Clin Psychopharmacol Neurosci. 2012 Dec; 10 (3): 136-43. doi: 10.9758 / cpn.2012.10.3.136. Epub 2012 detsember 20.
allikas
Fishberg Neuroteaduste osakond ja Friedmani ajuinstituut, Mount Sinai meditsiinikool, New York, USA.
Abstraktne
Geeniekspressiooni reguleerimist peetakse uimastisõltuvuse usutavaks mehhanismiks, arvestades sõltuvust tekitava käitumishäirete stabiilsust. Sõltuvusprotsessis on viimase kümne või kahe aasta jooksul kaasatud arvukalt transkriptsioonifaktoreid, valke, mis seonduvad spetsiifiliste geenide reguleerivate piirkondadega ja seega nende ekspressiooni tasemeid. Siin vaatleme üha enam tõendeid mitmete tuntud transkriptsioonifaktorite rolli kohta, sealhulgas Fos perekonna valk (ΔFosB), cAMP vastuse elementi siduv valk (CREB) ja tuumafaktor kappa B (NFkB), mitme muu hulgas, uimastisõltuvuses . Nagu näha, avaldab iga tegur aju tasustamisskeemides kuritarvitamise ravimite abil väga erinevat reguleerimist ja vahendab omakorda sõltuvusfenotüübi erinevaid aspekte. Praegused jõupingutused on suunatud sihtgeenide ulatuse mõistmisele, mille kaudu need transkriptsioonifaktorid toovad kaasa nende funktsionaalsed toimed ja nende aluseks olevad molekulaarsed mehhanismid. See töö tõotab paljastada põhjalikult uue ülevaate narkomaania molekulaarsest alusest, mis aitab kaasa sõltuvushäirete diagnostiliste testide ja ravimeetodite parandamisele.
SISSEJUHATUS
Narkomaania transkriptsioonimehhanismide uuring põhineb hüpoteesil, et geeniekspressiooni reguleerimine on üks oluline mehhanism, mille abil krooniline kokkupuude narkootikumide kuritarvitamisega põhjustab ajus püsivaid muutusi, mis on sõltuvushäireid iseloomustavate käitumishäirete aluseks.1,2) Selle hüpoteesi tagajärjeks on see, et mitmete neurotransmitterite süsteemide ja teatud aju neuronaalsete rakutüüpide morfoloogias indutseeritud muutused kroonilise ravimi manustamisega vahendatakse osaliselt geeniekspressiooni muutuste kaudu.
Loomulikult ei vahenda kogu ravimit põhjustatud närvi- ja käitumuslik plastilisus geeniekspressiooni tasemel, kuna me teame, milline on translatsiooni ja posttranslatsioonilise modifikatsiooni ja valgu liikumise sõltuvus sõltuvusega seotud nähtustest. Teisest küljest on geeniekspressiooni reguleerimine üks keskne mehhanism ja tõenäoliselt eriti oluline sõltuvust iseloomustavatele eluaegsetele kõrvalekalletele. Tõepoolest, transkriptsiooni regulatsioon pakub malli, mille peale need teised mehhanismid toimivad.
Viimase ~ 15 aasta töö on andnud üha rohkem tõendeid geeniekspressiooni rolli kohta uimastisõltuvuses, kuna sellega on seotud mitu transkriptsioonifaktorit - valgud, mis seonduvad sihtgeenide promootorpiirkondades spetsiifiliste reaktsioonielementidega ja reguleerivad nende geenide ekspressiooni. uimastitegevuses. Selle skeemi järgi on näidatud Joon. 1kuritarvitamise ravimid tekitavad sünapsis esmaste toimingute kaudu tuumasse signaali muutvaid neuroneid ja reguleerivad paljude transkriptsioonifaktorite ja paljude teiste transkriptsiooni regulatiivsete valkude aktiivsust.3) A Need tuumamuutused ehitatakse järk-järgult ja järk-järgult koos korduva ravimi eksponeerimisega ning toetavad stabiilseid muutusi spetsiifiliste sihtmärk-geenide ekspressioonis, mis omakorda aitavad kaasa püsivatele muutustele närvifunktsioonis, mis säilitavad sõltuvuse.1,4)
See ülevaade keskendub mitmele transkriptsioonifaktorile, millel on näidatud sõltuvuses olulist rolli. Keskendume edasi uimastitega reguleeritud transkriptsioonifaktoritele aju tasustamisskeemides - ajupiirkondades, mis tavaliselt reguleerivad inimese reaktsioone looduslikele hüvedele (nt toit, seks, sotsiaalne suhtlus), kuid on kroonilise narkootikumidega kokkupuute tõttu sõltuvust tekitanud. See aju tasustamise skeem hõlmab dopaminergilisi neuroneid aju ventraalses tegmentaalses piirkonnas ja nende innerveeritavaid limbiliste esiosade mitmeid piirkondi, sealhulgas tuuma accumbensit (ventral striatum), prefrontaalset ajukooret, amygdala ja hipokampust. Nagu näha, on valdav osa senistest sõltuvuse transkriptsioonimehhanismide alastest uuringutest keskendunud tuumale.
