KOMENTARI: Objašnjava razlike između indukcije deltafosba izazvane stresom i indukcije deltafosba koje senzibiliziraju nucleus accumbens
Biol Psychiatry. 2012 Jan 1; 71 (1): 44-50. doi: 10.1016 / j.biopsych.2011.08.011. Epub 2011 Ruj 29.
Muschamp JW, Nemeth CL, Robison AJ, Nestler EJ, Carlezon WA Jr.
izvor
Odjel za psihijatriju, Medicinski fakultet Harvard, bolnica McLean, 115 Mill Street, Belmont, MA 02478, SAD.
Sažetak
pozadina
Povišena ekspresija transkripcijskog faktora ΔFosB prati ponovljeno izlaganje lijekovima zlostavljanja, osobito u područjima mozga povezanim s nagradom i motivacijom (npr. Nucleus accumbens [NAc]). Trajni učinci ΔFosB na ciljne gene mogu igrati važnu ulogu u razvoju i ekspresiji prilagodbi ponašanja koje karakteriziraju ovisnost. Ova studija istražuje kako ΔFosB utječe na sposobnost reagiranja sustava nagrađivanja mozga na nagrađivanje i odbijanje lijekova.
Metode
Koristili smo paradigmu intrakranijalne samo-stimulacije (ICSS) za procjenu učinaka kokaina u transgeničnim miševima s inducibilnom prekomjernom ekspresijom ΔFosB u strijatalnim regijama (uključujući NAc i dorzalni striatum). Miševi koji su implantirani s lateralnim stimulirajućim elektrodama za hipotalamus obučeni su postupkom "rate-frequency" za ICSS kako bi odredili frekvenciju na kojoj stimulacija postaje zadovoljavajuća (prag).
Rezultati
Analiza učinka kokaina na učinak doze pokazala je da miševi koji prekomjerno eksprimiraju ΔFosB pokazuju povećanu osjetljivost na nagrađivanje (snižavanje praga) učinaka lijeka, u usporedbi s kontrolama littermate. Zanimljivo je da su miševi koji prekomjerno eksprimiraju ΔFosB također manje osjetljivi na pro-depresivne (pragom povišene) učinke U50488kappa-opioidni agonist za koji se zna da inducira disforiju i učinke slične stresu kod glodavaca.
Zaključci
Ovi podaci upućuju na to da indukcija ΔFosB u striatalnim regijama ima dvije važne posljedice u ponašanju - povećanu osjetljivost na nagradu za lijekove i smanjenu osjetljivost na averziju - stvaranje složenog fenotipa koji pokazuje znakove ranjivosti na ovisnost kao i otpornost na stres.
ključne riječi: transkripcijski faktor, nucleus accumbens, nagrada za stimulaciju mozga, ovisnost, otpornost, stres, model, miš
UVOD
Izlaganje drogama uzrokuje izražavanje fos faktori transkripcije obitelji u neuronima nukleusa accumbens (NAc; 1), struktura uključena u traženje droge i druga motivirana ponašanja (2-5). Dok se većina proteina Fos-obitelji izražava prolazno nakon izlaganja lijeku i taj učinak se smanjuje s kroničnim doziranjem, ΔFosB, spojena varijanta fosB gena, otporan je na razgradnju i nakuplja se s ponovljenom izloženošću lijeku (6, 7). Sada postoje značajni dokazi da je postojano povećanje ekspresije ΔFosB u dynorphin / substance P-pozitivnom mediju spiny neurons NAc je neuroadaptation koja dovodi do povećane osjetljivosti na droge zlostavljanja i ranjivost za razvoj ponašanja karakterističnih za ovisnost (8, 9). Doista, kokain uspostavlja uvjetovane preferencije mjesta pri nižim dozama u transgeničnim miševima s inducibilnom, specifično prekomjernom ekspresijom ΔFosB u tim neuronima nego u kontrolnim miševima (10). Osim toga, miševi s prekomjernom ekspresijom ΔFosB u manjim dozama dobivaju intravensku kokainsku samostalnu primjenu i troše veće napore (tj. Pokazuju veće "točke prekida") za infuzije kokaina u progresivnim rasporedima pojačanja (11). Zajedno, ovi podaci ukazuju na to da povišeni ΔFosB u NAc-u povećava osjetljivost na korisne učinke kokaina.
Nekoliko oblika kroničnog stresa, uključujući ponovljeni fizički stres sputavanja ili društveni porazni stres, također induciraju ΔFosB u NAc i nekoliko drugih područja mozga (12-14). Takva se indukcija vidi otprilike podjednako u dynorphin / substance P- i enkefalin-eksprimirajućim srednjim neuronima. Budući da viša razina ΔFosB u NAc također povećava osjetljivost na prirodne nagrade (15-17), ovi podaci mogu odražavati kompenzacijski odgovor koji potencijalno može nadoknaditi neke averzivne (disforične) učinke kroničnog stresa, Ova mogućnost je podržana eksperimentima u kojima miševi divljeg tipa podvrgnuti kroničnom socijalnom porazu pokazuju jaku negativnu korelaciju između razina ΔFosB u NAc i stupnja do kojeg miševi pokazuju štetne reakcije ponašanja na stres. Ovi podaci su nadopunjeni eksperimentima u kojima ista linija ΔFosB-prekomjerno eksprimirajućih miševa koji pokazuju pojačanu reakciju na kokain također pokazuju manju osjetljivost na kronični društveni porazni stres (14). Kao takav, čini se da pojačana ekspresija ΔFosB u NAc izaziva otpornost na stres ('elastičnost').
Postoje gomilani dokazi da sustavi kappa-opioidnog receptora mozga (KOR) igraju važnu ulogu u motivacijskim aspektima stresa. Primjena KOR agonista proizvodi disforiju kod ljudi (18, 19) i širok raspon depresivnih učinaka kod glodavaca (20-24). Važno je da KOR agonisti mogu oponašati određene aspekte stresa (25-28). Jedan mehanizam kojim se to može dogoditi je interakcija između faktora stresnog peptida kortikotropina za oslobađanje (CRF) i dynorphina, endogenog liganda za KOR (29): averzivni učinci stresa javljaju se zbog stimulacije otpuštanja dinorfina pomoću receptora CRF-a i naknadne stimulacije KOR-a (30, 31). U prilog tom mehanizmu, KOR antagonisti blokiraju učinke stresa (20, 25, 32-35). Zajedno, ovi nalazi sugeriraju da studije KOR agonista mogu pružiti značajan uvid u moždane mehanizme odgovora na stres kod glodavaca.
