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.
Boarne
Department of Psychiatry, The University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas, Texas 75390-9070, USA.
Abstract
De transkriptyffaktor DeltaFosB sammelt en bliuwt yn it brain it antwurd op chronike stimulearring. Dizze akkumulaasje nei chronike eksposysje foar drugs fan misbrûk is earder bewurke west troch Western Blot de meast dramatyske yn striatal gebieten, wêrûnder dorsale striatum (caudate / putamen) en nucleus accumbens. Yn 'e hjoeddeiske stúdzje brûkten wy immunhistochemystika om mei in gruttere anatomale prestizje de yndeksje fan DeltaFosB yn' e heule harsens nei chronike medyske behanneling. Wy hawwe ek ûndersocht dien foar ûndersyk nei kokaine, morphine en nikotine oan twa ekstra medisinen fan misbrûk, ethanol en Delta (9) -tetrahydrocannabinol (Delta (9) -THC, de aktive yngrediïnt yn marihuana). Wy sjogge hjir dat chronike, mar net wiidweidige administraasje fan elke fan fjouwer drugs fan misbrûk, kokaïne, morphine, ethanol en Delta (9) -THC, robúst yntellekt DeltaFosB yn nukleus accumbens, hoewol ferskillende patroanen yn 'e kearn- en shell-subregio's fan dizze kearn wienen sichtber foar de ferskate drugs. De medisinen ûnderskieden ek yn har mjitte fan DeltaFosB ynduzikaasje yn dorsale striatum. Boppedat hawwe alle fjouwer drugs oanwêzich DeltaFosB yn prefrontal cortex, mei de grutste effekten dy't beoardiele binne mei kokaine en ethanol, en alle drugs drage DeltaFosB yn lyts yn amygdala. Fierder hawwe alle medisinen DeltaFosB yn 'e hippocampus, en, mei útsûndering fan ethanol, de measte fan dizze ynduksje yn' e tosken sjoen. Lytse nivo's fan DeltaFosB ynduksje waarden sjoen yn oare harsensgebieten yn antwurd op in bepaalde medyske behanneling. Dizze befinings jouwe mear as dat induction fan DeltaFosB yn nucleus accumbens in mienskiplike aksje fan praktysk alle drugs fan misbrûk is en dat, neidat de nucleus accumbens, elke drugs befoarderet DeltaFosB op in regio-spesifike manier yn it harsens.
YNLIEDING
Akute eksposysje foar koäkije feroarsaket de trochgeande yndeksje fan 'e transkripteursfaktoren c-Fos en FosB yn striatalgebieten (Graybiel et al., 1990; Hope et al., 1992; Young et al., 1991), wylst in kwantum eksposysje nei de medikamresultaten yn 'e accumulation fan stabilisearre isoformen fan ΔFosB, in truncated splice fariant fan it fosB-gen (Hiroi et al., 1997; Hope et al., 1994; Moratalla et al., 1996; Nye et al., 1995). Eartiids wurdt ΔFosB yn dizze regio's foar inkele wiken trochinoar bliuwt troch de ungewoane stabiliteit fan it protein. Mear resinte ûndersiken hawwe oanjûn dat de Stabiliteit fan ΔFosB troch it ûntbrekken fan degrûndomains fûn wurdt fûn yn 'e C-termini fan folsleine FosB en alle oare Fos-famyljeproteinen (Carle et al., 2007) en troch de phosphorylaasje fan ΔFosB oan syn N -terminus (Ulery et al., 2006). In contrast, feroaret it chronike medyske administraasje net oan it spleatjen fan fosB premRNA yn ΔfosB mRNA, noch de stabiliteit fan 'e mRNA (Alibhai et al., 2007), dy't fierder oanjout dat de accumulation fan ΔFosB protein de belangrykste meganisaasje is.
Wachtwurken jouwe oan dat ΔFosB yndeksearring yn striatalgebieten, benammen de ventral striatum of nucleus accumbens, is wichtich yn mediatorjende aspekten fan ferslaving. Oare ekspresjonearring fan ΔFosB yn dizze regio's fan inducible bitransgene mice, of fia virale mediïntearre gene transferinsje, ferheget de sensibiliteit fan in dier foar de locomotor-aktivearjende en loyendende effekten fan kokaïne en fan morphine, wylst it ekspresje fan in dominante negative antagonist fan ΔFosB (neamd Δc- Jun) hat de tsjinoerstelde effekten (Kelz et al., 1999, McClung en Nestler, 2003; Peakman et al., 2003; Zachariou et al., 2006). ΔFosB-overexpresjonearring is ek te sjen om stimuaasjemotivaasje te fergrutsjen foar kokaïne (Colby et al., 2003). Boppedat wurdt ΔFosB foarkomt indirekt troch kokaïne yn adolesinte dieren, dy't bydrage kinne oan har ferhege kwetsberens oan taflecht (Ehrlich et al., 2002).
Nettsjinsteande dit bewiis bliuwe wichtige fragen. Hoewol it chronike bestjoer fan ferskate oare drugs fan misbrûk, lykas amfetamin, methamphetamine, morphine, nicotine, en phencyclidine, wurde rapportearre om 't yn' e striatal regio 's ΔFosB te stimulearjen (Atkins et al., 1999, Ehrlich et al., 2002, McDaid et al. 2006b; Muller en Unterwald, 2005, Nye et al., 1995, Nach, Nestler, 1996, Pich et al. 1997; Zachariou et al., 2006), lyts of gjin ynformaasje is beskikber oer de aksjes fan ethanol en Δ9-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC, de aktive ynstrumint yn marijuana). Twa foarôfgeande ûndersiken litte sjen dat FosB-like ymmunaktiviteit yn hippocampus en guon oare harsensgebieten yndrukt yn 'e ethanolwinning, mar it bliuwt ûnwittend oft dizze immunreaktiviteit foarmet ΔFosB of folsleine FosB (Bachtell et al., 1999; Beckmann et al., 1997 ). Studie fan ethanol en (Δ9-THC binne benammen wichtich, om't dizze twa fan 'e meast brûkte drugs fan misbrûk binne hjoeddeiske (SAMHSA, 2005), ek al binne stimulant of opiate drugs fan misbrûk binne oanjûn dat ΔFosB yn Guon oare isolearre harsensregio's, dy't, neist de nucleus accumbens en dorsal striatum, prefrontale cortex, amygdala, ventral pallidum, ventral tegmentale gebiet, en hippocampus (Liu et al., 2007; McDaid et al., 2006a, 2006b; Nye et al., 1995; Perrotti et al., 2005), is der gjin systematyske mapping fan ΔFosB-ynduksje yn it harsens yn antwurd op chronike medisynbelibbing.