ΔFosB
ΔFosB kodeerib FosB geen ja jagab homoloogiat teiste Fos perekonna transkriptsioonifaktoritega, mis hõlmavad c-Fos, FosB, Fra1 ja Fra2.5) Need Fos perekonna valgud heterodimeeruvad Jun perekonna valkudega (c-Jun, JunB või JunD), et moodustada aktiivseid aktivaatorvalgu-1 (AP1) transkriptsioonifaktoreid, mis seonduvad teatud geenide promootorites olevate AP1 saitidega nende transkriptsiooni reguleerimiseks. Need Fos perekonna valgud indutseeritakse kiiresti ja mööduvalt teatud aju piirkondades pärast paljude kuritarvitatavate ravimite ägedat manustamist (Joon. 2).2) Neid reaktsioone nähakse kõige silmapaistvamalt tuumaklundides ja dorsaalses striatumis, aga ka mitmetes teistes aju piirkondades.6) Kõik need Fos perekonna valgud on siiski väga ebastabiilsed ja naasevad basaaltasemetele tunni jooksul pärast ravimi manustamist.
Pärast kroonilist kuritarvitamist manustatakse väga erinevaid ravivastuseid (Joon. 2). ΔFosB biokeemiliselt modifitseeritud isovormid (Mr 35-37 kD) kogunevad samasse aju piirkonda pärast korduvat ravimi eksponeerimist, samas kui kõik Fos'i pereliikmed näitavad tolerantsust (st induktsiooni vähenemine võrreldes esialgse ravimiga).7-9) Sellist ΔFosB kogunemist on täheldatud praktiliselt kõigi kuritarvitamise ravimite puhul, kuigi erinevad ravimid erinevad mõnevõrra tuuma accumbens'i südamikus võrreldes koorega, dorsaalse striatumiga ja teiste aju piirkondadega.2,6) Vähemalt mõnede kuritarvitavate ravimite puhul näib ΔFosB esilekutsumine striataalsetes piirkondades düorfiini sisaldavate keskmiste okaste neuronite - peamiselt D1 dopamiini retseptoreid ekspresseerivate - neuronite jaoks. ΔFosB 35-37 kD isovormid dimeriseeruvad peamiselt JunD-ga, moodustades nendes ajupiirkondades aktiivse ja pikaajalise AP-1 kompleksi,7,10) kuigi on tõendeid vitro uuringud, mida ΔFosB võib moodustada homodimeere.11) ΔFosB ravimi indutseerimine tuuma accumbensis tundub olevat vastuseks ravimi farmakoloogilistele omadustele. Rep ja mis ei ole seotud ravimi tarbimisega, sest loomad, kes ise annavad kokaiini või saavad ravimi süstimist, näitavad selle transkriptsioonifaktori samaväärset indutseerimist selles aju piirkonnas.6) Seevastu ΔFosB induktsioon teatud teistes piirkondades, näiteks orbitofrontaalses ajukoores, vajab ravimi manustamist.12)
35-37 kD ΔFosB isovormid kogunevad kroonilise ravimi ekspositsiooni tõttu nende erakordselt pikkade poolestusaegade tõttu.7-13) Selle stabiilsuse tulemusena säilib AFosB valk neuronites vähemalt mitu nädalat pärast ravimi ekspositsiooni lõpetamist. Nüüd teame, et see stabiilsus on tingitud kahest tegurist: 1) kahe degroni domeeni puudumisest ΔFosB-s, mis esinevad täispikkuses FosB-s ja kõigis teistes Fos-perekonna valkudes ning suunavad need valgud kiirele lagunemisele ja 2) FosB fosforüülimine oma N-otsas kaseiini kinaasi 2i ja võib-olla ka teiste proteiinkinaaside poolt.14-16) ΔFosB isovormide stabiilsus annab uudse molekulaarse mehhanismi, mille kaudu ravimi põhjustatud muutused geeniekspressioonis võivad püsida vaatamata suhteliselt pikkadele ravimite ärajätmise perioodidele. Seetõttu oleme teinud ettepaneku, et ΔFosB toimiks püsiva "molekulaarse lülitina", mis aitab algatada ja seejärel säilitada sõltuvusseisundit.1,2)
