Tha FACS a ’comharrachadh riaghladh gine sònraichte air a bhrosnachadh le cocaine ann an neurons striatal inbheach a chaidh a ghnìomhachadh gu roghnach (2011) -% beag de neurons striatal

J Neurosci. Làmh-sgrìobhainn ùghdar; ri fhaighinn ann am PMC Sep 16, 2011.
Air fhoillseachadh ann an cruth deasaichte deasaichte mar:
PMCID: PMC3073079
NIHMSID: NIHMS279955

 

Gheibhear an dreach deasaichte deireannach den fhoillsichear den artaigil seo an-asgaidh aig J Neurosci
Faic artaigilean eile ann am PMC Dh'ainmich an artaigil foillsichte.

Abstract

Tha grunn sgrùdaidhean leis a ’chomharra gnìomhachd neural Fos a’ nochdadh nach eil cocaine a ’gnìomhachadh ach glè bheag de neurons striatal a tha air an sgaoileadh gu sgapte. Gu ruige seo, cha robh dòighean èifeachdach rim faighinn gus measadh a dhèanamh air neuroadaptations a chaidh an toirt a-steach gu sònraichte taobh a-staigh nan neurons gnìomhaichte sin. Chleachd sinn seòrsachadh cealla air a chuir an gnìomh le fluorescence (FACS) gus glanadh neurons striatal a chaidh a ghnìomhachadh rè locomotion air a bhrosnachadh le cocaine ann an naïve agus mothachadh air cocaine. cfos-lacZ radain transgenic. Chaidh neurons gnìomhaichte a chomharrachadh le antibody an aghaidh β-galactosidase, toradh pròtain a ’ghine lacZ. C.bhrosnaich ocaine ìomhaigh abairt gine sònraichte gu roghnach anns a ’chuibhreann bheag de neurons gnìomhaichte nach deach fhaicinn anns a’ mhòr-chuid neo-ghnìomhach de neurons. Bha na ginean sin a ’toirt a-steach ìrean atharraichte de na gineadan tràth sa bhad arc, fosB, agus nr4a3, a bharrachd air ginean a tha an sàs ann an comharrachadh p38 MAPK agus sònrachas seòrsa cealla. Tha sinn a ’moladh gum faodar an dòigh FACS seo a chleachdadh gus sgrùdadh a dhèanamh air neuroadaptations molecular ann an neurons sònraichte a tha a’ còdachadh buaidhean giùlain dhrogaichean mì-ghnàthaichte agus giùlan ionnsaichte eile.

Keywords: mothachadh cocaine, niuclas accumbens, ensembles neuronal, rèiteachadh cealla le gnìomh fluorescence

RO-RÀDH

Is e prìomh bheachd-bharail de sgrùdadh neurobio-eòlasach gnàthach air tràilleachd cocaine gu bheil foillseachadh cocaine cronail ag adhbhrachadh neuroadaptations fad-ùine taobh a-staigh an striatum agus co-phàirtean eile den chuairt dhuais mesolimbic dopamine, a ’leantainn gu cleachdadh dhrogaichean èigneachail agus so-leòntachd ath-chraolaidh fad-ùine (Nestler, 2001; Shaham agus Hope, 2005; Kalivas, 2009; Bowers et al., 2010; Madadh-allaidh agus Ferrario, 2010). Ach, tha am beachd seo stèidhichte air grunn sgrùdaidhean cuingealaichte ri bhith a ’tomhas neuroadaptations ann an homogenates de roinnean eanchainn no ann an neurons air an taghadh gu neo-eisimeileach bhon stàit gnìomhachaidh aca rè giùlan.

Tha an eadar-dhealachadh eadar neuroadaptations ann an neurons gnìomhaichte an aghaidh neo-ghnìomhaichte cudromach oir is dòcha gu bheil iad a ’cluich diofar dhleastanasan ann am buaidhean eòlas-inntinn, giùlan, agus saidhgeòlasach cocaine. Tha grunn sgrùdaidhean leis a ’chomharra gnìomhachd neural Fos a’ nochdadh nach eil cocaine a ’gnìomhachadh ach glè bheag de neurons a tha air an sgaoileadh gu sgapte san striatum. Às deidh mothachadh locomotor a tha sònraichte don cho-theacsa, tha sinn air sealltainn gu bheil Fos air a mhisneachadh a-mhàin nuair a chaidh radain a thoirt a-steach don àrainneachd far a bheil drogaichean agus chan ann ann an àrainneachd gun chàraid (Mattson et al., 2008; Koya et al., 2009). Nas cudromaiche, tha sinn air sealltainn gu bheil pàirt adhbharach aig na neurons sin a tha air an cur an gnìomh gu roghnach anns a ’cheangal ionnsaichte eadar cocaine agus an àrainneachd le paidhir dhrogaichean a bhios a’ meadhanachadh mothachadh sònraichte air co-theacsa (Koya et al., 2009). Mar sin is dòcha gum bi neuroadaptations taobh a-staigh neurons striatal a tha air an cur an gnìomh gu roghnach a ’cluich pàirt shònraichte agus cudromach ann an ionnsachadh aig àm mothachaidh sònraichte co-theacsa agus giùlan eile a tha air a bhrosnachadh le drogaichean.

Gu ruige seo, tha cuingealachaidhean teicnigeach air a dhèanamh duilich atharrachaidhean moileciuil a mheasadh taobh a-staigh na h-àireamhan beaga de neurons a tha air an sgaoileadh gu sgapte air an cur an gnìomh gu roghnach rè giùlan. Bidh dòighean leithid laser a ’glacadh microdissection (Kwon agus Houpt, 2010) agus immunohistochemistry le bileag dùbailte (Berretta et al., 1992; Gerfen et al., 1995; Peters et al., 1996) comasach air atharrachaidhean moileciuil a chomharrachadh gu roghnach taobh a-staigh neurons gnìomhaichte, ach tha glè bheag de chur-a-steach aig na dòighean sin no chan eil iad cainneachdail. Faodaidh seòrsachadh cealla a tha air a ghnìomhachadh le fluorescence (FACS) a bhith na inneal èifeachdach airson a bhith a ’glanadh àireamhan neuronal inbheach airson mion-sgrùdadh molecol (Liberles agus Buck, 2006; Lobo et al., 2006). Ach, cha deach FACS a chleachdadh gus neurons a ghlanadh stèidhichte air an stàit gnìomhachaidh aca. Anns an sgrùdadh làithreach, chleachd sinn FACS gus na neurons striatal gnìomhach le cocaine a ghlanadh bho transgenic cfos-lacZ radain agus rinn iad coimeas eadar na pàtranan sònraichte aca de mhìneachadh gine leis an fheadhainn anns a ’mhòr-chuid neo-ghnìomhach de neurons.

DÒTHANAN

Animals

boireann cfos-lacZ radain transgenic (Kasof et al., 1995; Koya et al., 2009) agus radain boireann Sprague-Dawley (Charles River, Raleigh, NC, na SA) air an cumail leotha fhèin ann an cèidsichean plastaig àbhaisteach ann an seòmar fo smachd teothachd agus taiseachd. Chaidh an cumail suas air solas cùil 12: 12 h: cearcall dorcha (solais air adhart aig 20.00 h), agus thug iad cothrom an-asgaidh air biadh is uisge. Chaidh an cuir a-steach do na cumhaichean taigheadais sin airson co-dhiù 7 latha ro làimhseachadh dhrogaichean. Chaidh modhan deuchainn aontachadh le Comataidh Cùram is Cleachdadh Bheathaichean NIDA.

Làimhseachadh dhrogaichean

Airson deuchainnean cruaidh cocaine, chaidh radain a stealladh le cocaine (30 mg / kg, ip; n = 8) no saline (1 ml / kg; n = 6) agus chaidh an cur ann an seòmar Plexiglass cruinn (trast-thomhas 38 cm). Chaidh radain a ìobairt 90 mionaidean às deidh in-stealladh gus teannachadh eanchainn fhaighinn. Chaidh an làimhseachadh seo a-rithist trì tursan air làithean air leth gus trì ath-bhualaidhean bith-eòlasach fhaighinn airson mion-sgrùdadh microarray. A bharrachd air an sin, chaidh trì ath-bhualaidhean bith-eòlasach neo-eisimeileach a dhèanamh mar an ceudna airson PCR cainneachdail (qPCR). Airson mion-sgrùdaidhean qPCR de arc, pdyn, adora2a, cha deach ach na trì ath-bhualaidhean bith-eòlasach neo-eisimeileach sin a chleachdadh. Airson mion-sgrùdaidhean qPCR de fosB, nr4a3, kcnc1, agus map2k6, chleachd sinn cuideachd RNA a bha air fhàgail bho gach aon de na sampallan microarray.

