Synapse. 2008 May;62(5):358-69.
Perrotti LI, Weaver RR, Robison B, Renthal W, Maze I, Yazdani S, Elmore RG, Knapp DJ, Selley DE, Martin BR, Sim-Selley L, Bachtell RK, Self DW, Nestler EJ.
allikas
Psühhiaatria osakond, Texas University of Southwestern Medical Center, Dallas, Texas 75390-9070, USA.
Abstraktne
Transkriptsioonifaktor DeltaFosB koguneb ja püsib ajus vastusena kroonilisele stimulatsioonile. Seda akumuleerumist pärast kroonilist ekspositsiooni narkootikumide tarvitamisel on varem näidanud Western blot kõige dramaatilisemalt striatali piirkondades, sealhulgas dorsaalses striatumis (caudate / putamen) ja tuuma accumbensis. Käesolevas uuringus kasutasime immunohistokeemiat, et määratleda suurema anatoomilise täpsusega DeltaFosB indutseerimine kogu näriliste ajus pärast kroonilist ravimist. Laiendasime ka eelmist kokaiini, morfiini ja nikotiini käsitlevat uurimistööd kahe täiendava kuritarvitamise ravimiga: etanooli ja delta (9) -tetrahüdrokannabinooli (Delta (9) -THC, toimeaine marihuaanas). Me näitame siin, et iga nelja kuritarvitamise ravimi, kokaiini, morfiini, etanooli ja delta (9) -THC krooniline, kuid mitte äge manustamine indutseerib tugevalt DeltaFosB tuuma accumbensis, kuigi erinevad sümbolid südamiku- ja koorealade vahel selle tuumaga olid erinevad ravimid. Ravimid erinesid ka deltaFosB induktsiooni astmest dorsaalses striatumis. Lisaks indutseerisid kõik neli ravimit DeltaFosB-d prefrontaalses ajukoores, kusjuures suurim toime oli täheldatud kokaiini ja etanooli puhul ning kõik ravimid põhjustasid vähesel määral DeltaFosB-i amygdalas. Peale selle põhjustasid kõik ravimid hippokampuses DeltaFosB-d ja, välja arvatud etanool, täheldati enamikku sellest indutseerimisest dentaadis. Vastusena ravimi konkreetsele ravile täheldati teistes aju piirkondades DeltaFosB induktsiooni madalamaid tasemeid. Need leiud annavad täiendavat tõendusmaterjali selle kohta, et DeltaFosB indutseerimine tuuma accumbensis on praktiliselt kõigi kuritarvitatavate ravimite tavapärane toime ja et lisaks tuumaklundidele indutseerib iga ravim DeltaFosB aju piirkonnas spetsiifiliselt..
SISSEJUHATUS
Äge kokkupuude kokaiiniga põhjustab transkriptsioonifaktorite c-Fos ja FosB mööduvat indutseerimist striatali piirkondades (Graybiel et al., 1990; Hope jt, 1992; Young jt, 1991), kusjuures krooniline kokkupuude ravimitulemustega αFosB stabiliseeritud isovormide kogunemisel fosB geeni kärbitud splaissingu variant (Hiroi et al., 1997; Hope jt, 1994; Moratalla et al., 1996; Nye et al., 1995). Pärast indutseerimist jätkub ΔFosB nendes piirkondades mitme nädala jooksul valgu ebatavalise stabiilsuse tõttu. Hiljutised uuringud on näidanud, et ΔFosB stabiilsust vahendab täispika FosB ja kõigi teiste Fos perekonna valkude (Carle et al., 2007) C-otsas leiduvate degroni domeenide puudumine ja ΔFosB fosforüülimine selle N juures -terminus (Ulery et al., 2006). Seevastu ei muuda krooniline ravimi manustamine fosB-premRNA splaissimist AfosB mRNA-s ega mRNA stabiilsust (Alibhai et al., 2007), mis näitab veel, et domineerivaks mehhanismiks on AFosB valgu akumulatsioon.
Kasvav tõendusmaterjal näitab, et ΔFosB induktsioon striataalsetes piirkondades, eriti ventralises striatumis või tuumaklundis, on oluline sõltuvuse vahendamisel. AFosB üleekspressioon nendes indutseeritavate bitransgeensete hiirte piirkondades või viiruse poolt vahendatud geeniülekande kaudu suurendab looma tundlikkust kokaiini ja morfiini lokomotoorse aktiveeriva ja rahuldava toimega, samas kui ΔFosB domineeriva negatiivse antagonisti (nimetatakse Δc- Junil on vastupidised toimed (Kelz jt, 1999; McClung ja Nestler, 2003; Peakman et al., 2003; Zachariou et al., 2006). On näidatud, et ΔFosB üleekspressioon suurendab kokaiini stimuleerivat motivatsiooni (Colby et al., 2003). Lisaks indutseerib AFosB eelistatavalt noorukitel kokaiini, mis võib aidata kaasa nende suurenenud haavatavusele sõltuvuse suhtes (Ehrlich et al., 2002).
Sellele vaatamata on olulised küsimused jäänud. Kuigi on teatatud, et mitmete teiste kuritarvitatavate ravimite, sealhulgas amfetamiini, metamfetamiini, morfiini, nikotiini ja fensüklidiini, krooniline manustamine indutseerib strossi piirkondades AFosB (Atkins et al., 1999; Ehrlich et al., 2002; McDaid et al. 2006b; Muller ja Unterwald, 2005; Nye et al., 1995; Nye ja Nestler, 1996; Pich et al., 1997; Zachariou et al., 2006), etanooli ja Δ9-tetrahüdrokannabinooli toime kohta on vähe või üldse mitte teavet (Δ9-THC, toimeaine marihuaanas). Kaks eelnevat uuringut näitasid, et FosB-sarnane immunoreaktiivsus indutseeritakse hipokampuses ja teatud teistes aju piirkondades etanooli ärajätmise ajal, kuid jääb ebaselgeks, kas see immunoreaktiivsus on AFosB või täispikk FosB (Bachtell et al., 1999; Beckmann et al., 1997; ). Etanooli ja (Δ9-THC on eriti olulised, sest need on USAs praegu kaks kõige sagedamini kasutatavat uimastitarvitavat ravimit (SAMHSA, 2005).) Ehkki on tõestatud, et kuritarvitavatel stimulantidel või opiaatidel on ΔFosB indutseeritud teatavad teised isoleeritud aju piirkonnad, mis lisaks tuumade accumbensile ja dorsaalsele striatumile kuuluvad prefrontaalset ajukoort, amygdala, ventraalset pallidumi, ventraliset tegmentaalala ja hipokampust (Liu et al., 2007; McDaid et al., 2006a, 2006b; Nye et al., 1995; Perrotti et al., 2005) ei ole süstemaatiliselt kaardistatud AFosB induktsiooni ajus vastusena kroonilisele ravimi ekspositsioonile.