Roll sõltuvuses
OsFosB rolli uimastisõltuvuses on suuresti uurinud bittransgeensete hiirte uurimine, kus ΔFosB-d saab indutseerida selektiivselt täiskasvanud loomade tuumaklundides ja seljastriatumis.17) Oluline on see, et need hiired üleekspresseerivad AFosB selektiivselt dünorfiini sisaldavates keskmistes närvirakkudes, kus arvatakse, et ravimid indutseerivad valku. AFosB-üleekspresseerivad hiired näitavad suurenenud lokomotoorseid reaktsioone kokaiinile pärast ägeda ja kroonilise manustamise.17) Need näitavad ka suuremat tundlikkust kokaiini ja morfiini tasulise mõju eest konditsioneerimisanalüüsides,17-19) ja manustada iseseisvalt väiksemaid kokaiini annuseid ja töötada raskemini kokaiini pärast, kui allapanu, kes ei ületa ΔFosB-d.20) Lisaks liialdab ΔFosB üleekspressioon tuuma accumbensis opiaadi füüsikalise sõltuvuse arengut ja soodustab opiaadi analgeetilist taluvust.19) Seevastu AFosB ekspresseerivad hiired on normaalsed mitmetes teistes käitumuslikes domeenides, kaasa arvatud ruumiline õppimine, mida hinnati Morrise vee labürindis.17) AFosB üleekspressiooni spetsiifiline sihtimine tuuma accumbensile viiruse poolt vahendatud geeniülekande abil on andnud võrdväärsed andmed.19)
Vastupidi, FosB ekspressiooni suunamine enkepahliini sisaldavatele keskmistele spiny-neuronitele tuuma accumbensis ja dorsaalses striatumis (need, mis ekspresseerivad peamiselt D2i dopamiini retseptoreid) erinevates bransgeensete hiirte ridades ei näita enamikku neist käitumuslikest fenotüüpidest.19) Vastupidiselt ΔFosB üleekspressioonile põhjustab mutantse Juuni valgu (ΔcJun või ΔJunD) üleekspressioon - mis toimib AP1 vahendatud transkriptsiooni domineeriva negatiivse antagonistina - bitransgeensete hiirte või viiruse vahendatud geeniülekande abil vastupidised käitumuslikud mõjud.18,19,21) Need andmed näitavad, et ΔFosB indutseerimine dünorfiini sisaldavates keskmistes tuumas neuronites põhjustab tuuma looma tundlikkust kokaiini ja teiste kuritarvitatavate ravimite suhtes ning võib kujutada endast mehhanismi ravimite suhteliselt pikaajaliseks sensibiliseerimiseks.
OsFosB induktsiooni roll teistes aju piirkondades on vähem arusaadav. Hiljutised uuringud on näidanud, et ΔFosB induktsioon orbitofrontaalses ajukoores vahendab tolerantsust mõningate ägeda kokaiini kokkupuute kognitiivseid häireid põhjustavate mõjude suhtes, mis võiksid veelgi soodustada narkootikumide tarbimist.12,22)
ΔFosB Target Genes
Kuna ΔFosB on transkriptsioonifaktor, tekitab see arvatavasti selle huvitava käitumusliku fenotüübi nucleus accumbensis, suurendades või pärssides teiste geenide ekspressiooni. Kasutades meie indutseeritavaid bitigeenseid hiiri, mis ekspresseerivad ΔFosB või selle domineerivat negatiivset ΔcJun, ja analüüsides geeniekspressiooni Affymetrix kiipidel, näitasime, et - tuumas accumbens in vivo -AFosB toimib peamiselt transkriptsiooni aktivaatorina, samas kui see toimib repressorina väiksemate geenide alamhulga jaoks.18) See uuring näitas ka ΔFosB domineerivat rolli kokaiini genoomiliste mõjude vahendamisel: ΔFosB on seotud peaaegu ühe neljandiku geenidega, mida krooniline kokaiin mõjutab tuuma accumbensis.
