Synapse. 2008 May;62(5):358-69.
Perrotti LI, Weaver RR, Robison B, Renthal W, Maze I, Yazdani S, Elmore RG, Knapp DJ, Selley DE, Martin BR, Sim-Selley L, Bachtell RK, Self DW, Nestler EJ.
forrás
Pszichiátriai Tanszék, Texas Egyetem Délnyugati Orvosi Központ, Dallas, Texas 75390-9070, USA.
Absztrakt
A DeltaFosB transzkripciós faktor a krónikus stimuláció hatására halmozódik fel az agyban. A krónikus kábítószer-expozíció utáni felhalmozódást a Western blot leggyakrabban a striatális régiókban, köztük a dorsalis striatumban (caudate / putamen) és a nucleus accumbensben bizonyították. A jelen vizsgálatban immunhisztokémiai módszerrel határoztuk meg a DeltaFosB indukcióját a rágcsáló agyban a krónikus gyógyszeres kezelés után nagyobb anatómiai pontossággal. A kokain, a morfin és a nikotin korábbi kutatásait két további kábítószerrel, az etanollal és a delta (9) -tetrahidrokannabinollal (Delta (9) -THC, a marihuána hatóanyaga) bővítettük. Bemutatjuk, hogy a négy visszaélés, a kokain, a morfin, az etanol és a delta (9) -THC mindegyikének krónikus, de nem akut beadása erőteljesen indukálja a DeltaFosB-t a nukleáris accumbensben, bár különböző mintázatok vannak a mag és a shell alrégiókban ennek a magnak a különbözõ gyógyszerek számára nyilvánvaló volt. A gyógyszerek a dorsalis striatumban is különböztek a DeltaFosB indukció mértékétől. Emellett mind a négy gyógyszer a prefrontális kéregben DeltaFosB-t váltott ki, a kokain és az etanol esetében a legnagyobb hatást, és az összes hatóanyag kis mértékben okozott DeltaFosB-t az amygdala-ban. Továbbá minden gyógyszer DeltaFosB-t indukált a hippocampusban, és az etanol kivételével a legtöbb ilyen indukció a fogsorban volt látható. A DeltaFosB indukció alacsonyabb szintjét más agyterületeken figyelték meg egy adott gyógyszeres kezelés hatására. Ezek az eredmények további bizonyítékot szolgáltatnak arra, hogy a DeltaFosB indukciója a nukleáris accumbensben gyakorlatilag minden visszaélésszerű gyógyszer szokásos hatása, és hogy a nukleáris accumbensen túl, minden gyógyszer DeltaFosB-t indukál a régióban specifikus módon az agyban.
BEVEZETÉS
A kokain okozta akut expozíció a c-Fos és a FosB transzkripciós faktorok átmeneti indukcióját okozza a striatális régiókban (Graybiel és mtsai, 1990; Hope és mtsai, 1992; Young és mtsai., 1991), míg a krónikus expozíció a gyógyszer eredményére az FosB stabilizált izoformáinak felhalmozódása, a foszB gén csonkolt splice variánsának [Hiroi és munkatársai, 1997; Hope és munkatársai, 1994; Moratalla és munkatársai, 1996; Nye és munkatársai, 1995]. Az indukálás után az AFosB ezekben a régiókban több hétig is fennmarad a fehérje szokatlan stabilitása miatt. Újabb kutatások kimutatták, hogy a ΔFosB stabilitását a teljes hosszúságú FosB C-terminálisaiban és a többi Fos családfehérjében (Carle et al., 2007) található degron domének hiánya és az NF -terminus (Ulery és mtsai., 2006). Ezzel ellentétben a krónikus gyógyszeradagolás nem változtatja meg a foszB premRNS αfosB mRNS-hez való illesztését és az mRNS stabilitását (Alibhai és mtsai, 2007), ami azt is jelzi, hogy az αFosB fehérje felhalmozódása a domináns mechanizmus.
A növekvő bizonyítékok azt mutatják, hogy az AFosB indukció a striatális régiókban, különösen a ventrális striatumban vagy a nucleus accumbensben fontos a függőségi tényezők közvetítésében. Az AFosB túlzott expressziója az indukálható bitransgenikus egerek ezen régióiban, vagy vírus által közvetített génátvitel révén növeli az állat érzékenységét a kokain és a morfin lokomotor-aktiváló és előnyös hatásaira, míg a ΔFosB domináns negatív antagonista expressziója (Δc- Jun) ellentétes hatású (Kelz és munkatársai, 1999; McClung és Nestler, 2003; Peakman és munkatársai, 2003; Zachariou és munkatársai, 2006). Az AFosB túlzott expressziója szintén kimutatta, hogy növeli a kokain ösztönző motivációját (Colby et al., 2003). Továbbá az AFosB-t a serdülő állatokban a kokain előidézheti, ami hozzájárulhat a függőség fokozott sebezhetőségéhez (Ehrlich et al., 2002).
E bizonyítékok ellenére fontos kérdések maradnak. Bár számos más visszaélésszerű gyógyszer, köztük az amfetamin, a metamfetamin, a morfin, a nikotin és a fenciklidin, krónikus beadását jelentették, hogy a striatális régiókban ΔFosB-t indukálnak [Atkins és mtsai: 1999; Ehrlich és munkatársai, 2002; 2006b, Muller és Unterwald, 2005, Nye és munkatársai, 1995, Nye és Nestler, 1996, Pich és munkatársai, 1997, Zachariou és munkatársai, 2006), kevés vagy semmilyen információ nem áll rendelkezésre az etanol és az A9-tetrahidrokannabinol hatására vonatkozóan (Δ9-THC, a marihuána hatóanyaga). Két korábbi vizsgálat kimutatta, hogy a FosB-szerű immunreaktivitást hippocampusban és bizonyos más agyterületeken indukálják az etanol visszavonás során, de továbbra is bizonytalan, hogy ez az immunreaktivitás AFosB-t vagy teljes hosszúságú FosB-t jelent (Bachtell et al., 1999; Beckmann et al., 1997; ). Az etanol és (Δ9-THC különösen fontosak, mert ezek közül az USA-ban jelenleg két leggyakrabban használt kábítószer-fogyasztás (SAMHSA, 2005).) Bár a stimuláns vagy opiát kábítószerrel való visszaélés kimutatták, hogy ΔFosB-t indukálnak bizonyos más izolált agyi régiók, amelyek magukban az accumbens és dorsalis striatum mellett prefrontális kéreg, amygdala, ventrális pallidum, ventrális tegmentális terület és hippocampus (Liu és munkatársai, 2007; McDaid et al., 2006a, 2006b; Nye et al., 1995; Perrotti és munkatársai, 2005), az AFosB indukció szisztematikus feltérképezése az agyban a krónikus hatóanyag-expozíció hatására.
