Mol sejtek. 2017 június 30; 40 (6): 379 – 385.
Megjelent online 2017 Jul 12. doi: 10.14348 / molcells.2017.0088
PMCID: PMC5523013
Absztrakt
A kábítószer-függőség egy súlyos pszichiátriai rendellenesség, amelyet a visszaélés elleni kábítószer szankcionálása jellemez, a lehetséges káros következmények ellenére. Bár több évtizedes tanulmányok kimutatták, hogy a pszichostimulánsok használata az idegi áramkörök és a fiziológia kiterjedt változásait eredményezheti, jelenleg nincs hatékony terápiás stratégia vagy gyógyszer a kábítószer-függőség szempontjából. Az idegrendszeri kapcsolat és szabályozás változásai, amelyek az ismételt gyógyszeres expozíció után következnek be, hozzájárulnak az addiktív viselkedéshez az állati modellekben. Az érintett agyterületek között, ideértve a jutalmazási rendszert is, a striatum a glutamát, a GABA és a dopamin átvitelének fő konvergenciaterülete, és ez az agyi régió potenciálisan meghatározza a sztereotípiás viselkedést. Noha a striatális idegsejtek fiziológiás következményei a gyógyszer expozíciója után viszonylag jól dokumentáltak, továbbra is tisztázni kell, hogy a striatális kapcsolat változásai mire alapozzák és modulálják a függőséghez hasonló viselkedés kifejeződését. Annak megértése, hogy a striatális áramkörök hogyan járulnak hozzá a függőségszerű viselkedéshez, olyan stratégiák kidolgozásához vezethet, amelyek sikeresen csökkentik a drogok által kiváltott viselkedési változásokat. Ebben a beszámolóban összefoglaljuk a közelmúltban végzett tanulmányok eredményeit, amelyek megvizsgálták a striatális áramkört és a függőségi viselkedéshez vezető út-specifikus változásokat, hogy frissített keretet biztosítsanak a jövőbeli vizsgálatokhoz.
BEVEZETÉS
A kábítószer-függőség magában foglalja a kitartó és kényszeres kábítószer-keresést, valamint a kábítószer-elnyelésre és -fogyasztásra irányuló kísérleteket a riasztó következmények ellenére. Az egyik vezető kör-szintű hipotézis arra, hogy a függőség hogyan alakul ki, hogy a rosszul adaptív neuroadapciókat jutalmazási áramkörök okozzák, mivel a dopamin rendszert bántalmazzák az addiktív anyagok (Everitt és Robbins, 2005; Bölcs, 1998). A jutalmazási köröket alkotó fő agyterületek több területen oszlanak el, és magukban foglalják a bazális ganglionokat (beleértve a striatumot), a limbikus rendszert (beleértve az amygdala és a hippokampust) és a prefrontalis cortexet (PFC). Ezen régiók között a striatum az alapvető bemeneti mag, és kulcsszerepet játszik a jutalomhoz kapcsolódó tanulásban, valamint az addiktív viselkedésben. Úgy tűnik, hogy az addiktív viselkedés megszerzése és fenntartása a striatális áramkörök molekuláris és celluláris adaptációinak sorozatából származik (Gerfen és Surmeier, 2011; Hyman és munkatársai, 2006).
Valójában a striatum több olyan alrégióból áll, amelyeknek megkülönböztethető összeköttetése és ennek következtében eltérő funkcionális szerepe van. Rágcsálókban a dorsomedialis striatum (DMS) és a dorsolateral striatum (DLS) gerjesztő bemeneteket kap a limbikus és az sensorimotoros kéregből, míg a közbülső régiót az asszociációs kéreg axonjai aktiválják (Crittenden és Graybiel, 2011). A striatum ventrális régiója magja a nucleus accumbens (NAc), amely mag és héj alrégiókból áll. A NAc-t a bazolaterális amygdala (BLA), a hippokampusz és a mediális PFC (Alexander és munkatársai, 1986; Haber, 2003). Fontos szempont, hogy a striatum bőséges dopaminerg beidegződést kap az agy középső részéből. Az NAc dopaminerg bemeneteket kap a ventrális tegmental területről (VTA), míg a dorsalis striatum dopaminerg bemeneteket főleg az pagrindus nigra pars compacta (SNpc) (Amalric és Koob, 1993).
Így a striatumot a különféle bemenetek konvergenciaterületének tekintik több kortikális területről és agy középső részének struktúráiról (Bolam és munkatársai, 2000; Kincaid és munkatársai, 1998; Smith és munkatársai, 1994) (Ábra 1). A striatális körökben leírták a különféle szinaptikus kapcsolatok integrációját: megfigyelték a gamma-amino-vajsav (GABA) -ergikus beidegződést (Brown és munkatársai, 2012), valamint a gerincfejű közepes tüskés idegsejteken (MSN) található tüskék fejein elhelyezkedő glutamaterg szinapszisokkal és a gerincnyakon lévő dopaminerg szinapszisokkal (Freund és munkatársai, 1984). Ezért a striatum valószínűleg lehetővé teszi a kifejeződést a különféle neuronális szignálok aktiválása és integrálása révén, és az egyes utak szerepének meghatározása jelentősen elősegíti a függőségi viselkedés megértését.
A striatális összekötőképesség mellett a striatális neuronpopulációk egyedi összetételével is foglalkozni kell. A striatalis neuronok elsősorban GABAergic MSN-ket tartalmaznak, de a különféle típusú interneuronok kis populációját is. Az alacsony tüzelési sebességet és a magas gerinc sűrűséget mutató MSN-ket tovább osztják két altípusba: az 1 (D1R) típusú dopamin receptor expresszáló és a D2R expresszáló MSN (Gerfen és munkatársai, 1990). A striatális interneuronpopuláció magában foglalja a gyorsan spiking parvalbumin-pozitív interneuronokat, az alacsony küszöbértékű spomatostatin-pozitív interneuronokat és a tonikusan aktív kolinerg interneuroneket (ChIN). Bár a szinaptikus plaszticitás dinamikus szabályozása az egyes útvonalakon kulcsfontosságú szerepet játszik a függőséghez hasonló viselkedésbeli fenotípusok kifejezésében, továbbra sem ismert, hogy mely striatális áramkörök vannak érintettek és modulálják a viselkedés specifikus formáit.
