλλακτικό μηχανισμό μετάφρασης. Τα αποτελέσματά μας επιβεβαιώνουν ότι οι προ-ανταμοιβές και οι προ-ανθεκτικές δράσεις που παρατηρήθηκαν σε προηγούμενες μελέτες διαμεσολαβούνται μάλιστα μέσω ΔFosB και όχι από τα δύο άλλα προτενπροϊόντα του FosB γονίδιο, πλήρους μήκους FosB ή ΔΧΝUMΧΔFosB.

ΜΕΘΟΔΟΙ

Animal

Πριν από τον πειραματισμό, 9- να 11-εβδομάδων C57BL / 6J αρσενικά ποντίκια (το Jackson Laboratory, Bar Harbor, ΜΕ, USA) ομάδα στεγάστηκαν σε πέντε ανά κλουβί σε ένα δωμάτιο αποικίας ορίζεται σε σταθερή θερμοκρασία (23 ° C) για ένας κύκλος 12 hr light / dark (φωτισμός στο 7 AM) με ελεύθερη πρόσβαση σε τρόφιμα και νερό. Ορισμένα πειράματα χρησιμοποίησαν bitransgenic ποντίκια στα οποία η υπερέκφραση του ΔFosB είναι υπό τον έλεγχο του συστήματος ρύθμισης γονιδίου τετρακυκλίνης, όπως περιγράφεται (). Χρησιμοποιήθηκαν ποντικοί σε δοξυκυκλίνη (για να διατηρηθεί η γονιδιακή έκφραση εκτός) ή εκτός της δοξυκυκλίνης η οποία επιτρέπει την έκφραση του ΔFosB. Όλα τα πρωτόκολλα εγκρίθηκαν από την Επιτροπή Θεραπείας και Χρήσης Θεσμικών Ζώων (IACUC) στο Όρος Σινά.

Φορείς AAV

Χρησιμοποιήσαμε τον ορότυπο AAV2 για τη συσκευασία φορέων AAV που εκφράζουν FosB, ΔFosB ή ΔΧNUMXΔFosB πλήρους μήκους υπό τον υποκινητή ανθρώπινου άμεσου πρώιμου κυτταρομεγαλοϊού (CMV) με φθορίζουσα πρωτεΐνη Venus κωδικοποιημένη μετά από παρεμβαλλόμενη IRES2 (εσωτερική θέση επανασύνδεσης ριβοσωμάτων 2). Το κατασκεύασμα AAV-ΔFosB εξέφρασε μια μεταλλαγμένη μορφή του ΔFosB mRNA, όπου το κωδικόνιο που αντιπροσωπεύει Met79 μεταλλάχθηκε σε Leu για να εξαλείψει την εναλλακτική θέση έναρξης μετάφρασης που δημιουργεί ΔΧΝUMΧΔFosB.

Μεταφορά γονιδίων που προκαλείται από ιούς

Τα ποντίκια τοποθετήθηκαν σε μικρά στερεοταξικά όργανα ζώων υπό κεταμίνη (100 mg / kg) και ξυλαζίνη (10 mg / kg) αναισθησία και οι κρανιακές επιφάνειες τους εκτέθηκαν. Τριάντα τρεις βελόνες σύριγγας μετρήθηκαν διπλά στο NAc για να εγχύσουν 0.5 μl φορέα AAV σε γωνία 10 ° (πρόσθια / οπίσθια + 1.6, μέση / πλευρική + 1.5, ραχιαία / κοιλιακή - 4.4 mm). Οι εγχύσεις εμφανίστηκαν με ρυθμό 0.1 μl / λεπτό. Τα ζώα που έλαβαν ενέσεις ΑΑν αφέθηκαν να αναρρώσουν τουλάχιστον για 24 hr μετά τη χειρουργική επέμβαση. Για επιβεβαίωση της έκφρασης, οι ποντικοί αναισθητοποιήθηκαν και διαχύθηκαν ενδοκαρδιακά με παραφθαλική αλδεΰδη 4 / PBS (φυσιολογικό ορό ρυθμισμένο με φωσφορικό άλας). Οι εγκέφαλοι κρυοπροστατεύθηκαν με σακχαρόζη 30% και στη συνέχεια καταψύχθηκαν και αποθηκεύθηκαν στους -80 ° C μέχρι να χρησιμοποιηθούν. Οι κοραλικές τομές (40 μm) κόπηκαν σε κρυοστάτη και υποβλήθηκαν σε επεξεργασία για σάρωση με ομοεστιακή μικροσκοπία.

