KOMENTARI: Delta FosB jedan je od primarnih molekula ovisnosti. Podiže se ili akumulira tijekom procesa ovisnosti, pojačavajući ovisničko ponašanje i ponovno povezivanje mozga. Povećava se je li ovisnost kemijska ili bihevioralna. Ova studija pokazuje da se akumulira tijekom seksualnih aktivnosti i konzumiranja šećera. Istraživači su također otkrili da je seksualna aktivnost povećala potrošnju šećera. Delta FosB može biti uključen u jednu ovisnost koja pojačava drugu ovisnost. Pitanje je - kako "prekomjerna konzumacija" pornografije utječe na Delta FosB? Budući da je dopamin taj koji pokreće DeltaFosB, sve ovisi o vašem mozgu.
Potpuna studija: Utjecaj ΔFosB u nuklearnim smetnjama na ponašanje vezano uz prirodne nagrade
J Neurosci. 2008 listopad 8; 28 (41): 10272-10277.
doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1531-08.2008.
Deanna L Wallace1,2, Vincent Vialou1,2, Loretta Rios1,2, Tiffany L. Carle-Firenca1,2, Sumana Chakravarty1,2, Arvind Kumar1,2, Danielle L. Graham1,2, Thomas A. Green1,2, Anne Kirk1,2, Sergio D. J. DiLeone3, Eric J. Nestler1,2,4 i Carlos A. Bolaños-Guzmán1,2,5 +
+ Napomene autora
Sadašnja adresa DL Wallacea: Helen Willis Neuroscience Institute, University of California, Berkeley, Berkeley, CA 94720.
Sadašnja adresa TL Carle-Florence: Istraživački laboratoriji Mary Kay, Dallas, TX 75379.
Sadašnja adresa DL Grahama: Merck Laboratories, Boston, MA 02115.
Sadašnja adresa TA Green: Sveučilište Virginia Commonwealth, Richmond, VA 23284.
Sadašnja adresa EJ Nestler: Odjel za neuroznanost, Medicinski fakultet Mount Sinai, New York, NY 10029.
Sažetak
Pokazalo se da transkripcijski faktor deltaFosB (ΔFosB), induciran u nucleus accumbens (NAc) kroničnom izloženošću lijekovima zlouporabe, posreduje senzibilizirane odgovore na te lijekove. Međutim, manje je poznato o ulozi ΔFosB u reguliranju odgovora na prirodne nagrade. Ovdje pokazujemo da dva snažna prirodna nagrađivanja, saharoza i seksualno ponašanje povećavaju razine ΔFosB u NAc. Zatim koristimo virusni prijenos gena kako bismo proučili kako takva indukcija ΔFosB utječe na reakcije ponašanja na ove prirodne nagrade. Pokazali smo da prekomjerna ekspresija ΔFosB u NAc povećava unos saharoze i promiče aspekte seksualnog ponašanja. Osim toga, pokazali smo da životinje s prethodnim seksualnim iskustvom, koje pokazuju povećane razine ΔFosB, također pokazuju porast potrošnje saharoze. Ovaj rad sugerira da ΔFosB nije samo induciran u NAc lijekovima zlostavljanja, nego i prirodnim stimulirajućim stimulansima. Osim toga, naši rezultati pokazuju da kronična izloženost podražajima koji induciraju ΔFosB u NAc-u može povećati potrošnju drugih prirodnih nagrada.
Uvod
ΔFosB, transkripcijski faktor obitelji Fos, je skraćeni proizvod gena fosB (Nakabeppu i Nathans, 1991). Izražava se na relativno niskim razinama u usporedbi s drugim proteinima obitelji Fos kao odgovor na akutne podražaje, ali se akumulira na visoke razine u mozgu nakon kronične stimulacije zbog svoje jedinstvene stabilnosti (Nestler, 2008). Ta se akumulacija događa na način specifičan za regiju kao odgovor na mnoge tipove kronične stimulacije, uključujući kroničnu primjenu lijekova zlostavljanja, napadaje, antidepresivne lijekove, antipsihotičke lijekove, neuronske lezije i nekoliko tipova stresa [za pregled, vidi Cenci (2002) ) i Nestler (2008)].
Funkcionalne posljedice indukcije ΔFosB najbolje se razumiju za lijekove koji zlostavljaju, a koji protein najistaknutije induciraju u nucleus accumbens (NAc), što je odgovor za gotovo sve vrste zlouporabe droga (Muller i Unterwald, 2005; McDaid i sur. , 2006; Nestler, 2008; Perrotti i sur., 2008). NAc je dio trbušnog striatuma i važan je živčani supstrat za nagrađivanje djelovanja zlostavljanih droga. Sukladno tome, sve veći broj dokaza sugerira da indukcija ΔFosB u ovoj regiji povećava osjetljivost životinje na korisne učinke zlouporabe droga, a može povećati i motivaciju za njihovo dobivanje. Dakle, prekomjerna ekspresija ΔFosB u NAc dovodi do toga da životinje razvijaju sklonosti prema kokainu ili morfiju, ili do samokontrole kokaina, u nižim dozama lijeka, i pojačavaju pritisak poluge za kokain u paradigmi progresivnog omjera (Kelz i sur., 1999 ; Colby i sur., 2003 .; Zachariou i sur., 2006).