Más felhalmozódó ismeretek mellett a feltörekvő módszerek, például az optogenetika és a kemogenetika tovább növelik a függőséggel kapcsolatos striatális áramkörök megértését (Ferguson és Neumaier, 2015; Tye és Deisseroth, 2012). Ezeknek a molekuláris és celluláris megközelítéseknek köszönhetően most kezdtük jellemezni a kauzális agyrégiókat és a kapcsolódó áramköröket, amelyek különálló szerepet játszanak a függőségszerű viselkedésben. Itt összefoglaljuk a legújabb tanulmányokat, amelyek megvizsgálják a bejövő és kimenő striatális áramkörök útvonal-specifikus szabályozását, és fogalmi alapokat adnak a jövőbeli vizsgálatokhoz.
MESO-STRIATÁLIS KÖR
A cél agyi területeken felszabadult dopamin szabályozza és formálja az idegi köröket és az addiktív viselkedést. Az agy dopaminerg idegsejtjeinek többsége a VTA-ban és az SNpc-ben található, amelyek a ventrális és a hátsó striatumba nyúlnak ki. A pszichostimulánsok, köztük a kokain és az amfetamin, emelik a dopamin koncentrációkat ezeken a cél agy területeken, megakadályozva a dopamin újbóli felvételét az axon végén (Giorgetti és munkatársai, 2001; Kalivas és Duffy, 1993). Ennek eredményeként az extracelluláris dopamin felhalmozódása a gyógyszerbevitel során kóros dopaminfüggő plaszticitást válthat ki (Gerfen és Surmeier, 2011). Valójában az addiktív gyógyszerek egyszeri vagy ismételt kitettsége hosszú távú szinaptikus plaszticitást vált ki, amely hónapokig is fennállhat (Borgland és munkatársai, 2004). Az ilyen megfigyelések alátámasztják azt a nézetet, hogy az addiktív gyógyszerek eltérítik a dopamin útvonalait, és a szinaptikus transzmisszió tartós átalakulásának tudhatók be (Bölcs és Koob, 2014).
A VTA dopamin idegsejtek fokozott gerjesztő bemeneteinek fiziológiai következménye a mezolimbikus út magas aktivációja, amely viszont hozzájárulhat a függőségi állapotokhoz (Saal és munkatársai, 2003; Ungless és munkatársai, 2001). Ezeket a megállapításokat a legújabb tanulmányok igazolják, amelyek optogenetikus manipulációt alkalmaznak, utánozva a dopamin idegsejtek aktivitását és pozitív erősítőként működve (Steinberg és munkatársai, 2014). Például a dopamin neuronok aktiválása támogatja az operáns válaszadást, ami jutalom-kereső viselkedést jelent (Adamantidis és munkatársai, 2011; Pascoli és munkatársai, 2015), és a kondicionált helypreferencia (CPP), amely jutalomtanulást jelent (Tzschentke, 1998), mindkettő párhuzamosan áll a dopamin emelkedésével (Tsai és munkatársai, 2009; Witten és munkatársai, 2011). Így a mezostriatális dopaminerg út aktiválása meghatározhatja a dopamin által kiváltott plaszticitást, amely kritikus jelentőségű a kábítószer-függőség kialakulásához és fenntartásához.
A NAc nemcsak dopaminerg, hanem GABAerg bemeneteket is kap a mezolimbikus útvonalon (Brown és munkatársai, 2012). Nem ismert azonban, hogy a gátló átvitelt hogyan biztosítja a VTA hosszú távú GABAergikus vetületei, és hogy az út modulálja-e a gyógyszer-kereső magatartást. A VTA GABAergic vetületek szinapsziseket mutatnak a NAc szinama és proximalis dendritjein (Brown és munkatársai, 2012). A chIN-ek expresszálják a D2R-eket és szintén szabályozzák a dopamin felszabadulását; így a ChIN-k aktiválása modulálhatja a spontán dopamin felszabadulást (Alcantara és munkatársai, 2003; Cachope és munkatársai, 2012; Yorgason és munkatársai, 2017). Ezenkívül a VTA-tól az NAc-ig terjedő, kollaterális dopaminerg és GABAerg vetületek heteroszinaptikusan hosszú távú depressziót (LTD) indukálnak gátló átvitelben (Ishikawa és munkatársai, 2013). Érdekes módon ez a LTD el van zárva a kokain-expozícióról való kilépés után (Ishikawa és munkatársai, 2013). Így az akkumulált ChIN-k fiziológiás szerepei hozzájárulhatnak a megváltozott érzelmi és motivációs állapotokhoz, amelyek a drog (Warner-Schmidt és munkatársai, 2012). Még mindig nem tisztázott, hogy ez a kolinerg szabályozás hogyan és hogyan járul hozzá a függőség-szerű viselkedés ellenőrzéséhez.
