Fiosrachadh mu dhrogaichean prìomhachasach Giùlan ginealaich fosb ann am nèimheas radain accumbens (2012)

BEACHDAN: Fianais gu bheil deltafosb a ’fàgail lorgan fada às deidh dhaibh faighinn seachad air tràilleachd. Tha tràilleachd gu sònraichte ag adhbhrachadh atharrachaidhean epigenetic, a tha a ’leantainn gu inntrigeadh deltafosb fada nas luaithe nuair a bhios ath-sgaoileadh a’ tachairt. Tha seo a ’mìneachadh mar a dh’ fhaodas ath-chraoladh, eadhon às deidh bliadhnaichean, àrdachadh gu luath gu stàit làn tràilleachd.



J Neurosci. Làmh-sgrìobhainn ùghdar; ri fhaighinn ann am PMC 2013 Faoilleach 25.

 

Abstract

ΔFosB, a Fosb toradh gine, air a thoirt a-steach ann an niuclas accumbens (NAc) agus caudate putamen (CPu) le bhith a ’nochdadh a-rithist do dhrogaichean mì-ghnàthachaidh leithid cocaine. Bidh an inntrigeadh seo a ’cur ri pàtrain neo-sheasmhach de mhìneachadh gine agus ana-cainnt giùlain a chithear le bhith a’ nochdadh dhrogaichean a-rithist.

An seo, rinn sinn measadh an gabhadh eachdraidh iomallach de bhith a ’nochdadh dhrogaichean ann am radain atharrachadh air neo-fhreagarrachd an Fosb gine air fhaighinn le bhith a ’nochdadh cocaine às deidh sin. Bidh sinn a ’sealltainn gu bheil rianachd cocaine cronach ro-làimh, air a leantainn le tarraing air ais leudaichte, a’ meudachadh comas oideachaidh Fosb ann an NAc mar a chithear bho inntrigeadh nas gèire de ΔFosB mRNA agus cruinneachadh nas luaithe de phròtain ΔFosB às deidh ath-nochdadh cocaine a-rithist. Cha robh leithid de phrìomhadh ann Fosb chaidh inntrigeadh a choimhead ann an CPu, gu dearbh, chaidh inntrigeadh gruamach às deidh sin de ΔFosB mRNA a chuir fodha ann an CPu.

Na pàtranan neo-àbhaisteach sin de Fosb tha faireachdainn co-cheangailte ri atharrachaidhean chromatin aig an Fosb neach-adhartachaidh gine. Tha rianachd cocaine ro-làimh a ’toirt air adhart àrdachadh fad-ùine ann an RNA polymerase II (Pol II) ceangailteach aig an Fosb neach-adhartachaidh ann an NAc a-mhàin, a ’moladh gum bi Pol II“ a ’stad” Fosb airson inntrigeadh san roinn seo nuair a thèid ath-nochdadh gu cocaine. Bidh dùbhlan cocaine an uairsin a ’toirt air adhart Pol II a leigeil ma sgaoil bhon neach-adhartachaidh gine, a’ ceadachadh nas luaithe Fosb tar-sgrìobhadh. Bidh dùbhlan cocaine cuideachd a ’lughdachadh atharrachaidhean ath-bhualadh histone aig an Fosb neach-adhartachaidh ann an NAc, ach bidh e a ’meudachadh comharran ath-tharraingeach sin agus a’ lughdachadh comharran gnìomhachaidh ann an CPu.

Tha na toraidhean sin a ’toirt sealladh ùr dhuinn air daineamaigs chromatin aig an Fosb neach-adhartachaidh agus nochdaidh dòigh ùr airson primed Fosb inntrigeadh ann an NAc nuair a thèid ath-nochdadh air cocaine.

Ro-ràdh

Tha tràilleachd dhrogaichean air a chomharrachadh le bhith a ’sireadh agus a’ gabhail dhrogaichean a dh ’aindeoin droch bhuaidh (Kalivas et al., 2005; Hyman et al., 2006). Tha foillseachadh dhrogaichean cronail ag adhbhrachadh atharrachaidhean leantainneach ann an abairt gine ann an striatum ventral (no niuclas accumbens; NAc) agus striatum dorsal (no caudate putamen; CPu), structaran striatal a tha an sàs ann an duais dhrogaichean agus cuir-ris (Freeman et al., 2001; Robinson agus Kolb, 2004; Shaham agus Hope, 2005; Maze agus Nestler, 2011). ΔFosB, pròtain truncated agus seasmhach air a chòdachadh leis a ’ghine a tha sa bhad-tràth, Fosb, na fhactar tar-sgrìobhaidh le deagh charactar a tha air a bhrosnachadh ann an NAc agus CPu le bhith a ’nochdadh gu dona ri cha mhòr a h-uile droga de dhroch dhìol, far am bi e a’ meadhanachadh freagairtean giùlain cugallach a thaobh rianachd dhrogaichean a-rithist. (Nestler, 2008). Ach, co-dhiù a tha foillseachadh cronail ro-làimh air droga droch dhìol ag atharrachadh inntrigeadh às dèidh sin de ΔFosB fhathast gun fhios.

