Kábítószer-tapasztalat epigenetikusan indítja el a Fosb-gén indukálhatóságát patkánymagokban (2012)

MEGJEGYZÉSEK: Annak bizonyítéka, hogy a deltafosb sokáig hagy hátra nyomot a függőségből való felépülés után. Konkrétan a függőség epigenetikus változásokat okoz, amelyek sokkal gyorsabb deltafoszb indukciót eredményeznek, ha a visszaesés bekövetkezik. Ez megmagyarázza, hogy a visszaesődés akár évek után is gyorsan eszkalálódhat teljesen függő állapotba.



J Neurosci. Szerző kézirat; elérhető a PMC 2013 január 25 oldalán.

 

Absztrakt

ΔFosB, a fosB A géntermék a nucleus activumbens (NAc) és a caudate putamenben (CPu) indukálódik a visszaélés elleni kábítószerek, például a kokain expozíciója során. Ez az indukció hozzájárul a gén expressziójának rendellenes mintáihoz és a viselkedés rendellenességeihez, amelyeket az ismételt gyógyszeres expozíció esetén észlelnek.

Itt megvizsgáltuk, hogy a patkányok gyógyszeres expozíciójának távoli története megváltoztathatja-e a betegség indukálhatóságát fosB a következő kokain expozíció által kiváltott gén. Megmutatjuk, hogy a korábbi krónikus kokain-beadás, amelyet kiterjesztett absztrakció követ, növeli a betegség indukálhatóságát fosB a NAc-ban, amint azt az ΔFosB mRNS nagyobb akut indukciója és az ΔFosB fehérje gyorsabb felhalmozódása mutatta meg az ismételt kokain-expozíció után. Nincs ilyen alapozva fosB Az indukciót megfigyelték a CPu-ban, sőt, az ΔFosB mRNS későbbi akut indukcióját a CPu-ban elnyomták.

Ezek a rendellenes minták fosB expresszióját a kromatin módosításaihoz társítják fosB gén promoter. A krónikus kokain beadása az RNS polimeráz II (Pol II) kötődésének tartós növekedését idézi elő a fosB csak a NAc-ben szereplő promóter, ami arra utal, hogy a Pol II „elakad” prímjeit fosB a kokain újbóli expozíciója esetén ebben a régióban az indukció. A kokain-kihívás ezután kiváltja a Pol II felszabadulását a génpromoterből, lehetővé téve a gyorsabb reakciót fosB átírás. A kokainprobléma szintén csökkenti a represszív hisztonmódosítást a fosB promóter a NAc-ban, de növeli az ilyen elnyomó jeleket és csökkenti az aktiváló jeleket a CPu-ban.

Ezek az eredmények új betekintést nyújtanak a kromatin dinamikájába fosB és egy új mechanizmust mutatnak be az alapozáshoz fosB indukció a NAc-ben a kokainnal való újbóli expozíció esetén.

Bevezetés

A kábítószer-függőséget a kényszeres kábítószer-keresés és a súlyos káros következmények ellenére jellemzi (Kalivas és munkatársai, 2005; Hyman és munkatársai, 2006). A krónikus hatóanyag-expozíció a ventrális striatumban (vagy a nucleus accumbens; NAc-ben) és a dorsalis striatumban (vagy caudate putamen; CPu), a kábítószer-jutalomban és a függőségben szerepet játszó striatum-struktúrákban állandó változásokat okoz. (Freeman és munkatársai, 2001; Robinson és Kolb, 2004; Shaham és Hope, 2005; Maze és Nestler, 2011). ΔFosB, egy csonkított és stabil fehérje, amelyet az azonnali korai gén kódol, fosB, egy jól jellemzett transzkripciós faktor, amelyet a NAc és a CPu-ban indukál a krónikus expozíció gyakorlatilag minden visszaélésszerű gyógyszerrel szemben, ahol a szenzitizált viselkedési válaszokat közvetíti az ismétlődő gyógyszeradagoláshoz (Nestler, 2008). Ugyanakkor, hogy a visszaélés kábítószerrel való korábbi krónikus expozíciója megváltoztatja-e az AFosB ezt követő indukcióját, ismeretlen.