KORTIKÓ-STRIATÁLIS KÖR
A kortikosztriatális utat széles körben jellemezték, és élettani relevanciáját már régóta hangsúlyozták a kortiko – striato – thalamikus kör részeként, amely a kognitív hierarchiákban szerepel (Haber, 2003; Kalivas, 2009). Pontosabban, a PFC részt vesz a célorientált viselkedés modulálásában a gyógyszerrel összefüggő instrumentális válaszhelyzeti esemény újraértékelésével (Dalley és munkatársai, 2004; Killcross és Coutureau, 2003; Ostlund és Balleine, 2005). A PFC-ből származó neuronális információkat továbbítják a striatumba, ami szokásos tanulást eredményezhet (Yin és Knowlton, 2006). Valójában a szinaptikus potencírozást megfigyelték a gyógyszert kereső egerek mediális PFC-striatális áramlásain a tartós abbahagyás után. Ez a megnövekedett szinaptikus erő utalhat a mediális PFC – striatális út potenciális szerepére a dák által indukált gyógyszer-keresési válaszokban (Pascoli és munkatársai, 2014). A mediális PFC tovább bontható prebicikális kéregbe (PrL) és infralimbikus kéregbe (IL), előnyösen az NAc maghoz és a héjhoz. A PrL és IL feltételezett ellentétes szerepet játszik a kábítószer-függőségben, különösen akkor, ha változó környezeti körülményeknek vannak kitéve a kihalási képzés során és után. E fogalomnak megfelelően a PrL inaktiválása megakadályozza a gyógyszermemória visszaállítását (Fuchs és munkatársai, 2007; Kalivas és McFarland, 2003; Stefanik és munkatársai, 2013), mivel az IL inaktiválása megkönnyíti a kábítószer-kereső magatartás visszaállítását (Peters és munkatársai, 2008). Vannak azonban inkonrulens tanulmányok, amelyek megmutatják a mediális PFC funkcionális szerepét a gyógyszeres vágy inkubációjában (Bossert és munkatársai, 2011; Koya et al., 2009; Ma és munkatársai, 2014). Ezért érdemes megvizsgálni, hogy a különféle kortikosztriatális útvonalak hogyan szabályozzák és alakítják fel a célorientált instrumentális viselkedés tanulását és kifejezését, végül frissítve a drogkereső magatartás értékét.
AMYGDALO – TUMMAZÓ KÖR
Az addiktív gyógyszerek vagy pszichostimulánsok modulálják az érzelmi állapotokat, és a rekreációs drogfogyasztás pozitív megerősítést indukálhat és elősegítheti a függőség stádiumainak előrehaladását. Az amygdala, amely központi szerepet játszik az érzelmi tanulásban és az emlékezetben, szintén szerepet játszik a függőségszerű viselkedésben. A BLA projekt fő neuronjai a NAc felé, és ennek az útvonalnak a funkcionális szerepét kezdetben disszociációs tanulmányokkal vizsgálták. Például a BLA vagy a NAc mag szelektív elváltozása káros hatást gyakorol a kábítószer-kereső viselkedésre (Fuchs és munkatársai, 2002; Whitelaw és munkatársai, 1996). A közelmúltban kimutatták, hogy a BLA – NAc útvonal közvetíti a pozitív vagy negatív érzékenységgel kapcsolatos viselkedéseket (Kim és munkatársai, 2016; Paton és munkatársai, 2006; Stuber és munkatársai, 2011). Az optikai stimuláció ezen útvonalon történő elősegítése motivált viselkedést jelent, amelyhez D1R-t expresszáló, de D2R-t expresszáló MSN-ek szükségesek (Stuber és munkatársai, 2011). Stuber és munkatársai (2011) kimutatták, hogy az amygdala vetület intrakraniális önstimulációja, de a NAc kortikális bemenetei nem pozitív megerősítést indukálnak. Az adatok összhangban állnak más vizsgálatokkal, amelyek a D1R-t expresszáló MSN-ek jelentős megváltozására utalnak az ismételt gyógyszeres expozíció után, valamint az előző megfigyeléssel, hogy az amygdala – striatális áramkörök kritikus fontosságúak a D1R-t expresszáló MSN-ek beépítésének szelektív megerősítéséhez a NAc-ban (Lee és munkatársai, 2013; Pascoli és munkatársai, 2014). Ezenkívül csak a BLA – NAc áramkör szinaptikus változásai elegendőek a mozgásérzékenyítés szabályozásához (MacAskill és munkatársai, 2014), A CPP expressziója és a vágy viselkedése a néma szinapszis érésével és a kalciumáteresztő AMPA receptorok toborzásával (Brown és munkatársai, 2011; Lee és munkatársai, 2013; Shukla és munkatársai, 2017). A hM4DiG közvetített kemogenetikus modulációjai / o a jelzés az amygdala – striatális áramkörben csökkenti a lokomotoros érzékenységet a gyógyszer expozícióval szemben, de nem befolyásolja az alapmozgást (MacAskill és munkatársai, 2014). Összefoglalva, ezek a megállapítások arra utalnak, hogy a BLA – NAc áramkör szükséges és kritikus szerepet játszik a megerősítő tanulásban, és feltételezhetően az addiktív viselkedésben.
HIPPOCAMPAL – STRIATÁLIS KÖR
A ventrális hippokampusz (vHPC) egy másik fő forrása a NAc, különösen a medialis héj glutamátergikus bevitelének (Zhu és munkatársai, 2016). Valójában a vHPC idegsejtek aktiválják az NAc MSN-eket, erősebb bemenetekkel a D1R-t expresszáló, nem pedig a D2R-t expresszáló MSN-ekhez. Ezt a vHPC – NAc útvonalat a kokain expozíció is befolyásolja. A kokain ismételt, nem függőleges injektálása után megszűnik a D1R- és D2R-MSN-ben az gerjesztő áramok amplitúdójának torzítása, ami arra utal, hogy a vHPC – NAc útvonal képes közvetíteni a gyógyszerek által kiváltott szinaptikus plaszticitást (MacAskill és munkatársai, 2014). Valójában a dorsalis subculum léziói hiperaktivitást eredményeznek, míg a ventrális subculum sérülései csökkentik az amfetamin lokomotoros reakcióit és hátráltatják a kokain önbeadását (Caine és munkatársai, 2001; Rogers and See, 2007). Érdekes módon a vHPC – striatális út fokozódik a gyógyszer expozíció után (Britt és munkatársai, 2012) és támogatja a kábítószerrel összefüggő tevékenységek megkülönböztetését az operátor kamrában (Pascoli és munkatársai, 2014). Így a hippokampuszos bemenetek a NAc-be, különösen a héjba, nagy szerepet játszanak mind a pszichomotoros stimuláló hatásban, mind a környezeti értékek információfeldolgozásában. A bizonyítékok túlnyomó többsége arra utal, hogy a hippokampuszra szükség van a kábítószer-függőséghez hasonló viselkedés kifejezéséhez.
