fonto
La Nathan Kline Institute, Orangeburg, Nov-Jorko, 10962, Usono. [retpoŝte protektita]
abstrakta
Infanoj kaj adoleskantoj estas pli ofte elmontritaj al psikostimulantoj, ĉu nelike aŭ por la traktado de komunaj neuropsiquiatricaj kondiĉoj, kiel ekzemple atento-deficito-malordo kun kaj sen hiperactividad. Malgraŭ la disvastigita uzo de psikomotor-stimulantoj en pli junaj aĝoj, oni scias malmulte pri la kronikaj molekulaj neŭtraadaptaj respondoj al ĉi tiuj agentoj en la nematura cerbo. Ĉi tie ni pruvas tion, post kronika administrado de la psikostimulantoj kokaino kaj anfetamino, la faktoro de transskribo DeltaFosB Estas reguligita en la nuklea konsumanto periadoleskulo musoj sed ne en post-prizorgado aŭ plenkreskulo musoj. Indukto de DeltaFosB Ĝi ankaŭ okazas ekskluzive en la putamen de la caudato periadoleskulo musoj post anfetamino administrado. Ĉi tiuj rezultoj pruvas la unikan plastecon en la adoleskanta cerbo de kritika molekulo, kiu reguligas psikostimulantajn agojn kaj sugestas, ke tiuj neuroadaptivaj ŝanĝoj povas esti implikitaj en la mediacio de plibonigita Addictivaj tendencoj en la adoleskanto rilate al la plenkreskulo.
Enkonduko
La psikostimulantoj estas uzataj en la traktado de komunaj malordoj de infanaĝo, kiel ekzemple malordo de hiperactiveco de atento. Krome, misuzo de stimulantoj, inkluzive de anfetamino kaj kokaino, estas komuna inter adoleskantoj, aĝo, ĉe kiu ekzistas evidenteco por plibonigitaj adictivaj tendencoj rilate al plenkreskuloj (Estroff et al., 1989; Myers kaj Anderson, 1991). Malgraŭ la datumoj indikantaj efektivejn regulajn kondutojn, malmulte scias pri la molekulaj neuroadaptivaj respondoj en la nematura cerbo, kiu okazas dum la administrado de ĉi tiuj agentoj. Kokaino kaj anfetamino povas efektivigi daŭrajn kondutajn ŝanĝojn parte per stimulo de dopamina D1riceviloj kaj pliigoj en niveloj de transskribaj faktoroj, inkluzive de ΔFosB, en la dorsa striatumo (te, caudate putamen) kaj la ventral striatum (te, kerno accumbens) (Chen et al., 1997). Pliigoj en niveloj de ΔFosB, eble per stabiligo de proteinoj, daŭras dum kelkaj semajnoj post kronika ekspozicio al kokaino aŭ anfetamino kaj estas reguligita almenaŭ parte de la vojo de transducción de signalo de dopamina (Chen et al., 1997; Nestler et al., 2001).
La centra dopaminergia sistemo de junaj bestoj estas tre en fluo kiel rezulto de la ŝanĝiĝantaj niveloj de kritikaj molekuloj dum normala evoluo, inkluzive de dopamina D1ricevilo DARPP-32 (dopamino kaj cAMP reguligita fosofoprotein; Mr de 32 kDa) kaj cAMP (Ehrlich et al., 1990;Teicher et al., 1993; Perrone-Capano et al., 1996; Tarazi et al., 1999;Andersen, 2002). Ekspozicio dum ĉi tiu periodo al psikostimulantoj, kiu plibonigas dopaminergic neurotransmendon, povas rezultigi kvantumajn kaj / aŭ kvalite malsamajn molekulajn respondojn, inkluzive de ŝanĝoj en ΔFosB-esprimo. Por provi la hipotezon, ke ekzistas respondoj neuroadaptivas dependaj de aĝo dum kronika ekspozicio al psikostimulantoj, tri grupoj de musoj estis analizitaj en seriaj eksperimentoj: plenkreskuloj (60 d malnovaj ĉe komencoj de injektoj), periadolescentaj (33 d malnovaj ĉe komenco de injektoj), kaj post-ĵeto (24 d maljunaj ĉe komenco de injekto). Ĉi tiu estas la unua rekta komparo de molekulaj neŭtraadaptivaj respondoj al kronika psikostimulanta ekspozicio en ĉi tiuj tri aĝoj. Ni trovis, ke post identaj traktaj paradigmoj, percepteblaj musoj montriĝas plibonigita ΔFosB-altreguladon en respondo al ambaŭ kokaino kaj anfetamino.