Airson deuchainnean cocaine a-rithist, chaidh radain boireann a mhothachadh le ceithir stealladh de chocaine (15 mg / kg ip) air an rianachd aon uair gach dàrna latha. Air làithean stealladh, chaidh gach radan a chuir ann an seòmar gnìomhachd locomotor Plexiglas 43 × 43 cm ceàrnagach (Med Associates, St Albans, VT, na SA) gus fuireach airson 30 mionaidean. Chaidh radain a thoirt a-steach le cocaine agus chaidh gnìomhachd locomotor a chlàradh mar astar a chaidh a shiubhal airson mionaidean 60. Às deidh a ’cheathramh in-stealladh cocaine, dh'fhuirich radain anns a’ chèidse dachaigh aca airson làithean 7 - 8. Air latha na deuchainn, chaidh radain a chleachdadh airson 30 min ann an seòmraichean gnìomhachd an locomotor agus an uairsin air an stealladh le cocaine (30 mg / kg ip) no carbad saline. Chaidh radain a dhì-chomasachadh agus chaidh brains a thoirt a-mach ceithir fichead mionaid às deidh an stealladh. Chaidh an làimhseachadh mothachaidh gu lèir a-rithist trì tursan thairis air seachdainean fa leth gus trì ath-bhualaidhean bith-eòlasach de gach buidheann fhaighinn airson mion-sgrùdadh qPCR.

Dealachadh cealla

Chaidh teannachadh striatal a sgaradh gus casg aon-chealla fhaighinn. Chaidh radain a chuir dheth agus chaidh an striata a thoirt a-mach taobh a-staigh dà mhionaid. Chaidh gach striatum a mhèinneadh le lannan ràsair air truinnsear glainne fuar-deighe agus a chur ann an 1 ml de Hibernate A (Cat # HALF; Brain Bits, Springfield, IL). Chaidh Striata a chladhach gu enzymatically ann an 1 ml de Accutase per striatum (Cat # SCR005; Chemicon, Billerica, MA) le measgachadh deireadh-thar-deireadh airson 30 min aig 4 ° C. Chaidh feansa a mhùthadh airson dà mhionaid aig 425 × g agus ath-chosg ann an 300 μl de Hibernate fuar-deighe A. Chaidh a h-uile ceum centrifugation às deidh sin a dhèanamh aig 4 ° C.

Chaidh clò striatal a chaidh a chladhach a sgaradh gu meacanaigeach le trituration. Chaidh ceithir striata a chur còmhla ann an aon phìob Eppendorf agus triturated deich tursan le pìob mòr Pasteur le trast-thomhas mòr (~ 1.3mm). Chaidh tiùban a chuir goirid air deigh airson pìosan mòra clò a thuineachadh; Chaidh 600 μl de chasg sgòthach anns a bheil ceallan sgaoilte a ghluasad gu tiùb Falcon 15 ml air deigh. Chaidh 600μL de Hibernate A ùr a chur ris an tiùb Eppendorf tùsail agus an uairsin chaidh ceumannan trituration ath-aithris mar gu h-àrd le pìoban le trast-thomhas meadhanach agus beag (~ 0.8mm agus ~ 0.4mm). Chaidh a h-uile crochadh sgòthach anns an robh ceallan sgaoilte a thoirt còmhla leis a ’chasg roimhe.

Chaidh na cruinneagan cealla a bha air fhàgail anns a ’chasg cealla còmhla a thoirt air falbh le sìoladh tro strainers cealla 100 μm ro-fhliuch agus 40 μm (branda Falcon, BD Biosciences, San Jose, CA). Chaidh sprùilleach ceallach beag anns a ’chasg a lùghdachadh le bhith a’ centrifuging an filtrate airson 3 min aig 430 × g tro chaisead dùmhlachd trì-cheum de Percoll (Cat # P1644; Sigma, St. Louis, MO). Chaidh an ìre sgòthach àrd (timcheall air 2 ml) anns a bheil sprùilleach a thilgeil a-mach. Chaidh ceallan anns na sreathan a bha air fhàgail ath-chaitheamh anns an fhuasgladh Percoll a bha air fhàgail agus centrifuged airson còig min aig 550xg. Chaidh am peilear ath-chaitheamh ann an 1 ml de Hibernate A.

Immunolabeling agus FACS

Chaidh ceallan sgaoilte a shocrachadh agus an sgaoileadh tro bhith a ’cur tomhas co-ionann de ethanol airson dùmhlachd deireannach de 50% ethanol agus air a chumail air deigh airson mionaidean 15 le measgachadh bho àm gu àm. Chaidh ceallan a losgadh a-mach airson dà mhionaid aig 425xg agus an ath-chaitheamh ann an saline le pronnasg fosfat (PBS). Chaidh ceallan a bhrosnachadh le prìomh antibody biotinylated an aghaidh NeuN (1: 1000 dilution, Cat # MAB377B, Chemicon) agus prìomh antibody an aghaidh β-galactosidase ((β-gal; 1: 10000 dilution, Cat # 4600-1409, Biogenesis, Pooleesis) An Rìoghachd Aonaichte. le streptavidin le bile fluorescent (Streptavidin-phycoerythrin, 30: dilution 4, Cat # SA425-800, Invitrogen, Carlsbad, CA) agus antibody àrd-sgoile (Alexa Fluor 700 le bileag an aghaidh gobhar IgG, 1: 1000 dilution, Cat # A- 1004, Invitrogen) agus rot-end-over-end airson 1 min. Chaidh ceallan a nighe le 488 μl de PBS, centrifuged airson trì min aig 1 × g, agus ath-chosg ann an 1000 ml de PBS.

Chaidh ceallan immunolabeled a sganadh agus a sheòrsachadh aig goireas cridhe cytometry sruthadh Johns Hopkins Bayview Campus. Chaidh Aria FACS (BD, Franklin Lakes, NJ) a chleachdadh airson a bhith a ’rèiteach cheallan. Chaidh sampaill smachd a sgrùdadh an toiseach gus na slatan-tomhais as fheàrr a dhearbhadh airson sampallan deuchainn a sheòrsachadh. Gu sònraichte, chaidh ceallan stèidhichte gun làimhseachadh antibody a chleachdadh gus an geata sgapaidh aotrom a shuidheachadh. Chaidh ceallan stèidhichte a chaidh an làimhseachadh le antibody fluorescent àrd-sgoile, ach gun antibody bun-sgoile, an uairsin a chleachdadh gus stairsnich a shuidheachadh airson fluorescence clò endogenous agus ceangal neo-shònraichte le streptavidin no antibody àrd-sgoile. An ath rud, chaidh sampaill smachd aon-leubail le antibody bun-sgoile agus àrd-sgoile airson gach pròtain (NeuN no β-gal) a chleachdadh gus dìoladh airson tar-chuir fluorescent ann an seanalan nàbaidh. Mu dheireadh, chaidh sampaill deuchainn le bileagan le comharran fluorescent an dà chuid a sgrùdadh agus a sheòrsachadh. Chaidh ceallan seòrsaichte a chruinneachadh ann an tubaichean le ceangal ìosal (Cat # 022431081, Eppendorf, Westbury, NY) le 100 μl de PBS anns gach tiùb.

Tarraing RNA

An dèidh a sheòrsachadh, chaidh sampaill anns an robh ceallan βgal-positive no βgal-negative bho radain a chaidh an stealladh le cocaine no a h-uile cealla NeuN-positive bho radain a chaidh an stealladh le saline a thoirt a-steach airson 8 min aig 2650 × g aig 18 ° C. Chaidh ceallan NeuN-àicheil bho radain a chaidh an stealladh le saline a tharraing a-steach airson 8 min aig 6000 ×g aig 18 ° C. Airson deuchainnean microarray, chaidh RNA a thoirt a-mach le Trizol Reagent (Cat # 15596-026, Invitrogen) a rèir stiùireadh an neach-dèanamh. Chaidh càileachd agus meud RNA a mheasadh a ’cleachdadh am Bioanalyzer Picochip (Cat # 5067-1513, Agilent Technologies, Palo Alto, CA). Airson deuchainnean qPCR, chaidh RNA a thoirt a-mach le RNEasy Micro kit (Cat # 74004; Qiagen, Valencia, CA) a rèir stiùireadh an neach-dèanamh le làimhseachadh DNase. Chaidh meud agus purrachd RNA a mheasadh a ’cleachdadh speacthothotometer Nanodrop (Thermo Scientific, Wilmington, DE).