A közelmúltban feltételeztük, hogy a krónikus módosítások a krónikus hatóanyag-expozíció hatására megváltoztathatják a specifikus gének indukálhatóságát a célsejt-régiókban (Robison és Nestler, 2011). A növekvő bizonyítékok azt mutatták, hogy a krónikus alkalmazás után a visszaélés utáni gyógyszerek számos módosítást, többek között a foszforilációt, az acetilezést és a hiszton-farok metilálását befolyásolják a kromatin szerkezetét és transzkripciós hozzáférhetőségét. A sejttenyésztési rendszerek újabb munkái az RNS-polimeráz II (Pol II) felvételére koncentrálódtak az „indukálható” gének promóterébe azok expressziója előtt, a Pol II-t tartósan kötve a proximális promoter-régiókhoz és a transzkripciós starthelyhez (TSS) ) „elakadt” állapotban (Core és Lis, 2008; Nechaev és Adelman, 2008). Úgy gondolják, hogy az elakadt Pol II aktiválása felelős a promóter és a TSS régiókból való kilábalásáért és ezeknek az „alapozott” gének transzkripciójáért.Zeitlinger és munkatársai, 2007; Saha és munkatársai, 2011; Bataille és munkatársai, 2012).

Itt megmutatjuk, hogy a kokain előzetes krónikus expozíciója, amit egy hosszabb megvonási idő követ, megváltoztatja a fosB a következő kokain-adagoláshoz szükséges gén, ahol a NAc-t indukciónak vetjük alá, míg a CPu nem. Ezután azonosítjuk a különböző kromatin aláírásokat a fosB gén promoter NAc-ben és CPu-ban, amelyek az ilyen aberráns indukálhatósághoz kapcsolódnak fosB gén, beleértve az elakadt Pol II felvételét fosB proximális promóter csak NAc-ben, valamint változások számos aktiváló vagy represszív hisztonmódosításban mindkét agyrégióban. Ezek az eredmények újszerű betekintést nyújtanak a kromatin dinamikájába fosB gén promoter, és először jelez egy olyan mechanizmust, amellyel a Pol II prime-ek elakadnak fosB a kokainhoz való újbóli expozíció esetén a NAc nagyobb aktiválására.

Anyagok és módszerek

Állatok

Az összes kísérletben használt hím Sprague Dawley patkányokat (250 – 275 g; Charles River Laboratories) párosítottuk egy klímaberendezéssel ellátott szobában 12 hr fény / sötét ciklusban (7 AM fényei), és hozzáférést biztosítottak az élelmiszerhez és víz ad libitum. Valamennyi állatot naponta kétszer 10 napig injektáltuk a kokaint (15 mg / kg, ip) vagy sóoldatot (ip) az otthoni ketreceikben. Az állatkísérleteket a Sinai-hegyi Intézményi Állatgondozási és Felhasználási Bizottság (IACUC) hagyta jóvá.

Mozdulatok mérése

Az állatokat a mozgáskamrában az első napon 1 órára szoktattuk, majd a mozgásszervi aktivitást a Photobeam Activity System (San Diego Instruments) alkalmazásával fiziológiás sóoldat után figyeltük. Minden nap 1 hr szokásba lépése után az 15 napokban naponta alkalmaztunk kokainot (2 mg / kg, ip), és az állatokat ismét figyelemmel kísérjük a mozgásszervi aktivitást 1 hr.

Immunohisztokémia

Az állatokat az utolsó hatóanyag-expozíciót követően 24 óra után perfundáltuk. Az AFosB / FosB immunreaktivitást a leírtak szerint (Perrotti és munkatársai, 2004). A nyugati blotolás megerősítette, hogy a aineFosB / FosB-szerű immunreaktivitás 24 órát vagy annál hosszabb ideig megfigyelte a kokaininjekciókat követően, amikor a FosB nem volt kimutatható (nem látható).

RNS izolálás, fordított transzkripció és PCR

A NAc és a dorsolaterális / dorsomedialis CPu kétoldalú 12-mérőcsíkjait ismertettük (Perrotti és munkatársai, 2004), szárazjégen fagyasztva és a közzétett jegyzőkönyvek szerint \ tCovington és munkatársai, 2011). A FosB és a FosB mRNS-t kvantitatív PCR-rel (qPCR) mértük izoformspecifikus AFosB és FosB primerekkel (Alibhai és munkatársai, 2007). A FosB és FosB mRNS szinteket GAPDH mRNS szintekre normalizáltuk, amelyeket a kokain expozíció nem befolyásolt (nem ábrázolt).