Ove studije su osmišljene kako bi detaljnije procijenile kako povećana ekspresija ΔFosB-a utječe na osjetljivost na nagrađivanje i odbojne podražaje korištenjem jednog bihevioralnog testa koji je vrlo osjetljiv na oboje: paradigmu intrakranijalne samo-stimulacije (ICSS). U ovom testu, miševi samostalno primjenjuju nagrađivanu električnu stimulaciju putem elektroda implantiranih u lateralni hipotalamus. Lijekovi zlouporabe smanjuju količinu stimulacije koja reagira ("pragovi"), dok liječenje koje proizvodi anhedoniju ili disforiju kod ljudi (npr. Povlačenje lijekova, antipsihotici, anti-manicni agensi, kappa-opioidni receptor [KOR] agonisti, stres) povisiti ICSS pragove, ukazujući da količine stimulacije koje su prethodno zadovoljavale više nisu učinkovite kao rezultat liječenja (za pregled, vidi 36). Kao takav, ICSS je osjetljiv na manipulacije koje povećavaju nagradu, smanjuju nagradu ili povećavaju odbojnost. Primjena pojedinačnog bihevioralnog testa za procjenu osjetljivosti na nagrađivanje i odbojne podražaje posebno je povoljna kod transgeničnih miševa jer omogućuje standardizirani skup uvjeta i parametara ispitivanja, smanjujući varijabilnost između ispitivanja u zahtjevima odgovora i povijesti liječenja koji mogu komplicirati interpretaciju podataka. Otkrili smo da miševi s povećanom ekspresijom ΔFosB u dynorphin / substance P-eksprimirajućim neuronima kostiju NAc i dorzalnog striatuma imaju povećanu osjetljivost na učinke kokaina uz smanjenu osjetljivost na stresne (averzivne) učinke KOR agonista U50488proizvodi fenotip koji pokazuje obilježja povišene ranjivosti na ovisnost, ali povećava otpornost na stres.
MATERIJALI I METODE
Životinje
Ukupno 23 inducibilnih, bitransgeničnih muških miševa koji eksprimiraju ΔFosB (linija 11A) su generirani korištenjem sustava za ekspresiju tetraciklin-reguliranog gena (37). Mužjaci miševa koji su nosili NSE-TTA i TetOP-ΔFosB transgene uzgojeni su na vodi koja je sadržavala doksiciklin (DOX, 100gg / ml; Sigma, St. Louis MO). Eksperimenti su započeli osam tjedana nakon uklanjanja 13 miševa iz DOX-a kako bi se omogućilo stabilno 7-puta povećanje TTOp-posredovane ΔFosB transgene ekspresije unutar dynorphin-pozitivnih neurona striatuma (ΔFosB-ON; vidi 10, 37, 38). Jedanaest miševa je ostalo na DOX tijekom trajanja eksperimenata i činilo je kontrolnu skupinu (Control). Miševi su bili legla koja su bila prešla na pozadinu C57BL / 6 za najmanje 12 generacije, a bila su smještena pojedinačno sa ad libitum pristup hrani i vodi na ciklusu 12 h (7: 00 AM do 7: 00 PM). Osim toga, 9 miševi koji su nosili NSE-TAP transgene su korišteni samo kao druga kontrolna skupina; oni su podignuti na DOX-u, a zatim uklonjeni iz DOX-a ~ 8 tjedana prije daljnjeg eksperimentiranja (OFF-DOX). Postupci su provedeni u skladu s Nacionalnim institutima zdravlja 1996 (NIH) Vodič za njegu i uporabu laboratorijskih životinja i uz odobrenje Odbora za institucionalnu njegu i uporabu životinja u bolnici McLean.
imunohistokemija
Prekomjerna ekspresija transgena potvrđena je imunuohistokemijom za FosB (Slika 1). Bitransgenični miševi su žrtvovani i perfundirani trascardial s 0.1 M fosfat-puferiranom slanom otopinom i 4% paraformaldehidom. Mozgovi su zatim uklonjeni, postfixirani i krioprotektirani kao što je prethodno opisano (14, 38). Tkivo je narezano na koronalnu ravninu u 30 mm sekcije, a sekcije imunološki obojene pomoću FosB antitijela (SC-48, Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA). Bojenje diaminobenzidinom korišteno je za vizualizaciju FosB pozitivnih stanica. Slike su dobivene korištenjem Zeiss Imager 1 mikroskopa za kontrast slike i digitalno snimljene pomoću softvera Axiovison (Carl Zeiss USA, Peabody, MA).
Reprezentativne mikrografije iz bitransgeničnih miševa pokazuju prekomjernu ekspresiju ΔFosB. Nuklearno obilježavanje za FosB je niže kod kontrolnih miševa koji se održavaju na doksiciklinu (lijeva ploča) od onih koji nisu dobili doksiciklin (desno). ac = prednji komuniciranje; Nac ...