Käesoleva uuringu eesmärk oli kasutada immunohistokeemilisi protseduure ΔFosB indutseerimise kaardistamiseks ajus pärast nelja prototüüpse narkootikumide kroonilist manustamist: kokaiini, morfiini, etanooli ja Δ9-THC.
MATERJALID JA MEETODID
Loomad
Kõik katsed viidi läbi isaste Sprague Dawley rottidega (Charles River, Kingston, 250-275 g). Loomi hoiti kaks puuri kohta ja harjuti loomade ruumi tingimustele ühe nädala jooksul enne katsete alustamist. Neil oli vaba juurdepääs toidule ja veele. Eksperimendid viidi läbi vastavalt protokollidele, mida vaadati läbi Dallasis asuva Texase Ülikooli Southwestern Medical Centeri institutsionaalse loomade hooldamise ja kasutamise komitee poolt.
Narkootikumide ravi
Krooniline kokaiin
Rotid (n = 6 rühma kohta) said kaks korda päevas kokaiinvesinikkloriidi (15 mg / kg ip; riikliku narkootikumide kuritarvitamise instituudi, Bethesda, MD) süstelahused 0.9-i soolalahuses 14-päevadeks. Kontrollrottid (n = 6 rühma kohta) said ix süstid 0.9% soolalahusega sama kroonilise protseduuri käigus. Kõik süstid tehti loomade kodus olevates puurides. On näidatud, et see ravirežiim annab tugevad käitumuslikud ja biokeemilised kohandused (vt Hope et al., 1994).
Kokaiini iseseisev manustamine
Loomi (n = 6 rühma kohta) koolitati vajutama hooba 45 mg sahharoosipelleti jaoks. Pärast treeningut söödeti loomad ad libitum ja implanteeriti kirurgiliselt pentobarbitaalse anesteesia alla kroonilise jugulaarse kateetriga (Silastic tubing, Green Rubber, Woburn, MA), nagu eelnevalt kirjeldatud (Sutton et al., 2000). Kateeter läbis subkutaanselt, et väljuda seljast läbi 22-gabariidi kanüüli (Plastics One, Roanoke, VA), mis on kinnitatud kranioplastilisse tsementi ja kinnitatud Marlexi kirurgilise võrguga (Bard, Cranston, RI). Enesehooldus viidi läbi operantide katsekambrites (Med Associates, St. Alban, VT), mis olid loomade puurist kontekstuaalselt erinevad ja asuvad erinevas ruumis. Iga kamber oli ümbritsetud heli summutavasse kambrisse, mis oli varustatud infusioonipumba koostega, mis koosnes Razeli mudeli A pumbast (Stamford, CT) ja 10 ml klaasist süstlast, mis on ühendatud vedeliku pöörlemisega (Instech, Plymouth Meeting, PA). . Tygoni toru ühendas pöörde looma kateetri sõlme külge ja oli kinnitatud metallist vedruga. Iga operandi kamber sisaldas kahte hooba (4 × 2 cm2, mis asuvad 2 cm põrandast). Iseseisva treeningu ajal andis 20-i infusiooni vahele üks aktiivne kangi 0.5 g-hoob, mis tõi esile kokaiini infusiooni (0.1 mg / kg 5 ml infusiooni kohta). Infusioonile järgnes 10-i väljalülitusperiood, mille jooksul maja tuli kustutati ja reageerimine ei põhjustanud programmeeritud tagajärgi. Maja valguse valgustus andis märku aegumisaja lõppemisest. Mitteaktiivse hoova hoova vajutamine ei andnud mingit tulemust. 14i iga päev 4-h testiseansi ajal (6 päevad / nädal) manustasid loomad ise oma pimedas tsüklis; keskmine päevadoos oli ~ 50 mg / kg. Rühma loomküpsiseid töödeldi identselt ainult nende poolt, kes said kokaiini infusioone, kui nende ise manustatavad vastased said ravimit. Soolalahuse kontroll-loomade grupil lasti soolalahuste valmistamiseks suruda. On näidatud, et see ravirežiim annab tugevad käitumuslikud ja biokeemilised kohandused (vt Sutton et al., 2000).
Krooniline morfiin
Morfiinipelletid (kumbki sisaldasid 75 mg morfiinalust; Riiklik narkootikumide kuritarvitamise instituut) implanteeriti sc üks kord päevas 5-päeva (n = 6). Kontrollrottidel teostati 5i järjestikuste päevade (n = 6) paralleelkirurgia. On näidatud, et see ravirežiim annab tugevad käitumuslikud ja biokeemilised kohandused (vt Nye ja Nestler, 1996).
Δ9-THC
A9-THC lahustati 1: 1: etanooli, emulsiooni ja soolalahuse 18 lahuses. Hiirtele süstiti subkutaanselt kaks korda päevas, kasutades 9-THC-d või kandjat 15-päeva. A9-THC algannus oli 10 mg / kg ja annus kahekordistati iga kolme päeva järel kuni 160 mg / kg lõppannuseni. Me kasutasime X9-THC-le hiirt, sest on näidatud, et see ravirežiim põhjustab selle liigi käitumist ja biokeemilisi kohandusi (Sim-Selley ja Martin, 2002).
