A DeltaFosB túlzott expressziója a nukleáris accumbensben utánozza a védőfüggőség fenotípust, de nem a környezetvédelmi dúsítás fenotípusát (2014).

Első Behav Neurosci. 2014; 8: 297.

Közzétett online augusztus 29, 2014. doi:  10.3389 / fnbeh.2014.00297

PMCID: PMC4148937

Absztrakt

Környezeti gazdagodás védőfüggőséget és depressziós fenotípusokat eredményez patkányokban. Az AFosB egy transzkripciós faktor, amely szabályozza a jutalmat az agyban, és a pszichológiai stressz, valamint a visszaélés drogjai indukálják. Azonban a ΔFosB szerepe a környezetvédelmi gazdagodás védő fenotípusaiban nem volt megfelelően tanulmányozva. Itt megmutatjuk, hogy az ΔFosB-t differenciálisan szabályozzák az izolált állapotban (IC) tenyésztett patkányokban, mint a dúsított állapotban (EC) a visszaszorító stressz vagy a kokain hatására.

A krónikus stressz vagy a krónikus kokain-kezelés mindegyike növeli az ICF-patkányokban az αFosB fehérjék szintjét az NA patkányokban, de az EK-körülmények között már megemelkedett ΔFosB bazális felhalmozódása miatt..

A páros házban lévő patkányok NAc-héjában az ΔFosB vírus által közvetített túlexpressziója (azaz a környezeti gazdagodástól / izolálástól függetlenül) növeli az operáns válaszadást a szacharózra, ha az éhezés indokolja, de a telített állatokban csökken. Továbbá az AFosB túlzott expressziója csökkenti a kokain önadagolását, fokozza a kokainkereső kihalását, és csökkenti a kokain által indukált intravénás kokain önadagolását; minden viselkedési eredmény összhangban van a dúsítási fenotípussal.

Ezzel szemben azonban az AFosB túlzott expressziója nem változtatta meg a páros házban lévő patkányok válaszát a szorongás és a depresszióval kapcsolatos viselkedés számos vizsgálatában.

Így a ΔFosB a NAc héj utánozza a védőfüggőség fenotípusa, de nem a környezetvédelmi dúsítás fenotípusa.

Kulcsszavak: [növekedés]FosB, környezetgazdagítás, depresszió, kokain önadagolás, adeno-asszociált vírus (AAV), túlexpresszió

Bevezetés

Az élet élménye, különösen az élet korai szakaszában, mély hatást gyakorol az állatok viselkedésére az élet során. A környezet alapvető szerepet játszik az emberekben a mentális zavarok sérülékenységében és ellenállóképességében (Elisei et al., 2013; Akdeniz et al. 2014; Kato és Iwamoto, 2014; van Winkel és munkatársai, 2014). A rágcsálómodellekben a gazdag környezetben élő, fiatal felnőttkortól való elválasztástól származó védőfüggőséget és depressziós fenotípusokat jelentettek. [Green és mtsai. 2002, 2003, 2010; Laviola és mtsai. 2008; Solinas és mtsai. 2008, 2009; El Rawas és mtsai. 2009; Thiel és mtsai. 2009, 2010). Ebben a paradigmában az állatokat vagy egy dúsított állapotba (EC) rendezik, amelyben az állatokat csoportosítják, és naponta hozzáférhetnek új tárgyakhoz, vagy egy izolált állapothoz (IC), amelyben az állatok egyedül vannak újdonság vagy társadalmi kapcsolat nélkül. A dúsított állapotban tenyésztett állatok, amelyek magukban foglalják a társadalmi kapcsolatokat, a testmozgást és az újdonságot, kevésbé erősítik meg a kokain vagy az amfetamin alkalmazását az intravénás gyógyszer önadagolási paradigmájában [Green és mtsai. 2002, 2010). A függőségi fenotípus mellett a dúsítás ilyen expozíciója antidepresszáns jellegű hatást fejt ki a depresszió állatmodelljeiben. [Green és mtsai. 2010; Jha és mtsai. 2011). Pontosabban, a dúsított állatok csökkent anhedonia-szerű viselkedést mutatnak a szacharóz-preferencia tesztben, kevesebb társadalmi visszavonást eredményeznek egy társadalmi interakciós tesztben, és kevésbé mozdulatlanul az erőszakos úszás tesztben (FST). A dúsítás anti-addiktív és antidepresszáns-szerű hatásai ellenére a környezetvédelmi gazdagodás ezen fenotípusai mögött álló mechanizmusok még mindig nem értik meg teljesen, bár korábbi kutatásaink a transzkripciós faktor, a CREB csökkent aktivitásának szerepet játszottak a nukleáris accumbensben (NAc ) a környezetgazdagítás egyes hatásainak közvetítésében [Green és mtsai. 2010; Larson és mtsai. 2011). Így ezeknek a differenciált tenyésztési tanulmányoknak az a célja, hogy alaptudományi megközelítést alkalmazzanak a rugalmasság molekuláris mechanizmusainak azonosítására, amelyek később a klinikára fordíthatók. Ez a megközelítés a jól megalapozott genetikai stratégiák, például a szelektív tenyésztés környezeti egyenértékűsége (McBride et al., 2014).

Itt egy másik transzkripciós faktorra, az AFosB-re összpontosítunk, amelyet a stressz bizonyos formái vagy gyakorlatilag minden visszaélésszerű gyógyszer, köztük a kokain, a morfin, az alkohol, a nikotin és az amfetamin (Hope et al. 1992; Kelz és Nestler 2000; Perrotti és mtsai. 2004, 2008). Transkripciós faktorként az ΔFosB dimerizálódik Jun családi fehérjékkel, előnyösen JunD-vel, hogy aktív AP-1 komplexet képezzen, amely az AP-1 válaszelemhez kötődik, hogy fokozza vagy elnyomja a célgének transzkripcióját (Nestler, 2001), bár az új kutatások azt sugallják, hogy az AFosB homodimerként is működhet (Wang et al., 2012). Az ΔFosB-fehérje a csonkolt szétválasztási variancia fosB gén, amely az osFosB fehérjét két C-terminális degron domén hiánya miatt okozza, megakadályozva az FosB fehérjét a FosB és az összes többi Fos-család fehérjéből származó gyors lebomlástól. Mivel az ΔFosB rendkívül stabil az NAc-ben, az ΔFosB nagyon másképpen reagál az akut és krónikus ingerekre, mint a többi Fos fehérje. A visszaélés vagy a stressz által okozott gyógyszerek ismételt expozíciója esetén az AFosB fehérje fokozatosan felhalmozódik és napokig és hetekig tart, míg a FosB és más Fos fehérjék csak rövid időre (órák) indukálódnak, és a későbbi expozíció után gyengített indukciót alakítanak ki (Nestler et al., 2001; Nestler, 2008).

Az ΔFosB fontossága nemcsak az, hogy erősen visszaélések és stressz által okozott gyógyszerek okoznak, hanem az AFosB manipulálása az agyban bizonyítottan befolyásolja az állatok viselkedését. A FosB szelektív indukálása felnőttkori egerekben a dinorfin közepes tüskés neuronokban fokozza a mozgásérzékenységet az akut és ismételt kokainra adott válaszként, valamint a kokainra jutó válaszokat a kondicionált hely preferencia paradigmában és az önadagolási paradigma megerősítésében [Kelz és mtsai. 1999; Kelz és Nestler 2000; Colby és munkatársai: 2003).