Rinn sinn beachd o chionn ghoirid gum faodadh atharrachaidhean chromatin mar fhreagairt air foillseachadh dhrogaichean cronail atharrachadh a dhèanamh air neo-fhreagarrachd genes sònraichte ann an roinnean eanchainn targaid (Robison agus Nestler, 2011). Tha barrachd fianais air sealltainn gu bheil drogaichean mì-ghnàthachaidh às deidh rianachd cronail ag atharrachadh structar agus ruigsinneachd tar-sgrìobhaidh chromatin tro ghrunn sheòrsan atharrachaidhean, a ’gabhail a-steach fosphorylation, acetylation, agus methylation de earbaill histone. Tha obair nas ùire ann an siostaman cultar cealla air fòcas a chuir air a bhith a ’fastadh RNA polymerase II (Pol II) gu neach-adhartachaidh genes“ inducible ”mus tèid an cur an cèill, le Pol II air a cheangal gu leantainneach ri roinnean brosnachaidh faisg air làimh agus timcheall air làrach tòiseachaidh an tar-sgrìobhaidh (TSS ) ann an stàite “stad” (Core agus Lis, 2008; Nechaev agus Adelman, 2008). Thathas an uairsin a ’smaoineachadh gu bheil gnìomhachd an Pol II stalcach an urra ri bhith a’ teicheadh ​​bho roinnean brosnachaidh agus TSS agus airson a bhith ag ath-sgrìobhadh de na ginean “primed” sin (Zeitlinger et al., 2007; Saha et al., 2011; Bataille et al., 2012).

An seo, tha sinn a ’sealltainn gu bheil foillseachadh cronail ro-làimh air cocaine, agus an uairsin ùine tarraing a-mach leudaichte, ag atharrachadh neo-sheasmhachd an Fosb gine gu rianachd cocaine às deidh sin, le NAc air a phrìomhadh airson inntrigeadh fhad ‘s nach eil CPu. Bidh sinn an uairsin a ’comharrachadh ainmean sònraichte de chromatin aig an Fosb neach-adhartachaidh gine ann an NAc agus CPu a tha co-cheangailte ri cho neo-chomasach neo-chomasach an Fosb gine, a ’toirt a-steach fastadh Pol II gun stad aig an Fosb neach-adhartachaidh proximal ann an NAc a-mhàin a bharrachd air atharrachaidhean ann an grunn atharrachaidhean histone gnìomhach no ath-bhrùideil anns an dà roinn eanchainn. Tha na toraidhean sin a ’toirt sealladh ùr dhuinn air daineamaigs chromatin aig an Fosb neach-adhartachaidh gine agus comharraich airson a ’chiad uair dòigh anns am bi stàladh de phrìsean Pol II Fosb airson barrachd gnìomhachaidh ann an NAc nuair a thèid ath-nochdadh air cocaine.

Stuthan agus Dòighean-obrach

Animals

Chaidh radain fireann Sprague Dawley (250 - 275 g; Charles River Laboratories), a chaidh a chleachdadh anns a h-uile deuchainn, a chumail ann an seòmar paidhir fo smachd gnàth-shìde air cearcall solais / dorcha 12 hr (solais air adhart aig 7 AM) le ruigsinneachd air biadh agus uisge ad libitum. Chaidh a h-uile beathach a thoirt a-steach dà uair san latha airson deich latha le cocaine (15 mg / kg, ip) no saline (ip) anns na cèidsichean dachaigh aca. Chaidh deuchainnean bheathaichean aontachadh leis a ’Chomataidh Institiùdail Cùram is Cleachdadh Bheathaichean (IACUC) aig Mount Sinai.

Tomhais locomotor

Chaidh beathaichean a thoirt a-steach don t-seòmar locomotor a ’chiad latha airson 1 hr, agus an uairsin air an sgrùdadh airson gnìomhachd locomotor às deidh in-stealladh saline a’ cleachdadh Siostam Gnìomhachd Photobeam (San Diego Instruments). Às deidh àiteachadh 1 hr anns na seòmraichean locomotor gach latha, chaidh cocaine (15 mg / kg, ip) a thoirt seachad gach latha airson làithean 2 agus chaidh beathaichean a sgrùdadh a-rithist airson gnìomhachd locomotor airson 1 hr.

Immunohistochemistry

Chaidh beathaichean a thoirt a-steach 24 hr às deidh dhaibh nochdadh mu dheireadh air drogaichean. Chaidh immunoreactivity ΔFosB / FosB a lorg mar a chaidh a mhìneachadh (Perrotti et al., 2004). Dhearbh blotadh an iar gu robh a h-uile immunoreactivity coltach ri ΔFosB / FosB a chaidh a choimhead 24 hr no nas fhaide às deidh in-stealladh cocaine a ’nochdadh ΔFosB, le FosB neo-sheasmhach (cha deach a shealltainn).