Deuchainnean microarray

Chaidh microarrays a chleachdadh gus RNA a sgrùdadh bho cheallan NeuN-positive agus NeuN-negative bho radain a chaidh an stealladh le saline, agus neurons βgal-positive agus βgal-negative bho radain a chaidh an stealladh le cocaine. Mar a chaidh a mhìneachadh gu h-àrd anns an roinn làimhseachadh dhrogaichean, bha trì ath-bhualaidhean bith-eòlasach ann am microarrays airson gach aon de na ceithir seòrsaichean sampaill. Chaidh còig μl de RNA iomlan bho gach sampall a chomharrachadh le bhith a ’cleachdadh Kit Meudachadh RNA Illumina TotalPrep (Cat # IL1791; Ambion, Austin, TX) ann am pròiseas dà-cheum de synthesis cDNA agus an uairsin ann vitro Tar-sgrìobhadh RNA le biotin-16-UTP. Chaidh 0.75 μg de cRNA le bile biotin a chraobh-sgaoileadh airson uairean 16 gu BeadChips Illumina Sentrix Rat Ref12_v1 (Cat # BD-27-303; Illumina, San Diego, CA). Chaidh cRNA biotinylated a chaidh a ghluasad chun a ’chip a lorg le streptavidin le label Cy3 agus air a thomhas le bhith a’ cleachdadh sganair Siostaman Mion-sgrùdadh Gineadach Illumina BeadStation 500GX. Chaidh an fhiosrachadh sgrìobhte agus mion-sgrùdaidh uile a dhèanamh aig cridhe Genomics Family Lowe Family Campus Medical Johns Hopkins Bayview.

PCR cainneachdail fìor-ùine

Chaidh PCR cainneachdail fìor-ùine a chleachdadh gus toraidhean FACS agus microarray a dhearbhadh. Chaidh RNA ath-sgrìobhadh a-steach do cDNA a ’cleachdadh an inneal RETROscript (Cat # AM1710, Ambion) le primer oligo (dT). Bha gach freagairt 25 μl PCR a ’toirt a-steach 12.5 μl de Taqman Gene Expression Master Mix (Cat #4369514; Biosystems Applied, Foster City, CA), 1.1 μl gach aon de 20 μM air adhart agus air ais primers, 0.25 μl de 100 μM FAM-probe probe, 5 μl de dh'uisge, agus 5 μl de 1 ng / μl cDNA. Measgachadh primer agus probe [Clàr 1] air an dealbhadh le bhith a ’cleachdadh Ionad Dealbhaidh Assay Leabharlann Roche Universal Probe gus a bhith farsaing. Chaidh ath-bheachdan PCR a sgrùdadh le bhith a ’cleachdadh an Opticon Light Cycler (Biorad, Hercules, MD). Thòisich am prògram le leughaidhean plàta 20 aig 50 ° C airson photobleaching, air a leantainn le 5 min aig 95 ° C, agus an uairsin cearcallan 40 de 20 sec aig 94 ° C, 1 min aig 60 ° C, agus truinnsear air a leughadh.

Clàr 1 

Primers agus probes air an cleachdadh airson qPCR

Chaidh ath-bheachdan lùbte àbhaisteach a ruith an toiseach airson gach gine gus èifeachdas leudachaidh a dhearbhadh [Clàr 1]. Chaidh ìrean brosnachaidh airson gach gine leudaichte a thomhas a ’cleachdadh èifeachdas ^ ΔCq far a bheil ΔCq = C.q(gine deuchainneach) - C.q(gine iomraidh) airson gach mac-samhail bith-eòlasach. Gorasp2 a thaghadh mar ghine iomraidh oir cha deach a chuir an cèill gu eadar-dhealaichte eadar neurons agus glia ann am mion-sgrùdaidhean microarray. Chaidh a dhearbhadh a-rithist mar ghine iomraidh mar thoradh air leudachadh qPCR co-ionann thar gach sampall nuair a bha thu a ’luchdachadh an aon uiread de theamplaid. Teicnigeach assay trì-fhillte C.q chaidh luachan cuibheasach mus obrachadh a-mach ΔCq airson gach gine ann an sampall. Airson gach mRNA air a thomhas ann an qPCR, chaidh luachan abairt gine a chuibheasachadh thar mac-samhail bith-eòlasach. An uairsin gus luachan atharrachadh fillte a nochdadh, roinn sinn a ’chuibheasachd seo le luachan abairt gine cuibheasach cheallan NeuN-positive bho radain a chaidh an stealladh le saline. Tha na luachan sin air an comharrachadh mar mheadhan agus mearachdan àbhaisteach anns na grafaichean agus na clàran.

Immunohistochemistry

Chaidh teannachadh eanchainn fhaighinn bho radain boireann fiadhaich Spraque-Dawley às deidh na h-aon leigheasan cocaine leantainneach agus a-rithist a chaidh a mhìneachadh gu h-àrd airson na deuchainnean microarray agus qPCR. Ach 90 mionaidean às deidh in-stealladh latha deuchainn, chaidh radain a thoirt a-steach gu domhainn le isoflurane agus air an lìomhadh le 100 ml de PBS agus an uairsin 400 ml de 4% paraformaldehyde (PFA). Chaidh brains a shuidheachadh an dèidh sin ann am PFA airson uairean 2 agus chaidh an gluasad gu fuasgladh sucrose 30% aig 4 ° C airson làithean 2 - 3. Bha eanchainn air a reodhadh air deigh tioram pùdarrach agus air a chumail aig −80 ° C gus an deidheadh ​​a sgaradh. Chaidh earrannan coronal a ghearradh 40 μm ann an tiugh eadar Bregma 2.5 agus −0.5 (Paxinos agus Watson, 1998).

Chaidh earrannan a bhanachdachadh airson Fos agus Arc. Goirid, chaidh earrannan a nighe trì tursan ann an saline bufair Tris (TBS) agus air a sgaoileadh airson 30 min ann an TBS le 0.2% Triton X-100. Chaidh earrannan a nighe a-rithist ann an TBS agus air an toirt a-steach do antibodies bun-sgoile air an lagachadh ann am PBS le 0.3% Triton X-100 airson uairean 24 air inneal-crathaidh aig 4 ° C. Chleachd sinn polyclonal coineanach an aghaidh antibody c-Fos (1: dilution 500, Cat # sc-52, Bith-theicneòlas Santa Cruz, Santa Cruz, CA) agus antibody Arc monoclonal luch (1: dilution 100, Cat # sc-17839, Santa Bith-theicneòlas Cruz). Chaidh earrannan a nighe trì tursan ann an TBS agus an toirt a-steach do antibodies àrd-sgoile air an lagachadh ann am PBS airson uairean 1.5 air inneal-crathaidh aig teòthachd an t-seòmair. Chleachd sinn antibody anti-coineanach asal le bile Alexa Fluor 488 (1: 200 dilution, Cat # A21206, Invitrogen) agus antibody an aghaidh luch gobhar Alexa Fluor 568 (1: dilution 200, Cat # A11004, Invitrogen). Chaidh earrannan a nighe ann an TBS, air an cur suas air sleamhnagan le còmhdach chrom-alum, agus air an còmhdach le meadhanan sreap cruaidh VectaShield.

Chaidh ìomhaighean flùraiseach de immunosactivity Fos agus Arc ann an caudate-putamen agus NAc (timcheall air 2.0 mm anterior ri Bregma) a ghlacadh a ’cleachdadh camara CCD (Coolsnap Photometrics, Roper Scientific Inc., Trenton, NJ) ceangailte ri miocroscop Zeiss Axioskop 2. Chaidh ìomhaighean airson ceallan leubail a chunntadh aig meud 200x; chaidh ìomhaighean airson a bhith a ’dearbhadh colocalization Fos agus Arc a thogail aig meudachadh 400x. Chaidh ceallan labail bho ceithir leth-chruinne gach rad a chunntadh gu fèin-ghluasadach a ’cleachdadh bathar-bog IPLab airson Macintosh, dreach 3.9.4 r5 (Scanalytics, Inc., Fairfax, VA). Bha àireamhan bho na ceithir leth-chruinne gu cuibheasach gus aon luach fhaighinn airson gach radan.