Etanool
Etanooli (95% massist; Aaper, Shelbyville, KY) manustati toiteväärtusega täieliku vedela dieedi abil. See standardne etanooliprotseduur hõlmab 7% [massi / mahu (massi / mahu)] etanooli manustamist laktalbumiin / dekstroosil põhinevale dieedile 17i päevadel, mille jooksul rottid tarbivad tavaliselt etanooli 8 – 12 g / kg / päevas ja saavutada vere etanooli sisaldus kuni 200 mg / dl (Criswell ja Breese, 1993; Frye et al., 1981; Knapp et al., 1998). Toitumine oli toiteväärtusega täielik (vitamiinide, mineraalide ja muude toitainete sisaldus, mis saadi ICN Research Diets'ist ja kalorselt tasakaalustatud (koos dekstroosiga) etanooliga töödeldud rottide ja kontrollrottide puhul. dieedi kogus, mis on samaväärne etanooliga ravitud rottide keskmisega eelmisel päeval. Mõlemad rühmad said etanooli kokkupuuteperioodi jooksul (ei ole näidatud) kergesti kaalu, mis on näidanud, et see annab tugevad käitumuslikud ja biokeemilised kohandused (vt Knapp et al., 1998).
Immunohistokeemia
Kaheksateist kuni 24 h pärast viimast ravi, anesteseeriti loomad sügavalt kloraalhüdraadiga (Sigma, St. Louis, MO) ja perfuseeriti intrakardiaalselt 200 ml 10 mM fosfaatpuhverdatud soolalahusega (PBS), millele järgnes 400 ml 4% paraformaldehüüdi. PBS. Ajusid eemaldati ja neid hoiti üleöö 4% paraformaldehüüdis 4 ° C juures. Järgmisel hommikul viidi ajud 20-i glütserooli 0.1 M PBS lahusesse krüoprotektsiooni jaoks. Koronaalsed lõigud (40 µm) lõigati külmutavale mikrotomile (Leica, Bannockburn, IL) ja töödeldi seejärel immunohistokeemiaks. FosB ja FosB immuunreaktsioonid tuvastati kahe erineva küüliku polüklonaalse antiseerumi abil. Üks antiseerum, mis on tõstatatud FosB C-otsa vastu, mis puudub AFosB-s (aa 317 – 334), tunneb ära täispika FosB, kuid mitte ΔFosB (Perrotti et al., 2004). Teine antiseerum, "pan-FosB" antikeha, tõstatati FosB sisemise piirkonna vastu ja tunneb ära nii FosB kui ka ΔFosB (sc − 48; Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA).
FosB-sarnane värvimine ilmnes avidiin-biotiini peroksidaasi kompleksi meetodi abil. Selle protseduuri jaoks töödeldi ajusektsioone kõigepealt 0.3% H2O2-iga, et hävitada endogeensed peroksidaasid ja seejärel inkubeeriti 1 h 0.3% Triton X-100 ja 3% normaalses kitseseerumis, et vähendada mittespetsiifilist märgistamist. Seejärel inkubeeriti koe osi toatemperatuuril üleöö normaalses kitse seerumis 1%, 0.3% Triton X-100 ja pan-FosB antikehas (1: 5000). Sektsioonid pesti, paigutati 1.5 h-sse 1-is: biotinüülitud kitse-vastase immunoglobuliini (DakoCytomation, Carpinteria, CA) 200-i lahjendus, pesti ja paigutati 1.5 h-sse 1: avidiin-biotiinikompleksi 200 lahjendus Elite komplektist (Vector Laboratories, Burlingame, CA). Peroksidaasi aktiivsus visualiseeriti reageerides diaminobensidiiniga (Vector Laboratories). FosB-immunoreaktiivsete rakkude arvu loendamiseks kasutati kodeeritud slaide. Koodi ei purustatud enne, kui üksiku katse analüüs oli lõppenud.
Kui avastati FosB-sarnane immunoreaktiivsus, viidi läbi FosB-spetsiifilise (C-terminuse; 1: 500) antikeha ja pan-FosB antikeha (sc − 48; 1: 200) topelt fluorestseeruv märgistus, et määrata, kas indutseeritud valk oli tõepoolest ΔFosB. Kasutati avaldatud protokolli (Perrotti et al., 2005). Valgud visualiseeriti, kasutades CY2 ja CY3 fluorofooriga märgistatud sekundaarseid antikehi (Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA). Valgu ekspressiooni lokaliseerimine viidi läbi konfokaalmikroskoobiga (Axiovert 100; LSM 510 koos META emissiooni lainepikkustega 488, 543 ja 633; Zeiss, Thornwood, NY). Siin esitatud pildid võeti selle süsteemi külge ja kujutavad 1 µm paksust sektsiooni läbi Z-taseme.
Statistiline analüüs
ΔFosB + rakkude olulist induktsiooni hinnati t-testide või ühesuunaliste ANOVA-de abil, millele järgnes Newman-Keulsi test post hoc analüüsina. Kõiki analüüse korrigeeriti mitme võrdluse jaoks. Andmed väljendatakse keskmisena ± SEM. Statistiline olulisus määratleti kui P <0.05.
