VTA-s eksitatoorsete sünapsside korral tekitatud ravimi poolt põhjustatud potentseerimine

Unglessi ja kolleegide teerajaja uuring 2001 näitas, et ühekordne kokkupuude kokaiiniga põhjustas VTA DA neuronite eksitatoorse sünapsi puhul sünaptilise tugevuse suurenemise, mõõdetuna 24 h hiljem aju viiludena (Ungless et al., 2001). Seda mõõdeti AMPA-vahendatud eksitatoorsete postsünaptiliste voolude (EPSC) suhte suurenemisena NMDA-vahendatud EPSC-dega (nimetatakse AMPA / NMDA suhteks). Järgnevalt tõestati, et kokaiiniga töödeldud hiirtel eksitatoorse VTA sünapsi puhul on ummistunud järgnev elektriliselt tekitatud LTP. Need tähelepanekud, samuti mitmed teised elektrofüsioloogilised meetmed näitasid, et täheldatud plastilisuse muutus täheldas potentsiaalselt sarnaseid mehhanisme sünaptiliselt tekitatud LTP-ga (Ungless et al., 2001). Siiani on näidatud, et teiste kuritarvitamise ravimite, sealhulgas amfetamiini, morfiini, etanooli, nikotiini ja bensodiasepiinide manustamine võib põhjustada VTA-s sünaptilise tugevuse suurenemist, mis ei ole nähtav psühhoaktiivsete ravimite puhul, millel ei ole kuritarvitamise potentsiaali (Saal et al., 2003; Gao et al., 2010; Tan et al., 2010). See tähelepanek näitab rakuliste vastuste lähenemist VTA-s kõigi kuritarvitatavate ravimite suhtes ja annab võimaliku närvimehhanismi, mille abil saab käivitada sõltuvust põhjustavad esialgsed neuroadaptatsioonid.

Mitte-tingimusliku ravimi manustamise mõju VTA sünaptilisele plastilisusele ekspresseerub ajutiselt, kestev vähemalt 5, kuid vähem kui 10 päeva ja on näidanud, et see korreleerub positiivselt käitumusliku sensibiliseerimise algse arenguga, kuid mitte selle ekspressiooniga (Ungless et al., 2001; Saal et al., 2003; Borgland et al., 2004). Kui kokaiini manustatakse ise, on tulemus üsna erinev, sest plastilisus VTA-s muutub püsivaks ja seda saab avastada isegi 90-i päevadest. (Chen et al., 2008).

Glutamatergiliste sünapside võimendamine VTA DA-rakkudes on arvatavasti seotud kuritarvitatavate ravimite võimega suurendada rakuvälist DA-d NAc-s (Di Chiara ja Imperato, 1988)nd potentsiaalselt kujutab endast „patoloogilise” tasuõppe algatamist, mille käigus tekib narkootikumide sidemete seostamine. Tõepoolest, NMDA retseptorist sõltuvat glutamatergilise sünaptilise tugevuse suurenemist on teatatud VTA DA neuronites cue-premise assotsiatsiooni omandamise ajal (Stuber et al., 2008) ja hiljuti kinnitati, et kokaiin suurendab selektiivselt AMA / NMDA suhet VTA neuronite suhtes, mis projitseerivad NAc-le võrreldes PFC-ga (Lammel et al., 2011); on hästi tõestatud, et dopamiini ülekandmine NAc-s on Pavlovia ühenduse omandamisel kriitiline (Kelley, 2004). Seega võib olla, et VTA DA neuronite võimendamine võib esindada LTP-ga sarnast närvikoodi, võib-olla assotsieeruvat õppeprotsessi, mis võib olla oluline varajase kokaiini põhjustatud käitumuslike reaktsioonide jaoks ja millel on võime käivitada pikaajalisi kohandusi, mis sõltuvad sõltuvusest, kuigi see ei esinda sõltuvuses olevat riiki ise. Teiste ettepanekul võib olla, et sõltuvust tekitavad uimastid valivad aju tasu ahelat, et „uimastada” ravimi väärtust organismile (Kauer ja Malenka, 2007).

Asjakohaste glutamatergiliste projektsioonide päritolu VTA-ga, mis on seotud ravimi poolt indutseeritud plastilisusega, ei ole veel täielikult välja selgitatud. Üks uuring näitas, et VTA glutamatergilised sünapsid, mis on suunatud nii VTA ennast kui ka pedunculopontine'i tuumast (PPN), näitavad, et kokaiin võimendub veelgi, kuid ainult PPN-i afferentidest pärinevaid sünapse on võimendatud Δ-ga⁹-tetrahüdrokannabinool (THC) (hea ja Lupica, 2010). Seega näib, et konkreetsed glutamatergilised afferendid, mis on seotud ravimi poolt indutseeritud potentsiooniga, võivad varieeruda sõltuvalt kõnealusest ravimist ja võib olla ka see, et konkreetne projektsioon on ühine kõikidele ravimi poolt põhjustatud erutilisele plastilisusele VTA-s; viimane on veel kindlaks määratud. TVTA saab ulatuslikke prognoose mitmest aju piirkonnast, sealhulgas PFC, amygdala ja subthalamic tuum (Geisler ja Wise, 2008), millest paljud on mõjutanud VTA DA neuronite lõhkemist (Grillner ja Mercuri, 2002). Tulevased katsed, milles kasutatakse optogeneetilisi meetodeid, võiksid aidata kindlaks määrata, millised projektsioonid vastutavad ravimite poolt põhjustatud võimenduse eest VTA sünapsiinidel, mida täheldati vastusena erinevatele kuritarvitamise ravimitele, seega valgustades selle neuroadaptatsiooni täpset olemust.

VTA-s eksitatoorse sünapsi ajal narkootikumide põhjustatud sünaptilise plastilisuse mehhanismid

Nagu ka keskmise aju DA neuronite elektriliselt indutseeritud LTP korral, on nii kokaiini kui ka nikotiini poolt põhjustatud VTA sünaptilise tugevuse suurenemine tõestatud. sõltub NMDA retseptori aktiveerimisest (Bonci ja Malenka, 1999; Ungless et al., 2001; Mao et al., 2011). Seevastu hiljuti näidati, et kokaiiniga tekitatud potentseerimise säilitamine nõuab proteiinkinaasi Mζ aktiivsust (Ho et al., 2012), iseseisvalt aktiivne proteiinkinaasi C (PKC) isovorm, samas kui ravimite varasemate hiirte VTA DA neuronites esinev piigi ajast sõltuv LTP sõltub tavapärastest PKC isovormidest (Luu ja Malenka, 2008). Nikotiini korral nõuab VTA sünaptiline võimendamine DA neuronite ergutamist, mida vahendavad somatodendriitilised a4β2 nikotiinsed atsetüülkoliini retseptorid (nAChR) (Mao et al., 2011). Nikotiini poolt esile kutsutud presünaptilise glutamaadi vabanemise suurenemine soodustab samuti selle konkreetse sünaptilise plastilisuse indutseerimist, mis tõenäoliselt suureneb NMDA retseptorite aktiveerimise kaudu (Mao et al., 2011).