It doel fan de hjoeddeistige stúdzje wie om immunhistochemyske prosedueres te brûken om de yndeksje fan ΔFosB oer it brein te behanneljen nei chronike administraasje fan fjouwer prototypyske drugs fan misbrûk: kokaine, morphine, ethanol en Δ9-THC.
MATERIALEN EN METOADES
bisten
Alle eksperiminten waarden útfierd mei manlju Sprague Dawley rat (Charles River, Kingston, 250-275 g). Dieren waarden twa per cage ûnderbrocht en ferfongen nei de bistenimstannige betingsten foar in wike foar begjin fan eksperiminten. Se hiene frij tagong ta iten en it wetter. Eksperiminten waarden neffens protokels trochgean troch it Ynstitútjonele Animal Care and Use Committee fan 'e Universiteit fan Texas Southwestern Medical Center yn Dallas.
Drug treatments
Chronische kokaïne
Ratten (n = 6 per groep) krigen twa-deiske ynjeksjes fan kokainehydrochloride (15 mg / kg ip; Nasjonaal Ynstitút oer drugsmisbrûk, Bethesda, MD) oplost yn 0.9% saline foar 14 dagen. Kontrôle ratten (n = 6 per groep) krigen ip ynjeksjes fan 0.9% saline ûnder deselde chronike proseduere. Alle ynjeksjes waarden jûn yn 'e thúshûs. Dit behanneling waard oantoand dat robúste gedrachs- en biogemyske oanpassingen produsearre wurde (sjoch Hope et al., 1994).
Cocaine selsbestjoer
Dieren (n = 6 per groep) waarden trainearre om in lever foar in 45 mg sucrose pellet te dronken. Nei dizze oplieding waarden de bisten ad libitum fiede en surgisch ymplantearre ûnder pentobarbitalanestzjes mei in chronike jugulare katheter (silastyske tubing, Green Rubber, Woburn, MA) sa't beskreaun hat eartiids (Sutton et al., 2000). De katheter gie subkutan om de rêch te ferlitten troch in 22-mjitkanaal (Plastics One, Roanoke, VA), ynrjochte yn kranioplastyske siel, en befeilige mei Marlex Surgical Mesh (Bard, Cranston, RI). Self-administraasje waard útfierd yn operative testkammers (Med Associates, St. Alban, VT) dy't wjerstien wiene fan 'e thúshûs fan' e dier en yn in oare keamer. Elke keamer waard yn in lûd-attenuaasje kabel makke mei in infusionspompongomitee besteande út in Razel Model A pomp (Stamford, CT) en in 10 ml glêsspring mei in floeiend pylk (Instech, Plymouth Meeting, PA) troch Teflon-tubering . Tygon-tuberkundige ferbûn mei de pylk nei de kattenkantoar fan 'e bist en waard troch in metallige boarne sletten. Elke operant keamer befette twa hoeken (4 × 2 cm2, lizzende 2 cm fan 'e flier). Yn 'e selde administraasjefoarming levere in single 20 g leverpresje op' e aktive lever in iv infusion fan kokaïne (0.5 mg / kg per 0.1 ml infusion) oer in 5-infuzius ynterval. De infuzing waard folge troch in tiidrek fan 'e 10-tiid, wêrtroch't it hûs ljocht útsteld en reageare ûntstie gjin programmearre gefolgen. Illuminaasje fan it hûs ljocht betsjutte de ein fan 'e tiidperioade. Leverdruk op 'e ynaktive lever makke gjin gefolch. Dieren sels-administraal kokaïne yn 14 deistige 4-h test sesjes (6 dagen / wike) yn har tsjustere fyts; gemiddelde deistige yntaksje wie ~ 50 mg / kg. In groep yokdiere dieren waarden lykwols behannele allinich mar krigen se kokaïne-ynfusjes doe't harren sels administraasjekampen krigen krigen. In groep fan sâltbehearskippen waarden tastien foar dronken ynsjen. Dizze behanneling waard oanjûn om robuste gedrachs- en biogemyske oanpassingen te meitsjen (sjoch Sutton et al., 2000).
Kronyk morine
Morphine-pellets (elk dy't mninfine fan morphinebasis; Nasjonaal Ynstitút foar drugsmisus befetsje) wurde ien kear tagelyk ymplemint foar 75 dagen (n = 5). Kontrôtenraten ûndersocht sham-chirurgie foar 6 opfolgjende dagen (n = 5). Dit behanneling waard behannele om robúste gedrachs- en biogemyske oanpassingen te meitsjen (sjoch Nye en Nestler, 6).
Δ9-THC
Δ9-THC waarden oplost yn in 1: 1: 18-oplossing fan ethanol, emulfo en saline. Mispels waarden subkutan twa kear deistige ynjeksje mei Δ9-THC, of fyts foar 15 dagen. Inisjale dose fan Δ9-THC wie 10 mg / kg en de dos waard elke trije dagen ferwachte ta definitive dosis fan 160 mg / kg. Wy brûkten mûzels foar Δ9-THC, om't dizze behanneling registraasje hat om robuste gedrachs- en biogemyske oanpassingen yn dizze soart te meitsjen (Sim-Selley en Martin, 2002).
