Prekomjerna ekspresija DeltaFosB u nucleus accumbens oponaša fenotip zaštitne ovisnosti, ali ne i fenotip zaštitne depresije obogaćivanja okoliša (2014)

PMCID: PMC4148937

Sažetak

Obogaćivanje okoliša proizvodi zaštitnu ovisnost i fenotipove depresije kod štakora, ΔFosB je transkripcijski faktor koji regulira nagrađivanje u mozgu i induciran je psihološkim stresom kao i lijekovima zlostavljanja. Međutim, uloga ΔFosB u zaštitnim fenotipovima obogaćivanja okoliša nije dobro istražena. Ovdje pokazujemo da je ΔFosB diferencijalno reguliran kod štakora uzgojenih u izoliranom stanju (IC) u usporedbi s onima u obogaćenom stanju (EC) kao odgovor na stres sputavanja ili kokain.

Kronični stres ili kronični tretman kokainom povećavaju razinu ΔFosB proteina u nucleus accumbens (NAc) IC štakora, ali ne i kod štakora EC zbog već povišene bazalne akumulacije ΔFosB koja je viđena u uvjetima EC.

Virusno posredovana prekomjerna ekspresija ΔFosB u NAc ljusci štakora smještenih u paru (tj. Neovisna o obogaćivanju / izolaciji okoline) povećava operantnu reakciju na saharozu kada je motivirana gladom, ali se smanjuje reagiranje kod zasićenih životinja. Štoviše, prekomjerna ekspresija ΔFosB smanjuje samokontrolu kokaina, pojačava izumiranje traženja kokaina i smanjuje povratak kokaina izazvanog intravenskom kokainskom samoupravom; svi nalazi ponašanja u skladu s fenotipom obogaćivanja.

Nasuprot tome, ΔFosB prekomjerna ekspresija nije promijenila odgovore štakora smještenih u paru u nekoliko testova ponašanja povezanog s anksioznošću i depresijom.

Tako, ΔFosB u Nacrtna školjkaša zaštitni fenotip ovisnosti, ali ne i fenotip zaštitne depresije obogaćivanja okoliša.

ključne riječi: [Povećanje]FosB, obogaćivanje okoliša, depresija, samokontrola kokaina, adeno-pridruženi virus (AAV), prekomjerna ekspresija

Uvod

Životno iskustvo, posebno u ranim fazama života, ima dubok utjecaj na ponašanje životinja tijekom cijelog života. Okoliš ima ključnu ulogu u ranjivosti i otpornosti na mentalne poremećaje kod ljudi (Elisei et al., 2013; Akdeniz i sur., 2014; Kato i Iwamoto, 2014; van Winkel i dr., 2014). U modelima glodavaca, zabilježeno je da život u obogaćenom okolišu od odvikavanja od mlađeg odraslog doba proizvodi fenotipove zaštitne ovisnosti i depresije (Green et al. 2002, 2003, 2010; Laviola i sur., 2008; Solinas i sur., 2008, 2009; El Rawas i dr., 2009; Thiel i sur., 2009, 2010). U ovoj paradigmi, životinje su dodijeljene ili obogaćenom stanju (EC) u kojem su životinje smještene u skupinama i imaju svakodnevni pristup novim objektima, ili izolirano stanje (IC) u kojem su životinje pojedinačno smještene bez novosti ili društvenog kontakta. Životinje uzgajane u obogaćenom stanju, koje uključuju društveni kontakt, vježbanje i novitet, pokazuju manje pojačanje i traženje kokaina ili amfetamina u paradigmi intravenske primjene lijekova (Green et al. 2002, 2010). Osim fenotipa ovisnosti, takva izloženost obogaćivanju proizvodi učinak sličan antidepresivu u životinjskim modelima depresije. (Green et al. 2010; Jha i sur., 2011). Specifično, obogaćene životinje pokazuju smanjeno ponašanje slično anhedoniji u testu preferencije saharoze, manje socijalnog povlačenja u testu socijalne interakcije i manje nepokretnosti u testu prisilnog plivanja (FST). Unatoč učincima obogaćivanja protiv ovisnosti i antidepresiva, mehanizmi na kojima se temelje ti zaštitni fenotipovi obogaćivanja okoliša ostaju nepotpuno shvaćeni, iako su naša prethodna istraživanja implicirala ulogu smanjene aktivnosti transkripcijskog faktora, CREB, u nucleus accumbens (NAc). ) u posredovanju nekih od učinaka obogaćivanja okoliša (Green et al. 2010; Larson i sur., 2011). Stoga je cilj ovih diferencijalnih studija uzgoja temeljni znanstveni pristup za identificiranje molekularnih mehanizama otpornosti koji se kasnije mogu prevesti u kliniku. Ovaj pristup je ekološki ekvivalent dobro poznatim genetskim strategijama kao što je selektivno uzgoj (McBride et al., 2014).

Ovdje ćemo se usredotočiti na još jedan faktor transkripcije, ΔFosB, koji je istaknut u NAc-u određenim oblicima stresa ili gotovo svim lijekovima zlostavljanja, uključujući kokain, morfij, alkohol, nikotin i amfetamin (Hope et al., 1992; Kelz i Nestler, 2000; Perrotti i sur., 2004, 2008). Kao transkripcijski faktor, ΔFosB dimerizira s proteinima Jun obitelji, ponajprije JunD, da formira aktivni AP-1 kompleks koji se veže na element odgovora AP-1 kako bi pojačao ili potisnuo transkripciju svojih ciljnih gena (Nestler, 2001), iako nova istraživanja sugeriraju da ΔFosB također može djelovati kao homodimer (Wang et al., 2012). Protein ΔFosB je krnja varijacija spoja FosB gena, koji uzrokuje da ΔFosB protein nema dva C-terminalna degron domena, sprječavajući ΔFosB protein iz brze razgradnje uočene kod FosB i svih drugih proteina Fos-obitelji. Budući da je ΔFosB izvanredno stabilan u NAc, ΔFosB djeluje vrlo različito u odgovoru na akutne naspram kroničnih podražaja u usporedbi s drugim Fos proteinima. S ponavljanim izlaganjem lijekovima ili stresom ΔFosB protein se postupno nakuplja i traje danima do tjedana, dok se FosB i drugi Fos proteini induciraju samo kratko vrijeme (sati) i razvijaju prigušenu indukciju nakon naknadne izloženosti (Nestler et al., 2001; Nestler, 2008).

Važnost ΔFosB nije samo u tome što je visoko inducirana lijekovima zlostavljanja i stresa, nego je pokazano da manipulacija ΔFosB u mozgu utječe na ponašanje životinja. Selektivno induciranje ΔFosB u dynorphin mediju spany neurona u odraslih miševa povećava lokomotornu osjetljivost kao odgovor na akutni i ponovljeni kokain, kao i nagrađivanje odgovora na kokain u uvjetovanoj paradigmi preferencije mjesta i pojačanju u paradigmi samouprave. (Kelz et al. 1999; Kelz i Nestler, 2000; Colby i sur., 2003).

Iako su fenotipovi zaštitne ovisnosti i depresije detaljno opisani za štakore obogaćene okolišem, moguće je da nije u potpunosti procijenjena moguća uloga ΔFosB u posredovanju tih zaštitnih fenotipova. Dosadašnje studije obogaćivanja okoliša pokazale su da, u usporedbi sa standardnom okolinom (SE), obogaćeno okruženje povećava bazalne razine ΔFosB u oba D1 i D2 srednja živčana neurona striatnih regija u miševa (Solinas et al. 2009; Lobo i sur., 2013). Osim toga, obogaćeni Wistar štakori su pokazali povišene ΔFosB pozitivne stanice u NAc i prefrontalnom korteksu u usporedbi sa SE štakorima, što ukazuje na moguću ulogu ΔFosB u zaštitnom fenotipu ovisnosti za nikotin (Venebra-Muñoz et al. 2014). Nadalje, prekomjerna ekspresija ΔFosB kroz striatum miševa povećava dnevni rad kotača, koji može biti analogan povećanoj aktivnosti štakora u obogaćenom okruženju. (Werme i sur. 2002).

U trenutnoj studiji pretpostavili smo da bi (1) obogaćivanje okoliša povećalo akumulaciju bazalnih razina ΔFosB u NAc; i (2) ovo nakupljanje ΔFosB doprinijelo bi zaštitnim učincima obogaćivanja okoliša.