Suhteliselt rohkem on teada kokaiinist põhjustatud sünaptilise plastilisuse mehhanismidest kui teistest kuritarvitavatest ravimitest põhjustatud plastilisus. Kokaiinitarbimine keskjoonte viiludele toob kaasa NMDA retseptori ülekande võimendumise mõne minuti jooksul ja on tehtud ettepaneku, et selle kaudu sisestatakse NR2B-d sisaldavaid NMDAR-e sünapse, kasutades mehhanismi, mis nõuab D-i aktiveerimist.₅ retseptorid ja uus valgu süntees (Schilstrom et al., 2006; Argilli et al., 2008). On näidatud, et okseksiin A on vajalik nii kiire kokaiiniga indutseeritud NR2B sisaldavate retseptorite sisestamiseks kui ka AMPA / NMDA suurenenud suheteks; vastavalt orexin₁ On näidatud, et retseptori antagonist SB334867 hoiab ära kokaiini suhtes sensibiliseerimise tekke (Borgland et al., 2006). Lisaks NMDA retseptori alaühiku ekspressiooni muutustele on sünteesides täheldatud GluR1i sisaldavate (GluR2-puuduvate) AMPA retseptorite suurenenud tasemeid kohe pärast 3 h pärast kokaiini ekspositsiooni.e (Argilli et al., 2008). See tähelepanek koos teiste hiljutiste tõendusmaterjalidega on viinud hüpoteesini, et kõrge juhtivusega GluR2-i puuduvate retseptorite sünaptiline sisestamine aitab kaasa kokaiini indutseeritud sünaptilise võimenduse ekspressioonile VTA-s (Dong et al., 2004; Bellone ja Luscher, 2006; Mameli et al., 2007; Brown et al., 2010; Mameli et al., 2011), vaadake kommentaare (Kauer ja Malenka, 2007; Wolf ja Tseng, 2012). See GluR2-i puuduvate AMPA-retseptorite sisestamine sõltub NMDA retseptori ülekandest VTA DA neuronites, kuna puudub hiirtel, kellel puuduvad funktsionaalsed NMDA-retseptorid DA neuronites (Engblom et al., 2008; Mameli et al., 2009). IGluR2-i puuduvate AMPA-retseptorite tundmine on oluline, kuna neil on unikaalsed omadused; nad on kaltsiumi läbilaskvad, neil on suurem ühekanaliline juhtivus kui GluR2i sisaldavatel retseptoritel ja seetõttu on neil suur võime muuta sünaptilist ülekannet (Isaac et al., 2007). Seega kujutab GluR2-i puuduvate AMPA-retseptorite sisestamine VTA-sse võimalikku mehhanismi, mille abil kuritarvitamise ravimid võivad kiirendada uimastitarbimise algstaadiumite aluseks olevaid plastilisi kohandusi..

On näidatud, et GluR2-i puuduvate AMPA-retseptorite sisestamine VTA eksitatoorsetesse sünapsiinidesse on vastuseks ravimitele, mis pärinevad mitmest klassist nagu nikotiin ja morfiin, samuti DA VTA neuronite optogeneetilisel aktiveerimisel (Brown et al., 2010). Ttema on toonud kaasa ettepaneku, et kaltsiumiga läbilaskvate GluR2-i puuduvate AMPA-retseptorite sisestamine kujutab endast universaalset mehhanismi, mis võib alustada VTA-sünapside narkootikumide põhjustatud võimendamist (Brown et al., 2010), kuigi amfetamiini andmed ei ole tingimata selle hüpoteesiga kooskõlas (Faleiro et al., 2004). Pealegi, kuna GluR2-i puuduvad AMPA-retseptorid on sissepoole korrigeerivad ja seega toimivad väga vähe voolu 40 mV juures, ei saa nende sisestamine üksi seletada ravimite poolt põhjustatud AMPA / NMDA suhtarvu suurenemist. Hiljutine uuring, milles mõõdeti kõrge lokaliseerunud glutamaadi allika (kahesuguse fotooniga puuritud glutamaadi fotolüüs) poolt esile kutsutud ühekordseid sünaptilisi reaktsioone, näitas, et lisaks AMPA retseptorite vahendatud EPSC-dele vähendas kokaiini kokkupuude ka ühtse NMDA retseptorite vahendatud EPSC-sid (Mameli et al., 2011), andes seega võimaliku mehhanismi, mille abil saab AMPA / NMDA suhteid selles stsenaariumis suurendada (suhe nimetaja alandamisega). Seda tuleb veel uurida teiste kuritarvitamise ravimitega.

GluR2-i sisaldavate GluR2-i puuduvate AMPA-retseptorite ravimi poolt indutseeritud vahetust saab muuta mGluR1-retseptorite aktiveerimise teel VTA-s (Bellone ja Luscher, 2006; Mameli et al., 2007). Seega annab mGluR1-vahendatud AMPA-retseptorite vahetus mehhanismi, mis võib selgitada, miks VTA-sünapsi ravimite poolt esilekutsutud potentseerimine on olemuselt mööduv, kestev 5, kuid mitte 10-päeva (Ungless et al., 2001; Mameli et al., 2007). Tõepoolest, kui mGluR1-i funktsioon VTA-s väheneb 24 h enne kokaiini manustamist, siis kokaiini poolt põhjustatud sissepoole korrigeerimine säilib ka pärast 7-päeva (Mameli et al., 2007, 2009). Seega võib kokaiinist põhjustatud sünaptilise tugevnemise püsimise põhjuseks üks kokaiini põhjustatud kokaiini manustamise järel (erinevalt mitte-tingimuslikust manustamisest), et kokaiini manustamine põhjustab mGluR1i signaali depressiooni VTA-s.

Narkootikumide põhjustatud sünaptiline plastiilsus VTA inhibeerivates sünapsides

Excitatory sünapsid ei ole ainus sünapsi tüüp VTA DA neuronites, mida mõjutavad kuritarvitatavate ravimite mittekontrolliv manustamine. Inhibeerivatel sünapsidel VTA-s on samuti kriitiline roll DA neuronite põlemiskiiruse kontrollimisel, seega on GABAergic'i sünapsi juures plastilisus võimeline oluliselt mõjutama DA ülekannet. Tõepoolest, kokaiin, morfiin ja etanool võivad kõik mõjutada VTA inhibeerivat sünaptilist plastilisust (Melis et al., 2002; Liu et al. 2005; Nugent et al., 2007). Korduv kokaiini kokkupuude in vivo 5 – 7-päevade puhul põhjustab GABA-vahendatud sünaptiliste voolude amplituudide vähenemist, hõlbustades LTP induktsiooni VTA rakkudes, vähendades GABAergilise inhibeerimise tugevust (Liu et al., 2005). Järgnevad uuringud näitavad selle inhibeerimise mehhanismi sõltub endokannabinoidist sõltuvast LTD-st GABAergic'i sünapsis hõlmab ERK1 / 2 aktiveerimist (Pan et al., 2008, 2011). GABA_A VTA dopamiini neuronite retseptori sünapsidel on samuti tugev NMDA-sõltuv LTP (nimetatakse LTP-ks)_GABA) vastuseks kõrgsageduslikule stimulatsioonile (Nugent et al., 2007). See LTP_GABA puudub VTA viilud 2 ja / või 24 h pärast in vivo morfiini, nikotiini, kokaiini või etanooli manustamine (Nugent et al., 2007; Guan ja Ye 2010; Niehaus et al., 2010). Etanooli puhul on LTP ennetamine_GABA vahendab μ-opioidiretseptor (Guan ja Ye, 2010) Koos sünaptilise võimendamisega eksitatoorse sünapsi korral on see LTP kadu_GABA peaks suurendama VTA DA neuronite põletamist pärast ravimi manustamist.