Ethanol
Ethanol (fan 95% stock; Aaper, Shelbyville, KY) waard administrearre troch in nutritionally complete fluid diet. Dit standert dietaryt ethanolproseduere befettet administraasje fan 7% [weight / volume (wt / vol)] ethanol yn in lactalbumin / dextrose-basearre diet foar 17 dagen, yn hokker tiid ratsen oer it generaal ethanol by 8-12 g / kg / day en berikke nivo fan bloemetanol oant 200 mg / dl (Criswell en Breese, Frye et al., 1993; Knapp et al., 1981). It dieet is nuttich folslein (mei konsintraasjes fan vitaminen, mineralen en oare nieren dy't ôfkomstich binne fan ICN-ûndersyndiën en kalorike balâns (mei dextrose) oer ethanol-behannele ratten en kontrôle ratten. It folsleine bedrach lykwols is lykwols de trochsneed yndividueel fan 'e ethanol-diet-behannele ratten de dei foarôf, en beide groepen koenen gewoan gewicht yn' e ethanol-eksposysjeperioade (net sjen litte) wurde behannele as it behanneling fan robúste gedrachs- en biogemyske oanpassingen (sjoch Knapp et al., 1998).
Immunohistochemistry
Eighteen nei 24 h nei har lêste behanneling waarden dieren dûnsichere mei chlorale hydrate (Sigma, St. Louis, MO) en yntrakarteuze perfoarst mei 200 ml 10 mM phosphate-buffered saline (PBS) folge troch 400 ml 4% paraformaldehyde yn PBS. Braineen waarden fuortsmiten en wurde yn 4% paraformaldehyde op 4 ° C bewarre. De oare moarn waarden harsens oerbrocht nei in 20% glycerol yn 0.1 M PBS oplossing foar kryoprotection. Coronale paragrafen (40 μm) waarden ôfsketten op in frije mikrotome (Leica, Bannockburn, IL) en dêrnei ferwurke foar immunhistochemy. ΔFosB en FosB-immunearaktiviteiten waarden ûntdutsen mei twa ferskillende kanon polyklonale antisera. In antiserum, opsteld tsjin de FosB C-terminus dy't net ferdwynt yn ΔFosB (aa 317-334), erkennt fosbaas folsleine, mar net ΔFosB (Perrotti et al., 2004). De oare Antiserum, in "pan-FosB" antykody, waard opstien tsjin in ynterne regio fan FosB en erkennt sawol FosB as ΔFosB (sc-48, Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA).
FosB-eftige ferfearing waard ûntdutsen troch it brûken fan de Avidin-biotine peroxidase kompleksmetoade. Foar dizze prosedueres waarden earsten fan 'e harsens wurde behannele mei 0.3% H2O2 om endogenous peroxidase te ferneatigjen en dêrnei ynbûn foar 1 h yn 0.3% Triton X-100 en 3% normale goat-serum om minimale nêst beskriuwing te meitsjen. Tissue-paragrafen waarden doe oerwinterje by kamertemperatuer yn 1% normale goat-serum, 0.3% Triton X-100 en pan-FosB antykoade (1: 5000). Seksjes waarden wosken, pleatst foar 1.5 h yn 1: 200 ferwidering fan biotinynge goat-antirabbit-immunoglobulin (DakoCytomation, Carpinteria, CA), wosken en pleatst foar 1.5 h yn 1: 200 ferwidering fan avidin-biotin kompleks út 'e elite-komponint (Vector Laboratories, Burlingame, CA). Peroxidase-aktiviteit waard visualisearre troch reaksje mei diaminobenzidine (Vector Laboratories). Kodearre diashjes waarden brûkt om it oantal fan FosB-immunreaktive sellen te toane. De koade waard net brutsen oant analyse fan in yndividuele eksperimint wie foltôge.
Ien fan 'e FosB-like-immunreaktiviteit waard fûn, dûbele fluoreszele tekening mei de FosB-spesifike (X-NUMX: 1) antykody en pan-FosB antykoade (sc-500; 48: 1) waard dien om te bestimmen as it ynwekkende protein wier ΔFosB. In publisearre protokol waard brûkt (Perrotti et al., 200). De protten waarden visualisearre mei CY2005- en CY2 fluorofoarm-markearre sekundêre antykladen (Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA). Lokaasje fan prinsjene ekspresje waard foltôge op in konfokale mikroskoop (Axiovert 3; LSM 100 met META emissionswellenlangen fan 510, 488, en 543; Zeiss, Thornwood, NY). Ofbyldings dy't hjir presintearre waarden op dit systeem erfang en fertsjintwurdige in 633 μm-dik sekere fia in Z-plane.
statistyske analyse
Wichtige ynduksje fan ΔFosB + -sellen waard beoardiele mei t-tests as ienrjochtige ANOVA's folge troch Newman-Keuls test as post hoc-analyse. Alle analyzes waarden korrizjeare foar meardere fergelikingen. Gegevens wurde útdrukt as gemiddelde ± SEM. Statistyske betsjutting waard definieare as P <0.05.