Sgrùdadh dàta

Chaidh dàta mothachaidh locomotor a sgrùdadh le bhith a ’cleachdadh ANOVA aon-shligheach le ceumannan a-rithist airson prìomh bhuaidh ùine thar 4 latha stealladh. Chaidh cudromachd staitistigeil a shuidheachadh aig p <0.05. Chaidh dàta microarray a sgrùdadh le bhith a ’cleachdadh DIANE 6.0, prògram anailis microarray stèidhichte air spreadsheet stèidhichte air SAS JMP 7.0, mar a chaidh a mhìneachadh roimhe (Garg et al., 2009). Chaidh dàta dian fluorescence bho microarrays a shìoladh le lorg p-values ​​agus Z gnàthachadh. Chaidh càileachd sampall a sgrùdadh le bhith a ’cleachdadh scatterplots, mion-sgrùdadh prìomh phàirtean, agus sampall gine Zcruinneachadh rangachaidh stèidhichte air sgòran gus casg a chuir air daoine a-muigh. Chaidh deuchainnean ANOVA an uairsin a chleachdadh gus cuir às do ghinean le eadar-dhealachaidhean nas motha taobh a-staigh gach buidheann coimeas. Chaidh ginean a chomharrachadh mar chur an cèill gu eadar-dhealaichte ma bha p <0.01, iomlan Z-ratio ≥ 1.5, agus co-mheas lorg meallta (fdr) <0.07. Airson dàta qPCR, chaidh ANOVA aon-shligheach a chleachdadh gus coimeas a dhèanamh eadar dàta airson gach gine. Chaidh cudromachd staitistigeil a shuidheachadh aig p <0.05. Airson Fos agus Arc immunohistochemistry, chaidh deuchainn-t a ’gabhail ris eadar-dhealachadh neo-ionann a chleachdadh gus cudrom staitistigeil a thomhas, suidhichte aig p <0.05.

TORAIDHEAN

radain cfos-lacZ transgenic

Tha cfos-lacZ tha transgene anns na radain sin air a riaghladh le a c-fos neach-adhartachaidh coltach ris an sin anns an endogenous c-fos gine agus mar sin air a ghnìomhachadh mar an ceudna ann an neurons le ìrean àrda de chuir a-steach synaptic excitatory (Shin et al., 1990; Labiner et al., 1993; Sgambato et al., 1997). Is e toradh pròtain an cfos-lacZ transgene, β-galactosidase (βgal), air a cho-chur an cèill le c-Fos ann an neurons a tha air an cur an gnìomh gu làidir (Koya et al., 2009) agus air a chleachdadh airson neurons striatal gnìomhaichte a chlàradh anns a ’mhodh glanaidh FACS a leanas.

FACS purification de neurons striatal gnìomhaichte às deidh aon in-stealladh cocaine singilte

Fhuaireadh striata slàn bho cfos-lacZ radain 90 mionaidean às deidh in-stealladh cruaidh de 30 mg / kg cocaine no saline taobh a-muigh cèidse na dachaigh aca. Chaidh ceallan striatal sgaoilte bho radain a chaidh an làimhseachadh san aon dòigh a thoirt còmhla mus deach an glanadh le FACS airson gach aon de na mac-samhail bith-eòlasach ann am mion-sgrùdaidhean microarray agus PCR (qPCR) às deidh sin. Chaidh ceallan striatal sgaoilte a sgrùdadh an toiseach a rèir am feartan sgapaidh solais air adhart agus taobh [Figear 1a]. Chaidh a ’mhòr-chuid de neurons le bile NeuN a lorg taobh a-staigh sreath de thachartasan air taobh ìosal a’ phlota. Mar sin, chaidh sùil a thoirt air a h-uile mion-sgrùdadh às deidh sin gus a bhith a ’toirt a-steach dìreach tachartasan a lorgar san stiall seo.

Figear 1 

Seòrsa cealla air a ghnìomhachadh le fluorescence de neurons le bile βgal bho radain a chaidh an làimhseachadh le aon in-stealladh de chocaine

Chaidh ceallan taobh a-staigh a ’gheata seo a sgaradh a rèir an ìre de immunolabeling leis a’ chomharra neuronal NeuN agus an comharra gnìomhachaidh neural βgal. Ann an clò a chaidh fhaighinn bho radain a chaidh a stealladh le cocaine, bha ìrean àrda de βgal aig timcheall air 15% de neurons le bileagan NeuN [Figear 1b], a bha a ’freagairt ri timcheall air neurons 100,000 βgal-label le gach radan. Bha a h-uile cealla le bileagan βgal a ’co-chur an cèill NeuN, a’ nochdadh nach robh ach neurons a ’cur an cèill βgal. An coimeas ri sin, is e glè bheag de neurons le bileagan NeuN a chaidh fhaighinn bho radain le stealladh saline a chuir an cèill na comharran gnìomhachaidh βgal no Fos, a tha a ’toirt taic do immunoreactivity βgal agus Fos mar chomharran air gnìomhachd neural ann am radain a tha air an stealladh le cocaine. Cha tug na h-àireamhan ìosal de neurons a bha a ’cur an cèill βgal bho radain a chaidh an stealladh le saline ceallan gu leòr airson mion-sgrùdaidhean molecol às deidh sin. Mar sin, cha do chleachd sinn ach labeling NeuN gus dealachadh neuronal bho cheallan neo-neuronal anns a h-uile deuchainn às deidh sin le clò striatal a fhuaireadh bho radain a chaidh an stealladh le saline. Gu h-iomlan, bha timcheall air 30% de na buidhnean cealla striatal uile NeuN-positive, a bha a ’freagairt ri timcheall air neurons striatal 600,000 gach radan. Nuair a chaidh ceallan purnaidh FACS a sgrùdadh le miocroscop fluorescence, bha a h-uile cealla cruinn agus gun phròiseasan [Figear 2]. Dhearbh amharc microscopach gu robh ceallan seòrsa FACS air an ainmeachadh gu h-iomchaidh airson NeuN− agus βgal-immunoreactivity. Fhuaireadh a-mach gun robh sampaill de cheallan glanaidh FACS> 90% fìor nuair a chaidh an measadh leis an dàrna cuairt de cytometry sruthadh (cha deach dàta a shealltainn).

Figear 2 

Dealbhan miocroscop de cheallan agus sprùilleach FACS-purraichte

Shuidhich sinn roghnaidheachd ar modh glanaidh FACS le microarray gus sgrùdadh a dhèanamh air pàtrain abairtean gine de na ceallan FACS-purified. Rinn sinn coimeas eadar abairt gine ann an neurons βgal-positive agus βgal-negative bho radain a chaidh an stealladh le cocaine a bharrachd air ceallan NeuN-positive agus NeuN-negative bho radain a chaidh an stealladh le saline. Chomharraich prìomh sgrùdadh mion-phàirt agus brabhsair gur e am prìomh fhactar eadar-dhealachaidh an e neurons no glia a bh ’anns na ceallan [Figear 3a]. B ’e an dàrna factar eadar-dhealachaidh abairt βgal a chaidh a chleachdadh gus dealachadh a chuir an gnìomh bho neurons neo-ghnìomhach. Chaidh ginean a chomharrachadh mar chur an cèill gu eadar-dhealaichte ma bha p <0.01, iomlan Z-ratio ≥ 1.5, agus co-mheas lorg meallta (fdr) <0.07. Fhuair sinn a-mach gun deach 125 gine a mheudachadh agus chaidh 467 gine a lughdachadh ann an neurons βgal-positive an coimeas ri neurons βgal-àicheil a fhuaireadh bhon aon stuth striatal de radain a chaidh a stealladh le cocaine [Figear 3b]. Nuair a chaidh na h-aon neurons βgal-positive bho radain a chaidh an stealladh le cocaine a choimeas ri sampaill smachd de gach neurons le bileagan NeuN bho radain a chaidh an stealladh le saline, chaidh 133 gine a mheudachadh agus chaidh 890 gine a lughdachadh anns na neurons βgal-positive. Gu sònraichte bha an dà bhuidheann smachd - neurons βgal-àicheil bho radain a chaidh an stealladh le cocaine agus a h-uile neuron le bileag NeuN bho radain le stealladh saline - a ’toirt a-mach pàtranan abairt gine a bha glè choltach; cha robh abairt gine gu math eadar-dhealaichte eadar na buidhnean smachd sin [Figear 3b].

