A gyógyszer által kiváltott potencírozás a VTA gerjesztõ szinapszisánál

Úttörő tanulmány Ungless és kollégái között 2001 kimutatták, hogy a kokain egyszeri expozíciója fokozza a szinaptikus erősség fokozódását a VTA DA idegsejtek stimulációs szinapszisánál, amikor az 24 h későbbi mérést végez az agyszeletekben (Ungless et al., 2001). Ezt az AMPA-mediált gerjesztő posztszinaptikus áramok (EPSC) arányának növekedéseként mértük az NMDA által közvetített EPSC-khez viszonyítva (AMPA / NMDA aránynak neveztük). A későbbi, elektromosan kiváltott LTP kimutatták, hogy elzáródik a kokainnal kezelt egerek stimuláló VTA szinapszisaiban, míg az LTD fokozódott. Ezek a megfigyelések, valamint számos más elektrofiziológiai intézkedés azt mutatták, hogy a megfigyelt plaszticitásváltozás hasonló mechanizmusokat mutatott, mint a szinaptikusan kiváltott LTP (Ungless et al. 2001). Azóta bebizonyosodott, hogy más visszaélésszerű gyógyszerek, köztük amfetamin, morfin, etanol, nikotin és benzodiazepinek beadása szintén indukálhatja a VTA szinaptikus erejének növekedését - ezt a hatást nem lehet megfigyelni olyan pszichoaktív gyógyszereknél, amelyek nem rendelkeznek visszaélési potenciállal. (Saal és munkatársai, 2003; Gao és mtsai. 2010; Tan és mtsai. 2010). Ez a megfigyelés demonstrálja a VTA-n belüli celluláris válaszok konvergenciáját az összes visszaélésszerű gyógyszer mellett, és olyan neurális mechanizmust biztosít, amellyel a függőség mögött meghúzódó kezdeti neuroadaptációk kiválthatók.

A nem-függő gyógyszer alkalmazásának a VTA szinaptikus plaszticitásra gyakorolt ​​hatása átmenetileg kifejeződik, legalább 5, de kevesebb, mint 10 napig tart, és kimutatták, hogy pozitív korrelációban van a viselkedésbeli szenzibilizáció kezdeti fejlődésével, de nem az expresszióval (Ungless et al., 2001; Saal és munkatársai, 2003; Borgland és mtsai. 2004). Ha a kokaint önmagukban adják be, az eredmény inkább eltérő, mivel a VTA plaszticitása tartósan megmarad, és még az 90 napokban is megfigyelhető (Chen és mtsai. 2008).

A glutamaterg szinapszisok potencírozása a VTA DA sejteken feltehetően kapcsolódik a visszaélésszerű gyógyszerek azon képességéhez, hogy elősegítsék az extracelluláris DA-t a NAc-ban (Di Chiara és Imperato, 1988), hogyAz nd potenciálisan a „kóros” jutalom megtanulásának kezdeményezését jelenti, amelynek során a gyógyszerüzem-asszociációk „behatolnak”. Valójában, az NMDA receptorfüggő glutamáterg szinaptikus erőnövekedést számoltak be a VTA DA idegsejtekben a dákó jutalom asszociáció megszerzése során (Stuber et al. 2008) és nemrégiben megerősítették, hogy a kokain szelektíven növeli a VTA idegsejtek AMPA / NMDA arányát, amelyek a NAFC-hez visznek, szemben a PFC-vel (Lammel et al., 2011); Jól bebizonyosodott, hogy a NAP-n belüli dopamin átvitel kritikus jelentőségű egy pavloviai egyesület megszerzése szempontjából (Kelley, 2004). Tehát előfordulhat, hogy a VTA DA idegsejtének erõsítése az LTP-hez hasonló idegi kódolást képviselhet, esetleg asszociatív tanulási folyamatot, amely alapvetõ lehet a korai kokain által kiváltott viselkedési reakciók szempontjából, és képes a függõség alapját képezõ hosszú távú alkalmazkodást kiváltani, bár nem képviseli maga a rabja állapotát. Mások javaslata szerint előfordulhat, hogy az addiktív gyógyszerek együttválasztják az agy jutalmazási rendszerét, hogy „felülbecsüljék” egy gyógyszer értékét a szervezetbe (Kauer és Malenka, 2007).

A gyógyszer-indukált plaszticitással kapcsolatos VTA glutamáterg vetületeinek eredetét továbbra is teljes mértékben meg kell tisztázni. Az egyik tanulmány kimutatta, hogy mind a VTA, mind a pedunculopontine mag (PPN) vetítésével célzott VTA glutamáterg szinapszis fokozott potencírozást mutat a kokain mellett, ám csak a PPN afferens bemeneti jeleit fogadó szinapszisok fokozódnak az Δ-val.⁹-tetrahidrokannabinol (THC) (jó és Lupica, 2010). Tehát úgy tűnik, hogy a gyógyszer-indukált potencírozásban részt vevő különös glutamáterg afferensek a szóban forgó gyógyszertől függően változhatnak, és előfordulhat, hogy egy adott vetítés közös az összes gyógyszer által kiváltott stimulációs plaszticitás szempontjából a VTA-ban; ez utóbbi még meghatározásra vár. Ta VTA kiterjedt vetületeket kap több agyi régióról, beleértve a PFC-t, az amygdala-t és a szubthalamus sejtmagját (Geisler és Wise, 2008), amelyek közül sokról bebizonyosodott, hogy befolyásolják a VTA DA idegsejtjeinek robbantást (Grillner és Mercuri, 2002). Az optogenetikai technikákat alkalmazó jövőbeli kísérletek hozzájárulhatnak a drog által kiváltott potencia fokozódásának meghatározásához a VTA szinapszisokban, amelyeket különféle kábítószer-kábítószer hatására megfigyeltek, ezáltal megvilágítva ezen neuroadapció pontos természetét.

A drog által kiváltott szinaptikus plaszticitás alapjául szolgáló mechanizmusok a VTA gerjesztő szinapszisánál

Mint az elektromosan indukált LTP-vel a középsó agy DA idegsejteiben, a kokain és a nikotin által indukált szinaptikus erőnövekedés a VTA-ban függ az NMDA receptor aktiválásától (Bonci és Malenka, 1999; Ungless és mtsai. 2001; Mao és munkatársai, 2011). Ezzel szemben a közelmúltban kimutatták, hogy a kokain által kiváltott potencia fenntartása megköveteli a Mζ protein kináz aktivitását (Ho et al. 2012), egy autonómán aktív protein-kináz C (PKC) izoforma, míg a tüske-időzítéstől függő LTP a VTA DA neuronjaiban a gyógyszeres kezelésben nem részesült egereknél a hagyományos PKC izoformáktól függ (Luu és Malenka, 2008). Nikotin esetén a VTA szinaptikus potencírozása megköveteli a DA-idegsejtek gerjesztését, amelyeket szomatdendritikus α4β2 nikotin-acetilkolin receptorok (nAChR) közvetítenek (Mao et al., 2011). A preszinaptikus glutamát felszabadulásának nikotin-indukált növekedése szintén hozzájárul ennek a szinaptikus plaszticitásnak az indukciójához, valószínűleg az NMDA-receptorok fokozott aktiválása révén (Mao et al. 2011).