Hiljuti on näidatud, et kuritarvitamise ravimid mõjutavad aeglaselt GABA ülekannet. Seega piisab ühest metamfetamiini või kokaiini annusest, et oluliselt vähendada GABA võimet_B retseptoreid, et kontrollida VTA GABA neuronite põletamist ex vivo 24 h hiljem (Padgett et al., 2012). Metamfetamiini poolt põhjustatud aeglase inhibeeriva postünaptilise potentsiaali (IPSC) vähenemine tuleneb GABA vähenemisest._B retseptor-G valguga seotud sisemiselt korrigeeriv kaaliumikanali (GIRK) voolud, mis tulenevad muutustest proteiinikaubanduses, ja sellega kaasneb presünaptilise GABA tundlikkuse oluline vähenemine_B retseptorid VTA GABA neuronites. Erinevalt ravimi põhjustatud mõjudest GABA-le_A sünapseerib selle GABA depressiooni_BR-GIRK signaalimine püsib paar päeva pärast süstimist (Padgett et al., 2012).

Ravimi poolt põhjustatud potentseerumise käitumuslikud korrelatsioonid VTA DA rakkudes

Nagu eelnevalt mainitud, ekspresseeritakse VTA DA neuronites mittefunktsionaalsete ravimite manustamise mõju sünaptilisele plastilisusele lühiajaliselt, kestes vähemalt 5i, kuid vähem kui 10 päeva ja on osutunud positiivseks korrelatsiooniks käitumusliku sensibiliseerimise algse arenguga, kuid mitte selle ekspressiooniga (Ungless et al., 2001; Saal et al., 2003; Borgland et al., 2004). Hüpoteesi toetuseks, et VTA sünapside ravimi poolt esilekutsutud potentseerimine kujutab endast käitumusliku sensibiliseerimise indutseerimist, vähendab glutamaadi antagonistide VTA-i manustamine ja viiruse vahendatud GluR1-i reguleerimine parandab ravimite lokomotoorseid sensibiliseerivaid omadusi (Carlezon et al., 1997; Carlezon ja Nestler, 2002). Tugevad tõendid NR2A- ja B-sisaldava NMDA-retseptori kaasamise kohta on tähelepanek, et farmakoloogiline inhibeerimine takistab nii sensibiliseerimise teket kui ka sellega seotud kokaiiniga indutseeritud AMPA / NMDA suhtarvu suurenemist (Schumann et al., 2009). Kuid hiirtel, kellel on suunatud NR1i või GluR1-i deletsioon (selektiivne keskjoonte DA-neuronite suhtes) või globaalsel GluR1-i deletsioonil, on kokaiiniravi järgselt vigane käitumuslik sensibiliseerimine ja sellegipoolest ilmnevad AMPA-retseptori voolu vähenemine (Dong et al. 2004; Engblom et al., 2008). Lisandunud väände tagab vaatlus, et CPP ja konditsioneeritud liikumisharjumused puuduvad GluR1-i knockout-hiirtel (Dong et al., 2004) ja kokaiini CPP väljasuremine hiirtel, kes on suunatud GrainR1 deletsiooniga, mis on suunatud keskjoonte DA neuronitele (Engblom et al., 2008), samas kui NR1-i hiirtel on kokaiini CPP taastamine ja käitumusliku sensibiliseerimise ekspressioon nõrgenenud (Engblom et al., 2008; Zweifel et al., 2008). Seega, isegi kui potentsiaalne arengukompensatsioon on mutantsetes hiirtes ja / või võimalik mittetäielik deletsioon, on võimalik, et neuroloogilised protsessid, mis reguleerivad ravimi poolt põhjustatud DA-neuronite võimendamist ja käitumuslikku sensibiliseerimist, on dissotsieerunud. Pigem võib olla, et VTA sünapside võimendamine võib aidata kaasa stimuleeriva omandiõiguse omistamisele ravimitega seotud vihjetele.

Sündikaalsete muutuste mõõtmine sõltumatute ravimite manustamise järgselt on piiratud sõltuvusega haiguse tegelikust seisundist teavitamisel. Inimese seisundi seisukohalt on olulisemad uuringud, kus sünaptilise plastilisuse muutusi mõõdetakse pärast sõltumatut ravimi manustamist, nt operandi eneseanalüüs. Sellega seoses on kokaiini iseenesest manustamisega indutseeritud VTA DA-rakkude sünaptiline tugevnemine ainulaadne püsiv, kestev 3-i kuu abstinensus ja see on osutunud ekstinktsioonikoolituse suhtes resistentseks (Chen et al., 2008). Seega, kuigi algselt sooviti olla mööduv sündmus, tundub, et VTA-l tekkinud ravimit põhjustatud plastilisus on võimeline olema pikaajaline, näidates, et manustamisviis (tingimuslik ja mitte-tingimuslik) on selle pikaealisuse määrav tegur . Seda kinnitab tähelepanek, et selles uuringus ei näidanud kontrollitud kontrollid sarnast AMPA / NMDA suhte suurenemist; see viitab sellele, et õppida kiip-tasu või tegevuste tulemuste assotsiatsiooni, mis juhib plastiilsust. Seevastu toitu või sahharoosi manustamine sarnaste parameetrite alusel suurendab AMPA / NMDA suhteid, mis püsivad 7i suhtes, kuid mitte 21i päevad abstinensuseks, mis on ilmselgelt mööduv võrreldes kokaiini indutseerimisega (Chen et al., 2008). Toidust põhjustatud plastilisuse püsimise puudumine näitab, et kokaiini poolt indutseeritud sünaptilise tugevuse muutus ei ole pelgalt instrumentaal- või cue-premeerivate õppeprotsesside närviline esitus, mis on seotud operandi eneseanalüüsi paradigmaga Reppigem ravimi-spetsiifiline toime, mis potentsiaalselt kujutab endast ravimite ühenduste patoloogilist tugevdamist. Nagu eelnevalt mainitud, on leitud, et tasu ennustavad näpunäited põhjustavad AMPA / NMDA suhtarvude suurenemist VTA-s, kuigi mitte nii püsivad, toetades rolli selles ergutilise sünaptilise funktsiooni modifitseerimisel tasuõppes (Stuber et al., 2008).

Huvitav on see, et AMPA / NMDA suhe suurenemine on sarnane, sõltumata süstide arvust (üksik versus mitu), administreerimisprotokoll (tingimuslik või mitte-tingimuslik) ja juurdepääsu pikkus (piiratud juurdepääs vs laiendatud juurdepääs) (Borgland et al., 2004; Chen et al., 2008; Mameli et al., 2009). See näitab, et VTA DA-rakkudes täheldatud AMPA / NMDA suhe suurenemine on potentsiaalselt lubav sündmus, mis võib tähendada "salentsust", mitte aga aluseks oleva neuropatoloogia algust, mis eeldatavasti suureneb ekspositsiooni jätkumisel.