Materijali i metode

Životinje

Za obogaćivanje okoliša, mužjaci Sprague-Dawley štakora (Harlan, Houston, TX, USA) nasumce su raspoređeni u bilo EC ili IC stanište od postnatalnog dana 21 do dana 51. EC štakori su smješteni u skupine (20 po kavezu) u velikom metalnom kavezu (70 × 70 × 70 cm) s nekoliko tvrdih plastičnih predmeta (dječje igračke, plastične posude, PVC cijevi itd.). Ovi predmeti zamijenjeni su novim objektima i svakodnevno su preuređeni u novu konfiguraciju. IC štakori su pojedinačno smješteni u standardne polikarbonatne kaveze. Štakori su ostali u tim uvjetima tijekom eksperimenata i svi testovi ponašanja i biokemijski testovi započeli su nakon 51 dana starosti (tj. Najmanje 30 dana obogaćivanja / izolacije). Za prekomjernu ekspresiju ΔFosB, mužjaci Sprague-Dawley štakora (Harlan, Houston, TX, USA) su dobiveni u veličini 225-250 g i smješteni u standardnim polikarbonatnim kavezima prije nego što se ubrizgaju adeno-pridruženi virusni vektor (AAV2) prekomjerna ekspresija ΔFosB sa zelenim fluorescentnim proteinima (GFP) ili samo GFP kao kontrola (vidi dolje). Standardna hranidba i voda za pacove su bili slobodno dostupni svim štakorima, osim tijekom testova ponašanja i regulacije hrane. Svi štakori su održavani u kontroliranom okruženju (temperatura, 22 ° C; relativna vlažnost, 50%; i 12 h svjetlosno / tamni ciklus, svjetla na 600 h) u Udruzi za ocjenjivanje i akreditaciju laboratorija za brigu o laboratorijskim životinjama (AAALAC). , Svi eksperimenti bili su u skladu s NIH-ovim Vodičem za njegu i uporabu laboratorijskih životinja i Medicinskim ogrankom za životinje na Sveučilištu Texas Texas.

Obogaćivanje okoliša složena je manipulacija koja se sastoji od novosti, društvenog kontakta i vježbanja. Kućanstvo za parove osigurava društveni kontakt i stoga predstavlja EC (vidi NIH Vodič). Stoga bi odgovarajuća kontrolna skupina za stanje s novostima, društvenim kontaktom i vježbanjem bila skupina bez novosti, društvenog kontakta ili vježbanja, stanja IC. IC štakori pokazuju manje znakova kroničnog stresa nego EC štakori. Naime, štakori EC imaju povećane nadbubrežne žlijezde (Mlynarik et al., 2004), otupljeni CORT odgovori (Stairs et al., 2011), atenuirana neposredna rana indukcija gena (Zhang et al., rukopis u pripremi) i akumulacija ΔFosB (Solinas et al., 2009; Lobo i sur., 2013), svi znakovi kroničnog stresa (Crofton i sur., u pregledu).

Psihološki stres

Obogaćeni i izolirani štakori su smješteni u držače za meko plastične glodavce za jednokratnu upotrebu (DecapiCone®, Braintree Scientific Inc., MA, USA) za 60 min ili za 1 dan (akutno) ili za 9 dana (ponovljeno). Za mRNA testove kratkog izlaganja, 30 štakori (5 štakori po skupini) su dekapitirani 30 min nakon početka posljednjeg razdoblja stresnog stresa, mozgovi štakora su ekstrahirani i NAc je diseciran za analizu mRNA. Za imunohistokemiju, štakori 12 su perfundirani sa fiziološkom otopinom i 4% paraformaldehidom, ekstrahirani mozgovi, post-fiksirani u 4% paraformaldehidu i pohranjeni u 20% glicerolu u 1xPBS na 4 ° C. Mozgovi štakora su rezani na 40 μm s mikrotomom smrzavanja. Mozgovi su sakupljeni 24 h nakon konačnog stresa kako bi se omogućio degradiranje FosB proteina pune dužine (Perrotti et al., 2008).

Intravenska kokainska samouprava s obogaćivanjem okoliša

Intravenska implantacija katetera

Štakori su anestezirani ketaminom (100 mg / kg IP) i ksilazinom (10 mg / kg IP) i umetnut je Silastic kateter i osiguran u vratnoj veni, izlazeći iz kože na leđima životinje. Svaki dan kateteri su infundirani sa 0.1 ml sterilne fiziološke otopine koja sadrži heparin (30.0 U / ml), penicilin G kalij (250,000 U / ml) i streptokinazu (8000 IU / ml) kako bi se spriječila infekcija i zadržala prohodnost katetera tijekom cijelog trajanja. eksperimenata.

Samoupravljanje kokainom uz obogaćivanje okoliša

Dvadeset obogaćenih i 20 izoliranih štakora stavljeno je u operantne komore 30 × 24 × 21 cm (Med-Associates, St. Albans, VT) i ostavljeno da pritisnu polugu za infuziju kokaina (0.5 mg / kg / infuzija, NIDA opskrba lijekovima, Research Triangle Institute, NC, USA) ili fiziološka otopina pod fiksnim rasporedom 1 (FR1) raspored za 2 h dnevno za ukupno 14 dana. Da bi se zadržao sličan unos kokaina između EC i IC skupina bilo je maksimalno infuzija 30 po sesiji. Kapacitet obrade tkiva bio je ograničen na uzorke 30, tako da štakori s najnižim odgovorom iz svake skupine nisu bili obrađeni, ostavljajući Ns 8 za kokain i 7 za slane skupine. Prema tome, nije bilo razlika u EC / IC u ukupnom unosu kokaina ili u vremenu trajanja infuzija između štakora EC i IC. Mozgovi štakora su ekstrahirani 3 h nakon početka zadnje sesije samouprave i NAc je diseciran za analizu mRNA i proteina. Jedna strana NAc korištena je za Western blot, druga strana korištena za qPCR.

Nepredviđena administracija kokaina s obogaćivanjem okoliša

Za izravnu usporedbu s prethodno objavljenom literaturom (Hope et al., 1994; Chen et al., 1995), EZ (N = 12) i IC štakori (N = 12) su injicirane fiziološkom otopinom ili 20 mg / kg kokaina intraperitonealno (IP) za 1 dan (akutno) ili 9 dana (ponovljeno). Jedan uzorak EC izgubljen je tijekom obrade. Akutna skupina primala je injekcije fiziološke otopine za 8 dana i jednu injekciju kokaina na dan 9, tako da su svi štakori primili isti broj injekcija. Mozgovi su ekstrahirani 30 min nakon posljednje injekcije i NAc diseciran za analizu mRNA.

Kvantifikacija mRNA pomoću qPCR

RNA je ekstrahirana homogenizacijom u RNA STAT-60 (Teltest, Friendswood, TX), odvajanjem RNA od DNA i proteina pomoću kloroforma, i taloženjem ukupne RNA s izopropanolom. Kontaminirajuća DNA je uklonjena (TURBO DNA-Free, Life Technologies, CA, USA) i 5 ug pročišćene RNA je reverzno transkribirana u cDNA (SuperScript III prva linija sinteze: Invitrogen katalog # 18080051). ΔFosB mRNA je kvantificirana pomoću kvantitativnog PCR u stvarnom vremenu (SYBR Green: Applied Biosystems, Foster City, CA) na brzom termocycleru Applied Biosystems 7500 s prajmerima dizajniranim za detekciju samo ΔFosB (naprijed: AGGCAGAGCTGGAGTCGGAGAT; obrnuto: GCCGAGGACTTGAACTTCACTCG) za otkrivanje štakorskog GAPDH (naprijed: AACGACCCCTTCATTGAC; obrnuto: TCCACGACATACTCAGCAC). Svi prajmeri su validirani i analizirani na specifičnost i linearnost prije eksperimenata (Alibhai et al., 2007).

Westernblot

Desna strana NAc iz kokaina ili fiziološke otopine i EC štakora su homogenizirane u puferu koji sadrži saharozu, Hepes pufer, natrij fluorid, 10% SDS i inhibitore proteaze i fosfataze (Sigma-Aldrich: P-8340, P -2850, P-5726). Koncentracija proteina procijenjena je pomoću Pierce BCA Kit za ispitivanje proteina (Thermo Scientific, IL, USA). Budući da protein ekstrahiran iz jednog štakora nije bio dovoljan za analizu, uzorci 2-a iz iste skupine skupljeni su zajedno, što je proizvelo uzorke 4 za svaku skupinu. Uzorci proteina denaturirani su na 95 ° za 5 min i odvijali se na gelu gradijenta poliakrilamida 10-20% (Criterion TGX, Bio-Rad Laboratories, CA, USA), a zatim prebačeni na membranu od poliviniliden fluorida (PVDF) (Millipore, MA, USA) ). Membrana je blokirana blokatorom (ne-masno suho mlijeko), inkubiranim s primarnim antitijelom ΔFosB (zeca, 1: 1000, #2251, tehnologija signaliziranja stanica, MA, USA) i β-aktin primarnim antitijelom (miš, 1: 1000). , Cell Signaling Technology, MA, USA), isprani s TBST i zatim inkubirani s fluorescentnim sekundarnim antitijelima (magareće anti-zečje (780 nm), magareće anti-miš (680 nm), 1: 15000, Li-Cor Biosciences, NE, SAD). Zatim su snimljeni Western blotovi (Odyssey, Li-Cor Biosciences, NE, USA) i razine proteina kvantificirane pomoću Odyssey softvera.