Δοκιμές συμπεριφοράς

Οι ποντικοί μελετήθηκαν με αρκετούς τυπικούς προσδιορισμούς συμπεριφοράς σύμφωνα με δημοσιευμένα πρωτόκολλα ως εξής:

Χρόνια (10 ημέρες) κοινωνικό άγχος διεξήχθη ακριβώς όπως περιγράφεται (; ). Εν συντομία, ένας πειραματικός ποντικός και ένας επιθετικός CD1 τοποθετήθηκαν μαζί για 5 λεπτά στο κλουβί του ποντικού CD1. Στη συνέχεια διαχωρίστηκαν με πλαστικό διαχωριστή, ο οποίος ήταν διάτρητος για να επιτρέψει την αισθητηριακή επαφή για την υπενθύμιση της ημέρας. Κάθε πρωί για 10 ημέρες, ο πειραματικός ποντικός μεταφέρθηκε σε κλουβί διαφορετικού ποντικιού επιθετικού. Οι μη-απολεσθέντες μάρτυρες ελέγχου υπέστησαν παρόμοιες εκθέσεις, αλλά με άλλα ποντίκια C57BL / 6J. Δοκιμές για κοινωνική αλληλεπίδραση πραγματοποιήθηκαν όπως περιγράφηκε προηγουμένως (; ). Εν συντομία, ο ποντίκι δοκιμής τοποθετήθηκε μέσα σε μια νέα αρένα που περιλάμβανε ένα μικρό κλουβί στη μία πλευρά. Η κίνηση (π.χ. απόσταση που διανύθηκε, ξοδευμένος χρόνος κοντά σε αυτόν τον μικρό κλωβό) παρακολουθήθηκε αρχικά για το 150 sec όταν ο μικρός κλωβός ήταν άδειος, ακολουθούμενος από ένα επιπλέον 150 sec με ποντίκι CD1 σε αυτόν τον κλωβό. Οι πληροφορίες κίνησης αποκτήθηκαν χρησιμοποιώντας το λογισμικό EthoVision 5.0 (Noldus).

Χρησιμοποιήσαμε ένα πρότυπο, αμερόληπτο Προσαρμοσμένη προτίμηση χώρου (CPP) (. Robison et αϊ., 2013). Εν συντομία, τα ζώα δοκιμάστηκαν για 20 min σε ένα δοχείο με τρεις δέσμες που παρακολουθείται με φωτο-δέσμη και έχει ελεύθερη πρόσβαση σε περιβαλλοντικά διακριτούς πλευρικούς θαλάμους. Οι ποντικοί στη συνέχεια διαιρέθηκαν σε ομάδες ελέγχου και πειραματόζωα με ισοδύναμες προ-δοκιμαστικές βαθμολογίες. Μετά από πειραματικό χειρισμό, τα ποντίκια υποβλήθηκαν σε τέσσερις εκπαιδευτικές συνεδρίες με ελάχιστο αριθμό 30 (εναλλασσόμενη ζεύξη κοκαΐνης και αλατόνερου). Την ημέρα της δοκιμής, τα ποντίκια είχαν 20 λεπτά απεριόριστης πρόσβασης σε όλους τους θαλάμους και υπολογίστηκε μια βαθμολογία CPP με αφαίρεση του χρόνου που πέρασε στον θάλαμο ζευγαρώματος κοκαΐνης μείον το χρόνο που πέρασε στον αλατούχο ζευγάρι. Η επαγόμενη από κοκαΐνη κινητική δραστηριότητα μετρήθηκε μέσω θραυσμάτων φωτοβολίδων στο κουτί CPP για 30 λεπτά μετά από κάθε έγχυση δοκιμής.

Ανυψωμένο συν λαβύρινθο οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας μαύρο Plexiglass εφοδιασμένο με επιφάνειες λευκού πυθμένα για την παροχή αντίθεσης (). Τα ποντίκια τοποθετήθηκαν στο κέντρο του συν-λαβύρινθου και αφέθηκαν να εξερευνήσουν ελεύθερα το λαβύρινθο για 5 min υπό συνθήκες κόκκινου φωτός. Η θέση κάθε ποντικού με την πάροδο του χρόνου στους ανοιχτούς και κλειστούς βραχίονες παρακολουθήθηκε με εξοπλισμό βιντεοσκοπημάτων (Ethovision) και κάμερα οροφής.