ICSS
Miševi (25-28 g) anestezirani su intraperitonealnom (IP) injekcijom smjese ketamin-ksilazin (80-10 mg / kg; Sigma) i ugrađeni monopolarnim stimulirajućim elektrodama usmjerenim stereotaktično na medijski snop prednjeg mozga (MFB; u mm iz bregme, AP: −1.9, ML: −0.8, DV: −4.8 ispod dure, prema atlasu Paxinosa i Franklina, 2nd ed., 2001). Nakon perioda oporavka od jednog tjedna, miševi su trenirani da reagiraju na stimulaciju mozga tijekom dnevnih satnih sesija (39). Struja stimulacije podešena je na najnižu vrijednost koja bi podržavala stabilan odgovor (60 ± 6 odgovora / min) za 3 uzastopne dane. Ova vrijednost je smatrana "minimalnom strujom", a ovaj pristup je ranije korišten za identifikaciju mutacija-induciranih razlika u osnovnoj osjetljivosti na korisne učinke stimulacije (40). Nakon što je za svakog miša izmjerena minimalna struja, ona je bila konstantna. Miševima je tada dopušteno da reagiraju na jednu od 15 stimulacijskih frekvencija prikazanih silaznim redoslijedom (0.05 log10 koraka jedinice) tijekom petnaest 50 sek. Pokusima je prethodio 5 drugi prag gdje je dano nekontinuirano stimuliranje, nakon čega slijedi 5 s time-out u kojem odgovor nije ojačan. Svaki skup 15 suđenja (ili "pass") bio je predstavljen i odgovarao je tijekom svakog snimljenog 50-a. Tijekom 3-4 tjednog treninga, raspon frekvencija korišten je bio prilagođen tako da su miševi reagirali kroz najviše 6-7 frekvencije stabilno preko 6 prolaza (90 min treninga). Najniža frekvencija koja je podržavala reagiranje (ICSS prag, ili "theta-zero") izračunata je pomoću linije najmanjih kvadrata analize najboljeg prianjanja (36, 41). Kada je primijećeno da životinje imaju stabilne prosječne ICSS pragove (± 10% tijekom 5 uzastopnih dana), izmjeren je učinak liječenja lijekovima na ICSS prag.
Testiranje lijekova
Kokain HCl i (±) -trans-U50488 metansulfanoat (Sigma) otopljen je u 0.9% fiziološkoj otopini i injektiranoj IP u volumenu 10 ml / kg. Miševi su reagirali putem 3 prolazi neposredno prije liječenja lijekom, a pragovi iz drugog i trećeg prolaza usredotočeni su kako bi se dobili parametri osnovne vrijednosti (prag i maksimalni odgovor). Svaki miš je zatim primio injekciju lijeka ili nosača i testiran je na 15 min odmah nakon injekcija. Bitransgeničnim miševima su davane doze kokaina (0.625-10 mg / kg) ili U50488 (0.03 – 5.5 mg / kg) u rastućem redoslijedu. OFF-DOX miševi primali su samo kokain. Svaki tretman lijekom slijedio je test s nosačem prethodnog dana kako bi se osiguralo da se miš oporavi od prethodnih tretmana i da se minimiziraju uvjetovani učinci lijeka. Između kokaina i U50488 eksperimenti. Kao gore, isključene su životinje koje nisu pokazale stabilnu baznu reakciju. Analizirane su grupne razlike t- test (minimalna trenutna mjera), ANOVA (učinci liječenja lijekovima na prag i maksimalnu stopu); značajniji učinci su dalje analizirani post hoc testovi (Dunnettov test). U svakom slučaju, usporedbe su napravljene na temelju nulte hipoteze da sredstva u tretiranim uvjetima lijeka ne bi odstupala od srednje vrijednosti u stanju tretiranog nosačem. Budući da je poznato da kokain smanjuje granice nagrađivanja u ICSS-u (42), usporedbe s nosačem napravljene su na temelju hipoteze da bi kokain snizio prag nagrada. Obrnuto, jer je pokazano da kapa agonisti podižu pragove nagrađivanja u ICSS (23), usporedbe su napravljene s vozilom na temelju hipoteze da U50488 na sličan način bi povećali pragove nagrade. Položaji elektroda potvrđeni su histologijom (Slika 2).
Reprezentativni mikrograf prikazuje položaj stimulirajuće elektrode za ICSS (strelica). LHA = lateralno područje hipotalamusa; fx = fornix. Traka skale = 250 µm.
REZULTATI
ΔFosB prekomjerna ekspresija i mjere minimalne struje
Svi miševi su brzo dobili ICSS ponašanje i reagirali su visokom brzinom za MFB stimulaciju. Nije bilo grupnih razlika u minimalnom pragu između miševa koji su prekomjerno eksprimirali ΔFosB u striatumu i NAc (ΔFosB-ON) i onima održavanim na DOX (kontrola; t(22)= 0.26, nije značajno [ns]) (Slika 3Ovo ukazuje da sama genetska manipulacija nema utjecaja na osjetljivost na nagrađivani učinak lateralne stimulacije hipotalamusa u osnovnim uvjetima.
Inducibilna ΔFosB prekomjerna ekspresija nema utjecaja na minimalnu struju potrebnu za podršku ICSS. Scatterplot pokazuje srednju minimalnu struju (stupnjeva) potrebnu za podršku robusnog ICSS ponašanja (60 ± 6 odgovora / min) u pojedinačnim miševima (ispunjeni krugovi) ...
ΔFosB prekomjerna ekspresija i učinci kokaina
Kokain je smanjio prosječne ICSS pragove u svim skupinama miševa, uzrokujući pomake ulijevo u ICSS funkcijama frekvencije frekvencije (Slika 4A, B). ΔFosB-ON miševi bili su osjetljiviji na učinke kokaina: ANOVA s ponovljenim mjerama 2-a na srednjim ICSS pragovima otkrila je glavne učinke doze kokaina (F(5,65)= 11.20, P<0.01) i DOX tretman (F(1,13)= 6.23, P<0.05), ali bez interakcije doza × DOX (F(5,65)= 0.87, ns). Unaprijed planirani kontrasti (Dunnettovi testovi) s tretmanom fiziološkom otopinom u svakoj skupini otkrili su da miševi ΔFosB-ON (n= 8) pokazao je značajno smanjenje ICSS praga pri dozama ≥1.25 mg / kg, dok je doza 10 mg / kg bila potrebna za postizanje značajnih učinaka u kontrolnim (ON-DOX) miševima (Slika 4C). ANOVA s ponavljanim mjerama 2-a na stope maksimalnog odgovora otkrila je značajan glavni učinak doze kokaina (F(5,65)= 3.89, P<0.05). Unaprijed planirani kontrasti s fiziološkim rastvorom u nosačima unutar svake skupine otkrili su da je kokain proizveo učinke na povećanje brzine pri dozama ≥5 mg / kg kod miševa ΔFosB-ON, bez učinka kod bilo koje doze kod kontrolnih miševa (Slika 4D). Nije bilo glavnog učinka liječenja DOX-om (F(1,13)= 1.56, ns), niti je bilo interakcije doza × DOX (F(5,65)= 0.43, ns). Samo liječenje DOX-om nije imalo učinka na odgovor na dozu testiranog kokaina (10 mg / kg), jer kontrolne i OFF-DOX skupine nisu pokazivale razliku u pragovima nagrađivanja (Slika 4C, umetak; t(14)= 0.27, ns) ili maksimalne stope odgovaranja (Slika 4D, umetak; t(14)= 0.34, ns).