imunohistokemija

Za sliku Figure11 (N = 3), stanice koje sadrže ΔFosB su vizualizirane i prebrojane kroz imunohistokemijsko obilježavanje ΔFosB u NAc rezovima obojenim s DAB (DAB kit za supstrat peroksidaze, Vector Laboratories, CA, USA). Mozgovi su ekstrahirani, post-fiksirani, kriozaštićeni i podijeljeni u 40 μm rezove koji sadrže NAc na kliznom zamrzivačkom mikrotomu (Leica Biosystems, IL, USA). Rezovi su ostali plutajući i isprani sa 1xPBS prije nego su endogene peroksidaze ugašene, prije blokiranja s 3% normalnim kozjim serumom (Jackson ImmunoResearch, PA, USA) s 0.3% tritonom i avidinom D (Vector Laboratories, CA, USA). NAc rezovi su inkubirani s FosB primarnim antitijelom preko noći (1: 1000, Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX, USA) s 3% kozjim serumom, 0.3% tritonom, 1xPBS i otopinom biotina (Vector Laboratories, CA, USA). Iako ovo antitijelo prepoznaje i FosB i ΔFosB, prethodne Western blot studije pokazale su da je na 24 h poslije stimulacije velika većina imunohistokemijskog signala sastavljena od ΔFosB jer se FosB razgrađuje prije 24 h (Perrotti et al., 2008). Nakon ispiranja, kriške su inkubirane s biotiniliranim kozjim anti-zečjim sekundarnim antitijelima IgG (Vector Laboratories, CA, USA), kozjim serumom i 1xPBS. Zatim se kriške inkubiraju s bojom avidin-biotin kompleksa (ABC) peroksidaza za 15 min (Thermo Scientific, IL, USA). Konačno, kriške su montirane, dehidrirane korištenjem etanola i CitriSolv (Fischer Scientific, MA, USA) i pokrivene s DPX (Fisher Scientific). Za brojanje stanica, uzorci su uzorkovani od Bregma + 1.80 do + 1.44 iz svake životinje. Ukupan broj ΔFosB imunopozitivnih stanica je izbrojen iz četiri NAc sekcije iz jezgre i ljuske svakog štakora.

Slika 1  

Stres i [Povećanje]FosB u štakorima EC i IC. (OGLAS) Reprezentativno imunohistokemijsko bojenje DAB ΔFosB u NAc ljusci i jezgri IC (A i B) i EC (C i D) štakori s (B i D) i bez (A i C) ponovljeni stres (N = 3). (E) Kvantifikacija ...

Prekomjerno eksprimiranje virusa povezanog s adenom [Povećanje]FosB

Vektor baziran na AAV2 koji eksprimira ΔFosB i humanizirani renilin GFP (hrGFP; Winstanley et al., 2007, 2009a,b) ili hrGFP kontrolni vektor (N = 10 svaki) injektiran je bilateralno u NAc štakora. Budući da nema IC ljudi, štakori smješteni u parovima su korišteni umjesto IC štakora za ovu studiju kako bi se povećala relevantnost za znanstvenu zajednicu pokazujući učinke ΔFosB nezavisan EC / IC paradigme. Kao kontrola korišten je AAV koji eksprimira hrGFP, ali koji ne preuveličava ΔFosB. Ekspresija ΔFosB in vivo je potvrđena imunofluorescentnom bojom s FosB primarnim antitijelima (1: 200, Rabbit, Tehnologija signaliziranja stanica, MA, USA). AAV vektori su ubrizgavani u NAc ljusku bilateralno (1 μl / strana tijekom 10 min) koristeći koordinate (AP = 1.7, L = 2.0, D = −6.5). Testovi ponašanja započeli su 3 tjedana nakon stereotaksijske operacije. Točno smještanje utvrđeno je imunohistokemijski nakon završetka testiranja ponašanja.

Neofobija saharoze

ΔFosB prekomjerna ekspresija štakora (N = 10) i kontrolnih štakora (N = 8) su obrađene tijekom 1 tjedna prije početka testova ponašanja. Kako bi se testiralo ponašanje slično anksioznosti, štakori su ocijenjeni za neofobiju novim okusom (saharoza). Štakori su razdvojeni u pojedinačne kaveze i voda je uklonjena na 1600 h. Standardne bočice s vodom za pacove su napunjene s otopinom 1% w / v saharoze u štakorskoj normalnoj "slavini" i izvagane prije stavljanja na svaki kavez na 1800 h. Nakon 30 min bočice su uklonjene i ponovno vagane, i izračunata je razlika težine bočica saharoze prije i nakon ispitivanja. Zatim je na kavezima zamijenjena saharoza za dodatnih 2 dana, kako bi se štakori upoznali s okusom saharoze prije testa preferencije saharozom.

Povišen plus labirint

Još jedan test ponašanja nalik anksioznosti, povišen plus labirint (EPM), testiran je 2 dana nakon neohobroze saharoze. EPM mjeri vektorski modificirano istraživačko ponašanje u novom okruženju koje stvara anksioznost (Green et al., 2008). Dvije zatvorene ruke i dvije otvorene ruke (Med Associates Inc., VT, USA) mjerene 12 × 50 cm bile su 75 cm iznad poda i imale su fotonske zrake na ulazu svake ruke. Vrijeme provedeno na otvorenim rukama praćeno je tijekom 5 min pomoću prekida fotosvjetla pomoću softvera Med-PC.

Pražnjenje uzrokovano hladnim stresom

Dan nakon EPM-a korišten je treći test anksioznosti: defekacija kao odgovor na blago stresno okruženje (hladno). Polikarbonatni mišji kavezi (33 × 17 × 13 cm) su prethodno ohlađeni na ledu za 10 min. Štakori su smješteni u kaveze na ledu tijekom 30 min, a broj fekalnih bolija je zabilježen svaki 5 min.

Društveni kontakt

Sljedećeg dana, ponašanje slično depresiji mjereno je testom socijalne interakcije. Štakori su odvojeni za 24 h prije ispitivanja. Na dan testa štakori su smješteni u novo okruženje (plastični spremnik, 45 × 40 × 45 cm) sa svojim kaveznim partnerom i ponašanje je snimljeno za 30 min. Količina vremena koju su par štakora koji su provodili međusobnu njegu mjerili istraživačem slijepim za stanje štakora.

Sklonost saharoze

Nakon društvenog kontakta, kao svojstva anhedonije korišten je test preferencije saharoze. Štakori koji su bili smješteni u parovima su odvojeni u 1600 h hranom, ali nisu bili dozvoljeni pristup vodi za 2 h. U 1800 h su na svaki kavez stavljene dvije prethodno izvagane boce s vodom, jedna s vodom, a druga 1% otopina saharoze u vodi. Bočice s vodom stavljene su u normalan položaj, dok je saharoza postavljena na udaljenosti od oko 10 cm. Boce su uklonjene i ponovno vagane nakon 15 min.

Lokomotorna aktivnost

Tri dana nakon preferencije saharoze, lokomotorna aktivnost je procijenjena u normalnim svjetlosnim uvjetima stavljanjem štakora u prozirne pleksiglasne komore (40 × 40 × 40 cm) s tankim slojem posteljine, okružena s dvije 4 × 4 matrice fotosloja, jedna 4 cm iznad tlo i jedan 16 cm iznad zemlje za snimanje horizontalne ambicije i vertikalne (uzgojne) aktivnosti. Prekidi fotosinteze praćeni su za 2 h modificiranim sustavom aktivnosti na otvorenom polju (San Diego Instruments, CA, USA).

Test prisilnog plivanja

Posljednji spontani test ponašanja bio je FST, model osjetljiv na antidepresive. Štakori su smješteni u cilindar od pleksiglasa ispunjen s približno 14 L sobne temperature (24 ± 0.5 °) vode za 15 min na sesiji 1, a 5 min na sesiji 2 sljedećeg dana. Štakori su sušeni i vraćeni u kućne kaveze. Aktivnost plivanja bila je snimljena videom i latencija do prvog perioda nepokretnosti (1 s) i ukupno nepokretno vrijeme određivana je za sesiju 2 od strane istraživača slijepog za uvjete.

Operator odgovora saharoze

Kontrolni AAV štakori i ΔFosB prekomjerna ekspresija štakora bili su regulirani na 85% težine slobodnog hranjenja tijekom 7 dana. Svi štakori su uvježbani da preše za granule saharoze (Bio-Serv, NJ, USA) na FR1 rasporedu pojačanja za 15 min sesije u 5 uzastopnim danima. Štakorima je zatim omogućen slobodan pristup hrani za 3 dana i ponovno je dopušteno da pritiskaju saharozne pelete po FR1 rasporedu za 15 min, ovaj put na 100% težine slobodne hrane.

