Laghdaítear Dlús Synapse agus Coimpléascacht Dendritic sa Chortex Prefrontal tar éis Seacht Laethanta Staonadh Éigeantach ó Fhéin-Riarachán Cóicín

PLoS One. 2014 Iúil 29; 9 (7): e102524. doi: 10.1371 / journal.pone.0102524. XDUMX ríomh-Cheadaithe.

Ryan K. Bachtell, Eagarthóir

Abstract

Laghdaíonn nochtadh ainsealach cóicín in andúiligh dhaonna agus i múnlaí andúile creimirí gníomhaíocht cortical réamhchríche, rud a dhírialaíonn próiseáil luaíochta agus feidhm feidhmiúcháin ard-ord ina dhiaidh sin. Is é éifeacht ghlan an gheataithe iompair lagaithe seo ná leochaileacht athiompaithe. Léiríodh roimhe seo gur meicníocht néara-oiriúnaitheach é méaduithe de bharr cóicín i léiriú fachtóir neurotrófaigh inchinn-díorthaithe (BDNF) sa cortex réamhéadanach medial (PFC) a mhaolaíonn éifeachtúlacht athneartaithe an chóicín. Toisc go bhfuil a fhios go bhfuil tionchar ag BDNF ar mharthanas néarónach agus ar phlaisteacht shionaptach, rinneamar tástáil ar an hipitéis go dtiocfadh athruithe ar mhoirfeolaíocht néarónach agus ar dhlús synaptic sa PFC as staonadh ó fhéinriarachán cóicín. Ag baint úsáide as teicníc úrnua, tomagrafaíocht eagair agus staining Golgi, rinneadh anailís ar athruithe moirfeolaíocha sa PFC francach tar éis 14 lá d’fhéinriarachán cóicín agus 7 lá de staonadh éigeantach. Léiríonn ár dtorthaí go laghdaítear brainseach dendritic foriomlán agus dlús iomlán synaptic go suntasach sa PFC francach. I gcodarsnacht leis sin, tá méadú suntasach ar dhlús na spines dendritic tanaí ar néaróin pirimideacha ciseal V den PFC. Léiríonn na torthaí seo go dtarlaíonn athruithe struchtúracha dinimiciúla le linn staonadh ó chóicín a d’fhéadfadh cur le hipiteghníomhaíocht breathnaithe an PFC i ndaoine aonair atá andúile i gcóicín.

Réamhrá

Tá sé beartaithe athruithe ar phlaisteacht struchtúrach laistigh den chiorcadaíocht luach saothair a bheith ina bpríomh-mheicníochtaí a chuidíonn le cumas cumhachtach an chóicín iompar atá ag lorg drugaí a choinneáil (athbhreithnithe in. [1]). Léirigh staidéir roimhe seo méadú ar arborization dendritic agus dlús spine sa núicléas accumbens (NAc). [2]-[4], limistéar teasach ventral [5], agus an cortex réamhéadanach (PFC) [6] tar éis nochtadh do chóicín. Cé gur dhírigh formhór na staidéar ar athruithe struchtúracha a bhaineann le gníomhaíocht mhífheidhmiúil an NAc, rinne i bhfad níos lú staidéar scrúdú ar na hathruithe sa PFC. Léiríonn roinnt línte fianaise mífheidhm an PFC tar éis nochtadh ainsealach cóicín sa dá andúiligh dhaonna [7], [8] agus i múnlaí creimirí andúile [9], [10]. Dá bhrí sin, baineann tréithe na n-athruithe struchtúracha a tharlaíonn sa PFC le tuiscint a fháil ar na himeachtaí móilíneacha atá mar bhunús leis an andúil.

Rialaíonn an PFC rialú impulse agus cinnteoireacht agus mar sin tá ról tábhachtach aige i gcumas an duine iompar a rialú, go háirithe maidir le spleáchas ar dhrugaí. [8], [11]. Mar shampla, i ndaoine aonair atá tugtha do chóicín, baineann laghdú ar ghníomhachtú cortex prefrontal le tarraingt siar drugaí agus cur isteach ar fhreagraí feidhmiúcháin ardoird. [7], [8], ar féidir leo leochaileacht athiompaithe a fheabhsú. I creimirí, tá baint ag gníomhaíocht mhéadaithe néarónach sa PFC le hiontógáil cóicín [9], [10], iompar éigeantach atá ag lorg drugaí [12], agus athchur cóicín tar éis tarraingt siar [13]-[15]. Ina theannta sin, cuirtear deireadh le bistability membrane sa PFC tar éis riarachán cóicín ainsealach [16]. Ar deireadh, tá gníomhaíocht mheitibileach de bharr drugaí sa PFC blunted i bhfrancaigh a dtugtar instealladh dúshlánach dóibh le linn tarraingt siar ó fhéinriarachán cóicín. [9], [17]. Le chéile, léiríonn na staidéir seo go n-eascraíonn cóicín ainsealach athruithe feidhmiúla as cuimse i PFC a d’fhéadfadh a bheith bainteach le méadú ar líon na synapses coisctheach agus/nó laghdú ar synapses excitatory sa PFC. Mar sin féin, níor léiríodh na hathruithe moirfeolaíocha a tharlaíonn sa PFC tar éis úsáid ainsealach drugaí.