See genoomipõhine lähenemine koos mitme kandidaatgeeni paralleelsete uuringutega on loonud mitmeid ΔFosB sihtgeene, mis aitavad kaasa selle käitumuslikule fenotüübile. Üks kandidaatgeen on GluA2, AMPA glutamaadi retseptori subühik, mida indutseeritakse tuumas accumbensis AFosB poolt.17) Kuna GluA2-i sisaldavatel AMPA kanalitel on madalam üldjuhtivus võrreldes AMPA kanalitega, mis ei sisalda seda alaühikut, võib GluA2i kokaiini- ja AFosB-vahendatud ülereguleerimine tuuma accumbensis olla vähemalt osaliselt seotud vähenenud glutamatergiliste vastustega need neuronid pärast kroonilist ravimi eksponeerimist.23)
Teine FosB sihtmärkgeen on tuumaklundides opioidpeptiid, dünorfiin. Tuletame meelde, et ΔFosB näib olevat indutseeritud kuritarvitamise narkootikumide poolt konkreetselt dünorfiinit tootvates rakkudes selles aju piirkonnas. Kuritarvitamise ravimitel on keeruline mõju dünorfiini ekspressioonile, kusjuures suurenemist või vähenemist täheldatakse sõltuvalt kasutatavatest ravitingimustest. Oleme näidanud, et ΔFosB induktsioon represseerib dünorfiini geeni ekspressiooni tuuma accumbensis.19) Arvatakse, et Dynorphin aktiveerib κ opioidiretseptoreid VTA dopamiini neuronitel ja inhibeerib dopamiinergilist ülekannet ja seeläbi vähendab tasu mehhanisme.24,25) Seega võib dünorfiini ekspressiooni ΔFosB represseerimine aidata kaasa selle transkriptsioonifaktori vahendatud tasumehhanismide võimendamisele. Nüüd on olemas otsesed tõendid dünorfiini geenide represseerimise osalemise kohta ΔFosB käitumuslikus fenotüübis.19)
Veel on tuvastatud täiendavad sihtgeenid. ΔFosB surub c-Fos geen, mis aitab luua molekulaarset lülitit - mitme lühiajalise Fos'i perekonna valgu indutseerimisest pärast ravimi ägedat kokkupuudet ΔFosB domineeriva kuhjumisega pärast kroonilist ravimiga kokkupuudet - viidatud varem.9) Seevastu tsükliin-sõltuv kinaas-5 (Cdk5) indutseeritakse kroonilise kokaiini poolt tuumas accumbensis, mille mõju on vahendatud ΔFosB kaudu.18,21,26) Cdk5 on ΔFosB oluline sihtmärk, kuna selle ekspressioon on otseselt seotud dendriitide selgroo tiheduse suurenemisega kesknärvisüdamike kesknärvisüdametes,27,28) kroonilise kokaiini manustamisega seotud tuumaklundides.29,30) Tõepoolest, ΔFosB induktsioon on osutunud hiljuti nii vajalikuks kui ka piisavaks kokaiinist põhjustatud dendriitrakkude kasvuks.31)
Hiljuti oleme kasutanud kromatiini immunosadestamist (ChIP), millele järgnes promootori kiip (ChIP-kiip) või sügava sekveneerimisega (ChIP-seq), et tuvastada AFosB sihtmärk-geene.32) Need uuringud koos varem viidatud DNA ekspressioonimassiividega pakuvad rikkalikku loetelu paljudest täiendavatest geenidest, millele ΔFosB võib olla suunatud - otseselt või kaudselt. Nende geenide hulka kuuluvad täiendavad neurotransmitterite retseptorid, pre- ja postsünaptilises funktsioonis osalevad valgud, mitut tüüpi ioonkanalid ja rakusisesed signaalvalgud, valgud, mis reguleerivad neuronaalset tsütoskeletti ja rakkude kasvu, ning arvukad valgud, mis reguleerivad kromatiini struktuuri.18,32) Nende arvukate valkude kinnitamiseks on vaja täiendavat tööd heausksus aineFosB kaudu toimiva kokaiini sihtmärgid ja iga valgu täpne roll kokaiini toimimise komplekssete närvi- ja käitumuslike aspektide vahendamisel.
