પ્લોસ વન. 2014 જુલાઈ 29; 9 (7): e102524. ડોઇ: 10.1371 / journal.pone.0102524. ઇકોલેક્શન 2014.
અમૂર્ત
માનવીય વ્યસનીઓ અને વ્યસનના ઉંદરના મોડેલ્સમાં ક્રોનિક કોકેઈનનો સંપર્ક પ્રીફ્રેન્ટલ કોર્ટિકલ પ્રવૃત્તિ ઘટાડે છે, જે પાછળથી ઇનામ પ્રોસેસિંગ અને ઉચ્ચ ઓર્ડર એક્ઝિક્યુટિવ ફંક્શનને અધોગિત કરે છે. આ નબળા વર્તનની વર્તણૂંકની ચોખ્ખી અસર એ ફરીથી થવાની સંભાવના વધારે છે. અગાઉ આપણે બતાવ્યું છે કે મધ્યવર્તી પ્રીફ્રેન્ટલ કોર્ટેક્સ (પીએફસી) માં મગજ દ્વારા મેળવેલા ન્યુરોટ્રોફિક પરિબળ (બીડીએનએફ) અભિવ્યક્તિમાં કોકેન-પ્રેરિત વધારો એ ન્યુરોડેપ્ટિવ મિકેનિઝમ છે જે કોકેઈનની મજબૂતીકરણની અસરકારકતાને ઉત્તેજિત કરે છે. જેમ કે બીડીએનએફ ન્યુરોનલ અસ્તિત્વ અને સિનેપ્ટિક પ્લાસ્ટિસિટીને અસર કરવા માટે જાણીતું છે, અમે હાયપોથેસિસનું પરીક્ષણ કર્યું છે જે કોકેન સ્વ-વહીવટીતંત્રથી દૂર થવાની પ્રક્રિયાને કારણે પી.એફ.સી. માં ન્યુરોનલ મોર્ફોલોજી અને સિનેપ્ટિક ડેન્સિટીમાં ફેરફાર તરફ દોરી જશે. નવલકથા તકનીક, એરે ટોમોગ્રાફી અને ગોલ્ગી સ્ટેઇનિંગનો ઉપયોગ કરીને, ઉંદર પીએફસીમાં મોર્ફોલોજિકલ ફેરફારોને કોકેન સ્વ-વહીવટના 14 દિવસ અને ફરજ પડી રહેલા 7 દિવસ પછી વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું. અમારા પરિણામો સૂચવે છે કે ઉંદર પીએફસીમાં એકંદર ડેંડ્રિટિક શાખાઓ અને કુલ સિનેપ્ટિક ઘનતા નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે. તેનાથી વિપરીત, પી.એફ.સી. ના સ્તર વી પિરામિડ ચેતાકોષ પર પાતળી ડેંડ્રિટિક કરોડોની ઘનતા નોંધપાત્ર રીતે વધી છે. આ તારણો સૂચવે છે કે ગતિશીલ માળખાકીય ફેરફારો કોકેનની અસ્થિરતા દરમિયાન થાય છે જે કોકેઈન વ્યસની વ્યકિતઓમાં પી.એફ.સી.ની દેખીતી હાઇપો-પ્રવૃત્તિમાં યોગદાન આપી શકે છે.
પરિચય
ઈનામ સર્કિટરીની અંદર માળખાકીય પ્લાસ્ટિસિટીમાં ફેરફાર એ ડ્રગ-શોધવાની વર્તણૂક જાળવવાની કોકેનની શક્તિશાળી ક્ષમતામાં ફાળો આપતી ચાવી પદ્ધતિઓ હોવાનું સૂચન કર્યું છે (સમીક્ષા કરવામાં આવી છે [1]). પાછલા અભ્યાસોમાં ન્યુક્લિયસ ઍક્યુમ્બન્સ (એનએસી) માં ડેંડ્રિટિક આર્બોરાઇઝેશન અને સ્પાઇન ડેન્સિટીમાં વધારો થયો છે. [2]-[4], વેન્ટ્રલ ટેગમેન્ટલ વિસ્તાર [5], અને પ્રીફ્રન્ટલ કોર્ટેક્સ (પીએફસી) [6] કોકેઈનનો સંપર્ક પછી. જ્યારે મોટાભાગના અભ્યાસોએ એનએસીની નિષ્ક્રિય પ્રવૃત્તિ સાથે સંકળાયેલા માળખાગત ફેરફારો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું છે, ત્યારે નોંધપાત્ર અભ્યાસોએ પી.એફ.સી. માં ફેરફારની તપાસ કરી છે. પુરાવાઓની કેટલીક લાઇન માનવીય વ્યસનોમાં ક્રોનિક કોકેઈનનો સંપર્ક પછી પી.એફ.સી. ના તકલીફ દર્શાવે છે [7], [8] અને વ્યસન ના ઉંદરો મોડેલ્સ [9], [10]. તેથી, પી.એફ.સી. માં થતા માળખાગત ફેરફારોનું વર્ણન કરવું એ વ્યસનની અણધારી ઘટનાઓને સમજવા માટે યોગ્ય છે.