TULEMUSED
ΔFosB indutseerimine ajus
AfosB indutseerimise mudelite otseseks võrdlemiseks ajus erinevates kuritarvitamisviisides kasutasime nelja prototüüpset ravimit, kokaiini, morfiini, etanooli ja Δ9-THC ning uuriti ΔFosB ekspressiooni 18 – 24 h pärast viimast ravimi ekspositsiooni . Me kasutasime standardseid ravirežiime, mida kirjanduses on näidatud kroonilise ravimi ekspositsiooni käitumuslike ja biokeemiliste tagajärgede tekitamiseks (vt lõik Materjalid ja meetodid). ΔFosB tasemed kvantifitseeriti immunohistokeemia abil, keskendudes keskmistele ja eesmise aju piirkondadele, mis on seotud narkootikumide tasustamise ja sõltuvusega. See FosB induktsiooni peen kaardistamine teostati pan-FosB antikehaga, mis tunneb ära nii FosB kui ka täispikk FosB. Kuid me teame, et kogu täheldatud immunoreaktiivsus iga ravimi puhul on tingitud ainult AFosB-st, kuna täispika FosB-le selektiivne antikeha (vt lõik Materjal ja meetodid) ei tuvastanud positiivseid rakke. Veelgi enam, kogu p-FosB antikeha poolt tuvastatud immunoreaktiivsus kadus fosB knockout hiirtel, mis kinnitab selle antikeha spetsiifilisust fosB geeniproduktide suhtes võrreldes teiste Fos perekonna valkudega. Need kontrollid on näidatud kokaiini puhul joonisel 1, kuid neid täheldati ka kõigi teiste ravimite puhul (pole näidatud). Need leiud ei ole üllatavad, sest 18-24 h ajahetkel, mida selles uuringus kasutati, eeldatakse, et viimane ravimi manustamine indutseerib kogu täispikk FosB, jättes stabiilsema ΔFosB ainsaks fosB-geeniks allesjäänud produkt (vt Chen et al., 1995; Hope et al., 1994).
Joon. 1
Fluorestsents-immunohistokeemia topeltmärgistamine, kasutades anti-FosB (pan-FosB, Santa-Cruz) või FosB-vastast (C-terminaalset) antikeha ägeda või kroonilise kokaiiniga ravitud loomade tuumade ja kontrollroti kaudu. Pan-FosB antikeha plekid (veel ...)
Selle uuringu üldtulemuste kokkuvõte on esitatud tabelis I. Leiti, et kõik neli ravimit indutseerivad oluliselt AFosB ajus, kuigi osaliselt erinevad indutseerimismustrid iga ravimi puhul.
Tabel I
ΔFosB indutseerimine ajus kuritarvitamise ravimitega
ΔFosB induktsioon striatali piirkondades
ΔFosB kõige dramaatilisemat indutseerimist täheldati tuumas accumbens ja dorsal striatum (caudate / putamen), kus kõik neli ravimit indutseerisid valku (joonis 2 - joonis 4). Seda näidatakse kvantitatiivselt joonisel 5. ΔFosB indutseerimist täheldati nii tuuma accumbens'i tuum- kui ka alampiirkonnas, kusjuures enamiku ravimite puhul oli südamikus minimaalne induktsioon. Enamiku ravimite puhul täheldati ka ΔFosB tugevat indutseerimist dorsaalses striatumis. Erandiks oli Δ9-THC, mis ei toonud tugevatest suundumustest hoolimata ΔFosB-d tuuma accumbens'i kooresse või seljastriatumisse (vt joonis 4; tabel I). Huvitav on see, et etanool tekitas tuuma accumbens'i südamikus suurima AFosB induktsiooni võrreldes teiste ravidega.
Joon. 2
ΔFosB indutseerimine roti tuumas koguneb kontrollroti (A) või pärast kroonilist ravi etanooli (B), morfiini (C) või kokaiiniga (D). FosB-taolise immunoreaktiivsuse tasemeid analüüsiti immunohistokeemiliselt, kasutades pan-FosB antikeha. (veel ...)
Joon. 4
ΔFosB indutseerimine hiire ajus pärast kroonilist Δ9-THC ravi. FosB-laadse immunoreaktiivsuse tasemeid analüüsiti immunohistokeemiliselt, kasutades kontroll-loomadel (A, C, E) ja kroonilistes A9-THC (B, D, F) antikehades pan-FosB antikehi. Märkus (veel ...)
Joon. 5
ΔFosB induktsiooni kvantifitseerimine striataalsetes piirkondades pärast kroonilist morfiini-, A9-THC-, etanool- ja kokaiiniravi. Tulpdiagrammid näitavad ΔFosB + rakkude keskmist arvu kontrollloomadel ja kroonilise morfiiniga loomadel (veel ...)
ΔFosB indutseerimine tahtliku või sunnitud ravimi ekspositsiooni suhtes
Arvestades ΔFosB dramaatilist indutseerimist striatali piirkondades, olime huvitatud sellest, kas ravimi võime indutseerida valke nendes piirkondades varieerus sõltuvalt tahtluse ja sunnitud ravimi kokkupuutest. Selle küsimuse käsitlemiseks uurisime rottide rühma, kes ise said 14i päeva kokaiini ja võrdlesid ΔFosB induktsiooni nendes loomades nendega, kes said kokaiini, ja ainult neid, kes said ainult soolalahust. Nagu on näidatud joonisel 6, indutseeris iseenesest manustatud kokaiin tugevalt ΔFosB-d tuuma accumbensis (nii südamiku- kui ka shell-alampiirkonnas) ja seljastriatumis, millel oli samaväärne indutseerimissagedus, mida täheldati iseenesest manustatava ravimi ja yoked-manustatud ravimi puhul. Nendes kahes loomarühmas täheldatud ΔFosB induktsiooni ulatus oli suurem kui kokaiini ip süstide korral (vt joonis 5), arvatavasti tingituna palju suuremast kogusest kokaiinist eneseanalüüsi katses (päevased annused: 50 mg / kg iv vs 30 mg / kg ip).
Joon. 6
ΔFosB induktsiooni kvantifitseerimine striataalsetes piirkondades pärast kokaiini kroonilist eneseannustamist. Tulpdiagrammid näitavad ΔFosB + rakkude keskmist arvu kontroll-loomadel ja kokaiiniga ravitud loomadel südamikus ja (veel ...)
ΔFosB indutseerimine teistes aju piirkondades
Lisaks striataalkompleksile põhjustas kuritarvitamise ravimite krooniline manustamine ΔFosB mitmetes teistes ajupiirkondades (vt tabel I). Peaksime rõhutama, et tabelis I esitatud andmed on poolkvantitatiivsed ega tähenda ΔFosB induktsiooni täpset kvantifitseerimist, nagu seda tehti striataalsete piirkondade puhul (joonised 5 ja 6). Sellegipoolest oleme kindlad ΔFosB induktsioonis nendes mittestriataalsetes piirkondades: ΔFosB on nendes piirkondades põhitingimustes praktiliselt tuvastamatu, nii et ΔFosB järjepidev tuvastamine pärast kroonilist ravimiga kokkupuudet on statistiliselt oluline (P <0.05 x2).