STRIATÁLIS KÖZVETLEN ÉS Közvetlen JÁTÉKOK
Mint fentebb leírtuk, a GABAergic MSN-k vetítési célpontjuk alapján akár közvetlen, akár közvetett utat képeznek. A közvetlen út olyan D1R-t expresszáló MSN-eket foglal magában, amelyek közvetlenül a bazális ganglionok kimeneti magjaiba vetítik ki magukat, mint például a lényegi nigra vagy a szubtalamusz mag. Ezzel szemben a közvetett út olyan D2R-t expresszáló MSN-ekből áll, amelyek más bazális ganglionmagokhoz jutnak, amelyek később beidegzik a kimeneti magokba (pl. A globus pallidus externa) (Gerfen és Surmeier, 2011). A D1R egy Gs / a fehérjéhez kapcsolt receptor, amelynek aktiválása az adenilil-cikláz stimulációját eredményezi, míg a D2R egy GI / A fehérjéhez kapcsolt receptor, amelynek aktiválása gátolja az adenilil-ciklázt (Neve és munkatársai, 2004). A D1R-MSN-k kemogenetikus gátlása a hátsó striatumban elnyomja a mozgásérzékenyülést, míg a D2R-MSN-k gátlása elősegíti a mozgásszervi aktivitást az amfetamin expozíció után (Ferguson és munkatársai, 2011). Ezen túlmenően, a háti striatális D1R-MSN-k valószínűleg közvetítik a megerősített viselkedés és a helypreferencia-viselkedés megszerzését, míg a D2R-MSN-k elegendő szerepet játszanak a helymegtartóztatásban (Kravitz és munkatársai, 2012). A striatális D2R-MSN-k kemogenetikus gátlása növeli a kokain motivációját (Bock és munkatársai, 2013).
A D1R expressziója szükséges a kokain önbeadási viselkedésének kialakításához (Caine és munkatársai, 2007). Ezzel szemben a D2R nem elengedhetetlen az önadminisztrációs viselkedéshez (Caine és munkatársai, 2002), de a striatális D2R-MSN aktiválása inkább rontja a mozgásszervi szenzibilizációt (Lobo és munkatársai, 2010). Ezenkívül a striatális D2R-t expresszáló MSN-ek ablációja megnövekedett amfetamin CPP-t (Durieux és munkatársai, 2009), amely arra utal, hogy a NAX-ben a D2R-t expresszáló MSN-k gátló szerepet játszanak a függőség-szerű viselkedésben. Összességében ezek a bizonyítékok arra utalnak, hogy a függőség-szerű viselkedés kifejeződését a D1R-ek és a D2R-ek kiegyensúlyozott aktivitása szabályozza, amelyek eltérően vannak kifejezve a vetület idegsejtjeinek különféle altípusaiban. Ennek ellenére továbbra is kihívást jelent az, hogy meghatározzuk az egyes MSN-típusok differenciált szerepeit az addiktív viselkedésben.
Mind a D1R-MSN, mind a D2R-MSN axonjai a NAc-ben beidegzik a ventrális pallidumot (VP) (Creed és munkatársai, 2016). Úgy tűnik, hogy ezek az utak kódolják a viselkedési kimenetek általános irányát. A kokain által kiváltott plaszticitás normalizálása a NAc – VP szinapszisokban a közvetlen út optogenetikus modulációjával azt jelzi, hogy a D1R-MSN-kből álló NAc – VP kollaterális út szükség van a lokomotoros szenzibilizációhoz és a kokainkeresés motivációjának fenntartásához (Creed és munkatársai, 2016). Érdekes módon és az optogenetikai eredményekkel egyetértésben a gyógyszer-indukált (azaz amfetamin) szenzibilizációt gátolja a Gsaz adenozin A2a receptor, a D2R-MSN-k markerének, neuronokat expresszáló kapcsolt receptor aktiválása (Farrell és munkatársai, 2013). Így úgy tűnik, hogy a D2R-MSN aktiválása a D1R-MSN-ek oldalsó gátlásához vezet az NAc-ben a jutalomhoz kapcsolódó viselkedés ellenőrzése érdekében. A kokainnak való kitettség elnyomja ezt az oldalsó gátlást, ami elősegíti a viselkedés szenzibilizációját (Dobbs és munkatársai, 2016).
KIEGÉSZÍTŐ ALKATRÉSZEK, KERÜLÉSEK A KOCKÁZATOKHOZ KAPCSOLATOS viselkedést
A kábítószer-függőség előrehaladásakor a relapszus az a függőség megismétlődése, amely előrehaladtával felépült vagy remissziós volt. A stressz a relapszus kiváltásának egyik fő primer stimulusa (Kalivas és McFarland, 2003), és hedonikus hatású addiktív gyógyszerek segíthetnek megbirkózni a stresszes körülmények között. Rengeteg bizonyíték van arra, hogy a stressz növeli a visszaesés előfordulását, de a sejtek és a molekuláris mechanizmusok kezelése most kezdődött. Például az extracelluláris szignál-szabályozott kináz aktiválására agyi eredetű neurotrofikus faktor (BDNF) segítségével a mezostriatális úton szükséges a gyógyszer által indukált szenzibilizáció és a CPP (Lobo és munkatársai, 2010). A BDNF-mediált dopamin neuron aktiválódását kortikotropint felszabadító faktor (CRF; más néven korticotropin felszabadító hormon) is szabályozza, amely stresszes körülmények között szabadul fel (Walsh és munkatársai, 2014). A CRF-jelzés, amely a kiterjesztett amygdala szerkezetekből származik, ideértve a központi amygdala-t, hozzájárulhat a stresszhelyzetben lévő gyógyszerek keresésének elindításához (Shaham és munkatársai, 2000).