Viszonylag többet tudnak a kokain által kiváltott szinaptikus plaszticitás alapjául szolgáló mechanizmusokról, mint azokról, amelyek alapját a plaszticitás képezi, amelyet más visszaélésszerű gyógyszerek indukáltak. A kokain alkalmazása a középső agyszeletekre az NMDA-receptor átjutásának néhány perc alatt történő fokozódását eredményezi, és azt javasolják, hogy az NR2B-tartalmú NMDAR-ok beillesztése a szinapszisba egy olyan mechanizmus révén, amely a D aktiválását igényli₅ receptorok és új protein szintézis (Schilstrom et al., 2006; Argilli és mtsai. 2008). Azt is kimutatták, hogy az Orexin A szükséges mind az NR2B-tartalmú receptorok gyors kokain-indukált beépítéséhez, mind a megnövekedett AMPA / NMDA arányokhoz; ennek megfelelően az orexin₁ A SB334867 receptor antagonistákról kimutatták, hogy megakadályozzák a kokain-szenzibilizáció kialakulását (Borgland et al. 2006). Az NMDA receptor alegység expressziójának változásán túl a szinapszisban a GluR1-tartalmú (GluR2-hiányos) AMPA receptorok szintjének megnövekedését figyelték meg, amint az 3 h a kokain expozíciót követőene (Argilli et al., 2008). Ez a megfigyelés más újabb bizonyítékokkal kombinálva azt a hipotézist eredményezte, hogy a magas vezetőképességű GluR2-hiányú receptorok szinaptikus beépítése hozzájárul a kokain által kiváltott szinaptikus potencia expressziójához a VTA-ban (Dong et al. 2004; Bellone és Luscher, 2006; Mameli és mtsai. 2007; Brown és mtsai. 2010; Mameli és mtsai. 2011), az áttekintésekhez lásd: (Kauer és Malenka, 2007; Wolf és Tseng, 2012). A GluR2-hiányos AMPA-receptorok beillesztése az NMDA-receptor átviteltől függ a VTA DA-idegsejtekben, mivel hiányzik azokban az egerekben, amelyekben a DA-neuronokban funkcionális NMDA-receptorok hiányoznak (Engblom et al. 2008; Mameli és mtsai. 2009). énA GluR2 hiányzó AMPA receptorok beillesztése jelentős, mivel egyedi tulajdonságokkal rendelkeznek; kalciumáteresztő, nagyobb egycsatornás vezetőképességgel bírnak, mint a GluR2-tartalmú receptorok, és ezért hatalmas képességgel bírnak a szinaptikus átvitel megváltoztatására (Isaac és munkatársai, 2007). Ezért a GluR2-hiányos AMPA-receptorok beillesztése a VTA-ba egy lehetséges mechanizmust jelent, amelynek segítségével a visszaélés elleni drogok a droghasználat kezdeti stádiumainak alapjául szolgáló plasztikai adaptációkat beindíthatják..

Most kimutatták, hogy a GluR2 hiányzó AMPA receptorok beillesztése a VTA izgató szinapszisába több osztályba tartozó gyógyszerek - például nikotin és morfin - beadásakor, valamint a DA VTA idegsejtek optogenetikus aktiválásakor következik be. [Brown és mtsai. 2010). Tvezetett ahhoz a javaslathoz, hogy a kalciumáteresztő GluR2-hiányos AMPA receptorok beillesztése egy univerzális mechanizmust jelent, amely a VTA szinapszis gyógyszer által kiváltott potencírozásának alapjául szolgálhat (Brown és munkatársai, 2010), bár az amfetaminra vonatkozó adatok nem feltétlenül felelnek meg ennek a hipotézisnek (Faleiro et al., 2004). Sőt, mivel a GluR2 hiányzó AMPA receptorok belsőleg rektifikálódnak, és így nagyon kevés áramot vezetnek + 40 mV feszültség mellett, önmaguk beépítése nem magyarázza meg az AMPA / NMDA arány gyógyszer által kiváltott növekedését. Egy nemrégiben elvégzett tanulmány, amely egy erősen lokalizált glutamátforrás által kiváltott szinaptikus válaszokat mért (a ketrecben lévő glutamát két foton fotolízise), kimutatta, hogy amellett, hogy befolyásolja az AMPA receptor által mediált EPSC-ket, a kokain expozíció csökkentette az NMDA receptor által mediált egységes EPSC-ket is (Mameli et al., 2011), így biztosítva egy lehetséges mechanizmust, amellyel növelhető az AMPA / NMDA arány ebben a forgatókönyvben (az arány nevezőjének csökkentésével). Ezt még más kábítószer-kábítószerrel vizsgálják.

A GluR2-tartalmú gyógyszer-indukált cseréje a GluR2-hiányos AMPA receptorokkal megfordítható az mGluR1 receptorok aktiválásával a VTA-ban (Bellone és Luscher, 2006; Mameli és mtsai. 2007). Tehát az AMPA-receptorok mGluR1-közvetített cseréje olyan mechanizmust biztosít, amely megmagyarázza, hogy a VTA szinapszisok gyógyszer által kiváltott potencírozása miért átmeneti jellegű, 5-ig tart, de nem 10-napokig (Ungless et al. 2001; Mameli és mtsai. 2007). Valójában, ha a VTA mGluR1 funkciója csökken 24 órával a kokain beadása előtt, akkor a kokain által kiváltott belső rektifikáció az 7 napokon túl is fennáll (Mameli et al. 2007, 2009). Ennek egyik lehetséges magyarázata annak, hogy a kokain önbeadását követően a kokain által kiváltott szinaptikus erősítés továbbra is fennáll a VTA-ban (ellentétben a nem függő beadástól), az lehet, hogy a kokain önbeadása az mGluR1 jelátvitel depressziójához vezet a VTA-ban.

A gyógyszer által kiváltott szinaptikus plaszticitás a VTA gátló szinapszisánál

EA xcitatory szinapszis nem az egyetlen szinapszis típus a VTA DA idegsejtekben, amelyeket a visszaélésszerű gyógyszerek nem feltétlen beadása befolyásol. A VTA gátló szinapszisai szintén kritikus szerepet játszanak a DA neuronok kiürülési sebességének szabályozásában, így a GABAergic szinapszisok plaszticitása képes drasztikusan befolyásolni a DA átvitelét. Valójában a kokain, a morfin és az etanol mind befolyásolhatják a VTA gátló szinaptikus plaszticitását (Melis et al. 2002; Liu és mtsai. 2005; Nugent és munkatársai, 2007). Ismétlődő kokain expozíció in vivo az 5 – 7 napok esetében a GABA által közvetített szinaptikus áramok amplitúdójának csökkenését okozza, ezáltal megkönnyíti az LTP indukcióját a VTA-sejtekben azáltal, hogy csökkenti a GABAerg gátlás erősségét (Liu et al., 2005). A későbbi vizsgálatok feltárják ennek a gátlásnak a mechanizmusát endokannabinoid-függő LTD a GABAerg szinapszisokban beleértve az ERK1 / 2 aktiválását (Pan et al., 2008, 2011). GABA_A a VTA dopamin idegsejtekben lévő receptor szinapszisok is erőteljes NMDA-függő LTP-t mutatnak (LTP-nek nevezik)_GABA) válaszul a nagyfrekvenciás stimulációra (Nugent et al., 2007). Ez az LTP_GABA hiányzik a VTA 2 és / vagy 24 h szeletekben után in vivo morfin, nikotin, kokain vagy etanol adagolása (Nugent et al., 2007; Guan és te, 2010; Niehaus et al. 2010). Etanol esetén az LTP megelőzése_GABA a μ-opioid receptor (Guan és Ye, 2010) Az izgató szinapszisok szinaptikus hatásával együtt az LTP e vesztesége_GABA fokoznia kell a VTA DA idegsejtjeinek kirúgását a gyógyszer expozíciót követően.