RESULTS
Ynduksje fan ΔFosB yn brain
Om direkte te fergelykjen fan de patroanen fan ΔFosB-ynduktasje yn it brain yn antwurd op ferskate soarten medisinen fan misbrûk, hawwe wy fjouwer prototypyske medisinen, koäine, morphine, ethanol, en Δ9-THC, en ûndersocht ΔFosB ekspresje 18-24 h nei de lêste medyske eksposysje . Wy brûkten standert medisynregistraasje regimen, dy't yn 'e literatuer oanwakke binne om gedrachs- en biogemyske sequelae fan chronike medisynbelesting te meitsjen (sjoch Materiales en metoade). De nivo's fan ΔFosB waarden kwantifisearre troch immunhistochemistry, mei in fokus op midsbou en foarhierregio's dy't belutsen binne yn drank-leven en bedriging. Dizze fine mapping fan ΔFosB-yndeksearring waard útfierd mei in pan-FosB-antykoade, wêrtroch beide ΔFosB en folsleine FosB erkend binne. Wy witte lykwols dat wy allegear fan 'e immunreaktiviteit, foar elk fan' e medisinen, allinnich oan ΔFosB fûn wurde, omdat in anty-seleksje foar folsleine FosB (sjoch Material en metoade) sekere gjin positive sellen. Boppedat waard alle immunreaktiviteit fûn troch de pan-FosB-antykoade yn fosB-knockout-muzen te ferliezen, dy't bepaalde de spesifike fan dizze antykoade foar fosB-geneprodukten as tsjinstelling fan oare famyljewapen fan Fos. Dizze kontrôles binne foar kokaïne yn figuer 1 te sjen, mar waarden ek fûn foar alle oare medisinen (net werjûn). Dizze fynsten binne net ferrassend, om't yn 'e 18-24 h tiidpunten yn dizze stúdzje alle fan' e folsleine FosB, dy't troch de lêste drugsadministration stimulearre waard, ferwachte wurde om te degradearjen, dat de stabere ΔFosB as it ienige fosB-gen produkt oerbleaun (sjoch Chen et al., 1995; Hope et al., 1994).
Fig. 1
Dûbel-labeling fluoreszinsje-immunhistochemy mei it anty-FosB (pan-FosB, Santa-Cruz) as anty-FosB (C-terminus) antykoade fia de nucleus accumbens fan bisten behannele mei akute as chronike kokaïne en in kontrôlerat. De pan-FosB antilichaam vlekken (mear ...)
In gearfetting fan 'e algemiene fynsten fan dizze stúdzje is te krijen yn Tabel I. Elk fan' e fjouwer drugs waard fûn om 't ferdrach yn' t hynder signifikant te feroarjen, hoewol mei partiel ferskate patroanen fan yndeksjes sjoch foar elke drugs.
Tabel I
Ynduksje fan ΔFosB yn harsens troch drugs fan misbrûk
Ynduksje fan ΔFosB yn striatal gebieten
De meast dramatyske yndeks fan ΔFosB waard sjoen yn 'e nucleus accumbens en dorsal striatum (caudate / putamen), wêr't alle fjouwer medisinen it protein befoard hawwe (foto 2-figuer 4). Dit is kwantitatyf yn figuer 5. De ΔFosB-ynduksje waard sjoen yn sawol de kearn- en shell-subregio's fan de nucleus accumbens, mei mar in soad mear ynduksje te sjen yn 'e kearn foar de measten fan' e drugs. Robuste yndeksje fan ΔFosB waard ek beoardiele yn 'e dorsale striatum foar de measten fan' e drugs. In útsûndering wie Δ9-THC, wêrtroch't ΔFosB net wichtich is yn 'e kearn accumbens shell of dorsal striatum yn' e kunde fan sterke trends (sjoch figuer 4; Tabel I). Interestingly, ethanol produkte de grutste yndeks fan ΔFosB yn 'e kearn accumbens kearn yn ferliking mei de oare behannelingen.
Fig. 2
Ynduksje fan ΔFosB yn 'e ratkearn accumbens yn in kontrôle rat (A) of nei chronike behanneling mei ethanol (B), morphine (C), of kokaïne (D). Nivo's fan FosB-lykas immunreaktiviteit waarden analysearre troch immunhistochemy mei in pan-FosB antykoade. (mear ...)
Fig. 4
Ynduksje fan ΔFosB yn mûsbrein nei chronike Δ9-THC-behanneling. Nivo's fan FosB-like immunreaktiviteit waarden analysearre troch immunhistochemy mei in pan-FosB antykoade yn kontrôle (A, C, E) en chronike Δ9-THC (B, D, F) bisten. Opmerking (mear ...)
Fig. 5
Kwantifikaasje fan ΔFosB ynduksje yn striatale regio's nei chronike morfine, Δ9-THC, ethanol, en kokaïne behannelingen. De staafdiagrammen litte it gemiddelde oantal ΔFosB + -sellen sjen yn kontrôledieren en yn bisten ûnderwurpen oan chronike morfine, (mear ...)
Ynduksje fan ΔFosB troch volitional fersus twongen drug eksposysje
Mei it each op de dramatyske yndeksearring fan ΔFosB yn striatal gebieten, wiene wy ynteressearre yn it bepalen fan 'e fermogen fan in medisyn om it protyn yn' e regio's te feroarsaakje te feroarjen as in funksje fan folslein fersus twongen drug eksposysje. Om dizze fraach oan te rjochtsjen, hawwe wy in groep ratten selektearre dat selektearre kokaïne foar 14 dagen en fergelike ΔFosB ynduzinaasje yn dizze bisten oan dyjingen dy't yokrûkers fan kokaïne krigen en dyjingen allinich sâlte krigen. As yn figuer 6 sjen litte, stjoere self-administraasje kokaïne stofzuiger stypje ΔFosB yn de kearn accumbens (sawol de kearn- en shell-subregio's) en dorsale striatum, mei lykwichtige yndeksgraden sjoen foar sels administraasje tsjin yokse-administraasje drugs. De útwreiding fan ΔFosB-yndeksjes sjoen yn dizze twa groepen bisten wie grutter as dat sjoen mei ip ynjeksjes fan kokaïne (sjoch figuer 5), nei alle gedachten fanwege de folle gruttere mekka's fan kokaïne yn it selsbehear eksperiment (deistige doses: 50 mg / kg iv tsjin 30 mg / kg ip).
Fig. 6
Kwantifikaasje fan ΔFosB ynduksje yn striatale regio's nei chronike kokaïne selsbehear. De staafdiagrammen litte it gemiddelde oantal ΔFosB + -sellen sjen yn kontrôledieren en yn bisten ûnderwurpen oan de kokaïne-behannelingen, yn 'e kearn en (mear ...)