Bár a védőfüggőséget és a depressziós fenotípusokat részletesen leírták a környezettel gazdagított patkányok esetében, az ΔFosB lehetséges szerepe ezen védő fenotípusok közvetítésében nem került teljes mértékben kiértékelésre. A környezeti gazdagodás korábbi tanulmányai azt mutatták, hogy a standard környezethez (SE) képest a dúsított környezet növeli a striatális régiók D1 és D2 közepes spiny neuronjainak bazális ΔFosB szintjét. [Solinas és mtsai. 2009; Lobo és mtsai. 2013). Emellett a dúsított Wistar patkányok emelkedett AFosB pozitív sejteket mutattak az NAc-ben és a prefrontális kéregben a SE patkányokhoz képest, ami arra utal, hogy az ΔFosB a nikotinnal szembeni védekező fenotípusban lehetséges. (Venebra-Muñoz és munkatársai, 2014). Továbbá az AFosB túlzott mértékű expressziója az egerek striatumában növeli a napi kereket, ami hasonló lehet a patkányok megnövekedett aktivitásához egy dúsított környezetben (Werme et al., 2002).

A jelenlegi vizsgálatban feltételeztük, hogy: (1) a környezetgazdagodás növelné a bazális ΔFosB szintek felhalmozódását az NAc-ben; és (2) ez az ΔFosB felhalmozódása hozzájárulna a környezeti dúsítás védőhatásaihoz.

Anyagok és metódusok

Állatok

Környezetgazdagításhoz a hím Sprague-Dawley patkányokat (Harlan, Houston, TX, USA) véletlenszerűen az EK vagy IC-házba juttattuk a postnatalis 21 naptól az 51 napig. Az EK-patkányokat nagy csoportban (20 × 70 × 70 cm) csoportosítottuk (70 per ketrec) több kemény műanyag tárgyzal (gyermekjátékok, műanyag tartályok, PVC csövek stb.). Ezeket az objektumokat új objektumokkal helyettesítették, és naponta új konfigurációba helyezték át. Az IC patkányokat egyedileg standard polikarbonát ketrecekben helyeztük el. A patkányok ezekben az állapotokban maradtak a kísérletek alatt, és minden viselkedési tesztet és biokémiai vizsgálatot az 51 napok után kezdtek (azaz legalább 30 napos dúsítás / izolálás). Az AFosB túlzott expressziója céljából hím Sprague-Dawley patkányokat (Harlan, Houston, TX, USA) kaptunk 225-250 g méretben és párosítottuk standard polikarbonát ketrecekben, mielőtt sztereotaktikusan injekciózták egy adeno-társított vírusvektorral (AAV2). ΔFosB túlexpresszálása zöld fluoreszcens fehérjével (GFP) vagy csak GFP-vel, mint kontroll (lásd alább). A normál patkányfű és a víz szabadon hozzáférhető volt minden patkány számára, kivéve a viselkedési tesztek és az élelmiszer-szabályozás során. Valamennyi patkányt kontrollált környezetben tartottuk (hőmérséklet, 22 ° C, relatív páratartalom, 50% és 12 h fény / sötét ciklus, fények 600 h) egy laboratóriumi állatápolás (AAALAC) által jóváhagyott kolónia értékeléséhez és akkreditálásához. . Minden kísérlet megfelel a NIH útmutatónak a laboratóriumi állatok gondozására és használatára, valamint a University of Texas Medical Branch intézményi állatgondozási és használati bizottságára.

A környezetgazdagítás olyan összetett manipuláció, amely újdonság, társadalmi kapcsolat és gyakorlat. A páros ház szociális kapcsolatokat biztosít és így képviseli az EK-t (lásd NIH útmutató). Így az újdonság, a társadalmi kapcsolat és a testmozgás megfelelő állapotának megfelelő kontrollcsoport egy újdonság, társadalmi kapcsolat vagy testmozgás nélküli csoport, az IC állapot. Az IC patkányok kevesebb krónikus stressz jeleit mutatják, mint az EC patkányok. Pontosabban, az EK-patkányok megnövekedett mellékvesékkel rendelkeznek (Mlynarik et al., 2004), bluntált CORT válaszok (Stairs et al., 2011), gyengített azonnali korai génindukció (Zhang és munkatársai, előkészítő kézirat) és AFosB felhalmozódása (Solinas et al., 2009; Lobo és mtsai. 2013), a krónikus stressz minden jele (Crofton et al., felülvizsgálat).

Pszichológiai stressz

A dúsított és izolált patkányokat eldobható lágy műanyag rágcsálókra (DecapiCone®, Braintree Scientific Inc., MA, USA) helyeztük 60 percre 1 napra (akut) vagy 9 napra (ismételten). Rövid expozíciós mRNS-vizsgálatokhoz 30-patkányokat (5-patkányok csoportonként) 30 perccel a legutóbbi visszatartó stressz kezdete után dekapitáltunk, patkány-agyakat extraháltunk, és az NAc-t mRNS-analízisre kivágtuk. Immunhisztokémia esetén az 12 patkányokat sóoldattal és 4% paraformaldehiddel perfundáltuk, az agyakat extraháltuk, 4% paraformaldehidben fixáltuk és 20% glicerinben 1xPBS-ben tároltuk 4 ° C-on. A patkány agyát 40 μm-en szeleteztük fagyasztó mikrotomával. A végső feszültséget követően az agyakat 24 h után gyűjtöttük össze, hogy a teljes hosszúságú FosB fehérje lebontható legyen (Perrotti et al., 2008).

Intravénás kokain önadagolás a környezet gazdagításával

Intravénás katéter beültetés

A patkányokat ketamin (100 mg / kg IP) és xilazin (10 mg / kg IP) alkalmazásával érzéstelenítettük, és egy szilasztikus katétert helyeztünk be és rögzítettünk a jugularis vénába, kilépve a bőrből az állat hátán. A fertőzés megelőzése és a katéter túllépésének megakadályozása érdekében a katétereket minden nap infúzióban adtuk be a heparint (0.1 U / ml), a penicillin G-t (30.0 U / ml) és a sztreptokinázt (250,000 IU / ml) tartalmazó 8000 ml-t. kísérleteket.

A kokain önbevezetése a környezet gazdagításával

Húsz dúsított és 20 izolált patkányt helyeztünk az 30 x 24 × 21 cm operációs kamrákba (Med-Associates, St. Albans, VT), és engedtük, hogy egy kokainfúvókához nyomjuk (0.5 mg / kg / infúzió, NIDA hatóanyag-ellátás, Research Triangle Institute, NC, USA) vagy fiziológiás sóoldat fix 1 (FR1) ütemterv szerint 2 h naponta összesen 14 napra. A hasonló kokainbevitel fenntartása az EK és az IC csoportok között maximálisan 30 infúziókonként történt. A szövetfeldolgozó kapacitást az 30 mintákra korlátozzuk, így az egyes csoportok legalacsonyabb válaszreakciójú patkányait nem dolgoztuk fel, így 8-t N-nak a kokain és 7 esetében sóoldatokra. Így az EK és az IC patkányok közötti teljes kokainbevitelben vagy az infúziók időzítésében nem volt EC / IC különbség. A patkány agyait az utolsó önadagolás kezdetét követően 3 h-vel extraháltuk, és az NAc-t mRNS- és fehérje-analízisre kivágtuk. A NAc egyik oldalát Western blot-ra használtuk, a másik oldalt a qPCR-re.

Környezetvédelmi szempontból gazdagodott nem függő kokain-kezelés

Közvetlen összehasonlításhoz a korábban közzétett irodalommal (Hope és mtsai. 1994; Chen és munkatársai: 1995), EK (N = 12) és IC patkányok (N = 12) sóoldattal vagy 20 mg / kg kokainnal intraperitoneálisan (IP) injektáltunk 1 napra (akut) vagy 9 napra (ismétlődő). A feldolgozás során egy EK-minta elveszett. Az akut csoport sóoldatot kapott 8 napokra és egy injekciót a kokainnak az 9 napon, hogy minden patkány azonos számú injekciót kapjon. Az utolsó beavatkozást követően az agyakat 30-ekből extraháltuk, és az NAc-t mRNS-analízisre bontottuk.