Inducibilna prekomjerna ekspresija ΔFosB povećava osjetljivost na korisne učinke kokaina. (A, B) Funkcije učestalosti i frekvencije za pojedinačne reprezentativne miševe u svakoj skupini pokazuju pomake ulijevo u obje skupine koje su veće u ΔFosB-ON ...
ΔFosB prekomjerna ekspresija i U50488 učinci
KOR agonist U50488 povećani srednji ICSS pragovi u kontrolnim miševima, uzrokujući pomake u desnoj strani u funkciji brzine i frekvencije ove skupine, dok su ΔFosB-ON miševi bili neosjetljivi na lijek (Slika 5A, B). ANOVA s ponovljenim mjerama 2-a na srednjim ICSS pragovima pokazala je glavne učinke doze lijeka (F(6,60)= 3.45, P<0.01), DOX tretman (F(1,10)= 18.73, P<0.01) i značajna doza × DOX interakcija (F(6,60)= 2.95, P Post hoc testiranje (Dunnettov test) pokazalo je da, u usporedbi s \ t U50488 (5.5 mg / kg) proizveo je značajno povišenje ICSS pragova u kontrolnim miševima (n= 4) ali nije imao učinka na ΔFosB-ON miševe (Slika 5C). Osim toga, postojala je značajna razlika između skupina u ovoj dozi. ANOVA s ponovljenim mjerama 2-a na stope maksimalnog odgovora nije otkrila glavne učinke doze (F(6,60)= 1.95, ns) ili DOX tretman (F(1,10)= 4.66, ns [P= 0.06]), niti je bilo interakcije doza × DOX (F(6,60)= 1.31, ns) (Slika 5D). Ti podaci ukazuju na to U50488 nije značajno utjecalo na reagiranje u testiranim uvjetima.
Inducibilna ΔFosB prekomjerna ekspresija blokira anhedonske učinke U50488. (A, B) Funkcije frekvencijskih frekvencija za pojedinačne reprezentativne miševe u svakoj skupini pokazuju desno ...
RASPRAVA
Pokazali smo da su miševi s inducibilnim prekomjernim djelovanjem ΔFosB u NAc i drugim striatnim regijama osjetljiviji na učinke kokaina i manje osjetljivi na učinke KOR agonista U50488 u usporedbi s normalnim miševima.
Ti su podaci u skladu s postojećom literaturom o ulozi ΔFosB u nagrađivanju lijekova i stresu i proširuju je na nekoliko važnih načina. Dosadašnji rad s učincima prekomjerne ekspresije ΔFosB na primijenjenu paradigmu kondicioniranja mjesta ili samoupravljanja lijekovima (10, 11). Podaci iz ICSS eksperimenata nadopunjuju ovaj rad pružanjem 'real-time' indeksa utjecaja lijekova na osjetljivost sustava za nagrađivanje mozga. Istraživanja na divljim miševima pokazala su da se farmakološke manipulacije mogu povećati (npr. Kokain) ili smanjiti (npr. U50488) zadovoljavajući utjecaj poticanja MFB-a (24); ICSS tako osigurava metodu za kvantificiranje hedonskog stanja dok je životinja pod utjecajem liječenja lijekom. Budući da lijekovi za koje se zna da su korisni ili štetni kod ljudi proizvode suprotne (tj. Niže i više pragove, odnosno) rezultate u ICSS glodavaca, paradigma može pouzdanije razdvojiti ta stanja nego što može samouprava lijekova, gdje niže stope samo-administracije mogu ukazuju na sitost ili pojavu averzivnih učinaka (36). Osim toga, ICSS izbjegava potencijalna zbunjenost koja liječenje lijekovima može imati na razvoj i izražavanje naučenih odgovora u klasičnim paradigmama kondicioniranja koje se često koriste za proučavanje nagrade za droge (tj. Uvjetovanje mjesta).
Naši ICSS pragovi jasno pokazuju da indukcija ΔFosB pojačava učinak kokaina, budući da lijek uzrokuje značajno smanjenje ICSS pragova pri nižim dozama nego u kontrolama legla koje nisu izazvale prekomjernu ekspresiju. Činjenica da su ΔFosB-ON miševi također pokazali povećanje maksimalnih stopa odgovora na visoke doze kokaina povećava mogućnost da je učinak prekomjerne ekspresije ΔFosB na ICSS pragove artefakt povećane lokomotorne aktivnosti ili sposobnosti odgovora (43). To je malo vjerojatno iz nekoliko razloga. Prvo, naša metoda analize za mjerenje theta-0-a koristi liniju najmanjih kvadrata koja najbolje odgovara procjeni frekvencije na kojoj stimulacija postaje korisna. Budući da regresijski algoritam odbacuje ekstremne vrijednosti, on je minimalno osjetljiv na promjene uzrokovane liječenjem u sposobnostima odgovora; nasuprot tome, promjene u sposobnostima odgovora same po sebi mogu uzrokovati umjetne pomake u pragovima kada se koristi M-50, mjera koja je analogna ED-50 u farmakologiji (vidi 36, 41, 44, 45). Drugo, povećanja u stopama maksimalnog odgovora iznad početnih vrijednosti vidljiva su samo kod najvećih doza kokaina, dvostruko više od onih kod kojih su ICSS pragovi ΔFosB-ON životinja značajno niži nego u kontrolnim skupinama. Konačno, ako su učinci ΔFosB-a na ICSS pragove posljedica nespecifičnih aktivirajućih učinaka mutacije, od miševa se također može očekivati da pokazuju veću osjetljivost na učinke same MFB stimulacije, koja se manifestira kao niža srednja minimalna struja za stope podrške 60 ± 6 odgovora / min, ili povećanjem maksimalne stope odgovora nakon tretmana s nosačem. Nismo pronašli nikakve dokaze o bilo kojem od tih učinaka. Zajedno, ovi rezultati sugeriraju da prekomjerna ekspresija ΔFosB uzrokuje povećanu osjetljivost i na nagrađivanje (pri niskim do visokim dozama) i stimulans (samo kod visokih doza) učinaka kokaina. Sličan uzorak učinaka prethodno je prijavljen kod miševa s mutacijom koja proizvodi znakove slične maniji (40).