MATERIALOJ KAJ METODOJ
Bestoj kaj droga administrado. Masklaj KD-1-musoj (Charles River Laboratories, Kingston, NY) estis loĝigitaj per 12-h-lumo / malhela ciklo (6: 00 AM al 6: 00-PM) kun ad libitumaliro al manĝo kaj akvo. Bestoj estis permesitaj akomodi al la bestoĉambro por minimumo de 10 d antaŭ la iniciación de injektoj. Bestoj estis manipulitaj de du esploristoj, kiuj plenumis ĉiujn injektojn en la sama ĉambro, en kiu loĝis la bestoj. Ĉiuj bestoj estis forigitaj je 21-a. Injektoj komenciĝis ĉe 24 (post-prizorgado), 33 (peritalescentaj), aŭ 60 (plenkreska) d de aĝo. Bestoj ricevis 20 mg / kg kokainon (Sigma, St. Louis, MO), 5 mg / kg anfetaminon (Sigma), aŭ egalan volumon de saline intraperitonele inter 4: 00 kaj 5: 00 PM ĉiutage por 7 d. Bestoj estis mortigitaj per decapitado post mallonga ekspozicio al CO2 ĉe 10: 00 AM la tagon post la fina injekto. Brains estis tuj forigitaj de la kranio, kaj la caudato-putamen kaj nukleaj akompanoj rapide disĵetis sur glacio. Ĉiuj dispozicioj estis faritaj de koraj cerbaj tranĉaĵoj per ununura esploristo, kaj proteinoj estis preparitaj el freŝaj ŝtofoj sen glaciaĵo. Ĉiuj proceduroj de bestoj estis aprobitaj de la Institucia Besto kaj Uzo Komitato kaj estis laŭ la Naciaj Mezlernejoj de Sano Gvidilo por la Prizorgado kaj Uzo de Laboratoriaj Bestoj.
Okcidenta blota analizo. Por okcidentaj blotaj analizoj, egalaj kvantoj de proteino (40 μg por caudate putamen kaj 20 μg por kerno accumbens) de ĉiu specimeno estis ŝarĝitaj en ĉiu linio de 10% SDS-polyacrylamide-ĝelo post mezurado de proteinoj-koncentriĝoj kun la analizo de la BCA (Pierce, Rockford, IL). Egala protektado de proteinoj ankaŭ estis kontrolita per visualización de totala proteino fare de Ponceau Ruĝa post translokigo al nitrocelulosa kaj / aŭ blotado kun anti-actina antikorpo (1: 500; Sigma). La antisemo antígeno Fos-rilatigita (FRA), kiu rekonas la isoformojn ΔFosB, estis donacita de la D-ro. M. Iadarola (Naciaj Mezlernejoj de Sano, Bethesda, MD) kaj uzita en koncentriĝo de 1: 4000. Antaŭaj studoj (Chen et al., 1997; Hiroi et al., 1997), inkluzive de preadsorption de la FRA-antisero kun la M-peptida immunogeno, pruvis la specifecon de ĉi tiu antisero. La antikorpo monoclonal DARPP-32 5a, uzita en 1: 10,000, estis donaceme donita de Drs. Hugh Hemmings kaj Paul Greengard (La Rockefeller University, Nov-Jorko, NY). La dikamina transportisto (DAT) antikorpo estis de Chemicon (Temecula, CA). Blotoj estis reagitaj kun NEN-DuPont (Boston, MA) chemiluminescence sistemo kaj elmontritaj al filmo. Densitometraj valoroj por ΔFosB-immunoreactiveco estis akiritaj per ScanAnalysis for Apple (Biosoft, Ferguson, MO). Statistika graveco estis determinita per unu-vojo ANOVA, sekvata de post hoc La multobla kompara testo de Tukey aŭ nepara, duvosta studento t provo kiel indikis en la figuro legendoj. Por la eksperimentoj de kuracado, analizo de ĉiu grupo de aĝo estis farita per aparta bloko, kaj tial ĉiu salina grupo arbitre atribuis 100-valoron por komparo inter aĝaj grupoj. Por la ontogenaj studoj, ekzemploj de ĉiuj aĝaj grupoj estis analizitaj kune kun unuopaĵo.