Osim svoje uloge u posredovanju u nagrađivanju lijekova, NAc je uključen u reguliranje odgovora na prirodne nagrade, a nedavni radovi ukazuju na vezu između prirodnih nagrada i ΔFosB. Pokazalo se da dobrovoljni rad kotača povećava razine ΔFosB u NAc, a prekomjerna ekspresija ΔFosB unutar ovog područja mozga uzrokuje stalni porast trčanja, koje traje nekoliko tjedana, u usporedbi s kontrolnim životinjama, čije platoe tijekom 2 tjedana (Werme i sur.) ., 2002). Slično tome, dijeta s visokim udjelom masti inducira ΔFosB u NAc (Teegarden i Bale, 2007), dok ΔFosB prekomjerna ekspresija u ovoj regiji povećava instrumentalnu reakciju na nagradu za hranu (Olausson et al., 2006). Dodatno, fosB gen je uključen u ponašanje majke (Brown et al., 1996). Međutim, malo je informacija dostupno o odnosu između ΔFosB i seksualnog ponašanja, jedne od najjačih prirodnih nagrada. Štoviše, još je manje očito moguće uključivanje ΔFosB u kompulzivnije, čak i "ovisničke" modele prirodnog nagrađivanja. Na primjer, nekoliko izvješća pokazalo je aspekt sličan ovisnosti u paradigmi unosa saharoze (Avena i sur., 2008).
Kako bismo proširili naše znanje o djelovanju ΔFosB u ponašanju prirodnog nagrađivanja, istražili smo indukciju ΔFosB u NAc-u u modelima za konzumiranje i seksualno ponašanje saharoze. Također smo utvrdili kako prekomjerna ekspresija ΔFosB u NAc modificira reakcije ponašanja na ove prirodne nagrade, te može li prethodna izloženost jednoj prirodnoj nagradi poboljšati druga prirodna ponašanja.
Materijali i metode
Sve životinjske postupke odobrio je Odbor za institucionalnu njegu i uporabu životinja na Medicinskom centru Sveučilišta Texas.
Seksualno ponašanje.
Spolno iskusni mužjaci Sprague Dawley štakora (Charles River) generirani su tako da im je omogućeno da se pare s receptivnim ženkama do ejakulacije, N1 – 2 puta tjedno za 8 – 10 tjedana za ukupno 14 sesija. Seksualno ponašanje je ocijenjeno kao što je prethodno opisano (Barrot et al., 2005). Kontrolni mužjaci nastali su izlaganjem istoj areni i posteljini, u istom vremenskom razdoblju, kao i iskusni mužjaci. Ženke nikada nisu uvedene u arenu s tim kontrolnim mužjacima. U odvojenom eksperimentu, generirana je dodatna eksperimentalna skupina: mužjaci su uvedeni u ženku koja je liječena hormonima i koja još nije ušla u estrus. Ti muškarci su pokušali uzdizati i uvesti u trag; međutim, budući da su ženke bile nereceptivne, seksualno ponašanje nije postignuto u ovoj skupini. Osamnaest sati nakon posljednje sesije, životinje su perfundirane ili odrubljene glavom, a mozak je uzet za obradu tkiva. Za drugu skupinu životinja, 5 d nakon 14th sesije, testirana je prednost saharoze kao što je opisano u nastavku. Za dodatne pojedinosti pogledajte dopunske metode (dostupne na www.jneurosci.org kao dopunski materijal).
Potrošnja saharoze.
U prvom eksperimentu (Sl. 1a), štakorima je dat neograničen pristup dvjema bocama vode za 2 d, nakon čega je slijedila po jedna boca vode i saharoze za 2 d pri povećanju koncentracija saharoze (0.125-50%). 6 d razdoblje od dvije boce vode samo je slijedilo, zatim 2 d jedne boce vode i boca 0.125% saharoze. U drugom eksperimentu (Sl. 1b, c, 2), štakorima je dat neograničen pristup svakoj boci vode i 10% saharoze za 10 d. Kontrolne životinje primale su samo dvije boce vode. Životinje su perfundirane ili brzo dekapitirane, a mozgovi su sakupljeni za obradu tkiva.
Izbor s dvije boce.
Paradigma izbora s dvije boce je provedena kao što je prethodno opisano (Barrot et al., 2002). Prije kirurškog zahvata, radi kontrole mogućih individualnih razlika, životinje su predtestirane tijekom prve 30 min mračne faze za postupak izbora s dvije boce između vode i 1% saharoze. Tri tjedna nakon prijenosa gena posredovanog virusom (vidi dolje) i prije bilo kakvog dodatnog testiranja ponašanja, životinje koje su dobivale samo vodu su zatim testirane na postupak odabira dva bočice između 30 min između vode i otopine 1% saharoze.
Seksualno iskusne i kontrolne životinje nisu imale pretestirani postupak prije seksualnog ponašanja. Pet dana nakon 14th sesije seksualnog (ili kontrolnog) ponašanja, životinjama je dan test s dvije boce između vode i otopine 1% saharoze tijekom prvog 30 min njihovog ciklusa mraka i svjetla. Odvojene skupine seksualno iskusnih i kontrolnih životinja korištene su za mjerenje ΔFosB razine nakon seksualnog ponašanja i za proučavanje učinka seksualnog ponašanja na sklonost saharozi.