Zanimljivo je da je ΔFosB prekomjerna ekspresija ukinula prag povišene, pro-depresivne učinke U50488. Jabudući da liječenje KOR agonistima može oponašati određene učinke stresa (25-28), ovaj nalaz je navodni znak otpornosti; doista, prekomjerna ekspresija ΔFosB povezana je s otpornošću na depresivne učinke kroničnog socijalnog poraznog stresa na preferenciju saharoze i socijalnu interakciju (14, 46).
Stres povećava ekspresiju dynorphina (47, 48), i antagonisti KOR-a proizvode antidepresivne i antistresne učinke (20, 32, 47, 49). Štoviše, averzivna komponenta aktivacije osi hipotalamus-hipofiza-adrenalna osovina koja prati stres posredovana je dynorphinom, budući da su uvjetovana averzija prema znakovima povezanim sa stresom u plivanju ili faktor oslobađanja kortikotrofina blokiran KOR antagonistima ili knockoutom dynorphin gena (30). Miševi korišteni u ovim eksperimentima pokazuju selektivnu prekomjernu ekspresiju ΔFosB u neuronama dinorfina striatuma, To zauzvrat smanjuje ekspresiju dynorphina u tim neuronima (38), učinak koji se može očekivati da se smanji osnovna funkcija KOR sustava u mozgu. Dodatno, budući da KOR aktivacija slabi oslobađanje dopamina (DA; 22, 50), odašiljač za koji se zna da ima ključnu ulogu u podržavanju ICSS-a51-53), ovaj učinak može djelomično objasniti i zašto miševi s prekomjernom ekspresijom ΔFosB pokazuju povećanu osjetljivost na nagradu za kokain. Činjenica da su ovi miševi prigušili tonus dynorphina zajedno s neosjetljivošću na učinke egzogenih KOR agonista sličnih prodepresivnoj, povećava mogućnost da mutacija proizvodi širi skup neuroadaptatona koji su sposobni nadoknaditi "anti-reward" sustave u mozgu (54).
Bez obzira da li je inducirano kroničnom izloženošću drogama ili stresom, indukcija ΔFosB i dynorphina može se promatrati kao suprotna neuroadaptacija. Čini se da ΔFosB pozitivno utječe na osjetljivost na razne farmakološke i prirodne nagrade (10, 11, 15). Međutim, čini se da sustav dynorphin-KOR inducira stanja koja su slična prodepresivnim i uključuju elemente anhedonije, disforije i averziju kod ljudi i laboratorijskih životinja (19, 21, 35, 55).
U nepatopatološkim uvjetima, ove prilagodbe mogu se međusobno nadoknaditi, što rezultira homeostatskim odgovorom koji kompenzira vanjske utjecaje na hedonistički ton. U svjetlu dokaza da se podražljivost NAc srednjih neurona kičme mijenja obrnuto s stanjem raspoloženja (14, 56, 57), ΔFosB može pokazati zaštitne učinke protiv stresora koji induciraju disforiju smanjivanjem podražljivosti tih stanica pojačanom ekspresijom GluR2 (10), što pogoduje stvaranju AMPA receptora koji sadrže GluR2, a koji su nepropusni za kalcij (pregledano u 58).
Nasuprot tome, dynorphin ili KOR agonisti mogu ublažiti povišene razine DA koje prate izloženost zlouporabi droga (59). Ovisnost i depresija kod ljudi su često komorbidni i potaknuti životnim stresom (60-62). Nasuprot tome, fenotip ΔFosB miševa s prekomjernom ekspresijom je jedan od povećanog traženja lijekova, ali otpornost na depresivne učinke stresa. Mehanizmi na kojima se temelji ova disocijacija su nejasni, ali to može biti zbog ograničenog obrasca ΔFosB prekomjerne ekspresije prikazanog kod ovih miševa. Povišeni striatalni ΔFosB i naknadno smanjenje dynorphina samo su dvije od brojnih neuroadaptacija koje prate izloženost lijeku i stres (63, 64). Kao takve, malo je vjerojatno da će u potpunosti reproducirati skup promjena koje rezultiraju komorbidnim simptomima ovisnosti i depresije, Također je važno naglasiti da ove studije obrađuju učinke samo ΔFosB, te da u normalnim okolnostima izloženost lijekovima zlostavljanja i stresa uzrokuje više prolaznih povećanja ekspresije drugih proteina obitelji Fos koji nisu ovdje proučeni, uključujući FosB u punoj dužini (9).
Ukratko, koristili smo ICSS u transgeničnim miševima koji su prekomjerno eksprimirali ΔFosB kako bi pokazali da ova genetska manipulacija povećava korisne učinke kokaina. Također smo utvrdili da se time postiže otpornost na učinke aktivacije KOR - a U50588, Budući da je dynorphin-KOR sustav ključni posrednik afektivnih posljedica stresa, ti su podaci u skladu s hipotezom da ΔFosB povećava osjetljivost nagrađivanja uz istodobno smanjenje odaziva na stresore. Kao takvo, povećanje ekspresije ΔFosB može pod nekim okolnostima promicati otpornost.
ZAHVALE
Ova studija je podržana od strane Nacionalnog instituta za zlouporabu droga i Nacionalnog instituta za mentalno zdravlje (DA026250 za JWM, MH51399 i DA008227 za EJN, i MH063266 do WAC).
fusnote
Izjava izdavača: Ovo je PDF datoteka neobjavljenog rukopisa koji je prihvaćen za objavljivanje. Kao uslugu našim klijentima pružamo ovu ranu verziju rukopisa. Rukopis će biti podvrgnut kopiranju, slaganju i pregledu rezultirajućeg dokaza prije nego što bude objavljen u konačnom obliku. Imajte na umu da se tijekom proizvodnog procesa mogu otkriti pogreške koje mogu utjecati na sadržaj, a sve pravne izjave koje se odnose na časopis pripadaju.