Sa staidéar reatha rinneamar iarracht scrúdú a dhéanamh ar cibé an dtagann athruithe struchtúracha sa PFC as staonadh ó chóicín. Scrúdaíodh athruithe moirfeolaíocha ag baint úsáide as modh traidisiúnta, smáthú Golgi, chomh maith le teicníc nua, tomagrafaíocht eagair. Is modh uathúil é tomagrafaíocht eagar a chomhcheanglaíonn rannánú fíocháin ultrathin le imdhíonfluaraiseacht agus atógáil íomhá tríthoiseach chun cainníochtú cruinn a dhéanamh ar dhlús iomlán agus fochineál sonrach synapse. [18], [19]. Agus na modhanna seo á n-úsáid againn, léirigh ár dtorthaí plaisteacht shuntasach i francach PFC mar fhreagra ar staonadh ó chóicín.

Ábhair agus Modhanna

Ainmhithe agus tithíocht

Fuarthas francaigh fireann Sprague-Dawley (Rattus norvegicus) a mheá 250-300 g ó Taconic Laboratories (Germantown, NY). Cuireadh na hainmhithe ina n-aonar le bia agus uisce ar fáil ad libitum ina gcaighean tí. Bhí na prótacail turgnamhacha ar fad comhsheasmhach leis na treoirlínte a d'eisigh Institiúidí Sláinte Náisiúnta na SA agus d'fhaomh Scoil an Leighis Perelman in Ollscoil Pennsylvania agus Coiste Institiúideach um Chúram agus Úsáid Ainmhithe Ollscoil Pennsylvania iad.

Máinliacht

Roimh an máinliacht, rinneadh ainéistéitic ar na francaigh le 80 mg/kg ketamine agus 12 mg/kg xylazine (ip; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO). Cuireadh catheter silastic indwelling (trastomhas istigh 0.33 mm, trastomhas seachtrach 0.64 mm) isteach sa vein jugular ceart agus sutured i bhfeidhm. Ansin ritheadh ​​an catheter go subcutaneously thar an lann ghualainn agus a chur chuig ardán mogaill backmount (CamCath, Cambridge, RA) a bhí sutured faoi bhun an craiceann díreach os cionn an scapulae. Rinneadh caititéar a shruthlú go laethúil le 0.3 ml den Timentin antaibheathach (dé-óidiam ticarcillin/clavulanate potaisiam, 0.93 mg/ml; Henry Schein, Melville, NY) tuaslagtha i saline heparinized (10 U/ml). Séalaíodh na caititéar le obturators plaisteacha nuair nach raibh siad in úsáid.

Féin-riarachán cóicín

Ceadaíodh 7 lá do francaigh téarnamh ó obráid sular cuireadh tús le féinriarachán cóicín. Sannadh francaigh go randamach do cheann amháin de dhá ghrúpa: ainmhithe féinriaracháin cóicín agus rialuithe saline cuing. Péireáladh gach francach a bhí oilte chun freagra a thabhairt ar insiltí teagmhasacha cóicín le hábhar cuing a fuair an líon céanna agus an patrún ama céanna insiltí agus a bhí féinriartha ag an francach trialach cóicín péireáilte. Ní raibh aon iarmhairtí sceidealaithe ag brú luamhán le haghaidh na bhfrancach salanda-yoked.

Ar dtús, cuireadh francaigh turgnamhacha cóicín sna seomraí oibriúcháin modúlach (Med Associates, St. Albans, VT) agus ceadaíodh brú a luamhánú le haghaidh insiltí cóicín infhéitheach (0.25 mg cóicín/59 µl saline, insileadh thar 5 s) ar bhonn seasta- cóimheas 1 (FR1) sceideal athneartaithe. Chomh luath agus a bhain francach turgnamhach cóicín amach ar a laghad 20 insileadh cóicín i seisiún oibríochta amháin faoi sceideal FR1, aistríodh an riachtanas freagartha go sceideal atreisithe FR5. Chun freagra a thabhairt ar an dá sceideal cóimheasa seasta, bhí an t-uaslíon insiltí cóicín teoranta do 30 in aghaidh an tseisiúin féinriaracháin laethúil agus tháinig tréimhse ama 20 s tar éis gach insileadh cóicín, nuair a cuireadh freagraí gníomhacha luamháin i dtábla ach ní raibh aon iarmhairtí sceidealaithe leo. . Reáchtáladh seisiúin oibriúcháin 2 h laethúil (7 lá/seachtaine) ar feadh 14 lá san iomlán. Taifeadadh freisin freagairtí a rinneadh ar an luamhán neamhghníomhach, nach raibh aon iarmhairtí sceidealta leis, le linn na seisiún oiliúna FR1 agus FR5 araon.

Tar éis an 14th seisiún oibriúcháin laethúil, cuireadh francaigh rialaithe salanda turgnamhacha cóicín agus cuing ar ais chuig a gcáis baile áit ar chuir siad 7 lá de staonadh ó dhrugaí faoi éigean. Ar an 7th lá staonadh an chóicín, baineadh inchinní agus díroinneadh an PFC ar oighear. Roghnaíodh seacht lá de staonadh ó chóicín chun comparáid dhíreach a dhéanamh lenár staidéar a foilsíodh roimhe seo a scrúdaíonn athruithe de bharr cóicín i slonn PFC BDNF. [20].