Iomallachd RNA, ath-sgrìobhadh cùil, agus PCR

Chaidh punches dà-thaobhach 12-thomhas de NAc agus CPu dorsolateral / dorsomedial fhaighinn mar a chaidh a mhìneachadh (Perrotti et al., 2004), reòta air deigh tioram agus air a phròiseasadh a rèir protocalan foillsichte (Covington et al., 2011). Chaidh ΔFosB agus FosB mRNA a thomhas a ’cleachdadh PCR cainneachdail (qPCR) le primers isoform sònraichte ΔFosB agus FosB (Alibhai et al., 2007). Chaidh ìrean ΔFosB agus FosB mRNA a dhèanamh àbhaisteach gu ìrean GAPDH mRNA, nach robh buaidh aig foillseachadh cocaine (cha deach a shealltainn).

Blotadh an iar

Chaidh punches NAc agus CPu a chruinneachadh mar gu h-àrd agus air an giullachd airson blotadh an Iar mar a chaidh a mhìneachadh (Covington et al., 2011), a ’cleachdadh antibodies an aghaidh ERK44 / 42 [comharra extracellular riaghlaichte kinase-44 / 42] agus fosphoERK44 / 42 (pERK), AKT [thymoma viral proto-oncogene] agus p-AKT, SRF (factar freagairt serum), agus pSRF, CREB [pròtain ceangail eileamaid freagairt cAMP], agus pCREB. Chaidh an ìre de phròtain a chaidh a bhualadh air gach sreath a dhèanamh àbhaisteach gu ìrean actin no tubulin, nach robh buaidh aig nochdadh cocaine.

Cnàimh-droma (CIP)

Chaidh punches NAc agus CPu a bha air an sgaradh às ùr ullachadh airson ChIP mar a chaidh a mhìneachadh (Maze et al., 2010). Chaidh gach suidheachadh deuchainneach a sgrùdadh ann an trì uiread bho bhuidhnean neo-eisimeileach de bheathaichean. Airson gach sampall ChIP, chaidh punches dà-thaobhach NAc agus CPu a thoirt còmhla bho chòig radain (punches 10). Tha na antibodies a thathar a ’cleachdadh airson atharrachaidhean sònraichte histone an aon rud ris an fheadhainn a chaidh fhoillseachadh (Maze et al., 2010); chaidh antibodies gu Pol II phosphorylated aig Ser5 den sgìre ath-aithris fearann ​​carboxyl (CTD) aige (Pol II-pSer5) fhaighinn bho abcam 5131. Chaidh ceithir seataichean de primers ChIP a dhealbhadh airson Fosb (Lazo et al., 1992; Mandelzys et al., 1997): 1F: GTACAGCGGAGGTCTGAAGG, 1R: GAGTGGGATGAGATGCGAGT; 2F: CATCCCACTCGGCCATAG, 2R: CCACCGAAGACAGGTACTGAG; 3F: GCTGCCTTTAGCCAATCAAC, 3R: CCAGGTCCAAAGAAAGTCCTC; 4F: GGGTGTTTGTGTGTGAGTGG, 4R: AGAGGAGGCTGGACAGAACC. Tha ìrean de mhion-atharrachaidhean chromatin an coimeas ris an fheadhainn airson DNA a-steach mar a chaidh a mhìneachadh (Maze et al., 2010).

Mion-sgrùdadh staitistigeil

Tha na luachan uile a chaidh aithris mar mheadhan ± sem Chaidh dàta airson gnìomhachd locomotor agus cunntadh cealla a sgrùdadh le ANOVA dà-shligheach le làimhseachadh agus in-stealladh mar fhactaran. Chaidh deuchainnean qPCR a sgrùdadh gach puing ùine le ANOVAs aon-shligheach le làimhseachadh mar fhactar. Nuair a chaidh prìomh bhuaidhean cudromach fhaicinn (p <0.05), chaidh deuchainnean post-hoc Bonferroni a dhèanamh airson coimeas a dhèanamh ri beathaichean le làimhseachadh saline le drogaichean (^ ann am figearan) agus beathaichean le làimhseachadh cocaine naïve (* ann am figearan). Chaidh deuchainnean-deuchainn oileanach dà-earbaill neo-ullaichte a chleachdadh airson dàta blotadh an Iar agus ChIP, le ceartachaidhean airson ioma-choimeas.

toraidhean

Nas motha Fosb inducibility ann an NAc, ach chan e CPu, de radain le eòlas cocaine

Gus sgrùdadh a dhèanamh air buaidh cùrsa cronail cocaine a bh ’ann roimhe, air a leantainn le ùine fhada de tharraing air ais, air neo-fhreagarrachd an Fosb gine mar fhreagairt air dùbhlan cocaine às deidh sin, chaidh radain a chaidh a thoirt a-steach ip dà uair san latha le saline no cocaine (15 mg / kg) airson làithean 10 a thoirt seachad dòsan dùbhlan den druga às deidh 28 latha de tharraing air ais (Fig 1A). Thomhais sinn freagairtean locomotor an toiseach ann an aon bhuidheann de bheathaichean gus dearbhadh a dhèanamh air inntrigeadh mothachaidh locomotor le bhith a ’nochdadh cocaine ro-làimh, toradh maireannach ris an robh dùil rianachd dhrogaichean. Sheall radain a bha eòlach air cocaine agus-naïve gnìomhachd locomotor bun-loidhne co-ionann, le dùbhlan cocaine dha beathaichean a bha fo bhuaidh dhrogaichean a ’meudachadh an cuid locomotaibhean (Fig 1B. Ceumannan ath-aithris ANOVA dà-shligheach, làimhseachadh: F.1,66 = 30.42, p <0.0001; dùbhlan cocaine: F.2,66= 58.39, p <0.0001; làimhseachadh x dùbhlan cocaine: F.2,66= 8.56, p = 0.0005, iar-dheuchainnean Bonferroni ^p <0.001). Thug an dùbhlan cocaine seo a-steach gnìomhachd locomotor mòran nas motha, ie, mothachadh, ann am radain le eòlas cocaine (iar-dheuchainnean Bonferroni * p <0.001).