Kõigi ravimite tugevat indutseerimist täheldati prefrontaalses ajukoores, morfiin ja etanool näisid kõige tugevamat mõju kõige enamates kihtides (joonis 4 ja joonis 7). Kõik neli ravimit põhjustasid ka madalad ΔFosB induktsioonid stria terminalis (BNST) voodi tuumas, eesmise commissure'i (IPAC) tagumise osa interstitsiaalses tuumas ja kogu amygdala kompleksis (joonis 8). Täheldati ka täiendavaid toimeid, mis on spetsiifilised konkreetsetele ravimitele. Kokaiin ja etanool, kuid mitte morfiin või Δ9-THC, näitasid, et need põhjustavad ΔFosB madalat taset lateraalses vaheseinas, kusjuures mediaalse vaheseina puhul ei esinenud induktsiooni. Kõik ravimid indutseeris ΔFosB-d hipokampuses ja, välja arvatud etanool, täheldati suuremat osa sellest indutseerimisest dentate gyrus (tabel I ja joonis 9). Seevastu indutseeris etanool väga vähe ΔFosB dentate gyrus'es ja indutseeris selle asemel kõrge valgu taseme CA3-CA1 alamväljades. Kokaiin, morfiin ja etanool, kuid mitte Δ9-THC, põhjustasid ΔFosB madalat indutseerumist periaqueductal hallis, samas kui ainult kokaiin indutseeris ΔFosB ventraalses tegmentaalses piirkonnas, kusjuures substantia nigras ei täheldatud induktsiooni (vt tabel I ).
Joon. 7
ΔFosB indutseerimine kontrollroti (A) prefrontaalses ajukoores või pärast kroonilist ravi etanooli (B), morfiini (C) või kokaiiniga (D). FosB-taolise immunoreaktiivsuse tasemeid analüüsiti immunohistokeemiliselt, kasutades pan-FosB antikeha. Sildistamine (veel ...)
Joon. 8
ΔFosB indutseerimine kontrollroti (A) amigdala basaalsetes külgmistes ja keskmistes tuumades või rottidel, kellele manustati kroonilist etanooli (B), morfiini (C) või kokaiini (D). FosB-laadse immunoreaktiivsuse tasemeid analüüsiti immunohistokeemiliselt (veel ...)
Joon. 9
ΔFosB indutseerimine kontrollroti (A) hipokampuses või rottidel, kellele manustati kroonilist etanooli (B), morfiini (C) või kokaiini (D). FosB-taolise immunoreaktiivsuse tasemeid analüüsiti immunohistokeemiliselt, kasutades pan-FosB antikeha. Sildistamine (veel ...)
ARUTLUS
Paljud uuringud on näidanud, et mitut tüüpi kuritarvitamise ravimite, sealhulgas kokaiini, amfetamiini, metamfetamiini, morfiini, nikotiini ja fentsüklidiini, krooniline manustamine indutseerib transkriptsioonifaktorit ΔFosB tuumasõlmedes ja dorsaalses striatumis. (vt viiteid Sissejuhatava osa kohta; vaadatud McClung et al., 2004; Nestler jt, 2001). AFosB indutseerimist striatali piirkondades on täheldatud ka pärast looduslike hüvede kroonilist tarbimist, nagu näiteks rataste käitumine (Werme et al., 2002). Lisaks on teatatud mitmest AFosB induktsiooni madalamast tasemest teatavates teistes aju piirkondades, sealhulgas prefrontaalses ajukoores, amygdalas, ventraalses pallidumis, ventralises tegmentaalses piirkonnas ja hipokampuses (Liu et al., 2007; McDaid et al., 2006a, 2006b; Nye et al., 1996; Perrotti et al., 2005), vastuseks mõnele nendele kuritarvitavatele ravimitele, pole kunagi olnud süstemaatilist kaardistamist ΔFosB raviminduktsiooni kohta ajus. Peale selle, vaatamata enamiku kuritarvitamisviiside uurimisele, ei ole kaks kõige enam kuritarvitatud ainet, etanooli ja Δ9-THC-d, seni uuritud nende võimet indutseerida ΔFosB. Käesoleva uuringu eesmärk oli teostada AFosB esialgne kaardistamine ajus, reageerides nelja kuritarvitamise prototüüpse ravimi kroonilisele manustamisele: kokaiin, morfiin, etanool ja Δ9-THC.
Meie uuringu peamisteks tulemusteks on see, et etanool ja Δ9-THC, nagu kõik teised narkootikumide ravimid, kutsuvad esile suure hulga ΔFosB tasemeid striatali kompleksis. Need tulemused kinnitavad ΔFosB induktsiooni nendes piirkondades kui üldist, kroonilist kohanemist praktiliselt kõigi kuritarvitamise ravimitega (McClung et al., 2004). Striatsiini kompleksi induktsiooni muster erines erinevate ravimite puhul mõnevõrra. Kõik tugevalt indutseeritud ΔFosB tuuma akumuleerub südamikus, samas kui kõik ravimid, välja arvatud Δ9-THC-oluliselt indutseeritud ΔFosB tuuma accumbens'i kestas ja dorsaalses striatumis, ja X9-THC puhul esinesid tugevad suundumused sarnase toime tekkimiseks viimati nimetatud piirkondades. Tuumad ja südamikud on olulised aju tasustamise piirkonnad, mis on osutunud kuritarvitatavate ravimite rahuldava tegevuse kriitilisteks vahendajateks. Samamoodi on seljastriatum seotud ravimi tarbimise kompulsiivse või harjumusliku olemusega (Vanderschuren et al., 2005). Tõepoolest, on näidatud, et ΔFosB induktsioon nendes piirkondades suurendab kokaiini ja morfiini tasuvust ning suurendada ka vastuseid looduslikele hüvedele, nagu näiteks ratta käitumine ja toidu tarbimine (Colby et al., 2003; Kelz et al., 1999; Olausson et al., 2006; Peakman et al., 2003; Werme et al., 2003; Zachariou et al., 2006). Edasine töö on vajalik selleks, et teha kindlaks, kas ΔFosB induktsioon nendes piirkondades vahendab sarnaseid funktsionaalseid kohandusi inimese tundlikkuses teiste kuritarvituste uimastite mõjule.