Briseadh

Rinneadh ainéistéisiú ar francaigh (100 mg/kg, pentobarbital sóidiam ip) agus perfused le paraformaildéad 4% fuar-oighear i 0.1 M PB, pH 7.4 (PFA). Baineadh úsáid as leathsféar amháin ó gach inchinn le haghaidh staining golgi agus an leathsféar eile le haghaidh tomagrafaíocht eagair. Rinneadh leathsféar eagair a iar-shocrú i 4% PFA le 2.5% de shiúcrós ar feadh 2 uair agus socraíodh leathsféar Golgi ar feadh 48 h i 4% PFA.

Tomagrafaíocht Eagar

Rinneadh turgnaimh tomagrafaíochta eagar mar a thuairiscítear roimhe seo [19], [21]. Go hachomair, bhí fíochán seasta PFA leabaithe i roisín agus gearradh na hailt corónach (70 nm) ar leibhéal an mPFC agus bailíodh iad mar ribín. Rinneadh ribíní a hiodráitiú i glicín 50 mM i Tris agus bac i dtuaslagán blocála (0.05% Tween / 0.1% albaimin serum bó i maolán Tris (50 mM Tris / 150 mM NaCl, pH 7.6). Chemicon), PSD65 (Cill Signaling), nó synaptophysin (Abcam), i dtuaslagán blocála thar oíche ag 95 ° C. Níodh ribíní le maolán Tris agus stainníodh iad le antasubstaintí tánaisteacha ag 4[cóimheas]50 i dtuaslagán blocála (frith-luch gabhar Alexa-plúr 488 agus gabhar frith-choine cy3 nó frith-choine asal cy5). Rinneadh ribíní a dhaite le DAPI chun na suíomhanna céanna a aimsiú ar gach rannóg. Bailíodh íomhánna scanadh tíl ag baint úsáide as micreascóp epifluorescence Zeiss AxioImager Z2. Fuarthas íomhánna ón suíomh céanna ar gach ceann de 20-30 rannóg sraitheach in aghaidh an ribín ag 63x le cláir uathoibrithe speisialaithe do thomagrafaíocht eagair.

Anailís Tomagrafaíocht Eagar

Osclaíodh na híomhánna sraitheacha ó gach ribín go seicheamhach, tiontaíodh iad go stack agus ailíníodh iad leis na forlíontáin MultiStackReg agus StackReg (le caoinchead B. Busse in Ollscoil Stanford agus [21], [22]. Baineadh úsáid as boscaí barr (19.5 µmx19.5 µm) chun réigiúin spéise (ROI) a roghnú sa néarphail le haghaidh cainníochtú. B’éigean do na roghnúcháin cealla néarónacha nó gnéithe doiléire eile a eisiamh. Le haghaidh anailíse íomhá uathoibrithe, rinneadh barraí spéise (nó ROIanna) le haghaidh synaptophysin, aigéad glútamach decarboxylase-65 (GAD65) agus PSD95 a thairseach go huathoibríoch faoi seach le halgartaim uathoibrithe in ImageJ. Rinneadh barra a chódú agus rinneadh anailís ar riocht dall. Baineadh úsáid as clár braite uathoibrithe, bunaithe ar thairseach, chun líon na bpunc a aithníodh mar shionapses deimhneacha a chainníochtú mar a thuairiscítear cheana [23]. Ríomhadh dlúis críochfoirt presynaptic, críochfoirt excitatory postsynaptic, agus céatadán na synapses GAD-dearfach (coisctheach) ó mheán de 75 láithreán sampla in aghaidh an ainmhí a bailíodh ó dhá bhloc fíocháin éagsúla ón PFC (n=5 ainmhí cóireáilte le cóicín, 5 ainmhí cóireáilte salanda) as 29,154 puncta postsynaptic san iomlán agus 53,565 puncta presynaptic ó 818 láithreán samplála ar fud na 5 ainmhí cóireáilte salanda agus 29,662 postsynaptic agus 17,034 puncta presynaptic ó 588 ainmhí cóicín cóireáilte. Ríomhadh na luachanna airmheánacha do dhlús na sionapse agus céatadán na sionapsanna coisctheacha in aghaidh an ainmhí agus reáchtáladh t-tástálacha ag baint úsáide as na hairmheánaigh ainmhithe chun a thástáil an raibh difríocht idir acmhainn ghrúpa.

Modh Mear-Golgi

Rinneadh ruaimniú Golgi aon roinne mar a thuairiscítear roimhe seo [24], [25]. Go hachomair, gearradh an mPFC ó leathsféar amháin de gach ainmhí ina chodanna corónacha 100 µm agus iar-shocrú i 1% osmium tetraoxide agus ina dhiaidh sin trí nite i 0.1 M PB, pH 7.4. Goradh codanna de dhéchrómáit photaisiam 3.5% thar oíche, nite go hachomair agus insíothlú le 1.5% níotráit airgid trí mhodh ceapaire. [25]. Suiteáladh codanna ar shleamhnáin atá brataithe le geilitín le 20% de shiúcrós agus díhiodráitíodh iad trí shraith de thiúchan alcóil agus ina dhiaidh sin dí-saillfí i xiléin agus clúdaigh clúdaigh.