Kokainska samouprava

Nabavka

Jedan tjedan nakon operacije katetera (kao što je gore opisano), svi štakori (7 kontrolni štakori i 10 ΔFosB štakori koji su prekomjerno eksprimirali, jedan kontrolni štakor je izgubljen iz operacije katetera) stavljeni su u operantne komore 30 × 24 × 21 cm (Med-Associates, St. Albans, VT) i dopušteno da samostalno administrira 0.2 mg / kg / jediničnu dozu kokaina za 2 h po sesiji za 4 dana; zatim 0.5 mg / kg / infuzija tijekom 3 dana na rasporedu FR1. Svaka infuzija je davana intravenozno u volumenu 0.01 ml preko 5.8s. Infuzija je signalizirana osvjetljenjem dvije žaruljice za 20 s, koje signaliziraju vremenski period tijekom kojeg se ne mogu postići daljnje infuzije.

Izumiranje

Budući da bi kronična izloženost kokainu vjerojatno potaknula nakupljanje ΔFosB u kontrolnim štakorima, što bi uzrokovalo da štakori u oba uvjeta vektora imaju visoke razine ΔFosB u mozgu, štakori su bili ograničeni na njihove kućne kaveze tijekom 4 dana bez samouprave kako bi se omogućilo Razine proteina ΔFosB smanjene su u štakora kontrolnog vektora. Nakon apstinencije 4 dana, štakori su smješteni u operantnu komoru i pušteni su da sami unose fiziološku otopinu umjesto kokaina prema rasporedu FR1 za 1 h sesije za 3 uzastopne dane.

Odziv na dozu s fiksnim omjerom

Svakim štakorima (kontrolna i ΔFosB prekomjerna ekspresija) bilo je dopušteno da samostalno primjenjuju 0.00325, 0.0075, 0.015, 0.03, 0.06, 0.125, 0.25, 0.5 mg / kg / infuzijski kokain u rastućem redoslijedu na FR1 raspored svaki dan za 5 uzastopnih dana. Štakori su sami uzimali svaku dozu kokaina za 30 min.

Ponovno uspostavljanje kokaina

Štakori su podvrgnuti postupku ponovnog uspostavljanja unutar sjednice. Štakori su primali 0.5 mg / kg / infuziju na FR1 raspored za 60 min, nakon čega slijedi 3 h izumiranja (s kontingentnim kokainskim znakovima). Zatim su primili injekciju IP (Green et al., 2010) kokaina jedne od pet doza (0, 2.5, 5, 10 ili 20 mg / kg) u slučajnom redoslijedu za svakog štakora preko 5 sesija ponovnog postavljanja. Posljednja faza 3 h sesije bila je povratna reakcija, opet s kokainskim znakovima, ali još uvijek bez kokainskih infuzija. Nakon svakog ponovnog otvaranja kokaina, štakori su primili 2 intervencije u danima visoke doze (0.5 mg / kg / infuzija) kokaina prema rasporedu FR1-a za 2 h kako bi održali visoke stope odgovora preko sesija. Tijekom procesa samo-davanja kokaina, kateteri nekih štakora postupno su izgubili prohodnost; stoga su u ovoj analizi korišteni podaci kontrolnih štakora 6-a i štakora 7 ΔFosB prekomjerne ekspresije.

Statistička analiza

Za usporedbu četiri skupine tretmana provedene su dvosmjerne analize varijance (ANOVA) i dvosmjerne ANOVA-e s ponovljenim mjerama, a za usporedbu razlika među uvjetima korištene su planirane usporedbe. Značajnost između samo dva stanja analizirana je pomoću Studentovog t-test. svi t-test podataka prošao Shapiro-Wilk test normalnosti. Svi podaci su izraženi kao srednja vrijednost ± SEM. Statistička značajnost je postavljena na p <0.05. Svi obogaćeni štakori za jedan eksperiment bili su smješteni u jednom kavezu, ali tretirani su kao zasebni subjekti, pružajući implikacije na pitanje potencijalne pseudoreplikacije.

Rezultati

EC štakori pokazuju veće bazalne razine [Povećanje]FosB u NAc nego kod IC štakora

U usporedbi s IC štakorima, EC štakori imaju značajno veći broj ΔFosB pozitivnih stanica u obje NAc jezgre (t(4) = −3.31, p <0.05) i ljuska (t(4) = −6.84, p <0.05) (Slike 1A, C, E, F), što upućuje na to da je bazalni ton ΔFosB veći kod štakora EC u usporedbi s IC štakorima, Osim toga, Western blot rezultati pokazali su jak trend za EC štakore sa slanom otopinom koji su imali višu bazalnu razinu ΔFosB proteina u NAc u usporedbi s IC štakorima sa slanom otopinom (t(6) = −2.03, p = 0.089; Lik Figure2A) 2A) pomoću dvosmjernog testa. Međutim, s obzirom na povećan izraz u slikama 1A-F i povećanja uočena u drugim radovima (Solinas et al., 2009), uvjereni smo u to. Western blot rezultati također potvrđuju da je praktički sva imunoreaktivnost FosB nalik imunohistokemiji bila ΔFosB, a ne FosB, što nije bilo moguće otkriti na 24 h.

Slika 2  

Kokain i kokain [Povećanje]FosB u štakorima EC i IC. (A-B) Srednji ΔFosB protein (A) i mRNA (B) (± SEM) u NAc nakon 14 dana fiziološke otopine ili kokainske samouprave u IC i EC štakorima (N = 7 – 8). Crvene trake na ploči označavaju ...

[Povećanje]FosB je diferencirano induciran u EC i IC štakorima stresom

Postojao je značajan glavni učinak ponovljenog naprezanja pri zadržavanju u obje ljuske (F(1, 8) = 16.6, P <0.005) i jezgra (F(1, 8) = 7.9, P <0.05) NAc i glavni učinak obogaćivanja okoliša u ljusci (F(1, 8) = 22.3, P <0.005; Figure 1A-F). Još važnije, interakcija između stresa i obogaćivanja okoliša također je bila značajna u obje ljuske (F(1, 8) = 25.6, P <0.01) i jezgra (F(1, 8) = 6.7, P <0.05). Interakcija je bila takva da se, nakon ponovljenog sputavajućeg stresa, broj pozitivnih stanica na ΔFosB značajno povećao u IC štakora, dok se taj broj u EC štakora nije promijenio nakon ponovljenog stresa.

Daljnje istraživanje kako se ΔFosB dinamički regulira akutnim nasuprot stresu i omogućuje usporedbu s prethodnim istraživanjima (Alibhai et al., 2007indukcija ΔFosB mRNA proučavan je s akutnim i ponovljenim stresom (Slika (Figure1G) .1G). Postojao je značajan glavni učinak stresa (F(2, 24) = 31.9, P <0.001) i obogaćivanje okoliša (F(1, 24) = 5.1, P <0.05). U IC štakora, ΔFosB mRNA je snažno inducirana nakon akutnog sputavajućeg stresa. Međutim, s ponavljanim stresom, indukcija ΔFosB mRNA je značajno oslabljena u usporedbi s akutnom indukcijom. Također je došlo do značajne interakcije (F(2, 24) = 4.6, P <0.05), što pokazuje da je akutna indukcija ΔFosB mRNA bila manja kod EC štakora u odnosu na IC štakore. Prema tome, EC štakori imaju veće bazalne razine ΔFosB protein u NAc, ali manje ΔFosB mRNA indukcije kao odgovor na akutni stresor.

[Povećanje]FosB je diferencijalno induciran kokainom u NAc štakora EC i IC

Kako bi se utvrdilo da li štakori EC i IC različito reagiraju na kokain, proučavali smo regulaciju proteina ΔFosB i mRNA u NAc štakora nakon kokainske samouprave (slike 2A, B odnosno). Western blot je otkrio značajan glavni učinak kokaina (F(1, 12) = 24.9, P <0.001) i značajna interakcija (F(1,12) = 5.5, P <0.05). Interakcija je bila takva da se ΔFosB povećao više u IC štakora nego u EC pacova (slika (Figure2A) .2A). Zapravo, nakon što su razine kokainskog samo-davanja ΔFosB bile značajno povišene samo u IC štakora. Što se tiče razine mRNA, rezultati qPCR-a također su otkrili značajan glavni učinak kokaina (F(1, 26) = 47.1, P <0.001) i glavni učinak obogaćivanja okoliša (F(1, 26) = 13.8, P <0.005). Iako su ukupne razine bile niže u EC štakora, obje su skupine povećale ΔFosB mRNA (slika (Figure2B2B).