CREB
Tsükliline AMP vastuselemendi siduv valk (CREB) on üks enim uuritud transkriptsioonifaktoreid neuroteaduses ja on seotud neuroloogilise plastilisuse mitmesuguste aspektidega.33) See moodustab homodimeere, mis võivad seonduda tsüklilise AMP vastuse elementide (CRE) geenidega, kuid aktiveerivad esmalt transkriptsiooni pärast seda, kui see on fosforüülitud Ser133is (ükskõik millise valgu kinaasi poolt), mis võimaldab CREB-siduva valgu (CBP) värbamist. soodustab transkriptsiooni. Mehhanism, mille abil CREB aktiveerimine teatud geenide ekspressiooni represseerib, on vähem arusaadav.
Nii psühhostimulaatorid (kokaiin ja amfetamiin) kui ka opiaatid suurendavad CREB aktiivsust akuutselt ja krooniliselt - mõõdetuna suurenenud fosfo-CREB (pCREB) või reportergeeni aktiivsusega CRE-LacZ transgeensetes hiirtes - mitmes ajupiirkonnas, kaasa arvatud tuum accumbens ja seljaaju. .34-36) Selle aktiveerimise ajakava on väga erinev ΔFosB poolt avaldatud ajast. Nagu on kujutatud Joon. 2CREB aktiveerimine on väga äge ravimi manustamise korral väga mööduv ja taastub normaalsele tasemele ühe või kahe päeva jooksul pärast ravi lõpetamist. Lisaks toimub CREB aktiveerimine keskmise dünaamilise neuroni dünorfiini ja enkefaliini alatüüpides.34) Erinevalt kokaiinist ja opiaatidest näitab CREB teiste kuritarvitamise ravimite keerulisemaid ja mitmekesisemaid vastuseid.4)
Katsed, mis hõlmasid CREB või domineeriva negatiivse mutandi indutseeritavat üleekspressiooni bitransgeensetes hiirtes või viirusvektoritega, on näidanud, et CREB aktiveerimine - silmatorkavas vastuolus ΔFosB-ga - tuumas accumbens vähendab kokaiini ja opiaatide tasustavat mõju, mida hinnatakse kohapeal konditsioneerimisel analüüsid.37,38) Sellegipoolest soodustab CREB aktiveerimine, nagu ΔFosB induktsioon, ravimite iseenesest manustamist.39) Oluline on see, et domineeriva negatiivse CREB-ga kaasnevad mõjud on valideeritud endogeense CREB aktiivsuse indutseeritavate koputustega.39-41) Huvitav on see, et mõlemad transkriptsioonifaktorid juhivad ravimi tarbimist; arvatavasti ΔFosB teeb seda positiivse tugevdamise teel, samas kui CREB indutseerib selle fenotüübi negatiivse tugevdamise kaudu. Viimane võimalus on kooskõlas märkimisväärse tõendusmaterjaliga, et CREB aktiivsus selles aju piirkonnas põhjustab negatiivset emotsionaalset seisundit.34,42)
CREB aktiivsus on otseselt seotud tuuma accumbens keskmiste närviliste neuronite funktsionaalse aktiivsusega. CREB üleekspressioon suureneb, samas kui domineeriv-negatiivne CREB väheneb, keskmiste närvirakkude elektriline ergastuvus.43) Võimalikke erinevusi dünorfiini ja enkefaliini neuronite vahel ei ole veel uuritud. Tähelepanu, et K viiruse poolt vahendatud üleekspressioon+ kanali subühik tuuma accumbensis, mis vähendab keskmist spinni neuroni ergastatavust, suurendab lokomotoorseid reaktsioone kokaiinile viitab sellele, et CREB toimib kokaiini käitumusliku sensibiliseerimise katkestusena, suurendades neuronite ergastatavust.43)
Kuritarvitamise ravimid aktiveerivad CREB-d mitmetes aju piirkondades, mis asuvad kaugemal kui tuum. Üheks näiteks on ventraalne tegmentaal, kus kokaiini või opiaatide krooniline manustamine aktiveerib CREB dopamiinergilistes ja mitte-dopamiinergilistes neuronites. See efekt näib soodustavat või nõrgendavat kuritarvitamist põhjustavate ravimite rahuldavat vastust sõltuvalt sellest, milline on ventraalse tegmentaala alampiirkond.