Az mRNS kvantitatív meghatározása qPCR használatával

Az RNS-t RNS STAT-60-ben (Teltest, Friendswood, TX) végzett homogenizálással extraháljuk, a DNS-ből és fehérjéből kloroformmal elválasztva az RNS-t, és a teljes RNS-t izopropanollal kicsapjuk. A szennyező DNS-t eltávolítottuk (TURBO DNS-mentes, Life Technologies, CA, USA), és a tisztított RNS 5 ug-ját fordítottan átírtuk cDNS-be (SuperScript III First Strand Synthesis: Invitrogen katalógus # 18080051). Az AFosB mRNS mennyiségét kvantitatív valós idejű PCR (SYBR Green: Applied Biosystems, Foster City, CA) segítségével határoztuk meg egy Applied Biosystems 7500 gyors termocikluson, ahol csak olyan primerek voltak tervezve, amelyek csak az ΔFosB detektálására szolgálnak (előre: AGGCAGAGCTGGAGTCGGAGAT; fordított: GCCGAGGACTTGAACTTCACTCG). a patkány GAPDH kimutatása (előre: AACGACCCCTTCATTGAC; fordított: TCCACGACATACTCAGCAC). Valamennyi primert validáltuk, és a kísérletek előtt specifitást és linearitást vizsgáltunk (Alibhai et al., 2007).

Western blot

A NAc jobb oldala a kokainból vagy sóoldatból önálló EC és IC patkányokból szacharózt, Hepes puffert, nátrium-fluoridot, 10% SDS-t és proteáz- és foszfatáz-inhibitorokat tartalmazó pufferben homogenizáltunk (Sigma-Aldrich: P-8340, P -2850, P-5726). A fehérje koncentrációját Pierce BCA Protein Assay Kit (Thermo Scientific, IL, USA) alkalmazásával értékeltük. Mivel az egyik patkányból kivont fehérje nem volt elegendő az elemzéshez, ugyanabból a csoportból származó 2-mintákat egyesítettünk, és minden csoporthoz 4-mintákat állítottunk elő. A fehérjemintákat 95 ° -on denaturáltuk 5 percig, és 10-20% poliakrilamid gradiens gélen (Criterion TGX, Bio-Rad Laboratories, CA, USA) futtattuk, majd egy polivinilidén-fluorid (PVDF) membránra (Millipore, MA, USA) szállítottuk. ). A membránt blokkoló-blokkolóval (nem zsírszáraz tej) blokkoltuk, AFosB primer antitesttel (nyúl, 1: 1000, # 2251, Cell Signaling Technology, MA, USA) és β-aktin primer antitesttel (egér, 1: 1000) inkubáltuk. , Cell Signaling Technology, MA, USA), TBST-vel mossuk, majd fluoreszcens szekunder antitestekkel (szamár anti-nyúl (780 nm), szamár anti-egér (680 nm), 1: 15000, Li-Cor Biosciences, NE) inkubáljuk. USA). A Western blotokat ezután ábrázoltuk (Odyssey, Li-Cor Biosciences, NE, USA) és fehérjeszinteket az Odyssey szoftver segítségével.

Immunohisztokémia

Az ábrához Figure11 (N = 3), az AFosB-t tartalmazó sejteket a DAB-mal (DAB peroxidáz szubsztrát készlet, Vector Laboratories, CA, USA) festett AFosB immunhisztokémiai jelölésével számoltuk. Az agyakat extraháltuk, rögzítettük, cryoprotectáltuk és szétválasztottuk az NAc-t tartalmazó 40 μm szeletekre egy csúszó fagyasztó mikrotomán (Leica Biosystems, IL, USA). A szeletek lebegnek, és 1xPBS-sel öblítjük, mielőtt az endogén peroxidázokat leállítjuk, mielőtt 3% normál kecske szérummal (Jackson ImmunoResearch, PA, USA) blokkoltuk 0.3% triton és avidin D (Vector Laboratories, CA, USA). A NAc szeleteket egy éjszakán át inkubáltuk FosB primer ellenanyaggal (1: 1000, Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX, USA) 3% kecske szérummal, 0.3% triton, 1xPBS és biotin oldattal (Vector Laboratories, CA, USA). Bár ez az antitest felismeri mind a FosB-t, mind az AFosB-t, a korábbi Western-blot vizsgálatok azt mutatták, hogy az 24 h stimuláció után az immunhisztokémiai jel nagy része ΔFosB-ből áll, mivel a FosB jól bomlik 24 előtt (Perrotti et al., 2008). Mosás után a szeleteket biotinilált kecske anti-nyúl másodlagos antitest IgG-vel (Vector Laboratories, CA, USA), kecske szérummal és 1xPBS-sel inkubáltuk. Ezután a szeleteket egy avidin-biotin komplex (ABC) peroxidáz festékkel inkubáltuk az 15 min (Thermo Scientific, IL, USA) esetében. Végül a szeleteket etanollal és CitriSolv-szal (Fischer Scientific, MA, USA) dehidratáltuk és DPX-vel (Fisher Scientific) borítottuk. A sejtszámláláshoz minden egyes állatból Bregma + 1.80-ből + 1.44-re mintát vettünk. Az egyes patkányok magjától és héjától számított négy NAc szekcióból számítottuk ki az AFosB immun-pozitív sejtek teljes számát.

ábra 1  

stressz és [növekedés]FosB az EC és IC patkányokban. (HIRDETÉS) A ΔFosB reprezentatív immunhisztokémiai DAB festése NAc héjban és az IC magjábanA és a B) és az EK (C és a D) patkányok (B és a D) és anélkül (A és a C) ismételt stressz (N = 3). (E) mennyiségi meghatározás ...

Adeno-asszociált vírus túlzott mértékű expressziója [növekedés]fosB

Egy AAV2-alapú vektor, amely ΔFosB-t és humanizált renilla GFP-t (hrGFP; Winstanley et al. 2007, 2009a,b) vagy hrGFP szabályozó vektor (N Mindegyik 10-t kétoldalúan injektáltuk a patkány NAc-be. Mivel nincs IC-ember, az IC-patkányok helyett párosított patkányokat alkalmaztak, hogy növeljék a relevanciát a tudományos közösség számára az ΔFosB hatásainak bemutatásával független az EC / IC paradigma. Kontrollként a hrGFP-t expresszáló, de az AFosB-t nem túlzottan expresszáló AAV-t alkalmaztunk. Az ΔFosB expressziója in vivo az immunfluoreszcens festéssel FosB primer antitesttel (1: 200, Rabbit, Cell Signaling Technology, MA, USA) validáltuk. Az AAV vektorokat kétoldalúan (1 μl / oldal felett 10 min) injektáltuk az NAc héjba koordinátákkal (AP = 1.7, L = 2.0, D = −6.5). A viselkedési tesztek a sztereotaxikus műtét után hetekben kezdtek 3-et. A pontos elhelyezést immunhisztokémiai szempontból határoztuk meg a viselkedési tesztek befejezése után.

Szacharóz neofóbia

ΔFosB túlexpresszáló patkányok (N = 10) és a kontroll patkányok (N = 8) kezelték az 1 héten a viselkedési tesztek megkezdése előtt. A szorongásszerű viselkedés teszteléséhez a patkányokat új íz (szacharóz) alapján értékelték neofóbiára. A patkányokat egyes ketrecekbe szétválasztottuk, és a vizet 1600 h-on eltávolítottuk. A standard patkányvizes palackokat 1% w / v szacharózoldattal töltöttük a patkányok normál „csapvízében”, és megmérjük, mielőtt mindegyik ketrecbe helyezzük az 1800 h-t. 30 perc után a palackokat eltávolítottuk és újra megmérjük, és kiszámítjuk a szacharóz palackok tömegének különbségét a vizsgálat előtt és után. Ezután a ketrecekben szacharózt cserélünk egy további 2 napra, hogy a patkányok megismerkedjenek a szacharóz ízével a szacharóz preferencia teszt előtt.