Western blotting.
NAc disekcije dobivene disekcijom bušenja analizirane su Western blot-om kao što je prethodno opisano (Perrotti et al., 2004), koristeći zečje poliklonsko anti-FosB antitijelo [za karakterizaciju antitijela, vidi Perrotti et al. (2004)] i monoklonsko antitijelo prema gliceraldehid-3-fosfat dehidrogenazi (GAPDH) (RDI-TRK5G4-6C5; Istraživačka dijagnostika), koja je služila kao kontrolni protein. Razine proteina ΔFosB normalizirane su na GAPDH, a uspoređeni su eksperimentalni i kontrolni uzorci. Za dodatne pojedinosti pogledajte dopunske metode (dostupne na www.jneurosci.org kao dopunski materijal).
Imunohistokcmija.
Životinje su perfundirane, i tkiva mozga su tretirana pomoću objavljenih imunohistokemijskih metoda (Perrotti et al., 2005). Budući da se posljednja izloženost nagrađivanju podražajima pojavila prije analize, smatrali smo da FosB-imunoreaktivnost, detektiranu s pan-FosB antitijelom (SC-18; Santa Cruz Biotechnology), odražava ΔFosB (Perrotti et al., 24). , 48). Za dodatne pojedinosti pogledajte dopunske metode (dostupne na www.jneurosci.org kao dopunski materijal).
Prijenos gena posredovan virusom.
Operacija je provedena na mužjacima Sprague Dawley štakora. Vektori adenokombiniranog virusa (AAV) injicirani su bilateralno, 1.5 μl po strani, u NAc kao što je ranije opisano (Barrot et al., 2005). Ispravno postavljanje potvrđeno je nakon pokusa na 40 μm sekcijama obojenim cresil-ljubičastom bojom. Vektori uključuju kontrolu koja eksprimira samo zeleni fluorescentni protein (GFP) (AAV-GFP) ili AAV koji eksprimira divlji tip ΔFosB i GFP (AAV-ΔFosB) (Zachariou et al., 2006). Na temelju vremenskog tijeka ekspresije transgena unutar NAc, životinje su testirane na ponašanje 3-4 tjedana nakon injekcije AAV vektora, kada je ekspresija transgena maksimalna (Zachariou i sur., 2006). Za dodatne pojedinosti pogledajte dopunske metode (dostupne na www.jneurosci.org kao dopunski materijal).
Statistička analiza.
Značaj je izmjeren pomoću dvofaktorskih ANOVA ponovljenih mjerenja, kao i Student-ovim t testovima, koji su ispravljeni tamo gdje je navedeno za višestruku usporedbu. Podaci su izraženi kao srednje vrijednosti ± SEM. Statistička značajnost definirana je kao p <0.05.
Rezultati
Kronična izloženost saharozi inducira povećani unos saharoze i ponašanje slično senzibilizaciji
Primijenili smo paradigmu izbora s dvije boce u kojoj se koncentracija saharoze približno udvostručila svake 2 d nakon 2 d dvije boce vode. Koncentracija saharoze započela je na 0.125% i povećana na 50%. Životinje nisu pokazale preferenciju saharoze sve do 0.25% saharoze, a zatim su pile više saharoze od vode u svim višim koncentracijama. Počevši od koncentracije 0.25%, životinje su pile povećane količine saharoze sve dok nije postignut maksimalni volumen saharoze na 5 i 10%. Na 20% i više, počeli su smanjivati svoj volumen saharoze kako bi održali stalne razine ukupne potrošnje saharoze (slika 1a, umetak). Nakon ove paradigme, životinje su provele 6 d samo s dvije boce vode, a zatim su bile izložene izboru 0.125% bočice saharoze ili vode za 2 d. Životinje su u toj koncentraciji popile više sukroze nego vode i pokazale su značajnu prednost saharoze u usporedbi s nedostatkom preferencije opažene nakon početne izloženosti ovoj koncentraciji saharoze na dan 1.
Slika 1.
Paradigme izbora saharoze s dvije boce pokazuju porast potrošnje saharoze. a, Povećane koncentracije saharoze dovode do ponašanja unosa u "obrnutom obliku slova U", zajedno s ponašanjem sličnim relapsu i senzibilizaciji nakon razdoblja povlačenja [značajna razlika između unosa vode i saharoze na 2 d pri svakoj koncentraciji od 0.25% naknadna izloženost saharozi (t (30) = 4.81; p <0.001; n = 8, ispravljeno za višestruku usporedbu)]. Ulaz, unos predstavljen kao ukupni grami saharoze unesene pri svakoj koncentraciji tijekom 2 dana, što ukazuje na stabilizirani unos u višim koncentracijama. b, Životinje na 10 d paradigme izbora s dvije bočice pokazuju sve veće količine unosa saharoze tijekom 1. dana (unos je prikazan samo jedan dan). Dvofaktorske ponovljene mjere ANOVA otkrile su glavni učinak dana (F (3,27) = 42.3; p <0.001), saharoze (F (1,9) = 927.2; p <0.001) i saharoze × dana (F (3,27) = 44.8; p <0.001; n = 10 / grupa). c, Povećano debljanje u usporedbi s kontrolnim životinjama (samo na vodi) s izloženošću saharozi. Dvofaktorske ponovljene mjere ANOVA pokazuju značajan glavni učinak dana (F (5,70) = 600; p <0.001) pri čemu obje skupine s vremenom dobivaju na težini i značajnu interakciju saharoze i dana (F (5,70 ) = 17.1; p <0.001; n = 10 / skupina), što sugerira da grupa saharoze s vremenom dobiva sve veću težinu.