Figear 1  

A ’bhuaidh a th’ aig a bhith a ’nochdadh cocaine ro-làimh air gnìomhachd locomotor agus Fosb inntrigeadh ann an NAc agus CPu nuair a thèid an droga ath-nochdadh

Gus measadh a dhèanamh air buaidhean an regimen cocaine-pretreatment seo air abairt ΔFosB ann an NAc agus CPu, thomhais sinn pròtain ΔFosB le dòighean immunoocheochemical 24 hr às deidh làimhseachadh beathaichean cocaine-naïve agus cocaine le dùbhlan cocaine làitheil 0, 1, 3, no 6. in-stealladh (15 mg / kg; faic Fig 1A). Mar a chaidh a stèidheachadh roimhe (Nye et al., 1995), Bha in-stealladh cocaine 3 gu leòr gus pròtain ΔFosB a bhrosnachadh gu mòr ann an NAc agus CPu de bheathaichean naïve dhrogaichean agus bha an cruinneachadh aige fhathast cudromach às deidh làithean 6 de in-stealladh cocaine (Fig 1C. Ceumannan ath-aithris ANOVA dà-shligheach, cridhe NAc, làimhseachadh: F.1,28= 23.5, p <0.0001; dùbhlan cocaine: F.3,28= 49.16, p <0.0001; làimhseachadh x dùbhlan cocaine: F.3,28= 6.83, p = 0.0014; Slige NAc, làimhseachadh: F.1,28= 18.69, p <0.0001; dùbhlan cocaine: F.3,28= 31.52, p <0.0001; làimhseachadh x dùbhlan cocaine: F.3,28= 3.21, p <0.05; CPu, làimhseachadh: F.1,28= 9.47, p <0.001; dùbhlan cocaine: F.3,28= 19.74, p <0.0001; làimhseachadh x dùbhlan cocaine: F.3,28= 0.94, p> 0.05. Ann an cridhe NAc, slige, agus CPu, Bonferroni post-deuchainnean ^p <0.05). Ann am beathaichean le eòlas cocaine, cha robh fianais sam bith ann gu robh inntrigeadh ΔFosB ann an NAc no CPu às deidh 28 latha de tharraing air ais, a rèir aithisgean ro-làimh gu bheil an comharra ΔFosB a ’sgaoileadh gu tur ron àm seo (Nye et al., 1995), an adhbhar a chaidh a ’phuing ùine seo a chleachdadh san sgrùdadh seo. Gu h-inntinneach, ge-tà, sheall radain le eòlas cocaine a fhuair in-stealladh dùbhlan cocaine 3 no 6 mòran nas motha de inntrigeadh pròtain ΔFosB ann an NAc, buaidh a tha follaiseach an dà chuid ann am fo-roinnean cridhe agus sligean (Fig 1C. Iar-dheuchainnean Bonferroni * p <0.05). An coimeas ri sin, cha deach inntrigeadh nas motha de phròtain ΔFosB a choimhead ann an CPu; an àite sin, chaidh inntrigeadh co-ionann ΔFosB fhaicinn san roinn seo às deidh 3 no 6 latha de dh ’ionnsaigh dùbhlan cocaine ann an radain cocaine-naïve agus -experienced (Fig 1C).

Gus tuigse fhaighinn air na h-atharrachaidhean tar-sgrìobhaidh a tha a ’tachairt ann an NAc agus CPu mar fhreagairt air dùbhlan cocaine, rinn sinn sgrùdadh air a’ chùrsa ùine (45, 90, agus 180 min) de neo-fhreagarrachd ath-sgrìobhaidhean mRNA ΔFosB agus FosB air aon in-stealladh cocaine no saline air a thoirt seachad. gu radain cocaine-naïve agus -experienced às deidh 28 latha de tharraing air ais (faic Fig 1A). An coimeas ri dùbhlan saline, dh ’adhbhraich dùbhlan cocaine àrdachadh luath ann an ìrean ΔFosB agus FosB mRNA aig na trì puingean ùine ann an gach cuid NAc agus CPu de bheathaichean cocaine-naïve (Fig 1D. Bidh ath-aithris a ’tomhas aon dòigh ANOVA gach puing ùine; Iar-dheuchainnean Bonferroni ^p <0.05). Ann an NAc, chunnaic sinn barrachd inntrigidh ΔFosB agus FosB mRNA ann am beathaichean le eòlas cocaine an coimeas ri beathaichean cocaine-naïve às deidh dùbhlan cocaine, a ’bhuaidh gu math cudromach aig 90 min agus, an coimeas ri sin, bha neo-fhreagarrachd ΔFosB agus FosB mRNA ann an CPu gu mòr. lùghdachadh ann am beathaichean le eòlas cocaine (Fig 1D. Iar-dheuchainnean Bonferroni %p = 0.08, * p <0.05).