A közelmúltban bebizonyosodott, hogy a GABA lassú terjedését befolyásolja a visszaélés elleni gyógyszerek is. Így egyetlen metamfetamin vagy kokain adag elegendő ahhoz, hogy jelentősen gyengítse a GABA képességét_B receptorok a VTA GABA idegsejt tüzelésének szabályozására, amikor azt mérik ex vivo 24 h később (Padgett et al., 2012). A metamfetamin által kiváltott lassú gátló posztszinaptikus potenciál (IPSC) vesztesége a GABA csökkenéséből származik_B a receptor-G fehérjehez kapcsolt, befelé rektifikáló káliumcsatorna (GIRK) áramok, a fehérjeforgalom változásai miatt, és a presynapticum GABA érzékenységének jelentős csökkenése kíséri_B receptorok a VTA GABA neuronjaiban. A gyógyszer-indukált hatásoktól eltérően a GABA-ra_A szinapszálja ezt a GABA depressziót_BAz R-GIRK jelzés az injekció beadása után néhány napig fennáll (Padgett et al., 2012).

A VTA DA sejtekben a gyógyszer által kiváltott potencírozás viselkedési korrelációi

Mint korábban említettük, a nem-függő gyógyszer alkalmazásának hatása a VTA DA idegsejtek szinaptikus plaszticitására átmenetileg kifejeződik, legalább 5, de kevesebb, mint 10 napig tart, és kimutatták, hogy pozitív korrelációban van a viselkedésbeli szenzibilizáció kezdeti kialakulásával, de nem az expresszióval (Hacsak et al., 2001; Saal és munkatársai, 2003; Borgland és mtsai. 2004). Annak a hipotézisnek az alátámasztására, hogy a VTA szinapszisok gyógyszer által kiváltott potencírozása a viselkedés-szenzibilizáció indukálását jelenti, a glutamát antagonisták VTA-n belüli beadása csökkenti, és a vírus által közvetített GluR1 fel-szabályozás javítja a gyógyszerek mozgásszervi érzékenyítő tulajdonságait (Carlezon et al. 1997; Carlezon és Nestler, 2002). Az NR2A- és B-tartalmú NMDA-receptorok részvételének szilárd bizonyítékát az a megfigyelés biztosítja, hogy mindkettő farmakológiai gátlása megakadályozza mind az érzékenység kialakulását, mind a kokain által kiváltott AMPA / NMDA-arányok növekedését (Schumann et al. 2009). Azonban az NR1 vagy a GluR1 (szelektív a középsó agy DA idegsejtekre szelektív) deléciójú egereknél vagy a globális GluR1 delécióval érintetlen viselkedés-szenzibilizáció mutatkozik, és a kokainkezelés után mégis csökkent AMPA receptor áramok mutatkoznak (Dong et al., 2004; Engblom és mtsai. 2008). További csavart biztosít az a megfigyelés, hogy a CPP és a kondicionált mozgásszervi viselkedés hiányzik a GluR1 knockout egerekben (Dong et al. 2004) és a kokain CPP kihalása hiányzik az egerekben, a GluR1 delécióval a közepes agy DA idegsejtjeire irányítva (Engblom et al. 2008), mivel az NR1 knockout egerekben a kokain CPP visszaállítása és a viselkedés-szenzibilizáció kifejeződése gyengült (Engblom et al., 2008; Zweifel és munkatársai, 2008). Így még a mutáns egerekben bekövetkező lehetséges fejlődési kompenzáció és / vagy esetleges hiányos deléció óvásával is elképzelhető, hogy a DA idegsejtek gyógyszer által kiváltott potencírozását és a viselkedési szenzibilizációt szabályozó neurális folyamatok elkülönülnek. Inkább lehet, hogy a VTA szinapsziseinek potencírozása hozzájárulhat a gyógyszerrel kapcsolatos vonalak ösztönző ösztönzésének hozzárendeléséhez.

A nem-függő gyógyszer beadását követő szinaptikus változások mérése korlátozott a függőség tényleges betegség állapotáról szóló információ szempontjából. Az emberi állapot szempontjából relevánsabbak azok a tanulmányok, amelyekben a szinaptikus plaszticitás változásait meghatározzák a függő gyógyszer beadása után, pl. E tekintetben a VTA DA-sejtek szinaptikus erősödése, amelyet a kokain önbeadása indukál, egyedülállóan tartós, 3 hónapokig tartó absztinenciáig tart, és kimutatható, hogy rezisztens a kihalási képzésre (Chen et al., 2008). Így, bár kezdetben átmeneti eseményként javasolták, úgy tűnik, hogy a gyógyszer által kiváltott plaszticitás a VTA-ban hosszú távú, megmutatva, hogy az adagolás módja (kontingencia és nem kontingencia) élettartama kritikus meghatározója. . Ezt támasztja alá az a megfigyelés, hogy ebben a tanulmányban a yoked kontrollok nem mutattak hasonló növekedést az AMPA / NMDA arányban; azt sugallva, hogy a dátum-jutalom vagy a cselekvés-eredmény asszociáció megtanulása vezet a plaszticitáshoz. Ezzel szemben az élelmiszer vagy szacharóz hasonló paraméterekkel történő önbeadása növeli az AMPA / NMDA arányokat, amelyek az 7-nél továbbra is fennállnak, de az 21-napokon át nem mutatnak absztinenciát, bizonyíthatóan átmeneti a kokain által indukáltakhoz képest (Chen et al., 2008). Az ételek által indukált plaszticitás hiánya azt mutatja, hogy a kokain által kiváltott szinaptikus erőváltozás nem pusztán az operatív önigazgatási paradigmában részt vevő instrumentális vagy dákó-jutalom-tanulási folyamatok neurális ábrázolása. önmagábaninkább egy gyógyszerespecifikus hatás, amely potenciálisan a gyógyszerjel-asszociációk patológiai erősödését képviseli. Mint korábban említettük, a jutalmat előrejelző jelekről is kimutatták, hogy az AMPA / NMDA arányok növekedését idézik elő a VTA-ban, bár nem annyira tartósan, és támogatják az ingerlő szinaptikus funkció ezen modifikációjának szerepét a jutalom tanulásában (Stuber et al. 2008).

Érdekes, hogy az AMPA / NMDA arány növekedésének nagysága hasonló az injekciók számától függetlenül (egyszeri vagy többszörös), adminisztrációs protokoll (függő és nem függő) és a hozzáférés hossza (korlátozott hozzáférés vs kiterjesztett hozzáférés) (Borgland et al., 2004; Chen és munkatársai: 2008; Mameli és mtsai. 2009). Ez azt jelzi, hogy a VTA DA sejtekben megfigyelt AMPA / NMDA arány növekedése potenciálisan megengedő esemény, amely valószínűleg „nyugalomra” utal, szemben a mögöttes neuropatológia megindításával, amely feltehetően növekszik a folyamatos expozícióval.