Anailís Golgi

Rinneadh na sleamhnáin Golgi a chódú agus a anailísiú dall ar riocht agus rinne an turgnamhoir céanna anailís orthu go léir. Bailíodh íomhánna agus rianaithe néaróin agus íomhánna ionadaíocha de dhromanna dendritic ag baint úsáide as micreascóp BX51 Olympus díreach le céim mhótaraithe chomhtháite (Prior Scientific, Rockland, MA) le cuspóir 20 × 0.7 NA. Le haghaidh anailíse brainseach dendritic, roghnaíodh 7 néaróin le haghaidh anailíse in aghaidh an ainmhí. Thomhaiseamar fad agus castacht neurite ag baint úsáide as na Macraí NeuronJ agus Advanced Sholl Analysis, faoi seach. Rinneadh líon na dtrasnaíonn (pointí craobhacha) laistigh de chiorcail chomhlárnacha ag gathanna idir 5-250 µm (lena n-áirítear dendrites basal agus apical) a thomhas agus a chur i gcomparáid idir grúpaí. Le haghaidh anailíse ar dhlús an spine, rinneadh anailís ar 4-5 mhír ar a laghad 20 µm ar fhad ó dendrites basal tríú hord in aghaidh an néaróin ó 5-7 néaróin in aghaidh an ainmhí ag baint úsáide as micreascóp epifluorescence Zeiss AxioImager Z2 le cuspóir ola-tumtha 63x. Aicmíodh moirfeolaíocht an spine mar a thuairiscítear roimhe seo [26]. Cuireadh dlús líneach spine do gach deighleog dendritic agus deilbhíocht an spine (tanaí, stubby, muisiriún, cupán-chruthach) i gcomparáid idir grúpaí. Baineadh úsáid as bogearraí foinse oscailte ó na hInstitiúidí Náisiúnta Sláinte (ImageJ) le haghaidh anailíse sonraí tomagrafaíochta Golgi agus eagair.

Torthaí

Laghdaíonn staonadh ó chóicín dlús iomlán na synapse

Baineadh úsáid as tomagrafaíocht eagar chun athruithe i synapses excitatory agus coisctheach araon a thomhas d'fhonn a chinneadh na hathruithe moirfeolaíocha sonracha a tharlaíonn sa PFC mar fhreagra ar staonadh ó féin-riarachán cóicín. Is modh ard-tréchur é tomagrafaíocht eagair a cheadaíonn cainníochtú cruinn a dhéanamh ar shionapses iomlána, coisctheacha agus excitatory i struchtúir atá róbheag le aithint nó logánaithe i gceart le modhanna traidisiúnta micreascópachta comhfhócasach. [19]. Toisc go bhfuil synapses coisctheacha agus excitatory araon ina gcomhpháirteanna riachtanacha den chiorcadaíocht luach saothair drugaí [13], [27], [28] d'úsáideamar an mhodheolaíocht nua seo chun athruithe moirfeolaíocha sa PFC a mheas le linn staonadh ó chóicín. Rinneadh seachtó nm rannóg PFC ó leathsféar inchinn amháin de 5 fhrancaigh a raibh taithí acu ar choicín agus 5 francach a raibh taithí acu ar chóicín a dhathú le antasubstaintí go PSD95, marcóir excitatory postsynaptic, synaptophysin, marcóir presynaptic, agus GAD65, a lipéadaigh néaróin choisctheacha agus synapses. Cinneadh dlúis synapse agus céatadán na synapses coisctheach i gciseal cortical V (Fíor 1A agus 1B). Léiríonn ár dtorthaí, le linn staonadh ó chóicín, go raibh laghdú suntasach ar dhlús synaptophysin (Figiúr 1C), a thomhaiseann gach críochfort presynaptach [t(7)=2, p<0.05]. Ní raibh aon laghdú suntasach ar dhlús synapse excitatory [t(8)=0.48, lch=0.32] arna thomhas trí PSD95 puncta a chomhaireamh (Figiúr 1D). Is díol spéise é go raibh treocht neamhshuntasach i dtreo méadú ar an gcéatadán de shionapses coisctheacha GAD65-dearfach [t(8)=-1.39, lch=0.9] (Figiúr 2E).

Figiúr 1 

Nochtann tomagrafaíocht eagar athruithe ar dhlús an tsionapse sa PFC tar éis 7 lá staonadh ó chóicín.
Figiúr 2 

Nochtann anailís Golgi alt singil athruithe ar bhrainse dendritic agus ar fhoirmiú droma sa PFC tar éis 7 lá staonadh ó chóicín.

Laghdaíonn staonadh ó chóicín brainse dendritic agus méadaíonn sé dlús an spine go neamhbhuan sa PFC