Western blotolás

A NAc és a CPu lyukasztókat a fentiek szerint gyűjtöttük össze, és Western blot eljárással feldolgoztuk, amint azt leírtuk (Covington és munkatársai, 2011), az ERK44 / 42 [extracelluláris jel szabályozott kináz-44 / 42] és a foszfoERK44 / 42 (pERK), az AKT [timoma vírus proto-onkogén] és a p-AKT, SRF (szérum válasz faktor) és pSRF, CREB elleni antitestek alkalmazásával [cAMP válaszelem kötő fehérje] és pCREB. Az egyes sávokra blottált fehérje mennyiségét normalizálták az aktin vagy tubulin szintjére, amelyet a kokain expozíció nem befolyásolt.

Kromatin immunprecipitáció (ChIP)

A frissen levágott NAc és CPu lyukasztásokat a ChIP-hez készítettük (lásd:Maze és munkatársai, 2010). Minden kísérleti körülményt három állatban vizsgáltunk független állati csoportokból. Minden ChIP-minta esetében két patkányból (10-lyukasztó) kétoldalú NAc- és CPu-lyukasztókat egyesítettünk. A specifikus hisztonmódosításhoz használt antitestek megegyeznek a közzétett antitestekkel.Maze és munkatársai, 2010); A karboxil-terminális domén (CTD) ismétlődő régiójának (Pol II-pSer5) Ser5-jén foszforilált antitesteket kaptunk abcam 5131-tól. Négyféle ChIP primert terveztek fosB (Lazo és munkatársai, 1992; Mandelzys és munkatársai, 1997): 1F: GTACAGCGGAGGTCTGAAGG, 1R: GAGTGGGATGAGATGCGAGT; 2F: CATCCCACTCGGCCATAG, 2R: CCACCGAAGACAGGTACTGAG; 3F: GCTGCCTTTAGCCAATCAAC, 3R: CCAGGTCCAAAGAAAGTCCTC; 4F: GGGTGTTTGTGTGTGAGTGG, 4R: AGAGGAGGCTGGACAGAACC. A kromatin-módosítások szintjeit összehasonlítjuk a bemeneti DNS-nek a leírtakkal (Maze és munkatársai, 2010).

Statisztikai analízis

Az összes jelentett érték átlag ± sem. A mozgásszervi aktivitás és a sejtszámlálás adatait kétirányú ANOVA-val elemeztük, kezelési és injekciós tényezőként. A qPCR kísérleteket idõpontonként egyirányú ANOVA-val elemeztük, kezelõ tényezõként. Amikor szignifikáns fő hatásokat észleltek (p <0.05), Bonferroni post-hoc teszteket végeztek összehasonlítás céljából a gyógyszerrel nem kezelt sóoldattal kezelt állatokkal (^ ábrákon) és a gyógyszerrel még nem kezelt kokainnal kezelt állatokkal (* ábrákon). A páratlan kétfarkú Student t-teszteket használtuk a Western blot és ChIP adatokhoz, korrekcióval a több összehasonlításhoz.

Eredmények

Greater A kokain-tapasztalt patkányok Fosb indukálhatósága NAc-ben, de nem CPu-ban

A korábbi krónikus kokainproblémák hatásának vizsgálata, amelyet egy hosszabb távú elvonási idő követ, a KTK indukálhatóságára fosB egy későbbi kokainproblémára adott válaszként a patkányokat, amelyeket korábban kétszer naponta intravénás sóoldattal vagy kokainnal (15 mg / kg) injektáltunk 10-napokra, 28 felszívódási napok után adtunk ki kihívást.1A). Először egy csoportban vizsgáltuk a lokomotoros válaszokat, hogy megerősítsük a lokomotoros szenzibilizáció előidézését előzetes kokain-expozícióval, ami a gyógyszer beadásának várható tartós következménye. A kokain-tapasztalt és -válaszú patkányok egyenértékű alapmozgási aktivitást mutattak ki, és a kokain kihívást jelentett a korábban nem kezelt állatoknak, növelve mozgásukat (1B. Ismételt intézkedések kétirányú ANOVA, kezelés: F1,66 = 30.42, p <0.0001; kokain kihívás: F2,66= 58.39, p <0.0001; kezelés x kokain kihívás: F2,66= 8.56, p = 0.0005, Bonferroni utóvizsgálatok ^p <0.001). Ez a kokain-kihívás szignifikánsan nagyobb mozgásszervi aktivitást, azaz szenzibilizációt váltott ki kokain-tapasztalt patkányokban (Bonferroni utóvizsgálatok * p <0.001).