A gyógyszer által kiváltott plaszticitás az NAc izgató szinapszisaiban

A VTA-val ellentétben az egyetlen kokain injekció nem növeli a szinaptikus erősségét a NAc-ban, amikor az 24 h később mérhető (Thomas et al., 2001; Kourrich és mtsai. 2007). Ez a megfigyelés és a kétirányú időtartam, amelyet az ismételt adagolás és a kivétel követ. Dbizonyítja, hogy a NAc gyógyszer-indukált plaszticitása jelentősen különbözik a VTA-ban megfigyeltől. Valóban, a kokain ismételt injekcióinak beadásakor (a viselkedés-szenzibilizáció kiváltása érdekében) az AMPA / NMDA arány csökkenése figyelhető meg a NAc-héjszinapszisoknál, amikor az utolsó adagolás után 24 h-t mérikn (Kourrich et al., 2007). Ez az ismétlődő kokain okozta szinaptikus depresszió kapcsolódik a VTA plaszticitásához; az mGluR1 funkció szelektív zavara esetén a VTA-ban csak egy kokain injekcióra van szükség az NAc szinapszis ugyanezen depressziójának kiváltásához (Mameli et al. 2009). Tennek a tanulmánynak a szerzői azt állítják, hogy a VTA-előrejelzések fokozott gerjesztése megkönnyítheti a DA és a glutamát NA véletlenszerű felszabadulását a DA fokozott leadása révén. Ez elmozdíthatja a NAc helyi plaszticitásának indukálási küszöbét az áramkör ingerlékenységének befolyásolása vagy az intracelluláris jelátviteli folyamatok integrálása révén (Mameli et al. 2009).

A NAc szinapszis depressziójának funkcionális jelentősége akut megvonáskor ebben a szakaszban nem egyértelmű. Ennek egyik lehetséges magyarázata az, hogy a NAc közepes tüskés idegsejtek (MSN) depressziója csökkenti a természetes jutalmazási stimulusokra adott válaszukat, ezáltal hozzájárulva az akut elvonulás során tapasztalt anhedoniához. Az is lehet, hogy az AMPA / NMDA arány megfigyelése az NR2B-tartalmú NMDA receptorok membránbehelyezésének következménye lehet (ezáltal megnövekszik az arány nevezője), mivel a kokain expozíciója során az NAc héjában új csendes szinapszisok fordulnak elő. (Huang és munkatársai, 2009). A csendes glutamáterg szinapszisokról, amelyek AMPA-receptor által közvetített funkcionális NMDA-receptor által közvetített áramokat fejeznek ki, úgy gondolják, hogy megnövekedett képességgel bírnak a szinaptikus transzmisszió megerősítésére (Isaac et al. 1995). Miután előállították, ezek a csendes szinapszisok megkönnyíthetik az AMPA receptorok toborzását, ezáltal fokozva az izgató szinaptikus átvitelt. Ez egy lehetséges mechanizmust biztosít az AMPA receptorok felszíni szintjének növekedése és az azt követő AMPAR / NMDAR arány megfigyelésére, amelyet a NAc-ban megfigyelt az elhúzódó visszavonás során (Boudreau és Wolf, 2005; Boudreau és mtsai. 2007; Kourrich és mtsai. 2007; Conrad és munkatársai, 2008). Az NAX-ben lévő NR2B-tartalmú NMDA-receptorok szintén részt vehetnek a gyógyszer-kontextus asszociációk kialakításában, mivel ennek az alegységnek az siRNS-leütése megakadályozza a morfin CPP-t egerekben, de nem a viselkedésbeli szenzibilizációt (Kao et al. 2011).

A kokainnal ellentétben az időszakos etanol-expozíció ismételt kezelése a szinapszis fokozódását eredményezi egy korábban LTD-t indukáló stimulációs protokollra adott válaszként, amikor az utolsó expozíciót követően 24 h-t mérik (Jeanes et al., 2011). Ez az NMDA-függő potencírozás átmeneti, mivel egy további 48 h megvonása után eloszlik, és sem LTP, sem LTD nem indukálható (Jeanes et al. 2011). A szerzők az NAc plaszticitás ilyen erős változásait úgy mutatják, hogy ennek a folyamatnak az etanol által kiváltott neuroadaptációkban való potenciális jelentőségére utalnak. Sőt, ellentétben a pszichostimulánsokkal, az etanol képes működni az NMDA receptorokon, tehát ezért képes közvetlenül befolyásolni a glutamatergikus jelátvitelt.

A NAc-ban megfigyelt szinaptikus hatás fokozódik a megvonási időszak után

Az akut megvonás során megfigyelt depresszióval ellentétben a NAc-héj szinapszisek fokozódását figyelték meg az ismételt kokain- vagy morfin-adagolás 10 – 14 napjaiban (Kourrich et al., 2007; Wu és munkatársai: 2012). Ezen túlmenően, az 7 napos kivonása után a kokain egyszeri beadása után, az mEPSC-k amplitúdójának növekedése, valamint a magas frekvencia-stimuláció (HFS) által indukált LTP-veszteség mind a mag, mind a héjú NAc idegsejtekben megtalálható, amelyek dopamint D expresszálnak.₁ receptor (Pascoli et al., 2012). Ta szinaptikus plaszticitás indukáló képességének megváltozását metaplasztikusságnak nevezik. A kokain által kiváltott metaplaszticitást a kokain önbeadásának megvonása után is megfigyelhetők. Így azok a patkányok, amelyek önmagukban kaptak kokaint, majd 3 hetet vesznek ki vagy pusztulnak el, in vivo a NAFC magjában az LTP kialakulásának képességének hiánya a PFC stimulálása után. Ezt a megfigyelést az input-output görbe balra tolódása kísérte, amely az fEPSP amplitúdójának fokozására utal (Moussawi et al., 2009). A NAc szinapszisok fokozódását megnövekedett AMPA-mediált áramok formájában is megfigyelhetjük, ha az önbeadás után hosszabb ideig tartó absztinencia következik be (Conrad et al. 2008). Ezek az adatok együttesen azt sugallják, hogy a NAc szinaptikus hatásfokozása vagy a megvonás időtartamának függvényében, vagy az kokain első beadása óta eltelt idő függvényében alakul ki. Egy nemrégiben készült tanulmány támogatja az utóbbi értelmezést, mivel D-ben megfigyelték az mEPSC-k gyakoriságának hasonló növekedését₁ receptor-expresszáló MSN-ek egerekben annak ellenére, hogy nincs is meghosszabbodott elvonási periódus, vagy ismételt kokain-beadást követően (Dobi et al., 2011). Ezért úgy tűnik, hogy a NAc glutamáterg terjedésének változásaihoz vezető események kidolgozása eltart egy ideig.