Jelen tanulmány célja az volt, hogy immunhisztokémiai eljárásokat alkalmazzunk az AFosB indukciójának az agyban történő feltérképezésére, miután négy prototípusos drogot alkalmaztunk: kokain, morfin, etanol és Δ9-THC.
ANYAGOK ÉS METÓDUSOK
Állatok
Minden kísérletet hím Sprague Dawley patkányokkal (Charles River, Kingston, 250 – 275 g) végeztünk. Az állatokat két ketrecre helyeztük, és az állatok szobahőmérsékletére egy héten át szoktattuk a kísérletek megkezdése előtt. Szabadon jutottak az ételhez és a vízhez. A kísérleteket az Intézményi Állatgondozási és Használati Bizottság által a Dallas-i Délnyugati Orvostudományi Egyetem Intézményi Állatgondozási és Felhasználási Bizottsága által vizsgált protokollok szerint végeztük.
Gyógykezelések
Krónikus kokain
A patkányok (n = 6 csoportonként) naponta kétszer kaptak kokain-hidrokloridot (15 mg / kg ip; National Drog Abuse, Bethesda, MD) 0.9% sóoldatban 14 napokra. A kontroll patkányok (n = 6 csoportonként) 0.9% sóoldatot kaptak ugyanazon krónikus eljárással. Minden injekciót az állatok otthoni ketreceiben adtunk. Ez a kezelési rend bizonyítottan szilárd viselkedési és biokémiai alkalmazkodást eredményez (lásd Hope et al., 1994).
A kokain önadagolása
Az állatokat (n = 6 csoportonként) kiképzettük, hogy egy kart egy 45 mg szacharóz pellethez nyomni. E képzés után az állatokat ad libitum-mal tápláltuk és sebészeti úton beültettük pentobarbitális érzéstelenítésbe krónikus juguláris katéterrel (Silastic cső, Green Rubber, Woburn, MA), ahogy azt korábban leírtuk (Sutton és mtsai., 2000). A katétert szubkután átengedjük, hogy kilépjen a hátból egy 22-mérő kanülön (Plastics One, Roanoke, VA), amely be van ágyazva cranioplasztikus cementbe, és Marlex sebészeti hálóval (Bard, Cranston, RI) rögzítve. Az önadagolást operáns tesztkamrákban (Med Associates, St. Alban, VT) hajtottuk végre, amelyek kontextusban elkülönültek az állat házi ketrecétől és egy másik szobában helyezkedtek el. Mindegyik kamrát egy zajcsillapító kamrában helyeztük el, amely egy infúziós pumpa-szerelvényt tartalmaz, amely egy Razel A-típusú szivattyúból (Stamford, CT) és egy 10 ml-es üvegfecskendőből áll, amely egy folyadékcsuklóhoz van csatlakoztatva (Instech, Plymouth Meeting, PA). . A Tygon csövek az állvány katéter szerelvényéhez csatlakoztatták az elfordulást, és fémrugóval zártak. Minden operáns kamra két karral rendelkezik (4 × 2 cm2, 2 cm a padlótól távol). Az önadagolás során az aktív karon lévő egyetlen 20 g emelőnyomás egy 0.5 infúziós intervallum alatt iv. Infúziót adott (0.1 mg / kg 5 ml infúzióban). Az infúziót egy 10-időkorlát követte, amelynek során a ház fénye kialudt, és a válasz nem adott programozott következményeket. A házfény megvilágítása jelezte az időkorlát végét. Az inaktív kar emelőnyomása nem eredményezett következményeket. Az 14 napi 4-h tesztfolyamataiban (6 nap / hét) az önállóan beadott állatokat a sötét ciklusuk alatt; az átlagos napi bevitel ~ 50 mg / kg volt. Egy csoportosított állatokat azonos módon kezeltek, csak akkor kaptak kokain-infúziókat, amikor önadagoló kollégáik kábítószert kaptak. A sóoldattal kezelt állatok egy csoportját engedtük, hogy sóoldatot nyomjunk a sóoldatok beadásához. Ez a kezelési rend bizonyítottan szilárd viselkedési és biokémiai alkalmazkodást eredményez (lásd Sutton et al., 2000).
Krónikus morfin
A morfin-pelleteket (mindegyik 75 mg morfin bázist tartalmaz; a Nemzeti Kábítószer-visszaélés Intézetét) naponta egyszer beültettük 5 napokra (n = 6). A kontroll patkányok véletlen műtéten mentek át 5 egymást követő napokon (n = 6). Ez a kezelési rend bizonyítottan szilárd viselkedési és biokémiai alkalmazkodást eredményez (lásd Nye és Nestler, 1996).