ábra 1  

A korábbi krónikus kokain expozíció hatása a mozgásszervi aktivitásra és fosB indukció a NAc-ben és a CPu-ban a gyógyszer újbóli expozíciója után

Ennek a kokain-előkezelésnek a hatását az AFosB expressziójára a NAc-ben és a CPu-ban, az AFosB fehérjét immunhisztokémiai módszerekkel határoztuk meg 24 óra után, miután a kokain-nem kezelt és a kokain tapasztalt állatokat 0, 1, 3 vagy 6 napi napi kokainproblémákkal kezelték injekciók (15 mg / kg; lásd 1A). Mint korábban megállapították (Nye et al., 1995), A 3-kokain injekciók elegendőek voltak ahhoz, hogy jelentősen kiváltsák az ΔFosB-fehérjét a NAc-ben és a CPu-ban a korábban nem kezelt állatokban, és a felhalmozódása jelentős maradt 6-napok után a kokain injekció beadása után (1C. Ismételt intézkedések kétirányú ANOVA, NAc mag, kezelés: F1,28= 23.5, p <0.0001; kokain kihívás: F3,28= 49.16, p <0.0001; kezelés x kokain kihívás: F3,28= 6.83, p = 0.0014; NAc héj, kezelés: F1,28= 18.69, p <0.0001; kokain kihívás: F3,28= 31.52, p <0.0001; kezelés x kokain kihívás: F3,28= 3.21, p <0.05; CPu, kezelés: F1,28= 9.47, p <0.001; kokain kihívás: F3,28= 19.74, p <0.0001; kezelés x kokain kihívás: F3,28= 0.94, p> 0.05. NAc magban, héjban és CPu-ban Bonferroni utótesztek ^p <0.05). Kokain-tapasztalt állatokban nem volt bizonyíték arra, hogy a NAc-ban vagy a CPu-ban folytatódó ΔFosB indukció 28 napos megvonás után következett be, összhangban a korábbi beszámolókkal, miszerint a ΔFosB-jel ekkorra teljesen eloszlik (Nye et al., 1995), ez az időpont ebben a tanulmányban használt. Meglepő módon azonban a kokain-tapasztalt patkányok, akik 3 vagy 6 kokainproblémákat kaptak, szignifikánsan nagyobb ΔFosB fehérje indukciót mutattak a NAc-ben, ami mind az alap-, mind a héj alrégiókban nyilvánvaló volt (1C. Bonferroni utóvizsgálatok * p <0.05). Ezzel szemben a CPu-ban nem figyeltek meg ilyen nagyobb ΔFosB fehérje indukciót; ehelyett ekvivalens ΔFosB indukciót tapasztaltak ebben a régióban 3 vagy 6 napos kokain-provokációs injekció után kokain-naiv és tapasztalt patkányokban (1C).

Ahhoz, hogy betekintést nyerjünk a NAc-ben és a CPu-ban a kokain-kihívás hatására bekövetkező transzkripciós változásokba, tanulmányoztuk az AFosB és FosB mRNS transzkriptumok indukálhatóságának időbeli lefutását (45, 90 és 180 min) egyetlen adott kokain vagy sóoldat injekció beadása után. a XIX 1A). A sóoldattal szembeni kihíváshoz viszonyítva a kokain-kihívás az AFosB és a FosB mRNS szintek gyors növekedését váltotta ki a kokain által nem kezelt állatok mind NAc, mind CPu mindhárom időpontjában (1D. Ismétlődő intézkedések egyirányú ANOVA-t időpontonként; Bonferroni utóvizsgálatok ^p <0.05). NAc-ben a kokain-tapasztalt állatokban nagyobb ΔFosB és FosB mRNS indukciót figyeltünk meg a kokainkezelés után a kokainnal még nem kezelt állatokkal szemben, a hatás 90 percnél szignifikáns volt, míg ezzel szemben a ΔFosB és FosB mRNS indukálhatósága a CPu-ban szignifikánsan csökkent kokain tapasztalt állatoknál (1D. Bonferroni utóvizsgálatok %p = 0.08, * p <0.05).