Budući da je maksimalni unos volumena postignut u koncentraciji 10%, naivnim životinjama je omogućen izbor između jedne boce vode i jedne bočice 10% saharoze za 10 d i uspoređene s kontrolnom skupinom koja je dala samo dvije boce vode. Životinje saharoze izgrađene su na višim razinama unosa saharoze po danu 10 (sl. 1b). Oni su također dobili značajno veću težinu nakon nastavka izlaganja saharozi u usporedbi s kontrolnim životinjama, pri čemu se razlika u težini povećavala tijekom vremena (Slika 1c).
Piće saharoze povećava razine ΔFosB u NAc
Analizirali smo ove životinje na 10% sukroznoj paradigmi za razine ΔFosB u NAc korištenjem Western blotinga (Sl. 2a) i imunohistokemije (Sl. 2b). Obje metode otkrile su indukciju proteina ΔFosB u ovoj regiji mozga u saharozi u usporedbi s kontrolnim životinjama. Budući da je cjelokupna sekvenca ΔFosB proteina sadržana unutar FosB pune dužine, antitijela koja se koriste za detekciju imunoreaktivnosti slične FosB prepoznaju oba proteina (Perrotti et al., 2004, 2005). Međutim, Western blot je otkrio da je samo ΔFosB značajno induciran sa konzumiranjem saharoze. To ukazuje da razlika u signalu opažena imunohistokemijom predstavlja ΔFosB. Povećanje zabilježeno na slici 2b pronađeno je u NAc jezgri i ljusci, ali ne u dorzalnom striatumu (podaci nisu prikazani).
Slika 2.
Konzumacija saharoze i seksualno ponašanje povećavaju ekspresiju ΔFosB u NAc. a, Kronična konzumacija 10% saharoze u paradigmi izbora dvije bočice, kao i seksualno ponašanje, povećavaju ekspresiju ΔFosB u NAc Western blotom (saharoza, t (11) = 2.685; * p = 0.021; n = 5– 8; seksualno ponašanje, t (12) = 2.351; * p = 0.037; n = 6–8). Muškarci za kontrolu njuha ne razlikuju se značajno od kontrolnih muškaraca bez spola (t (10) = 0.69; p> 0.50; n = 4–8). NS, beznačajno. b, Odjeljci mozga životinja iskusnih saharozom pokazuju povećanu imunoreaktivnost ΔFosB u usporedbi s kontrolnim životinjama u NAc imunohistokemijom. Slike (10 ×) predstavljaju višestruke dijelove mozga od šest štakora u svakoj tretiranoj skupini. AC, Prednja komisura. c, Dijelovi mozga seksualno iskusnih životinja pokazuju povećanu imunoreaktivnost ΔFosB u usporedbi s kontrolnim kolegama u NAc imunohistokemijom. Slike (10 ×) predstavljaju višestruke dijelove mozga od šest do osam štakora u svakoj tretiranoj skupini.
Spolno ponašanje povećava razine ΔFosB u NAc
Zatim smo istražili učinke kroničnog seksualnog ponašanja na indukciju ΔFosB u NAc. Seksualno iskusnim mužjacima štakora omogućen je neograničen pristup s receptivnom ženkom do ejakulacije za 14 sesije tijekom 8-10 vremenskog perioda. Važno je da kontrolne životinje nisu bile kućne kontrole, već su bile generirane sličnim rukovanjem na danima testiranja i izloženosti areni na otvorenom polju i posteljini u kojoj je došlo do kopulacije u istom vremenskom razdoblju, ali bez izlaganja receptivnoj ženki, koja je kontrolirala djelovanje mirisa i rukovanja. Koristeći Western blotting, otkrili smo da seksualno iskustvo značajno povećava razine ΔFosB u usporedbi s kontrolnom skupinom (Sl. 2a), bez uočenih razina FosB pune duljine. U skladu s tim podacima, imunohistokemija je pokazala povećanje ΔFosB obojenja u jezgri i ljusci NAc (slika 2c), ali ne i dorzalnog striatuma (podaci nisu prikazani).
Kako bi se osiguralo da se povećanje ΔFosB opaženo kod seksualno iskusnih životinja ne može pripisati socijalnoj interakciji ili nekom drugom poticajnom uzročniku koji nije povezan s parenjem, generirali smo nematore mužjake, koji su bili izloženi ženkama koje su bile tretirane hormonima, ali im nije bilo dopušteno kopuliranje. Ovi mužjaci nisu pokazali razliku u ΔFosB razinama u usporedbi s odvojenim skupom životinja za kontrolu mirisa i arene (Sl. 2a), što ukazuje na to da se indukcija ΔFosB javlja kao odgovor na seksualno ponašanje, a ne na društvene ili nepromjenjive znakove.