Baineadh úsáid as an modh Golgi chun athruithe i brainseach néarónach agus dlús droma dendritic a scrúdú chun na hathruithe ultrastruchtúracha a breathnaíodh ar dhlús na synapse a dheimhniú.Figiúr 1). Rinneamar tuile tapa Golgi alt amháin ar fho-thacar néaróin sa PFC ó leathsféar eile na n-ainmhithe céanna a úsáideadh do na staidéir tomagrafaíochta eagair. Rinneadh measúnú ar bhrainsí dendritic, ar chomhaireamh droma dendritic, agus ar mhoirfeolaíocht an dromlaigh. Taispeántar dhá néaróin phirimideacha ionadaíocha ón PFC de rialtán cuing-seile agus francach atá faoi lé cóicín i Figiúr 2A. Thomhais plota scealla líon na dtrasnuithe (pointí craobhacha) laistigh de chiorcail chomhlárnacha ag gathanna idir 5–250 µm. Léiríonn ár dtorthaí go raibh laghdú suntasach ar chastacht dendritic tar éis 7 lá de staonadh ó fhéinriarachán cóicín (Figiúr 2B). Bearta débhealaigh arís agus arís eile Léirigh anailís ANOVA ar shonraí plota scealla príomhéifeachtaí suntasacha cóireála [F(1,738)=30.59, p<0.0001] agus ga [F(245, 738)=289.6, p<0.0001] (Figiúr 2B), lena ndeimhnítear caillteanas dendrites a aontaíonn le caillteanas synapses arna thomhas i staidéir eagair (Figiúr 1C). Nocht anailís ar dendrites basilar dara agus tríú ord méadú suntasach ar spines dendritic tar éis 7 lá staonadh ó chóicín [t(6)=−3.12, p<0.05] (Figiúr 2D). Go sonrach, mhéadaigh staonadh ó nochtadh cóicín líon na bhfochineál tanaí spine, agus gan aon tionchar suntasach aige ar fhochineálacha spine eile (Figiúr 2E), mar a léirítear le bearta dhá bhealach arís agus arís eile ANOVA le príomh-éifeachtaí cóireála [F(1,30)=11.9, lch=0.0017], fochineál an spine [F(4,30)=57.7, p <0.0001], agus cóireáil shuntasach x idirghníomhaíocht fhochineál an spine [F(1, 4, 30)=8.8, p<0.0001].

Plé

Sa staidéar reatha léirímid go bhfuil athruithe struchtúracha agus synaptic soiléire i gciseal V den PFC tar éis 7 lá de staonadh éigeantach ó fhéinriarachán cóicín. Go sonrach, tá laghdú suntasach ar bhrainse dendritic na néaróin phirimideacha agus caillteanas ginearálta ar dhlús synapse arna thomhas ag dlús laghdaithe na boutons presynaptic foriomlán atá lipéadaithe le synaptophysin. In ainneoin gur cailleadh dlús presynaptic, tháinig méadú ar dhlús dendritic an droma dendritic dendrites basal de néaróin chiseal V, go háirithe na dromanna tanaí plaisteacha. Toisc nár bhraitheamar athruithe suntasacha ar dhlús PSD95, is féidir tuairimíocht a dhéanamh go bhféadfadh laghdú ar chríochfoirt presynaptic ach méadú ar dhlús an dromlaigh a bheith mar gheall ar mhéadú ar líon na mbótón ilshionaptach. Ina theannta sin, is fiú a thabhairt faoi deara gur thugamar faoi deara treocht i dtreo méadú synapses coisctheach sa PFC. Ós rud é go bhfuil baint ag spines tanaí le plasticity [29], d'fhéadfadh an méadú ar na spines seo a bheith ina phlaisteacht chúiteach chun ionchuir synaptic a choinneáil ar na néaróin dí-néaraithe seo a chaill brainsí dendritic.

Léirigh staidéir roimhe seo go méadaíonn cóicín arborization dendritic agus dlús spine sa NAc [2]-[4]. Le déanaí, Dumitriu et al., 2012 [30] léirigh sé go n-athraíonn cóicín na spící cóngaracha i gcroílár agus i mblaosc NAc go dinimiciúil. Go sonrach, sa bhlaosc, mhéadaigh tarraingt siar ón gcóicín spíne tanaí, agus laghdaigh dlús cloigeann muisiriún muisiriún i sliogán NAc. [30]. I gcodarsnacht le staidéir ar an NAc, níl ach cúpla staidéar a rinne scrúdú ar éifeachtaí cóicín ar mhoirfeolaíocht néarónach sa PFC [6], [31]. Tá ár sonraí comhsheasmhach le staidéar le déanaí a thaispeánann go n-eascraíonn cóicín méadú ar dhlús an spine sa PFC [31]. Go háirithe, léirigh lucha a raibh méadú níos mó ar spines marthanacha agus cobhsaí, .i. spíonáin i láthair 3 lá tar éis tarraingt siar, ar dendrites apical scóir tosaíochta áit choinníollach cóicín níos airde agus hipirghníomhaíocht spreagtha cóicín. [31]. Thuairiscigh staidéar roimhe seo ar néaróin ciseal II-III francach PFC luachanna de thart ar 3 spines in aghaidh an µm de dendrite ar dendrites apical agus basal araon, leibhéal iontach dlúth de spines a bhí inathraithe ag strus [32]. Tá ár luachanna i bhfrancaigh rialaithe de ∼2 spines / 10 µm de dheighleoga dendritic níos ísle, rud a d'fhéadfadh a bheith mar gheall ar an daonra néarónach éagsúil a ndearnadh anailís orthu (dendrites basal ciseal V) nó ar an difríocht sa teicníc íomháithe. Sa staidéar seo d’úsáideamar modh mear-staining Golgi alt aonair agus d’úsáid Radley agus a chomhghleacaithe instealltaí iantophoretic de dhath buí Lucifer in éineacht le híomháú comhfhócasach. [32] chun deilbhíocht néarónach agus dendritic a léirshamhlú. Ina theannta sin, cuireann ár dtorthaí béim freisin ar an tábhacht a bhaineann le fad an staonadh ó fhéinriarachán cóicín as a dtagann athruithe struchtúracha san inchinn. Léirigh tuarascáil a foilsíodh roimhe seo méadú ar arborization dendritic tar éis tarraingt siar go fadtéarmach (24-25 lá) ó chóicín i bhfrancaigh baineanna. [6], i gcodarsnacht leis an laghdú a breathnaíodh orainn tar éis 7 lá de staonadh éigeantach i bhfrancaigh fhireann. In ainneoin na n-éagsúlachtaí modheolaíochta agus na ndifríochtaí seo i sonraí brainseach, breathnaíodh líon méadaithe spines sa dá staidéar, rud a dhearbhaigh atheagrú ciorcaid ar scála mór le linn staonadh ó chóicín. Soláthróidh staidéir amach anseo cúrsa ama na n-imeachtaí seo chun a chinneadh an bhfuil na hathruithe struchtúracha seo neamhbhuan nó fadtéarmach.