A kokain-tapasztalt patkányok NAc és CPu felfelé irányuló jelátviteli útvonalainak jellemzése

Egy lehetséges magyarázat a változott indukálhatóságra fosB gén a NAc-ban és a CPu-ban egy korábbi krónikus kokainfolyamat után, hogy a kokain expozíció távoli előzményei tartós változásokat idézhetnek elő a jelátviteli útvonalakban, amelyek az áramlás előtti irányban vannak. fosB a gén indukciója olyan, hogy a kokain-kihívás ezután a gént aberráns mértékben indukálja. A hipotézis vizsgálatához elemeztük a két transzkripciós tényezőt, az SRF-et és a CREB-t, amelyeket a közelmúltban kimutattak a αFosB kokainindukciójához ezekben az agyi régiókban (Vialou és munkatársai, 2012) az upstream protein kinázokkal, az ERK-val és az AKT-vel együtt, amelyek szintén a kokain hatására \ tValjent és munkatársai, 2000; Lu és munkatársai, 2006; Boudreau és munkatársai, 2009). Nem sikerült kimutatni a különböző fehérjék teljes vagy foszforilált szintjeiben bekövetkezett változásokat, amelyek megmagyarázhatnák a megváltozott \ t fosB megfigyelt, beleértve az SRF, CREB vagy AKT változásait sem (2B, C). A kokainproblémákra adott válasz a pSRF-ben és a pCREB-ben a NAc-ben való változás hiánya összhangban van egy nemrégiben elkészített jelentéssel, amely mindkettőt csak krónikus kokain okozta (Vialou és munkatársai, 2012).

ábra 2  

A korábbi krónikus kokain expozíció hatása a NAc és a CPu felfelé irányuló molekuláris jelátviteli kaszkádjaira

A korábban nem kezelt állatok NAc-ben és CPu-ban a 20 min.2A), az egyetlen kokain kihívást jelent a pERK42 / 44 \ t2B, C. Kétfarkú Student t-teszt: * p <0.05). Korábbi beszámolók szerint ezekben a régiókban megnövekedett a PERK szintje az akut kokainadagolást követően (Valjent és munkatársai, 2000). Ezt nehéz összehasonlítani más dokumentumokkal, amelyek az ERK foszforilációját vizsgálták a NAc-ben az ismételt kokaininjekciók visszavonásakor (Boudreau és munkatársai, 2007; Shen és munkatársai, 2009), mint a mi tanulmányunkban, a pERK-t a 28 napok kivonása után és a kokain vagy sóoldat kihívása után számszerűsítettük. A kokainnal először tapasztalt, korábban nem kezelt állatokhoz viszonyítva, a kokain-expozíció a kokain-tapasztalt patkányoknál, a 28 napos kivonási napok után, a CPU-ban a pERK42 / 44 szint jelentős növekedését eredményezte.2B, C. Két farok tanuló t-teszt: * p <0.05).

Kromatin táj a Fosb gén promoter NAc-ben és CPu-ban a kokain-tapasztalt patkányokban

Ezt követően megvizsgáltuk, hogy a fosB a gén indukálhatósága a kromatin szerkezetének megváltozásával jár. A ChIP-t NAc és CPu alkalmazásával hajtottuk végre a hisztonmódosítások három jól jellemzett formája elleni ellenanyagokkal: a H4 (H3K3me4) hiszton Lys3 génaktiválással összefüggő trimetilezésével, és a H3K27me3 és a H3K9me2 gén-elnyomással. A kokain-naiv és tapasztalt patkányokat 28 napos kivonási napok után elemeztük, vagy anélkül, hogy kokain-injekciót adtunk volna be, és az állatok 1 órával később vizsgáltak (3A). A NAc-ben nem találtunk szignifikáns változást e három hisztonmódosítás egyikének kötődésében fosB gén promoter kokain kihívás hiányában, bár a H3K9me2 csökkent szintje volt megfigyelhető (3B-D. Két farkú diák t-teszt. #p = 0.2, összehasonlítva a megfelelő Drug Naïve kontrollokkal). Ez a hatás a kokainproblémák után jelentõsvé vált, és specifikus volt a gén proximális promóterrégiójára (3C. * p <0.05). Míg egyes géneknél a H3K9me2 szintje nagyon alacsony, a fosB a gén promoter a jelek észrevehető szintjeit mutatja a NAc-ben kontroll körülmények között (Maze és munkatársai, 2010, az adatok nem jelennek meg. Ezzel ellentétben a CPu-ban a H3K4me3 kötésében kismértékű, de jelentős csökkenést találtunk, és a H3K27me3 kötésben növekszik, a fosB kokain kihívás hiányában a promóter, a kihívás után elvesztett hatások (3D. * p <0.05).