Narkootikumide poolt põhjustatud plastilisus süütesünapsises NAc-s

Erinevalt VTA-st ei põhjusta üksiku kokaiini süstimine NAc-s sünaptilise tugevuse suurenemist, kui mõõdetakse 24 h hiljem (Thomas et al., 2001; Kourrich et al., 2007). See tähelepanek ja kahesuunaline ajakava, mis järgneb korduvale manustamisele ja tühistamisele dnäitab, et narkootikumide poolt põhjustatud plastilisus NAc-s erineb oluliselt VTA-s täheldatust. Tõepoolest, kui manustatakse korduvalt kokaiini süstimist (et tekitada käitumuslikku sensibiliseerimist), täheldatakse AMC / NMDA suhte vähenemist NAc kesta sünapsiinides, kui mõõdetakse 24 h pärast viimast manustamist.n (Kourrich et al., 2007). See korduvast kokaiinist pärinev sünaptiline depressioon näib VTA-s olevat seotud plastilisusega; mGluR1-i funktsiooni selektiivsel katkestamisel VTA-s on nõutav ainult üks kokaiini süstimine, et tekitada sama NAc-sünapsi depressioon (Mameli et al., 2009). Tselle uuringu autorid väidavad, et VTA prognooside parem ergutamine võib hõlbustada DA ja glutamaadi samaaegset vabanemist NAc-s, suurendades DA vabastamist.. See võib seejärel suunata lokaalse plastilisuse indutseerimise künnise NAc-s, mõjutades ahela ergastatavust või integreerides rakusiseseid signalisatsiooniprotsesse (Mameli et al., 2009).

NAc sünapsi depressiooni funktsionaalne tähtsus ägeda äravõtmise ajal on selles etapis ebaselge. Üks võimalik selgitus võib olla see, et NAc-i keskmiste närviliste neuronite (MSN) depressioon vähendab nende reaktsiooni loomulike rahuldavate stiimulite suhtes, aidates seega kaasa anhedoonia tekkimisele ägeda eemaldamise ajal. Võib ka olla, et AMPA / NMDA suhtarvu vähenemine võib olla tingitud NR2B-d sisaldavate NMDA-retseptorite membraani sisestamisest (suurendades seeläbi suhte nimetajat), kuna kokkuse ekspositsiooni ajal leitakse NAc-kestas uusi vaikseid sünapse. (Huang et al., 2009). Arvatakse, et vaiksed glutamatergilised sünapsid, mis ekspresseerivad funktsionaalseid NMDA retseptori vahendatud voolusid AMPA retseptori vahendatud voolude puudumisel, omavad suuremat võimet sünaptilise ülekande tugevdamiseks (Isaac et al., 1995). Kui need vaiksed sünapsid on genereeritud, võivad need hõlbustada AMPA retseptorite värbamist, suurendades seeläbi ergastavat sünaptilist ülekannet. See annab võimaliku mehhanismi, et selgitada AMPA retseptorite pinna taseme tõusu ja järgnevat AMPAR / NMDAR suhet, mida täheldati NAc-s pikaajalise väljavõtmise ajal. (Boudreau ja Wolf, 2005; Boudreau et al., 2007; Kourrich et al., 2007; Conrad et al., 2008). NR2B-d sisaldavaid NMDA-retseptoreid NAc-s võib samuti kaasata ravim-konteksti assotsiatsioonide moodustamisse, kuna selle subühiku siRNA-knockdown takistab morfiini CPP-d hiirtel, kuid mitte käitumuslikku sensibiliseerimist (Kao et al., 2011).

Erinevalt kokaiinist põhjustab korduva etanooli ekspositsiooni korduv raviskeem sünapsi tugevnemise vastuseks eelnevalt LTD-i indutseerivale stimulatsiooniprotokollile, kui mõõdeti 24 h pärast viimast kokkupuudet (Jeanes et al., 2011). See NMDA-sõltuv võimendamine on mööduv, kuna pärast 48-i h eemaldamist on see hajutatud ja ei LTP ega LTD ei saa esile kutsuda (Jeanes et al., 2011). Autorid tõlgendavad selliseid tugevaid muutusi NAc plastilisuses kui selle protsessi potentsiaali tähtsust etanooli poolt indutseeritud neuroadaptatsioonides. Peale selle, erinevalt psühhostimulantidest, võib etanool toimida NMDA retseptoritel, seega on tal võime otseselt mõjutada glutamatergilist signaalimist.

Sünteesiline võimendus, mida täheldati NAc-s pärast taganemisperioodi

Erinevalt ägeda katkestuse ajal täheldatud depressioonist täheldatakse pärast 10-14-i korduvat kokaiini või morfiini manustamist XNUMX – XNUMX-i päevadel NAc-kestuse sünapsi tugevnemist (Kourrich et al., 2007; Wu et al., 2012). Peale 7-i päevadest kokaiini ühekordse manustamise lõpetamist leitakse mEPSC-de amplituudi suurenemine, samuti kõrgsagedusliku stimulatsiooni (HFS) poolt indutseeritud LTP kadumine nii dopamiini D ekspresseerivates tuum- kui ka tuumavalkudes.₁ retseptor (Pascoli et al., 2012). Ttema muutust sünaptilise plastilisuse esilekutsumise võimes nimetatakse metaplastilisuseks. Kokaiinist põhjustatud metaplastilisust täheldatakse ka pärast kokaiini manustamist. Seega, rottidel, kellel on ise manustatud kokaiin, millele järgneb 3i nädala kas väljasuremine või abstinensus, on tähistatud in vivo pärast PFC stimuleerimist on võimeline suutma välja töötada LTP tuuma tuumasüsteemis. Sellele tähelepanekule järgnes sisend-väljundkõvera vasakpoolne nihutamine, mis viitab fEPSP amplituudi võimendamisele (Moussawi et al., 2009). NAc sünapsiidide võimendumist täheldatakse ka suurenenud AMPA-vahendatud voolude vormis pärast pikemaajalist abstinensuse perioodi pärast iseseisvat manustamist (Conrad et al., 2008). Need andmed viitavad kollektiivselt sellele, et sünaptiline võimendamine NAc-s kujuneb väljavõtmise kestuse funktsioonina või aja funktsioonina pärast kokaiini esimest manustamist. Hiljutine uuring toetab viimast tõlgendust, kuna D-s täheldati mEPSC-de sageduse sarnast suurenemist₁ retseptorite ekspresseerivad MSN-id hiirtel, hoolimata pikaajalise keeluaja puudumisest või esinemisest pärast korduvat kokaiini manustamist (Dobi et al., 2011). Seetõttu tundub, et sündmused, mis viivad NAc-sse glutamatergilise ülekande muutusteni, vajavad aega.