Prekomjerna ekspresija ΔFosB u NAc povećava unos saharoze
Koristeći virusno posredovani sustav prekomjerne ekspresije, koji omogućava stabilnu ekspresiju ΔFosB tijekom nekoliko tjedana (Zachariou i sur., 2006.) (slika 3a), istražili smo utjecaj viših razina ΔFosB, posebno usmjerenih na NAc, na pijenje saharoze ponašanje (slika 3b). Prvo smo osigurali da nije bilo razlika u početnom ponašanju saharoze prije kirurškog zahvata s pretestom za unos saharoze (AAV-GFP, 6.49 ± 0.879 ml; AAV-ΔFosB, 6.22 ± 0.621 ml; n = 15 / skupina; p> 0.80). Tri tjedna nakon kirurškog zahvata, kada je ekspresija ΔFosB bila stabilna oko 10 dana, životinjama je dodan postharuški test na saharozi. Skupina AAV-ΔFosB popila je znatno više saharoze od kontrolne skupine AAV-GFP (slika 3b). Nije bilo razlike u količini unosa vode između dviju skupina (AAV-GFP, 0.92 ± 0.019 ml; AAV-ΔFosB, 0.95 ± 0.007 ml; n = 15 / skupina; p> 0.15), što upućuje na to da je učinak ΔFosB specifičan je za saharozu.
Slika 3.
Prekomjerna ekspresija ΔFosB u NAc regulira aspekte prirodnog nagrađivanja. a, Prikaz ciljnog mjesta NAc putem bilateralnog virusnog posredovanog genetskog prijenosa i primjera ekspresije ΔFosB, detektiranog imunohistokemijom, nakon injekcije AAV-ΔFosB. b, Injekcija AAV-ΔFosB u NAc rezultira povećanim unosom saharoze u usporedbi s kontrolama koje su injicirane s AAV-GFP (t (28) = 2.208; * p = 0.036; n = 15 / grupa). Isto tako, 10 tjedna seksualnog ponašanja, u usporedbi s seksualno naivnim kontrolama, povećava unos saharoze (t (14) = 2.240; * p = 0.042; n = 7 – 9). c, prekomjerna ekspresija ΔFosB smanjuje broj intromisija potrebnih da se postigne ejakulacija kod seksualno naivnih životinja u usporedbi s GFP kontrolama (t (30) = 2.145; * p = 0.04; t (15) = 17; #p = 30; n = 1.916-0.065).
Prekomjerna ekspresija ΔFosB u NAc utječe na seksualno ponašanje
Zatim smo ispitali da li prekomjerna ekspresija ΔFosB u NAc regulira seksualno ponašanje naivnih i iskusnih životinja. Iako nismo pronašli nikakve razlike u parametrima seksualnog ponašanja između AAV-ΔFosB- i -GFP-tretiranih životinja (vidi dodatnu tablicu S1, dostupno na www.jneurosci.org kao dopunski materijal), prekomjerna ekspresija ΔFosB kod naivnih životinja značajno je smanjila broj intromisija potrebnih za dosezanje ejakulacije za prvo iskustvo seksualnog ponašanja (Sl. 3c). Također je postojao trend smanjenja postejaculacijskog intervala za ΔFosB grupu nakon prvog seksualnog iskustva (sl. 3c). Nasuprot tome, nisu uočene razlike u latencijama za gomile, intromisije ili ejakulaciju kod bilo naivnih ili iskusnih životinja (vidi dodatnu tablicu S1, dostupno na www.jneurosci.org kao dopunski materijal). Slično tome, nije uočena razlika za omjer intromisije [broj intromisija / (broj intromisija + broj nosača]], iako to može biti zbog velike varijabilnosti u broju nosača u svakoj skupini.
Seksualno iskustvo povećava unos saharoze
Budući da smo otkrili povećanje ΔFosB razine u NAc nakon oba uzimanja saharoze i seksualnog iskustva, a prekomjerna ekspresija ΔFosB utječe na reakcije ponašanja na obje nagrade, bilo je zanimljivo ispitati je li prethodna izloženost jednom od nagrada značajno utjecala na reakcije na ponašanje drugih , Prije seksualnog iskustva, naivne životinje bile su nasumično raspoređene u kontrolne ili spolne uvjete. Životinje su tada bile izložene seksualnim iskustvima ili kontrolnim uvjetima, kao što je prethodno opisano, tijekom 8 – 10 tjedana. Pet dana nakon posljednje seksualne sesije, životinje su podvrgnute 30 min. Dvobojnoj paradigmi izbora između jedne boce vode i jedne od saharoze. Otkrili smo da su seksualno iskusne životinje popile znatno više saharoze nego kontrole (Slika 3b). Nije uočena razlika između spolno iskusnih i kontrolnih životinja s unosom vode (kontrola, 1.21 ± 0.142 ml; iskusan spol, 1.16 ± 0.159 ml; n = 7-9; p = 0.79), što ukazuje da je učinak specifičan za saharozu.