Δ9-THC
A 9-THC-t 1: 1: 18 etanol, emulzió és sóoldat oldatában oldottuk fel. Az egereket naponta kétszer injektáltuk a 9-THC-vel vagy 15-napra felvitt hordozóval. Az A9-THC kezdeti dózisa 10 mg / kg volt, és az adagot három naponta kétszer megduplázottuk a végső 160 mg / kg dózisig. Az A9-THC-hez egereket használtunk, mert ez a kezelési rend bizonyítottan erős viselkedési és biokémiai alkalmazkodást eredményez ebben a fajban (Sim-Selley és Martin, 2002).
etanol
Az etanolt (95% törzsből; Aaper, Shelbyville, KY) táplálkozási szempontból teljes folyékony diétával adagoltuk. Ez a standard étrend etanolos eljárás magában foglalja 7% [tömeg / térfogat] etanol adagolását egy laktalbumin / dextróz alapú étrendben 17 napokban, amikor a patkányok általában etanolt fogyasztanak 8 – 12 g / kg / nap és az etanoltartalom elérése 200 mg / dl értékig (Criswell és Breese, 1993; Frye és munkatársai, 1981; Knapp és munkatársai, 1998). Az étrend teljes egészében táplálkozás volt (a vitaminok, ásványi anyagok és egyéb tápanyagok koncentrációja az ICN kutatási diétáiból és kalóriailag kiegyensúlyozott (dextrózzal) az etanollal kezelt patkányokon és a kontroll patkányokon. Az etanolos táplálékkal kezelt patkányok átlagos bevitelének megfelelő mennyiségű táplálékmennyiség volt, mindkét csoportban az etanol expozíciós periódusban (nem látható) súlyosan növekszik a súlya, amely kimutatták, hogy szilárd viselkedési és biokémiai alkalmazkodást eredményez (lásd Knapp et al., 1998).
Immunohisztokémia
Az utolsó kezelést követő tizennyolc-24 h-ig az állatokat klorálhidráttal (Sigma, St. Louis, MO) mélyen érzéstelenítettük, és intracardialisan perfundáltuk 200 ml 10 mM foszfát-pufferolt sóoldattal (PBS), majd 400 ml 4% paraformaldehidet tartalmazott. PBS-ben. Az agyakat eltávolítottuk és egy éjszakán át 4% paraformaldehidben tároltuk 4 ° C-on. Másnap reggel az agyakat 20% -os glicerinbe vittük át 0.1 M PBS oldatban, a krioprotekcióhoz. A koronális metszeteket (40 µm) fagyasztó mikrotomra (Leica, Bannockburn, IL) vágtuk, majd immunhisztokémiai eljárással feldolgoztuk. A FosB és FosB immunreaktivitásokat két különböző nyúl poliklonális antiszérum alkalmazásával detektáltuk. Az egyik antiszérum, amelyet a FosB C-terminális ellen, az ΔFosB-ben hiányzik (aa 317 – 334), felismeri a teljes hosszúságú FosB-t, de nem ΔFosB-t (Perrotti et al., 2004). A másik antiszérumot, a „pan-FosB” antitestet, egy FosB belső régiójába emeltük, és felismeri mind a FosB-t, mind az AFosB-t (sc − 48; Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA).
A FosB-szerű festést avidin-biotin-peroxidáz komplex módszer alkalmazásával mutattuk ki. Ehhez az eljáráshoz először 0.3% H2O2-ot kezeltünk az endogén peroxidázok elpusztítására, majd 1 h-ra 0.3% Triton X-100 és 3% normál kecske szérumban inkubáltuk a nem specifikus címkézés minimalizálása érdekében. A szövetszakaszokat ezután egy éjszakán át szobahőmérsékleten inkubáltuk 1% normál kecske szérumban, 0.3% Triton X-100 és pan-FosB antitestben (1: 5000). A metszeteket 1.5 h-re helyeztük 1-ben: biotinilált kecske-antirabbit immunglobulin (DakoCytomation, Carpinteria, CA) 200 hígítása, mosott és 1.5 h-re 1-ben: avidin-biotin komplex 200 hígítása az Elite készletből (Vector Laboratories, Burlingame, CA). A peroxidáz aktivitást diaminobenzidinnel (Vector Laboratories) végzett reakcióval vizualizáltuk. A kódolt tárgylemezeket a FosB-immunreaktív sejtek számának számítására használtuk. A kódot nem szakították meg, amíg az egyéni kísérlet elemzése befejeződött.
Miután a FosB-szerű immunreaktivitást kimutatták, a FosB-specifikus (C-terminális; 1: 500) antitest és a pan-FosB antitest (sc − 48; 1: 200) kettős fluoreszcens jelölését végeztük annak megállapítására, hogy az indukált fehérje valóban ΔFosB. Egy publikált protokollt használtunk (Perrotti és mtsai., 2005). A fehérjéket CY2 és CY3 fluorofór jelzett másodlagos antitestek (Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA) alkalmazásával vizualizáltuk. A fehérje expresszió lokalizációját konfokális mikroszkóppal végeztük (Axiovert 100; LSM 510, META emissziós hullámhosszúságú 488, 543 és 633; Zeiss, Thornwood, NY). Az itt bemutatott képeket rögzítettük ezen a rendszeren, és egy 1 µm vastag szakaszt képviselnek egy Z síkon.
Statisztikai analízis
A ΔFosB + sejtek szignifikáns indukcióját t-tesztek vagy egyirányú ANOVA-k alkalmazásával értékeltük, majd Newman-Keuls tesztet alkalmaztunk post hoc elemzésként. Minden elemzést korrigáltunk több összehasonlítás céljából. Az adatokat átlag ± SEM-ben fejezzük ki. A statisztikai szignifikanciát P <0.05-ként határoztuk meg.