A specifikus AMPA receptor alegységek hozzájárulása ehhez a változáshoz a megvonás stádiumától és az alkalmazás módjától függően változik; 10 – 21 nappal a passzív és az ön-beadástól való megvonás után úgy tűnik, hogy a GluR2-tartalmú AMPA receptorok felelősek az AMPA átvitelében bekövetkező változásokért (Boudreau és Wolf, 2005; Boudreau és mtsai. 2007; Kourrich és mtsai. 2007; Ferrario és munkatársai, 2010) mivel az 21 napokon túl a GluR2 hiányzó AMPA receptorokat adják a szinapszishoz. Ez utóbbi megállapítás csak akkor tűnik igaznak, ha a kokaint önmagukban adják be (Conrad et al. 2008; McCutcheon et al. 2011), bár lásd (Mameli et al., 2009). Tekintettel a GluR2-hiányos AMPA-receptorok fokozott vezetőképességére, valószínű, hogy beillesztése a kokain önbeadása által okozott NAc-szinapszis depressziójára reagál, ezáltal az MSN fokozottan reagál az izgató bemenetekre, amelyek kiváltják a kokainkeresést a jövőben. Valójában a GluR2 hiányzó AMPA receptorok blokkolása az NAc-ban megakadályozza az inkubált cue-indukált kokainkeresés kifejeződését (Conrad et al. 2008), és az AMPA vagy a kokain által kiváltott kokainkeresést szintén gátolja a GluR1 mRNS antiszensz oligonukleotidjainak NAc-ba történő injektálása (Ping et al., 2008).

A gyógyszer-kihívás az abbahagyás után visszatér a szinaptikus hatás fokozódásához

Az AMPA receptor alegységek szinaptikus erősségének és felszíni expressziójának növekedése, amelyet a kokain a NAc-ban indukált a nem kontingenstől való beadást követően, később megfordul további kokain injekciók beadásakor (újra provokálás) (Thomas et al., 2001; Boudreau és mtsai. 2007; Kourrich és mtsai. 2007; Ferrario és munkatársai, 2010). Így a NAc héjában ismét megfigyelhető a szinaptikus depresszió, amikor ezt a kokain injekciót követően meghatározzuk az 24 h értéket (Thomas et al., 2001), bár lásd (Pascoli et al., 2012). Magatartási szempontból ez korrelációt mutat az érzékenység kifejezésével, és legalább amfetamin esetében kimutatták, hogy clathrin-mediált és függ a posztszinaptikus AMPA receptorok GluR2-függő endocitózisától (Brebner et al. 2005). Az AMPA receptorok felszíni expressziójának csökkenése a kokain kioldása után átmeneti, mivel az 7 napon belül a felszíni expresszió visszatér olyan szintre, amely összehasonlítható a ki nem vonható kokainnal kezelt patkányokkal (Ferrario et al., 2010). Mint ilyen, úgy tűnik, hogy a kokain expozíciója és a megvonás története könnyen megváltoztathatja a szinaptikus plaszticitás irányát a NAc-ban.

Nemrégiben közvetlen kapcsolat alakult ki a D-vel szembeni kortikoakkumbal szinapszisok potencírozása között₁ receptor pozitív sejtek az 7 napos kivonást és az érzékenyítés kifejeződését követően. Mint korábban említettük, az 7 napos kokain egyszeri beadásától való megvonás után ezeket a szinapszisokat mind a magban, mind a héjában fokozni kell (az mEPSC amplitúdójának növekedésével mérve), és a HFS által indukált LTP csökken. Ugyanezt nem találták a D szinapszisaiban₂ receptor-pozitív sejtek (Pascoli et al., 2012). Optogenetikusan megfordítva in vivo olyan protokollon keresztül, amelyről ismert, hogy LTD-t indukál, a kortikoakkumbal szinapszis D-en₁-receptor-pozitív sejtek csökkentett mEPSC-ket mutattak, és megakadályozták a mozgásérzékenység kifejeződését. Fontos szempont, hogy ezeknek a neuronoknak a HFS képes LTP-t indukálni (Pascoli et al. 2012), ezáltal közvetlen kapcsolatot mutat a kortikoakkumbal szinapszisok ezen szinaptikus adaptációja és a kokainra érzékenyedés kifejezése között.

Transkripciós faktorok

A transzkripciós faktorok olyan fehérjék, amelyek specifikus DNS-szekvenciákhoz kötődnek, hogy szabályozzák a génátírást azáltal, hogy kölcsönhatásba lépnek az RNS polimeráz II komplextel (Mitchell és Tjian, 1989). A transzkripciós faktorokat indukálhatjuk vagy elnyomhatjuk a környezeti ingerekre adott válaszként, ami megváltoztathatja a gén expresszióját és végül az idegrendszeri funkciókat. Számos transzkripciós tényezőt azonosítottak a függőségben betöltött potenciális szerepük miatt, mivel expressziójukat és aktiválásukat a mezokortikolimbiás úton szabályozzák, amikor a kábítószerrel való érintkezésbe kerülnek. Az ΔFosB az egyik ilyen transzkripciós faktor, amelyre különös figyelmet fordítottak szokatlan stabilitása miatt. Az ΔFosB a FosB gén csonkított illesztési variánsa, és homológiát oszt meg más Fos családtagokkal, beleértve a c-Fos, FosB, Fra1 és Fra2, amelyek mind heterodimerizálódnak a Jun család fehérjéivel (c-Jun, JunB vagy JunD), hogy kialakuljanak aktivátor protein-1 (AP-1) transzkripciós faktorok (Morgan és Curran, 1995). A többi Fos családtagot a striatumban gyorsan indukálják a pszichostimulánsok akut beadása nyomán, instabilitásuk miatt ez a kifejezés átmeneti és órákon belül visszatér az alapszintre (Graybiel et al. 1990; Young és mtsai. 1991; Hope és mtsai. 1992). Ezzel szemben az ΔFosB felhalmozódik a striatumban a krónikus gyógyszer beadását követően, és expressziója néhány hétig fennmarad az utolsó gyógyszer expozíció után (Hope et al., 1994; Nye és munkatársai, 1995; Nye és Nestler, 1996; Pich és munkatársai, 1997; Muller és Unterwald, 2005; McDaid és munkatársai, 2006). A viselkedési kísérletekből származó adatok alátámasztják az ΔFosB szerepét az erőszakos kábítószerek által kiváltott tartós hatásokban. Az ΔFosB túlzott expressziója a striatumban fokozza a lokomotoros válaszokat mind az akut, mind a krónikus kokainnal szemben, és növeli mind a kokain, mind a morfin megerősítő tulajdonságait (Kelz et al. 1999; Colby és munkatársai: 2003; Zachariou és munkatársai, 2006), mivel az ΔFosB gátlása ellentétes viselkedési hatásokat vált ki (Peakman et al., 2003). Mivel képes fokozni a visszaélés elleni drogok ösztönző motivációs tulajdonságait, ezt a transzkripciós tényezőt javasolták egy „molekuláris kapcsolónak”, amely megkönnyíti a függőségbe való áttérést (Nestler, 2008).