Iako podaci o proteinu podržavaju prvobitnu hipotezu, pretpostavljena je na slici Figure1G1G da bi štakori EC-a pokazali manje mRNA indukcije u odnosu na izolirane štakore u gore navedenom eksperimentu kokaina, što se nije dogodilo, vjerojatno zbog slike Figure1G1G koristi 30 min vremensku točku, a kokainski eksperiment koristi 3 h vremensku točku. Da bi se dodatno ispitala hipoteza mRNA, korištena je 30 min vremenska točka za istraživanje i akutnog i ponovljenog liječenja kokainom kao bolje usporedbe sa slikom Figure1G.1G, Budući da je akutna samokontrola kokaina problematična po prirodi (tj. Učenje usvajanja), EC i IC štakori su primili akutne ili 9 dane ponovljenih ne-kontingentnih injekcija kokaina IP (20 mg / kg). Kako se pretpostavljalo, postojao je značajan glavni učinak obogaćivanja okoliša (F(1, 17) = 14.3, P <0.005), ali glavni učinak liječenja kokainom (F(2, 17) = 3.4, P = 0.057) i interakcije (F(2, 17) = 3.4, P = 0.055) pokazao je samo jake trendove s dvosmjernim testom. Međutim, s obzirom na to da smo imali hipoteze usmjeravanja sa slike Figure1G, 1GIzrazito nam je ugodno mišljenje da EC štakori pokazuju manju indukciju od IC štakora (slika 3) (Figure2C2C).

Prekomjerno izražavanje [Povećanje]FosB u NAc ljusci oponaša zaštitni obogaćeni-inducirani fenotip ovisnosti

Da bi se istražio učinak ΔFosB na ponašanje štakora neovisno o obogaćivanju / izolaciji okoliša (tj. Da bi se ti rezultati učinili relevantnijim za ne-EC / IC studije), adeno-pridruženi virus (AAV) korišten je za prekomjernu ekspresiju ΔFosB bilateralno u NAc u štakori koji su smješteni u ne-obogaćeni par. Prema našim prethodnim istraživanjima, NAc školjka je najosjetljivija na kontrolu ponašanja vezanog za depresiju i uzimanje / traženje lijekova, tako da su AAV vektori ubrizgavani u NAc školjku u ovoj studiji (Green et al., 2006, 2008, 2010). Figure 3A, B pokazuju reprezentativnu imunohistofluorescenciju ΔFosB s kontrolnim vektorom (ploča A; tj. endogenom ekspresijom ΔFosB) i vektorom ΔFosB prekomjerne ekspresije (ploča B) u NAc ljusci.

Slika 3  

Prekomjerno izražavanje [Povećanje]FosB u NAc ljusci oponaša fenotip zaštitne ovisnosti obogaćivanja okoliša. (A-B) Reprezentativna imunohistokemija ΔFosB za hrGFP kontrolu (A) i ΔFosB prekomjerno eksprimiranje (B) AAV vektori. ...

Nakon potvrđivanja titra, in vivo ekspresijom i općim položajem virusnog vektora, najprije smo proučavali učinak prekomjerne ekspresije ΔFosB u modelima anksioznosti. Prekomjerna ekspresija ΔFosB u NAc ljusci nije bila dovoljna za reprodukciju anksiogenog učinka obogaćivanja okoliša u saharoznoj neofobiji i paradigmama defekacije izazvanim hladnim stresom. (podaci nisu prikazani). Osim toga, nije bilo učinka na EPM (podaci nisu prikazani). Budući da obogaćivanje okoliša proizvodi učinak sličan antidepresivu kod štakora, zatim smo proveli testove vezane uz depresiju na štakorima koji su prekomjerno eksprimirali ΔFosB. Slično modelima anksioznosti, rezultati su pokazali da prekomjerna ekspresija ΔFosB u NAc ljusci nije bila dovoljna da smanji ponašanje slično depresiji u testu saharoze, testu socijalne interakcije ili FST. (podaci nisu prikazani).

U paradigmi obogaćivanja okoliša, štakori EC pokazuju nižu bazalnu lokomotornu aktivnost od IC štakora (Bowling et al., 1993; Kuglanje i Bardo, 1994; Smith i sur., 1997; Green i sur., 2003, 2010). Da bi se istražio učinak prekomjerne ekspresije ΔFosB u NAc ljusci, testirana je spontana lokomotorna aktivnost za 120 min. Rezultati ispitivanja pokazali su da prekomjerna ekspresija ΔFosB u NAc ljusci uzrokuje snažan trend smanjenja bazalne lokomotorne aktivnosti u štakora (Slika 1). (Figure3C; 3C; t(16) = 1.84, p = 0.084). Unatoč tome što nisu bili statistički značajni s dvosmjernim testom, ti su podaci još uvijek intrigantni s obzirom da su u skladu s našom eksplicitnom hipotezom usmjerenosti na temelju Green et al. (2010), što je u skladu s učinkom obogaćivanja okoliša.

ISuprotno modelima depresije i anksioznosti, prekomjerna ekspresija ΔFosB u NAc ljusci bila je u stanju proizvesti fenotip sličan EC u višestrukim paradigmama ovisnosti / pojačanja. jau pokusu samouprave sa operatorom peleta saharoze, postojala je značajna interakcija između prekomjerne ekspresije ΔFosB i motivacije štakora za glad (F(1, 16) = 7.4, P <0.01). Štakori koji su prekomjerno izrazili ΔFosB u NAc ljusci trebali su značajno više pelete saharoze pod uvjetima koji su potaknuti gladi (tj. na 85% bez hrane), ali manje peleta u uvjetima niske motivacije (tj. 100% slobodne težine hrane; Figure3D), 3D), koji savršeno oponaša fenotip EC (Green et al., 2010).

U paradigmi obogaćivanja okoliša, štakori Europske komisije pokazali su smanjeno ponašanje u potrazi za kokainom pri izumiranju i ponovno uspostavljanje kokaina (Green et al. 2010). Prema tome, ponašanje kokaina i traženje je izmjereno u štakorima koji eksprimiraju ΔFosB primjenom paradigme intravenske samokontrole kokaina. Kao model žudnje, paradigma izumiranja kokaina pokazala je da je prekomjerna ekspresija ΔFosB u NAc ljusci smanjila ponašanje koje traži lijekr (F(1, 15) = 6.7, P <0.05; Lik Figure3E) .3E). Postojao je i značajan glavni učinak sesijeF(2, 30) = 74.0, P <0.001). Za odgovor na održavanje prema FR1 rasporedu, postojao je značajan glavni učinak doze (F(7, 105) = 222.6, P <0.001) i značajna interakcija (F(7, 105) = 2.3, P <0.05) u kumulativnom unosu kokaina. Priroda interakcije bila je takva da su razlike bile očite samo kod većih doza kokaina (slika (Figure3F) .3F). Konačno, kod vraćanja u kokain izazvan je značajan glavni učinak doze (F(4, 44) = 15.5, P <0.001) i trend glavnog učinka prekomjerne ekspresije ΔFosB pomoću dvostranog testa (F(1, 11) = 4.1, P = 0.067). Međutim, s obzirom na hipotezu usmjeravanja iz Green et al. (2010) i statistički značajne i dosljedne rezultate u slikama 3D, E, F, vjerojatno je da ΔFosB smanjuje ponovno uspostavljanje (Slika (Figure3G) .3G). Odgovaranje na dozu 10 mg / kg bilo je značajno niže za štakore koji eksprimiraju ΔFosB. Rezultati u cjelini pokazuju da prekomjerna ekspresija ΔFosB u NAc ljusci štakora smanjuje uzimanje i traženje ponašanja kokaina, što je u skladu s učincima obogaćivanja okoliša.

Rasprava

Ranjivost pojedinaca na ovisnost i depresiju jako je pogođena čimbenicima okoliša. Obogaćivanje okoliša je paradigma koja manipulira životnom okolinom životinja, stvarajući zaštitne učinke protiv mnogih psihijatrijskih stanja. ΔFosB ima ključnu ulogu u reguliranju funkcije nagrađivanja u više područja mozga, uključujući NAc i dorzalni striatum (Koob et al., 1998; Mudar, 1998; Wallace i sur., 2008; Grueter i dr., 2013; Pitchers et al., 2013). U ovom projektu proučavali smo dinamičku regulaciju ΔFosB po uzdržljivom stresu i kokainu u obogaćenim i izoliranim štakorima. Glavni rezultati ovog projekta su:

(1) Štakori EC imaju povišene razine ΔFosB u NAc na početnoj liniji u usporedbi s IC štakorima;

(2) samo IC štakori akumuliraju dodatni ΔFosB protein s ponovljenim stresom;

(3) EC štakori pokazuju prigušenu indukciju ΔFosB mRNA nakon stresa ili kokaina; i

(4) prekomjerno eksprimiranje ΔFosB u NAc štakora smještenih u parovima oponaša fenotip zaštitne ovisnosti, ali ne i zaštitni fenotip depresije.

Može se očekivati ​​od objavljene literature, koja pokazuje da transgenični miševi ΔFosB prekomjerne ekspresije pokazuju povećanu osjetljivost na nagradu za kokain i samo-primjenu u niskim dozama lijeka (Kelz i sur., 1999; Colby i sur., 2003; Vialou i sur., 2010; Robison i dr., 2013), da bi štakori koji su prekomjerno eksprimirali ΔFosB u trenutnom eksperimentu pokazali povećanu sklonost ka samokontroli kokainu i traženju. IMeđutim, u sadašnjim eksperimentima prekomjerna ekspresija ΔFosB u NAc školjci smanjila je unos kokaina i traženje kokaina tijekom izumiranja i vraćanja u organizam, što ukazuje na smanjenu motivaciju za kokain. Razlika može biti posljedica činjenice da transgenični miševi izražavaju ΔFosB u cijelom striatumu, ali samo u dynorphin + stanicama (Colby i sur., 2003). U sadašnjem eksperimentu ΔFosB je prekomjerno eksprimiran kroz vektor AAV koji inficira neurone dynorphin + i enkephalin +. Drugo, sadašnja je studija usmjerena na NAc školjku, a ne na cijelu striatalnu regiju.