Figear 3 

Mion-sgrùdadh microarray de cheallan air an òrdachadh bho rat striata às deidh aon in-stealladh de chocaine no saline

Dhearbh ginean sònraichte a chaidh a lorg anns na diofar bhuidhnean sampaill dealachadh gnìomhaichte bho neurons neo-ghnìomhach, a bharrachd air neuronal bho cheallan neo-neuronal a ’cleachdadh FACS [Clàr 2]. Chuir neurons βgal-positive bho radain a chaidh an stealladh le cocaine an cèill ìrean nas àirde de mhòran de ghinean comharran gnìomhachaidh neural an coimeas ri neurons βgal-àicheil bho na h-aon radain a chaidh a stealladh le cocaine no a h-uile neuron le bileag NeuN bho radain a chaidh an stealladh le saline [Figear 3c]. Bha na ginean comharran gnìomhachd sin a ’toirt a-steach c-fos, junB, arc, egr teaghlach (1, 2, 4), agus nr4a3 (Guzowski et al., 2005). Gu h-inntinneach, chuir na neurons βgal-dearbhach sin an cèill ìrean gu math nas àirde den ghine prodynorphin comharraiche seòrsa dopamine D1 agus ìrean gu math nas ìsle den ghine gabhadair dopamine D2.

Clàr 2 

Geàrr-chunntas de dhàta microarray agus qPCR bhon deuchainn acute cocaine.

Chaidh dàta abairt gine microarray a dhearbhadh le bhith a ’cleachdadh qPCR. Na ginean comharran gnìomhachd altram, arc, agus nr4a3 air an cur an cèill aig ìrean nas àirde ann an neurons βgal-positive bho radain a chaidh an stealladh le cocaine an taca ris an dà chuid neurons βgal-àicheil bho na h-aon radain a chaidh a stealladh le cocaine agus a h-uile neuron bho radain a chaidh an stealladh le saline [Figear 4a; dàta agus fiosrachadh staitistigeil ann an Clàr 2]. Chuir neurons βgal-positive cuideachd an cèill ìrean nas àirde den ghine prodynorphin [Figear 4b]. Ged a bha coltas gu robh ìrean faireachdainn nas ìsle aig neurons βgal-positive airson grunn ghinean, a ’gabhail a-steach an gabhadair adenosine A2A, an sianal potasium Kv3.1, agus gine map2k6 / MEKK6, cha robh ach ìrean abairt Kv3.1 agus map2k6 / MEKK6 eadar-dhealaichte gu staitistigeil le bhith a’ cleachdadh qPCR.Figear 4c]. Uile gu lèir, bha atharrachaidhean ann an abairt gine a chaidh a mheasadh le qPCR cha mhòr co-ionann ri atharrachaidhean abairtean gine a chaidh a mheasadh le deuchainnean microarray.

Figear 4 

Tha PCR cainneachdail a ’nochdadh ìomhaigh faireachdainn gine eadar-dhealaichte airson neurons βgal-positive às deidh in-stealladh cocaine àrd, an taca ri neurons βgal-àicheil bho na h-aon radain, no a h-uile neuron bho radain a tha air an stealladh le saline

Gus faighinn a-mach an robh atharrachaidhean mRNA ann an neurons gnìomhaichte air an nochdadh aig ìre pròtain, chleachd sinn mion-sgrùdadh immunoocheochemical de earrannan eanchainn coronaich bho radain boireann seòrsa fiadhaich cocaine-stealladh saline [Figear 5]. Cha deach na h-earrannan sin tro sgaradh no FACS, agus mar sin cha tug an sgaradh cealla a chaidh a lorg ann am modh FACS buaidh air mion-sgrùdadh immunoocheochemical. Ann an striatum ventral bho radain a tha air an stealladh le cocaine [Figear 5a], chaidh na comharran gnìomhachd neural Fos agus Arc a cho-chur an cèill anns na h-aon cheallan: bha 85 ± 4% de na ceallan Fos-positive uile Arc-adhartach, fhad ‘s a bha 82 ± 3% de na ceallan Arc-posta Fos-positive. Thug in-stealladh cocaine àrdachadh 2.7-fold ann an neurons le bile Fos agus àrdachadh 2.7-fold ann an neurons le bile Arc. Ann an striatum droma bho radain a tha air an stealladh le cocaine [Figear 5b], Bha 80 ± 2% de na ceallan Fos-positive uile Arc-posta, fhad ‘s a bha 86 ± 3% de na ceallan Arc-dearbhach Fos-positive. Thug in-stealladh cocaine àrdachadh 4.4-fold ann an neurons le bile Fos agus àrdachadh 3.8-fold ann an neurons le bile Arc.

Figear 5 

Tha Fos agus Arc air an co-chur an cèill ann an (a) striatum ventral agus (b) striatum droma às deidh aon in-stealladh de chocaine

Glanadh FACS de neurons striatal gnìomhaichte bho radain le mothachadh cocaine

Anns an dàrna deuchainn FACS, chaidh a h-uile radan a mhothachadh le grunn ionnsaighean cocaine. Le rianachd cocaine a-rithist anns a ’bhogsa locomotor leasaich locomotion air a bhrosnachadh le cocaine: locomotion air latha 7 bha 180 ± 18% de locomotion latha 1 (prìomh bhuaidh ùine thairis air 4 a-rithist air a thoirt a-steach, F3, 363 = 24.9, p <0.001), a chomharraich mothachadh mòr air psychomotor. Seachd latha às deidh sin air latha na deuchainn, chaidh cocaine no saline a thoirt do radain anns an aon bhogsa locomotor. Naoi mionaidean às deidh sin, chaidh clò striatal a ’toirt a-steach NAc a thoirt a-mach agus chaidh ceallan a ghlanadh le FACS a’ cleachdadh an dòigh-obrach a chaidh a mhìneachadh gu h-àrd.

Chaidh ceallan taobh a-staigh an aon stiall solais sgapte le tachartasan mar a bha san deuchainn roimhe seo a sgaradh a rèir an ìre de immunolabeling leis a ’chomharra neuronal NeuN agus an comharra gnìomhachaidh neural βgal. Ann an clò a chaidh fhaighinn bho radain a chaidh a stealladh le cocaine, bha ìrean àrda de βgal aig timcheall air 10% de neurons le bileagan NeuN [Figear 6], a bha a ’freagairt ri timcheall air neurons 60,000 βgal-label le gach radan. Bha a h-uile cealla le bileagan βgal a ’co-chur an cèill NeuN, a’ nochdadh nach robh ach neurons a ’cur an cèill βgal. A-rithist, is e glè bheag de neurons βgal- no Fos-expressing a rinn clò a chaidh fhaighinn bho radain a chaidh a stealladh le saline air latha deuchainn, agus mar sin cha robh ceallan gu leòr ann airson mion-sgrùdaidhean molecol às deidh sin. Mar sin, cha do chleachd sinn ach NeuN-labeling gus neuronal a sgaradh bho cheallan neo-neuronal a fhuaireadh bho radain le stealladh saline. Bha timcheall air 30% de na cuirp cealla uile ann an radain le stealladh saline NeuN-positive, a bha san deuchainn seo a ’freagairt ri timcheall air 400,000 neurons striatal gach radan.

Figear 6 

Seòrsachadh cealla air a ghnìomhachadh le fluorescence de neurons le bile βgal bho radain cugallach air an dùbhlanachadh le cocaine 7 làithean às deidh làimhseachadh cocaine a-rithist

Chleachd sinn qPCR gus coimeas a dhèanamh eadar abairt gine ann an neurons βgal-positive agus βgal-negative bho radain a chaidh an stealladh le cocaine a bharrachd air a h-uile neuron NeuN-positive bho radain a chaidh an stealladh le saline às deidh mothachadh cocaine. Chuir neurons βgal-adhartach bho radain a chaidh an stealladh le cocaine an cèill ìrean nas àirde de thrì ginean comharran gnìomhachd neòil - altram, arc, agus nr4a3- an coimeas ri neurons βgal-àicheil bho na h-aon radain a tha air an stealladh le cocaine agus a h-uile neuron bho radain a tha air an stealladh le saline [Figear 7a; dàta agus fiosrachadh staitistigeil ann an Clàr 3]. Chuir neurons βgal-positive cuideachd an cèill ìre nas àirde den ghine prodynorphin coltach ris an aon rud anns an deuchainn stealladh cocaine singilte [Figear 7b]. An coimeas ri sin, bha ìrean faireachdainn nas ìsle aig neurons βgal-positive airson grunn ghinean [Figear 7c], a ’toirt a-steach Drd2 a ’còdachadh an gabhadair dopamine D2, agus Map2k6 a ’còdachadh an kinase a ghnìomhaicheas p38 MAPK, coltach ris an aon dheuchainn stealladh cocaine àrd. Mu dheireadh, bha neurons βgal-adhartach air barrachd faireachdainn de dusp1, ris an canar cuideachd mkp1 [Figear 7c], a tha a ’còdachadh an phosphatase a tha a’ dèanamh gnìomh p38 MAPK (Sgambato et al., 1998).