Ynduksje fan ΔFosB yn oare harsensregio's
Bûten it striatale kompleks feroarsake chronike administraasje fan drugs fan misbrûk ΔFosB yn ferskate oare harsensgebieten (sjoch tabel I). Wy moatte beklamje dat de gegevens presinteare yn Tabel I semikwantitative binne, en gjin krekte kwantifikaasje fan ΔFosB-ynduksje fertsjintwurdigje, lykas útfierd foar striatale regio's (Fig. 5 en Fig. 6). Dochs binne wy fertroud mei ΔFosB-ynduksje yn dizze nonstriatale regio's: ΔFosB is yn dizze regio's praktysk net te detektearjen ûnder basale omstannichheden, sadat de konsistente opspoaren fan ΔFosB nei chronike medisynbelesting statistysk signifikant is (P <0.05 troch ~ 2).
Robuste ynduksje troch alle medisinen waard sjoen yn 'e prefrontale kortex, mei morphine en ethanol, dy't de sterkste effekten yn' e measte lagen sjen te litten (foto 4 en figuer 7). Alle fjouwer drugs feroarsake ek in lege nivo fan ΔFosB-yndeksearring yn 'e bed nucleus fan' e stria terminalis (BNST), de interstitiële nucleus fan 'e efterkant fan' e anterior kommissuer (IPAC), en yn 'e hiele amygdala kompleks (foto 8). Ekstra effekten, spesifyk foar bepaalde drugs, waarden ek beoardield. Cocaïne en ethanol, mar net morphine of Δ9-THC, ferskynde in lytse nivo fan ΔFosB yn 'e laterale sfearum, sûnder ynduksje te sjen yn mediale skuorre. Alle medisinen hawwe de ΔFosB yn 'e hippokampus yndrukt en, mei útsûndering fan ethanol, waard de measte fan dizze ynduksje sjoen yn' e toanielgyrus (Tabel I en Fig. 9). Yn tsjinstelling ta, ethanol soargen tige lyts ΔFosB yn toskate gyrus en ynstee fanwege hege nivo's fan it proteïne yn de subfields CA3-CA1. Cocaïne, morphine en ethanol, mar net Δ9-THC, feroarsake leech yntuksje fan ΔFosB yn 'e periaqueduktaal griis, wylst inkele kokaïne' s ΔFosB yn 'e ventral tegmentale gebiet, sûnder ynduksje sjoen yn' e sub-stantia nigra (sjoch tabel I ).
Fig. 7
Ynduksje fan ΔFosB yn 'e prefrontale cortex yn in kontrôle rat (A) of nei chronike behanneling mei ethanol (B), morfine (C), as kokaïne (D). Nivo's fan FosB-lykas immunreaktiviteit waarden analysearre troch immunhistochemy mei in pan-FosB antykoade. Labeling (mear ...)
Fig. 8
Ynduksje fan ΔFosB yn 'e basale laterale en sintrale mediale kearnen fan' e amygdala fan in kontrôle rat (A) of yn rotten jûn chronike ethanol (B), morfine (C), as kokaïne (D) behannelingen. Nivo's fan FosB-lykas immunreaktiviteit waarden analysearre troch immunhistochemy (mear ...)
Fig. 9
Ynduksje fan ΔFosB yn 'e hippocampus fan in kontrôlerat (A) as yn rotten jûn chronike ethanol (B), morfine (C), as kokaïne (D) behannelingen. Nivo's fan FosB-lykas immunreaktiviteit waarden analysearre troch immunhistochemy mei in pan-FosB antykoade. Labeling (mear ...)
DISKUSJE
In soad ûndersiken hawwe bepaald dat de chronike administraasje fan ferskate soarten drugs fan misbrûk, wêrûnder kokaine, amphetamin, methamphetamin, morphine, nicotine en phencyclidine, draait de transkriptyffaktor, ΔFosB, yn nukleus accumbens en dorsal striatum (sjoch Ynlieding-seksje foar referinsjes; beoardielde yn McClung et al., 2004; Nestler et al., 2001). Ynduksje fan ΔFosB yn striatal gebieten is ek bepaald nei chronike konsumpsje fan natuerlike belestingen, lykas it fytspaad (Werme et al., 2002). Dêrneist binne der ferskate rapporten fan legere nivo's fan ΔFosB ynduzikaasje yn guon oare harsensregio's, ynklusyf prefrontale cortex, amygdala, ventral pallidum, ventral tegmentale gebiet, en hippocampus (Liu et al., McDaid et al., 2007a, NN, 2006, Perrotti et al., 2006), yn antwurd op guon fan dizze drugs fan misbrûk, hat lykwols nea in systematyske mapping fan drugsynfûking fan ΔFosB yn it harsens west. Boppedat hawwe nettsjinsteande it ûndersyk fan de measte drugs fan misbrûk twa fan 'e meast misbrûkte substansjele substansjes, ethanol en Δ9-THC, binne net tydskodearre ûndersocht foar har fermogen om ΔFosB yn te fieren. It doel fan 'e hjoeddeiske stúdzje wie om in initial mapping fan ΔFosB yn it brain te reitsjen yn antwurd op de kwontes administraasje fan fjouwer prototypyske drugs fan misbrûk: kokaine, morphine, ethanol, en Δ9-THC.