Osim fenotipa ovisnosti, obogaćivanje okoliša proizvodi antidepresivne i anksiogene slične profile kod štakora. (Green et al. 2010; Vialou i sur., 2010). U trenutnoj studiji, prekomjerna ekspresija ΔFosB u NAc nije uspjela proizvesti učinke u bilo kojoj od tri depresije ili tri testa anksioznosti., Iako postoje mnogi mogući čimbenici koji mogu doprinijeti da ΔFosB oponaša ovisnost o obogaćivanju, ali ne i fenotip depresije, moguće je da je školjka NAc dominantnija za ponašanje povezano s ovisnošću, dok ponašanje u vezi s depresijom može biti snažnije posredovano drugim regijama. Sadašnja otkrića nisu u skladu s studijama u miševi gdje je ΔFosB prekomjerna ekspresija u NAc (gdje se ne može pouzdano razlikovati ljuska naspram jezgre) proizvesti robustne antidepresivne slične učinke u nekoliko analiza ponašanja (Vialou i sur., 2010). Jedan od mogućih razloga je da je lakše uočiti učinak ΔFosB na teške modele ponašanja kao što je socijalni poraz. Trenutna studija prekomjerne ekspresije istraživala je ponašanje slično depresiji u odsutnosti ozbiljnog stresora.

Dosljedno tijekom ove studije, visoke bazalne razine ΔFosB (npr., Od obogaćivanja, ponovnog stresa ili kokaina) koreliraju sa slabijom naknadnom indukcijom ΔFosB. To može predstavljati efekt stropa, bez moguće daljnje indukcije povrh povišenih bazalnih razina proteina. Također je moguće da akumulirane razine ΔFosB mogu povratno utjecati na inhibiciju daljnje indukcije ΔFosB mRNA nakon stresa ili kokaina kao negativne povratne petlje. Na primjer, EC štakori su imali visoke razine ΔFosB i pokazali su atenuiranu indukciju ΔFosB nakon stresa ili kokaina. To naglašava negativnu korelaciju između razine ΔFosB proteina i njegove indukcije mRNA. Negativna povratna informacija akumuliranog ΔFosB također objašnjava atenuiranu indukciju ΔFosB s ponovljenim stresom kod IC štakora.

Da budemo jasni, ne tvrdimo da paradigma obogaćivanja okoliša ima izravnu translacijsku važnost, budući da je vrlo malo djece odgajano u istinskoj deprivaciji (valja napomenuti da socio-ekonomska uskraćenost nije jednaka deprivaciji okoliša). Korisnost ove paradigme je u tome što se radi o ne-lijekovnoj, nekirurškoj, ne-genetskoj manipulaciji koja proizvodi zaštitne fenotipe ponašanja za ovisnost i depresiju koje se mogu iskoristiti u laboratorijski kontroliranom okruženju kao osnovni znanstveni alat za identifikaciju molekularnih mehanizama. temeljna otpornost na psihijatrijska stanja. Prethodna istraživanja detaljno su opisala fenotipove ponašanja (Bowling et al., 1993; Kuglanje i Bardo, 1994; Bardo i sur., 1995; Green i sur., 2002, 2003; El Rawas i dr., 2009) i novije studije (Solinas et al., 2009; Green i sur., 2010; Lobo i sur., 2013), zajedno s trenutnom studijom, pružaju dokaze o mehanizmima transkripcije koji leže u osnovi ovih fenotipa ponašanja. Trenutno se istražuju ciljni geni / proteini koji proizvode protektivne fenotipove (Fan et al., 2013a,b; Lichti i sur., 2014).

Naša konceptualizacija obogaćivanja okoliša je da je obogaćivanje kontinuum s izolacijom na niskom kraju i punim obogaćivanjem na vrhuncu. „Potpuno “obogaćivanje” u ovom slučaju definira se kao okruženje u kojem su ispitanici izloženi novitetima, ne ugrožavajući društveni kontakt sa sugovornicima, te su dopušteni prostor i objekti za vježbanje. Tsva tri faktora predstavljaju složeni uvjet "obogaćivanja" jer svaki od njih nagrađuje i svaki oslobađa dopamin u NAc, i kao takav aktivira zajednički neurobiološki sklop (Louilot i sur., 1986; Calcagnetti i Schechter, 1992; Crowder i Hutto, 1992; Rebec i sur., 1997; Bevins i sur., 2002). U ovoj koncepciji, izolacija se smatra kontrolnom skupinom jer predstavlja odsutnost manipulacije (tj. Obogaćivanje; Crofton et al., U pregledu). Međutim, moguće su i druge koncepcije. U jednoj alternativnoj konceptualizaciji, kontinuum je isti, ali izolacijska skupina je eksperimentalna skupina, a obogaćena skupina je kontrola. jaOvaj model oduzima subjektima normalno obogaćivanje is stvarna manipulacija. IU ovom slučaju, umjesto da kažemo da je obogaćivanje zaštitno, moglo bi se reći da izolacija daje osjetljivost. Ipak, treća konceptualizacija pretpostavlja da ne postoji kontinuum i da su obogaćivanje i izolacija dvije temeljno različite manipulacije. U tom pogledu, obogaćivanje i izolaciju treba razdvojiti i oboje usporediti s kontrolom koja je smještena u paru. Nedostatak univerzalnog konsenzusa o prirodi obogaćivanja predstavlja ograničenje paradigme, ali pruža smjer za buduće studije. Bez obzira na to, rezultati ovih eksperimenata ostaju čvrsti bez obzira na kasnije tumačenje.

Okolišna i životna iskustva snažno utječu na razvoj i izražavanje mnogih psihijatrijskih stanja. Razumijevanje mehanizma zaštitnih ovisnosti i fenotipova depresije za obogaćivanje okoliša rješava temeljno pitanje u istraživanju mentalnih poremećaja - naime, doprinos okolišu osjetljivosti ili otpornosti na psihijatrijska stanja. Ova studija naglašava značaj ΔFosB u reguliranju ponašanja povezanih s ovisnošću. U budućim istraživanjima, djelovanje ΔFosB i njegovog aktivirajućeg i inhibicijskog djelovanja na specifične ciljne gene treba dodatno istražiti u okviru modela obogaćivanja okoliša.

Financiranje i objavljivanje

Yafang Zhang, nitko; Elizabeth J. Crofton, nitko; Dingge Li, nitko; Mary Kay Lobo, nitko; Xiuzhen Fan, nitko; Eric J. Nestler, R37DA007359; Thomas A. Green, DA029091.

Izjava o sukobu interesa

Autori izjavljuju da je istraživanje provedeno u nedostatku komercijalnih ili financijskih odnosa koji bi se mogli protumačiti kao potencijalni sukob interesa.

Zahvale

Ovi eksperimenti su financirani od strane Nacionalnog instituta za zlouporabu droga, DA029091 i R37DA007359. Kokain je osigurao Nacionalni institut za zlouporabu droga.