REZULTO
Indukto de ΔFosB post kokaino kaj anfetamina okazas en la kerno konsumanta nur nur periacentajn musojn
La esprimo de ΔFosB estis mezurita en la kerno accumbens kaj caudate-putamen de post-fervoraj, peritaleskaj kaj plenkreskaj musoj post 7 d de anfetamina aŭ kokaina administrado. La kerno accumbens estas la cerba regiono kredis esti plej maltrankviliga por amasigi la rekompencajn efikojn de psikostimulantoj. ΔFosB-immunoreactiveco (35-kDa) estis selektive induktita en la kerno konsumanta de bestoj de bestoj post kronika administrado de anfetamino (Fig. 1 A) aŭ kokaino (Fig. 1 B). Kontraŭe, niveloj de ΔFosB (35 kDa) ne estis signife ŝanĝitaj en la nukleaj akompanoj de post-infanaj aŭ plenkreskaj bestoj (Fig.1 A,B). En la kaŝato de putamen, ΔFosB-niveloj (35-kDa) ankaŭ estis grave reguligitaj post kronika anfetamina administrado nur en bestoj de bestoj (Fig.2 A). La tri grupoj de aĝo montris signifajn pliiĝojn en ΔFosB (35 kDa) esprimo en la caudato putamen post kronika administrado de kokaino (Fig.2 B). La grando de indukto, tamen, estis plej granda en la bestoj de bestoj, precipe kompare kun postflugiloj (Fig. 2 B). Aliaj FRA kaj Fosoformoj estis senŝanĝitaj en ĉiuj grupoj de aĝo (datumoj ne montritaj).
ΔFosB-imunoreactiveco en la kerno konsumas post kronika psikostimulantministrado. Kod-1-musoj estis injektitaj unufoje ĉiutage kun salino, anfetamino aŭ kokaino por 7-d komenciĝante en la tago 24 (P24; poŝto), tago 33 (P33; periadolescent), aŭ tagon 60 (plenkreskulo). Niveloj de ΔFosB (35 kDa) imunoreactiveco en la kerno accumbens estas montritaj post kronika anfetamino (A) aŭ kokaino (B) administrado. Reprezentaj imunoblotoj de saline- (S), anfetamino- (A), kaj kokaino- (C) injektita post-infanado (P24), periadolescent (P33), kaj plenkreskaj musoj estas montritaj en la supraj paneloj. Flankaj paneloj Montri signifon ± SEM procento de basal ΔFosB-esprimo. n valoroj por ĉiu grupo estas montritaj en la stangoj. Signifaj pliigoj en ΔFosB estis trovitaj en la kerno konsumantaj nur nur la muskapablajn musojn. *p <0.05; **p <0.01 (Studenta t provo; Salaj kontraŭ drogo).