Spetsiifiliste AMPA retseptori allüksuste panus sellesse muutusesse varieerub sõltuvalt eemaldamisastmest ja manustamisviisist; 10 – 21-i päevad nii passiivsetest kui ka iseseisvatest GluR2-i sisaldavatest AMPA retseptoritest tunduvad olevat vastutavad AMPA ülekande muutuste eest (Boudreau ja Wolf, 2005; Boudreau et al., 2007; Kourrich et al., 2007; Ferrario et al., 2010) arvestades, et lisaks 21i päevale lisatakse sünapsiile ka GluR2-i puuduvad AMPA-retseptorid. Viimane järeldus näib olevat nii ainult siis, kui kokaiini manustatakse ise (Conrad et al., 2008; McCutcheon et al., 2011), kuid vaata (Mameli et al., 2009). Arvestades GluR2-i puuduvate AMPA-retseptorite suurenenud juhtivust, võib tekkida see, et nende sisestamine toimub vastusena NAc-sünapsi depressioonile, mis on põhjustatud kokaiini enda manustamisest, mille tulemusena suureneb MSN-i reageerivus eksitatoorse sisendi suhtes, mis käivitab kokaiini otsimise tulevikus. Tõepoolest, GluR2-i puuduvate AMPA-retseptorite blokeerimine NAc-s takistab inkubeeritud cue-indutseeritud kokaiini otsimise ekspressiooni (Conrad et al., 2008) ja ka AMPA või kokaiini poolt indutseeritud kokaiiniotsing blokeeritakse samuti GluR1 mRNA antisenss-oligonukleotiidide süstimisega NAc-sse (Ping et al., 2008).

Ravimi väljakutse pärast äravõtmist taastab sünaptilise võimenduse depressioonile

Kokaiini poolt NAc-s indutseeritud AMPA-retseptori subühikute sünaptilise tugevuse ja pinnaekspressiooni suurenemine pärast mittestandardse manustamise lõpetamist pööratakse seejärel edasi täiendavate kokaiinisüstide manustamisel (uuesti nakatamine) (Thomas et al., 2001; Boudreau et al., 2007; Kourrich et al., 2007; Ferrario et al., 2010). Niisiis täheldatakse veel kord NAc kesta sünaptilist depressiooni, mõõdetuna 24 h pärast seda kokaiini süstimist (Thomas et al., 2001), kuigi vaata (Pascoli et al., 2012). Käitumine näib korreleeruvat sensibiliseerimise ekspressiooniga ja vähemalt amfetamiini puhul on näidatud, et see on klatriini vahendatud ja sõltuv postünaptiliste AMPA retseptorite GluR2-sõltuvatest endotsütoosidest (Brebner et al., 2005). AMPA-retseptorite pinnaekspressiooni vähenemine pärast kokaiini teket on mööduv, sest 7-i päevade jooksul taastub pinnaekspressioon tasemetele, mis on võrreldavad vaidlustamata kokaiiniga töödeldud rottidega (Ferrario et al., 2010). Sellisena ilmneb, et kokaiini ekspositsiooni ja äravõtmise ajalugu võib kergesti muuta sünkaptilise plastilisuse suunda NAc-s.

Hiljuti tehti otsene seos kortikoskoopiliste sünapside võimendumise vahel D-s₁ retseptor-positiivsed rakud pärast 7-i päevade katkestamist ja sensibiliseerimise ekspressiooni. Nagu eelnevalt mainitud, leiti, et pärast 7-i päevadest kokaiini ühekordse manustamise lõpetamist on need sünapsid võimendatud nii südamikus kui ka kestas (mõõdetuna mEPSC amplituudi suurenemisega) ja HFS-i indutseeritud LTP väheneb. Sama ei leitud ka sünapse kohta D₂ retseptor-positiivsed rakud (Pascoli et al., 2012). Optogeneetiliselt ümberpööratud in vivo kasutades protokolli, mis teadaolevalt indutseerib LTD-i, Cortico-Accumbal'i sünapsiidil D₁- retseptor-positiivsed rakud näitasid vähendatud mEPSC-sid ja takistati lokomotoorse sensibiliseerimise ekspressiooni. Oluline on see, et HFS-i võime indutseerida LTP taastati nendele neuronitele (Pascoli et al., 2012), seeläbi näidates otsest seost selle konkreetse sünaptilise kohanemise vahel kortikoskoopilise sünapsi korral ja ülitundlikkuse väljendumist kokaiiniga.

Transkriptsioonifaktorid

Transkriptsioonifaktorid on valgud, mis seonduvad spetsiifiliste DNA järjestustega, et reguleerida geeni transkriptsiooni RNA polümeraasi II kompleksiga (Mitchell ja Tjian, interakteerudes), 1989). Transkriptsioonifaktorid võivad olla indutseeritud või represseeritud vastuseks keskkonnamõjudele, mille tulemuseks on muutused geeniekspressioonis ja lõppkokkuvõttes neuronaalses funktsioonis. Nende potentsiaalsele rollile sõltuvuses on tuvastatud mitmeid transkriptsioonifaktoreid, kuna nende ekspressiooni ja aktiveerimist reguleeritakse mesokortikolimbilise rajaga kuritarvitamise ravimitega. ΔFosB on üks selline transkriptsioonifaktor, mis on oma ebatavalise stabiilsuse tõttu erilist tähelepanu pälvinud. AFosB on FosB geeni kärbitud splaissimisvariant ja see jagab homoloogiat teiste Fos perekonnaliikmetega, kaasa arvatud c-Fos, FosB, Fra1 ja Fra2, mis kõik moodustavad Jun perekonna valkudega (c-Jun, JunB või JunD) moodustunud heterodimeerid. aktivaator-1 (AP-1) transkriptsioonifaktorid (Morgan ja Curran, 1995). Need teised Fos'i pereliikmed indutseeritakse striatumis kiiresti, reageerides psühhostimulantide ägedale manustamisele, kuid nende ebastabiilsuse tõttu on see ekspressioon mööduv ja naaseb basaaltasemetele mõne tunni jooksul (Graybiel et al., 1990; Young jt. 1991; Hope et al., 1992). Vastupidiselt sellele koguneb ΔFosB pärast kroonilise ravimi manustamist striatumisse ja selle ekspressioon kestab mitu nädalat pärast viimast ravimi eksponeerimist (Hope et al., 1994; Nye et al., 1995; Nye ja Nestler, 1996; Pich et al., 1997; Muller ja Unterwald, 2005; McDaid et al., 2006). Käitumiskatsete andmed toetavad ΔFosB rolli mõnedes püsivates mõjudes, mida narkootikumide kuritarvitamine põhjustab. ΔFosB üleekspressioon striatumis viib suurenenud lokomotoorse vastuse tekkele nii ägeda kui ka kroonilise kokaiini suhtes ning suurendab nii kokaiini kui morfiini tugevdavaid omadusi (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003; Zachariou et al., 2006), kuid ΔFosB inhibeerimine tekitab vastupidised käitumuslikud mõjud (Peakman et al., 2003). Tänu oma võimele suurendada kuritarvitatavate ravimite motiveerivaid motivatsioonilisi omadusi, on see transkriptsioonitegur pakutud esindama „molekulaarset lülitit”, mis hõlbustab üleminekut sõltuvusele (Nestler, 2008).