Γενικά, περιπατητικά κινητική δραστηριότητα κατά τη διάρκεια της νυχτερινής φάσης αξιολογήθηκε σε κλουβιά οικιακής χρήσης με μια συσκευή φωτοκύτταρου (Med Associates Inc., St. Albans, VT, USA), η οποία μετρούσε τον αριθμό των περιστροφικών διακοπών φωτοκύτταρων κατά τη διάρκεια μιας περιόδου 12 hr ().

Western blotting

Τα δείγματα NAc υποβλήθηκαν σε κηλίδωση Western όπως περιγράφεται (, ). Οι κατεψυγμένες ΝΑο ανατομές ομογενοποιήθηκαν σε 100 μΐ ρυθμιστικού διαλύματος που περιέχει αναστολέα φωσφατάσης Ι και ΙΙ (Sigma, St. Louis, ΜΟ, ΗΠΑ) και αναστολείς πρωτεάσης (Roche, Βασιλεία, Ελβετία) χρησιμοποιώντας υπερηχητικό επεξεργαστή (Cole Parmer, Vemon Hills, IL , ΗΠΑ). Οι συγκεντρώσεις πρωτεΐνης προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας μια δοκιμασία πρωτεΐνης DC (Bio-Rad, Hercules, CA, USA) και η πρωτεΐνη 10-30 μg φορτώθηκε σε πηκτές πηκτακρυλαμιδίου βαθμίδωσης 12.5% ή 4% -15% για κλασματοποίηση ηλεκτροφόρησης -Rad). Μετά τη μεταφορά πρωτεϊνών σε φίλτρα νιτροκυτταρίνης, τα φίλτρα επωάστηκαν με ένα αντι-FosB αντίσωμα που αναγνωρίζει όλα FosB γονιδιακά προϊόντα, στη συνέχεια με δευτερογενές αντίσωμα και τελικά ποσοτικοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το σύστημα Odyssey (Li-Cor) σύμφωνα με τα πρωτόκολλα του κατασκευαστή.

Σε Πραγματικό Χρόνο

Χρησιμοποιήθηκαν ANOVA και t-test μαθητή, διορθώθηκαν για πολλαπλές συγκρίσεις, με σημασία που ορίστηκε σε p <0.05

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1A, FosB γονίδιο κωδικοποιεί τα mRNAs για FosB πλήρους μήκους και για ΔFosB. ΔFosB Το mRNA παράγεται από ένα εναλλακτικό συμβάν ματίσματος στο Exon 4 του FosB πρωτογενή μεταγραφή. αυτό έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία ενός πρώιμου κωδικώνου τερματισμού και την κολοβωμένη πρωτεΐνη ΔFosB, η οποία στερείται του Ο-τελικού 101 aa που υπάρχει στο FosB. FosB και ΔFosB Το mRNA μοιράζεται το ίδιο κωδικόνιο έναρξης ATG, το οποίο βρίσκεται προς το άκρο του 3 του Exon 1. Είναι γνωστό από την αρχική κλωνοποίηση του FosB προϊόντα που τα δύο mRNA επίσης μοιράζονται εναλλακτικές θέσεις έναρξης μετάφρασης εντός του Exon 2, που ονομάζεται ATXs Δ1, Δ2 και Δ3. Προηγούμενες εργασίες έδειξαν ότι παράγεται ένα δευτερεύον πρωτεϊνικό προϊόν από το ΔFosB mRNA, αλλά όχι FosB mRNA, μέσω του Δ2 ATG. αυτή η πρωτεΐνη ονομάζεται Δ2ΔFosB και στερείται της περιοχής 78 aa Ν-τερματικής περιοχής του ΔFosB (). Αντίθετα, τα ATX Δ1 και Δ3 φαίνεται να είναι σιωπηλά, καθώς δεν υπάρχουν στοιχεία για τη χρήση τους στη μετάφραση του FosB ή ΔFosB μεταγραφές.