OBJAVLJIVANJE / SUKOBI INTERESA
Tijekom proteklih 3 godina, dr. Carlezon je primio naknadu od HUYA Biosciences i Myneurolab.com. Ima nekoliko patenata i patentnih prijava koje nisu povezane s radom opisanim u ovom izvješću. Nema osobnih financijskih ulaganja koja bi se mogla smatrati sukobom interesa. Dr. Nestler je konzultant za PsychoGenics i Merck Research Laboratories. Dr. Muschamp, dr. Robison i gospođa Nemeth ne prijavljuju biomedicinski financijski interst ili potencijalne sukobe interesa.
REFERENCE
1. Hope B, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Regulacija neposredne rane ekspresije gena i vezanja AP-1-a u nukleusu štakora accumbens kroničnim kokainom. Proc Natl Acad Sci US A. 1992, 89: 5764-5768. [PMC slobodan članak] [PubMed]
2. Mogenson GJ, Jones DL, Yim CY. Od motivacije do akcije: funkcionalno sučelje između limbičkog sustava i motornog sustava. Prog Neurobiol. 1980; 14: 69-97. [PubMed]
3. Carlezon WA, Jr., Thomas MJ. Biološki supstrati nagrade i odbojnosti: hipoteza aktivnosti nucleus accumbens. Neurofarmakologija. 2009, 56 Dopuna 1: 122 – 132. [PMC slobodan članak] [PubMed]
4. Pennartz CM, Groenewegen HJ, Lopes da Silva FH. Nucleus accumbens kao kompleks funkcionalno različitih neuronskih sklopova: integracija bihevioralnih, elektrofizioloških i anatomskih podataka. ProgNeurobiol. 1994; 42: 719-761. [PubMed]
5. Pierce RC, Vanderschuren LJ. Udaranje navike: neuronska osnova ukorijenjenog ponašanja u ovisnosti o kokainu. Neurosci Biobehav Rev. 2010; 35: 212 – 219. [PMC slobodan članak] [PubMed]
6. Nada BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, i sur. Indukcija dugotrajnog AP-1 kompleksa sastavljenog od izmijenjenih Fos-sličnih proteina u mozgu kroničnim kokainom i drugim kroničnim tretmanima. Neuron. 1994; 13: 1235-1244. [PubMed]
7. Chen J, Nye HE, Kelz MB, Hiroi N, Nakabeppu Y, Hope BT, i sur. Regulacija delta FosB i FosB-sličnih proteina elektrokonvulzivnim napadima i liječenjem kokainom. Mol Pharmacol. 1995; 48: 880-889. [PubMed]
8. McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. ΔFosB: molekularni prekidač za dugotrajnu adaptaciju u mozgu. Molecular Brain Research. 2004; 132: 146-154. [PubMed]
9. Nestler EJ. Transkripcijski mehanizmi ovisnosti: uloga ΔFosB. Filozofske transakcije Kraljevskog društva B: Biološke znanosti. 2008; 363: 3245-3255. [PMC slobodan članak] [PubMed]
10. Kelz MB, Chen J, Carlezon WA, Jr, Whisler K, Gilden L, Beckmann AM, i sur. Ekspresija transkripcijskog faktora deltaFosB u mozgu kontrolira osjetljivost na kokain. Priroda. 1999; 401: 272-276. [PubMed]
11. Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. Striatalna tipična prekomjerna ekspresija DeltaFosB-a povećava poticaj za kokain. J Neurosci. 2003; 23: 2488-2493. [PubMed]
12. Perrotti LI, Hadeishi Y, Ulery PG, Barrot M, Monteggia L, Duman RS, et al. Indukcija deltaFosB u moždanim strukturama povezanim s nagrađivanjem nakon kroničnog stresa. J Neurosci. 2004; 24: 10594-10602. [PubMed]
13. Nikulina EM, Arrillaga-Romany I, Miczek KA, Hammer RP., Jr. Dugotrajna promjena u mezokortikolimbičkim strukturama nakon ponovljenog socijalnog poraznog stresa kod štakora: vremenski tijek mRNA mio opioidnih receptora i FosB / DeltaFosB imunoreaktivnost. Eur J Neurosci. 2008; 27: 2272-2284. [PMC slobodan članak] [PubMed]
14. Vialou V, Robison AJ, LaPlant QC, Covington HE, Dietz DM, Ohnishi YN, et al. ΔFosB u krugovima nagrađivanja mozga posreduje otpornost na stres i antidepresivne odgovore. Nature Neuroscience. 2010; 13: 745-752. [PMC slobodan članak] [PubMed]
15. Wallace DL, Vialou V, Rios L, Carle-Florence TL, Chakravarty S, Kumar A, i sur. Utjecaj FosB-a na nuklearne smetnje na ponašanje vezano uz prirodne nagrade. Journal of Neuroscience. 2008; 28: 10272-10277. [PMC slobodan članak] [PubMed]
16. Hedges VL, Chakravarty S, Nestler EJ, Meisel RL. Prekomjerna ekspresija Delta FosB u nucleus accumbens pojačava seksualnu nagradu kod ženskih sirijskih hrčaka. Genes Brain Behav. 2009; 8: 442-449. [PMC slobodan članak] [PubMed]
17. Pitcher KK, Frohmader KS, Vialou V, Mouzon E, Nestler EJ, Lehman MN, i sur. DeltaFosB u nucleus accumbens je kritičan za pojačavanje učinaka seksualne nagrade. Genes Brain Behav. 2010; 9: 831-840. [PMC slobodan članak] [PubMed]
18. Pfeiffer A, Brantl V, Herz A, Emrich HM. Psihotomimesis posredovan kapa opijatnim receptorima. Znanost. 1986; 233: 774-776. [PubMed]
19. Wadenberg ML. Pregled svojstava spiradolina: jak i selektivan agonist kapa-opioidnog receptora. CNS lijek Rev. 2003; 9: 187-198. [PubMed]