Rasprava
Ova studija premošćuje prethodni jaz u literaturi u rasvjetljavanju uloge ΔFosB u ponašanju prirodnog nagrađivanja povezanom sa spolom i saharozom. Prvo smo odlučili utvrditi da li se ΔFosB akumulira u NAc, ključnoj regiji za nagrađivanje mozga, nakon kronične izloženosti prirodnim nagradama. Važno obilježje ovog rada bilo je davanje životinjama izbora u svom ponašanju, po analogiji s paradigmama samoupravljanja lijekovima. Time se osiguralo da je svaki utjecaj na razine ΔFosB povezan s dobrovoljnom potrošnjom nagrade. Model saharoze (slika 1) pokazuje aspekte ponašanja sličnog ovisnosti u usporedbi s drugim modelima unosa saharoze: izbor između nagrađivanja i kontrole, krivulja doze-odgovor u obliku obrnutog U-oblika, senzibilizirani odgovor nakon povlačenja i prekomjerni unos. Ovaj model također uzrokuje povećanje tjelesne težine, što nije vidljivo u drugim modelima, kao što je dnevni šećerni model (Avena et al., 2008).
Naši podaci prvi put pokazuju da dva ključna tipa prirodnih nagrada, saharoza i spol, povećavaju razine ΔFosB u NAc. Ta povećanja su opažena Western blottingom i imunohistokemijom; upotrebom oba postupka osigurava se da je promatrani proteinski proizvod doista ΔFosB, a ne FosB pune duljine, drugi proizvod fosB gena. Selektivna indukcija ΔFosB sa saharozom i spolom slična je selektivnoj indukciji ΔFosB u NAc nakon kronične primjene gotovo svih vrsta zlouporabe droga (vidi Uvod). Treba primijetiti, međutim, da je zapažanje da je stupanj indukcije ΔFosB u NAc ovdje promatran u odgovoru na prirodne nagrade manji od onog koji se vidi za nagrade za lijekove: konzumiranje saharoze i seksualno ponašanje proizveli su porast 40-60% u ΔFosB razinama u kontrastu do višestruke indukcije koja se vidi kod mnogih lijekova zlouporabe (Perrotti et al., 2008).
Drugi cilj ovog istraživanja bio je istražiti funkcionalne posljedice indukcije ΔFosB u NAc-u na prirodna ponašanja vezana uz nagrađivanje. Velik dio našeg prethodnog rada na utjecaju ΔFosB na nagradu za lijek iskoristio je inducibilne bitransgenične miševe, u kojima je ekspresija ΔFosB usmjerena na NAc i dorzalni striatum. Ovi miševi s prekomjernom ekspresijom ΔFosB pokazuju poboljšane reakcije na ponašanje kokaina i opijata, kao i povećano kretanje kotača i instrumentalni odgovor na hranu (vidi Uvod). U ovoj studiji koristili smo nedavno razvijeni sustav prijenosa gena posredovanim virusom kako bismo stabilno prekomjerno eksprimirali ΔFosB u ciljanim područjima mozga štakora (Zachariou et al., 2006). Ovdje smo pronašli da je prekomjerna ekspresija ΔFosB povećala unos saharoze u usporedbi s kontrolnim životinjama, bez razlika u unosu vode između dviju skupina.
Također smo istražili kako ΔFosB utječe na seksualno ponašanje. Pokazali smo da prekomjerna ekspresija ΔFosB u NAc smanjuje broj intromisija potrebnih za ejakulaciju kod seksualno naivnih životinja. To se ne podudara s drugim razlikama u naivnom seksualnom ponašanju, uključujući promjene u latencijama gora, intromisije ili ejakulacije. Osim toga, prekomjerna ekspresija ΔFosB nije utjecala na bilo koji aspekt seksualnog ponašanja kod seksualno iskusnih životinja. Sposobnost manipulacije u NAc-u da utječe na seksualno ponašanje nije iznenađujuća s obzirom na sve veće dokaze da ovo područje nagrađivanja mozga regulira seksualno ponašanje (Balfour et al., 2004; Hull i Dominguez, 2007). ΔFosB-inducirano smanjenje broja intromisija moglo bi odražavati poboljšanje seksualnog ponašanja, s tim da se naivne životinje s ΔFosB prekomjernom ekspresijom u NAc ponašaju više kao iskusne životinje. Na primjer, u testovima ponovljenog seksualnog iskustva, životinjama je potrebno manje intromisija da bi došlo do ejakulacije (Lumley i Hull, 1999). Osim toga, trend smanjenja postejaculacijskog intervala s prekomjernom ekspresijom ΔFosB također odražava ponašanje promatrano kod seksualno motiviranih, iskusnih muškaraca (Kippin i van der Kooy, 2003). Zajedno, ovi rezultati sugeriraju da prekomjerna ekspresija ΔFosB kod naivnih životinja može olakšati seksualno ponašanje tako što naivne životinje nalikuju iskusnijim ili seksualno motiviranim životinjama. S druge strane, nismo uočili značajan učinak prekomjerne ekspresije ΔFosB na iskusno seksualno ponašanje. Kompleksnije studije ponašanja seksualnog ponašanja (npr. Uvjetovana preferencija mjesta) mogu bolje razlikovati moguće učinke ΔFosB.