Egy másik olyan tényező, amelyet figyelembe kell venni a kábítószer-függőségben, az idegi együttesek közötti összekapcsolhatóság, amely az érzékszervi bemenetek és a gyógyszerek hedonikus hatása közötti kapcsolatból fakad. Tekintettel arra, hogy a gyógyszer által indukált plaszticitás az aktivált striatális neuronok egy kis részén fordul elő (Koya et al., 2012), az idegrendszeri kapcsolat megváltozik a gyógyszer-toborzott idegsejtek és a többi idegkomponens között, ami a gyógyszerrel kapcsolatos memória megszerzését és kifejeződését ábrázolja. Az erre a kutatási vonalra elkülönített további kutatások elősegítik az áramkör által közvetített addiktív viselkedés további megértését.
KÖVETKEZTETÉS
Az addiktív viselkedés körfolyamatos és áramkör-specifikus vizsgálatának célja a függőségi mechanizmusok tisztázása és a függőség sikeres terápiás beavatkozásának felkínálása. A felhalmozódott adatok azt mutatják, hogy a striatum kulcsfontosságú agyi terület a kábítószer-függőségben, mivel a striatális áramkörök kritikus szerepet játszanak a függőség-szerű viselkedés kialakításában, és kritikusan részt vesznek a függőség minden szakaszában, a kezdeti expozíciótól a relapszusig. Az optogenetikai és kemogenetikai stratégiákat alkalmazó tanulmányok különféle neuronális áramköröket tártak fel a függőség előrehaladásának szempontjából, és megosztott áramköröket, amelyeknek viselkedésbeli következményei különböző pszichostimulánsoknak való kitettség után (Ábra 2). A striatalis áramkör-szelektív aktiválás - inaktiválás vagy potencírozás - depotenciálás megelőzi a függőség-szerű viselkedés lényeges megváltoztatását, igazolva az egyes köröknek a függőség előrehaladására gyakorolt nettó hatását. A pszichostimuláns gyógyszereknek való kitettség után a motoros aktivitást a vHPC-ből és az amygdala-ból történő striatumba történő bejutás, valamint a striatális dopamin szint növelésének közvetlen és közvetett útvonalakon keresztül lehet szabályozni. Ezekre az útvonalakra is szükség van az addiktív drogfüggő tanulás és emlékek alkotóelemeinek kódolásához az ismételt használat után. Ezenkívül az absztinencia utáni pszichostimuláns gyógyszerek visszatérése nagyrészt a PFC-t foglalja magában, amely a ventrális striatumba nyúlik ki a vágy vagy kényszeres drogot kereső magatartás kifejezésére. A függőség progressziójában részt vevő striatális áramkörök között az IL – NAc héj és a striatális D2R-MSN közvetett útvonalak aktiválása hatékonyan gátolja a kapcsolódó viselkedésbeli kifejeződést. Valójában leírták a striatális közvetett út természetes védő mechanizmusait (Bock és munkatársai, 2013), és a szinaptikus transzmisszió striatális áramkör-szelektív helyreállításáról kimutatták, hogy normalizálja az áramköri funkciókat és megmentheti az állatok viselkedését (Lüscher és munkatársai, 2015). Ezért az áramkör-specifikus modulációk ígéretes kulcsfontosságú megoldást nyújtanak a hatékony terápiás beavatkozások kidolgozására, amelyek javítják (vagy akár gyógyítják) a függőséget a függőségi folyamatok minden szakaszában.
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS
Ezt a munkát a Koreai Nemzeti Kutatási Alapítvány támogatásával (2014051826 és NRF-2017R1 A2B2004122) támogatták a J.-HK-nak.
REFERENCIÁK
- Adamantidis AR, Tsai HC, Boutrel B., Zhang F., Stuber GD, Budygin EA, Tourino C., Bonci A., Deisseroth K., de Lecea L. A jutalom-kereső viselkedés több fázisának dopaminerg modulációjának optogenetikus kihallgatása . J Neurosci. 2011; 31: 10829-10835. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Alcantara AA, Chen V., Herring BE, Mendenhall JM, Berlanga ML A dopamin D2 receptorok lokalizációja a patkányok hátsó striatumának és atommagjainak kolinerg interneuronjaira. Brain Res. 2003; 986: 22-29. [PubMed]
- Alexander GE, DeLong MR, Strick PL A bazális ganglionokat és a cortexet összekötő, funkcionálisan szegregált áramkörök párhuzamos szervezése. Annu Rev Neurosci. 1986; 9: 357-381. [PubMed]
- Amalric M., Koob GF A mezokortikolimbikus és nigrostriatális dopamin rendszer funkcionálisan szelektív neurokémiai afferensek és efferensek. Prog Brain Res. 1993; 99: 209-226. [PubMed]
- Bock R., Shin JH, Kaplan AR, Dobi A., Markey E., Kramer PF, Gremel CM, Christensen CH, Adrover MF, Alvarez VA. Az akkumulációs közvetett út megerősítése elősegíti a kokain kényszeres használatának rugalmasságát. Nat Neurosci. 2013; 16: 632-638. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Bolam JP, Hanley JJ, Booth PAC, Bevan MD, A bazális ganglionok szinaptikus szervezete. J Anat. 2000; 196: 527-542. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Borgland SL, Malenka RC, Bonci A. A szinaptikus erősség akut és krónikus hatásának fokozása a ventrális testmentalumban: az elektrofiziológiai és viselkedési korreláció az egyes patkányokban. J Neurosci. 2004; 24: 7482-7490. [PubMed]