EREDMÉNYEK
ΔFosB indukció az agyban
Ahhoz, hogy közvetlenül összehasonlítsuk az AFosB indukció mintáit az agyban a különböző típusú kábítószerekkel szemben, négy prototípusos gyógyszert, kokainot, morfint, etanolt és Δ9-THC-t adtunk be, és az utolsó kábítószer-expozíció után vizsgáltuk az 18 – 24 ΔFosB expressziót . Szabványos gyógyszeres kezelési rendszereket alkalmaztunk, amelyeket a szakirodalomban kimutattak a krónikus hatóanyag-expozíció viselkedési és biokémiai következményeinek előállítására (lásd az Anyagok és módszerek részt). Az ΔFosB szintjeit immunhisztokémia segítségével számszerűsítettük, középpontba helyezve a kábítószer-jutalomban és a függőségben szerepet játszó középső agyi és elülső agyi régiókat. Az AFosB-indukció ezt a finom feltérképezését pan-FosB antitesttel végeztük, amely felismeri mind az AFosB-t, mind a teljes hosszúságú FosB-t. Tudjuk azonban, hogy minden egyes megfigyelt immunreaktivitás mindegyik hatóanyag esetében kizárólag az AFosB-nek köszönhető, mivel a teljes hosszúságú FosB-re szelektív antitest (lásd Anyag és módszerek) nem talált pozitív sejteket. Ezenkívül a pan-FosB antitest által detektált összes immunreaktivitás elveszett a fosB kiütéses egerekben, ami megerősíti ennek az antitestnek a specifitását a fosB géntermékekhez képest, szemben a többi Fos család fehérjével. Ezeket a kontrollokat a 1 ábrán a kokainra mutatjuk be, de az összes többi gyógyszer esetében is megfigyelték (nem látható). Ezek az eredmények nem meglepőek, mert az 18 – 24 h időpontban, amelyet ebben a vizsgálatban használtunk, az utolsó gyógyszer beadása által kiváltott teljes hosszúságú FosB várhatóan lebomlik, így a stabilabb AFosB az egyetlen fosB gén marad a maradék termék (lásd Chen és munkatársai, 1995; Hope és munkatársai, 1994).
Ábra 1
A fluoreszcencia immunhisztokémia kettős jelölése anti-FosB (pan-FosB, Santa-Cruz) vagy anti-FosB (C-terminus) antitest alkalmazásával akut vagy krónikus kokainnal kezelt állatok magjain és kontroll patkányon keresztül. A pan-FosB antitestfoltok (tovább ...)
A vizsgálat összefoglalóját az I. táblázat tartalmazza. A négy hatóanyag mindegyikének szignifikánsan indukálta az AFosB-t az agyban, bár az egyes gyógyszerek esetében részben az egyes indukciós minták mutatnak.
I. táblázat
ΔFosB indukálása az agyban a visszaélések által okozott gyógyszerekkel
ΔFosB indukálása striatális régiókban
A ΔFosB legdrámaibb indukcióját az accumbens és a dorsalis striatum (caudate / putamen), ahol mind a négy gyógyszer indukálta a fehérjét (2 – 4 ábra). Ezt az 5. Az AFosB indukciót mind a magok, mind a héj alrégiókban észlelték, a kismértékben több indukció látható a magban a legtöbb gyógyszer esetében. Az AFosB robusztus indukciója szintén megfigyelhető a dorsalis striatumban a legtöbb gyógyszer esetében. Kivétel volt az Δ9-THC, amely nem erősen indukált ΔFosB-t az atommagban vagy a dorsalis striatumban az erős trendek ellenére (lásd 4. Ábra; I. táblázat). Érdekes, hogy az etanol a többi kezelésekhez képest az AFosB legnagyobb indukcióját eredményezte a magmagban.
Ábra 2
A ΔFosB indukciója a patkánymagban egy kontroll patkányban (A) vagy etanollal (B), morfinnal (C) vagy kokainnal (D) végzett krónikus kezelés után. A FosB-szerű immunreaktivitás szintjét immunhisztokémiai módszerekkel elemeztük pan-FosB antitest alkalmazásával. (több …)
Ábra 4
A ΔFosB indukciója az egér agyában krónikus Δ9-THC kezelés után. A FosB-szerű immunreaktivitás szintjét immunhisztokémiai módszerekkel elemeztük pan-FosB antitest alkalmazásával kontroll (A, C, E) és krónikus Δ9-THC (B, D, F) állatokban. Megjegyzés (tovább ...)
Ábra 5
A ΔFosB indukció mennyiségi meghatározása striatális régiókban krónikus morfin-, Δ9-THC-, etanol- és kokainkezelés után. Az oszlopdiagramok a ΔFosB + sejtek átlagos számát mutatják a kontrollállatokban és a krónikus morfinnak kitett állatokban (tovább ...)
Az ΔFosB indukciója véletlenszerűen versus kényszergyógyászati expozícióval
Tekintettel az AFosB drasztikus indukciójára a striatális régiókban, azt érdekeltük, hogy egy gyógyszer képes-e indukálni a fehérjét ezekben a régiókban, a függőség és a kényszergyógyászati expozíció függvényében. Ennek a kérdésnek a megoldására tanulmányoztunk egy patkánycsoportot, amely önmagában adta be a kokainot 14 napokra, és hasonlította össze az ΔFosB indukciót ezekben az állatokban azoknál, akik kokain-infúziót kaptak, és azokat, akik csak sóoldatot kaptak. Amint az a 6 ábrán látható, az önadagolt kokain erősen indukálta az AFosB-t az atommagokban (mind a mag-, mind a héj alrégiókban) és a dorzális striatumban, egyenértékű indukciós fokkal, amit az önadagolt, illetve a fúvott adagolású gyógyszereknél észleltek. A két állatcsoportban észlelt ΔFosB-indukció mértéke nagyobb volt, mint a kokain (lásd 5. Ábra) injekcióinál, ami feltételezhető, hogy az önadagolási kísérletben sokkal nagyobb mennyiségű kokain volt (napi adagok: 50 mg / kg iv vs. 30 mg / kg ip).
Ábra 6
A krónikus kokain önadagolását követően a ΔFosB indukció mennyiségi meghatározása striatális régiókban. Az oszlopdiagramok mutatják az ΔFosB + sejtek átlagos számát a kontroll állatokban és a kokainkezelésnek alávetett állatokban, a magban és (tovább ...)