Na kraju, istražili smo kako prethodna izloženost jednoj prirodnoj nagradi utječe na reakcije ponašanja na drugu. Točnije, utvrdili smo učinak prethodnog seksualnog iskustva na unos saharoze. Iako su i kontrolne i seksualno iskusne životinje pokazale snažnu sklonost saharozi, seksualno iskusne životinje popile su mnogo više saharoze, bez promjene u potrošnji vode. Ovo je zanimljivo otkriće, jer sugerira da prethodna izloženost jednoj nagradi može povećati vrijednost nagrađivanja drugog poticajnog stimulansa, kao što bi se očekivalo da postoji djelomično podijeljena molekularna osnova (npr. ΔFosB) osjetljivosti nagrade. Slično ovoj studiji, ženke hrčaka prethodno izložene seksualnom ponašanju ispoljavale su pojačanu osjetljivost na ponašanje kokaina u ponašanju (Bradley i Meisel, 2001.). Ova otkrića podupiru pojam plastičnosti unutar nagradnog kruga mozga, jer se percipirana vrijednost sadašnjih nagrada temelji na prošlim izloženostima nagradama.
Sažeto, ovdje predstavljeni rad pruža dokaze da, uz zlouporabu droga, prirodne nagrade induciraju i razine ΔFosB u NAc. Isto tako, prekomjerno izražavanje ΔFosB u ovoj regiji mozga regulira ponašanje životinja u ponašanju na prirodne nagrade, kao što je ranije primijećeno za nagrade za lijekove. Ova otkrića sugeriraju da ΔFosB igra općenitiju ulogu u regulaciji mehanizama nagrađivanja i može pomoći u posredovanju unakrsne senzibilizacije uočene kod mnogih vrsta lijekova i prirodnih nagrada. Također, naši rezultati povećavaju mogućnost da indukcija ΔFosB u NAc može posredovati ne samo ključne aspekte ovisnosti o drogama, već i aspekte takozvane prirodne ovisnosti koji uključuju kompulzivnu konzumaciju prirodnih nagrada.
fusnote
• Ovaj rad podržali su stipendije Nacionalnog instituta za mentalno zdravlje i Nacionalnog instituta za zlouporabu opojnih droga i Nacionalne alijanse za istraživanje u shizofreniji i depresiji.
• Dopisivanje treba uputiti Carlosu A. Bolanosu na gore navedenu adresu. [e-pošta zaštićena]
• Copyright © 2008 Društvo za neuroznanost 0270-6474 / 08 / 2810272-06 $ 15.00 / 0
Prethodni odjeljak
Reference
1. ↵
1. Avena NM,
2. Rada P,
3. Hoebel BG
(2008) Dokazi za ovisnost o šećeru: bihevioralni i neurokemijski učinci povremenog unosa šećera. Neurosci Biobehav Rev 32: 20 – 39.
CrossRefMedline
2. ↵
1. Balfour ME,
2. Yu L,
3. Coolen LM
(2004) Seksualno ponašanje i spolni aspekti okoline aktiviraju mezolimbički sustav kod mužjaka štakora. Neuropsihofarmakologija 29: 718 – 730.
CrossRefMedline
3. ↵
1. Barrot M,
2. Olivier JD,
3. Perrotti LI,
4. DiLeone RJ,
5. Berton O,
6. Eisch AJ,
7. Impey S,
8. Oluja DR,
9. Neve RL,
10. Yin JC,
11. Zachariou V,
12. Nestler EJ
(2002) Aktivnost CREB-a u ljusci jezgre kontrolira gating ponašanje u ponašanju na emocionalne podražaje. Proc Natl Acad Sci USA 99: 11435 – 11440.
Sažetak / FREE Cijeli tekst
4. ↵
1. Barrot M,
2. Wallace DL,
3. Bolaños CA,
4. Graham DL,
5. Perrotti LI,
6. Neve RL,
7. Chambliss H,
8. Yin JC,
9. Nestler EJ
(2005) Regulacija anksioznosti i pokretanje seksualnog ponašanja od strane CREB-a u jezgri. Proc Natl Acad Sci USA 102: 8357 – 8362.
Sažetak / FREE Cijeli tekst
5. ↵
1. Bradley KC,
2. Meisel RL
(2001) Indukcija seksualnog ponašanja c-Fos u živoj jezgri i lokomotorna aktivnost stimulirana amfetaminom senzibilizirana su prethodnim seksualnim iskustvom kod ženskih sirijskih hrčaka. J Neurosci 21: 2123 – 2130.
Sažetak / FREE Cijeli tekst
6. ↵
1. Smeđi JR,
2. Ye H,
3. Bronson RT,
4. Dikkes P,
5. Greenberg ME
(1996) Poraz u njegovanju kod miševa kojima nedostaje neposredni rani gen fosB. Ćelija 86: 297 – 309.
CrossRefMedline
7. ↵
1. Cenci MA
(2002) Transkripcijski faktori uključeni u patogenezu diskinezije izazvane L-DOPA u pacovskom modelu Parkinsonove bolesti. Aminokiseline 23: 105–109.
CrossRefMedline
8. ↵
1. Colby CR,
2. Whisler K,
3. Steffen C,
4. Nestler EJ,
5. Self DW
(2003) Prekomjerna ekspresija DeltaFosB, specifična za tipične ćelije, pojačava poticaj za kokain. J Neurosci 23: 2488 – 2493.
Sažetak / FREE Cijeli tekst
9. ↵
1. Trup EM,
2. Dominguez JM
(2007) Seksualno ponašanje kod muških glodavaca. Horm Behav 52: 45 – 55.