A cAMP válasz elemet kötő fehérje (CREB) egy másik transzkripciós faktor, amely jelentős mennyiségű kutatás középpontjában állt, mivel a drog által kiváltott plaszticitásban javasolt szerepet játszik (McPherson és Lawrence, 2007). A CREB az agyban mindenütt expresszálódik, és számos olyan intracelluláris jelátviteli útvonalon aktiválható, amelyek az 133 szerinnél a foszforiláció során csúcsosodnak ki (Mayr és Montminy, 2001). A foszforilezett CREB (pCREB) serkenti a CREB-kötő protein (CBP) toborzását, amely megkönnyíti a különféle downstream gének transzkripcióját (Arias et al., 1994). A pCREB a striatumban gyorsan indukálódik, amikor pszichostimulánsoknak vannak kitéve (Konradi et al., 1994; Kano és munkatársai, 1995; Walters és Blendy, 2001; Choe és munkatársai, 2002), és ez egy olyan homeosztatikus mechanizmus, amely ellensúlyozza az erőszakos kábítószerekkel kapcsolatos viselkedési reakciókat (McClung és Nestler, 2003; Dong és munkatársai, 2006). Ezzel összhangban a CREB túlzott expressziója a NAc héjában csökkenti a kokain jutalmazó tulajdonságait egy kondicionált helypreferencia (CPP) paradigmában, míg a CREB gátlásának e régiójában ellentétes megfigyelés figyelhető meg (Carlezon et al., 1998; Pliakas és munkatársai, 2001). Hasonlóképpen, a CREB genetikai leütése vagy gátlása a hátsó striatumban fokozza az érzékenységet a pszichostimulánsok mozgásszervi aktiváló tulajdonságaihoz, további támogatást adva ennek a hipotézisnek (Fasano et al. 2009; Madsen és munkatársai, 2012).

Noha a CPP-kísérletekből származó adatok alátámasztják azt a gondolatot, hogy a CREB negatív modulátorként jár el a kábítószer-jutalomnál, legalábbis a kokain tekintetében, ez túl egyszerűsítés lehet. Számos olyan vizsgálat, amely különféle technikákat alkalmaz a CREB funkciójának megváltoztatására az NAc héjában, rámutatott, hogy a CREB gátlása csökkenti a kokain megerősítését az önadminisztrációs paradigmában (Choi et al. 2006; Green és mtsai. 2010; Larson és mtsai. 2011), mivel a kokain megerősítését fokozza a CREB túlzott expressziója ebben a régióban (Larson et al., 2011). Ezek az eltérő eredmények valószínűleg az instrumentális és a pavloviai kondicionáló eljárások közötti alapvető különbségekből, valamint az önkéntességből fakadnak vs. akaratlan gyógyszeradagolás. A CPP asszociatív tanulási folyamatokat foglal magában, és a gyógyszer megerősítésének helyett úgy gondolják, hogy a gyógyszer hedonikus tulajdonságainak közvetett mérése. önmagában (Bardo és Bevins, 2000). A gyógyszer önkéntes beadását számos érzelmi tényező befolyásolhatja, valamint a NARE CREB-aktivitásának képessége, hogy csökkentse a szorongásos stimulusokra adott válaszokat (Barrot et al. 2002) és enyhítik a depressziós viselkedést (Pliakas et al., 2001) befolyásolhatja a gyógyszer önálló alkalmazásának hajlandóságát. Érdekes módon a CREB deléciója a PFC-ből csökkenti a kokain öninjekciózásának motivációját (McPherson et al., 2010), megmutatva, hogy a CREB manipulációjának a viselkedésre gyakorolt ​​hatása az agy különböző régióiban is eltérő. Ez talán nem meglepő, tekintettel arra, hogy a CREB transzkriptom jelentősen különbözik a sejttípustól függően (Cha-Molstad et al. 2004), ezért fontos azonosítani a CREB downstream áramlásában bekövetkező, a fenotípusokhoz hozzájáruló változásokat. A dolgok további bonyolítása az a megfigyelés, hogy az NAc héjában található CREB elengedhetetlen a nikotin CPP-hez (Brunzell et al., 2009), amely arra utal, hogy a kondicionált nikotin jutalom alapjául szolgáló mechanizmusok különböznek a kokain és a morfin alapjául szolgáló mechanizmusoktól, amelyeket mindkettő fokoz a CREB gátlásával a NAc héjában (Carlezon et al. 1998; Pliakas és munkatársai, 2001; Barrot és mtsai. 2002).

Epigenetikai mechanizmusok

Az epigenetika számos meghatározást tartalmaz, de az idegtudományban azt általában úgy definiálják, mint a gén expressziójának olyan változásait, amelyek a kromatin modulációja révén következnek be, és amelyeket nem az alapul szolgáló DNS-szekvencia változásai okoznak (McQuown és Wood, 2010). A kromatin leírja a DNS állapotát, amikor a sejtbe csomagolják. A kromatin alapvető ismétlődő egysége a nukleoszóma, amely 147 bázispárokból áll, amelyeket egy négymagos hiszton (H2A, H2B, H3 és H4) párokból álló oktámerbe tekernek be (Luger et al., 1997). Ezen mag hisztonok aminoterminális farkai számos transzláció utáni módosításon mennek keresztül, beleértve az acetilációt, metilezést, foszforilációt, ubiquitinációt és szoilezést (Berger, 2007). Ezen funkcionális csoportok hozzáadását és eltávolítását a hiszton farokból számos hisztont módosító enzim hajtja végre, ideértve az acetil-transzferázokat, dezacetilázokat, metil-transzferázokat, demetilázokat és kinázokat (Kouzarides, 2007). Ezek a hisztonmódosítások jelzik a transzkripciós faktorok és a transzkripciós szabályozásban részt vevő egyéb fehérjék felvételét, és megváltoztatják a kromatin konformációját, hogy a DNS többé-kevésbé hozzáférhető legyen a transzkripciós gépek számára (Strahl és Allis, 2000; Kouzarides, 2007; Taverna és mtsai. 2007). Az epigenetikus mechanizmusok tehát fontos eszközök, amelyek révén a környezeti ingerek szabályozzák a génexpressziót és végül a viselkedést.

A közelmúltban a kromatin-módosítást fontos mechanizmusként elismerték a drog által kiváltott plaszticitás és viselkedés változásainak alapjául (Renthal és Nestler, 2008; Bredy és munkatársai, 2010; McQuown és Wood, 2010; Labirintus és Nestler, 2011; Robison és Nestler, 2011). Ennek első bizonyítéka Kumar és munkatársai kísérletei voltak, akik kromatin immunprecipitációs (ChIP) vizsgálatokat alkalmaztak annak bizonyítására, hogy a kokain hisztonmódosítást indukál a striatumban lévő specifikus génpromótereknél (Kumar et al. 2005). Konkrétabban, a kokain akut beadása a H4 hiperacetilezéséhez vezetett cFos promóterét, míg a krónikus adagolás a H3 hiperacetilezését eredményezte BDNF és a Cdk5 promóterek. A hiszton-acetilezés magában foglalja az acetil-csoport enzimatikus átvitelét a hiszton bázikus N-terminális farokjába, amely semlegesíti a hiszton és a negatív töltésű DNS közötti elektrosztatikus kölcsönhatást, hozzáférhetőbbé téve azt a transzkripciós készülék számára (Loidl, 1994). Ez összhangban van a kokain azon képességével, hogy akut módon növeli a Fos család transzkripciós faktorának expresszióját (Graybiel et al. 1990; Young és mtsai. 1991), míg a BDNF és a Cdk5 csak krónikus expozícióval indukálódik (Bibb et al., 2001; Grimm és munkatársai, 2003).