De grutte befiningen fan ús stúdzje binne dat ethanol en Δ9-THC, lykas alle oare drugs fan misbrûk, in heule nivo fan ΔFosB breed yn it striatal kompleks. Dizze resultaten fierder fêstigje ΔFosB yndeksearring yn dizze regio's as in mienskiplike, chronike oanpassing ta praktysk alle drugs fan misbrûk (McClung et al., 2004). It patroan fan yndeksearring binnen it striatal kompleks ûnderskiede wat foar de ferskate drugs. Alle krêftige yndirekte ΔFosB yn 'e kearn accumbens core, wylst alle medisinen - útsein foar Δ9-THC-wichtich yndirekte ΔFosB yn de nucleus accumbens shell en dorsal striatum, en der wiene sterke trends foar Δ9-THC om simpele effekten te meitsjen yn dizze lêste regio's. De kearn accumbens kearn en shell binne wichtige konsideraasjeregio's, dy't oanjûn binne krityske mediators fan 'e lodzjende aksjes fan drugs fan misbrûk. De dorsale striatum is lykwols relatearre oan de twangrike of gewoante-aard fan drugsbedriuw (Vanderschuren et al., 2005). Troch it yndeksjen fan ΔFosB yn dizze regio's is te sjen dat de lokale responsen op kokaïne en morphine fergrutte wurde en responsen op natuerlike belestingen ferheegje lykas it fylde gedrach en it iten yn 'e fyts (ek Colby et al, 2003; Kelz et al., 1999; Olausson et al., 2006; Peakman et al., 2003; Werme et al., 2003; Zachariou et al., 2006). Fierder wurk is nedich om te bepalen oft ΔFosB yndeksearring yn dizze regio's ferlykze funksjonele oanpassingen yn in yndividuele sensitiviteit fertsjinnet oan de leukende effekten fan oare drugs fan misbrûk.
Ynduksje fan ΔFosB yn striatal gebieten is net in funksje fan de folsleine yntakking fan 'e drugs. Sa hawwe wy sjen litten dat de self-administraasje fan kokaïne itselde grad fan ΔFosB yn nukleus accumbens en dorsal striatum as sjoen yn bisten dy't sjoen hawwe, dy't lykweardige, yokse ynjeksjes fan 'e drugs hawwe. Dizze resultaten litte sjen dat ΔFosB-yndeksearring yn striatum in aparteaksyske aksje fan drugs fan misbrûk presinteart, ûnôfhinklik fan in dierbehear oer drugsbelibbing. Op opfallende kontrast hawwe wy koartlyn bewust dat selsbehearsking fan cocaïne ferskate hegere hegere nivo's fan ΔFosB yn orbitofrontale cortex yndied makket yn ferliking mei yokotekanaal administraasje (Winstanley et al., 2007). Dizze effekt wie spesifyk foar orbitofrontale cortex, om't lykweardige nivo's fan ΔFosB ynduksje yn 'e prefrontale korteks sjoen waarden ûnder dizze twa behannele omstannigens. Sadwaande, hoewol de ΔFosB-yndeksearring net relatearret mei wittenskiplike kontrôle oer medyske yntree yn striatale regio's, komt it ta beynfloede troch soksoarte motivatyske faktoaren yn beskate hegere koarte-sintra.
Wy hawwe ek semiavantitative gegevens dy't alle fjouwer drugs fan misbrûk foarkomme ΔFosB yn ferskillende harsensregio's bûten it striatal kompleks, hoewol yn algemiene minderheid. Dizze oare harsensplakken binne de prefrontale cortex, amygdala, IPAC, BNST, en hippocampus. Drogene yndeksje fan ΔFosB yn prefrontale cortex en hippocampus kinne ferwidere wurde mei guon fan 'e effekten fan drugs fan misbrûk op kognitive prestaasjes, hoewol dit noch direkt ûndersocht wurde moat. De amygdala, IPAC, en BNST binne allegearre belutsen by it regeljen fan in yndividuele antwurden op aversive stimuli. Dit soarget de mooglikheid dat ΔFosB ynduzikaasje yn dizze regio's nei chronike administraasje fan in medisyn fan misbrûk mediagearret drugsregulaasje fan emosjoneel gedrach bûten it belje. It sil interessant wêze om dizze mooglikheden te ûndersiikjen yn takomstige ûndersiken.
De fjouwer drugs fan misbrûk hjirmei hawwe ek problemen makke mei drug-spesifike effekten. Cocaïne unike yndividueel ΔFosB yn it ventral tegmentale gebiet, sa't earder rapportearre waard (Perrotti et al., 2005). Ek koäine en ethanol unike indirekte leech nivo's fan ΔFosB yn 'e laterale septum. Δ9-THC wie unyk foar minder dramatyske effekten foar ΔFosB-yndeksearring, yn fergeliking mei oare drugs fan misbrûk, yn 'e nucleus accumbens shell en dorsal striatum, lykas earder neamd. Δ9-THC wie ek unyk yn dy chronike eksposysje foar dit medisinen, lykas tsjin alle oare oaren, gjin lege nivo 's ΔFosB yn' e periaqueduktal griene ynfloed hawwe. Troch de rol fan 'e hippocampus en septum yn' e kognitive funksje, en de rol fan dizze regio's lykas de periaqueduktale griis yn regeljen fan in antwurden fan in dier op stress-situaasjes, regio- en drugske spesifike yndeksearring fan ΔFosB yn dizze regio 's kinne wichtige aspekten fan' drugsaksje op it harsens.
Yn gearfetting is de ΔFosB-ynduzikaasje yn striatal brain-leanregio's algemien as in dield chronike oanpassing oan drugs fan misbrûk west. Wy hawwe dizze notysje útwreide troch hjir te lizzen dat twa ekstra en breed misbrûkte medisinen, ethanol en Δ9-THC ek yndield wurde ΔFosB yn dizze harsensregio's. Wy identifisearje ek ferskate oare gebieten fan it brain, dy't yn kognitive funksjes en stress responsyen beynfloede, dy't ferskate graden fan ΔFosB yndeksje ynspylje op 'e kwantyske drugsbelesting. Guon fan dizze antwurden, lykas de yndeks fan ΔFosB yn striatal regio's, binne mienskiplik oer alle medisinen fan misbrûk hjirmei studearre, wylst responsen yn oare harsensgebiet mear drogenspeilich binne. Dizze fynsten sille no nei takomstige ûndersiken liede om de rol fan 'e FOSB yndeksearring yn dizze oare harsensgebieten te karakterisearjen. Se helpe ek it potensjele utiliteit fan antagonisten fan ΔFosB as in mienskiplike behanneling foar drugsbedriuwsyndromes.