Reference

  1. Akdeniz C., Tost H., Meyer-Lindenberg A. (2014). Neurobiologija društvenog ekološkog rizika za shizofreniju: evoluirajuće područje istraživanja. Soc. Psihijatrija. Epidemiol. 49, 507 – 517 10.1007 / s00127-014-0858-4 [PubMed] [Cross Ref]
  2. Alibhai IN, Zelena TA, Potashkin JA, Nestler EJ (2007). Regulacija ekspresije fosB i DeltafosB mRNA: in vivo i in vitro studije. Brain Res. 1143, 22 – 33 10.1016 / j.brainres.2007.01.069 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  3. Bardo MT, Bowling SL, Rowlett JK, Manderscheid P., Buxton ST, Dwoskin LP (1995). Obogaćivanje okoliša smanjuje lokomotornu senzibilizaciju, ali ne i in vitro oslobađanje dopamina, inducirano amfetaminom. Pharmacol. Biochem. Behav. 51, 397 – 405 10.1016 / 0091-3057 (94) 00413-dPubMed] [Cross Ref]
  4. Bevins RA, Besheer J., Palmatier MI, Jensen HC, Pickett KS, Eurek S. (2002). Kondicioniranje mjesta-objekta: bihevioralni i dopaminergički procesi u izrazu novčane nagrade. Behav. Brain Res. 129, 41 – 50 10.1016 / s0166-4328 (01) 00326-6PubMed] [Cross Ref]
  5. Bowling SL, Bardo MT (1994). Lokomotorni i rewarding učinci amfetamina u obogaćenim, društvenim i izoliranim štakorima. Pharmacol. Biochem. Behav. 48, 459 – 464 10.1016 / 0091-3057 (94) 90553-3PubMed] [Cross Ref]
  6. Bowling SL, Rowlett JK, Bardo MT (1993). Utjecaj obogaćivanja okoliša na amfetaminom stimuliranu lokomotornu aktivnost, dopaminsku sintezu i oslobađanje dopamina. Neurofarmakologija 32, 885 – 893 10.1016 / 0028-3908 (93) 90144-r [PubMed] [Cross Ref]
  7. Calcagnetti DJ, Schechter MD (1992). Kondicioniranje mjesta otkriva koristan aspekt društvene interakcije kod mladih štakora. Physiol. Behav. 51, 667 - 672 10.1016 / 0031-9384 (92) 90101-7PubMed] [Cross Ref]
  8. Chen J., Nye HE, Kelz MB, Hiroi N., Nakabeppu Y., Hope BT, i sur. (1995). Regulacija delta FosB i FosB-sličnih proteina elektrokonvulzivnim napadima i liječenjem kokainom. Mol. Pharmacol. 48, 880 - 889 [PubMed]
  9. Colby CR, Whisler K., Steffen C., Nestler EJ, Self DW (2003). Striatalna tipična prekomjerna ekspresija DeltaFosB-a povećava poticaj za kokain. J. Neurosci. 23, 2488 - 2493 [PubMed]
  10. Crowder WF, Hutto CW (1992). Mjere za kondicioniranje operatera ispitane su pomoću dvaju nenegornica. Pharmacol. Biochem. Behav. 41, 817 - 824 10.1016 / 0091-3057 (92) 90233-6PubMed] [Cross Ref]
  11. Elisei S., Sciarma T., Verdolini N., Anastasi S. (2013). Otpornost i depresivni poremećaji. Psychiatr. Danub. 25 (dodatak 2), S263 - S267 [PubMed]
  12. El Rawas R., Thiriet N., Lardeux V., Jaber M., Solinas M. (2009). Obogaćivanje okoliša smanjuje nagrađivanje, ali ne i aktivirajuće učinke heroina. Psihofarmakologija (Berl) 203, 561 - 570 10.1007 / s00213-008-1402-6 [PubMed] [Cross Ref]
  13. Fan X., Li D., Lichti CF, Green TA (2013a). Dinamička proteomika nucleus accumbens kao odgovor na akutni psihološki stres kod štakora obogaćenih okolišem i izoliranih štakora. PLoS One 8: e73689 10.1371 / journal.pone.0073689 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  14. Fan X., Li D., Zhang Y., Green TA (2013b). Diferencijalna fosfoproteomna regulacija nucleus accumbens u ekološki obogaćenim i izoliranim štakorima kao odgovor na akutni stres. PLoS One 8: e79893 10.1371 / journal.pone.0079893 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  15. Zeleni TA, Alibhai IN, Hommel JD, Dileone RJ, Kumar A., Theobald DE, et al. (2006). Indukcija inducibilnog cAMP ranog izražavanja represora u nucleus accumbens stresom ili amfetaminom povećava reakcije ponašanja na emocionalne podražaje. J. Neurosci. 26, 8235 - 8242 10.1523 / jneurosci.0880-06.2006 [PubMed] [Cross Ref]
  16. Green TA, Alibhai IN, Roybal CN, Winstanley CA, Theobald DE, Birnbaum SG, i sur. (2010). Obogaćivanje okoliša proizvodi fenotip ponašanja posredovan vezanjem (CREB) aktivnosti niskih cikličkih adenozin monofosfata (CREB) u nucleus accumbens. Biol. Psihijatrija 67, 28 - 35 10.1016 / j.biopsych.2009.06.022 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  17. Green TA, Alibhai IN, Unterberg S., Neve RL, Ghose S., Tamminga CA, et al. (2008). Indukcija aktiviranja transkripcijskih faktora (ATFs) ATF2, ATF3 i ATF4 u nucleus accumbens i njihova regulacija emocionalnog ponašanja. J. Neurosci. 28, 2025 - 2032 10.1523 / jneurosci.5273-07.2008 [PubMed] [Cross Ref]
  18. Green TA, Cain ME, Thompson M., Bardo MT (2003). Obogaćivanje okoliša smanjuje hiperaktivnost izazvanu nikotinom kod štakora. Psihofarmakologija (Berl) 170, 235 - 241 10.1007 / s00213-003-1538-3 [PubMed] [Cross Ref]
  19. Zelena TA, Gehrke BJ, Bardo MT (2002). Obogaćivanje okoliša smanjuje intravensku samoprimjenu amfetamina kod štakora: funkcije odgovora na dozu za raspored fiksnog i progresivnog omjera. Psihofarmakologija (Berl) 162, 373 - 378 10.1007 / s00213-002-1134-y [PubMed] [Cross Ref]
  20. Grueter BA, Robison AJ, Neve RL, Nestler EJ, Malenka RC (2013). ΔFosB diferencijalno modulira nukleus accumbens izravnu i neizravnu funkciju puta. Proc. Nat. Acad. Sci. SAD 110, 1923 – 1928 10.1073 / pnas.1221742110 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  21. Hope B., Kosofsky B., Hyman SE, Nestler EJ (1992). Regulacija neposredne rane ekspresije gena i vezanja AP-1-a u nukleusu štakora accumbens pomoću kroničnog kokaina. Proc. Nat. Acad. Sci. SAD 89, 5764 - 5768 10.1073 / pnas.89.13.5764 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  22. Nada BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y., i sur. (1994). Indukcija dugotrajnog AP-1 kompleksa sastavljenog od izmijenjenih Fos-sličnih proteina u mozgu kroničnim kokainom i drugim kroničnim tretmanima. Neuron 13, 1235 - 1244 10.1016 / 0896-6273 (94) 90061-2 [PubMed] [Cross Ref]
  23. Jha S., Dong B., Sakata K. (2011). Tretman obogaćenog okoliša preokreće ponašanje slično depresiji i vraća smanjenu hipokampalnu neurogenezu i razinu proteina neurotrofnog faktora izvedenog iz mozga kod miševa kojima nedostaje njegova ekspresija kroz promotor IV. Transl. Psihijatrija 1: e40 10.1038 / tp.2011.33 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  24. Kato T., Iwamoto K. (2014). Sveobuhvatna analiza metilacije DNA i hidroksimetilacije u ljudskom mozgu i njegova implikacija u mentalnim poremećajima. Neurofarmakologija 80, 133 - 139 10.1016 / j.neuropharm.2013.12.019 [PubMed] [Cross Ref]
  25. Kelz MB, Chen J., Carlezon WA, Whisler K., Gilden L., Beckmann AM, i sur. (1999). Ekspresija transkripcijskog faktora deltaFosB u mozgu kontrolira osjetljivost na kokain. Priroda 401, 272 - 276 10.1038 / 45790 [PubMed] [Cross Ref]
  26. Kelz MB, Nestler EJ (2000). deltaFosB: molekularni prekidač koji stoji iza dugotrajne neuralne plastičnosti. Curi. Opin. Neural. 13, 715 - 720 10.1097 / 00019052-200012000-00017 [PubMed] [Cross Ref]
  27. Koob GF, Sanna PP, Bloom FE (1998). Neuroznanost ovisnosti. Neuron 21, 467 - 476 [PubMed]
  28. Larson EB, Graham DL, Arzaga RR, Buzin N., Webb J., Green TA, i sur. (2011). Prekomjerna ekspresija CREB-a u ljusci nucleus accumbens povećava pojačanje kokaina u štakora koji sami sebe primjenjuju. J. Neurosci. 31, 16447 - 16457 10.1523 / JNEUROSCI.3070-11.2011 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  29. Laviola G., Hannan AJ, Macrà S., Solinas M., Jaber M. (2008). Učinci obogaćenog okoliša na životinjske modele neurodegenerativnih bolesti i psihijatrijskih poremećaja. Neurobiol. Dis. 31, 159 - 168 10.1016 / j.nbd.2008.05.001 [PubMed] [Cross Ref]