ΔFosB induktsioon striatali piirkondades ei ole ravimi tahtliku tarbimise funktsioon. Seega näitasime, et kokaiini iseenesest manustamine põhjustas sama taseme ΔFosB tuuma accumbensi ja dorsaalse striatumi puhul, nagu seda täheldati samaväärse ravimi süstimisel saadud loomadel. Need tulemused näitavad, et ΔFosB induktsioon striatumis kujutab endast kuritarvitatavate ravimite farmakoloogilist toimet, sõltumata looma kontrollist ravimi ekspositsiooni üle. Silmatorkav kontrast näitasime hiljuti, et kokaiini manustamine ise kutsub esile mitu korda kõrgemat AFosB taset orbitofrontaalses ajukoores võrreldes kokaiini manustamisega (Winstanley et al., 2007). See toime oli spetsiifiline orbitofrontaalse ajukoorme suhtes, sest nende kahe ravitingimuste korral täheldati prefrostaalses ajukoores ekvivalentseid AFosB induktsiooni tasemeid. Seega, kuigi ΔFosB induktsioon ei ole seotud ravimi omastamise kontrolliga striatali piirkondades, näib, et selliseid motivatsioonitegureid mõjutab see teatud kõrgemates koore keskustes.
Esitame ka poolkvantitatiivseid andmeid, et kõik neli kuritarvitamist põhjustavat ravimit põhjustavad ΔFosB-d mitmes aju piirkonnas väljaspool striatali kompleksi, kuigi üldiselt vähemal määral. Need teised aju piirkonnad hõlmasid prefrontaalset ajukoort, amygdala, IPAC, BNST ja hipokampust. ΔFosB ravimi indutseerimine prefrontaalses ajukoores ja hipokampuses võib olla seotud mõningate kuritarvitamist põhjustavate ravimite mõjuga kognitiivsele jõudlusele, kuigi see on veel otseselt uurimata. Amygdala, IPAC ja BNST on seotud inimese individuaalsete vastuste reguleerimisega aversiivsetele stiimulitele. See tekitab võimaluse, et ΔFosB induktsioon nendes piirkondades pärast kuritarvitamise ravimi kroonilist manustamist vahendab emotsionaalse käitumise ravimite reguleerimist kaugemale tasust. Huvitav on neid võimalusi tulevastes uurimistes uurida.
Neli uimastit, mida siin uuriti, tekitasid ka mõnda ravimiga seotud mõju. Kokaiin indutseeris ainulaadselt AFosB-d ventraalses tegmentaalses piirkonnas, nagu on eelnevalt kirjeldatud (Perrotti et al., 2005). Samamoodi indutseeris kokaiin ja etanool ΔFosB madalat taset külgmise vaheseina puhul. Δ9-THC oli ainulaadne vähem dramaatiliste mõjude suhtes AFosB induktsioonile, võrreldes teiste kuritarvitamise ravimitega tuuma accumbens kestas ja selja striatumis, nagu eespool mainitud. A9-THC oli ka ainulaadne selles, et selle ravimi krooniline ekspositsioon, mitte kõik teised, ei põhjustanud ΔFosB madalat taset periaqueductal hallis. Arvestades hipokampuse ja vaheseina rolli kognitiivses funktsioonis ning nende piirkondade roll ja periaqueductal hall loomade reageerimise reguleerimisel stressiolukordadele, võib piirkondade ja ravimite spetsiifiline ΔFosB induktsioon nendes piirkondades vahendada olulisi aspekte. ravimi toime ajus.
Kokkuvõttes on ΔFosB induktsiooni ajukriitilistes piirkondades laialdaselt näidatud kui jagatud kroonilist kohanemist kuritarvitamise ravimitega. Oleme seda mõistet laiendanud, näidates, et kaks täiendavat ja laialdaselt kuritarvitatavat ravimit, etanooli ja Δ9-THC, indutseerivad ΔFosB-d ka nendes aju piirkondades. Me tuvastame ka mitmeid teisi aju piirkondi, mis on seotud kognitiivse funktsiooni ja stressivastustega, mis näitavad, et vastusena kroonilisele ravimi ekspositsioonile on AFosB induktsioon erinev. Mõned nendest vastustest, nagu ΔFosB indutseerimine striatali piirkondades, on tavalised kõikidel siin uuritud kuritarvitavatel ravimitel, samas kui vastused teistes aju piirkondades on rohkem ravimipõhised. Need leiud suunavad nüüd tulevasi uuringuid, et iseloomustada ΔFosB induktsiooni rolli nendes teistes aju piirkondades. Samuti aitavad nad määratleda ΔFosB antagonistide potentsiaalset kasulikkust narkomaania sündroomide ühiseks raviks.
Joon. 3
ΔFosB indutseerimine roti sabas putamenis kontrollrottil (A) või pärast kroonilist ravi etanooli (B), morfiini (C) või kokaiiniga (D). FosB-taolise immunoreaktiivsuse tasemeid analüüsiti immunohistokeemiliselt, kasutades pan-FosB antikeha. (veel ...)
Tunnustused
Lepingu toetuse sponsor: Riiklik narkootikumide kuritarvitamise instituut.
VIITED
1. Alibhai IN, roheline TA, Nestler EJ. FosB ja ΔfosB mRNA ekspressiooni reguleerimine: in vivo ja in vitro uuringud. Brain Res. 2007: 11: 4322 – 4333.