Εικόνα 1 

Τα επίπεδα έκφρασης του FosB γονιδιακά προϊόντα

Σχήμα 1B απεικονίζει την επαγωγή του FosB γονιδιακά προϊόντα στο ΝΑο μετά από μια πορεία επανειλημμένης χορήγησης κοκαΐνης, με τα ζώα να εξετάζονται 2 hr μετά την τελευταία δόση κοκαΐνης. Σε αυτό το χρονικό σημείο, τόσο οι ΔFosB όσο και οι πρωτεΐνες FosB δείχνουν σημαντική επαγωγή με κοκαΐνη, χωρίς συνεπή επαγωγή του ΔΧΝUMΧΔFosB. Σημειώστε ότι η διέγερση του ΔFosB και του FosB είναι διαφορετική από εκείνη που παρατηρείται σε 2 hr ή περισσότερο μετά την τελευταία δόση φαρμάκου, όταν προκαλείται μόνο ΔFosB λόγω της μοναδικής σταθερότητας της πρωτεΐνης ΔFosB (; ; ). Ωστόσο, σε αντίθεση με την έλλειψη επαγωγής του Δ2ΔFosB με επαναλαμβανόμενη χορήγηση κοκαΐνης, το σύστημα bitransgenic ποντικού που έχουμε χρησιμοποιήσει για να υπερεκφράσουμε το ΔFosB και για να μελετήσουμε έτσι τις συνέπειες της συμπεριφοράς του; ; ) οδηγεί σε σημαντικό, αν και χαμηλότερο επίπεδο υπερέκφρασης του Δ2ΔFosB επιπλέον του ΔFosB (Σχήμα 1C). Παρόμοιο επίπεδο επαγωγής του Δ2ΔFosB παρατηρείται με τους ιικούς φορείς που υπερεκφράζουν τον άγριο τύπο ΔFosB (π.χ., βλ Εικόνα 2). Αυτές οι παρατηρήσεις εγείρουν την πιθανότητα ότι μερικές από τις φερόμενες ενέργειες του ΔFosB που αναφέρθηκαν προηγουμένως θα μπορούσαν να μεσολαβούν εν μέρει μέσω Δ2ΔFosB.

Εικόνα 2

Εκλεκτική έκφραση του FosB γονιδιακά προϊόντα με φορείς ΑΑν σε κύτταρα Neuro2A

Για να διαχωρίσουμε τους διαφορικούς ρόλους του ΔFosB έναντι του Δ2ΔFosB, δημιουργήσαμε έναν φορέα AAV που υπερθεματίζει μόνο το Δ2ΔFosB, καθώς και ένα νέο φορέα που υπερεκφράζει μια μεταλλαγμένη μορφή του ΔFosB mRNA (mΔFosB mRNA) που δεν μπορεί να υποβληθεί σε εναλλακτική μετάφραση για να δημιουργήσει ΔΧNUMXΔFosB. Και οι δύο φορείς εκφράζουν επίσης την Αφροδίτη ως δείκτη έκφρασης. Συγκρίναμε τις επιδράσεις αυτών των δύο φορέων σε άλλους, οι οποίοι εκφράζουν μόνο το FosB plus Αφροδίτη ή τη Αφροδίτη ως έλεγχος. Η ικανότητα αυτών των νέων φορέων ΑΑν να εκτοπίζουν εκλεκτικώς τα κωδικοποιημένα διαγονίδια τους απεικονίζεται στο Εικόνα 2.

Στη συνέχεια, για να ελέγξετε την επίδραση του καθενός FosB γονιδιακό προϊόν, που ενεργεί στο NAc. σε σύνθετη συμπεριφορά, εγχύσαμε καθένα από αυτά τα ΑΑν σε αυτή την περιοχή του εγκεφάλου διμερώς από ξεχωριστές ομάδες ποντικών και 3 εβδομάδες αργότερα, όταν η έκφραση διαγονιδίων είναι μέγιστη (Σχήμα 3A), πραγματοποίησε μια σειρά δοκιμών. Αρχικά αξιολογήσαμε την ικανότητα του FosB γονιδιακά προϊόντα να επηρεάζουν τον φαινότυπο προ-ανθεκτικότητας που αναφέρθηκε προηγουμένως για το ΔFosB στο παράδειγμα κοινωνικής ήττας (, ), Όπως φαίνεται στην ενότητα Σχήμα 3A, τα ποντίκια ελέγχου που εξέφραζαν μόνο την Αφροδίτη εμφάνισαν την αναμενόμενη μείωση στην συμπεριφορά της κοινωνικής αλληλεπίδρασης, έναν καλά καθιερωμένο δείκτη συμπεριφοράς ευαισθησίας (; ). Η υπερέκφραση του mΔFosB ανέτρεψε εντελώς αυτόν τον φαινότυπο, σε αντίθεση με τα Δ2ΔFosB και FosB που δεν είχαν καμία επίδραση.