  30. Lichti CF, Fan X., eng. RD, Zhang Y., Li D., Kong F., i sur. (2014). Obogaćivanje okoliša mijenja ekspresiju proteina kao i proteomski odgovor na kokain u nukleusu štakora. Ispred. Behav. Neurosci. 8: 246 10.3389 / fnbeh.2014.00246 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  31. Lobo MK, Zaman S., Damez-Werno DM, Koo JW, Bagot RC, Dinieri JA, i sur. (2013). F ”indukcija FosB-a u podtipovima strijastih sredina kičmenih neurona kao odgovor na kronične farmakološke, emocionalne i optogenetske stimulanse. J. Neurosci. 33, 18381 - 18395 10.1523 / JNEUROSCI.1875-13.2013 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  32. Louilot A., Le Moal M., Simon H. (1986). Diferencijalna reaktivnost dopaminergičkih neurona u nucleus accumbens kao odgovor na različite situacije u ponašanju. In vivo voltametrijsko ispitivanje u štakorima koji se slobodno kreću. Brain Res. 397, 395 - 400 10.1016 / 0006-8993 (86) 90646-3PubMed] [Cross Ref]
  33. McBride WJ, Kimpel MW, Mcclintick JN, Ding ZM, Edenberg HJ, Liang T., i sur. (2014). Promjene u ekspresiji gena unutar proširene amigdale nakon konzumiranja alkohola u alkoholu od strane adolescentskih štakora koji preferiraju alkohol (P). Pharmacol. Biochem. Behav. 117, 52 - 60 10.1016 / j.pbb.2013.12.009 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  34. Mlynarik M., Johansson BB, Jezova D. (2004). Obogaćeni okoliš utječe na adrenokortikalni odgovor na imunološki izazov i ekspresiju gena za glutamatski receptor u hipokampusu štakora. Ann. NY Acad. Sci. 1018, 273 - 280 10.1196 / annals.1296.032 [PubMed] [Cross Ref]
  35. Nestler EJ (2001). Molekularna neurobiologija ovisnosti. Am. J. Addict. 10, 201 - 217 10.1080 / 105504901750532094 [PubMed] [Cross Ref]
  36. Nestler EJ (2008). Pregled. Transkripcijski mehanizmi ovisnosti: uloga DeltaFosB-a. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 363, 3245 - 3255 10.1098 / rstb.2008.0067 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  37. Nestler EJ, Barrot M., Self DW (2001). DeltaFosB: kontinuirani molekularni prekidač za ovisnost. Proc. Nat. Acad. Sci. SAD 98, 11042 - 11046 10.1073 / pnas.191352698 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  38. Perrotti LI, Hadeishi Y., Ulery PG, Barrot M., Monteggia L., Duman RS i sur. (2004). Indukcija deltaFosB u moždanim strukturama povezanim s nagrađivanjem nakon kroničnog stresa. J. Neurosci. 24, 10594 - 10602 10.1523 / jneurosci.2542-04.2004 [PubMed] [Cross Ref]
  39. Perrotti LI, Weaver RR, Robison B., Renthal W., Maze I., Yazdani S., i sur. (2008). Različiti obrasci indukcije DeltaFosB u mozgu pomoću droga zlostavljanja. Synapse 62, 358 - 369 10.1002 / syn.20500 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  40. Lonci KK, Vialou V., Nestler EJ, Laviolette SR, Lehman MN, Coolen LM (2013). Prirodne i lijekovne nagrade djeluju na uobičajene mehanizme neuralne plastičnosti s F ”FosB kao ključnim posrednikom. J. Neurosci. 33, 3434 - 3442 10.1523 / jneurosci.4881-12.2013 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  41. Rebec GV, Christensen JR, Guerra C., Bardo MT (1997). Regionalne i vremenske razlike u dopaminskom efluksu u realnom vremenu u nucleus accumbens tijekom slobodnog izbora. Brain Res. 776, 61 - 67 10.1016 / s0006-8993 (97) 01004-4PubMed] [Cross Ref]
  42. Robison AJ, Vialou V., Mazei-Robison M., Feng J., Kourrich S., Collins M., et al. (2013). Bihevioralni i strukturalni odgovori na kronični kokain zahtijevaju prednju petlju koja uključuje F ”FosB i protein kinazu II ovisnu o kalciju / kalmodulinu u shellusu nucleus accumbens. J. Neurosci. 33, 4295 - 4307 10.1523 / jneurosci.5192-12.2013 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  43. Smith JK, Neill JC, Costall B. (1997). Uvjeti stanovanja nakon odbića utječu na učinke kokaina i d-amfetamina na ponašanje. Psihofarmakologija (Berl) 131, 23 - 33 10.1007 / s002130050261 [PubMed] [Cross Ref]
  44. Solinas M., Chauvet C., Thiriet N., El Rawas R., Jaber M. (2008). Ukidanje ovisnosti o kokainu obogaćivanjem okoliša. Proc. Nat. Acad. Sci. SAD 105, 17145 - 17150 10.1073 / pnas.0806889105 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  45. Solinas M., Thiriet N., El Rawas R., Lardeux V., Jaber M. (2009). Obogaćivanje okoliša u ranim fazama života smanjuje bihevioralne, neurokemijske i molekularne učinke kokaina. Neuropsihofarmakologija 34, 1102 - 1111 10.1038 / npp.2008.51 [PubMed] [Cross Ref]
  46. Stepenice DJ, Prendergast MA, Bardo MT (2011). Ekološki uzrokovane razlike u kortikosteronu i blokadi glukokortikoidnih receptora samoprimjene amfetamina u štakora. Psihofarmakologija (Berl) 218, 293 - 301 10.1007 / s00213-011-2448-4 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  47. Thiel KJ, Pentkowski NS, Peartree NA, slikar MR, Neisewander JL (2010). Ekološki uvjeti života uvedeni tijekom prisilne apstinencije mijenjaju ponašanje koje traži kokain i ekspresiju Fos proteina. Neuroznanost 171, 1187 - 1196 10.1016 / j.neuroscience.2010.10.001 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  48. Thiel KJ, Sanabria F., Pentkowski NS, Neisewander JL (2009). Učinci anti-žudnje obogaćivanja okoliša. Int. J. Neuropsihofarmakol. 12, 1151 - 1156 10.1017 / s1461145709990472 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  49. van Winkel M., Peeters F., Van Winkel R., Kenis G., Collip D., Geschwind N., et al. (2014). Utjecaj varijacije u BDNF genu na osjetljivost društvenog stresa i utjecaj pozitivnih emocija na puferiranje: replikacija i proširenje interakcije gen-okoliš. Eur. Neuropsychopharmacol. 24, 930 - 938 10.1016 / j.euroneuro.2014.02.005 [PubMed] [Cross Ref]
  50. Venebra-Muà ± oz A., Corona-Morales A., Santiago-GarcÃa J., Melgarejo-Gutérrez M., Caba M., Garcá-GarcÃa F. (2014). Obogaćeni okoliš umanjuje samoprimjenu nikotina i inducira promjene u ekspresiji F ”FosB u prefrontalnom korteksu štakora i nucleus accumbens. Neuroreport 25, 694 - 698 10.1097 / wnr.0000000000000157 [PubMed] [Cross Ref]
  51. Vialou V., Robison AJ, Laplant QC, Covington HE, Dietz DM, Ohnishi YN, et al. (2010). DeltaFosB u krugovima nagrađivanja mozga posreduje otpornost na stres i antidepresivne odgovore. Nat. Neurosci. 13, 745 - 752 10.1038 / nn.2551 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  52. Wallace DL, Vialou V., Rios L., Carle-Florence TL, Chakravarty S., Kumar A., et al. (2008). Utjecaj DeltaFosB-a u nucleus accumbens na ponašanje koje se odnosi na prirodno nagrađivanje. J. Neurosci. 28, 10272 - 10277 10.1523 / jneurosci.1531-08.2008 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  53. Wang Y., Cesena TI, Ohnishi Y., Burger-Caplan R., Lam V., Kirchhoff PD, et al. (2012). Probir malih molekula identificira regulatore transkripcijskog faktora F ”FosB. ACS Chem. Neurosci. 3, 546 - 556 10.1021 / cn3000235 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  54. Werme M., Messer C., Olson L., Gilden L., Thorén P., Nestler EJ, et al. (2002). Delta FosB regulira rad kotača. J. Neurosci. 22, 8133 - 8138 [PubMed]
  55. Winstanley CA, Bachtell RK, Theobald DE, Laali S., Green TA, Kumar A., et al. (2009a). Povećana impulzivnost tijekom povlačenja iz kokainske samouprave: uloga DeltaFosB-a u orbitofrontalnom korteksu. Cereb. Cortex 19, 435 - 444 10.1093 / cercor / bhn094 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  56. Winstanley CA, Green TA, Theobald DE, Renthal W., LaPlant Q., DiLeone RJ, i sur. (2009b). Indukcija DeltaFosB-a u orbitofrontalnom korteksu pojačava lokomotornu senzibilizaciju unatoč ublažavanju kognitivne disfunkcije uzrokovane kokainom. Pharmacol. Biochem. Behav. 93, 278 - 284 10.1016 / j.pbb.2008.12.007 [PMC slobodan članak] [PubMed] [Cross Ref]
  57. Winstanley CA, LaPlant Q., Theobald DE, Green TA, Bachtell RK, Perrotti LI, i sur. (2007). Indukcija DeltaFosB u orbitofrontalnom korteksu posreduje u toleranciji kognitivne disfunkcije izazvane kokainom. J. Neurosci. 27, 10497 - 10507 10.1523 / jneurosci.2566-07.2007 [PubMed] [Cross Ref]
  • Wise RA (1998). Aktivacija lijekova putem mozga nagrađivanja. Ovisi o alkoholu. 51, 13 – 22 10.1016 / s0376-8716 (98) 00063-5PubMed] [Cross Ref]