CREB jaoks on tuvastatud arvukalt sihtmärkgeene nii avatud kui ka kandidaatgeenide meetodite kaudu, mis vahendavad neid ja teisi toimeid tuuma accumbens keskmistele spiny neuronitele ja sellest tulenevale CREB käitumuslikule fenotüübile.18,32,36) Silmatorkavad näited hõlmavad opioidpeptiidi dynorfiini,37) mis toidab tagasi ja pärsib dopaminergilist signaaliülekannet tuuma accumbens'ile, nagu varem öeldud.24,25) Samuti on kaasatud teatud glutamaadi retseptori allüksused, nagu GluA1 AMPA alaühik ja GluN2B NMDA alaühik, samuti K+ ja Na+ ioonkanali alamühikud, mis koos eeldavad tuuma accumbens rakkude erutatavust.43,44) BDNF on veel üks CREB sihtmärkgeen tuumaklundides ja see on seotud ka CREB käitumusliku fenotüübi vahendamisega.35) Samuti on näidatud, et CREB-induktsioon aitab kaasa kokaiini indutseerimisele dendriitsete selgroolülide keskmistes tuumas neuronites.45)
CREB on vaid üks paljudest seotud valkudest, mis seovad CRE-sid ja reguleerivad sihtgeenide transkriptsiooni. Mitmed tsüklilise AMP vastuselemendi modulaatori (CREM) geeni tooted reguleerivad CRE-vahendatud transkriptsiooni. Mõned tooted (nt CREM) on transkriptsiooni aktivaatorid, teised aga (nt ICER või indutseeritav tsükliline AMP repressor) toimivad endogeensete domineerivate negatiivsete antagonistidena. Lisaks võivad mitmed aktiveerivad transkriptsioonifaktorid (ATF-id) mõjutada geeni ekspressiooni osaliselt seondudes CRE-saitidega. Hiljutised uuringud on neid erinevaid transkriptsioonifaktoreid seostanud ravivastustega. Amfetamiin indutseerib ICER-i ekspressiooni nucleus accumbensis ja ICER-i üleekspressioon selles piirkonnas suurendab viiruse vahendatud geeniülekande abil looma tundlikkust ravimi käitumuslike mõjude suhtes.46) See on kooskõlas ülaltoodud järeldustega, et domineerivate negatiivsete CREB mutantide kohalik üleekspressioon või CREB lokaalne langus avaldab sarnast mõju. Amfetamiin indutseerib ka ATF2i, ATF3i ja ATF4i tuuma accumbensis, samas kui ATF1 või CREM puhul ei täheldata mingit toimet.47) ATF2i üleekspressioon selles piirkonnas, nagu ICER, suurendab käitumuslikke vastuseid amfetamiinile, samas kui ATF3 või ATF4i üleekspressioonil on vastupidine mõju. Nende erinevate CREB perekonna valkude sihtgeenide kohta on väga vähe teada, mis on oluline tulevaste uuringute suund.
NFκB
Tuumafaktor-KB (NFkB), transkriptsioonifaktor, mis aktiveerub kiiresti mitmesuguste stiimulite poolt, on kõige paremini uuritud selle rolli osas põletikulises ja immuunvastuses. See on hiljuti osutunud oluliseks sünaptilises plastilisuses ja mälus.48) NFkB indutseeritakse tuuma accumbensis korduva kokaiini manustamisega,49,50) kus see on vajalik kokaiini indutseerimiseks tuum dumbriitiliste selgroolülide keskmistel okkastel neuronitel. Selline NFκB esilekutsumine aitab sensibiliseerida ravimi tasuvale toimele.50) Praeguste uuringute peamine eesmärk on tuvastada sihtgeenid, mille kaudu NFKB põhjustab selle raku- ja käitumusliku plastilisuse.
Huvitav on see, et NFkB kokaiini indutseerimine toimub AFosB vahendusel: ΔFosB üleekspressioon tuuma accumbensis indutseerib NFkB-d, samas kui ΔJJun domineeriva negatiivse ploki üleekspressioon tekitab transkriptsioonifaktori kokaiini induktsiooni.21,49) NFkB reguleerimine ΔFosB poolt illustreerib keerulisi transkriptsioonikaskaase, mis on seotud ravimi toimega. Samuti on NFkB seotud metamfetamiini mõningate neurotoksiliste toimetega striatali piirkondades.51) NFkB rolli keskmises spiny neuronite spinogeneesis on hiljuti laiendatud stressi- ja depressioonimudelitele,52) erilise tähtsusega leidmine depressiooni ja sõltuvuse kaasnemise ning stressi poolt põhjustatud retsidiivi uimastite kuritarvitamise korral.