AFosB indukálása más agyi régiókban
A sztriatális komplexen túl, a bántalmazás kábítószerének krónikus beadása számos más agyterületen indukálta a ΔFosB-t (lásd az I. táblázatot). Hangsúlyoznunk kell, hogy az I. táblázatban bemutatott adatok szemikvantitatívak, és nem jelentik a ΔFosB indukció pontos kvantifikálását, amint azt a striatális régiók esetében elvégeztük (5. és 6. ábra). Mindazonáltal biztosak vagyunk a ΔFosB indukcióban ezekben a nem striatális régiókban: A ΔFosB gyakorlatilag nem mutatható ki ezekben a régiókban bazális körülmények között, így a ΔFosB következetes detektálása krónikus gyógyszer-expozíció után statisztikailag szignifikáns (P <0.05 x2).
A prefrontális kéregben minden hatóanyagot stabilan indukáltak, a morfin és az etanol úgy tűnik, hogy a legtöbb rétegben a legerősebb hatást fejtette ki (4. És 7. Ábra). Mind a négy gyógyszer alacsony ΔFosB-indukciót okozott a stria terminalis (BNST) ágymagjában, az elülső commissure (IPAC) hátsó végtagjának intersticiális magjában és az amygdala komplexben (8 ábra). Megfigyeltük továbbá az egyes gyógyszerekre jellemző további hatásokat. Úgy tűnt, hogy a kokain és az etanol, de nem morfin vagy Δ9-THC, az AFosB alacsony szintjét indukálja az oldalsó szeptumban, a mediális septumban nem észleltek indukciót. Valamennyi gyógyszer ΔFosB-t indukált a hippocampusban, és az etanol kivételével a legtöbb indukció a gyrus dentate-ban volt látható (I. és 9. Táblázat). Ezzel ellentétben az etanol nagyon kevés AFosB-t indukált a dentate gyrusban, és a magas fehérje szintet indukálta a CA3-CA1 almezőkben. A kokain, a morfin és az etanol, de nem az Δ9-THC, a periaqueductalis szürkeben alacsony ΔFosB-indukciót okozott, míg csak a kokain indukálta ΔFosB-t a ventrális tegmentális területen, és az al-stantia nigra-ban nem észleltünk indukciót (lásd I. táblázat) ).
Ábra 7
ΔFosB indukciója a prefrontális kéregben egy kontroll patkányban (A) vagy krónikus etanollal (B), morfinnal (C) vagy kokainnal (D) végzett kezelés után. A FosB-szerű immunreaktivitás szintjét immunhisztokémiai módszerekkel elemeztük pan-FosB antitest alkalmazásával. Címkézés (tovább ...)
Ábra 8
A ΔFosB indukciója egy kontroll patkány (A) amygdala bazális laterális és központi mediális magjában vagy krónikus etanol (B), morfin (C) vagy kokain (D) kezelésben részesülő patkányokban. A FosB-szerű immunreaktivitás szintjét immunhisztokémiai módszerekkel elemeztük (tovább ...)
Ábra 9
ΔFosB indukálása kontroll patkány (A) hippokampuszában vagy krónikus etanol (B), morfin (C) vagy kokain (D) kezelésben részesülő patkányokban. A FosB-szerű immunreaktivitás szintjét immunhisztokémiai módszerekkel elemeztük pan-FosB antitest alkalmazásával. Címkézés (tovább ...)
VITA
Számos tanulmány kimutatta, hogy többféle kábítószer-kezelés krónikus alkalmazása, beleértve a kokainot, az amfetamint, a metamfetamint, a morfint, a nikotint és a fenciklidint, a transzkripciós faktort, a ΔFosB-t, a nukleáris accumbensben és a dorsalis striatumban indukálja. (lásd a Bevezető fejezetet a referenciákhoz; McClung és mtsai., 2004; Nestler és mtsai., 2001). A αFosB indukálását a striatális régiókban is megfigyelték a természetes jutalmak krónikus fogyasztása után, mint például a kerékpáros viselkedés (Werme és munkatársai, 2002). Emellett számos olyan jelentés is ismert, hogy bizonyos más agyi régiókban alacsonyabb az αFosB-indukció, beleértve a prefrontális kéregeket, az amygdala-t, a ventrális pallidumot, a ventrális tegmentális területet és a hippocampust (Liu és munkatársai, 2007; McDaid et al., 2006a, 2006b; Nye és munkatársai, 1996; Perrotti és munkatársai, 2005), ezekre a visszaélésekre adott válaszként azonban soha nem volt szisztematikus térképezés az AFosB gyógyszerindukciójáról az agyban. Továbbá, a legtöbb visszaélés kábítószer-vizsgálata ellenére a legelterjedtebb anyagok közül kettőt, az etanolt és az Δ9-THC-t még nem vizsgálták, hogy képesek ΔFosB-t indukálni. Jelen tanulmány célja az AFosB kezdeti feltérképezése az agyban négy prototípusos kábítószer-kezelésre adott válaszként: kokain, morfin, etanol és Δ9-THC.
Vizsgálatunk főbb megállapításai, hogy az etanol és az Δ9-THC, mint minden más kábítószer-kábítószer is, nagy mennyiségű ΔFosB-t indukál a striatális komplexben. Ezek az eredmények további ΔFosB indukciót hoznak létre ezekben a régiókban, mint gyakori, krónikus alkalmazkodást gyakorlatilag minden visszaélés elleni gyógyszerhez (McClung és munkatársai, 2004). A striatális komplexen belüli indukciós mintázat kissé különbözött a különböző gyógyszerek esetében. A robbanásszerűen indukált ΔFosB a magban, míg az összes hatóanyag - kivéve az A9-THC-vel jelentősen indukált ΔFosB-t a magban az akumbolban és a dorsalis striatumban -, és az A9-THC erős tendenciái hasonló hatásokat eredményeztek utóbbi régiókban. A mag-akumbens mag és a héj fontos agyi jutalmi régiók, amelyek kimutatták, hogy kritikus mediátorok a visszaélésszerű gyógyszerek jutalmazó tevékenységeihez. Hasonlóképpen a dorsalis striatum a gyógyszerfogyasztás kényszeres vagy szokásos jellegéhez kapcsolódik (Vanderschuren et al., 2005). Valójában kimutatták, hogy ezekben a régiókban az AFosB indukciója növeli a kokainra és a morfinra adott előnyös válaszokat, és növeli a természetes jutalmakra adott válaszokat, mint például a kerékvezetési viselkedést és az élelmiszerbevitelt (Colby et al., 2003; Kelz és munkatársai: 1999, Olausson és munkatársai, 2006, Peakman és munkatársai, 2003, Werme és munkatársai, 2003, Zachariou és munkatársai, 2006). További munka szükséges annak eldöntéséhez, hogy az αFosB indukció ezekben a régiókban hasonló funkcionális adaptációkat közvetít-e az egyén érzékenységében a többi kábítószerrel való visszaélés hatására.