20. Mague SD. Učinci slični antidepresivima antagonista kapa-opioidnih receptora u testu prisilnog plivanja u štakora. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 2003; 305: 323-330. [PubMed]
21. Todtenkopf MS, Marcus JF, Portoghese PS, Carlezon WA., Jr. Utjecaj liganda kapa-opioidnog receptora na intrakranijsku samozastupanje kod štakora. Psihofarmakologija (Berl) 2004; 172: 463 – 470. [PubMed]
22. Carlezon WA, Jr., Beguin C, DiNieri JA, Baumann MH, Richards MR, Todtenkopf MS, i sur. Depresivni učinci salvinorina A agonista kapa-opioidnog receptora na ponašanje i neurokemiju u štakora. J Pharmacol Exp Ther. 2006; 316: 440-447. [PubMed]
23. Tomasiewicz H, Todtenkopf M, Chartoff E, Cohen B, Carlezonjr W. Kappa-opioidni agonist U69,593 blokira poboljšanje stimulacije mozga izazvanog kokainom. Biološka psihijatrija. 2008; 64: 982-988. [PMC slobodan članak] [PubMed]
24. Dinieri JA, Nemeth CL, Parsegian A, Carle T, Gurevich VV, Gurevich E, i sur. Promijenjena osjetljivost na zadovoljavajuće i odbojne lijekove kod miševa s inducibilnim poremećajem funkcije veznog proteina cAMP odgovora u okviru nucleus accumbens. J Neurosci. 2009; 29: 1855-1859. [PMC slobodan članak] [PubMed]
25. McLaughlin JP, Marton-Popovici M, Chavkin C. Antagonizam kappa opioidnih receptora i poremećaj gena za prodinorfin blokiraju reakcije ponašanja izazvane stresom. J Neurosci. 2003; 23: 5674-5683. [PMC slobodan članak] [PubMed]
26. McLaughlin JP, Land BB, Li S, Pintar JE, Chavkin C. Prethodno aktiviranje kapa opioidnih receptora pomoću U50,488-a oponaša ponovljeni prisilni stres za plivanje da bi se pojačao kokainski položaj. Neuropsvchopharmacologv. 2006; 31: 787-794. [PMC slobodan članak] [PubMed]
27. McLaughlin JP, Li S, Valdez J, Chavkin TA, Chavkin C. Socijalni patoeanzivni odgovori izazvani stresom posredovani su endogenim kapa opioidnim sustavom. Neuropsvchopharmacologv. 2006; 31: 1241-1248. [PMC slobodan članak] [PubMed]
28. Carey AN, Lyons AM, Shay CF, Dunton O, McLaughlin JP. Aktivacija endogenog kappa opioida posreduje u deficitu učenja i pamćenja izazvanog stresom. J Neurosci. 2009; 29: 4293-4300. [PubMed]
29. Chavkin C, James IF, Goldstein A. Dynorphin je specifični endogeni ligand kappa opioidnog receptora. Znanost. 1982; 215: 413-415. [PubMed]
30. Zemljište BB, Bruchas MR, Lemos JC, Xu M, Melief EJ, Chavkin C. Disforična komponenta stresa kodirana je aktivacijom dynorphin kapa-opioidnog sustava. J Neurosci. 2008; 28: 407-414. [PMC slobodan članak] [PubMed]
31. Bruchas MR, Schindler AG, Shankar H, Messinger DI, Miyatake M, Land BB, et al. Selektivna p38α MAPK delecija u serotonergičkim neuronima stvara otpornost na stres u modelima depresije i ovisnosti. Neuron. (U tisku) [PMC slobodan članak] [PubMed]
32. Pliakas AM, Carlson RR, Neve RL, Konradi C, Nestler EJ, Carlezon WA., Jr. Izmijenjeni odziv na kokain i povećana nepokretnost u testu prisilnog plivanja povezanom s povećanom ekspresijom elementa vezanja proteina cAMP u nucleus accumbens. J Neurosci. 2001; 21: 7397-7403. [PubMed]
33. Beardsley PM, Howard JL, Shelton KL, Carroll FI. Diferencijalni učinci novog antagonista kappa opioidnih receptora, JDTic, na ponovnom uspostavljanju traženja kokaina izazvanog stresom nogom u odnosu na kokain primes i njegovim antidepresivnim učincima kod štakora. Psihofarmakologija (Berl) 2005; 183: 118 – 126. [PubMed]
34. Knoll AT, Meloni EG, Thomas JB, Carroll FI, Carlezon WA. Anksiolitički učinci κ-opioidnih antagonista receptora u modelima neobrazovanog i naučenog straha u štakora. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 2007; 323: 838-845. [PubMed]
35. Knoll AT, Carlezon WA., Jr Dynorphin, stres i depresija. Brain Res. 2010; 1314: 56-73. [PMC slobodan članak] [PubMed]
36. Carlezon WA, Chartoff EH. Intrakranijalna samo-stimulacija (ICSS) kod glodavaca za proučavanje neurobiologije motivacije. Protokoli prirode. 2007; 2: 2987-2995. [PubMed]
37. Chen J, Kelz MB, Zeng G, Sakai N, Steffen C, Shockett PE, i sur. Transgene životinje s inducibilnom ciljanom ekspresijom gena u mozgu. Mol Pharmacol. 1998; 54: 495-503. [PubMed]
38. Zachariou V, Bolanos CA, Selley DE, Theobald D, Cassidy MP, Kelz MB, i sur. Bitna uloga ΔFosB u nucleus accumbens u djelovanju morfina. Nature Neuroscience. 2006; 9: 205-211. [PubMed]
39. Gilliss BCM, Pieper J, Carlezon W. Kokain i SKF-82958 pojačavaju nagradu za stimulaciju mozga u Swiss-Webster miševima. Psihofarmakologija. 2002; 163: 238-248. [PubMed]
40. Roybal K, Theobold D, Graham A, DiNieri JA, Russo SJ, Krishnan V, et al. Ponašanje nalik maniji uzrokovano prekidom CLOCK-a. Proc Natl Acad Sci US A. 2007, 104: 6406-6411. [PMC slobodan članak] [PubMed]