ΔFosB-imunoreactiveco en la caudato putamen post kronika psikostimulantministrado. Kod-1-musoj estis injektitaj unufoje ĉiutage kun salino, anfetamino aŭ kokaino por 7-d komenciĝante en la tago 24 (P24; poŝto), tago 33 (P33; periadolescent), aŭ tagon 60 (plenkreskulo). Niveloj de ΔFosB (35 kDa) imunoreactiveco en la caudato-putamen estas montritaj post kronika anfetamino (A) aŭ kokaino (B) administrado. Reprezentaj imunoblotoj de saline- (S), anfetamino- (A), kaj kokaino- (C) injektis perialescentajn musojn (P33) montras en lasupraj paneloj. Flankaj paneloj Montri signifon ± SEM procento de basal ΔFosB-esprimo. n valoroj por ĉiu grupo estas montritaj en la stangoj. Signifaj pliigoj de anfetamina-induktitaj en ΔFosB-imunoreactiveco estis trovitaj en la caudato-putamen de nur perialektaj musoj (A). Kronika kokaina administrado produktis pliiĝojn en ΔFosB en ĉiuj tri aĝoj (B). *p <0.05; **p <0.01 (Studenta t provo; Salaj kontraŭ drogo).
DAT kaj DARPP-32-niveloj ne ŝanĝiĝas post kronika kokaino aŭ anfetamino
Pluraj ŝlosilaj molekuloj esprimitaj de dopaminergic kaj / aŭ dopaminoceptive neŭronoj, inkluzive de DARPP-32, la D1 dopamina ricevilo kaj DAT kontribuas al akraj kaj kronikaj respondoj al psikostimulantoj (Moratalla et al., 1996; Fienberg et al., 1998; Sora et al., 1998; Gainetdinov et al., 2001). Datumoj de DARPP-32, D1 ricevilo kaj DAT nulaj kaj DAT-frapaj musoj indikas komplikan rilaton inter siaj niveloj, reguligo de dopaminergia aktiveco kaj respondoj al psikostimulantoj. Fakte, ΔFosB-indukto ne okazas en DARPP-32 nulaj musoj kiuj ricevas kronikan kokainon (Fienberg et al., 1998). En plenkreskaj musoj, tamen, 7-d ekspozicio al 20 mg / kg kokaino ne ŝanĝas totalajn nivelojn de DARPP-32 (Fienberg et al., 1998). DAT-proteino-reguligo ne estis raportita antaŭe en musoj elmontritaj kronike al psikostimulantoj, kvankam ŝanĝoj en radioligaj ligiloj al la dopamina transportisto post ekspozicio al psikostimulantoj estis raportitaj en iuj specioj (Letchworth et al., 2001). Ĉi tie ni mezuris la nivelojn de DARPP-32 kaj DAT-proteino por determini ĉu la esprimo de ĉi tiuj proteinoj estas ŝanĝita post kronika psikostimulantministrado en iu ajn el la tri aĝoj de musoj. Niaj trovoj indikas, ke ne ekzistas signifaj ŝanĝoj en niveloj de tuta DARPP-32 aŭ DAT en la tuta caudato de putamen aŭ nukleaj akumbens post kronika administrado de ĉu kokaino aŭ anfetamino en iu ajn el la tri aĝoj (Tablo 1).
Relativa densitometria valoro por DARPP-32 kaj DAT en amfetamino- kaj kokaino-traktita P24, P33, kaj plenkreskaj musoj rilate al kontrolo, salinaj valoroj, arbitre fiksita ĉe 100%
Bazlinaj niveloj de ΔFosB estas disvolviĝe reguligitaj
Ni ekzamenis la ontogenion de ΔFosB ĉar plenkreskaj musoj kun genetike pliigita esprimo de ΔFosB en la striatumo havas pliigitan kondutan respondon al psikostimulantoj (Kelz et al., 1999). Ni trovis, ke bazaj niveloj de ΔFosB estis signife pli malaltaj en pli junaj bestoj kompare kun plenkreskulo en la caudato-putamen kaj nukleo (Fig.3 A). Niveloj de funkciaj markiloj de la dopamina sistemo, inkluzive de DARPP-32 (Ehrlich et al., 1990), DAT (Perrone-Capano et al., 1996), kaj dopamina riceviloj (Teicher et al., 1993; Tarazi et al., 1999) estas ankaŭ disvolviĝe reguligitaj. Antaŭaj raportoj en KD-1-musoj indikas pinton en striatal DARPP-32 ĉe postnatalo-tago 28 (P28) (Ehrlich et al., 1990). En rato caudato putamen kaj kerno accumbens, D1Ricevantaj niveloj pico de P28 al P40 (Teicher et al., 1993; Tarazi et al., 1999), sed similaj studoj ne estis faritaj en la muso. Kontraŭe, ĉi tie ni trovis, ke DAT-proteaj niveloj en la caudato-putamen kaj nukleaj akompanoj estis konstantaj inter postnatika tago 24 kaj plenkreskulo (Fig. 3 B). Tiel, la relativaj proporcioj inter D1 riceviloj, DAT, DARPP-32, kaj ΔFosB diferencas inter aĝaj grupoj, potenciale rezultantaj diferencoj en D1 Ricevanta aktivecon kiu povus influi la gradon de ΔFosB-indukto.