Figear 7 

Tha PCR cainneachdail a ’nochdadh ìomhaigh faireachdainn gine eadar-dhealaichte ann an neurons βgal-positive bho radain le dùbhlan cocaine, an taca ri neurons βgal-àicheil bho na h-aon radain, no a h-uile neuron bho radain le dùbhlan saline
Clàr 3 

Geàrr-chunntas de dhàta qPCR bhon deuchainn cocaine a-rithist.

Gus faighinn a-mach a bheil atharrachaidhean mRNA ann an neurons gnìomhaichte air an nochdadh aig ìre pròtain, chleachd sinn mion-sgrùdadh immunoocheochemical de earrannan eanchainn coronach bho radain boireann seòrsa cocaine le mothachadh fiadhaich às deidh an dàrna cuid stealladh cocaine no saline air latha deuchainn. Ann an striatum ventral bho radain a chaidh an stealladh le cocaine, chaidh na comharran gnìomhachd neural Fos agus Arc a cho-chur an cèill anns na h-aon cheallan: bha 90 ± 2% de na ceallan Fos-positive uile Arc-posta, agus 83 ± 2% de na h-uile Arc-posta. bha na ceallan Fos-positive. Thug in-stealladh deuchainn cocaine àrdachadh 2.3-fold ann an neurons le bile Fos agus àrdachadh 2.2-fold ann an neurons le bile Arc. Ann an striatum dorsal bho radain a chaidh a stealladh le cocaine, bha 93 ± 2% de na ceallan Fos-positive uile Arc-posta, agus bha 90 ± 3% de na ceallan Arc-posta Fos-positive. Thug in-stealladh deuchainn cocaine àrdachadh 4.4-fold ann an neurons le bile Fos agus àrdachadh 4.5-fold ann an neurons le bile Arc. Mar sin, is e glè bheag de cheallan neo-leubail Fos a chuir an cèill Arc agus glè bheag de cheallan neo-leubail a chuir an cèill Fos a tha a ’toirt taic do ar co-dhùnaidhean bho cheallan air an òrdachadh.

SGEULACHDAN

Leasaich sinn dòigh-obrach airson a bhith a ’glanadh agus a’ measadh atharrachaidhean moileciuil taobh a-staigh neurons air am mìneachadh dìreach leis an stàit gnìomhachaidh a bh ’aca roimhe rè gnìomhachd locomotor air a bhrosnachadh le cocaine. Dhearbh dàta bho na deuchainnean microarray, qPCR, agus immunohistochemistry gu neo-eisimeileach gun do chomharraich ar modh FACS atharrachaidhean moileciuil sònraichte taobh a-staigh neurons gnìomhaichte, mar a chaidh a mhìneachadh le c-fos inntrigeadh neach-brosnachaidh de abairt βgal. B ’e am prìomh lorg bith-eòlasach a bha a’ cleachdadh an dòigh-obrach seo gu bheil ginean tràth sa bhad (IEGs) air an toirt a-steach a-mhàin ann an neurons gnìomhaichte, ach tha abairt IEG gun atharrachadh no eadhon air a lughdachadh anns a ’mhòr-chuid de neurons neo-ghnìomhach. Leis gu bheil mòran de na comharran gnìomhachd neural IEG sin cuideachd nam factaran tar-sgrìobhaidh, tha coltas ann gu bheil pàtrain glè eadar-dhealaichte de mhìneachadh gine air an toirt a-steach taobh a-staigh nan neurons gnìomhaichte sin a dh ’fhaodadh cur ri buaidhean fiseòlasach agus giùlain cocaine (mar eisimpleir, faic (Curran agus Franza, 1988; Nestler et al., 1993; McClung et al., 2004; Loebrich agus Nedivi, 2009).

Tha inntrigeadh eadar-dhealaichte IEG eadar neurons gnìomhaichte agus neo-ghnìomhach a ’toirt taic don bheachd nach eil ach beag-chuid de neurons air an cur an gnìomh gu làidir rè locomotion air a bhrosnachadh le cocaine, fhad‘ s a tha a ’mhòr-chuid de neurons air an cur an gnìomh gu ìre gu math nas lugha no nach eil idir. Tha deuchainnean electrophysiologic ann an radain seòrsa fiadhaich a ’sealltainn gu bheil abairt pròtain Fos a’ buntainn ri ìrean àrda de chur-a-steach synaptic excitatory (Shin et al., 1990; Labiner et al., 1993; Sgambato et al., 1997). Tha fios againn gu bheil abairt Fos agus βgal air an riaghladh san aon dòigh anns na h-aon neurons ann an cfos-lacZ radain (Koya et al., 2009). Mar sin tha sinn a ’toirt a-steach gu bheil barrachd faireachdainn βgal agus IEG ann an dìreach àireamh bheag de neurons striatal a’ nochdadh nach eil ach beag-chuid de neurons striatal a ’faighinn ìrean àrda de chur-a-steach synaptic excitatory mar fhreagairt air rianachd cocaine.

Tha gnìomhachd air leth de neurons striatal co-chòrdail ris a ’bheachd-smuain upstate-downstate a tha a’ toirt cunntas air buaidhean dùbhlanach dopamine air gnìomhachd neuronal striatal. Thathas den bheachd gu bheil dopamine a tha air a bhrosnachadh le cocaine ag adhartachadh eadar-dhealachaidhean eadar gnìomhachd àrd agus neurons gnìomhachd ìosal le bhith ag àrdachadh gnìomhachd electrophysiologic leantainneach de neurons a tha mar-thà ann an stàite gnìomhachd àrd, fhad ‘s a tha iad a’ lughdachadh gnìomhachd leantainneach sa mhòr-chuid de neurons le gnìomhachd nas ìsle (Wilson agus Kawaguchi, 1996; Hernandez-Lopez et al., 1997; Nicola et al., 2000; O'Donnell, 2003; Nicola et al., 2004). Tha an àrdachadh mar thoradh air sin ann an co-mheas comharra gu fuaim chan e a-mhàin a ’neartachadh roghnaidheachd rè fìor chomharradh ach, mar a chaidh a mholadh san sgrùdadh againn, dh’ fhaodadh e cuideachd cur ri inntrigeadh de neuroadaptations molecular sònraichte anns na neurons gnìomhachd àrd a-mhàin. Aig a ’cheart àm, bha coltas nach robh abairt gine ann an neurons βgal-àicheil, a tha a’ dèanamh suas a ’mhòr-chuid de neurons striatal bho radain a tha air an stealladh le cocaine, eadar-dhealaichte bho bhith a’ cur an cèill gine ann an neurons striatal bho radain a tha air an stealladh le saline; tha seo a ’toirt taic don bheachd gu bheil a’ mhòr-chuid de neurons striatal a ’fuireach anns an ìsleachadh aig àm nochdadh cocaine.

Chaidh co-phàirtean den t-slighe chomharran p38 MAP kinase atharrachadh gu eadar-dhealaichte eadar neurons gnìomhaichte agus neo-ghnìomhach. Chaidh abairt gine de Map2k6 / MEKK6, kinase a tha a ’gnìomhachadh p38, a lughdachadh, fhad‘ s a bha abairt gine de Mkp1 / Dusp1, fosfatase a tha a ’gnìomhachadh p38 (Sgambato et al., 1998), chaidh a mheudachadh ann an neurons gnìomhaichte ach chan ann ann an neurons neo-ghnìomhach. Mar sin tha comharran p38 MAPK gu h-iomlan, air an sealltainn gu bheil pàirt aca ann am plastachd synaptic (Bolshakov et al., 2000; Izumi et al., 2008), dh ’fhaodadh a bhith air a lughdachadh ann an neurons gnìomhaichte an coimeas ris a’ mhòr-chuid neo-ghnìomhach de neurons.