પી.એફ.સી. આવેગ નિયંત્રણ અને નિર્ણય લેવાનું નિયમન કરે છે અને આ રીતે વર્તનને નિયંત્રિત કરવાની વ્યક્તિની ક્ષમતામાં, ખાસ કરીને ડ્રગની પરાધીનતામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. [8], [11]. ઉદાહરણ તરીકે, કોકેન વ્યસની વ્યકિતઓમાં, ઘટાડો થયો પ્રીફ્રેન્ટલ કોર્ટેક્સ સક્રિયકરણ ડ્રગ ઉપાડ સાથે સંકળાયેલ છે અને ઉચ્ચ ઓર્ડર એક્ઝિક્યુટિવ પ્રતિસાદને અવરોધે છે. [7], [8], જે ફરીથી થવાની સંભાવના વધારે છે. ઉંદરોમાં, પી.એફ.સી. માં ચેતાપ્રેષક પ્રવૃત્તિમાં વધારો કોકેઈનના સેવન સાથે સંકળાયેલો છે [9], [10], ફરજિયાત ડ્રગ-શોધવાની વર્તણૂંક [12], અને ઉપાડ પછી કોકેન પુનઃસ્થાપન [13]-[15]. આ ઉપરાંત, પીએફસીમાં ક્રોનિકલ કોકેઈન વહીવટ બાદ પટલની બિસ્ટેબિલીટીને નાબૂદ કરવામાં આવે છે [16]. છેવટે, પી.એફ.સી. માં ડ્રગ પ્રેરિત ચયાપચયની પ્રવૃત્તિ ઉંદરોમાં ભરાઈ ગઈ છે, જે કોકેન સ્વ-વહીવટીતંત્રમાંથી ઉપાડ દરમિયાન પડકારરૂપ ઈન્જેક્શન સંચાલિત કરે છે. [9], [17]. એકસાથે, આ અભ્યાસો સૂચવે છે કે ક્રોનિક કોકેન PFC માં ગહન કાર્યાત્મક ફેરફારોને પ્રેરિત કરે છે જે અવરોધક ચેપ અને / અથવા PFC માં ઉત્તેજક સમજૂતીમાં ઘટાડો સાથે સંકળાયેલ હોઈ શકે છે. જો કે, પી.એફ.સી.માં થતા મોર્ફોલોજિકલ ફેરફારો કે જે લાંબા સમયથી ડ્રગના ઉપયોગથી થાય છે તે સ્પષ્ટ કરવામાં આવ્યું નથી.
હાલના અભ્યાસમાં આપણે તપાસ કરવા માંગીએ છીએ કે કોકેનથી થતી અસ્થિરતા પી.એફ.સી. માં માળખાકીય ફેરફારો તરફ દોરી જાય છે કે કેમ. પરંપરાગત પદ્ધતિ, ગોલ્ગી સ્ટેનિંગ, તેમજ નવલકથા તકનીક, એરે ટોમોગ્રાફીનો ઉપયોગ કરીને મોર્ફોલોજિકલ ફેરફારોની તપાસ કરવામાં આવી હતી. એરે ટોમોગ્રાફી એ એક અનન્ય પદ્ધતિ છે જે ઇમ્યુનોફ્લોરેસન્સ અને ત્રિ-પરિમાણીય ઇમેજ પુનર્નિર્માણ સાથે અલ્ટ્રાથિન ટીશ્યુ સેક્શનિંગને જોડે છે, જે કુલ અને પેટા-પ્રકાર વિશિષ્ટ સમન્વયન ઘનતાના ચોક્કસ જથ્થાને મંજૂરી આપે છે. [18], [19]. આ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને, અમારા પરિણામો સૂચવેલા ફોર્મ કોકેનની પ્રતિક્રિયામાં ઉંદર પીએફસીમાં નોંધપાત્ર પ્લાસ્ટિસિટી સૂચવે છે.
સામગ્રી અને પદ્ધતિઓ
પ્રાણીઓ અને આવાસ
ટેકોનિક લેબોરેટરીઝ (જર્મનટાઉન, એનવાય) માંથી 250-300 ગ્રામ વજનવાળા પુરુષ સ્પ્રેગ-ડawવલી ઉંદરો (રટ્ટસ નોર્વેજિકસ) મેળવવામાં આવ્યા હતા. પ્રાણીઓને તેમના ઘરના પાંજરામાં ખોરાક અને પાણી ઉપલબ્ધ એડ લિબિટમ સાથે વ્યક્તિગત રૂપે રાખવામાં આવ્યા હતા. પ્રાયોગિક પ્રોટોકોલ એ યુ.એસ. નેશનલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ Healthફ હેલ્થ દ્વારા બહાર પાડવામાં આવેલા માર્ગદર્શિકા સાથે સુસંગત હતા અને પેન્સિલવેનિયા યુનિવર્સિટી અને પેન્સિલવેનિયા યુનિવર્સિટીની સંસ્થાકીય પશુ સંભાળ અને ઉપયોગ સમિતિના પેરેલમેન સ્કૂલ Medicફ મેડિસિન દ્વારા મંજૂરી આપવામાં આવી હતી.
સર્જરી
સર્જરી પહેલા, ઉંદરોને 80 મિલિગ્રામ / કિલો કેટામાઇન અને 12 એમજી / કિલો ઝાયલેઝિન (આઇપી; સિગ્મા-એલ્ડરિચ, સેન્ટ લૂઇસ, એમઓ) સાથે એનેસ્થેસાઇઝ કરવામાં આવી હતી. એક સ્થાયી સિલિસ્ટિક કેથિટર (આંતરિક વ્યાસ 0.33 મીમી, બાહ્ય વ્યાસ 0.64 મીમી) જમણા જગ્યુલર નસોમાં શામેલ કરવામાં આવ્યું હતું અને સ્થાને સ્થાયી થઈ ગયું હતું. ત્યારબાદ કેથિટરને ખભા બ્લેડ ઉપર ઉપલા ભાગથી પસાર કરવામાં આવે છે અને મેશ બેકમાઉન્ટ પ્લેટફોર્મ (કેમેકૅથ, કેમ્બ્રિજ, યુકે) સુધી પહોંચે છે જે સ્કેપ્યુલે ઉપર સીધી ત્વચાની નીચે આવે છે. કેથેટરને એન્ટિબાયોટિક ટિમેન્ટીન (ટીકાર્સીલિન ડિસોડિયમ / પોટેશ્યમ ક્લેવ્યુલેનેટ, 0.3 મિલિગ્રામ / એમએલ; હેન્રી સ્કીન, મેલવિલે, એનવાય) ના 0.93 એમએલ સાથે દરરોજ ફ્લશ કરવામાં આવે છે, જે heparinized saline (10 U / ml) માં ભળી જાય છે. જ્યારે ઉપયોગમાં ન આવે ત્યારે કેથેટર્સ પ્લાસ્ટિક કચરો સાથે સીલ કરવામાં આવે છે.