Εικόνα 3 

Επίδραση του FosB γονιδιακά προϊόντα στο NAc σχετικά με τις αντιδράσεις συμπεριφοράς στην κοκαΐνη ή το κοινωνικό άγχος

Για να ελέγξετε τη σχετική συμβολή του καθενός FosB το γονιδιακό προϊόν στις ανταμείβοντας επιδράσεις της κοκαΐνης, εμείς υπερεκφράσαμε το Δ2ΔFosB το ίδιο, το mΔFosB ή το FosB διμερώς στο NAc και μελετήσαμε τα ζώα στο παραδειγματικό μοντέλο της προτιμώμενης θέσης. Όπως φαίνεται στην ενότητα Σχήμα 3B, η διμερής υπερέκφραση του mΔFosB στο ΝΑο αυξάνει τα αποτελέσματα κλιματισμού της θέσης μιας δόσης κατώτατης δόσης κοκαΐνης, η οποία δεν παρήγαγε σημαντική προτίμηση στις ζώες ελέγχου που εκφράζουν Venus. Αντίθετα, η υπερέκφραση του Δ2ΔFosB ή του FosB δεν είχε καμία επίδραση στη ρύθμιση της θέσης κοκαΐνης. Δεδομένου ότι χρησιμοποιήσαμε μια δόση κατωφλίου κοκαΐνης, η οποία δεν παρήγαγε σημαντική προτίμηση στις θέσεις των ζώων ελέγχου, δεν μπορούμε να αποκλείσουμε το ενδεχόμενο η FosB ή το Δ2ΔFosB να μειώσουν τις επιβραβευτικές επιδράσεις της κοκαΐνης.

Τέλος, για να αξιολογήσουμε τις συμπεριφορές αναφοράς, εξετάσαμε την κινητική δραστηριότητα στο κλουβί των ζώων καθώς και τη συμπεριφορά που μοιάζει με άγχος στον ανυψωμένο λαβύρινθο συν. Η υπερέκφραση FosB, mΔFosB ή Δ2ΔFosB στο NAc είχε επίδραση στην κινητική δραστηριότητα, αν και τα FosB και Δ2ΔFosB-αλλά όχι mΔFosB-παρήγαγαν μια μικρή αλλά σημαντική μείωση στην συμπεριφορά που μοιάζει με άγχος στον αυξημένο συν λαβύρινθο (Σχήμα 3D, E). Αυτά τα στοιχεία δείχνουν ότι FosB η έκφραση γονιδίου δεν μεταβάλλει αισθητά τη συμπεριφορά υπό κανονικές συνθήκες.

ΣΥΖΗΤΗΣΗ

Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης επιβεβαιώνουν ότι ο φαινότυπος που αναφέρθηκε προηγουμένως για το ΔFosB διαμεσολαβείται πράγματι μέσω ΔFosB και όχι με ΔΧNUMXΔFosB, ένα εναλλακτικά μεταφρασμένο προϊόν του ΔFosB mRNA που στερείται του Ν-τελικού άκρου του ΔFosB. Ενώ τα προηγούμενα χρησιμοποιημένα εργαλεία μας για την υπερεκφράση του ΔFosB οδηγούν επίσης στη δημιουργία χαμηλών επιπέδων Δ2ΔFosB, δείχνουμε εδώ ότι υπερέκφραση σε ΝΑο μιας μεταλλαγμένης μορφής ΔFosB Το mRNA, το οποίο δεν μπορεί να δημιουργήσει ΔΧΝUMXΔFosB λόγω μετάλλαξης του εναλλακτικού κωδικονίου έναρξης, ανακεφαλαιώνει την αύξηση τόσο της ανταμοιβής της κοκαΐνης όσο και της ανθεκτικότητας στο κοινωνικό άγχος της νόσου που αναφέρθηκε προηγουμένως για το ΔFosB; ). Επιπλέον, η υπερέκφραση του Δ2ΔFosB δεν έχει καμία επίδραση ούτε στις αντιδράσεις κοκαΐνης ούτε στο στρες. Παρουσιάζουμε επίσης, για πρώτη φορά, ότι η υπερέκφραση πλήρους μήκους FosB στο NAc δεν έχει επίσης καμία επίδραση στις συμπεριφορικές αντιδράσεις στην κοκαΐνη ή στο στρες.

Αν και αυτά τα αποτελέσματα δεν αποκλείουν την πιθανότητα ότι το Δ2ΔFosB, σαν ένα μικρό πρωτεϊνικό προϊόν της FosB μπορεί να ασκήσει λειτουργικές επιδράσεις σε άλλες περιοχές του εγκεφάλου ή στους περιφερικούς ιστούς, τα ευρήματά μας επιβεβαιώνουν ωστόσο τη μοναδική συμβολή του ΔFosB, που δρα στο κύκλωμα ανταμοιβής NAc, για την προώθηση της ανταμοιβής κοκαΐνης και της αντοχής στο στρες.