Léiríonn ár dtorthaí go n-eascraíonn staonadh éigeantach ó fhéinriarachán cóicín athruithe struchtúracha dinimiciúla agus go n-eascraíonn sé atheagrú synaptic sa PFC. Féadfaidh na torthaí seo an hypo-ghníomhaíocht sa PFC a tharlaíonn mar thoradh ar nochtadh cóicín arís agus arís eile a mhíniú [8], [33]. Ina theannta sin, tacaíonn ár dtorthaí le staidéir roimhe seo a léirigh díghníomhachtú an PFC [7], [8], agus GABA extracellular méadaithe sa PFC medial le linn tarraingt siar cóicín [34]. Mar sin, na meicníochtaí a thugann cuntas ar hypo-ghníomhaíocht PFC tar éis nochtadh ainsealach cóicín [8], [10] féadfar a áireamh (1) méadú ar GABAergic, (2) laghdú ar glutamatergic agus/nó (3) laghdú ar ionchur synaptic dopaminergic chuig an PFC. Léiríonn an staidéar reatha go laghdaíonn staonadh ó chóicín dlús iomlán na synapse go suntasach mar atá léirithe ag laghdú ar líon na bpuncta synaptic synaptophysin-dearfach. Tugann na sonraí seo le fios go bhfuil laghdú ar fhreagrúlacht iar-synaptic sa PFC, rud a d’fhéadfadh a bheith idirghabhála ag laghdú ionchuir glutamáit nó dopamine. Go deimhin, tá staidéir ann a thugann le fios go n-eascraíonn cóicín laghduithe ar an ton glutamatergic [35], [36]. Mar sin féin, ag baint úsáide as an modh Golgi, thugamar faoi deara méadú ar líon na spines dendritic tanaí ar dendrites basal de néaróin pirimide, rud a thugann le tuiscint méadú ar ionchur excitatory sa PFC do néaróin atá fágtha. D’fhéadfadh go léireodh na sonraí seo a bhfuil dealramh eatarthu, caillteanas foriomlán na synapses a bhaineann leis an gcaillteanas mór dendrites a bhreathnaímid le freagra cúiteach, b’fhéidir idirghabháil ag BDNF méadaithe, mar a léirítear inár dtorthaí roimhe seo. [20], chun dlús na spines dendritic ar neurites fágtha a mhéadú.

I dteannta a chéile, léiríonn ár dtorthaí atheagrú dinimiciúil sa PFC le linn staonadh ó chóicín. Go sonrach, tá laghdú suntasach ar nascacht synaptic, caillteanas brainseach dendritic agus méadú ar líon na spines tanaí sa PFC francach tar éis 7 lá de staonadh drugaí éigean ó féin-riarachán cóicín. D’fhéadfadh na torthaí seo an bonn struchtúrach a sholáthar don hypo-ghníomhaíocht a breathnaíodh sa PFC d’úsáideoirí ainsealacha cóicín agus b’fhéidir an caillteanas de rialú cognaíoch a tharlaíonn le linn andúile cóicín a mhíniú.

Admhálacha

Ba mhaith leis na húdair buíochas a ghabháil le Gavin Sangrey as a chúnamh ag ullmhú na capsúil leabaithe.

Ráiteas Maoinithe

Thacaigh deontais NIDA DA22339 agus DA033641 (RCP & GSV) agus DA18678 (RCP) leis an obair seo. Thacaigh dámhachtain aonair K01 (DA030445) le HDS. Ní raibh ról ar bith ag na maoinitheoirí i ndearadh an staidéir, i mbailiú sonraí agus in anailísiú, i gcinneadh an lámhscríbhinn a fhoilsiú ná in ullmhú na lámhscríbhinne.