A hiszton hiperacetilezett állapotát kísérletileg is elérhetjük hiszton dezacetiláz (HDAC) gátlók beadásával, és ezeket a gyógyszereket felhasználták a hiszton acetiláció globális növekedése hatásainak megvizsgálására a visszaélés elleni gyógyszerek viselkedési válaszaira. A HDAC-gátlók szisztémás beadása szinergetikusan növeli a striatumban a kokainra adott válaszként megfigyelt hiperacetilációt (Kumar et al. 2005), és ez fokozza a kokain által kiváltott mozgást és a kokain jutalmat (Kumar et al., 2005; Sun és munkatársai, 2008; Sanchis-Segura et al. 2009). A HDAC gátlás fokozhatja az etanollal és morfinnal szembeni mozgásszervi szenzibilizációt, és megkönnyítheti a morfin CPP-jét (Sanchis-Segura et al. 2009Ennek ellenére a HDAC-gátlókról azt is kimutatták, hogy megakadályozzák az egyetlen morfin-expozíció érzékenységének kialakulását (Jing et al., 2011), és csökkenti a kokain önálló alkalmazásának motivációját (Romieu et al., 2008). Ezek az ellentmondásos eredmények tükrözik a beadási protokollok különbségeit, és fontos, hogy bebizonyítsák, hogy a HDAC-gátlók nem választják el válogatás nélkül a drogokkal kapcsolatos viselkedési válaszokat minden körülmények között.

A gén transzkripcióra gyakorolt ​​megengedő hatása miatt a HDAC-gátlók bizonyos típusú tanulást megkönnyíthetnek (Bredy et al. 2007; Lattal és munkatársai, 2007). Nemrégiben kimutatták, hogy egy HDAC-gátló beadása egy korábban kokainnal párosított környezetbe történő újbóli expozíció után megkönnyítheti a kokain által kiváltott CPP kihalását, és ez valószínűleg összefüggésben van a megnövekedett hiszton H3 acetilációval a NAc-ben (Malvaez et al. 2010). A HDAC-gátló szuper-metil-anilid-hidroxámsav (SAHA) infúziója közvetlenül a NAc-ba a CPP kondicionáló fázisa alatt növeli a kondicionált kokain jutalmat (Renthal et al., 2007), jelezve, hogy a HDAC gátlása ebben a régióban elősegítheti mind a jutalomhoz kapcsolódó tanulást, mind a kihalási tanulást, attól függően, hogy a gyógyszert hogyan alkalmazzák. További kísérletek feltárták a HDAC5 szerepét, és az endogén HDAC kifejezetten kifejeződött a NAc-ban a kokain jutalom modulálásában. A kokain adagolása növeli a HDAC5 funkciót azáltal, hogy szabályozza annak defoszforilációját és az azt követő nukleáris importot, és a HDAC5 defoszforilálása a NAc-ban akadályozza a kokain CPP kialakulását (Taniguchi et al., 2012). Hasonlóképpen, a HDAC5 túlzott expressziója a NAc-ban a CPP kondicionáló fázisa alatt gyengíti a kokain jutalmat, és ez a hatás megfordul, amikor a HDAC5 mutáns formája a NAc-ben expresszálódik (Renthal et al. 2007). Lehetséges, hogy a HDAC5 ezeket a hatásokat fejti ki azzal, hogy gátolja a gyógyszer által kiváltott génátírást, ami általában növeli a kokain jutalmazó tulajdonságait.

A NAc-ban a kokain-expozíció eredményeként bekövetkező kromatin-módosítások genom szintű elemzése sok kromatin-módosítást derített fel a gének promóter régióiban, mind a CREB, mind az ΔFosB után (Renthal et al., 2009). Ez az elemzés azt is felfedte, hogy két sirtuin, a SIRT1 és a SIRT2 felfelé szabályozódik, amelyek olyan fehérjék, amelyek HDAC aktivitással rendelkeznek, és amelyek más sejtfehérjék dezacilezésére képesek (Denu, 2005). A SIRT1 és a SIRT2 indukciója a fokozott H3 acetilációval és az ΔFosB fokozott kötődésével jár együtt génpromótereiknél, ami arra utal, hogy ΔFosB downstream célpontjai (Renthal et al., 2009). Úgy gondolják, hogy a SIRT1 és a SIRT2 szabályozása magatartás szempontjából releváns; A sirtuinok csökkentik a NAc MSN-ek ingerlékenységét in vitroés a sirtuinok farmakológiai gátlása csökkenti a kokain jutalmat, míg aktiválásuk növeli a kokainra adott jutalomválaszokat (Renthal et al., 2009).

A HDAC-k funkcionális szerepén túl a genetikai vizsgálatok azt is felfedték, hogy a hiszton-acetil-transzferázok (HAT-ok) a visszaélés elleni gyógyszerekkel kapcsolatos viselkedési reakciók közvetítésében szerepet játszanak. Vitathatatlanul a legfontosabb mechanizmus, amellyel a CBP képes javítani a gén transzkripcióját, a belső HAT aktivitásán keresztül valósul meg (Bannister és Kouzarides, 1996), és a legfrissebb eredmények a CBP HAT aktivitását vonják be a gyógyszer expozícióból eredő epigenetikus változások némelyikében. Az akut kokainre adott válaszként a CBP-t toborozzák a fosB promoter, ahol acetilezi a H4 hisztont és növeli a FosB expresszióját (Levine et al. 2005). Azokban az egerekben, amelyek a CBP szempontjából nem megfelelőek, kevesebb CBP-t vesznek fel a promoterbe, ami csökkenti a hiszton-acetilációt és a FosB expressziót. Ez azt is tükrözi, hogy az ΔFosB kevésbé akkumulálódik a striatumban, és nem meglepő módon ezek az egerek csökkent érzékenységet mutatnak, reagálva egy kokain kihívásra (Levine et al. 2005). A közelmúltban, a cre-lox rekombinációs rendszer alkalmazásával, Malvaez és munkatársai megvizsgálták a NAP-ben található CBP-aktivitás szerepét a kokain által kiváltott génátírásban és viselkedésben (Malvaez et al., 2011). Úgy tűnik, hogy a CBP célzott deléciója a NAc-ban csökkent hiszton-acetilezéshez és c-Fos-expresszióhoz, és csökkent akut és krónikus kokainnal szembeni lokomotoros aktiváláshoz vezet (Malvaez et al. 2011). Ezekben az egerekben a kondicionált kokain jutalmat szintén gátolták, amely első bizonyítékot szolgáltat arra, hogy a NAP CBP-aktivitása fontos a gyógyszerrel összefüggő emlékek kialakulásához (Malvaez et al. 2011).