MEF2
Müotsüütide tõhustavat faktorit 2 (MEF2) avastati oma rolli eest südame müogeneesi kontrollimisel. Veelgi kordamööda on MEF2 seotud ajude funktsiooniga.53) Mitmeid MEF2i isovorme ekspresseeritakse ajus, kaasa arvatud kesknärvisüdamikud, kus nad moodustavad homo- ja heterodimeere, mis võivad aktiveerida või represseerida geeni transkriptsiooni sõltuvalt nende värvatud proteiinide iseloomust. Hiljutine töö kirjeldab võimalikku mehhanismi, mille abil krooniline kokaiin pärsib MEF2i aktiivsust tuuma accumbensis osaliselt D1 retseptor-cAMP-sõltuva kaltsineuriini, Ca2i inhibeerimise kaudu.+sõltuv valgu fosfataas.28) Samuti võib olla kaasatud Cdk5i kokaiini reguleerimine, mis on ka kokaiini ja ΔFosB sihtmärk, nagu eespool märgitud. See MEF2 aktiivsuse vähenemine on vajalik dendriitrakkude kokaiini indutseerimiseks keskmistel närvirakkudel. Praeguse töö oluline eesmärk on tuvastada sihtgeene MEF2i kaudu, mis tekitab selle efekti.
TULEVIKU SUUNAD
Ülalkirjeldatud transkriptsioonifaktorid on vaid mõned paljudest, mida on aastate jooksul uuritud sõltuvusmudelites. Teised sõltuvusega seotud isikud hõlmavad glükokortikoidi retseptorit, tuuma accumbens 1i transkriptsioonifaktorit (NAC1), varajase kasvu reaktsiooni tegureid (EGR) ja signaali muundureid ja transkriptsiooni aktiveerijaid (STATs).1,2) Nagu üks näide, on kokaiini otsimiseks vaja dopaminotseptiivsetes neuronites glükokortikoidi retseptorit.54) Tulevaste uuringute eesmärk on saada täielikum ülevaade transkriptsioonifaktoritest, mis on indutseeritud tuuma accumbensis ja teistes ajuhüvitiste piirkondades, reageerides kroonilisele ekspositsiooni kuritarvitamisele ja määratlema sihtmärkgeenide ulatuse, mis mõjutavad nende käitumist fenotüübi mõjutamiseks. sõltuvus.
Tulevaste uuringute teine peamine eesmärk on piiritleda täpsed molekulaarsed sammud, mille abil need erinevad transkriptsioonifaktorid reguleerivad nende sihtgeene. Seega teame nüüd, et transkriptsioonifaktorid kontrollivad geeniekspressiooni, värvates nende sihtmärk-geenide hulka reaaktivaatorit või ko-repressorvalke, mis üheskoos reguleerivad kromatiini struktuuri geenide ümber ja sellele järgneva RNA polümeraasi II kompleksi värbamist, mis katalüüsib transkriptsioon.4) Näiteks on hiljutised uuringud näidanud, et ΔFosB võime indutseerida cdk5 geeni esineb samaaegselt histooni atsetüültransferaasi ja sellega seotud kromatiini remodelleeruvate valkude värbamisega geeni.55) Seevastu FosB võime c-Fose geeni represseerida toimub samaaegselt histooni deatsetülaasi ja eeldatavasti mitmete teiste repressiivsete valkude, näiteks repressiivse histooni metüültransferaasi (Joon. 3).2,9,31) Arvestades, et sajad kromatiini reguleerivad valgud on tõenäoliselt kaasatud geeni koos selle aktiveerimise või represseerimisega, on see töö vaid jäämäe tipp, mis sisaldab tohutuid andmeid, mida tuleb lähiaastatel avastada.
Kuna ravimiga reguleeritud transkriptsioonifaktorite sihtmärk-geenide tuvastamisel on tehtud edusamme, annab see informatsioon üha täiuslikuma malli, mida saab kasutada ravimite avastamiseks. Loodetavasti töötatakse välja uued ravimeetodid, mis põhinevad nendel dramaatilistel edusammudel, mis on seotud sõltuvuse põhjustavate transkriptsioonimehhanismide mõistmisega.
;