Fig. 3
Ynduksje fan ΔFosB yn 'e rat caudate putamen yn in kontrôle rat (A) of nei chronike behanneling mei ethanol (B), morphine (C), as kokaïne (D). Nivo's fan FosB-lykas immunreaktiviteit waarden analysearre troch immunhistochemy mei in pan-FosB antykoade. (mear ...)
Acknowledgments
Ferdrachsponsor sponsor: Nasjonaal Ynstitút oer Drug Abuse.
REFERINSJES
1. Alibhai IN, Groen TA, Nestler EJ. Bestjoeren fan fosB en ΔfosB mRNA ekspresje: In vivo en yn vitro stúdzjes. Brain Res. 2007; 11: 4322-4333.
2. Atkins JB, Atkins J, Carlezon WA, Chlan J, Nye HE, Nestler EJ. Rânen spesifike yndeksearring fan ΔFosB troch repetitive administraasje fan typysk fersus atypyske anty-psychyske medisinen. Synapse. 1999; 33: 118-128. [PubMed]
3. Bachtell RK, Wang YM, Freeman P, Risinger FO, Ryabinin AE. Alcohol drinking soarget foar harsensregio-selektive feroarings yn ekspresje fan yndubere transkripsjefaktoaren. Brain Res. 1999; 847: 157-165. [PubMed]
4. Beckmann, Matsumoto I, Wilce PA. AP-1 en Egr DNA-ferbinende wurksumheden wurde ferhege yn rat-brain by ethanol-weromlûking. J Neurochem. 1997; 69: 306-314. [PubMed]
5. Carle TL, Alibhai IN, Wilkinson MB, Kumar A, Nestler EJ. Proteasome-ôfhinklike en ûnôfhinklike meganismen foar FosB-destabilisaasje: Identifikaasje fan FosB-domeinen en ymplikaasjes foar ΔFosB-stabiliteit. Eur J Neurosci. 2007; 25: 3009-3019. [PubMed]
6. Chen JS, Nye HE, Kelz MB, Hiroi N, Nakabeppu Y, Hope BT, Nestler EJ. Bestjoeren fan ΔFosB en FosB-eagele eauwen troch elektroanvulsive besmetting (ECS) en kokaïne-behanneling. Mol Pharmacol. 1995; 48: 880-889. [PubMed]
7. Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. ΔFosB stimulearret stimulearring foar kokaïne. J Neurosci. 2003; 23: 2488-2493. [PubMed]
8. Criswell HE, Breese GR. Fergelykbere effekten fan ethanol en flumazenil oer it oernimmen fan in shuttle-box-ferwideringsaksje by it werombringen fan 'e chronische ethanol behanneling. Br J Pharmacol. 1993; 110: 753-760. [PMC fergees artikel] [PubMed]
9. Ehrlich ME, Sommer J, Canas E, Unterwald EM. Periadolesint mûs sjen litte fergrutsje ΔFosB upregulation yn antwurd op kokaïne en amfetamine. J Neurosci. 2002; 22: 9155-9159. [PubMed]
10. Frye GD, Chapin RE, Vogel RA, Mailman RB, Kilts CD, Mueller RA, Breese GR. Effekten fan akute en chronische 1,3-butanediol-behanneling op sintrale nervous systemfunksje: in fergeliking mei ethanol. J Pharmacol Exp. 1981; 216: 306-314. [PubMed]
11. Graybiel AM, Moratalla R, Robertson HA. Amphetamine en kokaïne stimulearje drogenspechnyske aktivearring fan 'e c-fos-gen yn strio-some-matrix-fakmaten en limbike subdivisions fan it striatum. Proc Natl Acad Sci Feriene Steaten. 1990; 87: 6912-6916. [PMC fergees artikel] [PubMed]
12. Hiroi N, Brown J, Haile C, Ye H, Greenberg ME, Nestler EJ. FosB mutantmussen: Loss of chronike kokaine ynduksje fan Fos-ferbûne eagen en ferhege sensibiliteit foar psychoanotor psychoanap en lokale effekten. Proc Natl Acad Sci Feriene Steaten. 1997; 94: 10397-10402. [PMC fergees artikel] [PubMed]
13. Hope BT, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Regulaasje fan direkte eartiidske gene ekspresje en AP-1 ferbine yn 'e rat-kearn accumbens troch chronike kokaïne. Proc Natl Acad Sci US 1992; 89: 5764-5768. [PMC fergees artikel] [PubMed]
14. Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Sels DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. Ynduksje fan in lang duorrend AP-1-kompleks bestiet út feroare Fos-like protten yn it harsens troch chronike kokaïne en oare chronike behannelingen. 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 . Ekspresje fan 'e transkriptyffaktor ΔFosB yn it harsens kontrolearret sensibiliteit foar kokaïne. Natuer. 1999; 401: 272-276. [PubMed]
16. Knapp DJ, Duncan GE, Crews FT, Breese GR. Ynduksje fan fos-like protten en ultrasonsfokalisaasjes by ethanol-weromlûking: fierdere bewiis foar weromlûking-oandreaun angst. Alcohol Clin Exp Res. 1998; 22: 481-493. [PubMed]
17. Liu HF, Zhou WH, Zhu HQ, Lai MJ, Chen WS. Mikroinjektaasje fan M (5) muscarinich reptor-antisense-oligonukleotide yn VTA ferbynt de FosB-ekspresje yn 'e NAc en de hippocampus fan heroin-sensitearre ratten. Neurosci Bull. 2007; 23: 1-8. [PubMed]
18. McClung CA, Nestler EJ. Bestjoeren fan geneel ekspresje en kokainebelied troch CREB en ΔFosB. Nat Neurosci. 2003; 6: 1208-1215. [PubMed]
19. McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. ΔFosB: In molekulêre skeakel foar lange oanpassing yn it harsens. Mol Brain Res. 2004; 132: 146-154. [PubMed]