Az AFosB indukálása striatális régiókban nem a hatóanyag véletlen bevitelének függvénye. Így kimutattuk, hogy a kokain önadagolása ugyanolyan mértékű ΔFosB-t váltott ki a nukleáris accumbensben és a dorzális striatumban, ahogyan azt az állatoknál, amelyek egyenértékű, iv. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy az αFosB indukció a striatumban a kábítószerek gyógyszeres hatását jelenti, függetlenül attól, hogy az állat mennyire befolyásolja a hatóanyag-expozíciót. Szembetűnő kontrasztban a közelmúltban kimutattuk, hogy a kokain önadagolása többszöröse magasabb AFosB szintet indukál orbitofrontális kéregben, mint a koktin beadása (Winstanley et al., 2007). Ez a hatás az orbitofrontális kéregre specifikus volt, mivel a két kezelési körülmény között a prefrontális kéregben az AFosB indukció egyenértékű szintje volt megfigyelhető. Így, bár a ΔFosB indukció nem kapcsolódik a striatális régiókban a kábítószer-bevitelre vonatkozó önkényes kontrollhoz, úgy tűnik, hogy bizonyos magasabb kortikális központokban ilyen motivációs tényezők befolyásolják.
Szintén bemutatjuk a félkvantitatív adatokat, hogy mind a négy kábítószer-visszaélés ΔFosB-t indukál a striatális komplexen kívüli több agyi régióban, bár általában kisebb mértékben. Ezek az egyéb agyterületek a prefrontális kéreg, az amygdala, az IPAC, a BNST és a hippocampus voltak.. A ΔFosB gyógyszerindukciója a prefrontális kéregben és a hippocampusban összefüggésben állhat a kábítószerek bizonyos kognitív teljesítményre gyakorolt hatásával, bár ezt még nem kell közvetlenül megvizsgálni. Az amygdala, az IPAC és a BNST mindannyian részt vettek az egyénnek az averzív ingerekre adott válaszainak szabályozásában. Ez felveti annak a lehetőségét, hogy az αFosB indukció ezekben a régiókban a kábítószer-fogyasztás krónikus beadása után közvetíti az érzelmi viselkedés szabályozását a jutalomon túl. Érdekes lesz megvizsgálni ezeket a lehetőségeket a jövőbeni vizsgálatok során.
Az itt vizsgált négy bántalmazás is bizonyos gyógyszerspecifikus hatásokat eredményezett. A kokain egyedülálló módon indukálta az AFosB-t a ventrális tegmentális területen, ahogyan azt korábban jeleztük (Perrotti et al., 2005). Hasonlóképpen, a kokain és az etanol egyedülállóan alacsony ΔFosB-szinteket indukált az oldalsó szeptumban. Az A9-THC egyedülálló volt a kevésbé drámai hatásokra az AFosB-indukcióra, a többi visszaélés kábítószerrel összehasonlítva, a mag-akumbens héjában és a hátsó striatumban, amint azt korábban említettük. Az A9-THC egyedülálló volt abban a tekintetben, hogy a gyógyszer krónikus expozíciója, szemben a többiekkel, nem indukált alacsony ΔFosB szintet a periaqueductalis szürkeben. A hippocampus és a szeptum szerepe a kognitív funkcióban, és ezeknek a régióknak a szerepe, valamint a periaqueductal szürke szerepe az állat stresszhelyzetekre adott válaszainak szabályozásában, a régióban és a gyógyszer-specifikus ΔFosB indukció ezekben a régiókban közvetítheti a fontos szempontokat. gyógyszerhatás az agyban.
Összefoglalva, az AFosB indukciót a striatális agyi jutalmak régióiban széles körben demonstrálták, mint egy közös, krónikus alkalmazkodást a kábítószerekkel való visszaéléshez. Bővítettük ezt az elképzelést azzal, hogy bemutatjuk, hogy két további, széles körben elszenvedett gyógyszer, az etanol és az Δ9-THC szintén ΔFosB-t indukál ezekben az agyi régiókban. Számos más agyi területet is azonosítunk, amelyek a kognitív funkciók és a stresszválaszok között szerepet játszanak, amelyek változó mértékű ΔFosB indukciót mutatnak a krónikus hatóanyag-expozíció hatására. Ezen válaszok némelyike, mint például az αFosB indukciója striatális régiókban, minden itt vizsgált visszaélés kábítószer esetében gyakori, míg a más agyi területekre adott válaszok drogspecifikusabbak. Ezek az eredmények most irányítják a jövőbeni vizsgálatokat, hogy jellemezzék az ΔFosB indukció szerepét ezekben az egyéb agyterületeken. Segítenek meghatározni az ΔFosB antagonisták potenciális hasznosságát a drogfüggőségi szindrómák közös kezelésének.
Ábra 3
A ΔFosB indukciója patkányban a kontroll patkányban (A) putamenben, vagy krónikus etanollal (B), morfinnal (C) vagy kokainnal (D) végzett kezelés után. A FosB-szerű immunreaktivitás szintjét immunhisztokémiai módszerekkel elemeztük pan-FosB antitest alkalmazásával. (több …)
Köszönetnyilvánítás
Szerződéses támogató: Országos Kábítószer-visszaélési Intézet.