કોકેન સ્વ-વહીવટ
કોકેન સ્વ-વહીવટ શરૂ થાય તે પહેલાં ઉંદરને 7 દિવસ શસ્ત્રક્રિયામાંથી પુનઃપ્રાપ્ત કરવાની મંજૂરી આપવામાં આવી હતી. ઉંદરો રેન્ડમ બે જૂથમાંના એકને સોંપવામાં આવ્યા હતા: કોકેન સ્વ-સંચાલિત પ્રાણીઓ અને સોલિન નિયંત્રણોને જોડે છે. આકસ્મિક કોકેઈન ઇન્ફ્યુશન માટે પ્રતિક્રિયા આપવા માટે દરેક ઉંદરને જોડીવાળા વિષય સાથે જોડી દેવામાં આવ્યાં હતાં જે જોડી અને કોકેન-પ્રાયોગિક ચૂનો દ્વારા સ્વ સંચાલિત તરીકે સમાન સંખ્યા અને ઇન્ફ્યુઝનની અસ્થાયી પેટર્ન મેળવે છે. સોલિન-જોડેલી ઉંદરો માટે દબાવીને લીવરને કોઈ સુનિશ્ચિત પરિણામો ન હતા.
શરૂઆતમાં, કોકેન-પ્રાયોગિક ઉંદરો મોડ્યુલર ઓપરેંટ ચેમ્બર (મેડ એસોસિયેટ્સ, સેન્ટ આલ્બન્સ, વીટી) માં મૂકવામાં આવ્યા હતા અને ઇન્ટ્રાવેનિયસ કોકેઇન ઇન્ફ્યુઝન (0.25 મિલિગ્રામ કોકેન / 59 μl ખારાશ, 5 કરતાં વધારે પ્રેરણા) માટે લીવર પ્રેસને ફિક્સ્ડ- ગુણોત્તર 1 (FR1) અમલીકરણ શેડ્યૂલ. FR20 શેડ્યૂલ હેઠળ એક ઓપરેટ સત્રમાં કોકેનના ઓછામાં ઓછા 1 ઇન્ફ્યુઝન્સના કોકેન-પ્રાયોગિક ચૂનાને એકવાર પ્રાપ્ત કર્યા પછી, પ્રતિભાવ આવશ્યકતા મજબૂતીકરણના FR5 શેડ્યૂલ પર ફેરવાઈ હતી. નિશ્ચિત ગુણોત્તર શેડ્યૂલ પર પ્રતિક્રિયા આપવા માટે, કોકેઇન ઇન્ફ્યુશનની મહત્તમ સંખ્યા દૈનિક સ્વ-વહીવટ સત્ર દીઠ 30 સુધી મર્યાદિત હતી અને 20 ની ટાઇમ-આઉટ અવધિ પ્રત્યેક કોકેઇન પ્રેરણાને અનુસરતી હતી, જે દરમિયાન સક્રિય સક્રિય લિવર પ્રતિસાદો ટેબ્યુલેટ કરવામાં આવી હતી પરંતુ તેમાં કોઈ સુનિશ્ચિત પરિણામો નહોતા . કુલ 2 દિવસો માટે દરરોજ 7 હ ઓપરેંટ સત્રો (14 દિવસ / અઠવાડિયા) યોજવામાં આવ્યાં હતાં. નિષ્ક્રિય લીવર પરના જવાબો, જેને કોઈ સુનિશ્ચિત પરિણામ ન હતા, પણ FR1 અને FR5 તાલીમ સત્ર દરમિયાન રેકોર્ડ કરવામાં આવ્યા હતા.
14 પછીth દૈનિક ઓપરેટ સત્ર, કોકેન-પ્રાયોગિક અને સંયુક્ત સોલિન કંટ્રોલ ઉંદરો તેમના ઘરના પાંજરામાં પાછા ફર્યા હતા જ્યાં ફરજિયાત ડ્રગના અસ્વસ્થતાના 7 દિવસો હતા. 7 પરth કોકેઈનની અસ્થિરતાના દિવસ, મગજને દૂર કરવામાં આવ્યા હતા અને પી.એફ.સી. બરફ પર વિસર્જન કરાઈ હતી. અમારા અગાઉ પ્રકાશિત થયેલા અભ્યાસની સીધી તુલના કરવા માટે પીકેસી બીડીએનએફ અભિવ્યક્તિમાં કોકેન-પ્રેરિત ફેરફારોની સીધી તુલના કરવા માટે કોકેનના સાત દિવસની પસંદગી કરવામાં આવી હતી. [20].
પર્ફ્યુઝન
ઉંદરો એનેસ્થેસાઇઝ્ડ (100 એમજી / કિલોગ્રામ, આઈપી સોડિયમ પેન્ટોબાર્બીટલ) અને 4 એમ પીબી, પીએચ 0.1 (PFA) માં આઇસ-કોલ્ડ 7.4% પેરાફોર્મેલ્ડેહાઇડ સાથે પ્રભાવિત હતા. દરેક મગજના એક ગોળાર્ધનો ઉપયોગ ગોલગી સ્ટેઇનિંગ અને એરે ટોમોગ્રાફી માટેના અન્ય ગોળાર્ધ માટે કરવામાં આવતો હતો. 4 કલાક માટે 2.5% સુક્રોઝ સાથે 2% PFA માં એરે ગોળાર્ધ પોસ્ટ-ફિક્સ્ડ હતા અને 48% PFA માં 4 એચ માટે ગોગ્ગી ગોળાર્ધને નિશ્ચિત કરવામાં આવ્યા હતા.