Highlights

  • ΔFosB Το mRNA δημιουργεί ΔFosB και στο μικρότερο εναλλακτικά μεταφρασμένο ΔΧNUMXΔFosB.
  • Η υπερέκφραση μόνο του ΔFosB επιβεβαιώνει τον φαινότυπο προ-ανταμοιβής και προ-ανθεκτικότητας.
  • Αντίθετα, το Δ2ΔFosB δεν έχει καμία επίδραση στην ανταμοιβή κοκαΐνης ή την ευπάθεια στο στρες.
  • Πλήρες FosB, κωδικοποιημένο από το FosB mRNA, επίσης δεν επηρεάζει την ανταμοιβή ή την ανθεκτικότητα.

Ευχαριστίες

Το έργο αυτό υποστηρίχθηκε με επιχορηγήσεις από το Εθνικό Ινστιτούτο Ψυχικής Υγείας και το Εθνικό Ινστιτούτο για την Κατάχρηση Ναρκωτικών και από το Ίδρυμα Ishibashi και την Ιαπωνική Εταιρεία Προώθησης της Επιστήμης (αριθμοί JSPS KAKENHI: 24591735).

Υποσημειώσεις

Αποποίηση εκδότη: Πρόκειται για ένα αρχείο PDF ενός μη επεξεργασμένου χειρογράφου που έχει γίνει αποδεκτό για δημοσίευση. Ως υπηρεσία προς τους πελάτες μας παρέχουμε αυτήν την πρόωρη έκδοση του χειρογράφου. Το χειρόγραφο θα υποβληθεί σε επεξεργασία, στοιχειοθέτηση και επανεξέταση της επακόλουθης απόδειξης πριν δημοσιευθεί στην τελική μορφή της. Λάβετε υπόψη ότι κατά τη διάρκεια της παραγωγικής διαδικασίας ενδέχεται να ανακαλυφθούν σφάλματα που θα μπορούσαν να επηρεάσουν το περιεχόμενο και όλες οι νομικές αποποιήσεις που ισχύουν για το περιοδικό.