Emelkedett plusz labirintus

A szorongásszerű viselkedés másik tesztje, a megnövekedett plusz labirintus (EPM) a szacharóz neofóbia után 2 napokat teszteltek. Az EPM egy új és szorongást termelő környezetben méri a vektor által módosított feltáró viselkedést (Green et al., 2008). Két zárt kar és két nyitott kar (Med Associates Inc., VT, USA), amelyek 12 × 50 cm-et mértek, 75 cm-rel voltak a padló fölött, és mindegyik kar bejáratánál fotósugarak voltak. A nyílt karokon töltött időt az 5 min-vel figyelték meg a fotomeghő-megszakítások segítségével a Med-PC szoftver segítségével.

Hideg stressz által kiváltott ürítés

Az EPM utáni napon egy harmadik szorongásos vizsgálatot alkalmaztak: a székletürítést enyhén stresszes környezetre (hidegre) reagálták. A polikarbonát egér ketreceket (33 × 17 × 13 cm) jégen hűtöttük 10 min. A patkányokat jégen a ketrecbe helyeztük 30 percre, és a székletboli számát minden 5 percben rögzítettük.

Szociális kapcsolat

A következő napon a depresszió-szerű viselkedést egy társadalmi interakciós teszt segítségével mértük. A patkányokat a tesztelés előtt az 24 h órára választottuk el. A vizsgálati napon a patkányokat új környezetbe (műanyag tartályba, 45 × 40 × 45 cm-be) helyeztük el, és a ketrec matejével a viselkedést az 30 min. Az idő, ameddig a patkányok párosulását párosították, egy kutató vakon mérte a patkányok állapotát.

Szacharóz preferencia

A társadalmi kapcsolat után a szacharóz preferencia tesztet az anhedonia modelleként használtuk. A páros házban lévő patkányokat 1600 h órával elválasztottuk táplálékkal, de nem engedtük be a vizet 2 h-ra. Az 1800 h-nál mindegyik ketrecbe két előzetesen lemért vizes palackot helyeztünk, amelyek közül az egyik vizet, a másik pedig 1% -os szacharózoldatot tartalmazott vízben. A vizes palackokat normál helyzetbe helyeztük, miközben a szacharózt körülbelül 10 cm-re helyeztük el. A palackokat eltávolítottuk és újra lemértük 15 min.

Mozdonyaktivitás

Három nappal a szacharóz-preferencia után a mozgásszervi aktivitást normál fényviszonyok között értékeltük úgy, hogy a patkányokat tiszta plexi kamrákba (40 × 40 × 40 cm) helyeztük el egy vékony ágynemű réteggel, amelyet két 4 × 4 fotomágneses mátrix vesz körül. a földet és egy 4 cm-t a talaj felett, hogy rögzítse a vízszintes behatolás és a függőleges (tenyésztési) tevékenységet. A fénysugár-megszakításokat 16 h-re figyeltük egy módosított nyílt terepi aktivitási rendszerrel (San Diego Instruments, CA, USA).

Kényszerített úszás teszt

Az utolsó spontán viselkedési teszt az FST, az antidepresszánsokra érzékeny modell. A patkányokat egy plexi-palackba helyeztük, amelyet 14 percre körülbelül 24 L szobahőmérsékletű (0.5 ± 15 °) vízzel töltünk 1 szekcióban, és 5 percet az 2 szekcióban a következő napon. A patkányokat szárítottuk és visszahelyeztük a ketrecbe. Az úszási aktivitást videó rögzítették, és az első mozdulatlansági időszak (1 s) és a mozdulatlanság késleltetését az 2 munkamenethez egy olyan kutató határozta meg, akit a körülményektől megvilágított.

Szacharóz operáns válaszol

A kontroll AAV patkányokat és az AFosB-t expresszáló patkányokat 85% -ra szabályoztuk 7 napokon. Minden patkányt kiképeztek, hogy a szacharóz pelletekre (Bio-Serv, NJ, USA) préseljenek FR1 megerősítési ütemterv szerint 15 min. A patkányoknak ezután szabad hozzáférést kaptak az élelmiszerhez az 5 napokban, és ismét megengedték a szacharóz pelletek sajtolását FR3 ütemezéssel 1 percre, ezúttal 15% szabad adagolású tömegre.

A kokain önadagolása

Beszerzés

Egy héttel a katéteres műtét után (a fentiekben leírtak szerint) minden patkányt (7 kontroll patkányok és 10 AFosB túltermelő patkányok, az egyik kontroll patkány elveszett a katéter műtétből) az 30 × 24 × 21 cm (Med-Associates, St. Albans, VT) és 0.2 h perces 2 h / 4-hez való adagolására 0.5 mg / kg / infúziós egység dózisát; majd 3 mg / kg / infúzió 1 napokra FR0.01 ütemterv szerint. Mindegyik infúziót intravénásan adtuk be 5.8 ml térfogatban 20 s-re. Az infúziót két jelzőfény megvilágításával jeleztük az XNUMX s-hez, ami azt jelezte, hogy az időtúllépés időtartama alatt további infúziókat nem lehetett elérni.

Kihalás

Mivel a krónikus kokain-expozíció feltételezhetően az AFosB felhalmozódását eredményezi a kontroll patkányokban, ami azt eredményezné, hogy a patkányok mindkét vektorállapotban magas AFosB-szintet mutatnak az agyban, a patkányok az otthoni ketreceikben 4-napokra korlátozódtak anélkül, hogy lehetővé tennék az önmagát. Az AFosB fehérje szintje csökken a kontroll vektorban. 4 napok absztinenciája után patkányokat helyeztünk az operáns kamrába, és hagyjuk, hogy a kokain helyett sóoldatot adjanak be önmagukban FR1 ütemezés szerint 1 h szekciókban 3 egymást követő napokon.

Rögzített arányos dózis válasz

Mindegyik patkány (kontroll és AFosB túlzott expresszió) megengedte, hogy az 0.00325, 0.0075, 0.015, 0.03, 0.06, 0.125, 0.25, 0.5 mg / kg / infúzió kokainokat növekvő sorrendben, FR1 ütemezéssel naponta 5 egymást követő napokon. A patkányok önmagukban adták be a kokain minden adagját 30 min.

A kokain által indukált visszaállítás

A patkányok ülésszakon belüli visszaállítási eljáráson mentek keresztül. A patkányok 0.5 mg / kg / infúzióban részesültek FR1 menetrendben 60 percig, majd 3 h extinkcióval (kontingens kokainjelekkel). Ezután IP-injekciót kaptak (Green és mtsai. 2010) az öt adag (0, 2.5, 5, 10 vagy 20 mg / kg) egyikének kokainját véletlenszerű sorrendben az egyes patkányok számára az 5 visszaállítási szakaszaiban. A szekció utolsó 3 h fázisa ismételt reagálás volt, ismét kokainjelekkel, de még kokain infúzió nélkül. Minden egyes kokain indukált visszaállítási munkamenet után a patkányok 2-et tartalmazó 0.5-hez kötött 1 naponta nagy mennyiségben (2 mg / kg / infúzió) kaptak 6-et. A kokain önadagolási folyamata során egyes patkányok katéterei fokozatosan elvesztették az átláthatóságot; így az 7 kontroll patkányok és az XNUMX AFosB-t túlzottan expresszáló patkányok adatait használtuk fel ebben az elemzésben.

Statisztikai analízis

A négy kezelési csoport összehasonlításához kétirányú varianciaanalízist (ANOVA) és kétirányú ismétlődő ANOVA-elemzéseket végeztünk, és a tervezett összehasonlításokat használtuk a feltételek közötti különbségek összehasonlítására. A két feltétel között jelentőséget vizsgáltunk egy Student segítségével t-teszt. Minden t- a tesztadatok átvették a Shapiro-Wilk normális tesztjét. Minden adatot átlag ± SEM-ben fejezünk ki. A statisztikai szignifikancia értéke: p <0.05. Az egyetlen kísérlethez tartozó összes dúsított patkányt egy ketrecben helyezték el, de különálló alanyként kezelték, és következményekkel jártak a potenciális pszeudoreplikáció kérdésében.