એરે ટોમોગ્રાફી
પહેલા વર્ણવેલ મુજબ એરે ટોમોગ્રાફી પ્રયોગો કરવામાં આવ્યા હતા [19], [21]. સંક્ષિપ્તમાં એમ.એફ.એફ.સી.ના સ્તર પર રેફિન અને કોરોનલ (70 એનએમ) વિભાગોમાં PFA નિશ્ચિત પેશીઓને એમ્બેડ કરવામાં આવી હતી અને રિબન તરીકે એકત્રિત કરવામાં આવી હતી. ટ્રિસમાં 50 એમએમ ગ્લાયસીનમાં રિબન હાઇડ્રેટેડ હતા અને બ્લોકીંગ સોલ્યુશન (બ્લોનિંગ સોલ્યુશનમાં 0.05% ટ્વિન / 0.1% બોવાઇન સીરમ આલ્બમિન) (ટ્રીસ બફરમાં 50 એમએમ ટ્રાઇસ / 150 એમએમ NaCl, pH 7.6) અવરોધિત હતા. રિબન પ્રાથમિક એન્ટિબોડીઝ, ગૅડેક્સ્યુએક્સ (XAD65) કેમિકેન), PSD95 (સેલ સિગ્નલિંગ), અથવા સિનેપ્ટોફાયસિન (અબકૅમ), સત્રને 4 ° C પર રાતોરાત ઉકેલવામાં. રિબન ટ્રિસ બફર સાથે ધોવાઇ ગયા હતા અને 1 પર ગૌણ એન્ટિબોડીઝ સાથે રંગીન હતા.સોલ્યુશનને અવરોધિત કરવામાં 50 (બકરી એન્ટિ-માઉસ એલેક્સા-લોટ 488 અને બકરી એન્ટિ-સસલી સાયક્સમૅક્સ અથવા ગધેડો વિરોધી સસલા cy3). પ્રત્યેક વિભાગમાં સમાન સાઇટ્સ શોધવા માટે સુવિધા આપવા માટે ડીઆઇપીઆઇ સાથે રિબન કાઉન્ટર સ્ટેઇન્ડ હતા. ટાઇલ-સ્કૅન છબીઓ ઝીસ એક્સિઓઆમૅજર ઝેક્સએક્સએક્સએક્સ ઇફિફ્લોરેસેન્સ માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને એકત્રિત કરવામાં આવી હતી. એરે ટોમોગ્રાફી માટે વિશિષ્ટ સ્વયંસંચાલિત પ્રોગ્રામ્સ સાથે 5x પર 2-20 સીરીયલ વિભાગોમાં પ્રત્યેક સાઇટ પરની સમાન સાઇટની છબીઓ હસ્તગત કરવામાં આવી હતી.
એરે ટોમોગ્રાફી એનાલિસિસ
પ્રત્યેક રિબનની સીરીયલ છબીઓ અનુક્રમે ખોલવામાં આવી હતી, સ્ટેકમાં રૂપાંતરિત થઈ હતી અને પ્લગિન્સ સાથે મલ્ટીસ્ટેકરેગ અને સ્ટેકરેગ (સ્ટેનફોર્ડ યુનિવર્સિટી ખાતે બી. બસની સૌજન્ય અને [21], [22]. ક્રોપ બૉક્સીસ (19.5 μmx19.5 μm) નો જથ્થો ક્વોન્ટિફિકેશન માટે ન્યુરોપિલમાં રસના ક્ષેત્રો (ROI) પસંદ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાયો હતો. પસંદગીમાં ચેતાકોષીય કોષો અથવા અન્ય અસ્પષ્ટતા લક્ષણોને બાકાત રાખવાની હતી. સ્વયંસંચાલિત છબી વિશ્લેષણ માટે, સીનેપ્ટોફાયસિન માટે રસ (અથવા ROI) ની પાક, ગ્લુટામેરિક એસિડ ડિકાર્બોક્સિલેઝ-65 (GAD65) અને PSD95 ઇમેજજેમાં ઓટોમેટેડ અલ્ગોરિધમ્સ સાથે અનુક્રમે આપમેળે થ્રેશોલ્ડ કરવામાં આવી હતી. પાકને કોડેડ કરવામાં આવ્યા હતા અને વિશ્લેષણ શરત માટે અંધ ચલાવવામાં આવ્યું હતું. હકારાત્મક સમન્વય તરીકે ઓળખાય puncta ની સંખ્યાને પરિમાણિત કરવા માટે સ્વયંસંચાલિત, થ્રેશોલ્ડ-આધારિત શોધ પ્રોગ્રામનો ઉપયોગ અગાઉ વર્ણવેલા તરીકે થયો હતો [23]. પ્રીસાઇનેપ્ટીક ટર્મિનલ્સ, ઉત્તેજક પોસ્ટસિનેપ્ટીક ટર્મિનલ્સની ગીચતા અને જીએડી પોઝિટિવ (અવરોધક) સંક્રમણોની ટકાવારીની ગણતરી PFC ના બે જુદા જુદા પેશી બ્લોક્સમાંથી એકત્રિત કરેલ પ્રાણી દીઠ 75 નમૂના સાઇટ્સની સરેરાશથી કરવામાં આવી હતી.=5 કોકેઈનનો ઉપચાર, 5 સોલિન સારવાર કરાયેલ પ્રાણીઓ) 29,154 સોલિન સારવાર કરાયેલા પ્રાણી અને 53,565 પોસ્ટિનેપ્ટીક અને 818 કોસ્કેન સારવાર પ્રાણીઓમાં 5 સેમ્પલિંગ સાઇટ્સમાંથી 29,662 પ્રીસિનેપ્ટીક puncta માં 17,034 સેમ્પલિંગ સાઇટ્સમાંથી કુલ 588 પોસ્ટસિએપ્ટીક પનક્ટા અને 5 પ્રીસિનેપ્ટીક પંચ્ટા માટે. સિનપ્સ ડેન્સિટી માટે મધ્યમ મૂલ્યો અને પ્રાણી દીઠ અવરોધક સંક્રમણોની ટકાવારીની ગણતરી કરવામાં આવી હતી અને ટી-પરીક્ષણો પ્રાણીની મધ્યસ્થીઓનો ઉપયોગ કરીને ચલાવવામાં આવી હતી કે નહીં તે ચકાસવા માટે જૂથના માધ્યમો વચ્ચે તફાવત છે કે નહીં.