tagairtí

1. Dietz DM, Dietz KC, Nestler EJ, Russo SJ (2009) Meicníochtaí móilíneacha de phlaisteacht struchtúrach arna spreagadh ag sícea-spreagthach. Cógas-síciatracht 42 Soláthar 1S69–78 [Airteagal saor in aisce PMC] [PubMed]
2. Lee KW, Kim Y, Kim AM, Helmin K, Nairn AC, et al. (2006) Foirmiú spine dendritic de bharr cóicín i néaróin spíonacha meánacha receptor dopamine D1 agus D2 i núicléas accumbens. Proc Natl Acad Sci USA 103: 3399–3404 [Airteagal saor in aisce PMC] [PubMed]
3. Norrholm SD, Bibb JA, Nestler EJ, Ouimet CC, Taylor JR, et al. (2003) Tá iomadú spíne dendritic de bharr cóicín i núicléas accumbens ag brath ar ghníomhaíocht kinase-5 atá ag brath ar cyclin. Néareolaíocht 116: 19–22 [PubMed]
4. Robinson TE, Gorny G, Mitton E, Kolb B (2001) Athraíonn féinriarachán cóicín deilbhíocht na dendrites agus spines dendritic sa núicléas accumbens agus neocortex. Achoimre 39: 257–266 [PubMed]
5. Sarti F, Borgland SL, Kharazia VN, Bonci A (2007) Athraíonn géar-nochtadh cóicín dlús spine agus cumas fadtéarmach sa limistéar teascach ventral. Eur J Neurosci 26: 749–756 [PubMed]
6. Robinson TE, Kolb B (1999) Athruithe ar mhoirfeolaíocht dendrites agus spines dendritic sa núicléas accumbens agus cortex prefrontal tar éis cóireála arís agus arís eile le amphetamine nó cóicín. Eur J Neurosci 11: 1598–1604 [PubMed]
7. Bolla K, Ernst M, Kiehl K, Mouratidis M, Eldreth D, et al. (2004) Mífheidhmiú cortical réamhbhríoch i mí-úsáideoirí cóicín staonadh. J Néarshíciatracht Clin Néaróisi 16: 456–464 [Airteagal saor in aisce PMC] [PubMed]
8. Goldstein RZ, Volkow ND (2002) Andúil i ndrugaí agus a mbunús néar-bhitheolaíoch faoina bhun: fianaise néar-íomháú ar rannpháirtíocht an choirtéis tosaigh. Am J Síciatracht 159: 1642–1652 [Airteagal saor in aisce PMC] [PubMed]
9. Chen YI, Famous K, Xu H, Choi JK, Mandeville JB, et al. (2011) Tagann athruithe ar fhreagraí ama ar dhúshlán cóicín i gciorcadaíocht limbach agus mótair mar thoradh ar fhéinriarachán cóicín. Eur J Neurosci 34: 800–815 [Airteagal saor in aisce PMC] [PubMed]
10. Sun W, Rebec GV (2006) Athraítear féinriarachán cóicín arís agus arís eile próiseáil faisnéise a bhaineann le cóicín i gcortex prefrontal francach. J Neurosci 26: 8004–8008 [PubMed]
11. Volkow ND, Fowler JS (2000) Andúil, galar éigeantais agus tiomáint: baint an cortex fithiseach. Cereb Cortex 10: 318-325 [PubMed]
12. Jentsch JD, Taylor JR (1999) Impulsivity mar thoradh ar mhífheidhm frontostriatal i mí-úsáid drugaí: impleachtaí do rialú iompair trí spreagthaigh a bhaineann le luach saothair. Síc-chógaiseolaíocht (Berl) 146: 373-390 [PubMed]
13. McFarland K, Kalivas PW (2001) An ciorcadóireacht a dhéanann idirghabháil ar iompar atá de bharr cóicín ar iompar atá ag lorg drugaí. J Neurosci 21: 8655–8663 [PubMed]
14. McFarland K, Lapish CC, Kalivas PW (2003) Déanann scaoileadh glutamáit réamhtheoranta isteach i gcroílár an núicléas accumbens idirghabháil a dhéanamh ar iompar a bhíonn á lorg ag drugaí de bharr cóicín. J Neurosci 23: 3531–3537 [PubMed]
15. Winstanley CA, Green TA, Theobald DE, Renthal W, LaPlant Q, et al. (2009) Cuireann ionduchtú DeltaFosB sa choirtéis fithiseach le híogrú inneall gluaiste in ainneoin an mhífheidhm chognaíoch is cúis le cóicín a mhaolú. Oibriú Bithcheimic na Cógaslainne 93: 278–284 [Airteagal saor in aisce PMC] [PubMed]
16. Trantham H, Szumlinski KK, McFarland K, Kalivas PW, Lavin A (2002) Athraíonn riaradh cóicín arís agus arís eile airíonna leictreafiseolaíocha na néaróin cortical réamhtheorannacha. Néareolaíocht 113: 749–753 [PubMed]
17. Lu H, Chefer S, Kurup PK, Guillem K, Vaupel DB, et al. (2012) Déanann freagairt fMRI sa cortex réamhéadanach medial stair féin-riaracháin cóicín ach ní shiúcrós a thuar. Néaríomhá 62: 1857–1866 [Airteagal saor in aisce PMC] [PubMed]
18. Micheva KD, Busse B, Weiler NC, O'Rourke N, Smith SJ (2010) Anailís synapse aonair ar dhaonra ilghnéitheach synapse: modhanna íomháithe próitéamaí agus marcóirí. Néaróin 68: 639–653 [Airteagal saor in aisce PMC] [PubMed]