Eredmények

Az EK-patkányok magasabb alapszinteket mutatnak [növekedés]FosB NAc-ben, mint az IC patkányok

Az IC patkányokhoz képest az EC patkányok szignifikánsan nagyobb számú ΔFosB pozitív sejtet tartalmaznak mindkét NAc magban (t(4) = −3.31, p <0.05) és a héj (t(4) = −6.84, p <0.05) (ábrák 1A, C, E, F), arra utal, hogy az ΔFosB alaphangja magasabb az EC patkányokban az IC patkányokhoz képest. Ezenkívül a Western blot eredmények erős tendenciát mutattak az EK-só patkányok esetében, amelyeknél az NAc-ban magasabb volt az αFosB-fehérje alapszintje, mint az IC-só patkányokhoz képest.t(6) = −2.03, p = 0.089; Ábra Figure2A) 2A) kétfarkú teszt alkalmazásával. Figyelembe véve azonban, hogy az ábrákban nagyobb a kifejezés 1A-F és az egyéb papírokban tapasztalt növekedések (Solinas et al., 2009), ebben a tekintetben biztosak vagyunk. A Western blot eredmények azt is igazolják, hogy az immunhisztokémia által detektált gyakorlatilag az összes FosB-szerű immunreaktivitás ΔFosB volt, és nem FosB, amely nem volt kimutatható az 24 h-nál.

ábra 2  

Kokain és [növekedés]FosB az EC és IC patkányokban. (A-B) Átlagos ΔFosB fehérje (A) és mRNS (B) szintje (± SEM) a NAc-ben a sóoldat vagy a kokain önadagolása után az IC és EC patkányokban (N = 7 – 8). A Panel a piros sávjai jelzik ...

[növekedés]FosB-t differenciálisan indukálnak az EK és IC patkányokban stresszel

Jelentős fő hatása volt az ismételt korlátozó stressznek mindkét héjban (F(1, 8) = 16.6, P <0.005) és a mag (F(1, 8) = 7.9, P <0.05) NAc-t és a héjban történő környezeti dúsítás fő hatását (F(1, 8) = 22.3, P <0.005; Ábrák 1A-F). Ennél is fontosabb, hogy a stressz és a környezetgazdagodás közötti kölcsönhatás is jelentős volt mindkét héjban (F(1, 8) = 25.6, P <0.01) és a mag (F(1, 8) = 6.7, P <0.05). A kölcsönhatás olyan volt, hogy ismételt visszafogási stressz után az ΔFosB pozitív sejtek száma szignifikánsan megnőtt az IC patkányokban, míg ez a szám az ismételt stressz után nem változott az EC patkányokban.

A továbbiakban azt vizsgáljuk, hogy az ΔFosB dinamikusan szabályozza-e az akut és az ismételt stressz hatását, és lehetővé tegye az összehasonlítást a korábbi kutatásokkal (Alibhai et al., 2007), ΔFosB indukciója mRNS akut és ismételt korlátozó stressz mellett vizsgálták (Figure1G) .1G). A stressz jelentős hatása volt (F(2, 24) = 31.9, P <0.001) és a környezeti dúsítás (F(1, 24) = 5.1, P <0.05). Az IC patkányokban a ΔFosB mRNS erősen indukálódott akut visszatartó stressz után. Ismételt stressz esetén azonban a ΔFosB mRNS indukciója jelentősen gyengült az akut indukcióhoz képest. Jelentős interakció is volt (F(2, 24) = 4.6, P <0.05), igazolva, hogy a ΔFosB mRNS akut indukciója kisebb volt EC patkányokban, mint az IC patkányokban. Így az EC patkányok nagyobb ΔFosB bazális szinttel rendelkeznek fehérje az NAc-ben, de kevesebb ΔFosB mRNS akut stresszorra adott válaszként.

[növekedés]A FosB-t differenciálisan indukálja a kokain az EC és az IC patkányok NAc-jében

Annak megállapításához, hogy az EC és az IC patkányok másképp reagálnak-e a kokainra, megvizsgáljuk az AFosB fehérje és mRNS szabályozását patkány NAc-ben a kokain önadagolását követően (ábra). 2A, B illetőleg). A Western blot kimutatta a kokain jelentős hatását (F(1, 12) = 24.9, P <0.001) és szignifikáns kölcsönhatás (F(1,12) = 5.5, P <0.05). A kölcsönhatás olyan volt, hogy a ΔFosB jobban növekedett IC patkányokban, mint EC patkányokban (XNUMX. Ábra) (Figure2A) .2A). Valójában a kokain önadagolása után az AFosB fehérje szintje szignifikánsan emelkedett csak IC patkányokban. Az mRNS-szinteket illetően a qPCR-eredmények is kimutatták a kokain jelentős hatását (F(1, 26) = 47.1, P <0.001) és a környezeti dúsítás fő hatása (F(1, 26) = 13.8, P <0.005). Bár az EC-patkányokban az összes szint alacsonyabb volt, mindkét csoport megnövelte a ΔFosB mRNS-t (XNUMX. ábra) (Figure2B2B).

Bár a fehérje adatok alátámasztották az eredeti hipotézist, azt a 3. ábrából feltételeztük Figure1G1G hogy az EK-patkányok kevesebbet mutatnak mRNS indukció, mint az izolált patkányok a fenti kokain-kísérletben, ami nem történt meg, valószínűleg azért, mert az ábrán látható Figure1G1G az 30 min időpontot használta, és a kokain-kísérlet 3 h időpontot használt. Az mRNS hipotézis további lekérdezéséhez egy 30 min időpontot használtunk az akut és ismételt kokainkezelés feltárására, mint az ábra jobb összehasonlítását. Figure1G.1G. Mivel az akut kokain önadagolás problematikus jellegű (azaz a megszerzési tanulás), az EC és az IC patkányoknak akut vagy 9 napot kaptak ismétlődő, nem kontingens kokain IP injekciók (20 mg / kg). Amint feltételeztük, a környezeti dúsítás jelentős hatással volt (F(1, 17) = 14.3, P <0.005), de a kokainkezelés fő hatása (F(2, 17) = 3.4, P = 0.057) és az interakció (F(2, 17) = 3.4, P = 0.055) csak kétirányú tesztet mutatott. Tekintettel azonban arra, hogy irányított hipotéziseink voltak az 1. ábrából Figure1G, 1Gvéleményünk szerint rendkívül kényelmesek vagyunk, hogy az EC patkányok kevesebb indukciót mutatnak, mint az IC patkányok (Figure2C2C).

A. \ T [növekedés]A NAc héjban lévő FosB utánozza a védő dúsítás által indukált függőség fenotípust

A ΔFosB hatásának vizsgálatára patkány viselkedésre, függetlenül a környezet gazdagodásától / izolálásától (azaz, hogy ezek az eredmények jobban megfeleljenek a nem EK / IC vizsgálatokhoz), az adeno-társított vírust (AAV) használták a ΔFosB kétoldalú expressziójára a NAc-ben nem dúsított pár-házas patkányok. Korábbi tanulmányaink szerint a NAc héj a legérzékenyebb a depresszióval kapcsolatos és a kábítószer-felvételi / keresési viselkedés szempontjából, így az AAV vektorokat a NAc héjba injektáltuk ebben a vizsgálatban (Green et al., 2006, 2008, 2010). ábrák 3A, B mutassuk meg az AFosB reprezentatív immunhisztofluoreszcenciáját a kontrollvektorral (A panel, azaz endogén ΔFosB expresszió) és az AFosB-t túlzottan expresszáló vektor (B panel) a NAc héjban.

ábra 3  

A. \ T [növekedés]A NAc héjban lévő FosB utánozza a környezetvédelmi dúsítás fenotípusát. (A-B) A ΔFosB reprezentatív immunhisztokémiája hrGFP szabályozáshoz (A) és AFosB-t túlzott mértékű expresszió (B) AAV vektorok. ...