Αναφορές

  1. Ήταν LE, Hedges VL, Vialou V, Nestler EJ, Meisel RL. Η έκφραση Delta JunD στον πυρήνα accumbens εμποδίζει τη σεξουαλική ανταμοιβή σε θηλυκά συριακά χάμστερ. Genes Brain Behav. 2013, 12: 666-672. [PMC δωρεάν άρθρο] [PubMed]
  2. Berton O, McClung CA, DiLeone RJ, Krishnan V, Russo S, Graham D, Tsankova ΝΜ, Bolanos CA, Rios Μ, Monteggia LM, Self DW, Nestler EJ. Βασικός ρόλος του BDNF στη μεσολομυκητική οδό ντοπαμίνης στο κοινωνικό στρες. Επιστήμη. 2006, 311: 864-868. [PubMed]
  3. Carle TL, Ohnishi YN, Ohnishi ΥΗ, Alibhai ΙΝ, Wilkinson ΜΒ, Kumar Α, Nestler EJ. Η απουσία διατηρούμενου C-τερματικού τομέα degron συνεισφέρει στην μοναδική σταθερότητα του ΔFosB. Eur J Neurosci. 2007, 25: 3009-3019. [PubMed]
  4. Chen JS, Kelz ΜΒ, Ελπίδα ΒΤ, Nakabeppu Υ, Nestler EJ. Χρόνια αντιγόνα που σχετίζονται με το Fos: σταθερές παραλλαγές του deltaFosB που προκαλούνται στον εγκέφαλο με χρόνιες θεραπείες. J Neurosci. 1997, 17: 4933-4941. [PubMed]
  5. Colby CR, Whisler Κ, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. Το ΔFosB ενισχύει τα κίνητρα για την κοκαΐνη. J Neurosci. 2003, 23: 2488-2493. [PubMed]
  6. Grueter ΒΑ, Robison AJ, Neve RL, Nestler EJ, Malenka RC. Το ΔFosB διαφοροποιεί διαφορικά τη λειτουργία άμεσης και έμμεσης οδού πυρήνα accumbens. Proc Natl Acad Sci USA. 2013, 110: 1923-1927. [PMC δωρεάν άρθρο] [PubMed]
  7. Hedges VL, Chakravarty S, Nestler EJ, Meisel RL. Η υπερέκφραση του ΔFosB στο nucleus accumbens ενισχύει τη σεξουαλική επιβράβευση των θηλυκών συριακών χάμστερ. Genes Brain Behav. 2009, 8: 442-449. [PMC δωρεάν άρθρο] [PubMed]
  8. Hiroi Ν, Brown J, Haile Ο, Ye H, Greenberg ΜΕ, Nestler EJ. FosB μεταλλαγμένα ποντίκια: Απώλεια της χρόνιας επαγωγής κοκαΐνης των πρωτεϊνών που σχετίζονται με Fos και αυξημένη ευαισθησία στα ψυχοκινητικά και ανταμείβοντας αποτελέσματα της κοκαΐνης. Proc Natl Acad Sci USA. 1997, 94: 10397-10402. [PMC δωρεάν άρθρο] [PubMed]
  9. Hope BT, Nye ΗΕ, Kelz ΜΒ, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Υ, Duman RS, Nestler EJ. Η επαγωγή ενός μακροχρόνιου συμπλέγματος AP-1 που αποτελείται από τροποποιημένες πρωτεΐνες τύπου Fos στον εγκέφαλο με χρόνια κοκαΐνη και άλλες χρόνιες θεραπείες. Νευρώνας. 1994, 13: 1235-1244. [PubMed]
  10. Kelz ΜΒ, Chen J, Carlezon WA, Jr, Whisler Κ, Gilden L, Beckmann ΑΜ, Steffen C, Zhang YJ, Marotti L, Self DW, Tkatch R, Baranauskas G, Surmeier DJ Neve RL Duman RS Picciotto MR, Nestler EJ. Η έκφραση του μεταγραφικού παράγοντα ΔFosB στον εγκέφαλο ελέγχει ευαισθησία στην κοκαΐνη. Φύση. 1999, 401: 272-276. [PubMed]
  11. Monteggia LM, Luikart Β, Barrot Μ, Theobald ϋ, Malkovska Ι, Nef S, Parada LF, Nestler EJ. Οι υπόνοιες BDNF εμφανίζουν διαφορές φύλου στις συμπεριφορές που σχετίζονται με την κατάθλιψη. Biol Ψυχιατρική. 2007, 61: 187-197. [PubMed]
  12. Το JF ΔFosB ενισχύει τις ανταμείβοντας επιδράσεις της κοκαΐνης μειώνοντας ταυτόχρονα τις αντι-καταθλιπτικές επιδράσεις του αγωνιστή κάππα-οπιοειδούς U50488. Biol Ψυχιατρική. 2012, 71: 44-50. [PMC δωρεάν άρθρο] [PubMed]
  13. Nestler EJ. Μεταγραφικοί μηχανισμοί εθισμού: ο ρόλος του deltaFosB. Philos Trans R. Soc. London Β Biol Sci. 2008, 363: 3245-3255. [PMC δωρεάν άρθρο] [PubMed]
  14. Ohnishi YN, Ohnishi YH, Hokama Μ, Nomaru Η, Yamazaki Κ, Tominaga Υ, Sakumi Κ, Nestler EJ, Nakabeppu Y. FosB Είναι απαραίτητη για την ενίσχυση της αντοχής στο στρες και ανταγωνίζεται την κινητική ευαισθητοποίηση από την FosB. Biol Ψυχιατρική. 2011, 70: 487-495. [PMC δωρεάν άρθρο] [PubMed]