રેપિડ-ગોલ્ગી પદ્ધતિ
અગાઉ વર્ણવ્યા પ્રમાણે એક વિભાગ ગોળિ સ્ટેનિંગ કરવામાં આવ્યું હતું [24], [25]. સંક્ષિપ્તમાં, પ્રત્યેક પ્રાણીના એક ગોળાર્ધમાંથી એમપીએફસીને 100 μm કોરોનલ વિભાગોમાં અને 1% ઓસમિયમ ટેટ્રોક્સાઇડમાં પોસ્ટ-ફિક્સ્ડ પછી 0.1 એમ પીબી, પીએચ 7.4 માં ત્રણ વાસણો બાદ કાપવામાં આવ્યા હતા. સેન્ડવિચ પદ્ધતિ દ્વારા 3.5% પોટેશિયમ ડાયોક્રોમેટમાં વિભાગોને સેંકડો ઇનક્યુબ્યુટ કરવામાં આવ્યું હતું, સંક્ષિપ્તમાં ધોવાયું હતું અને 1.5% ચાંદીના નાઇટ્રેટ સાથે ઘુસણખોરી કરાઈ હતી. [25]. 20% સુક્રોઝ સાથે જીલેટીન-કોટેડ સ્લાઇડ્સ પર અને મદ્યપાનની સાંદ્રતા શ્રેણીબદ્ધ ડિહાઇડ્રેટેડ વિભાગો પછી વિભાગો ઝેઇલિન અને કવરલિપીંગમાં ડી-ફેટીંગ દ્વારા વિભાજિત કરવામાં આવ્યા હતા.
ગોલ્ગી એનાલિસિસ
ગોલ્ગી સ્લાઇડ્સ કોડેડ કરવામાં આવી હતી અને આંધળા સ્થિતિની વિશ્લેષણ કરવામાં આવી હતી અને આ જ પ્રયોગકર્તા દ્વારા વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. ન્યુરોનલ છબીઓ અને ટ્રેસીંગ્સ અને ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન્સના પ્રતિનિધિ છબીઓ એક XNTX × 51 NA ઉદ્દેશ સાથે સંકલિત મોટરસ્ટેડ સ્ટેજ (પહેલા વૈજ્ઞાનિક, રોકલેન્ડ, એમએ) સાથે સીધી BX20 ઓલિમ્પસ માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને એકત્રિત કરવામાં આવ્યા હતા. ડેંડ્રિટિક શાખા વિશ્લેષણ માટે, પ્રાણી દીઠ વિશ્લેષણ માટે 0.7 ચેતાકોષો પસંદ કરવામાં આવ્યા હતા. અમે અનુક્રમે મેક્રોઝ ન્યુરોન અને એડવાન્સ્ડ શોલ એનાલિસિસનો ઉપયોગ કરીને ન્યુરાઇટ લંબાઈ અને જટિલતાને માપ્યું. 7-5 μm (બેસલ અને અપીલ ડેંડ્રાઇટ સહિત) ની રેડીયે સાંદ્ર વર્તુળોમાં આંતરછેદ (શાખા બિંદુઓ) ની સંખ્યા માપવામાં આવી હતી અને જૂથો વચ્ચે સરખામણી કરવામાં આવી હતી. સ્પાઇન ડેન્સિટી વિશ્લેષણ માટે, 250-4 ત્રીજા ક્રમમાં બેસલ ડેંડ્રાઇટ્સથી લંબાઈમાં ઓછામાં ઓછા 5 μm ભાગોનું 20-5 ચેતાકોષ દીઠ ઝીન એક્સિયોઆમેજર ઝેક્સએક્સએક્સ એફેફ્લોરેન્સન્સ માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને 7x તેલ-નિમજ્જન હેતુ સાથે ન્યુરોન દીઠ વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. સ્પાઇન મૉર્ફોલોજીને અગાઉ વર્ણવ્યા અનુસાર વર્ગીકરણ કરવામાં આવ્યું હતું [26]. પ્રત્યેક કરોડરજ્જુના દરેક ડેંડ્રિટિક સેગમેન્ટ અને સ્પાઇન મૉર્ફોલોજી (પાતળા, સ્ટબી, મશરૂમ, કપ આકારના) માટે લીનિયર સ્પાઇન ડેન્સિટી જૂથો વચ્ચે સરખામણી કરવામાં આવી હતી. નેશનલ ઇન્સ્ટિટ્યુટ ઑફ હેલ્થ (ઇમેજજે) ના ઓપન સોર્સ સૉફ્ટવેરનો ઉપયોગ ગોલ્ગી અને એરે ટોમોગ્રાફી ડેટા વિશ્લેષણ માટે થયો હતો.