Faodaidh FACS cuideachd cuideachadh le bhith a ’comharrachadh na seòrsachan neuronal a tha air an cur an gnìomh às deidh nochdadh cocaine gruamach no a-rithist. Lorg sinn abairt nas àirde de prodynorphin gine comharradh neuronal D1 ann an neurons gnìomhaichte, agus abairt nas ìsle de na ginean comharran D2 neuronal D2 dopamine agus gabhadair adenosine A2A ann an neurons gnìomhaichte. Tha seo a ’moladh gun deach Fos a thoirt a-steach sa mhòr-chuid ann an neurons striatal D1. Fhad ‘s a tha seo ag aontachadh le mòran sgrùdaidhean immunohistochemical a tha ag aithris mu inntrigeadh Fos gu sònraichte ann an neurons D1 às deidh in-stealladh psychostimulant anns an cèidse dachaigh (Berretta et al., 1992; Cenci et al., 1992), tha e a ’dol an-aghaidh gnìomhachd co-ionann de neurons D1 agus D2 a lorgar às deidh in-stealladh psychostimulant ann an ìre mhath àrainneachd nobhail taobh a-muigh cèidse dachaigh an radan (Jaber et al., 1995; Badiani et al., 1999; Hope et al., 2006).

Bho chleachd sinn an aon chomharra βgal gus neurons gnìomhaichte a chomharrachadh rè FACS mar a chleachd sinn airson ar modh neo-ghnìomhachd Daun02 a chaidh a mhìneachadh roimhe (Koya et al., 2009), tha e soilleir gu bheil sinn a ’cumail sùil air atharrachaidhean moileciuil sònraichte taobh a-staigh ensembles neuronal a tha riatanach airson a’ phàirt ionnsaichte de mhothachadh co-theacsa sònraichte de locomotion air a bhrosnachadh le cocaine. Fhuair sinn a-mach roimhe seo gu bheil neo-ghnìomhachd de dìreach àireamh bheag de neurons air an sgaoileadh gu gann taobh a-staigh ensemble putative gu leòr gus casg a chuir air mothachadh psychomotor cocaine a tha sònraichte don cho-theacsa (Koya et al., 2009). Chaidh an lorg seo ath-aithris le bhith a ’cleachdadh an aon bhoireannaich cfos-lacZ radain agus regimen mothachaidh a chaidh a chleachdadh san sgrùdadh seo [http://irp.drugabuse.gov]. Chan eil na neurons sin gu dualach nas mothachail don h-uile brosnachadh, oir le bhith ag atharrachadh na h-àrainneachd no an co-theacsa far an deach droga a thoirt seachad chuir e seata eadar-dhealaichte de neurons striatal às deidh in-stealladh cocaine (Mattson et al., 2008; Koya et al., 2009). Tha taghadh de ensemble neuronal striatal sònraichte a ’nochdadh gu mòr an urra ri pàtran gnìomhachd bho luchd-taic glutamatergic cortical agus subcortical (Pennartz et al., 1994; O'Donnell, 2003), agus tha na h-inntrigidhean sin iad fhèin air an co-dhùnadh le brosnachaidhean àrainneachdail agus eadar-ghlacach sònraichte a tha an làthair rè giùlan. Bhon obair roimhe seo còmhla ris an dàta a th ’againn an-dràsta, tha sinn a’ gabhail a-steach gu bheil càraid de chocaine a-rithist le brosnachaidhean àrainneachdail rè ar regimen mothachaidh a ’toirt a-mach atharrachaidhean moileciuil gun samhail taobh a-staigh ensembles neuronal a tha air an cuir an gnìomh a-rithist agus a dh’ fhaodadh cur ris na comainn ionnsaichte a tha mar bhunait air mothachadh sònraichte co-theacsa.

Gu h-iomlan, sheall sinn tagradh ùr de FACS gus neòineanan inbheach a chuir an gnìomh gu roghnach rè gnìomhachd locomotor gruamach le cocaine agus mothachadh locomotor air adhbhrachadh le cocaine. Tha sinn a ’moladh gum faodadh an dòigh-obrach seo a bhith air a chleachdadh cuideachd gus neuroadaptations molecular sònraichte a chomharrachadh ann an ensembles neuronal a’ còdachadh buaidhean giùlain dhrogaichean mì-ghnàthaichte agus giùlan ionnsaichte eile. Aig a ’cheann thall feumar sgrùdadh a dhèanamh air dreuchdan adhbharach nan neuroadaptations molecular sònraichte sin ann am plastachd agus giùlan neural le bhith a’ làimhseachadh abairt gine ann an dìreach neurons gnìomhaichte; ach cha deach an dòigh seo a leasachadh fhathast.

Acknowledgments

Fhuair an rannsachadh seo taic bho Phrògram Rannsachaidh Intramural an Institiud Nàiseanta air Mì-chleachdadh Dhrugaichean. Fhuair D. Guez-Barber taic bho NIH MSTP TG 5T32GM07205, Àireamh Duais F30DA024931 bhon Institiud Nàiseanta air Mì-chleachdadh Dhrugaichean, agus Cathraiche Charles BG Murphy ann an Eòlas-inntinn aig Oilthigh Yale. Tha sinn a ’toirt taing do Joe Chrest airson a’ chuideachaidh theicnigeach sàr-mhath aige le FACS, agus Chris Cheadle, Tonya Watkins, agus Alan Berger airson an obair air a ’microarray. Tha sinn a ’toirt taing do Yavin Shaham airson beachdan cuideachail air an làmh-sgrìobhainn.

Footnotes

 

Chan eil strì eadar com-pàirtean ann airson ùghdaran an làmh-sgrìobhainn seo.