Caractar slighean comharran suas an abhainn ann an NAc agus CPu de radain le eòlas cocaine

Aon mhìneachadh a dh ’fhaodadh a bhith ann airson neo-fhreagarrachd atharraichte na Fosb Is e an gine ann an NAc agus CPu às deidh cùrsa leantainneach de chocaine gum faodadh eachdraidh iomallach de bhith a ’nochdadh cocaine atharrachaidhean maireannach ann an slighean comharran a tha shuas an abhainn Fosb inntrigeadh gine gus am bi dùbhlan cocaine an uairsin a ’toirt a-steach an gine gu ìre neo-sheasmhach. Gus an ro-bheachd seo a sgrùdadh, rinn sinn mion-sgrùdadh air an dà fhactar tar-sgrìobhaidh, SRF agus CREB, a chaidh a shealltainn o chionn ghoirid a bhith riatanach airson inntrigeadh cocaine de ΔFosB anns na roinnean eanchainn sin (Vialou et al., 2012) còmhla ri kinases pròtain suas an abhainn, ERK agus AKT, cuideachd an sàs ann an gnìomh cocaine (Valjent et al., 2000; Lu et al., 2006; Boudreau et al., 2009). Cha do lorg sinn atharrachaidhean sam bith ann an ìrean iomlan no fosphorylated de na diofar phròtainean sin a dh ’fhaodadh mìneachadh a dhèanamh air neo-fhreagarrachd atharraichte Fosb air a choimhead, a ’toirt a-steach atharrachaidhean sam bith ann an SRF, CREB, no AKT (Fig 2B, C.). Tha an dìth atharrachaidh ann am pSRF agus pCREB ann an NAc mar fhreagairt do dhùbhlan cocaine a rèir aithisg o chionn ghoirid, a lorg an dà chuid air a bhrosnachadh gu mòr le cocaine cronail a-mhàin (Vialou et al., 2012).

Figear 2  

A ’bhuaidh a th’ aig a bhith a ’nochdadh cocaine ro-làimh air cascades soidhne moileciuil shuas an abhainn ann an NAc agus CPu

Ann an NAc agus CPu de bheathaichean naïve dhrogaichean, 20 min às deidh a ’chiad fhoillseachadh de dhrogaichean (Fig 2A), lùghdaich aon dùbhlan cocaine ìrean pERK42 / 44 (Fig 2B, C.. Deuchainn-deuchainn Oileanach dà earball: * p <0.05). Tha aithisgean ann roimhe de ìrean pERK nas motha anns na roinnean sin às deidh rianachd cocaine cruaidh (Valjent et al., 2000). Tha seo duilich a choimeas ri pàipearan eile a ’sgrùdadh ERK phosphorylation ann an NAc aig àm tarraing a-mach bho in-stealladh cocaine a-rithist (Boudreau et al., 2007; Shen et al., 2009), mar a bha san sgrùdadh againn chaidh pERK a thomhas an dèidh làithean 28 de tharraing air ais agus às deidh dùbhlan cocaine no saline. An taca ri beathaichean a bha fo bhuaidh dhrogaichean airson a ’chiad uair, dh’ adhbhraich ath-nochdadh air cocaine ann am radain le eòlas cocaine, às deidh làithean 28 de tharraing air ais, àrdachadh mòr ann an ìrean pERK42 / 44 ann an CPu (Fig 2B, C.. Deuchainn-deuchainn oileanach dà earball: * p <0.05).

Cruth-tìre chromatin aig an Neach-adhartachaidh gine Fosb ann an NAc agus CPu de radain le eòlas cocaine

An uairsin rinn sinn sgrùdadh a bheil atharrachaidhean ann an Fosb tha inducibility gine co-cheangailte ri atharrachaidhean anns an structar chromatin aige. Chaidh ChIP a dhèanamh air NAc agus CPu a ’cleachdadh antibodies air an stiùireadh an aghaidh trì riochdan comharraichte de atharrachaidhean histone: trimethylation de Lys4 de histone H3 (H3K4me3) co-cheangailte ri gnìomhachadh gine, agus H3K27me3 agus H3K9me2 co-cheangailte ri gene repression. Rinn sinn mion-sgrùdadh air radain cocaine-naïve agus -experienced às deidh 28 làithean de tharraing air ais an dàrna cuid às aonais no le in-stealladh dùbhlanach de chocaine, le beathaichean air an sgrùdadh 1 hr nas fhaide air adhart (Fig 3A). Ann an NAc, cha do lorg sinn atharrachaidhean mòra ann an ceangal gin de na trì atharrachaidhean histone sin ris an Fosb neach-adhartachaidh gine às aonais dùbhlan cocaine, ged a bha gluasad ann airson ìrean nas ìsle de H3K9me2 (Fig 3B-D. Deuchainn-deuchainn Oileanach dà earball. #p = 0.2 an coimeas ri smachdan Drug Naïve fa leth). Thàinig a ’bhuaidh seo gu bhith cudromach às deidh dùbhlan cocaine agus bha e sònraichte airson na sgìre adhartachaidh faisg air làimh den ghine (Fig 3C. * p <0.05). Ged a tha ìrean H3K9me2 gu math ìosal aig cuid de ghinean, tha an Fosb neach-adhartachaidh gine a ’sealltainn ìrean luachmhor den chomharra seo ann an NAc fo chumhachan smachd (Maze et al., 2010, dàta nach eil air a shealltainn). An coimeas ri sin, ann an CPu, lorg sinn lùghdachaidhean beaga ach cudromach ann an ceangal H3K4me3, agus àrdachadh ann an ceangal H3K27me3, aig an Fosb neach-adhartachaidh às aonais dùbhlan cocaine, buaidhean air chall às deidh an dùbhlan (Fig 3D. * p <0.05).