ábra 3  

Az előzetes krónikus kokain expozíció hatása az epigenetikus alapozásra fosB gén a NAc-ben és a CPu-ban

Ezt követően megvizsgáljuk a Pol II-hoz való kötődést fosB gén, amely a sejtkultúra legutóbbi megállapításain alapul, hogy a Pol II TSS-eken történő elzáródása, amelyet a Ser 5-ben a CTD ismétlődő régiójának foszforilációja jellemez, a gének alapozásához kapcsolódik (lásd Bevezetés). Így elemeztük a Pol II-pSer5 kötődését fosB a gén négy különböző régiójában (3B). Ez az elemzés a Pol II-pSer5 szignifikáns gazdagodását mutatta ki fosB gén a proximális promóter régiójában és a TSS-ben a NAc-ben a kokain-tapasztalt állatokban, hosszabb távú visszavonás után, a kokainprobléma hiányában a kontrollokhoz képest (3E. * p <0.05). Ez a dúsulás nem volt látható a fosB, összhangban van az egyszerűbb kísérleti rendszerekben leírt Pol II megakadályozással. Érdekes, hogy a kokainproblémát követően a Pol II-pSer5-kötés még mindig a gazdagodás jeleit mutatta, bár már nem volt szignifikáns, fosB proximális promoter régió (3E. %p = 0.1), de visszatért a TSS vezérlési szintjéhez. A CPu-ban levő eredmények változatosabbak voltak, a Pol II-pSer5-kötés nem volt egyértelmű.

Megbeszélés

A jelen tanulmány új betekintést nyújt a fosB a kokain ismételt expozíciójának megszűnése után. Kimutattuk, hogy a korábbi krónikus kokain-adagolás a fosB a NAc-ben indukálható gén, ami a hatóanyag újbóli expozíciója után gyorsabb akkumulációt eredményez. Tekintettel arra, hogy az ΔFosB indukció a NAc-ben a kokainra érzékenyített viselkedési válaszokat közvetít (Nestler, 2008), eredményeink egy új mechanizmust mutatnak be az ilyen érzékeny válaszok gyorsabb visszaállítására a hosszabb távú kivonás után.

Bemutatjuk, hogy a NAc-ben a ΔFosB fokozott indukciója a kromatinnal kapcsolatos változásokhoz kapcsolódik fosB gén, amely várhatóan a nagyobb indukcióhoz szükséges. Tehát megnövekedett Pol II kötődést mutatunk a gén proximális promóteréhez és TSS régióihoz, amelyek az 4 hetek elteltével a korábbi krónikus kokain beadás után jelentkeznek. Az ilyen Pol II dúsítás a TSS-en gyorsan elvesztik a kokain-kihívást és fosB indukció, amely összhangban van a Pol II-t megakadályozó sejttenyészet modelljével, a génaktiválás után felszabadul a TSS-ektől (lásd Bevezetés). A kokainprobléma a H3K9me2 - a génrepresszió jelét is - kötődésének gyors csökkenését okozza a \ t fosB promoter. Ezzel szemben nem észleltünk több transzkripciós tényező, vagy azok felfelé irányuló kinázainak tartós indukcióját, amelyekről ismert, hogy közvetítenek fosB kokain hatására. Ezek az eredmények alátámasztják azt a hipotézisünket, hogy az AFosB fokozott indukciója a NAc-ben az epigenetikus primáláson keresztül történik. fosB gén, és nem az upstream események felszabályozása.