પરિણામો
કોકેનથી અસ્થિરતા કુલ સિનપ્સ ડેન્સિટી ઘટાડે છે
કોકેન સ્વ-વહીવટથી દૂર રહેવાના પ્રતિભાવમાં પી.એફ.સી.માં થતા ચોક્કસ મોર્ફોલોજિકલ ફેરફારોને નિર્ધારિત કરવા માટે એરે ટોમોગ્રાફીનો ઉપયોગ ઉત્તેજક અને અવરોધક બંને સમન્વયમાં ફેરફારને માપવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. એરે ટોમોગ્રાફી એ ઉચ્ચ-થ્રુપુટ પદ્ધતિ છે જે માળખામાં કુલ, અવરોધક અને ઉત્સાહજનક સમન્વયના ચોક્કસ જથ્થાને મંજૂરી આપે છે જે યોગ્ય રીતે ઓળખી શકાય અથવા પરંપરાગત confocal માઇક્રોસ્કોપી પદ્ધતિઓ સાથે સ્થાનિકીકરણ કરવા માટે ખૂબ નાના હોય છે. [19]. કારણ કે બંને અવરોધક અને ઉત્સાહી સમજૂતીઓ ડ્રગ પુરસ્કાર સર્કિટ્રીના આવશ્યક ઘટકો છે [13], [27], [28] અમે કોકેનથી દૂર રહેવા દરમિયાન પીએફસીમાં મોર્ફોલોજિકલ ફેરફારોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે આ નવલકથા પદ્ધતિનો ઉપયોગ કર્યો છે. 5 યુક્ડ-સૅલાઇન અને 5 કોકેન-અનુભવી ઉંદરોના એક મગજ ગોળાર્ધના સિત્તેર એનએમ પીએફસી વિભાગો, PSD95 માં એન્ટિબોડીઝ, એક પોસ્ટસિનેપ્ટીક ઉત્તેજક માર્કર, સિનેપ્ટોફાયસિન, એક પ્રીસિનેપ્ટિક માર્કર અને ગૅડેક્સ્યુએક્સ, જે નિષેધાત્મક ચેતાકોષ અને સમન્વયને લેબલ કરે છે. સિન્ટેપ્સ ગીચતા અને અવરોધક સમન્વયની ટકાવારી કોર્ટીકલ સ્તર વીમાં નક્કી કરવામાં આવી હતી (આકૃતિ 1A અને 1B). અમારા પરિણામો સૂચવે છે કે કોકેનથી અસ્થિરતા દરમિયાન સિનેપ્ટોફાયસિન ઘનતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો છે (આકૃતિ 1C), જે તમામ પ્રીસિનેપ્ટિક ટર્મિનલ્સને માપે છે [ટી (7)=2, પી <0.05]. ઉત્તેજનાવાળા સાઇનાપ્સની ઘનતામાં કોઈ નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો નથી [ટી (8)=0.48, પી=0.32] તરીકે ગણવામાં આવે છે જે માપવામાં આવે છે PSD95 puncta (આકૃતિ 1D). રસપ્રદ વાત એ છે કે, GAD65- પોઝિટિવ ઇન્હિબીરેટરી સિનૅપ્સ [% (8) ની ટકાવારીમાં વધારો કરવા માટે બિન-નોંધપાત્ર વલણ હતું.=-1.39, પી=0.9] (આકૃતિ 2E).
કોકેનથી અસ્થિરતા, પી.એન.સી.માં તીવ્રતામાં સ્પાઇન ડેન્સિટી વધારતી વખતે ડેન્ડ્રિટિક શાખા ઘટાડે છે
ગોળિ પદ્ધતિનો ઉપયોગ ચેતાપ્રેરિત ઘનતામાં જોવા મળતા અલ્ટ્રાસ્ટ્રક્ચરલ ફેરફારોની ખાતરી કરવા માટે ન્યુરોનલ શાખા અને ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન ડેન્સિટીમાં ફેરફારની તપાસ કરવા માટે કરવામાં આવતો હતો.આકૃતિ 1). અમે એ જ પ્રાણીઓના અન્ય ગોળાર્ધમાંથી પી.એફ.સી. માં ચેતાકોષના સબસેટ પર સિંગલ સેક્શન ઝડપી ગોલ્ગી પ્રેષણ કર્યું હતું જે એરે ટોમોગ્રાફી અભ્યાસો માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે. ડેંડ્રિટિક શાખાઓ, ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન ગણતરીઓ અને કરોડરજ્જુના આકારનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું. યુક્ડ-સોલિન નિયંત્રણ અને કોકેન-ખુલ્લા ઉંદરના પીએફસીમાંથી બે પ્રતિનિધિ પિરામિડ ચેતાકોષો બતાવવામાં આવે છે. આકૃતિ 2A. શોલ પ્લોટ એ 5-250 μm ની મધ્યમાં ત્રિજ્યા પર સાંકેતિક વર્તુળોની અંદરના આંતરછેદ (શાખા બિંદુઓ) ને માપ્યો છે. અમારા પરિણામો દર્શાવે છે કે કોકેન સ્વયં-વહીવટથી ફરજ પડી રહેલા 7 દિવસ પછી ડેંડ્રિટિક જટિલતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો હતો (આકૃતિ 2B). ટુ-વે વાર પુનરાવર્તિત પગલાંઓ શોલ પ્લોટ ડેટાના ANOVA વિશ્લેષણથી સારવારની નોંધપાત્ર મુખ્ય અસરો જાહેર થઈ [એફ(1,738)=30.59, પી <0.0001] અને ત્રિજ્યા [એફ(245, 738)=289.6, પી <0.0001] (આકૃતિ 2B), ડેંડ્રાઇટ્સના નુકસાનની પુષ્ટિ કરે છે જે એરે અભ્યાસમાં માપવામાં આવેલા સમન્વયના નુકસાનથી સંમત છે (આકૃતિ 1C). બીજા અને ત્રીજા ક્રમમાં બેસિલર ડેન્ડ્રાઇટ્સનું વિશ્લેષણ એ દર્શાવે છે કે કોકેનની અસ્થિરતાના 7 દિવસો પછી ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન્સમાં નોંધપાત્ર વધારો થયો છે [ટી (6)=−3.12, પી <0.05] (આકૃતિ 2D). વધુ ખાસ કરીને, કોકેઈન એક્સપોઝરથી દૂર થતા પાતળા કરોડના પેટા પ્રકારની સંખ્યામાં વધારો થયો છે, જ્યારે અન્ય સ્પાઇન પેટા પ્રકારો પર કોઈ નોંધપાત્ર અસર થતી નથી (આકૃતિ 2E), સારવારના મુખ્ય અસરો સાથે એફઓવીએ બે રીતે વારંવાર પગલાંઓ દ્વારા જાહેર કર્યું [એફ(1,30)=11.9, પી=0.0017], સ્પાઇન પેટા પ્રકાર [એફ(4,30)=57.7, પી <0.0001] અને નોંધપાત્ર સારવાર એક્સ સ્પાઇન પેટાપ્રકારની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા [એફ(1, 4, 30)=8.8, પી <0.0001].