Figear 3  

A ’bhuaidh a th’ aig a bhith a ’nochdadh cocaine ro-làimh air prìomhadh epigenetic an Fosb gine ann an NAc agus CPu

An uairsin rinn sinn sgrùdadh air Pol II ceangailte ris an Fosb gine, stèidhichte air co-dhùnaidhean o chionn ghoirid ann an cultar cealla gu bheil stallachadh Pol II aig TSSs, a tha air a chomharrachadh le a fosphorylation aig Ser 5 anns an sgìre ath-aithris CTD aige, co-cheangailte ri priming genes (faic Ro-ràdh). Mar sin rinn sinn mion-sgrùdadh air ceangal Pol II-pSer5 gu Fosb aig ceithir roinnean sònraichte den ghine (Fig 3B). Nochd an anailis seo beairteas mòr de Pol II-pSer5 aig an Fosb gine aig an sgìre adhartachaidh faisg air làimh agus timcheall air an TSS aige ann an NAc de bheathaichean le eòlas cocaine, às deidh dhaibh a bhith air an toirt air falbh fada, às aonais dùbhlan cocaine an coimeas ri smachdan (Fig 3E. * p <0.05). Cha robh an beairteachadh seo ri fhaicinn aig dà roinn de bhuidheann gine de Fosb, co-chòrdail ri stàile Pol II air a mhìneachadh ann an siostaman deuchainneach nas sìmplidh. Gu h-inntinneach, às deidh dùbhlan cocaine, bha ceangal Pol II-pSer5 fhathast a ’nochdadh comharran beairteachaidh, ged nach robh iad gu mòr tuilleadh, aig an Fosb sgìre adhartachaidh proximal (Fig 3E. %p = 0.1), ach thill e gu ìrean smachd aig an TSS. Bha na toraidhean ann an CPu nas caochlaideach, agus cha deach pàtran soilleir de cheangal Pol II-pSer5 a choimhead.

Deasbaireachd

Tha an sgrùdadh seo a ’toirt sealladh ùr dhuinn air riaghladh seasmhach Fosb seachdainean às deidh stad a chuir air a bhith a ’nochdadh cocaine a-rithist. Bidh sinn a ’sealltainn gu bheil rianachd cocaine cronail ro-làimh a’ toirt seachad an Fosb gine nas ionnsaichte ann an NAc, a ’leantainn gu cruinneachadh nas luaithe de ΔFosB nuair a thèid ath-nochdadh don druga. Leis cho tric ‘s a tha fianais gu bheil inntrigeadh ΔFosB ann an NAc a’ meadhanachadh freagairtean giùlain cugallach gu cocaine (Nestler, 2008), tha na co-dhùnaidhean againn a ’nochdadh dòigh ùr airson ath-shuidheachadh nas luaithe de fhreagairtean cugallach mar sin às deidh tarraing a-mach fada.

Tha sinn a ’sealltainn gu bheil inntrigeadh leasaichte ΔFosB ann an NAc co-cheangailte ri atharrachaidhean chromatin aig an Fosb gine a bhiodh dùil a bhith ga phrìomhadh airson barrachd inntrigidh. Mar sin, tha sinn a ’sealltainn barrachd ceangailteach Pol II ris an neach-adhartachaidh proximal agus roinnean TSS den ghine a tha an làthair às deidh seachdainean 4 de tharraing air ais bho rianachd cocaine cronach ro-làimh. Tha an leithid de bheairteachadh Pol II aig an TSS air a chall gu sgiobalta le dùbhlan cocaine agus Fosb inntrigeadh, co-chòrdail ri modail ann an cultar cealla a chuir stad air Pol II a leigeil ma sgaoil bho TSSn nuair a thèid gine a chuir an gnìomh (faic Ro-ràdh). Tha dùbhlan cocaine cuideachd ag adhbhrachadh lùghdachadh luath ann an ceangal H3K9me2 - comharra de ro-aithris gine - ris an Fosb neach-adhartachaidh. An coimeas ri sin, cha do lorg sinn inntrigeadh maireannach de ghrunn fhactaran tar-sgrìobhaidh, no de na kinases shuas aca, a tha aithnichte airson meadhanachadh Fosb inntrigeadh le cocaine. Tha na toraidhean sin a ’toirt taic don bheachd-bharail againn gu bheil inntrigeadh leasaichte ΔFosB ann an NAc air a mheadhanachadh tro phrìomhadh epigenetic den Fosb gine agus chan ann tro bhith a ’dol suas le tachartasan suas an abhainn.