A CPu esetében nagyon különböző eredményeket kaptunk. Nem volt bizonyíték arra, hogy a Pol II megállt fosB kokain-tapasztalt patkányokban a kokainproblémát megelőzően, bár kis, de jelentős hisztonmódosítások voltak összhangban a génrepresszióval: megnövekedett H3K27me3 kötődés és csökkent a H3K4me3 kötődés. Nem volt változás a felfelé irányuló transzkripciós faktorokban vagy a csökkenésnek megfelelő kinázokban fosB indukció. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a krónikus kokain beadása után az epigenetikai módosítások csillapítják fosB gén indukálhatósága CPu-ban, ellentétben a NAc-ben megfigyelt alapozással. Bár ezek a hatások visszaszorítják a ΔFosB mRNS indukcióját a kokain újbóli expozíciójánál, az AFosB fehérje felhalmozódása nem csökken. A paradoxon alapját képező mechanizmus további vizsgálatot igényel.

Általánosságban elmondható, hogy eredményeink olyan modellt támogatnak, ahol a krónikus táj megváltozása specifikus génekben a krónikus kokain-kezelés hatására arra szolgál, hogy ezeket a géneket a hatóanyag újbóli expozíciója után indukálja vagy tompítsa. Az ilyen kromatin változások, amelyek „epigenetikus hegek” -nek tekinthetők, a gének egyenletes állapotú mRNS-szintjeinek elemzésében hiányoznak. Ily módon a függőség epigenómájának jellemzése ígérkezik arra, hogy friss információt nyújtson a rendellenesség molekuláris patogeneziséről, amely az új kezelések kifejlesztéséhez nyerhető.

Köszönetnyilvánítás

Ezt a munkát az Országos Kábítószer-visszaélési Intézet támogatásai támogatták.