ચર્ચા
હાલના અભ્યાસમાં આપણે નિદર્શન કરીએ છીએ કે કોકેન સ્વ-વહીવટમાંથી બળજબરીથી દૂર રહેલા 7 દિવસ પછી પી.એફ.સી.ના લેયર વીમાં સ્ટ્રક્ચરલ અને સિનેપ્ટિક ફેરફારો છે. ખાસ કરીને, પિરામિડ ચેતાકોષમાં ડેંડ્રિટિક શાખામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો છે અને સિનેપ્સોફિસિન સાથે લેબલ થયેલ કુલ પ્રીસાઇનેપ્ટીક બૂટોનની ઘનતા દ્વારા માપવામાં આવેલા સિનપ્સ્સ ઘનતામાં સામાન્ય નુકસાન. પ્રીસાઇનેપ્ટિક ઘનતાના નુકશાન હોવા છતાં, સ્તર વી પિરામિડ ચેતાકોષના બેસલ ડેંડ્રાઇટ્સ ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન ડેન્સિટીમાં વધારો કરે છે, ખાસ કરીને પાતળા, પ્લાસ્ટિક સ્પાઇન્સમાં. જેમ કે આપણે સીએક્સએક્સએક્સએક્સએક્સની ઘનતામાં નોંધપાત્ર ફેરફારો શોધી શક્યા નથી, તે અનુમાન કરી શકાય છે કે પ્રીસાઇનેપ્ટીક ટર્મિનલ્સમાં ઘટાડો થાય છે પરંતુ સ્પાઇન ડેન્સિટીમાં વધારો મલ્ટિ-સિનેપ્ટિક બૂટોન્સની સંખ્યામાં વધારો થઈ શકે છે. વધુમાં, એ નોંધવું પણ યોગ્ય છે કે અમે PFC માં વધી રહેલા અવરોધક સંક્રમણો તરફ વલણ જોયું છે. પ્લાસ્ટિકિટીમાં પાતળા સ્પાઇન્સ શામેલ છે [29], આ કરોડરજ્જુમાં વધારો, આ ડેનર્વેટેડ ચેતાકોષો પર સિનેપ્ટિક ઇનપુટ્સને જાળવવા માટે વળતરકારક પ્લાસ્ટિસિટીનું પ્રતિનિધિત્વ કરી શકે છે જે ડેંડ્રિટિક શાખા ગુમાવે છે.
અગાઉના અભ્યાસો દર્શાવે છે કે કોકેન એનએસીમાં ડેંડ્રિટિક આર્બોરાઇઝેશન અને સ્પાઇન ડેન્સિટી વધારે છે [2]-[4]. તાજેતરમાં, ડુમિટ્રિઅ એટ એટ., 2012 [30] દર્શાવ્યું હતું કે કોકેન એનએસી કોર અને શેલમાં ગતિશીલ સ્પાઇન્સને ગતિશીલ રીતે બદલી દે છે. ખાસ કરીને, શેલમાં, કોકેઈનમાંથી પાછી ખેંચીને પાતળા સ્પાઇન્સ વધ્યા છે, જ્યારે એનએસી શેલમાં મશરૂમ સ્પાઇન હેડ ડેન્સિટીમાં ઘટાડો થયો છે. [30]. એનએસીના અધ્યયનોથી વિપરીત, એવા થોડા જ અભ્યાસ છે કે જેમણે પી.એફ.સી.માં ન્યુરોનલ મોર્ફોલોજી પર કોકેનની અસરોની તપાસ કરી છે. [6], [31]. અમારા ડેટા તાજેતરના અભ્યાસ દર્શાવે છે કે કોકેન પી.એફ.સી. માં સ્પાઇન ડેન્સિટીમાં વધારો કરે છે [31]. ખાસ કરીને, ઉંદર જે સતત અને સ્થિર સ્પાઇન્સમાં વધારે વધારો કરે છે, એટલે કે સ્પાઇન્સ એક્સ્યુએક્સ ડેંડ્રાઇટ્સ પર 3 દિવસ પછીથી ઉપાડ કરે છે, વધુ કોકેન શરતવાળા સ્થળની પ્રાધાન્યતા સ્કોર્સ અને કોકેન પ્રેરિત હાયપરએક્ટિવિટી દર્શાવે છે. [31]. ઉંદર પી.એફ.સી. લેયર II-III ચેતાકોષમાં અગાઉના અભ્યાસમાં અપીલ અને બેસલ ડૅન્ડ્રાઇટ્સ પરના μm દીઠ μm દીઠ આશરે 3 સ્પાઇન્સના મૂલ્યોની જાણ કરવામાં આવી હતી, જે આશ્ચર્યજનક રીતે ગાઢ સ્તરોની તીક્ષ્ણ સ્તર પર ભાર મૂકે છે [32]. ડેન્ડેટ્રિક સેગમેન્ટ્સના ~ એક્સNUMએક્સ સ્પાઇન્સ / 2 μm ની નિયંત્રણ ઉંદરોમાં આપણી કિંમતો ઓછી છે, જે વિવિધ ન્યુરોનલ વસ્તીનું પૃથ્થકરણ (લેયર વી બેસલ ડેન્ડ્રાઇટ્સ) અથવા ઇમેજિંગ તકનીકમાં તફાવતને લીધે થઈ શકે છે. હાલના અભ્યાસમાં અમે એક વિભાગનો ઝડપી ગોલ્ગી સ્ટેઇનિંગ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કર્યો હતો જ્યારે લ્યુસિફર પીળા રંગના આયનોપ્ટોરેટિક ઇન્જેક્શંસ confocal ઇમેજિંગ સાથે જોડાયેલા હતા, રેડલી અને સહકાર્યકરો દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાય છે. [32] ન્યુરોનલ અને ડેન્ડેટ્રિક મોર્ફોલોજીની કલ્પના કરવી. આ ઉપરાંત, અમારા તારણોમાં કોકેન સ્વ-વહીવટમાંથી અવરોધની અવધિના મહત્વને પણ પ્રકાશિત કરે છે જે મગજમાં માળખાગત ફેરફારો તરફ દોરી જાય છે. અગાઉ પ્રકાશિત થયેલા અહેવાલમાં સ્ત્રી ઉંદરોમાં કોકેનમાંથી લાંબા ગાળાના (24-25 દિવસ) ઉપાડ પછી ડેન્ડ્રિટિક આર્બોરાઇઝેશનમાં વધારો દર્શાવે છે. [6], નર ઉંદરોમાં ફરજ પડી રહેલા 7 દિવસો પછી આપણાં અવલોકનમાં ઘટાડો થયો છે. શાખાના ડેટામાં આ પદ્ધતિકીય મતભેદ અને તફાવતો હોવા છતાં, બંને અભ્યાસોમાં વધેલી સંખ્યાબંધ સ્પાઇન્સ જોવા મળ્યા હતા, કોકેઈનના અવરોધ દરમિયાન મોટા પ્રમાણમાં સર્કિટ પુનઃસંગ્રહની પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી. આ માળખાકીય ફેરફારો ક્ષણિક અથવા લાંબા સમય સુધી ચાલતા હોય કે નહીં તે નિર્ધારિત કરવા માટે ભવિષ્યના અભ્યાસો આ ઘટનાઓના સમયક્રમની સ્પષ્ટતા કરશે.