Fhuaireadh toraidhean gu math eadar-dhealaichte airson CPu. Cha robh fianais sam bith ann gu robh Pol II a ’stad aig Fosb ann an radain le eòlas cocaine ro dhùbhlan cocaine, ged a bha atharrachaidhean beaga ach cudromach histone co-chòrdail ri ro-aithris gine: barrachd ceangailteach H3K27me3 agus lughdaich ceangal H3K4me3. Cha robh atharrachadh cuideachd ann am factaran tar-sgrìobhaidh shuas no kinases co-chòrdail ri lughdachadh Fosb inntrigeadh. Tha na co-dhùnaidhean sin a ’toirt a-mach, às deidh rianachd cocaine cronail, gum bi atharrachaidhean epigenetic a’ lùghdachadh Fosb inducibility gine ann an CPu, an taca ris a ’phrìomhadh a chithear ann an NAc. Ach, ged a tha na buaidhean sin a ’toirt air ais inntrigeadh ΔFosB mRNA nuair a thèid ath-nochdadh gu cocaine, chan eil call sam bith ann an cruinneachadh pròtain ΔFosB. Feumaidh an dòigh a tha air cùl a ’pharadocs seo tuilleadh sgrùdaidh.

San fharsaingeachd, tha na toraidhean againn a ’toirt taic do mhodail far a bheil atharrachaidhean ann an cruth-tìre chromatin aig gineachan sònraichte mar fhreagairt do rianachd cocaine cronail a’ frithealadh na ginean sin a phrìomhachadh no a mhaslachadh airson inntrigeadh às deidh sin nuair a thèid an droga ath-nochdadh. Bhiodh atharrachaidhean mar sin de chromatin, a chithear mar “sgaraidhean epigenetic,” air an call ann am mion-sgrùdaidhean air ìrean mRNA de stàite seasmhach. San dòigh seo, tha comharrachadh an epigenome de chur-ris a ’gealltainn gun nochd thu fiosrachadh ùr mu pathogenesis moileciuil an eas-òrdugh, a dh’ fhaodar a mhèinneadh airson leigheasan ùra a leasachadh.

Buidheachas

Fhuair an obair seo taic bho thabhartasan bhon Institiud Nàiseanta air Mì-chleachdadh Dhrugaichean.