19. Micheva KD, Smith SJ (2007) tomagrafaíocht eagair: uirlis nua chun ailtireacht mhóilíneach agus ultrastruchtúr na gciorcaid néaracha a íomháú. Néaróin 55: 25–36 [Airteagal saor in aisce PMC] [PubMed]
20. Sadri-Vakili G, Kumaresan V, Schmidt HD, Famous KR, Chawla P, et al. (2010) Méadaíonn athmhúnlú crómatin de bharr cóicín tras-scríobh fachtóir neurotrófach atá díorthaithe ón inchinn sa cortex réamhéadanach medial francach, a athraíonn éifeachtúlacht athneartaithe an chóicín. J Neurosci 30: 11735–11744 [Airteagal saor in aisce PMC] [PubMed]
21. Koffie RM, Meyer-Luehmann M, Hashimoto T, Adams KW, Mielke ML, et al. (2009) Comhlachaithe béite amyloid oligomeric le dlúis postsynaptic agus comhghaolú le caillteanas excitatory synapse in aice le plaiceanna seanile. Proc Natl Acad Sci USA 106: 4012–4017 [Airteagal saor in aisce PMC] [PubMed]
22. Thevenaz P, Ruttimann UE, Unser M (1998) Cur chuige pirimide maidir le clárú fophicteilín bunaithe ar dhéine. Próiseas Íomhá Tras-íomhá IEEE 7: 27–41 [PubMed]
23. Kopeikina KJ, Carlson GA, Pitstick R, Ludvigson AE, Peters A, et al. (2011) Is cúis le carnadh Tau easnaimh dáileacháin mitochondrial i néaróin i múnla luiche tauopathy agus in inchinn an duine galar Alzheimer. Am J Pathol 179: 2071–2082 [Airteagal saor in aisce PMC] [PubMed]
24. Gabbott PL, Somogyi J (1984) An roinn 'singil' Golgi-nós imeachta tuile: cur síos modheolaíoch. J Modhanna Neurosci 11: 221–230 [PubMed]
25. Izzo PN, Graybiel AM, Bolam JP (1987) Tréithriú substainte P- agus [Met]néaróin imdhíonghníomhacha enkephalin i núicléas caudate cat agus firéad trí nós imeachta Golgi alt amháin. Néareolaíocht 20: 577–587 [PubMed]
26. Spiers TL, Grote HE, Garry S, Cordery PM, Van Dellen A, et al. (2004) Paiteolaíocht dendritic spine agus easnaimh i plaisteacht dendritic ag brath ar thaithí i lucha trasgenic galar R6/1 Huntington. Iris Eorpach na Néareolaíochta 19: 2799–2807 [PubMed]
27. Kalivas PW, O'Brien C (2008) Andúil i ndrugaí mar phaiteolaíocht de neuroplasticity céimnithe. Neuropsychopharmacology 33: 166-180 [PubMed]
28. Pierce RC, Reeder DC, Hicks J, Morgan ZR, Kalivas PW (1998) Cuireann loit aigéid ibotenic den choirtéis réamhéadanach droma isteach ar an léiriú ar íogrú iompraíochta don chóicín. Néareolaíocht 82: 1103–1114 [PubMed]
29. Bourne J, Harris KM (2007) An fhoghlaimíonn spines tanaí a bheith ina spines muisiriún a mheabhrú? Curr Tuairim Neurobiol 17: 381–386 [PubMed]
30. Dumitriu D, Laplant Q, Grossman YS, Dias C, Janssen WG, et al. (2012) Fo-réigiún, urrann dendritic, agus sainiúlacht fhochineál an spine i rialáil cóicín ar spines dendritic sa núicléas accumbens. J Neurosci 32: 6957–6966 [Airteagal saor in aisce PMC] [PubMed]
31. Munoz-Cuevas FJ, Athilingam J, Piscopo D, Wilbrecht L (2013) Tá plaisteacht struchtúrach arna spreagadh ag cóicín sa choirtéis tosaigh comhghaolmhar le rogha áite coinníollaithe. Neurosci 16: 1367–1369 [Airteagal saor in aisce PMC] [PubMed]
32. Radley JJ, Rocher AB, Miller M, Janssen WG, Liston C, et al. (2006) Spreagann strus arís agus arís eile caillteanas droma dendritic sa cortex réamhéadanach medial francach. Cereb Cortex 16(3): 313–320 [PubMed]
33. Volkow ND, Mullani N, Gould KL, Adler S, Krajewski K (1988) Sreabhadh fola cheirbreach in úsáideoirí cóicín ainsealacha: staidéar le tomagrafaíocht astaithe positron. Br J Síciatracht 152: 641–648 [PubMed]
34. Jayaram P, Steketee JD (2005) Éifeachtaí íogrú iompraíochta a tharchuirtear le cóicín ar tharchur GABA laistigh den cortex réamhéadanach medial francach. Eur J Neurosci 21: 2035–2039 [PubMed]
35. Madayag A, Lobner D, Kau KS, Mantsch JR, Abdulhameed O, et al. (2007) Athraíonn riarachán N-aicéitilcysteine ​​arís agus arís eile éifeachtaí cóicín a bhraitheann ar phlaisteacht. J Neurosci 27: 13968–13976 [Airteagal saor in aisce PMC] [PubMed]
36. Miguens M, Del Olmo N, Higuera-Matas A, Torres I, Garcia-Lecumberri C, et al. (2008) Leibhéil glútamáit agus aspairtáit sa núicléas accumbens le linn féinriarachán agus díothú cóicín: staidéar ar mhicr-scagdhealaithe cúrsa ama. Síc-chógaiseolaíocht (Berl) 196: 303-313 [PubMed]