Miután validálta a titeret, in vivo a vírusvektor expressziója és általános elhelyezése, először tanulmányoztuk az ΔFosB túlzott expressziójának szorongásos modellekben kifejtett hatását. A ΔFosB túlzott expressziója az NAc-héjban nem volt elegendő ahhoz, hogy reprodukálja a környezeti dúsítás anxiogén hatását a szacharóz neofóbiában és a hideg-stressz által indukált defekációs paradigmákban (az adatok nem jelennek meg). Ezenkívül nem volt hatással az EPM-re (az adatokat nem mutatjuk be). Mivel a környezeti dúsítás patkányokon antidepresszáns hatású, ezt követően a depresszióval kapcsolatos teszteket végeztük az AFosB-t túlzottan expresszáló patkányokon. A szorongásos modellekhez hasonlóan az eredmények azt mutatták, hogy az ΔFosB túlzott mértékű kifejezése NAc-héjban nem volt elegendő a depressziószerű viselkedés csökkentéséhez a szacharóz-preferencia tesztben, a társadalmi interakciós tesztben vagy az FST-ben (az adatok nem jelennek meg).

A környezeti gazdagodási paradigmában az EC patkányok alacsonyabb bazális lokomotor aktivitást mutatnak, mint az IC patkányok (Bowling et al., 1993; Bowling és Bardo, 1994; Smith és mtsai. 1997; Green és mtsai. 2003, 2010). Az AFosB túlzott mértékű expressziójának hatását a NAc héjban a spontán lokomotor aktivitás vizsgálata 120 min. Kétoldalas teszt alkalmazásával az eredmények azt mutatták, hogy a NAc-héjban az AFosB túlzott mértékű expressziója erős tendenciát mutatott a bazális lokomotoros aktivitás csökkentésére patkányokban (ábra). (Figure3C; 3C; t(16) = 1.84, p = 0.084). Annak ellenére, hogy nem volt statisztikailag szignifikáns a kétfarkú teszt, ezek az adatok még mindig érdekesek, mivel megfelelnek a Green et al. (2010), amely összhangban van a környezeti dúsítás hatásával.

In A depresszió és a szorongásos modellekkel ellentétben az ΔFosB túlzott expressziója a NAc-héjban képes volt az EK-szerű fenotípust több függőség / erősítő paradigmában előállítani. énA szacharóz pellet operáns önadagolási tesztje során szignifikáns kölcsönhatás volt a patkányok ΔFosB túlexpressziója és éhség motivációja között.F(1, 16) = 7.4, P <0.01). Az ΔFosB-t túlzott mértékben expresszáló patkányok az NAc-héjban jelentősen igénybe vették több szacharóz pelletek éhség-motivált körülmények között (azaz 85% szabad takarmánytömeg mellett), de kevesebb pellet az alacsony motivációjú állapotban (azaz 100% szabad tápláléktömeg; Figure3D) 3D), amely tökéletesen utánozza az EK fenotípust (Green et al., \ t 2010).

A környezeti gazdagodási paradigmában az EK-patkányok csökkentett kokain-kereső viselkedést mutattak ki a kihalás és a kokain által kiváltott visszaállítás során [Green és mtsai. 2010). Így a kokain-felvételi és keresési viselkedést ΔFosB-t expresszáló patkányokban mértük az intravénás kokain önadagolási paradigmával. Mint a vágy modellje, a kokain-kihalási paradigma kimutatta, hogy a ΔFosB túlexpresszió a NAc-héjban csökkentette a kábítószer-kereső viselkedéstr (F(1, 15) = 6.7, P <0.05; Ábra Figure3E) .3E). Szintén jelentős volt az ülésszak fő hatása (F(2, 30) = 74.0, P <0.001). Az FR1 ütemterv alapján adott fenntartó válasz esetén az adag jelentős fő hatása volt (F(7, 105) = 222.6, P <0.001) és szignifikáns kölcsönhatás (F(7, 105) = 2.3, P <0.05) kumulatív kokainbevitelben. A kölcsönhatás jellege olyan volt, hogy a különbségek csak nagyobb kokaindózisoknál mutatkoztak (XNUMX. Ábra) (Figure3F) .3F). Végül a kokain indukált újbóli behozatalában a dózis szignifikáns fő hatása volt (\ tF(4, 44) = 15.5, P <0.001) és a ΔFosB túlexpresszió fő hatásának tendenciája kétfarkú teszttel (F(1, 11) = 4.1, P = 0.067). A Green et al. (2010) és a statisztikailag szignifikáns és következetes eredmények az ábrákon 3D, E, F, valószínű, hogy az ΔFosB csökkenti az újbóli helyreállítást (ábra. \ t (Figure3G) .3G). Az 10 mg / kg dózisra adott válasz szignifikánsan alacsonyabb volt az AFosB-t expresszáló patkányok esetében. Az eredmények összességében azt mutatják, hogy a patkány NAc-héjban az ΔFosB túlzott mértékű expressziója csökkenti a kokain-bevételt és a viselkedést, ami összhangban van a környezeti gazdagodás viselkedési hatásával.

Megbeszélés

A környezeti tényezők erősen befolyásolják az egyének függőségét és depresszióját. A környezeti gazdagodás olyan paradigma, amely manipulálja az állatok életkörülményeit, és számos pszichiátriai körülmény ellen védő hatást fejt ki. Az AFosB kulcsszerepet játszik a jutalom funkció szabályozásában több agyi régióban, beleértve az NAc-t és a dorsalis striatumot is (Koob et al., 1998; Bölcs, 1998; Wallace és társai, 2008; Grueter és mtsai. 2013; Pitchers és munkatársai, 2013). Ebben a projektben tanulmányoztuk a ΔFosB dinamikus szabályozását a korlátozott stressz és a kokain dúsított és izolált patkányokban. A projekt főbb megállapításai:. \ T:

(1) Az EK-patkányok a NAc-ben az IC-patkányokhoz képest emelkedett AFosB-szintet mutatnak;

(2) csak az IC patkányok további αFosB fehérjét akkumulálnak ismételt stresszel;

(3) Az EC patkányok a stressz vagy a kokain után az AFosB mRNS-t gyengített indukcióval mutatják be; és

(4) AFosB túlzott mértékű expressziója a páros elhelyezésű patkányok NAc-jében utánozza a védőfüggőség fenotípust, de nem a védő depressziós fenotípust.

A publikált szakirodalomból számíthatunk arra, hogy a transzgenikus AFosB túlexpresszáló egerek fokozott érzékenységet mutatnak a kokain jutalommal és az önadagolással alacsony gyógyszeradagokban (Kelz és mtsai. 1999; Colby és munkatársai: 2003; Vialou és munkatársai, 2010; Robison és mtsai. 2013), hogy a jelenlegi kísérletben az AFosB-t túlzottan expresszáló patkányok fokozott hajlamot mutatnak a kokain önadagolására és keresésére. IA jelenlegi kísérletekben azonban az ΔFosB túlzott mértékű kifejezése a NAc-héjban csökkentette a kokain-bevételt és a kokainkeresést a kihalás és a visszaállítás során, ami a kokain csökkent motivációját jelzi. Az eltérés az oka annak, hogy a transzgenikus egerek ΔFosB-t fejeztek ki az egész striatumban, de csak a dinamorfin + sejtekben. (Colby és munkatársai, 2003). A jelenlegi kísérletben az AFosB-t túlzott mértékben expresszáltuk egy AAV vektoron keresztül, amely megfertőzi a dynorphin + és az enkefalin + neuronokat. Másodszor, a jelenlegi tanulmány a NAc-héjra összpontosított, nem pedig az egész striatális régióra.