cAMP vastuse elementi siduv valk (CREB) on veel üks transkriptsioonifaktor, mis on olnud märkimisväärse hulga uuringute keskmes tänu tema kavandatud rollile ravimit põhjustatud plastilisuses (McPherson ja Lawrence, 2007). CREB ekspresseeritakse kõikjal ajus ja seda saab aktiveerida paljude rakusiseste signalisatsiooniteede kaudu, mis kulmineeruvad selle fosforüülimises seriin 133is (Mayr ja Montminy, 2001). Fosforüülitud CREB (pCREB) stimuleerib CREB-siduva valgu (CBP) värbamist, mis hõlbustab erinevate allavoolu geenide transkriptsiooni (Arias et al., 1994). pCREB indutseeritakse striatumis kiiresti psühhostimulantide kokkupuutel (Konradi et al., 1994; Kano et al., 1995; Walters ja Blendy, 2001; Choe et al., 2002) ja see on oletatav, et see kujutab endast homeostaatilist mehhanismi, mis hoiab ära käitumisreaktsioonid kuritarvitatavate ravimite suhtes (McClung ja 2003; Dong et al., 2006). Sellega kooskõlas vähendab CREB üleekspressioon NAc kestas kokaiini rahuldavaid omadusi konditsioneeritud kohtade eelistuste (CPP) paradigmas, samas kui CREB inhibeerimisel selles piirkonnas täheldatakse vastupidist (Carlezon et al., 1998; Pliakas et al., 2001). Samamoodi annab CREB päriliku striatumi geneetiline koputus või pärssimine suurenenud tundlikkuse psühhostimulantide lokomotoorse aktiveeriva omaduse suhtes, lisades sellele hüpoteesile täiendavat toetust (Fasano et al., 2009; Madsen et al., 2012).

Kuigi CPP katsete andmed toetavad ideed, et CREB toimib narkootikumide tasu negatiivse modulaatorina, vähemalt kokaiini suhtes, võib see olla ülelihtsustamine. Mitmed uuringud, milles kasutati erinevaid meetodeid CREB funktsiooni muutmiseks NAc kestas, on näidanud, et CREB inhibeerimine vähendab kokaiini tugevdamist eneseanalüüsi paradigmas (Choi et al., 2006; Green et al., 2010; Larson et al., 2011), samal ajal kui kokaiini tugevdamine suureneb CREB üleekspressiooniga selles piirkonnas (Larson et al., 2011). Need lahknevad leiud on ilmselt tingitud nii instrumentaalsete kui ka Pavloviuse konditsioneerimisprotseduuride vahelistest fundamentaalsetest erinevustest ning vabatahtlikest vs. tahtmatu narkootikumide manustamine. CPP hõlmab assotsiatiivseid õppeprotsesse ja arvatakse, et see on pigem ravimi hedooniliste omaduste kaudne mõõde kui narkootikumide tugevdamine. Rep (Bardo ja Bevins, 2000). Vabatahtliku narkootikumide iseseisvat manustamist võivad mõjutada mitmed emotsionaalsed tegurid ja CREB aktiivsuse võime NAc-s vähendada vastuseid anksiogeensetele stiimulitele (Barrot et al., 2002) ja nõrgendada depressiivset käitumist (Pliakas et al., 2001) võib mõjutada ravimi omastamise kalduvust. Huvitav on see, et CREB kustutamine PFC-st põhjustab kokaiini iseseisva manustamise motivatsiooni (McPherson et al., 2010), mis näitab, et CREB-manipuleerimise mõju käitumisele varieerub ka erinevates aju piirkondades. See ei pruugi olla üllatav, arvestades, et CREB transkriptsioon erineb oluliselt rakutüübist (Cha-Molstad et al., 2004) ja seetõttu oleks oluline tuvastada muutused geeniekspressioonis, mis ilmneb CREB allavoolu, mis aitab kaasa nende fenotüüpide tekkele. Asjade täiendamine on tähelepanek, et CREB NAc kestas on nikotiini CPP jaoks oluline (Brunzell et al., 2009), mis viitab sellele, et konditsioneeritud nikotiinitasu aluseks olevad mehhanismid erinevad kokaiini ja morfiini aluseks olevatest mehhanismidest, mida mõlemad tugevdavad CREB inhibeerimine NAc kestas (Carlezon et al., 1998; Pliakas et al., 2001; Barrot et al., 2002).

Epigeneetilised mehhanismid

Epigeneetikal on mitmeid määratlusi, kuid neuroteaduses määratletakse seda tavaliselt geeniekspressiooni muutustena, mis tekivad kromatiini moduleerimise kaudu, mida ei põhjusta muutused selle aluseks olevas DNA järjestuses (McQuown ja Wood, 2010). Kromatiin kirjeldab DNA olekut, kui see on rakku pakitud. Kromatiini põhi korduv ühik on nukleosoom, mis koosneb DNA 147 aluspaaridest, mis on ümbritsetud nelja tuum histooni (H2A, H2B, H3 ja H4) paaridest koosneva oktameeri (Luger et al., 1997). Nende tuumade histoonide amino-otsad võivad läbida mitmeid translatsioonijärgseid modifikatsioone, kaasa arvatud atsetüülimine, metüülimine, fosforüülimine, ubikvitineerimine ja sumoüülimine (Berger, 2007). Nende funktsionaalrühmade lisamist ja eemaldamist histooni sabadest teostab suur hulk histooni modifitseerivaid ensüüme, kaasa arvatud atsetüültransferaasid, deatsetülaasid, metüültransferaasid, demetülaasid ja kinaasid (Kouzarides, 2007). Need histooni modifikatsioonid annavad signaali transkriptsioonifaktorite ja teiste transkriptsioonireguleerimisega seotud valkude värbamiseks ning muudavad kromatiini konformatsiooni, et muuta DNA enam-vähem ligipääsetavaks transkriptsioonimasinale (Strahl ja Allis, 2000; Kouarariidid, 2007; Taverna et al., 2007). Epigeneetilised mehhanismid kujutavad endast seega olulist vahendit, mille abil keskkonnaalased stiimulid võivad reguleerida geeniekspressiooni ja lõpuks käitumist.

Hiljuti on tunnistatud kromatiini modifitseerimist oluliseks mehhanismiks, mis on aluseks ravimite põhjustatud plastilisuse ja käitumise muutustele (Renthal ja Nestler, 2008; Bredy et al., 2010; McQuown ja Wood, 2010; Maze ja Nestler, 2011; Robison ja Nestler, 2011). Selle esimesed tõendid tulenesid Kumari ja kolleegide katsetest, kes kasutasid kromatiini immunosadestamise (ChIP) teste, et näidata, et kokaiin indutseerib histooni modifikatsioone spetsiifilistes geenipromootorites striatumis (Kumar et al., 2005). Konkreetselt põhjustas kokaiini äge manustamine H4i hüperatsetüülimist cFos promootor, samas kui krooniline manustamine andis H3i hüperatsetüülimise BDNF ja Cdk5 promootorid. Histooni atsetüülimine hõlmab atsetüülrühma ensümaatilist ülekandmist histooni põhilisse N-terminaalsesse saba, mis neutraliseerib histooni ja negatiivselt laetud DNA vahelise elektrostaatilise vastasmõju, muutes selle transkriptsiooniaparaadile (Loidl, 1994). See on kooskõlas kokaiini võimega suurendada Fos perekonna transkriptsioonifaktorite ekspressiooni teravalt (Graybiel et al., 1990; Young jt. 1991), samas kui BDNF ja Cdk5 indutseeritakse ainult kroonilise ekspositsiooni korral (Bibb et al., 2001; Grimm et al., 2003).