Disvolviĝo de ΔFosB kaj DAT. A, ΔFosB (35-37 kDa) imunoreactiveco en la caudato-putamen kaj kerno konsistas el naivaj KD-1-musoj kiel funkcio de aĝo. Reprezentaj nemunoblotoj estas montritaj en la supraj paneloj.Flankaj paneloj Montri signifas ± SEM de tri musoj por grupo. *p <0.05, plenkreskulo kontraŭ P24; #p <0.05, plenkreskulo kontraŭ P36 (la multobla kompara testo de Tukey post ANOVA). B, Densitometraj valoroj de DAT-immunoreactiveco en la caudato-putamen kaj kerno konsumas por naivaj KD-1-musoj kiel funkcio de aĝo. Niveloj de DAT ne diferencis inter la tri aĝoj.
DISCUSO
Efektivaj kondutoj de psikomotoro-stimulantoj dependas de aĝo. Adictivaj tendencoj estas plej altaj en adoleskado, kiam uzado de nelikaj substancoj pliiĝas (Estroff et al., 1989; Myers kaj Anderson, 1991). Fakte, pli junaj infanoj ofte fariĝas disforaj kiam ili estas malkovritaj al psikostimulantoj, dum adoleskantoj kaj plenkreskuloj spertas eŭforio (Rapoport et al., 1980). En rolantaj modeloj, iuj studoj sugestas, ke bestoj bestoj havas pli altajn bazajn nivelojn de aktiveco (Spear and Brake, 1983) kaj ŝanĝis respondojn al psikostimuloj rilate al pli junaj kaj pli malnovaj bestoj. Tiel, ili montras malpli stimulanton kaj novajn serĉojn en respondo al akra malalta dozo administrado de psikostimulantoj rilate al frapado kaj plenkreskaj bestoj sed pliigis hiperactivecon post alta dozo-kuracado. Kun kronika administrado, sentiveco al kokain-induktita lokokokado estas pli granda en periaŭtaj ratoj kompare kun plenkreskuloj, dum sentiveco al stereotipo estas pli malalta. Krome, la datumoj de la micrododiazo malkaŝis diferencojn inter la ratoj periadoleskaj kaj la plenaĝaj ratoj koncerne al la sentiveco al la liberigo de dopamina inducita de anfetaminas (Laviola et al., 1995; Adriani et al., 1998; Adriani kaj Laviola, 2000;Laviola et al., 2001). Tamen, ekzistas konfliktaj studoj pri la longtempa reaktiveco al kokaino post metilfenidata administrado en junaj ratoj (Brandon et al., 2001; Andersen et al., 2002). Ĉi tiuj du lastaj raportoj reliefigas la malfacilecon komparante studojn kiam malsamaj eksperimentaj paradigmoj estas uzataj. Provoj kompari kondutajn studojn en pli junaj bestoj estas pli konfuzitaj per uzado de malsamaj specioj kaj ĉenoj.