REFERENCIÁK
1. Alibhai IN, Zöld TA, Nestler EJ. FoszB és ΔfosB mRNS expresszió szabályozása: In vivo és in vitro vizsgálatok. Brain Res. 2007; 11: 4322-4333.
2. Atkins JB, Atkins J, Carlezon WA, Chlan J, Nye HE, Nestler EJ. Az AFosB régióspecifikus indukciója tipikus és atipikus antipszichotikus szerek ismételt beadásával. Szinapszis. 1999; 33: 118-128. [PubMed]
3. Bachtell RK, Wang YM, Freeman P, Risinger FO, Ryabinin AE. Az alkoholfogyasztás az agyterület-szelektív változásokat eredményezi az indukálható transzkripciós faktorok expressziójában. Brain Res. 1999; 847: 157-165. [PubMed]
4. Beckmann AM, Matsumoto I, Wilce PA. Az AP-1 és az Egr DNS-kötő aktivitások növekedése a patkány agyban etanol visszavonásakor. J Neurochem. 1997; 69: 306-314. [PubMed]
5. Carle TL, Alibhai IN, Wilkinson MB, Kumar A, Nestler EJ. A FosB destabilizációjának proteaszómafüggő és független mechanizmusai: A FosB degron domének azonosítása és az ΔFosB stabilitására vonatkozó következmények. Eur J Neurosci. 2007; 25: 3009-3019. [PubMed]
6. Chen JS, Nye HE, Kelz MB, Hiroi N, Nakabeppu Y, Hope BT, Nestler EJ. A FosB és FosB-szerű fehérjék szabályozása elektrokvulzív roham (ECS) és kokainkezeléssel. Mol Pharmacol. 1995; 48: 880-889. [PubMed]
7. Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. Az ΔFosB fokozza a kokain ösztönzését. J Neurosci. 2003; 23: 2488-2493. [PubMed]
8. Criswell HE, Breese GR. Az etanol és a flumazenil hasonló hatásai a krónikus etanolos kezelésből való kivonás során a shuttle-box elkerülésére. Br. Pharmacol. 1993; 110: 753-760. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
9. Ehrlich ME, Sommer J, Canas E, Unterwald EM. A periadolescent egerek fokozott ΔFosB fel-szabályozást mutatnak a kokain és az amfetamin hatására. J Neurosci. 2002; 22: 9155-9159. [PubMed]
10. Frye GD, Chapin RE, Vogel RA, Mailman RB, Kilts CD, Mueller RA, Breese GR. Akut és krónikus 1,3-butándiol kezelés hatása a központi idegrendszer működésére: összehasonlítás etanollal. J Pharmacol Exp Ther. 1981; 216: 306-314. [PubMed]
11. Graybiel AM, Moratalla R, Robertson HA. Az amfetamin és a kokain a c-fos gén hatóanyagspecifikus aktiválását indukálja a striatum strio-néhány-mátrix rekeszeiben és limbikus alegységében. Proc Natl Acad Sci USA. 1990; 87: 6912-6916. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
12. Hiroi N, Brown J, Haile C, Ye H, Greenberg ME, Nestler EJ. FosB mutáns egerek: A Fos-val összefüggő fehérjék krónikus kokainindukciójának elvesztése és a kokain pszichomotoros és jutalmazó hatásainak fokozott érzékenysége. Proc Natl Acad Sci USA. 1997; 94: 10397-10402. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
13. Hope BT, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Azonnali korai génexpresszió és AP-1 kötődés szabályozása a patkánymagban krónikus kokain hatására. Proc Natl Acad Sci US A. 1992, 89: 5764 – 5768. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
14. Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. Egy hosszú ideig tartó AP-1-komplex kialakulása, amely az agyban megváltozott Fos-szerű fehérjékből áll, krónikus kokain és más krónikus kezelések révén. Idegsejt. 1994; 13: 1235-1244. [PubMed]
15. Kelz MB, Chen JS, Carlezon WA, Whisler K, Gilden L, Beckmann AM, Steffen C, Zhang YJ, Marotti L, Self DW, Tkatch R, Baranauskas G, Surmeier DJ, Neve RL, Duman RS, Picciotto MR, Nestler EJ . Az AFosB transzkripciós faktor expressziója az agyban szabályozza a kokain érzékenységét. Természet. 1999; 401: 272-276. [PubMed]
16. Knapp DJ, Duncan GE, FT személyzet, Breese GR. Fos-szerű fehérjék és ultrahangos hangosítás indukálása etanol visszavonás során: további bizonyíték a megvonás által kiváltott szorongásra. Alkohol Clin Exp Res. 1998; 22: 481-493. [PubMed]
17. Liu HF, Zhou WH, Zhu HQ, Lai MJ, Chen WS. Az M (5) muszkarin receptor antiszensz oligonukleotid VTA mikroinjekciója gátolja a FosB expressziót a NAc-ben és a heroin-szenzitizált patkányok hippocampusában. Neurosci bika. 2007; 23: 1-8. [PubMed]
18. McClung CA, Nestler EJ. A génexpresszió és a kokain jutalom szabályozása a CREB és a ΔFosB által. Nat Neurosci. 2003; 6: 1208-1215. [PubMed]
19. McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. ΔFosB: Molekuláris kapcsoló az agy hosszú távú alkalmazkodásához. Mol Brain Res. 2004; 132: 146-154. [PubMed]
20. McDaid J, Dallimore JE, Mackie AR, Napier TC. A morfin-szenzitizált patkányokban bekövetkezett változások az accumbal és a pallidal pCREB és ΔFosB-ben: korrelációk a ventrális pallidumban a receptor által kiváltott elektrofiziológiai intézkedésekkel. Neuropsychop. 2006a; 31: 1212-1226. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