  15. Perrotti LI, Hadeishi Υ, Ulery Ρ, Barrot Μ, Monteggia L, Duman RS, Nestler EJ. Επαγωγή του ΔFosB σε περιοχές που σχετίζονται με την ανταμοιβή μετά από χρόνιο στρες. J Neurosci. 2004, 24: 10594-10602. [PubMed]
  16. Perrotti LI, Weaver RR, Robison Β, Rental W, Maze Ι, Yazdani S, Elmore RG, Knapp DJ, Selley DE, Martin BR, Sim-Selley L, Bachtell RK, Self DW, Nestler EJ. Διακεκριμένα πρότυπα επαγωγής ΔFosB στον εγκέφαλο με φάρμακα κατάχρησης. Σύναψη. 2008, 62: 358-369. [PMC δωρεάν άρθρο] [PubMed]
  17. Pitchers ΚΚ, Frohmader Κδ, Vialou V, Mouzon Ε, Nestler EJ, Lehman MN, Coolen LM. Το ΔFosB στο nucleus accumbens είναι κρίσιμο για την ενίσχυση των επιπτώσεων της σεξουαλικής ανταμοιβής. Genes Brain Behav. 2010, 9: 831-840. [PMC δωρεάν άρθρο] [PubMed]
  18. Pitchers ΚΚ, Vialou V, Nestler EJ, Lehman ΜΝ, Coolen LM. Η σεξουαλική εμπειρία αυξάνει την ανταμοιβή αμφεταμίνης και την σπινογένεση του πυρήνα του πυρήνα μέσω της δραστηριότητας υποδοχέα D1 της ντοπαμίνης και της επαγωγής του deltaFosB. J Neurosci. 2013, 33: 3434-3442. [PMC δωρεάν άρθρο] [PubMed]
  19. Roybal Κ, Theobold D, DiNieri JA, Graham Α, Russo S, Krishnan V, Chakravarty S, Peevey J, Oehrlein Ν, Birnbaum S, Vitaterna ΜΗ, Orsulak Ρ, Takahashi JS, Nestler EJ, Carlezon WA, Jr, McClung CA. Μανιακή συμπεριφορά που προκαλείται από τη διακοπή του CLOCK. Proc Natl Acad Sci USA. 2007, 104: 6406-6411. [PMC δωρεάν άρθρο] [PubMed]
  20. Teegarden SL, Bale TL. Οι μειώσεις στη διαιτητική προτίμηση προκαλούν αυξημένη συναισθηματικότητα και κίνδυνο για υποτροπιάζουσα διατροφή. Biol Ψυχιατρική. 2007, 61: 1021-1029. [PubMed]
  21. Ulery PG, Rudenko Ο, Nestler EJ. Ρύθμιση της σταθερότητας του ΔFosB με φωσφορυλίωση. J Neurosci. 2006, 26: 5131-5142. [PubMed]
  22. Ulery-Reynolds PG, Castillo ΜΑ, Vialou V, Russo SJ, Nestler EJ. Η φωσφορυλίωση του ΔFosB προκαλεί τη σταθερότητά του in vivo. Νευροεπιστήμες. 2009, 158: 369-372. [PMC δωρεάν άρθρο] [PubMed]
  23. Vialou V, Robinson AJ, LaPlant QC, Covington ΗΕ, III, Dietz DM, Ohnishi YN, Mouzon Ε, Rush AJ, ΙΙΙ, Watts ΕΙ, Wallace DL, Ίνιγκούζ SD, Ohnishi YH, Steiner ΜΑ, Warren Β, Krishnan V, Neve RL, Ghose S, Berton Ο, Tamminga CA, Nestler EJ. Το ΔFosB στα κυκλώματα ανταμοιβής του εγκεφάλου μεσολαβεί στην ανθεκτικότητα στις αντιδράσεις στρες και αντικαταθλιπτικά. Nature Neurosci. 2010a · 13: 745-752. [PMC δωρεάν άρθρο] [PubMed]
  24. Vialou V, Maze Ι, Renthal W, LaPlant QC, Watts EL, Mouzon Ε, Ghose S, Tamminga CA, Nestler EJ. Ο παράγοντας απόκρισης στον ορό προάγει την ανθεκτικότητα στο χρόνιο κοινωνικό στρες μέσω της επαγωγής του ΔFosB. J Neurosci. 2010b · 30: 14585-14592. [PMC δωρεάν άρθρο] [PubMed]
  25. Wallace DL, Vialou V, Rios L, Carle-Florence TL, Chakravarty S, Kumar Α, Graham D, Πράσινο ΤΑ, Iniguez SD, Perrotti LI, Barrot Μ, DiLeone RJ, Nestler EJ, Bolaños CA. Η επίδραση του ΔFosB στο nucleus accumbens στη φυσική ανταμοιβή. J Neurosci. 2008, 28: 10272-10277. [PMC δωρεάν άρθρο] [PubMed]
  26. Werme M, Messer C, Olson L, Gilden L, Thorén Ρ, Nestler EJ, Brené S. Το ΔFosB ρυθμίζει την κίνηση του τροχού. J Neurosci. 2002, 22: 8133-8138. [PubMed]
  27. Zachariou V, Bolanos CA, Selley DE, Theobald D, Cassidy MP, Kelz ΜΒ, Shaw-Lutchman Τ, Berton O, Sim-Selley LJ, DiLeone RJ, Kumar Α, Nestler EJ. ΔFosB: Ένας βασικός ρόλος για το ΔFosB στον πυρήνα accumbens στη δράση της μορφίνης. Nature Neurosci. 2006, 9: 205-211. [PubMed]