A függőségi fenotípus mellett a környezeti dúsítás patkányokon antidepresszáns és anxiogénszerű jellegű profilokat eredményez. [Green és mtsai. 2010; Vialou és munkatársai, 2010). A jelenlegi vizsgálatban az ΔFosB túlzott expressziója a NAc-ben nem eredményezett hatást a három depresszió vagy három szorongásos vizsgálat egyikében sem.. Annak ellenére, hogy számos olyan tényező van, amely hozzájárulhat az osFosB-hez, amely utánozza a dúsítási függőséget, de nem a depressziós fenotípust, lehetséges, hogy a NAc-héj dominánsabb a függőséggel kapcsolatos magatartásban, míg a depresszióval kapcsolatos viselkedés más régiókban erőteljesebben közvetíthető. A jelen megállapítások ellentétesek a 2007 - es tanulmányokkal egerek ahol az AFosB túlexpresszió a NAc-ben (ahol nem lehet megbízhatóan megkülönböztetni a héját a magtól) robusztus antidepresszáns-szerű hatásokat eredményezett több viselkedési vizsgálatban (Vialou et al., 2010). Az egyik lehetséges oka, hogy könnyebb lesz látni az ΔFosB hatását súlyos stressz viselkedési modellekre, mint például a társadalmi vereség stressz. A jelenlegi túltermeléses vizsgálat súlyos stresszhatás hiányában a depresszió-szerű viselkedést vizsgálta.

A vizsgálat során következetesen az ΔFosB magas bazális szintjei (pl. A dúsításból, az ismételt stresszből vagy a kokainból) korrelálnak a ΔFosB gyengébb későbbi indukciójával. Ez mennyezeti hatást jelenthet, és a fehérje emelt szintjei fölött további indukció nem lehetséges. Az is lehetséges, hogy az AFosB felhalmozott szintjei visszacsatolhatják a stressz vagy a kokain hatására az AFosB mRNS további indukciójának gátlását negatív visszacsatolási hurokként. Például, EA C patkányok nagy mennyiségű ΔFosB-t tartalmaztak, és a stressz vagy a kokain után a gyengített AFosB indukciót mutatják. Ez aláhúzza a negatív korrelációt az AFosB fehérje szintjei és mRNS indukciója között. A felhalmozott ΔFosB negatív visszacsatolása az ICF patkányok ismételt stresszel történő ΔFosB gyengített indukcióját is figyelembe veszi.

Nyilvánvaló, hogy nem állíthatjuk, hogy a környezeti gazdagodási paradigma közvetlen transzlációs relevanciával rendelkezik, mivel nagyon kevés gyermek van a valódi megfosztásban (meg kell jegyezni, hogy a társadalmi-gazdasági hátrány nem egyenlő a környezetvédelmi hátrányokkal). Ennek a paradigmának az a haszna, hogy egy nem gyógyszeres, nem sebészeti, nem genetikai manipuláció, amely védekező viselkedési fenotípust hoz létre a függőség és a depresszió számára, amelyet laboratóriumi kontrollált környezetben ki lehet használni a molekuláris mechanizmusok azonosításának alapvető tudományos eszközeként a pszichiátriai állapotok ellenálló képessége. A korábbi kutatás részletesen leírta a viselkedési fenotípusokat (Bowling et al., 1993; Bowling és Bardo, 1994; Bardo és mtsai. 1995; Green és mtsai. 2002, 2003; El Rawas és mtsai. 2009) és újabb tanulmányok (Solinas et al., \ t 2009; Green és mtsai. 2010; Lobo és mtsai. 2013) a jelenlegi tanulmány mellett nyomokat adnak a viselkedési fenotípusok mögött álló transzkripciós mechanizmusokról. A védő fenotípusokat előállító transzkripciós célgéneket / fehérjéket jelenleg vizsgálják (Fan et al., 2013a,b; Lichti és munkatársai, 2014).

Környezetgazdagodásunk konceptualizálása az, hogy a gazdagodás egy folytonosság, melynek elszigeteltsége az alacsony végpont és a teljes körű dúsítás. „A teljes „gazdagodás” ebben az esetben olyan környezet, ahol az alanyok újdonságnak, nem fenyegető társadalmi kapcsolatoknak vannak kitéve a konspektusokkal, és engedélyezett hely és tárgyak a testmozgáshoz. Tezek a három tényező a „dúsítás” összetett állapotát képviseli, mert mindegyik jutalmazó és minden egyes dopamin felszabadul a NAc-ben, és mint ilyen, aktivál egy közös neurobiológiai áramkört (Louilot és munkatársai, 1986; Calcagnetti és Schechter, 1992; Crowder és Hutto, 1992; Rebec és mtsai. 1997; Bevins és mtsai. 2002). Ebben a konceptualizációban az elszigetelést a kontrollcsoportnak tekintjük, mert ez a manipuláció hiányát jelenti (azaz gazdagodás; Crofton és mtsai.). Azonban más fogalmak is lehetségesek. Egy másik alternatív koncepcióban a folytonosság ugyanaz, de az izolációs csoport a kísérleti csoport és a gazdagított csoport a kontroll. énn a modell, megfosztva a normál gazdagodást is a tényleges manipuláció. IEbben az esetben ahelyett, hogy azt mondanánk, hogy a gazdagodás védő, azt mondanánk, hogy az elszigeteltség érzékeny. Egy harmadik fogalmi elképzelés azonban azt jelenti, hogy nincs folytonosság, és hogy a gazdagodás és az elszigetelés két alapvetően különböző manipuláció. Ebben a tekintetben a dúsítást és az elszigetelést külön kell választani, és mindkettőt a páros házhoz tartozó vezérléssel összehasonlítva. A gazdagodás természetével kapcsolatos egyetemes konszenzus hiánya a paradigma korlátozását jelenti, mégis irányt ad a jövőbeli tanulmányokhoz. Függetlenül attól, hogy ezek a kísérletek eredményei szilárdak, függetlenül a későbbi értelmezéstől.

A környezet és az élet tapasztalatai erősen befolyásolják számos pszichiátriai állapot kialakulását és kifejeződését. A védőfüggőség és a depressziós fenotípusok megértése a környezeti gazdagodás egyik alapvető kérdésével foglalkozik, nevezetesen a pszichiátriai állapotra való fogékonyságra vagy rugalmasságra gyakorolt ​​környezeti hozzájárulással. Ez a tanulmány hangsúlyozza az ΔFosB jelentőségét a függőséggel kapcsolatos viselkedések szabályozásában. A jövőbeni vizsgálatokban a ΔFosB hatását és annak aktiváló és gátló hatásait a specifikus célgénekre tovább kell vizsgálni a környezetgazdagítási modellben.

Finanszírozás és közzététel

Yafang Zhang, nincs; Elizabeth J. Crofton, nincs; Dingge Li, nincs; Mary Kay Lobo, nincs; Xiuzhen Fan, nincs; Eric J. Nestler, R37DA007359; Thomas A. Green DA029091.

Érdekütközési nyilatkozat

A szerzők kijelentik, hogy a kutatást olyan kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolatok hiányában hajtották végre, amelyek potenciális összeférhetetlenségnek tekinthetők.

Köszönetnyilvánítás

Ezeket a kísérleteket a Nemzeti Kábítószer-visszaélési Intézet, a DA029091 és az R37DA007359 támogatásával finanszírozták. A Kábítószer-visszaélés Nemzeti Intézet által biztosított kokain.