Histooni hüperatsetüülitud olekut on võimalik saavutada ka eksperimentaalselt histooni deatsetülaasi (HDAC) inhibiitorite manustamisega ja neid ravimeid on kasutatud histooni atsetüülimise globaalse suurenemise mõju uurimiseks kuritarvitamise ravimite käitumuslike reaktsioonide korral. HDAC inhibiitorite süstemaatiline manustamine suurendab sünergistlikult striatumil kokaiinile reageerimisel täheldatud hüperatsetüülimist (Kumar et al., 2005) ja see võimendab kokaiini põhjustatud liikumis- ja kokaiinitasu (Kumar et al., 2005; Sun et al., 2008; Sanchis-Segura jt, 2009). HDAC inhibeerimine võib samuti suurendada lokomotoorse sensibiliseerimise etanooli ja morfiini suhtes ning hõlbustada morfiini CPP-d (Sanchis-Segura et al., 2009Siiski on leitud, et HDAC inhibiitorid takistavad ühtse morfiini ekspositsiooni suhtes sensibiliseerimist (Jing et al., 2011) ja vähendada kokaiini iseseisvat manustamist (Romieu et al., 2008). Need kontrastsed leiud võivad peegeldada erinevusi manustamisprotokollides ja et nad näitavad, et HDAC inhibiitorid ei mõjuta valimatult käitumisreaktsioone ravimitele kõigis tingimustes.

Tänu nende lubavale mõjule geeni transkriptsioonile võivad HDAC inhibiitorid toimida ka teatud tüüpi õppimise hõlbustamiseks (Bredy et al., 2007; Lattal et al. 2007). Hiljuti on näidatud, et HDAC inhibiitori manustamine pärast eelnevalt kokaiiniga seotud keskkonnaga uuesti eksponeerimist võib hõlbustada kokaiini indutseeritud CPP väljasuremist ja see on ilmselt seotud suurenenud histooni H3 atsetüülimisega NAc-s (Malvaez et al., 2010). HDAC inhibiitori suberoüülaniliidhüdroksaamhappe (SAHA) infundeerimine otse NAc-sse CPP konditsioneerimise faasi ajal suurendab konditsioneeritud kokaiini tasu (Renthal et al., 2007), mis näitab, et HDAC inhibeerimine selles piirkonnas võib hõlbustada nii tasustamisega seotud õppimist kui ka väljasuremisõpet, sõltuvalt kontekstist, milles ravimit manustatakse. Edasised katsed on näidanud HDAC5i rolli ja endogeenne HDAC ekspresseeris NAc-s kõrgelt kokaiini tasu moduleerimisel. Kokaiini manustamine suurendab HDAC5 funktsiooni, reguleerides selle defosforüülimist ja sellele järgnevat tuumaimporti ning HDAC5i defosforüülimine NAc-s kahjustab kokaiin-CPP arengut (Taniguchi et al., 2012). Samamoodi nõrgestab HDAC5-i üleekspressioon NAc-s CPP konditsioneerimise faasi ajal kokaiini tasu ja see mõju pöördub tagasi HDAC5i mutantse vormi ekspressioonil NAc-s (Renthal et al., 2007). On võimalik, et HDAC5 avaldab neid toimeid, inhibeerides ravimi poolt indutseeritud geeni transkriptsiooni, mis tavaliselt suurendab kokaiini tasuvust.

Kromatiini modifikatsioonide analüüs, mis leiab aset NAc-s kokaiiniga kokkupuutumise tulemusena, on näidanud paljusid kromatiini modifikatsioone nii CREB kui ka AFosB allavoolu geenide promootorpiirkondades (Renthal et al., 2009). See analüüs näitas ka kahe sirtuiini, SIRT1i ja SIRT2i, mis on HDAC-aktiivsusega valgud ja võivad deaatsetüülida ka teisi rakulisi valke (Denu, 2005). SIRT1i ja SIRT2i indutseerimine on seotud suurenenud H3 atsetüülimisega ja FosB suurenenud seondumisega nende geenipromootoritele, mis viitab sellele, et nad on ΔFosB allavoolu sihtmärgid (Renthal et al., 2009). Arvatakse, et SIRT1i ja SIRT2i ülesreguleerimine on käitumuslik; sirtuiinid vähendavad NAc MSN-i erutatavust vitroning sirtuiinide farmakoloogiline pärssimine vähendab kokaiini tasu, samas kui nende aktiveerimine suurendab tasuvust kokaiinile (Renthal et al., 2009).

Lisaks HDAC-de funktsionaalsele rollile on geneetilised uuringud näidanud ka histooni atsetüültransferaaside (HAT) rolli kuritarvitamise ravimite käitumuslike vastuste vahendamisel. Väidetavalt on kõige olulisem mehhanism, mille abil CBP võimendab geeni transkriptsiooni, läbi oma sisemise HAT aktiivsuse (Bannister ja Kouzarides, 1996) ja hiljutised leiud viitavad CBP HAT aktiivsusele mõnes ravimi kokkupuutest tulenevas epigeneetilises muutuses. Vastuseks ägeda kokaiinile võetakse CBP tööle FosB promootor, kus see atsetüülib histooni H4 ja suurendab FosB ekspressiooni (Levine et al., 2005). Hiirte puhul, mis on CBP jaoks piisavad, värvatakse promootorisse vähem CBP, mille tulemusena väheneb histooni atsetüülimine ja FosB ekspressioon. See vastab ka väiksemale ΔFosB akumulatsioonile striatumis ja mitte üllatav, et neil hiirtel on kokaiinipuudulikkusele reageerimisel vähenenud sensibiliseerimine (Levine et al., 2005). Hiljuti uuris Cra-Loxi rekombinatsioonisüsteemi Malvaez ja kolleegid CBP aktiivsuse rolli, mis paiknes spetsiifiliselt NAc-s kokaiini indutseeritud geeni transkriptsiooni ja käitumise suhtes (Malvaez et al., 2011). Teatati, et CBP sihipärane deletsioon NAc-s põhjustas histooni atsetüülimise ja c-Fose ekspressiooni vähenemise ning kahjustas lokomotoorse aktivatsiooni nii ägeda kui ka kroonilise kokaiini korral (Malvaez et al., 2011). Ka nendes hiirtes inhibeeriti konditsioneeritud kokaiini tasu, andes esimesed tõendid selle kohta, et CBP aktiivsus NAc-s on oluline ravimiga seotud mälu moodustamiseks (Malvaez et al., 2011).