- Bossert JM, Stern AL, Theberge FR, Cifani C., Koya E., Hope BT, Shaham Y. A ventrális medialis prefrontalis cortex neuronális együttesek közvetítik a kontextus által kiváltott heroin visszaesést. Nat Neurosci. 2011; 14: 420-422. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Britt JP, Benaliouad F., McDevitt RA, Stuber GD, Wise RA, Bonci A. A szaporodásgátló és viselkedésbeli profilja a nucleusibumbens többszörös glutamatergikus bemeneteiből. Idegsejt. 2012; 76: 790-803. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Brown MT, Tan KR, O'Connor EC, Nikonenko I., Muller D., Lüscher C. A ventrális tegmental terület GABA előrejelzései szüneteltetik az akkumulációs kolinerg interneuronokat az asszociatív tanulás fokozása érdekében. Természet. 2012; 492: 452-456. [PubMed]
- Brown TE, Lee BR, Mu P., Ferguson D., Dietz D., Ohnishi YN, Lin Y., Suska A., Ishikawa M., Huang YH, et al. Csendes szinapszison alapuló mechanizmus a kokain által kiváltott mozgásszervi szenzibilizációhoz. J Neurosci. 2011; 31: 8163-8174. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- R. Cachope, Mateo Y., Mathur BN, Irving J., Wang HL, Morales M., Lovinger DM, Cheer JF A kolinerg interneuronok szelektív aktiválása fokozza a felhalmozódó fázisos dopamin felszabadulást: beállítja a jutalomkezelés hangját. 2012; 2: 33 – 41. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Caine SB, Humby T., Robbins TW, Everitt BJ A pszichomotoros stimulánsok viselkedési hatásai patkányokon dorsalis vagy ventrális subculum sérülésekkel: mozgás, kokain önbeadása és a meglepődés impulzusgátlása. Behav Neurosci. 2001; 115: 880-894. [PubMed]
- Caine SB, Negus SS, Mello NK, Patel S., Bristow L., Kulagowski J., Vallone D., Saiardi A., Borrelli E. A dopamin D2-szerű receptorok szerepe a kokain önadományában: vizsgálatok a D2 receptor mutánsokkal egerek és új D2 receptor antagonisták. J Neurosci. 2002; 22: 2977-2988. [PubMed]
- Caine SB, Thomsen M., Gabriel KI, Berkowitz JS, Gold LH, Koob GF, Tonegawa S., Zhang J., Xu M. A kokain önbeadásának hiánya a dopamin D1 receptor knock-out egerekben. J Neurosci. 2007; 27: 13140-13150. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Creed M., Ntamati NR, Chandra R., Lobo MK, Lüscher C. A megerősítő és anhedon kokainhatások konvergenciája a ventrális pallidumban. Idegsejt. 2016; 92: 214-226. [PubMed]
- Crittenden JR, Graybiel AM A bazális ganglionok rendellenességeihez kapcsolódó striatóma sztrioszóma és mátrix rekeszek. Elülső Neuroanat. 2011; 5: 1-25. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Dalley JW, RN bíboros, Robbins TW Prefrontális végrehajtó és kognitív funkciók rágcsálókban: Neurális és neurokémiai szubsztrátok. Neurosci Biobehav rev. 2004; 28: 771 – 784. [PubMed]
- Dobbs LK, Kaplan AR, Lemos JC, Matsui A., Rubinstein M., Alvarez VA. A striatális idegsejtek oldalsó gátlásának dopaminszabályozása a kokain stimuláló hatásait eredményezi. Idegsejt. 2016; 90: 1100-1113. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- A Durieux PF, Bearzatto B., Guiducci S., Buch T., Waisman A., Zoli M., Schiffmann SN, de Kerchove d'Exaerde A. A D2R striatopallidal neuronok gátolják mind a mozgásszervi, mind a gyógyszer-jutalom folyamatait. Nat Neurosci. 2009; 12: 393-395. [PubMed]
- Everitt BJ, Robbins TW A kábítószer-függőség megerősítésének neurális rendszerei: a cselekedetektől a szokásokig a kényszerig. Nat Neurosci. 2005; 8: 1481-1489. [PubMed]
- Farrell MS, Pei Y., Wan Y., Yadav PN, Daigle TL, Urban DJ, Lee HM, Sciaky N., Simmons A., Nonneman RJ, et al. Gαs DREADD egér cAMP termelés szelektív modulálására striatopallidalis neuronokban. Neuropsychop. 2013; 38: 854-862. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Ferguson SM, Neumaier JF A DREADD-k használata függőségi viselkedés kivizsgálására. Curr Opin Behav Sci. 2015; 2: 69-72. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Ferguson SM, Eskenazi D., Ishikawa M., Wanat MJ, Phillips PE, Dong Y., Roth BL, Neumaier JF A tranziens neuronális gátlás a szenzibilizáció közvetett és közvetlen útjainak ellentétes szerepeit tárja fel. Nat Neurosci. 2011; 14: 22-24. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Freund TF, Powell JF, Smith AD Freund tirozin-hidroxiláz immunoreaktív butonok szinaptikus kapcsolatban az azonosított striatonigrális neuronokkal, különös tekintettel a dendritikus tüskékre. Neuroscience. 1984; 13: 1189-1215. [PubMed]
- Fuchs RA, Weber SM, Rice HJ, Neisewander JL A bazolaterális amygdala excitotoxikus elváltozásainak hatása a kokain kereső viselkedésre és a kokain által kondicionált helypreferencia patkányokban. Brain Res. 2002; 929: 15-25. [PubMed]
- Fuchs RA, Eaddy JL, Su ZI, Bell GH A bazolaterális amygdala és a dorsalis hippokampusz és a dorsomedialis prefrontalis cortex kölcsönhatása szabályozza a gyógyszer kontextus által kiváltott kokainkeresés visszaállítását patkányokban. Eur J Neurosci. 2007; 26: 487-498. [PubMed]