2. Atkins JB, Atkins J, Carlezon WA, Chlan J, Nye HE, Nestler EJ. ΔFosB piirkonna spetsiifiline induktsioon tüüpiliste ja ebatüüpiliste antipsühhootiliste ravimite korduva manustamise teel. Synapse. 1999: 33: 118 – 128. [PubMed]
3. Bachtell RK, Wang YM, Freeman P, Risinger FO, Ryabinin AE. Alkoholi tarvitamine põhjustab aju piirkonna selektiivseid muutusi indutseeritavate transkriptsioonifaktorite ekspressioonis. Brain Res. 1999: 847: 157 – 165. [PubMed]
4. Beckmann AM, Matsumoto I, Wilce PA. AP-1 ja Egr DNA-ga seondumise aktiivsus suureneb roti ajus etanooli eemaldamise ajal. J Neurochem. 1997: 69: 306 – 314. [PubMed]
5. Carle TL, Alibhai IN, Wilkinson MB, Kumar A, Nestler EJ. FosB destabiliseerimise proteasoomsest sõltuvad ja sõltumatud mehhanismid: FosB degroni domeenide identifitseerimine ja tagajärjed ΔFosB stabiilsusele. Eur J Neurosci. 2007: 25: 3009 – 3019. [PubMed]
6. Chen JS, Nye HE, Kelz MB, Hiroi N, Nakabeppu Y, Hope BT, Nestler EJ. ΔFosB ja FosB-sarnaste valkude reguleerimine elektrokonvulsiivsete krampide (ECS) ja kokaiiniravi abil. Mol Pharmacol. 1995: 48: 880 – 889. [PubMed]
7. Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. ΔFosB suurendab kokaiini stimuleerimist. J Neurosci. 2003: 23: 2488 – 2493. [PubMed]
8. Criswell HE, Breese GR. Etanooli ja flumaseniili sarnane toime shuttle-box vältimise vastuse tekkele kroonilise etanoolravi lõpetamisel. Br J Pharmacol. 1993: 110: 753 – 760. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
9. Ehrlich ME, Sommer J, Canas E, Unterwald EM. Periadolescent hiirtel on kokaiini ja amfetamiini vastusena suurenenud ΔFosB ülesreguleerimine. J Neurosci. 2002: 22: 9155 – 9159. [PubMed]
10. Frye GD, Chapin RE, Vogel RA, Mailman RB, Kilts CD, Mueller RA, Breese GR. Ägeda ja kroonilise 1,3-butaandiooli ravi mõju kesknärvisüsteemi funktsioonile: võrdlus etanooliga. J. Pharmacol Exp Ther. 1981: 216: 306 – 314. [PubMed]
11. Graybiel AM, Moratalla R, Robertson HA. Amfetamiin ja kokaiin indutseerivad c-fos geeni spetsiifilist aktiveerimist striatumi strio-mõned-maatriks-kambrites ja limbilistes alamrühmades. Proc Natl Acad Sci USA. 1990: 87: 6912 – 6916. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
12. Hiroi N, Brown J, Haile C, Ye H, Greenberg ME, Nestler EJ. FosB mutantsed hiired: Fosiga seotud valkude kroonilise kokaiini indutseerimise kadumine ja suurenenud tundlikkus kokaiini psühhomotoorse ja rahuldava toime suhtes. Proc Natl Acad Sci USA. 1997: 94: 10397 – 10402. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
13. Hope BT, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Kroonilise kokaiini poolt reguleeritakse varase geeniekspressiooni ja AP-1i seondumist roti tuumas. Proc Natl Acad Sci US A. 1992, 89: 5764 – 5768. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
14. Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. Pikaajalise AP-1i kompleksi indutseerimine, mis koosneb muutunud Fos-tüüpi valkudest ajus kroonilise kokaiini ja teiste krooniliste ravimitega. Neuron. 1994: 13: 1235 – 1244. [PubMed]
15. Kelz MB, Chen JS, Carlezon WA, Whisler K, Gilden L, Beckmann AM, Steffen C, Zhang YJ, Marotti L, Self DW, Tkatch R, Baranauskas G, Surmeier DJ, Neve RL, Duman RS, Picciotto MR, Nestler EJ . Transkriptsioonifaktori ΔFosB ekspressioon ajus kontrollib tundlikkust kokaiini suhtes. Loodus. 1999: 401: 272 – 276. [PubMed]
16. Knapp DJ, Duncan GE, meeskonnaliikmed FT, Breese GR. Fos-sarnaste valkude ja ultraheli häälestamise indutseerimine etanooli ärajätmise ajal: täiendavad tõendid võõrutusest tingitud ärevuse kohta. Alkohol Clin Exp Res. 1998: 22: 481 – 493. [PubMed]
17. Liu HF, Zhou WH, Zhu peakorter, Lai MJ, Chen WS. M (5) muskariinse retseptori antisenss-oligonukleotiidi mikroinjektsioon VTA-s inhibeerib FosB ekspressiooni NAc-s ja heroiini sensibiliseeritud rottide hipokampuses. Neurosci Bull. 2007: 23: 1 – 8. [PubMed]
18. McClung CA, Nestler EJ. Geeniekspressiooni ja kokaiini tasu reguleerimine CREB ja ΔFosB poolt. Nat Neurosci. 2003: 6: 1208 – 1215. [PubMed]
19. McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. ΔFosB: molekulaarne lüliti aju pikaajaliseks kohanemiseks. Mol Brain Res. 2004: 132: 146 – 154. [PubMed]
20. McDaid J, Dallimore JE, Mackie AR, Napier TC. Muutused accumbal ja pallides pCREB ja ΔFosB morfiinitundlikel rottidel: korrelatsioonid retseptoriga tekitatud elektrofüsioloogiliste meetmetega ventraalses palliumis. Neuropsühharmakoloogia. 2006a: 31: 1212 – 1226. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