iomraidhean

  1. Badiani A, Oates MM, Day HE, Watson SJ, Akil H, Robinson TE. Mion-atharrachadh àrainneachd de abairt c-fos air a bhrosnachadh le amphetamine ann an neurons striatal D1 an aghaidh D2. Giùlan Brain Res. 1999; 103: 203 - 209. [Sgaoileadh]
  2. Berretta S, Robertson HA, Graybiel AM. Bidh agonists dopamine agus glutamate a ’brosnachadh faireachdainn sònraichte neuron de phròtain coltach ri Fos anns an striatum. J Neurophysiol. 1992; 68: 767 - 777. [Sgaoileadh]
  3. Bidh slighean Bolshakov VY, Carboni L, Cobb MH, Siegelbaum SA, Belardetti F. Dual MAP kinase a ’toirt buaidh air cruthan an aghaidh plastachd fad-ùine aig synapses CA3-CA1. Nat Neurosci. 2000; 3: 1107 - 1112. [Sgaoileadh]
  4. Bowers MS, Chen BT, Bonci A. Plastachd synaptic gabhadair AMPA air a bhrosnachadh le psychostimulants: an àm a dh ’fhalbh, an-diugh agus an àm ri teachd teirpeach. Neuron. 2010; 67: 11 - 24. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]
  5. Cenci MA, Caimbeul K, Wictorin K, Bjorklund A. Inntrigeadh c-fos striatal le cocaine no apomorphine a ’tachairt gu fàbharach ann am Pròiseact Neurons Toraidh a’ dol a-mach chun Substantia Nigra anns an Rat. Eur J Neurosci. 1992; 4: 376 - 380. [Sgaoileadh]
  6. Curran T, Franza BR., Jr Fos agus Jun: an ceangal AP-1. Cell. 1988; 55: 395 - 397. [Sgaoileadh]
  7. Tha abairt Garg S, Nichols JR, Esen N, Liu S, Phulwani NK, Syed MM, Wood WH, Zhang Y, Becker KG, Aldrich A, Kielian T. MyD88 le ceallan a tha a ’fuireach ann an CNS deatamach airson dìonachd dìon fhaighinn ann an abscesses eanchainn. ASN Neuro. 2009: 1. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]
  8. Gerfen CR, Keefe KA, Gauda EB. Tha gnìomh gabhadair dopamine D1 agus D2 anns an striatum: bidh co-ghnìomhachadh gabhadairean D1- agus D2-dopamine air àireamhan fa leth de neurons a ’leantainn gu freagairt gine tràth sa bhad ann an neurons anns a bheil D1. J Neurosci. 1995; 15: 8167 - 8176. [Sgaoileadh]
  9. Guzowski JF, Timlin JA, Roysam B, McNaughton BL, Worley PF, Barnes CA. A ’mapadh chuairtean neòil buntainneach a thaobh giùlan le faireachdainn gine tràth-tràth. Curr Opin Neurobiol. 2005; 15: 599 - 606. [Sgaoileadh]
  10. Bidh gnìomhachd gabhadair Hernandez-Lopez S, Bargas J, Surmeier DJ, Reyes A, Galarraga E. D1 a ’neartachadh sgaoileadh falaichte ann an neurons spìosrach meadhanach neostriatal le bhith ag atharrachadh giùlan L-seòrsa Ca2 +. J Neurosci. 1997; 17: 3334 - 3342. [Sgaoileadh]
  11. Tha gnìomhachd B, Simmons D, Mitchell T, Kreuter J, Mattson B. Gnìomhachd locomotor air a bhrosnachadh le cocaine agus abairt Fos ann an niuclas accumbens air am faireachdainn airson mìosan 6 às deidh rianachd cocaine a-rithist taobh a-muigh cèidse na dachaigh. Eur J Neurosci. 2006; 24: 867 - 875. [Sgaoileadh]
  12. Izumi Y, Tokuda K, Zorumski CF. Tha casg potentiation fad-ùine le gnìomhachd gabhadair N-methyl-D-aspartate aig ìre ìosal a ’toirt a-steach calcineurin, nitric oxide, agus p38 mitogen-activated protein kinase. Hippocampus. 2008; 18: 258 - 265. [Sgaoileadh]
  13. Bidh leigheasan Jaber M, Cador M, Dumartin B, Normand E, Stinus L, Bloch B. A ’riaghladh gu eadar-dhealaichte ìrean RNA teachdaire neuropeptide agus immunoreactivity Fos ann an neurons striatal radan. NEUROSCIENCE. 1995; 65: 1041 - 1050. [Sgaoileadh]
  14. Kalivas PW. An ro-bheachd glutamate homeostasis de chur-ris. Nat Rev Neurosci. 2009; 10: 561 - 572. [Sgaoileadh]
  15. Kasof GM, Mahanty NK, Pozzo Miller LD, Curran T, Connor JA, Morgan JI. Bidh comharran glutamate spontaneous agus evoked a ’toirt buaidh air faireachdainn Fos-lacZ agus bàs cealla pioramaideach ann an cultaran slice hippocampal bho radain transgenic. Brain Res Mol Brain Res. 1995; 34: 197 - 208. [Sgaoileadh]
  16. Koya E, Golden S, Harvey B, Guez-Barber D, Berkow A, Simmons D, Bossert J, Nair S, Uejima J, Marin M, Mitchell T, Fearchar D, Ghosh S, Mattson B, Hope B. Briseadh cuimsichte air bidh niuclasan gnìomhaichte cocaine a ’cur casg air neurons a tha sònraichte don cho-theacsa. Nat Neurosci. 2009; 12: 1069 - U1152. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]
  17. Kwon B, Houpt TA. Modh co-aonaichte de microdissection glacadh laser agus histology X-Gal gus sgrùdadh a dhèanamh air faireachdainn gine ann an neurons sònraichte c-Fos. Dòighean J Neurosci. 2010; 186: 155 - 164. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]
  18. Labiner DM, Butler LS, Cao Z, Hosford DA, Shin C, McNamara JO. Inntrigeadh c-fos mRNA le glacaidhean coibhneil: dàimh iom-fhillte le losgadh spreadhadh neuronal. J Neurosci. 1993; 13: 744 - 751. [Sgaoileadh]
  19. Liberles SD, Buck LB. Dàrna clas de gabhadairean chemosensory anns an epithelium olfactory. Nàdar. 2006; 442: 645 - 650. [Sgaoileadh]
  20. Lobo MK, Karsten SL, Grey M, Geschwind DH, Yang XW. Pròifil FACS-array de subtypes neuron teilgean striatal ann an eanchainn luch òg agus inbheach. Nat Neurosci. 2006; 9: 443 - 452. [Sgaoileadh]
  21. Loebrich S, Nedivi E. Dreuchd genes air a riaghladh le gnìomhachd san t-siostam nearbhach. Physiol Urr. 2009; 89: 1079 - 1103. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]
  22. Mattson B, Koya E, Simmons D, Mitchell T, Berkow A, Crombag H, Hope B. Mothachadh co-theacsa sònraichte de ghnìomhachd locomotor air a bhrosnachadh le cocaine agus ensembles neuronal co-cheangailte ann an nucleus accumbens. Eur J Neurosci. 2008; 27: 202 - 212. [Sgaoileadh]
  23. McClung CA, Ulery PG, LI Perrotti, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. DeltaFosB: gluasad moileciuil airson atharrachadh ùine-fhada san eanchainn. Res Brain Res Brain Res. 2004; 132: 146 – 154. [Sgaoileadh]
  24. Nestler E, Hope B, Widnell K. Tràilleachd dhrogaichean - modail airson bunait moileciuil de plasticity neural. Neuron. 1993; 11: 995–1006. [Sgaoileadh]
  25. Nestler EJ. Bun-stèidh molecular de plasticity fad-ùine mar bhunait air tràilleachd. Nat Rev Neurosci. 2001; 2: 119 - 128. [Sgaoileadh]
  26. Nicola SM, Surmeier J, Malenka RC. Mion-atharrachadh dopaminergic de excitability neuronal anns an striatum agus niuclas accumbens. Annu Rev Neurosci. 2000; 23: 185 - 215. [Sgaoileadh]
  27. Nicola SM, Hopf FW, Hjelmstad GO. Leasachadh coimeas: buaidh fiosaigeach dopamine striatal? Res Tissue cealla. 2004; 318: 93 - 106. [Sgaoileadh]
  28. O'Donnell P. Dopamine gatadh de ensembles neural forebrain. Eur J Neurosci. 2003; 17: 429 - 435. [Sgaoileadh]
  29. Paxinos G, Watson C. An eanchainn radan ann an co-chomharran stereotaxic. 4. San Diego: Clò Acadaimigeach; 1998.
  30. Pennartz CM, Groenewegen HJ, Lopes da Silva FH. Tha an niuclas accumbens mar iom-fhillte de ensembles neuronal a tha sònraichte a thaobh gnìomh: amalachadh de dhàta giùlain, electrophysiologic agus anatomical. Prog Neurobiol. 1994; 42: 719 - 761. [Sgaoileadh]
  31. Peters RV, Aronin N, Schwartz WJ. abairt c-Fos anns a ’bhileag radan intergeniculate: riaghladh photic, co-ionadachadh le Fos-B, agus comharrachadh cealla. Brain Res. 1996; 728: 231 - 241. [Sgaoileadh]
  32. Sgambato V, Abo V, Rogard M, Besson MJ, Deniau JM. Buaidh brosnachadh dealain den cortex cerebral air an abairt de phròtain Fos anns an ganglia basal. Neurosci. 1997; 81: 93 - 112. [Sgaoileadh]
  33. Tha Sgambato V, Duilleagan C, Rogard M, Besson MJ, Caboche J. Tha kinase air a riaghladh le comharran extracellular (ERK) a ’cumail smachd air inntrigeadh gine tràth sa bhad air brosnachadh corticostriatal. J Neurosci. 1998; 18: 8814 - 8825. [Sgaoileadh]
  34. Shaham Y, Hope BT. Dreuchd neuroadaptations ann an ath-sgaoileadh gu sireadh dhrogaichean. Nat Neurosci. 2005; 8: 1437 - 1439. [Sgaoileadh]
  35. Shin C, McNamara JO, Morgan JI, Curran T, Cohen DR. Inntrigeadh de abairt c-fos mRNA le afterdischarge ann an hippocampus radain naive agus kindled. J Neurochem. 1990; 55: 1050 - 1055. [Sgaoileadh]
  36. Wilson CJ, Kawaguchi Y. Tùsan caochlaidhean a dh’fhaodadh a bhith ann an membran spontaneous dà-stàite de neurons spìosrach neostriatal. J Neurosci. 1996; 16: 2397 - 2410. [Sgaoileadh]
  37. Wolf ME, Ferrario CR. Plastachd gabhadair AMPA anns an niuclas accumbens às deidh a bhith a ’nochdadh a-rithist gu cocaine. Biobehav Neurosci Rev 2010 [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]