અમારા તારણો સૂચવે છે કે કોકેન સ્વ-વહીવટથી બળજબરીથી અસ્થિરતા ગતિશીલ માળખાગત ફેરફારોને પ્રેરિત કરે છે અને PFC માં સિનેપ્ટિક રી-સંગઠનનું કારણ બને છે. આ પરિણામો PFC માં હાઇપો-પ્રવૃત્તિ સમજાવી શકે છે જે પુનરાવર્તિત કોકેઈન એક્સપોઝરના પરિણામે થાય છે [8], [33]. તદુપરાંત, અમારા તારણોએ પી.એફ.સી. ના નિષ્ક્રિયકરણ દર્શાવતા અગાઉના અભ્યાસોને ટેકો આપ્યો હતો [7], [8], અને કોકેન ઉપાડ દરમિયાન મેડિકલ પીએફસીમાં એક્સ્ટ્રા સેલ્સ્યુલર જીએબીએ વધારો થયો છે [34]. આમ, પી.એન.સી. હાયપો-પ્રવૃત્તિ માટે થતી પદ્ધતિઓ જે ક્રોનિક કોકેન એક્સપોઝરને અનુસરે છે [8], [10] પીએફસીમાં ડોપામિનેર્જિક સિનેપ્ટિક ઇનપુટમાં ગ્લુટામાટેરિક અને / અથવા (1) ઘટાડામાં ગેબેઅર્જિક, (2) ઘટાડામાં (3) વધારો થઈ શકે છે. વર્તમાન અભ્યાસ દર્શાવે છે કે કોકેનથી થતી અસ્થિબંધન નોંધપાત્ર રીતે એકંદર સમન્વય ઘનતા ઘટાડે છે જે સિનપ્ટોફાયસિન સકારાત્મક સિન્ટેપ્ટિક puncta ની સંખ્યામાં ઘટાડો દ્વારા સૂચવે છે. આ ડેટા સૂચવે છે કે PFC માં પોસ્ટ-સિનેપ્ટિક પ્રતિભાવમાં ઘટાડો થયો છે, સંભવતઃ ઘટાડો થયો ગ્લુટામેટ અથવા ડોપામાઇન ઇનપુટ દ્વારા મધ્યસ્થી થયેલ છે. ખરેખર, અભ્યાસ દર્શાવે છે કે કોકેન ગ્લુટામાટેરિક ટોનમાં ઘટાડો ઘટાડે છે [35], [36]. જો કે, ગોલ્ગી પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને, અમે પિરામિડ ચેતાકોષના બેસલ ડેન્ડ્રાઇટ્સ પર પાતળી ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન્સની સંખ્યામાં વધારો નોંધ્યો છે, જે પી.એફ.સી. માં ઉત્તેજક ઇનપુટમાં વધારો દર્શાવે છે, જેથી ન્યુરાઇટ્સ બાકી રહે છે. આ દેખીતી રીતે વિરોધાભાસી ડેટા, અમારા અગાઉના તારણોમાં દર્શાવ્યા પ્રમાણે, અમે વળતરયુક્ત પ્રતિભાવ સાથે દેખરેખ રાખતા ડેંડ્રાઇટ્સના મોટા નુકસાન સાથે સંકળાયેલા સંક્રમણોના એકંદર નુકસાનને પ્રતિબિંબિત કરી શકીએ છીએ, સંભવતઃ વધેલા બીડીએનએફ દ્વારા મધ્યસ્થી કરી શકાય છે. [20], બાકી ન્યુરાઇટ્સ પર ડેંડ્રિટિક સ્પાઇન્સની ઘનતા વધારવા માટે.
સામૂહિક રીતે, અમારા તારણો કોકેનની અસ્થિરતા દરમિયાન પી.એફ.સી. માં ગતિશીલ પુન: સંસ્થા સૂચવે છે. ખાસ કરીને, સિકેપ્ટિક કનેક્ટિવિટીમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો છે, ડેંડ્રિટિક બ્રાન્કીંગનો ઘટાડો અને કોકેન સ્વ-વહીવટીતંત્રથી બળજબરીથી ડ્રગના 7 દિવસ પછી ઉંદર પીએફસીમાં પાતળા સ્પાઇન્સની સંખ્યામાં વધારો થયો છે. આ પરિણામો ક્રોનિક કોકેઇનના દુરૂપયોગકર્તાઓના પી.એફ.સી. માં જોવાયેલી નિરીક્ષણ થયેલ હાયપો-પ્રવૃત્તિ માટે માળખાકીય આધાર પૂરા પાડે છે અને કદાચ કોકેઈન વ્યસન દરમિયાન થતી જ્ઞાનાત્મક નિયંત્રણની ખોટ સમજાવે છે.
ભંડોળ નિવેદન
આ કાર્યને NIDA અનુદાન DA22339 અને DA033641 (RCP & GSV) અને DA18678 (RCP) દ્વારા સમર્થન મળ્યું હતું. HDS ને વ્યક્તિગત K01 એવોર્ડ (DA030445) દ્વારા ટેકો મળ્યો હતો. અભ્યાસ ડિઝાઇન, ડેટા સંગ્રહ અને વિશ્લેષણ, પ્રકાશિત કરવાનો નિર્ણય, અથવા હસ્તપ્રત તૈયાર કરવામાં ભંડોળની કોઈ ભૂમિકા નહોતી.
સંદર્ભ