- Gerfen CR, Surmeier DJ A striatális vetítőrendszerek modulálása dopaminnal. Annu Rev Neurosci. 2011; 34: 441-466. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Gerfen CR, Engber TM, Mahan LC, Susel Z., Chase TN, Monsma FJ, Jr, Sibley DR D1 és D2 dopamin receptor által szabályozott génexpressziója a striatonigrális és striatopaldiális idegsejtekben. Tudomány. 1990; 250: 1429-1432. [PubMed]
- Giorgetti M., Hotsenpiller G., Ward P., Teppen T., Wolf ME Az AMPA receptorok amfetamin-indukálta plaszticitása a ventrális tegmental területén: hatások a dopamin és a glutamát extracelluláris szintjére szabadon mozgó patkányokban. J Neurosci. 2001; 21: 6362-6369. [PubMed]
- Haber SN A prímás ganglionok: párhuzamos és integráló hálózatok. J Chem Neuroanat. 2003; 26: 317-330. [PubMed]
- Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ FENNTARTÁS NEURÁLIS MECHANIZMUSAI: A jutalomhoz kapcsolódó tanulás és memória szerepe. Annu Rev Neurosci. 2006; 29: 565-598. [PubMed]
- Ishikawa M., Otaka M., Huang YH, Neumann PA, Winters BD, Grace AA, Schlu OM, Dong Y. Dopamine Triggers Heterosynaptic Plasticity. J Neurosci. 2013; 33: 6759-6765. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Kalivas PW A függőség glutamát homeosztázisának hipotézise. Nat Rev Neurosci. 2009; 10: 561-572. [PubMed]
- Kalivas PW, Duffy P. Az extracelluláris dopamin és a kokain viselkedésbeli szenzibilizációjának időbeli lefolyása. I. Dopamin axon terminálisok. J Neurosci. 1993; 13: 266-275. [PubMed]
- Kalivas PW, McFarland K. Agyi áramkörök és a kokain kereső viselkedés visszaállítása. Pszichofarmakológia (Berl) 2003; 168: 44 – 56. [PubMed]
- Killcross S., Cout Bureau E. A cselekvések és a szokások koordinálása patkányok mediális prefrontalis kéregében. Cereb Cortex. 2003; 13: 400-408. [PubMed]
- Kim J., Pignatelli M., Xu S., Itohara S., Tonegawa S. A basolaterális amygdala antagonista negatív és pozitív neuronjai. Nat Neurosci. 2016; 19: 1636-1646. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Kincaid AE, Zheng T., Wilson CJ Az egyes kortikosztriatális axonok összekapcsolódása és konvergenciája. J Neurosci. 1998; 18: 4722-4731. [PubMed]
- Koya E., Uejima JL, Wihbey KA, Bossert JM, Hope BT, Shaham Y. A ventrális medialis prefrontalis cortex szerepe a kokain vágy inkubációjában. Neuropharmacology. 2009; 56: 177-185. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Koya E., Cruz FC, R. Ator, Golden SA, Hoffman AF, Lupica CR, Hope BT A szelektíven aktivált magbaktumin neuronok csendes szinapszisai kokain szenzibilizációt követően. Nat Neurosci. 2012; 15: 1556-1562. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Kravitz AV, Tye LD, Kreitzer AC Megkülönböztetett szerepek a közvetlen és közvetett útvonal striatális idegsejtek megerősítésében. Nat Neurosci. 2012; 15: 816-818. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Lee BR, Ma YY, Huang YH, Wang X., Otaka M., Ishikawa M., Neumann PA, Graziane NM, Brown TE, Suska A., et al. A csendes szinapszis érése amygdala-akumulének kivetítésében hozzájárul a kokain vágy inkubációjához. Nat Neurosci. 2013; 16: 1644-1651. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Lobo MK, Covington HE, 3rd, Chaudhury D., Friedman AK, Sun H., Damez-Werno D., Dietz DM, Zaman S., Koo JW, Kennedy PJ, et al. A BDNF jelátvitel sejttípus-specifikus vesztesége utánozza a kokain jutalom optogenetikus szabályozását. Tudomány. 2010; 330: 385-390. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Lüscher C., Pascoli V., Creed M. Az idegi áramkörök optogenetikus boncolása: A szinaptikus okoktól a kék nyomatig a viselkedési betegségek új kezelésére. Curr Opin Neurobiol. 2015; 35: 95-100. [PubMed]
- Ma YY, Lee BR, Wang X., Guo C., Liu L., Cui R., Lan Y., Balcita-Pedicino JJ, Wolf ME, Sesack SR és mtsai. A kokain vágy inkubációjának kétirányú modulációja a prefrontalis cortex csendes szinapszis alapú átalakításával, a akumuláns projekciókkal. Idegsejt. 2014; 83: 1453-1467. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- MacAskill AF, Cassel JM, Carter AG A kokain expozíciója átalakítja a sejttípus- és bemeneti-specifikus összekapcsolódást a nucleus akumulánsokban. Nat Neurosci. 2014; 17: 1198-1207. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Neve KA, Seamans JK, Trantham-Davidson H. Dopamin receptor jelzés. J Fogadja el a jelátvitelt. 2004; 24: 165-205. [PubMed]
- Ostlund SB, Balleine BW A medialis prefrontalis cortex elváltozásai megzavarják a cél-orientált tanulás megszerzését, de nem a kifejezését. J Neurosci. 2005; 25: 7763-7770. [PubMed]
- Pascoli V., Terrier J., Espallergues J., Valjent E., O'Connor EC, Lüscher C. A kokain által kiváltott plaszticitás kontraszt formái a visszaesés szabályozásában. Természet. 2014; 509: 459-464. [PubMed]
- Pascoli V., Terrier J., Hiver A., Lu C. A mezolimbikus dopamin idegsejt stimulációjának elégsége a függőség kialakulásához. Idegsejt. 2015; 88: 1054-1066. [PubMed]