Hiljuti on Kandeli labori katsed näidanud, et epigeneetilised mehhanismid võivad olla aluseks nikotiini hüpoteesitud võimele toimida „väravaravimina“. Enne kokaiiniga kokkupuudet krooniliselt nikotiiniga töödeldud hiirtel oli suurenenud lokomotoorne sensibilisatsioon ja kokaiini tasuvus võrreldes nikotiiniga naiivsete hiirtega (Levine et al., 2011). Lisaks sellele põhjustas nikotiini eeltöötlus parema kokaiini poolt indutseeritud LTP depressiooni ekspressioonisünapsises NAc südamikus, mis ei täheldatud ainult nikotiiniga. 7-i päeva nikotiini ekspositsiooni indutseeritud histooni modifikatsioonide analüüs näitas, et H3 ja H4 atsetüülimine suurenes \ t FosB promootor striatumis, mis ei olnud nii väljendunud vastusena 7-päevasele kokaiini manustamisele. HDAC aktiivsus oli nikotiiniga ravitud hiirte kihtides vähenenud, kuid kokaiiniga ravitud hiirtel muutumatu. Tähelepanuväärselt suutis HDAC inhibiitori infusioon otse NAc-sse jäljendada nikotiini eeltöötluse mõju kokaiini mõju tugevdamisel. Ühtegi neist muutustest ei täheldatud, kui hiiri raviti enne nikotiini kokaiiniga, mis kinnitas nende mõjude ajalist spetsiifilisust. See elegantne katsekomplekt on andnud võimaliku epigeneetilise selgituse selle kohta, miks sigarettide suitsetamine eelneb peaaegu alati kokaiini kasutamisele inimpopulatsioonis (Kandel, 1975; Kandel et al., 1992).

Lisaks histooni atsetüülimisele on histooni metüülimine samuti hiljuti tuntud kuritarvitatavate ravimite poolt indutseeritud käitumuslikult olulise kromatiini modifikatsioonina (Laplant et al., 2010; Maze et al., 2010, 2011). Histooni metüülimine hõlmab ühe, kahe või kolme metüülrühma ensümaatilist lisamist lüsiini või arginiini jääkidele histooni sabade N-otsa juures ning on seotud kas transkriptsiooni aktiveerimise või represseerimisega, sõltuvalt modifikatsiooni iseloomust (riis ja allis , 2001). Esimesed uuringud kokaiini poolt indutseeritud histooni metüülimise uurimiseks viisid välja kaks histooni metüültransferaasi, G9a ja G9a-sarnast valku (GLP), mida reguleeriti pidevalt NAc 24 h-s pärast nii kontingentse kokaiini kokkupuudet kui ka kokaiini ennast. - haldamine (Renthal et al., 2009; Maze et al., 2010). See vähenemine oli seotud histooni H3 lüsiini 9 (H3K9) ja 27 (H3K27) metüülimise sarnase vähenemisega. Seejärel demonstreeriti, et G9a üleekspressioon NAc-s vähendab kokaiini poolt indutseeritud valitud geenide ekspressiooni, vähendab CPP-ga mõõdetud kokaiini tasu ja inhibeerib dendriitrakkude tiheduse suurenemist, mida tavaliselt täheldatakse korduva kokaiini korral (Maze et al., 2010). Vastupidine oli siis, kui G9a ekspressiooni inhibeeriti NAc-s, mille tulemuseks oli suurenenud dendriitrakkude tihedus ja parem kokaiini tasu. On tõendeid, et neid kokaiini indutseeritud muutusi G9a ekspressioonis ja järgnevaid H3K9i ja H3K27i vähenemist reguleerivad AFosB (Maze et al., 2010). Kokkuvõttes näitasid need katsed G9a poolt histooni metüülimise olulist rolli mõnede pikaajaliste kokaiiniga kokkupuute käitumise ja biokeemiliste tagajärgede puhul.

Hiljuti näidati, et histooni H3 lüsiini 9 (H3K9me3) trimetüülimine, mida varem peeti suhteliselt stabiilseks heterokromaatiliseks märgiks, reguleeriti dünaamiliselt NAc-s ägeda ja kroonilise kokaiiniga kokkupuute kaudu (Maze et al., 2011). Korduv kokaiin põhjustas repressiivse H3K9me3 seondumise püsivat vähenemist, mis oli eriti rikastatud mittekodeerivates genoomilistes piirkondades (Maze et al., 2011). Need esialgsed leiud viitavad sellele, et korduv kokaiini kokkupuude võib viia teatud retrotransposteeritavate elementide lahenemiseni NAc neuronites ja oleks väga oluline kindlaks teha nende uudsete epigeneetiliste kohanduste käitumuslikud tagajärjed.

Arvestades sõltuvuse püsivat iseloomu, on hiljutised uuringud uurinud ka DNA metüülimise rolli, mis on stabiilsem epigeneetiline kohandumine võrreldes histooni modifikatsiooniga. DNA metüülimine hõlmab metüülrühmade lisamist tsüsteiinalustele DNA-s ja on üldiselt seotud transkriptsiooni represseerimisega (Stolzenberg et al., 2011). Patsientide aju analüüs, kes said passiivseid kokaiini süstimisi 7i päevadel, või et ise manustatud kokaiin 13i päevadel näitas DNA metüültransferaasi DNMT3a alanemist NAc 24 h pärast viimast kokaiini kokkupuudet (Laplant et al., 2010). Seevastu pärast kroonilisemat kokaiiniravimit (nii passiivne kui ka ise manustatud 3i nädalat või kauem) ja 28i päevasel ajal, dnmt3a Leiti, et mRNA on NAc-s oluliselt suurenenud (Laplant et al., 2010). Seejärel tõestati, et DNA metüülimise / DNMT3a inhibeerimine spetsiifiliselt NAc-s võimendab nii CPP-d kui ka lokomotoorseid sensibiliseerimist kokaiiniga, samas kui vastupidi täheldati pärast DNMT3a üleekspressiooni selles piirkonnas. Lisaks takistas DNMT3a inhibeerimine NAc-s ka kokaiini indutseeritud dendriitrakkude tiheduse suurenemist (Laplant et al., 2010). Kokaiinist tingitud muutuste käitumine NAc lülisamba tiheduses ei ole ikka veel hästi teada. On näidatud, et manipulatsioonid, mis inhibeerivad ravimit põhjustatud lülisamba induktsiooni, vähendavad kokaiini rahuldavaid omadusi (Russo et al., 2009; Maze et al., 2010); teised uuringud on siiski leidnud, et spinogeneesi inhibeerimine võimendab kokaiini tasu (Pulipparacharuvil et al., 2008; Laplant et al., 2010). Kuna kokaiin näib esile kutsuda eksponeerimise ja äravõtmise käigus erinevate dendriitrakkude väga keerulist reguleerimist (Shen et al., 2009) on oletatud, et need erinevused võivad sõltuda muutunud dendriitrakkude tüübist (Laplant et al., 2010).

Siinkirjeldatud katsete põhjal on selge, et rakkude transkriptsioonipotentsiaali reguleerimine ravimi poolt on võtmetähtsusega mehhanism, mis mõjutab käitumishäireid ravimitele ja tasustamisega seotud õppimist. Oluline järgmine samm oleks kindlaks teha, milline neist epigeneetilistest muutustest on kõige olulisem inimeste haiguse seisundi suhtes. Arvestades, et pelgalt uimastitega kokkupuutumine ei ole piisav, et tekitada „sõltuvust” nii inimestel kui ka loomadel, on selliste sõltumatuse käitumuslikke tunnuseid, nagu kompulsiivne uimastitarbimine ja retsidiiv, lähemalt mõõtvad mudelid.