La muso fariĝas ĉiufoje pli grava besto-modelo en la studado pri uzo kaj misuzo de psikostimulantoj, kaj ĉi tiu estas la unua sistema analizo de molekulaj neŭtraadaptivaj respondoj en tri malsamaj evoluaj aĝoj en muso aŭ iu alia specio. Antaŭaj studoj, de kiuj ni derivas niajn traktadajn paradigmojn, montris pliigon en ΔFosB en izolita dorsa kaj ventrala strio de sovaĝaj plenkreskaj ratoj post kronika kokaino kaj anfetamina administrado (Hope et al., 1994; Nye et al., 1995; Turgeon et al., 1997) sed nur en la kombinita dorsa kaj ventrala striatumo aŭ izolita dorsa strio de sovaĝaj plenkreskaj musoj post kronika kokaino (Fienberg et al., 1998; Zachariou et al., 2001).
Ni nun pruvas spacan kaj kvantan diferencon en psostostimulant-induktita ΔFosB en postflugaj, periaŭtraj kaj adoltaj musoj. La observado de pli pligrandigita respondo en la bestoj de bestoj kompare kun plenkreskuloj kaj postflugiloj estas plifortigita de la fakto, ke la respondo estas simila en kokainoj kaj anfetaminoj-traktitaj musoj. La psikostimulantoj de kokaino kaj anfetamino ambaŭ pliigas sinapetan dopaminon, krom serotoninon kaj norepinefrinon, sed per diversaj mekanismoj. La kokaino ligas al la transportistoj de plasmalemma por dopamino, serotonina kaj norepinefrino kaj malhelpas ilian reaperon en presenaptajn fina staciojn. Kontraŭe, anfetamino antaŭenigas la liberigon de ĉi tiuj radio-stacioj. La selectiva indukto de ΔFosB en la kerno konsumita nur de la periaŭka aĝo-grupo post 7 d de stimula administrado kaj la relative pli altigita indukto de ΔFosB en la caudate-putamen povas esti neurobiologia reprezento aŭ kaŭzo de la antaŭe notita pliigita tendenco al misuzo de psikostimulantoj en ĉi tio aĝa grupo (Estroff et al., 1989; Myers kaj Anderson, 1991) kaj aliaj longtempe ŝanĝoj en gen-esprimo, kiuj diferencas inter aĝaj grupoj (Andersen et al., 2002). Plie, ĉi tiuj diferencoj povas esti intrínsecamente reguligitaj per evoluaj ŝanĝoj en niveloj de ŝlosilaj molekuloj, inkluzive de ΔFosB mem. La eblaj implikaĵoj de diferencoj en bazaj niveloj de ΔFosB inter aĝaj grupoj estas analogaj al tiu proponita koncerne diferencojn inter rataj cepoj (Haile et al., 2001). Fakte, ni antaŭvidas, ke similaj streĉiĝoj troviĝos inter inbredaj musoj. Ankaŭ eblas, ke musoj de malsamaj aĝoj montros malsamajn molekulajn adaptojn en areoj de la cerbo, krom la kerno accumbens. Pliaj analizoj uzantaj perpliĝajn musojn kun genetike modifitaj modifoj en niveloj de ŝlosilaj molekuloj kaj samtempaj kondutmaj observoj plu provos ĉi tiujn hipotezon.
Piednotoj
- Ricevita Aprilo 8, 2002.
- Revizio ricevita Aŭgusto 6, 2002.
- akceptita Aŭgusto 8, 2002.
Ĉi tiu laboro estis apogita de Naciaj Mezlernejoj de Sano / Nacia Mezlernejo de Neurologiaj Trastatoj kaj Stroke Grant NS41871 (MEE kaj EMU) kaj Nacia Instituto pri Drogaj Misuzoj Grant P30-DA13429 (EMU).
Korespondado devas esti adresita al D-ro. Michelle E. Ehrlich, Thomas Jefferson University, Curtis 310, 1025 Walnut Street, Filadelfia, PA 19107. Retpoŝto: [retpoŝte protektita].
- Kopirajto © 2002 Society for Neuroscience
;