CrossRefMedline
10. ↵
1. Kelz MB,
2. Chen J,
3. Carlezon WA Jr.,
4. Whisler K,
5. Gilden L,
6. Beckmann AM,
7. Steffen C,
8. Zhang YJ,
9. Marotti L,
10. Self DW,
11. Tkatch T,
12. Baranauskas G,
13. Surmeier DJ,
14. Neve RL,
15. Duman RS,
16. Picciotto MR,
17. Nestler EJ
(1999) Izražavanje faktora transkripcije deltaFosB u mozgu kontrolira osjetljivost na kokain. Priroda 401: 272 – 276.
CrossRefMedline
11. ↵
1. Kippin TE,
2. van der Kooy D
(2003) Ekscitotoksične lezije tegmentalnog pedunkulopontinskog jezgra smanjuju kopulaciju u naivnih mužjaka štakora i blokiraju korisne učinke kopulacije kod iskusnih muških štakora. Eur J Neurosci 18: 2581 – 2591.
CrossRefMedline
12. ↵
1. Lumley LA,
2. Trup EM
(1999) Učinci antagonista D1-a i seksualnog iskustva na kopulacijsko-induciranu Fos-sličnu imunoreaktivnost u medijalnom preoptičkom jezgru. Mozak Res 829: 55 – 68.
CrossRefMedline
13. ↵
1. McDaid J,
2. Graham MP,
3. Napier TC
(2006) Senzibilizacija inducirana metamfetaminom diferencijalno mijenja pCREB i DeltaFosB u limbičkom krugu mozga sisavca. Mol Pharmacol 70: 2064-2074.
Sažetak / FREE Cijeli tekst
14. ↵
1. Muller DL,
2. Unterwald EM
(2005) D1 receptori dopamina moduliraju indukciju deltaFosB u striatumu štakora nakon intermitentne primjene morfina. J Pharmacol Exp Ther 314: 148-154.
Sažetak / FREE Cijeli tekst
15. ↵
1. Nakabeppu Y,
2. Nathans D
(1991) Prirodno prisutan skraćeni oblik FosB koji inhibira Fos / Jun transkripcijsku aktivnost. Ćelija 64: 751 – 759.
CrossRefMedline
16. ↵
1. Nestler EJ
Transkripcijski mehanizmi ovisnosti: uloga ΔFosB. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 2008: 363 – 3245.
Sažetak / FREE Cijeli tekst
17. ↵
1. Olausson P,
2. Jentsch JD,
3. Tronson N,
4. Neve RL,
5. Nestler EJ,
6. Taylor JR
(2006) DeltaFosB u nucleus accumbens regulira instrumentalno ponašanje i motivaciju pojačanu hranom. J Neurosci 26: 9196-9204.
Sažetak / FREE Cijeli tekst
18. ↵
1. Perrotti LI,
2. Hadeishi Y,
3. Ulery PG,
4. Barrot M,
5. Monteggia L,
6. Duman RS,
7. Nestler EJ
(2004) Indukcija deltaFosB u moždanim strukturama povezanim s nagrađivanjem nakon kroničnog stresa. J Neurosci 24: 10594-10602.
Sažetak / FREE Cijeli tekst
19. ↵
1. Perrotti LI,
2. Bolaños CA,
3. Choi KH,
4. Russo SJ,
5. Edwards S,
6. Ulery PG,
7. Wallace DL,
8. Self DW,
9. Nestler EJ,
10. Barrot M
(2005) DeltaFosB se akumulira u populaciji GABAergičnih stanica u stražnjem dijelu ventralnog tegmentalnog područja nakon tretmana psihostimulansom. Eur J Neurosci 21: 2817-2824.
CrossRefMedline
20. ↵
1. Perrotti LI,
2. Weaver RR,
3. Robison B,
4. Renthal W,
5. Maze I,
6. Yazdani S,
7. Elmore RG,
8. Knapp DJ,
9. Selley DE,
10. Martin BR,
11. Sim-Selley L,
12. Bachtell RK,
13. Self DW,
14. Nestler EJ
(2008) Različiti obrasci indukcije DeltaFosB u mozgu pomoću droga zlostavljanja. Synapse 62: 358 – 369.
CrossRefMedline
21. ↵
1. Teegarden SL,
2. Bale TL
(2007) Učinci stresa na prehrambene preferencije i unos ovise o pristupu i osjetljivosti na stres. Biol Psihijatrija 61: 1021 – 1029.
CrossRefMedline
22. ↵
1. Werme M,
2. Messer C,
3. Olson L,
4. Gilden L,
5. Thorén P,
6. Nestler EJ,
7. Brené S
(2002) DeltaFosB regulira rad kotača. J Neurosci 22: 8133-8138.
Sažetak / FREE Cijeli tekst
23. ↵
1. Zachariou V,
2. Bolanos CA,
3. Selley DE,
4. Theobald D,
5. Cassidy MP,
6. Kelz MB,
7. Shaw-Lutchman T,
8. Berton O,
9. Sim-Selley LJ,
10. Dileone RJ,
11. Kumar A,
12. Nestler EJ
(2006) Bitna uloga DeltaFosB u jezgri koja se obuzima u djelovanju morfija. Nat Neurosci 9: 205 – 211.
CrossRefMedline
;