iomraidhean

  • Alibhai IN, Green TA, Potashkin JA, Nestler EJ. Riaghladh air alt-alt fosaidh agus DeltafosB: sgrùdadh in vivo agus in vitro. Brain Res. 2007;1143: 22-33. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]
  • Bataille AR, Jeronimo C, Jacques PE, Laramee L, Fortin ME, Forest A, Bergeron M, Hanes SD, Robert F. Tha Cearcall Uile-choitcheann RNA Polymerase II CTD air a òrdachadh le eadar-ghluasadan iom-fhillte eadar Kinase, Phosphatase, agus Isomerase Enzymes còmhla ri Genes. Cell cealla. 2012;45: 158-170. [Sgaoileadh]
  • Boudreau AC, Reimers JM, Milovanovic M, Madadh ME. Bidh gabhadain AMPA anns a ’chnàmh radan a’ fàs nas motha nuair a tha iad a ’tarraing air ais a’ choc, ach bidh iad a ’suidheachadh an dèidh dùbhlan cocaine ann an co-bhoinn ri atharrachadh atharrachadh air kinases pròtain mitogen-gnìomha. J Neurosci. 2007;27: 10621-10635. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]
  • Boudreau AC, Ferrario CR, Glucksman MJ, Wolf ME. Mion-atharrachaidhean air slighean comharrachaidh agus pròtain ùr-nodha kinase A fosglaidhean co-cheangailte ri mothachadh do ghiùlan air giùlan cocaine. J Neurochem. 2009;110: 363-377. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]
  • Prìomh LJ, Lis JT. Riaghladh tar-sgrìobhaidh tro stad neach-adhartachaidh-proximal de RNA polymerase II. Saidheans. 2008;319: 1791-1792. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]
  • Covington HE, 3rd, Maze I, Sun H, Bomze HM, DeMaio KD, Wu EY, Dietz DM, Lobo MK, Ghose S, Mouzon E, Neve RL, Tamminga CA, Nestler EJ. Dreuchd airson methylation histone repressive ann an cunnart bho chocain a dh ’adhbhraicheas cuideam. Neuron. 2011;71: 656-670. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]
  • Freeman WM, Nader MA, Nader SH, Robertson DJ, Gioia L, Mitchell SM, Daunais JB, Porrino LJ, Friedman DP, Vrana KE. Atharraichean meadhain cocaine air an eadar-mheadhanachadh ann an neul prìomhach neo-dhaonna accumbens abairt gine. J Neurochem. 2001;77: 542-549. [Sgaoileadh]
  • Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ. Innealan nàdurrach de chur-ris: àite ionnsachadh agus cuimhne co-cheangailte ri duais. Annu Rev Neurosci. 2006;29: 565-598. [Sgaoileadh]
  • Kalivas PW, Volkow N, Seamans J. Misneach gun smachd ann an tràilleachd: pathology ann an tar-chur preutronate-accumbens. Neuron. 2005;45: 647-650. [Sgaoileadh]
  • Lazo PS, Dorfman K, Noguchi T, Mattei MG, Bravo R. Structar agus mapadh gine fosB. Bidh FosB a ’lughdachadh gnìomhachd an neach-adhartachaidh fosB. Res Acid niùclasach. 1992;20: 343-350. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]
  • Lu L, Koya E, Zhai H, Hope BT, Shaham Y. Dleastanas ERK ann an tràilleachd cocaine. Trends Neurosci. 2006;29: 695-703. [Sgaoileadh]
  • Mandelzys A, Gruda MA, Bravo R, Morgan JI. Às-làthaireachd de antigen ceangailte ri fos 37 kDa àrdaichte agus gnìomhachd ceangailteach DNA coltach ri AP-1 ann an eanchainn luchainn fosB null air a làimhseachadh le searbhag kainic. J Neurosci. 1997;17: 5407-5415. [Sgaoileadh]
  • Maze I, Nestler EJ. An cruth-tìre epigenetic de addiction. Ann Acad Acad Sgi. 2011;1216: 99-113. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]
  • Maze I, Covington HE, 3rd, Dietz DM, LaPlant Q, W Renthal, Russo SJ, Meacanaig M, M Mouzon E, NR RL, Haggarty SJ, Ren Y, Sampath SC, Hurd YL, Greengard P, Tarakhovsky A, Schaefer A, Nestler EJ. Ròl deatamach aig an eachdraidh-dhèante methyltransferase G9a ann am plasticity air a bhrosnachadh le cocaine. Saidheans. 2010;327: 213-216. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]
  • Nechaev S, Adelman K. Neach-adhartachaidh-proximal Pol II: nuair a bhios stàile a ’luathachadh cùisean. Cearcall cealla. 2008;7: 1539-1544. [Sgaoileadh]
  • Nestler EJ. Lèirmheas. Innealan tar-sgrìobhaidh a thaobh tràilleachd: dreuchd DeltaFosB. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2008;363: 3245-3255. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]
  • Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Rannsachadh eòlas-inntinn air riaghladh inntrigidh antigen a tha ceangailte ri FOS le cocaine anns an striatum agus nucleus accumbens. J Pharmacol Exp Ther. 1995;275: 1671-1680. [Sgaoileadh]
  • Perrotti LI, Hadeishi Y, Ulery PG, Barrot M, Monteggia L, Duman RS, Nestler EJ. Inntrigeadh de deltaFosB ann an structaran eanchainn co-cheangailte ri duaisean an dèidh uallach dàna. J Neurosci. 2004;24: 10594-10602. [Sgaoileadh]
  • Robinson TE, Kolb B. Plaisteachas structarail co-cheangailte ri bhith a ’nochdadh do dhrogaichean de dhroch-dhìol. Neuropharmacology 47 Suppl. 2004;1: 33-46. [Sgaoileadh]
  • Robison AJ, Nestler EJ. Modhan tar-sgrìobhaidh agus ana-ghnèitheach de dhrugaidheachd. Nat Urr Neurosci. 2011;12: 623-637. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]
  • Saha RN, Wissink EM, Bailey ER, Zhao M, Fargo DC, Hwang JY, Daigle KR, Fenn JD, Adelman K, Dudek SM. Tha tar-sgrìobhadh luath de ghnìomhachd Arc agus IEG eile air a bhrosnachadh le gnìomhachd an urra ri RNA polymerase II a tha faisg air làimh. Nat Neurosci. 2011;14: 848-856. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]
  • Shaham Y, Hope BT. Dreuchd neuroadaptations ann an ath-sgaoileadh gu sireadh dhrogaichean. Nat Neurosci. 2005;8: 1437-1439. [Sgaoileadh]
  • Shen HW, Toda S, Moussawi K, Bouknight A, Zahm DS, Kalivas PW. Plastachd droma dendritic atharraichte ann am radain a chaidh a thoirt air falbh le cocaine. J Neurosci. 2009;29: 2876-2884. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]
  • Valjent E, Corvol JC, Duilleagan C, Besson MJ, Maldonado R, Caboche J. A ’toirt a-steach casg-sgaoileadh kinase extracellular air a riaghladh le comharran airson togalaichean le duais cocaine. J Neurosci. 2000;20: 8701-8709. [Sgaoileadh]
  • Zeitlinger J, Stark A, Kellis M, Hong JW, Nechaev S, Adelman K, Levine M, RA òg. Stallan polymerase RNA aig ginean smachd leasachaidh ann an embryo Drosophila melanogaster. Nat Genet. 2007;39: 1512-1516. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]
  • Vialou VF, Feng J, Robison AJ, Fearghasdan D, Scobie KN, Mazei-Robison M, Mouzon E, Nestler EJ. Tha feum air factar freagairt serum agus pròtain ceangail eileamaid freagairt cAMP airson inntrigeadh cocaine de ΔFosB. J Neurosci. 2012 gabhail ris. [Artaigil saor PMC] [Sgaoileadh]