- Paton JJ, Belova MA, Morrison SE, Salzman CD A prímás amygdala a vizuális ingerek pozitív és negatív értékét képviseli a tanulás során. Természet. 2006; 439: 865-870. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Peters J., Vallone J., Laurendi K., Kalivas PW A ventrális prefrontalis kéreg és a basolateralis amygdala szerepe a patkányok kokainkeresésének spontán visszanyerésében. Pszichofarmakológia (Berl) 2008; 197: 319 – 326. [PubMed]
- Rogers JL, lásd RE. A ventrális hippokampusz szelektív inaktiválása gyengíti a patkányokban a drogkeresés dátuma által indukált és kokain alapú visszaállítását. Neurobiol Learn Mem. 2007; 87: 688-692. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Saal D., Dong Y., Bonci A., Malenka RC A visszaélés és a stressz gyógyszerei általános szinaptikus alkalmazkodást váltanak ki a dopamin idegsejtekben. Idegsejt. 2003; 37: 577-582. [PubMed]
- Shaham Y., Erb S., Stewart J. Stressz által kiváltott heroin- és kokainrelapszis patkányok keresésekor: áttekintés. Brain Res rev. 2000; 33: 13 – 33. [PubMed]
- Shukla A., Beroun A., Panopoulou M., Neumann PA, Grant SG, Olive MF, Dong Y., Schlüter OM Kalciumáteresztő AMPA receptorok és csendes szinapszisok a kokain kondicionált helypreferenciájában. EMBO J. 2017; 36: 458 – 474. [PubMed]
- Smith Y., Bennett BD, Bolam JP, Parent A., Sadikot AF Szinaptikus kapcsolatok a dopaminerg afferensek és a kortikális vagy thalamikus bemenetek között a majom striatumának szenzormotoros területén. J Comp Neurol. 1994; 344: 1-19. [PubMed]
- Stefanik MT, Moussawi K., Kupchik YM, Smith KC, Miller RL, Huff ML, Deisseroth K., Kalivas PW, Lalumiere RT A kokain keresésének optogenetikus gátlása patkányokban. Biol rabja. 2013; 18: 50-53. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Steinberg EE, Boivin JR, Saunders BT, Witten IB, Deisseroth K., Janak PH A középső agy dopamin idegsejtek által közvetített pozitív megerősítéshez D1 és D2 receptor aktiválódásra van szükség a nucleus activumban. PLoS One. 2014; 9: e94771. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Stuber GD, Sparta DR, Stamatakis AM, van Leeuwen WA, Hardjoprajitno JE, Cho S., Tye KM, Kempadoo KA, Zhang F., Deisseroth K., et al. Az amygdala-tól a nucleus activum-ig terjedő gerjesztő hatás megkönnyíti a jutalomkeresést. Természet. 2011; 475: 377-380. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Tsai HC, Zhang F., Adamantidis A., Stuber GD, Bonci A., de Lecea L., Deisseroth K. A dopaminerg neuronokban a fázisos tüzelés elegendő a viselkedés kondicionálásához. Tudomány. 2009; 324: 1080-1084. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Tye KM, Deisseroth K. Az agybetegség alapjául szolgáló idegi áramkörök optogenetikai vizsgálata állati modellekben. Nat Rev Neurosci. 2012; 13: 251-266. [PubMed]
- Tzschentke TM Jutalom mérése a kondicionált helypreferencia paradigmával: a gyógyszerhatások, a közelmúltbeli haladás és az új kérdések átfogó áttekintése. Prog Neurobiol. 1998; 56: 613-672. [PubMed]
- Kivéve, ha MA, Whistler JL, Malenka RC, Bonci A. Az egyedüli kokain expozíció in vivo hosszú távú potenciált indukál a dopamin idegsejtekben. Természet. 2001; 411: 583-587. [PubMed]
- Walsh JJ, Friedman AK, Sun H., Heller EA, Ku SM, Juarez B., Burnham VL, Mazei-Robison MS, Ferguson D., Golden SA, et al. A stressz és a CRF kapu idegi BDNF aktivációja a mezolimbikus jutalomútvonalban. Nat Neurosci. 2014; 17: 27-29. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Warner-Schmidt JL, Schmidt EF, Marshall JJ, Rubin AJ, Arango-Lievano M., Kaplitt MG, Ibañez-Tallon I., Heintz N., Greengard P. A kolinerg interneuronok az atommagos magokban a depresszióhoz hasonló viselkedést szabályozzák. Proc Natl Acad Sci USA. 2012; 109: 11360-11365. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Whitelaw RB, Markou A., Robbins TW, Everitt BJ A bazolaterális amygdala exitotoxikus elváltozásai hátráltatják a kokain kereső viselkedés megszerzését az erősítés membránjának második sorrendje szerint. Psychopharmacology. 1996; 127: 213-224. [PubMed]
- Bölcs RA Az agy jutalmazási útjainak gyógyszer-aktiválása. A kábítószer-alkohol függ. 1998; 51: 13-22. [PubMed]
- Wise RA, Koob GF A kábítószer-függőség fejlesztése és fenntartása. Neuropsychop. 2014; 39: 254-262. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Witten IB, Steinberg EE, Lee SY, Davidson TJ, Zalocusky KA, Brodsky M., Yizhar O., Cho SL, Gong S., Ramakrishnan C., et al. Rekombináz-meghajtó patkányvonalak: eszközök, technikák és optogenetikai alkalmazás a dopamin-közvetített megerősítéshez. Idegsejt. 2011; 72: 721-733. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Yin HH, Knowlton BJ. A bazális ganglionok szerepe a szokások kialakulásában. Nat Rev Neurosci. 2006; 7: 464-476. [PubMed]
- Yorgason JT, Zeppenfeld DM, Williams JT A kolinerg interneuronok a spontán dopamin felszabadulást mutatják a nucleus akumulánsokban. J Neurosci. 2017; 37: 2086-2096. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Zhu Y., Wienecke CF, Nachtrab G., Chen X. A thalamikus bevitel a akumulációs magba az opiátfüggést közvetíti. Természet. 2016; 530: 219-222. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]