21. McDaid J, Graham MP, Napier TC. A metamfetamin által kiváltott szenzitizáció különbözõen megváltoztatja a pCREB-t és az Δ-FosB-t az emlõs agy limbikus áramkörében. Mol Pharmacol. 2006b; 70: 2064-2074. [PubMed]
22. Moratalla R, Elibol R, Vallejo M, Graybiel AM. Hálózati szintű változások az indukálható Fos-Jun fehérjék expressziójában a striatumban a krónikus kokainkezelés és visszavonás során. Idegsejt. 1996; 17: 147-156. [PubMed]
23. Muller DL, Unterwald EM. A D1 dopamin receptorok a szakaszos morfin beadását követően patkány striatumban módosítják az AFosB indukciót. J Pharmacol Exp Ther. 2005; 314: 148-154. [PubMed]
24. Nestler EJ, Barrot M, Self DW. ΔFosB: Folyamatos molekuláris kapcsoló a függőséghez. Proc Natl Acad Sci USA. 2001; 98: 11042-11046. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
25. Nye HE, Nestler EJ. Krónikus Fos-hoz kapcsolódó antigének indukálása patkány agyban krónikus morfin adagolással. Mol Pharmacol. 1996; 49: 636-645. [PubMed]
26. Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Farmakológiai tanulmányok a krónikus Fra (Fos-hoz kapcsolódó antigén) kokain által végzett szabályozásról a striatumban és a nucleus accumbensben. J Pharmacol Exp Ther. 1995; 275: 1671-1680. [PubMed]
27. Olausson P, Jentsch JD, Tronson N, Neve R, Nestler EJ, Taylor FR. A ΔFosB a magban az akumbolban szabályozza az élelmiszer-megerősített hangszeres viselkedést és motivációt. J Neurosci. 2006; 26: 9196-9204. [PubMed]
28. Peakman MC, Colby C, Perrotti LI, Tekumalla P, Carle T, Ulery P, Chao J, Duman C, Steffen C, Monteggia L, Allen MR, Stock JL, Duman RS, McNeish JD, Barrot M, Self DW, Nestler EJ Schaeffer E. Inducible, a c-Jun domináns negatív mutánsának agyi régióspecifikus expressziója a transzgenikus egerekben csökkenti a kokain érzékenységét. Brain Res. 2003; 970: 73-86. [PubMed]
29. Perrotti LI, Hadeishi Y, Barrot M, Duman RS, Nestler EJ. ΔFosB indukálása a jutalmú agyi struktúrákban a krónikus stressz után. J Neurosci. 2004; 24: 10594-10602. [PubMed]
30. A Perrotti LI, Bolanos CA, Choi KH, Russo SJ, Edwards S, Ulery PG, Wallace D, Self DW, Nestler EJ, Barrot M. AFosB a ventrális tegmentális terület hátsó farokában felhalmozódik a pszichostimuláns kezelés után. Eur J Neurosci. 2005; 21: 2817-2824. [PubMed]
31. Pich EM, Pagliusi SR, Tessari M, Talabot-Ayer D, Hooft van Huijsduijnen R, Chiamulera C. A nikotin és a kokain addiktív tulajdonságainak közös neurális szubsztrátjai. Tudomány. 1997; 275: 83-86. [PubMed]
32. SAMHSA. O. o. A. Tanulmányok, az alkohol- és kábítószer-információkra vonatkozó nemzeti elszámolási központ. Rockville, MD: NSDUH sorozat H-28; 2005. A kábítószer-használatról és az egészségről szóló 2004 nemzeti felmérés eredményei: nemzeti eredmények.
33. Sim-Selley LJ, Martin BR. Az R - (+) - [2,3-dihidro-5-metil-3 - [(morfolinil) -metil] -pirrolo [1,2, 3-de] -1,4-b-enzoxazinil] - (1-naftalenil) -metanon-mezilát hatásának hatása (WIN55,212-2) vagy delta (9) -tetrahidrokannabinol a kannabinoid receptor adaptációra egerekben. J Pharmacol Exp Ther. 2002; 303: 36-44. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
34. Sutton MA, Karanian DA, Self DW. Tényezők, amelyek meghatározzák a kokain-kereső viselkedés hajlamát az absztinencia során patkányokban. Neuropsychop. 2000; 22: 626-641. [PubMed]
35. Ulery PG, Rudenko G, Nestler EJ. A FosB stabilitásának szabályozása foszforilációval. J Neurosci. 2006; 26: 5131-5142. [PubMed]
36. Vanderschuren LJ, Di Ciano P, Everitt BJ. A dorsalis striatum bevonása a cue-kontrollált kokainkeresésbe. J Neurosci. 2005; 25: 8665-8670. [PubMed]
37. Werme M, Messer C, Olson L, Gilden L, Thorén P, Nestler EJ, Brené S. ΔFosB szabályozza a kerék futását. J Neurosci. 2002; 22: 8133-8138. [PubMed]
38. Winstanley CA, LaPlant Q, Theobald DEH, Green TA, Bachtell RK, Perrotti LI, DiLeone FJ, Russo SJ, Garth WJ, Self DW, Nestler EJ. Az AFosB indukció az orbitofrontális kéregben a kokain által indukált kognitív diszfunkció toleranciáját közvetíti. J Neurosci. 2007; 27: 10497-10507. [PubMed]
39. Fiatal ST, Porrino LJ, Iadarola MJ. A kokain indukálja a striatális c-fos-immunreaktív fehérjéket a dopaminerg D1 receptorokon keresztül. Proc Natl Acad Sci USA. 1991; 88: 1291-1295. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
40. Zachariou V, Bolanos CA, Selley DE, Theobald D, Cassidy MP, Kelz MB, Shaw-Lutchman T, Berton O, Sim-Selley LJ, DiLeone RJ, Kumar A, Nestler EJ. ΔFosB: Az ΔFosB lényeges szerepe a morfin hatású magban. Nat Neurosci. 2006; 9: 205-211. [PubMed]
;