20. McDaid J, Dallimore JE, Mackie AR, Napier TC. Feroaringen yn akkombale en pallidale pCREB en ΔFosB yn morphine-sensibilisearre ratten: Korrelaasjes mei resptor-evonde elektrophysiologyske maatregels yn it ventral pallidum. Neuropsychopharmakology. 2006a; 31: 1212-1226. [PMC fergees artikel] [PubMed]
21. McDaid J, Graham MP, Napier TC. Methamphetamine-induzearre sensibilisaasje ferskynt oarspronklik feroarjen fan pCREB en Δ-FosB yn 'e limbiskuorre fan it sûchdieren. Mol Pharmacol. 2006b; 70: 2064-2074. [PubMed]
22. Moratalla R, Elibol R, Vallejo M, Graybiel, AM. Netwurknivo feroaret yn ekspresje fan ynfoedige Fos-Jun-protesten yn 'e striatum by chronike koalynbehandeling en werombringen. Neuron. 1996; 17: 147-156. [PubMed]
23. Muller DL, Unterwald EM. D1 dopamine-receptors modulearje ΔFosB-ynduksje yn rat striatum nei intermittent morphine administraasje. J Pharmacol Exp. 2005; 314: 148-154. [PubMed]
24. Nestler EJ, Barrot M, Sels DW. ΔFosB: In stipe molekulêre skeakel foar ferslaving. Proc Natl Acad Sci Feriene Steaten. 2001; 98: 11042-11046. [PMC fergees artikel] [PubMed]
25. Nye HE, Nestler EJ. Ynduksje fan chronike Fos-feriene antygens yn rat rin troch chronike morphine administraasje. Mol Pharmacol. 1996; 49: 636-645. [PubMed]
26. Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Pharmakologyske stúdzjes fan 'e regeling troch kokaïne fan chronike Fra (Fos-related antigen) ynduksje yn' e striatum en kearn accumbens. J Pharmacol Exp. 1995; 275: 1671-1680. [PubMed]
27. Olausson P, Jentsch JD, Tronson N, Neve R, Nestler EJ, Taylor FR. ΔFosB yn 'e kearn accumbens regulearret it food-reinforced ynstrumint gedrach en motivaasje. 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 , Schaeffer E. Yndublyk, harsensregio-spesifike útdrukking fan in dominante negative mutint fan c-jun yn transgene muzen fermindere sensibiliteit foar kokaïne. Brain Res. 2003; 970: 73-86. [PubMed]
29. Perrotti LI, Hadeishi Y, Barrot M, Duman RS, Nestler EJ. Ynduksje fan ΔFosB yn belang-ferbûne harsensstruktueren nei chronike stress. J Neurosci. 2004; 24: 10594-10602. [PubMed]
30. Perrotti LI, Bolanos CA, Choi KH, Russo SJ, Edwards S, Ulery PG, Wallace D, Sels DW, Nestler EJ, Barrot M. ΔFosB accumulearret yn in GABAergyske selbe befolking yn 'e efterkant fan it ventral tegmentale gebiet nei psychostimulant behanneling. Eur J Neurosci. 2005; 21: 2817-2824. [PubMed]
31. Pich EM, Pagliusi SR, Tessari M, Talabot-Ayer D, Hooft fan Huijsduijnen R, Chiamulera C. Gemeentlike neuronale substraten foar de ferslavende eigenskippen fan nikotine en kokaïne. Wittenskip. 1997; 275: 83-86. [PubMed]
32. SAMHSA. O. o. A. Studies, nasjonaal Clearinghouse foar alkohol en drugsynformaasje. Rockville, MD: NSDUH Series H-28; 2005. Resultaten fan 'e nasjonale Survey fan 2004 oer Drug Use and Health: Nasjonale befiningen.
33. Sim-Selley LJ, Martin BR. Effekt fan it chronike administraasje fan R - (+) - [2,3-dihydro-5-methyl-3 - [(morpholinyl) methyl] pyrrolo [1,2, 3-de] -1,4-b enzoxazinyl] - (1-naphthalenyl) methanone mesylate (WIN55,212-2) of delta (9) -tetrahydrocannabinol op cannabinoïde receptor oanpassing yn mûs. J Pharmacol Exp. 2002; 303: 36-44. [PMC fergees artikel] [PubMed]
34. Sutton MA, Karanian DA, Self DW. Faktueren dy't in oanpast foar kokaïngewende gedrach fêststelle yn 'e ûnthâld fan rat. Neuropsychopharmakology. 2000; 22: 626-641. [PubMed]
35. Ulery PG, Rudenko G, Nestler EJ. Regulearring fan ΔFosB stabiliteit troch phosphorylaasje. J Neurosci. 2006; 26: 5131-5142. [PubMed]
36. Vanderschuren LJ, Di Ciano P, Everitt BJ. Yntegraasje fan it dorsale striatum yn cue-kontrolearre kokaine sykje. J Neurosci. 2005; 25: 8665-8670. [PubMed]
37. Wermeer M, Messer C, Olson L, Gilden L, Thorén P, Nestler EJ, Brené S. ΔFosB regelet fytsrinnen. J Neurosci. 2002; 22: 8133-8138. [PubMed]
38. Winstanley CA, LaPlant Q, Theobald DEH, Green TA, Bachtell RK, Perrotti LI, DiLeone FJ, Russo SJ, Garth WJ, Self DW, Nestler EJ. ΔFosB-yndeksjonearring yn orbitofrontale kortex fertsjinnet tolerânsje nei kokaïne-yndirekte kognitive disfunksje. J Neurosci. 2007; 27: 10497-10507. [PubMed]
39. Jonge ST, Porrino LJ, Iadarola MJ. Cocaïne stimulearret striatal c-fos-immunoreaktive proteins fia dopaminergyske D1-receptors. Proc Natl Acad Sci Feriene Steaten. 1991; 88: 1291-1295. [PMC fergees artikel] [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: In essensjele rol foar ΔFosB yn 'e kearn accumbens yn morfine aksje. Nat Neurosci. 2006; 9: 205-211. [PubMed]
;