41. Miliaressis E, Rompre PP, Durivage A. Psihofizička metoda za mapiranje bihevioralnih supstrata pomoću pokretne elektrode. Brain Res Bull. 1982; 8: 693-701. [PubMed]
42. Mudro RA. Lijekovi koji izazivaju ovisnost i nagrada za stimulaciju mozga. Annu Rev Neurosci. 1996; 19: 319-340. [PubMed]
43. Liebman JM. Diskriminacija nagrađivanja i izvedbe: kritički pregled metodologije intrakranijalne samo-stimulacije. Neurosci Biobehav Rev. 1983; 7: 45 – 72. [PubMed]
44. Miliaressis E, Rompre PP, Laviolette P, Philippe L, Coulombe D. Paradigma promjene krivulje u samo-stimulaciji. Physiol Behav. 1986; 37: 85-91. [PubMed]
45. Rompre PP, Wise RA. Opioidno-neuroleptička interakcija u samo-stimulaciji moždanog stabla. Brain Res. 1989; 477: 144-151. [PubMed]
46. Vialou V, Maze I, Renthal W, LaPlant QC, Watts EL, Mouzon E, i sur. Faktor odgovora seruma potiče otpornost na kronični društveni stres kroz indukciju DeltaFosB-a. J Neurosci. 2010; 30: 14585-14592. [PMC slobodan članak] [PubMed]
47. Shirayama Y, Ishida H, Iwata M, Hazama GI, Kawahara R, Duman RS. Stres povećava imunološku reaktivnost dynorphina u limbičkim područjima mozga, a antagonizam dynorphina proizvodi učinke slične antidepresivima. J Neurochem. 2004; 90: 1258-1268. [PubMed]
48. Chartoff EH, Papadopoulou M, MacDonald ML, Parsegian A, Potter D, Konradi C, i sur. Desipramin smanjuje ekspresiju dynorphina aktiviranog stresom i fosforilaciju CREB u NAc tkivu. Mol Pharmacol. 2009; 75: 704-712. [PMC slobodan članak] [PubMed]
49. Newton SS, Thome J, Wallace TL, Shirayama Y, Schlesinger L, Sakai N, et al. Inhibicija veznog proteina cAMP odgovora ili dynorphina u nucleus accumbens proizvodi učinak sličan antidepresivu. J Neurosci. 2002; 22: 10883-10890. [PubMed]
50. Spanagel R, Herz A, Shippenberg TS. Suprotni tonički aktivni endogeni opioidni sustavi moduliraju mezolimbički dopaminski put. Proc Natl Acad Sci US A. 1992, 89: 2046-2050. [PMC slobodan članak] [PubMed]
51. Hernandez G, Shizgal P. Dinamičke promjene dopaminskog tona tijekom samo-stimulacije ventralnog tegmentalnog područja kod štakora. Istraživanje bihevioralnog mozga. 2009; 198: 91-97. [PubMed]
52. Vi ste ZB, Chen YQ, Wise RA. Oslobađanje dopamina i glutamata u nucleus accumbens i ventralnom tegmentalnom području štakora nakon lateralne hipotalamičke samo-stimulacije. Neuroscience. 2001; 107: 629-639. [PubMed]
53. Hernandez G, Haines E, Rajabi H, Stewart J, Arvanitogiannis A, Shizgal P. Predvidljive i nepredvidive nagrade proizvode slične promjene u dopaminskom tonu. Bihevioralna neuroznanost. 2007; 121: 887-895. [PubMed]
54. Koob GF, Le Moal M. Addiction i sustav Brain Antireward. Annu Rev Psychol. 2008; 59: 29-53. [PubMed]
55. Walsh SL, Strain EC, Abreu ME, Bigelow GE. Enadolin, selektivni kappa opioidni agonist: usporedba s butorfanolom i hidromorfonom u ljudi. Psihofarmakologija (Berl) 2001; 157: 151 – 162. [PubMed]
56. Dong Y, Green T, Saal D, Marie H, Neve R, Nestler EJ, et al. CREB modulira ekscitabilnost neurona nucleus accumbens. Nat Neurosci. 2006; 9: 475-477. [PubMed]
57. Roitman MF, Wheeler RA, Tiesinga PH, Roitman JD, Carelli RM. Hedonske i nukleusne akne neuralne reakcije na prirodnu nagradu regulirane su odbijanjem kondicije. Saznajte Mem. 2010; 17: 539-546. [PMC slobodan članak] [PubMed]
58. Derkach VA, Oh MC, Guire ES, Soderling TR. Regulatorni mehanizmi AMPA receptora u sinaptičkoj plastičnosti. Nat Rev Neurosci. 2007; 8: 101-113. [PubMed]
59. Shippenberg TS, Zapata A, Chefer VI. Dynorphin i patofiziologija ovisnosti o drogama. Pharmacol Ther. 2007; 116: 306-321. [PMC slobodan članak] [PubMed]
60. Jacobsen LK, Southwick SM, Kosten TR. Poremećaji uporabe tvari u bolesnika s posttraumatskim stresnim poremećajem: pregled literature. Am J Psihijatrija. 2001; 158: 1184-1190. [PubMed]
61. Swendsen J, Conway KP, Degenhardt L, Glantz M, Jin R, Merikangas KR, i sur. Mentalni poremećaji kao čimbenici rizika za uporabu, zlouporabu i ovisnost o tvarima: rezultati 10-godišnjeg praćenja Nacionalnog istraživanja o komorbiditetu. Ovisnost. 2010; 105: 1117-1128. [PMC slobodan članak] [PubMed]
62. Liu RT, Alloy LB. Generiranje stresa u depresiji: sustavni pregled empirijske literature i preporuke za buduće studije. Clin Psychol Rev. 2010; 30: 582 – 593. [PMC slobodan članak] [PubMed]
63. Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ. Neuralni mehanizmi ovisnosti: uloga učenja i pamćenja vezanog uz nagrađivanje. Annu Rev Neurosci. 2006; 29: 565-598. [PubMed]
64. McEwen BS, Gianaros PJ. Plastičnost mozga uzrokovana stresom i alostazom. Annu Rev Med. 2011; 62: 431-445. [PubMed]
;