21. McDaid J, Graham MP, Napier TC. Metamfetamiini poolt põhjustatud sensibiliseerimine muudab pCREB ja Δ-FosB imetaja aju limbilise ahela erinevalt. Mol Pharmacol. 2006b: 70: 2064 – 2074. [PubMed]
22. Moratalla R, Elibol R, Vallejo M, Graybiel AM. Võrgu tasemel muutused indutseeritavate Fos-Jun valkude ekspressioonis striatumis kroonilise kokaiiniravi ajal. Neuron. 1996: 17: 147 – 156. [PubMed]
23. Muller DL, Unterwald EM. D1i dopamiiniretseptorid moduleerivad ΔFosB induktsiooni roti striatumis pärast vahelduvat morfiini manustamist. J. Pharmacol Exp Ther. 2005: 314: 148 – 154. [PubMed]
24. Nestler EJ, Barrot M, Self DW. ΔFosB: püsiv molekulaarne lüliti sõltuvuse jaoks. Proc Natl Acad Sci USA. 2001: 98: 11042 – 11046. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
25. Nye HE, Nestler EJ. Krooniliste Fosiga seotud antigeenide indutseerimine roti ajus kroonilise morfiini manustamisega. Mol Pharmacol. 1996: 49: 636 – 645. [PubMed]
26. Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Farmakoloogilised uuringud kroonilise Fra (Fosiga seotud antigeeni) indutseerimise kohta kokaiiniga striatumis ja tuumasõlmedes. J. Pharmacol Exp Ther. 1995: 275: 1671 – 1680. [PubMed]
27. Olausson P, Jentsch JD, Tronson N, Neve R, Nestler EJ, Taylor FR. ΔFosB tuumasõlmedes reguleerib toiduga tugevdatud instrumentaalset käitumist ja motivatsiooni. J Neurosci. 2006: 26: 9196 – 9204. [PubMed]
28. Peakman MC, Colby C, Perrotti LI, Tekumalla P, Carle T, Ulery P, Chao J, Duman C, Steffen C, Monteggia L, Allen MR, Stock JL, Duman RS, McNeish JD, Barrot M, Self DW, Nestler EJ, Nestler EJ Schaeffer E. indutseeritav, c-Jun domineeriva negatiivse mutandi aju piirkonna spetsiifiline ekspressioon transgeensetes hiirtes vähendab tundlikkust kokaiini suhtes. Brain Res. 2003: 970: 73 – 86. [PubMed]
29. Perrotti LI, Hadeishi Y, Barrot M, Duman RS, Nestler EJ. ΔFosB indutseerimine tasuvusega seotud aju struktuurides pärast kroonilist stressi. J Neurosci. 2004: 24: 10594 – 10602. [PubMed]
30. Perrotti LI, Bolanos CA, Choi KH, Russo SJ, Edwards S, Ulery PG, Wallace D, Self DW, Nestler EJ, Barrot M. ΔFosB kogunevad GABAergilise raku populatsiooni ventraalse tegmentaala tagumises otsas pärast psühhostimulantravi. Eur J Neurosci. 2005: 21: 2817 – 2824. [PubMed]
31. Pich EM, Pagliusi SR, Tessari M, Talabot-Ayer D, Hooft van Huijsduijnen R, Chiamulera C. Nikotiini ja kokaiini sõltuvust tekitavad omadused. Teadus. 1997: 275: 83 – 86. [PubMed]
32. SAMHSA. O. o. A. Uuringud, alkoholi- ja uimastiteabe riiklik teabekeskus. Rockville, MD: NSDUH seeria H-28; 2005. 2004i uimastitarbimise ja tervise uuringu tulemused: riiklikud tulemused.
33. Sim-Selley LJ, Martin BR. R - (+) - [2,3-dihüdro-5-metüül-3 - [(morfolinüül) metüül] pürrolo [1,2, 3-de] -1,4-b-ensoksasinüül] - (1-naftalenüül) metanooni mesülaadi toime kroonilise manustamise toime (WIN55,212-2) või delta (9) -tetrahüdrokannabinool kannabinoidiretseptori kohandamise kohta hiirtel. J. Pharmacol Exp Ther. 2002: 303: 36 – 44. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
34. Sutton MA, Karanian DA, Self DW. Tegurid, mis määravad kalduvuse kokaiinitootmise suhtes rottidel abstinensuse ajal. Neuropsühharmakoloogia. 2000: 22: 626 – 641. [PubMed]
35. Ulery PG, Rudenko G, Nestler EJ. FosB stabiilsuse reguleerimine fosforüülimise teel. J Neurosci. 2006: 26: 5131 – 5142. [PubMed]
36. Vanderschuren LJ, Di Ciano P, Everitt BJ. Dorsaalse striatumi kaasamine kihis kontrollitud kokaiini otsimisse. J Neurosci. 2005: 25: 8665 – 8670. [PubMed]
37. Werme M, Messer C, Olson L, Gilden L, Thorén P, Nestler EJ, Brené S. ΔFosB reguleerib rataste liikumist. J Neurosci. 2002: 22: 8133 – 8138. [PubMed]
38. Winstanley CA, LaPlant Q, Theobald DEH, roheline TA, Bachtell RK, Perrotti LI, DiLeone FJ, Russo SJ, Garth WJ, Self DW, Nestler EJ. ΔFosB induktsioon orbitofrontaalses ajukoores vahendab tolerantsust kokaiini poolt indutseeritud kognitiivse düsfunktsiooni suhtes. J Neurosci. 2007: 27: 10497 – 10507. [PubMed]
39. Noor ST, Porrino LJ, Iadarola MJ. Kokaiin indutseerib striataalset c-fos-immunoreaktiivset valku dopaminergiliste D1 retseptorite kaudu. Proc Natl Acad Sci USA. 1991: 88: 1291 – 1295. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
40. Zachariou V, Bolanos CA, Selley DE, Theobald D, Cassidy MP, Kelz MB, Shaw-Lutchman T, Berton O, Sim-Selley LJ, DiLeone RJ, Kumar A, Nestler EJ. ΔFosB: ΔFosB oluline osa morfiini toimel tuumasõlmedes. Nat Neurosci. 2006: 9: 205 – 211. [PubMed]