A közelmúltban a Kandel laboratóriumi kísérletek azt mutatták, hogy az epigenetikai mechanizmusok megalapozhatják a nikotin feltételezett képességét arra, hogy „átjáró gyógyszerként” működjön. A kokain-expozíció előtt krónikusan nikotinnal előkezelt egerek fokozott mozgásszenzibilizációt és kokainjutalmat mutattak a nikotin-naiv egerekhez képest (Levine és mtsai. 2011). Ezenkívül a nikotin-előkezelés fokozta a kokain által kiváltott LTP depressziót az NAc mag izgató szinapszisában, ezt a hatást nem figyelték meg kizárólag a nikotin. Az 7 napi nikotin expozíció által kiváltott hisztonmódosítások elemzése megnövekedett H3 és H4 acetilációt mutatott a fosB promoter a striatumban, ez a hatás nem volt annyira kifejezett a 7 napos kokain beadására adott válaszként. A HDAC-aktivitás csökkent a nikotinnal kezelt egerek striatumában, de változatlan a kokainnal kezelt egerekben. Figyelemre méltó, hogy egy HDAC-gátló közvetlenül az NAc-be történő infúziója képes volt utánozni a nikotin előkezelés hatásait a kokain hatásainak erősítésében. Ezen változások egyikét sem figyelték meg, amikor az egereket kokainnal kezelték a nikotin előtt, ami megerősítette e hatások időbeli specifitását. Ez az elegáns kísérletsorozat egy lehetséges epigenetikai magyarázatot adott arra, hogy a cigaretta dohányzása miért szinte mindig előzi meg a kokainfogyasztást az emberi populációban (Kandel, 1975; Kandel és munkatársai, 1992).

A hiszton-acetiláción kívül a hiszton-metilezést a közelmúltban is felismerték, mint magatartás szempontjából releváns kromatin-módosítást, amelyet a visszaélés elleni gyógyszerek indukálnak (Laplant et al. 2010; Maze et al. 2010, 2011). A hiszton-metilezés magában foglalja egy, két vagy három metilcsoport enzimatikus hozzáadását a lizin- vagy argininmaradékokhoz a hiszton farok N-terminálisán, és ehhez a módosítás természetétől függően akár transzkripciós aktiválással, akár represszióval jár (Rice és Allis) , 2001). A kokain által kiváltott hiszton-metilezés vizsgálatát célzó első tanulmányok két olyan hiszton-metil-transzferáz, a G9a és a G9a-szerű protein (GLP) azonosítását eredményezték, amelyeket a NAc 24 h-ban tartósan alulszabályoztak mind a nem függő kokain expozíció, mind a kokain önmaga után adminisztráció (Renthal et al., 2009; Maze et al. 2010). Ez a csökkent szabályozás összefüggésben állt a hiszton H3 lizin 9 (H3K9) és az 27 (H3K27) metilezés hasonló csökkenésével. Ezt követően kimutatták, hogy a NAX-ben a G9a túlzott mértékű expressziója csökkenti a kiválasztott gének kokain által kiváltott expresszióját, csökkenti a kokain jutalmát a CPP-vel mérve, és gátolja a dendritikus gerinc sűrűségének növekedését, amelyet általában megfigyelnek az ismételt kokainra adott válaszként (Maze et al. 2010). Ellenkező esetben fordult elő, amikor a NAX-ben a G9a expresszióját gátolták, ami megnövekedett dendritikus gerinc-sűrűséget és fokozott kokainjutalmat eredményezett. Bizonyítékok vannak arra, hogy a kokain által kiváltott G9a expresszió változásait, valamint a H3K9 és a H3K27 későbbi csökkentését ΔFosB szabályozza (Maze et al. 2010). Ezek a kísérletek együttesen fontos szerepet játszanak a hiszton G9a általi metilezésében a kokain ismételt expozíciójának hosszú távú viselkedési és biokémiai következményeiben.

Nemrégiben kimutatták, hogy a H3 lizin 9 (H3K9me3), amelyet korábban egy viszonylag stabil heterokromatikus védjegynek tekinttek, trimetilezését a NAc-ban dinamikusan szabályozni akut és krónikus kokain expozícióval (Maze et al., 2011). Az ismétlődő kokain tartós csökkenést eredményezett a represszív H3K9me3 kötődésben, amely különösen gazdagodott a nem kódoló genomiális régiókban (Maze et al. 2011). Ezek a kezdeti megállapítások arra utalnak, hogy a kokain ismételt kitettsége bizonyos NA visszatérő transzponálható elemek lecsillapodásához vezethet a NAc idegsejtekben, és nagy érdeklődés lenne ezen új epigenetikus adaptációk viselkedésbeli következményeinek tisztázása.

Tekintettel a függőség tartós jellegére, a közelmúltban végzett kutatások azt is feltárták a DNS-metilezés szerepét, amely stabilabb epigenetikus adaptáció, mint a hisztonmódosítás. A DNS-metilezés magában foglalja a metilcsoportok hozzáadását a cisztein bázisokhoz a DNS-ben, és általában transzkripciós represszióval jár (Stolzenberg et al. 2011). Azoknak a patkányoknak agyainak elemzése, amelyekben 7 nap alatt passzív kokain injekciót kaptak, vagy hogy az 13 napon keresztül önmagában alkalmazott kokain, a DNMT3a DNS metil-transzferáz DNS-szintjének csökkent szabályozását mutatta be a NAc 24 h-ban az utolsó kokain-expozíció után (Laplant et al., 2010). Ezzel szemben a krónikusabb kokain expozíció (mind passzív, mind önálló beadás esetén legalább 3 héten keresztül) és az 28 napi elvonási periódust követően, dnmt3a Az mRNS szignifikánsan fokozódott a NAc-ben (Laplant et al. 2010). Később kimutatták, hogy a DNS metilezés / DNMT3a gátlása a NAc-ban kifejezetten fokozza mind a CPP-t, mind a lokomotoros érzékenységet a kokainnal szemben, míg a DNMT3a túlexpressziója e téren ellentétes volt. Ezenkívül a DNMT3a gátlása a NAc-ban megakadályozta a kokain-indukált dendritikus gerinc-sűrűség növekedését is (Laplant et al. 2010). A kokain által kiváltott NAc gerinc-sűrűség változásának viselkedésbeli relevanciája még mindig nem tisztázott. A gyógyszerek által kiváltott gerinc indukcióját gátló manipulációkról kimutatták, hogy csökkentik a kokain jutalmazó tulajdonságait (Russo et al., 2009; Maze et al. 2010); más tanulmányok azonban úgy találták, hogy a spinogenezis gátlása potencírozza a kokain jutalmát (Pulipparacharuvil et al., 2008; Laplant és munkatársai, 2010). Mivel úgy tűnik, hogy a kokain az expozíció és az elvonás során a különféle dendritikus tüskék rendkívül összetett szabályozását indukálja (Shen et al., 2009) azt javasolták, hogy ezek a különbségek a megváltozott dendritikus tüskék típusától függenek (Laplant et al. 2010).

Az itt leírt kísérletekből világossá vált, hogy a sejtek transzkripciós potenciáljának gyógyszer által kiváltott szabályozása kulcsfontosságú mechanizmus, amely befolyásolja a drogokkal kapcsolatos viselkedési válaszokat és a jutalomhoz kapcsolódó tanulást. Fontos következő lépés annak meghatározása, hogy ezek közül az epigenetikai változások közül melyik érinti a leginkább az emberi betegség függőség állapotát. Tekintettel arra, hogy pusztán a kábítószer-expozíció nem elegendő „függőség” kialakulásához mind az emberekben, mind az állatokban, jelentős érték lesz azoknak a modelleknek a beépítése, amelyek jobban mérik a függőség viselkedésbeli jellemzőit, például a kényszeres drogfogyasztást és a visszaesést.