Referenciák

  • Alibhai IN, Green TA, Potashkin JA, Nestler EJ. A foszB és a DeltafosB mRNS expresszió szabályozása: in vivo és in vitro vizsgálatok. Brain Res. 2007;1143: 22-33. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  • Bataille AR, Jeronimo C, Jacques PE, Laramee L, Fortin ME, Forest A, Bergeron M, Hanes SD, Robert F. Egy univerzális RNS polimeráz II CTD ciklusa a kinaáz, a foszfatáz és az izomeráz enzimek komplex interplayjei között történik. Mol Cell. 2012;45: 158-170. [PubMed]
  • Boudreau AC, Reimers JM, Milovanovic M, Wolf ME. A sejtfelszíni AMPA-receptorok a patkánymagban az akumbensekben növekednek a kokain visszavonásakor, de a kokainprobléma után internalizálódnak a mitogén-aktivált protein kinázok megváltozott aktiválásával összefüggésben. J Neurosci. 2007;27: 10621-10635. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  • Boudreau AC, Ferrario CR, Glucksman MJ, Wolf ME. Jelölési útvonal-adaptációk és új protein-kináz A-szubsztrátok a kokainhoz való viselkedési érzékenységgel kapcsolatban. J Neurochem. 2009;110: 363-377. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  • Core LJ, Lis JT. A transzkripciós szabályozás az RNS-polimeráz II promoter-proximális szünetel. Science. 2008;319: 1791-1792. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  • Covington HE, 3rd, Maze I, Sun H, Bomze HM, DeMaio KD, Wu EY, Dietz DM, Lobo MK, Ghose S, Mouzon E, Neve RL, Tamminga CA, Nestler EJ. Az elnyomó hiszton-metiláció szerepe a kokain által kiváltott stresszérzékenységben. Neuron. 2011;71: 656-670. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  • Freeman WM, Nader MA, Nader SH, Robertson DJ, Gioia L, Mitchell SM, Daunais JB, Porrino LJ, Friedman DP, Vrana KE. A nem humán főemlős sejtmag krónikus kokain által közvetített változásai a génexpressziót akumbensek. J Neurochem. 2001;77: 542-549. [PubMed]
  • Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ. A függőség neurális mechanizmusai: a jutalomhoz kapcsolódó tanulás és memória szerepe. Annu Rev Neurosci. 2006;29: 565-598. [PubMed]
  • Kalivas PW, Volkow N, Seamans J. Kezeletlen motiváció a függőségben: egy patológia a prefrontális-accumbens glutamátátvitelben. Neuron. 2005;45: 647-650. [PubMed]
  • Lazo PS, Dorfman K, Noguchi T, Mattei MG, Bravo R. A fosB gén felépítése és feltérképezése. A FosB csökkenti a fosB promoter aktivitását. Nukleinsavak Res. 1992;20: 343-350. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  • Lu L, Koya E, Zhai H, Hope BT, Shaham Y. Az ERK szerepe a kokainfüggőségben. Trendek Neurosci. 2006;29: 695-703. [PubMed]
  • Mandelzys A, Gruda MA, Bravo R, Morgan JI. A kakainsavval kezelt fosB null egerekben az állandóan megnövekedett 37 kDa-foszfáthoz kapcsolódó antigén és AP-1-szerű DNS-kötő aktivitás hiánya. J Neurosci. 1997;17: 5407-5415. [PubMed]
  • Maze I, Nestler EJ. A függőség epigenetikus tájképe. Ann NY Acad Sci. 2011;1216: 99-113. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  • Maze I, Covington HE, 3rd, Dietz DM, LaPlant Q, Renthal W, Russo SJ, Mechanic M, Mouzon E, Neve RL, Haggarty SJ, Ren Y, Sampath SC, Hurd YL, Greengard P, Tarakhovsky A, Schaefer A, Nestler EJ. A hiszton-metil-transzferáz G9a lényeges szerepe a kokain által indukált plaszticitásban. Science. 2010;327: 213-216. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  • Nechaev S, Adelman K. Promóter-proximális Pol II: amikor az elakadás felgyorsítja a dolgokat. Sejtciklus. 2008;7: 1539-1544. [PubMed]
  • Nestler EJ. Felülvizsgálat. A függőség transzkripciós mechanizmusai: a DeltaFosB szerepe. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2008;363: 3245-3255. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  • Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Farmakológiai tanulmányok a kokain okozta krónikus FOS-hoz kapcsolódó antigén indukció szabályozására a striatumban és a nucleus accumbensben. J Pharmacol Exp Ther. 1995;275: 1671-1680. [PubMed]
  • Perrotti LI, Hadeishi Y, Ulery PG, Barrot M, Monteggia L, Duman RS, Nestler EJ. A deltaFosB indukálása a jutalmú agyi struktúrákban a krónikus stressz után. J Neurosci. 2004;24: 10594-10602. [PubMed]
  • Robinson TE, Kolb B. A kábítószerekkel való visszaéléshez kapcsolódó szerkezeti plaszticitás. Neurofarmakológia 47 Suppl. 2004;1: 33-46. [PubMed]
  • Robison AJ, Nestler EJ. A függőség transzkripciós és epigenetikai mechanizmusai. Nat Rev Neurosci. 2011;12: 623-637. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  • Saha RN, Wissink EM, Bailey ER, Zhao M, Fargo DC, Hwang JY, Daigle KR, Fenn JD, Adelman K, Dudek SM. Az Arc és más IEG-ek gyors aktivitás-indukált transzkripciója a kész RNS-polimeráz II-re támaszkodik. Nat Neurosci. 2011;14: 848-856. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  • Shaham Y, Hope BT. A neuroadaptációk szerepe a relapszusban a kábítószer-keresésre. Nat Neurosci. 2005;8: 1437-1439. [PubMed]
  • Shen HW, Toda S, Moussawi K, Bouknight A, Zahm DS, Kalivas PW. A dendritikus gerinc plaszticitása megváltozott a kokainból kivont patkányokban. J Neurosci. 2009;29: 2876-2884. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  • Valjent E, Corvol JC, C oldalak, Besson MJ, Maldonado R, Caboche J. Az extracelluláris szignálszabályozott kináz kaszkád bevonása a kokain jutalmazó tulajdonságokhoz. J Neurosci. 2000;20: 8701-8709. [PubMed]
  • Zeitlinger J, Stark A, Kellis M, Hong JW, Nechaev S, Adelman K, Levine M, Young RA. Az RNS polimeráz a Drosophila melanogaster embrió fejlődési kontroll génjein leállt. Nat Genet. 2007;39: 1512-1516. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  • Vialou VF, Feng J, Robison AJ, Ferguson D, Scobie KN, Mazei-Robison M, Mouzon E, Nestler EJ. A szérum válaszfaktorra és a cAMP válasz elemet kötő fehérjére egyaránt szükség van ΔFosB kokain indukciójára. J Neurosci. 2012 elfogadott. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]