Referenciák

  1. Akdeniz C., Tost H., Meyer-Lindenberg A. (2014). A skizofrénia társadalmi környezeti kockázatának neurobiológiája: fejlődő kutatási terület. Soc. Pszichiátria Pszichiátria. Epidemio. 49, 507 – 517 10.1007 / s00127-014-0858-4 [PubMed] [Cross Ref]
  2. Alibhai IN, Green TA, Potashkin JA, Nestler EJ (2007). A foszB és a DeltafosB mRNS expresszió szabályozása: in vivo és in vitro vizsgálatok. Brain Res. 1143, 22 – 33 10.1016 / j.brainres.2007.01.069 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  3. Bardo MT, Bowling SL, Rowlett JK, Manderscheid P., Buxton ST, Dwoskin LP (1995). A környezeti gazdagodás enyhíti a mozgásszervi szenzibilizációt, de nem az amfetamin által kiváltott in vitro dopamin felszabadulást. Pharmacol. Biochem. Behav. 51, 397 – 405 10.1016 / 0091-3057 (94) 00413-d [PubMed] [Cross Ref]
  4. Bevins RA, Besheer J., Palmatier MI, Jensen HC, Pickett KS, Eurek S. (2002). Új-objektumhely-kondicionálás: viselkedési és dopaminerg folyamatok az újdonság jutalmának kifejezésében. Behav. Brain Res. 129, 41 – 50 10.1016 / s0166-4328 (01) 00326-6 [PubMed] [Cross Ref]
  5. Bowling SL, Bardo MT (1994). Az amfetamin mozdonyos és jutalmazó hatásai a gazdag, szociális és izolált tenyésztett patkányokban. Pharmacol. Biochem. Behav. 48, 459 – 464 10.1016 / 0091-3057 (94) 90553-3 [PubMed] [Cross Ref]
  6. Bowling SL, Rowlett JK, Bardo MT (1993). A környezeti dúsítás hatása az amfetamin által stimulált mozgásszervi aktivitásra, a dopamin szintézisre és a dopamin felszabadulásra. Neurofarmakológia 32, 885 – 893 10.1016 / 0028-3908 (93) 90144-r [PubMed] [Cross Ref]
  7. Calcagnetti DJ, Schechter MD (1992). A helymeghatározás feltárja a juvenilis patkányok társadalmi interakciójának előnyös aspektusát. Physiol. Behav. 51, 667 – 672 10.1016 / 0031-9384 (92) 90101-7 [PubMed] [Cross Ref]
  8. Chen J., Nye HE, Kelz MB, Hiroi N., Nakabeppu Y., Hope BT, et al. (1995). A delta FosB és FosB-szerű fehérjék szabályozása elektrokonvulzív roham és kokainkezeléssel. Mol. Pharmacol. 48, 880 – 889 [PubMed]
  9. Colby CR, Whisler K., Steffen C., Nestler EJ, Self DW (2003). A DeltaFosB striatális sejttípus-specifikus túlexpressziója fokozza a kokain ösztönzését. J. Neurosci. 23, 2488 – 2493 [PubMed]
  10. Crowder WF, Hutto CW (1992). Az üzemeltető helyszínen történő kondicionálási intézkedéseket két nugrug erősítővel vizsgáltuk. Pharmacol. Biochem. Behav. 41, 817 – 824 10.1016 / 0091-3057 (92) 90233-6 [PubMed] [Cross Ref]
  11. Elisei S., Sciarma T., Verdolini N., Anastasi S. (2013). Rugalmasság és depressziós rendellenességek. Psychiatr. Danub. 25 (Suppl. 2), S263 – S267 [PubMed]
  12. El Rawas R., Thiriet N., Lardeux V., Jaber M., Solinas M. (2009). A környezetgazdagítás csökkenti a heroin előnyös, de nem aktiváló hatásait. Pszichofarmakológia (Berl) 203, 561 – 570 10.1007 / s00213-008-1402-6 [PubMed] [Cross Ref]
  13. Fan X., Li D., Lichti CF, Green TA (2013a). A nukleáris accumbens dinamikus proteomikája a környezeti szempontból dúsított és izolált patkányok akut pszichológiai stresszére adott válaszként. PLoS One 8: e73689 10.1371 / journal.pone.0073689 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  14. Fan X., Li D., Zhang Y., Green TA (2013b). A nukleáris accumbensek differenciált foszfoproteom-szabályozása környezetileg dúsított és izolált patkányokban akut stresszre adott válaszként. PLoS One 8: e79893 10.1371 / journal.pone.0079893 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  15. Green TA, Alibhai IN, Hommel JD, Dileone RJ, Kumar A., ​​Theobald DE és mtsai. (2006). Az indukálható cAMP korai represszor expresszió indukálása a magokban az stressz vagy az amfetamin hatására növeli az érzelmi ingerekre adott viselkedési válaszokat. J. Neurosci. 26, 8235 – 8242 10.1523 / stburosci.0880-06.2006 [PubMed] [Cross Ref]
  16. Green TA, Alibhai IN, Roybal CN, Winstanley CA, Theobald DE, Birnbaum SG, et al. (2010). A környezeti dúsítás olyan magatartásbeli fenotípust eredményez, amelyet alacsony ciklikus adenozin monofoszfát válaszelem kötődési (CREB) aktivitás közvetít a sejtmagban. Biol. Pszichiátria 67, 28 – 35 10.1016 / j.biopsych.2009.06.022 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  17. Green TA, Alibhai IN, Unterberg S., Neve RL, Ghose S., Tamminga CA, et al. (2008). Az ATF2, az ATF3 és az ATF4 aktiváló transzkripciós faktorok (ATF-ek) indukálása az atommagban és az érzelmi viselkedés szabályozásában. J. Neurosci. 28, 2025 – 2032 10.1523 / stburosci.5273-07.2008 [PubMed] [Cross Ref]
  18. Green TA, Cain ME, Thompson M., Bardo MT (2003). A környezeti dúsítás csökkenti a nikotin által kiváltott hiperaktivitást patkányokban. Pszichofarmakológia (Berl) 170, 235 – 241 10.1007 / s00213-003-1538-3 [PubMed] [Cross Ref]
  19. Zöld TA, Gehrke BJ, Bardo MT (2002). A környezeti dúsítás csökkenti az intravénás amfetamin önadagolást patkányokban: dózis-válasz függvények rögzített és progresszív arányú menetrendekhez. Pszichofarmakológia (Berl) 162, 373 – 378 10.1007 / s00213-002-1134-y [PubMed] [Cross Ref]
  20. Grueter BA, Robison AJ, Neve RL, Nestler EJ, Malenka RC (2013). A ΔFosB differenciálisan modulálja a nukleáris accumbens közvetlen és közvetett útvonalfunkcióját. Proc. Nati. Acad. Sci. USA 110, 1923 – 1928 10.1073 / pnas.1221742110 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  21. Hope B., Kosofsky B., Hyman SE, Nestler EJ (1992). Azonnali korai génexpresszió és AP-1 kötődés szabályozása a patkánymagban krónikus kokain hatására. Proc. Nati. Acad. Sci. USA 89, 5764 – 5768 10.1073 / pnas.89.13.5764 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  22. Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y. et al. (1994). Egy hosszú ideig tartó AP-1-komplex kialakulása, amely az agyban megváltozott Fos-szerű fehérjékből áll, krónikus kokain és más krónikus kezelések révén. Neuron 13, 1235 – 1244 10.1016 / 0896-6273 (94) 90061-2 [PubMed] [Cross Ref]
  23. Jha S., Dong B., Sakata K. (2011). A dúsított környezet kezelése megfordítja a depressziószerű viselkedést, és helyreállítja az agyból származó neurotróf faktor csökkentett hippocampális neurogenezisét és fehérje szintjét az egerekben, amelyek nem expresszálódnak a promóterben IV. Transz. Pszichiátria 1: e40 10.1038 / tp.2011.33 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  24. Kato T., Iwamoto K. (2014). Átfogó DNS-metilálási és hidroximetilációs elemzés az emberi agyban és annak hatása a mentális zavarokra. Neurofarmakológia 80, 133 – 139 10.1016 / j.neuropharm.2013.12.019 [PubMed] [Cross Ref]
  25. Kelz MB, Chen J., Carlezon WA, Whisler K., Gilden L., Beckmann AM és mtsai. (1999). A deltaFosB transzkripciós faktor expressziója az agyban szabályozza a kokain érzékenységét. Természet 401, 272 – 276 10.1038 / 45790 [PubMed] [Cross Ref]
  26. Kelz MB, Nestler EJ (2000). deltaFosB: molekuláris kapcsoló, amely a hosszú távú neurális plaszticitás alapját képezi. Akt. Opin. Neurol. 13, 715 – 720 10.1097 / 00019052-200012000-00017 [PubMed] [Cross Ref]
  27. Koob GF, Sanna PP, Bloom FE (1998). A függőség idegtudománya. Neuron 21, 467 – 476 [PubMed]
  28. Larson EB, Graham DL, Arzaga RR, Buzin N., Webb J., Green TA és mtsai. (2011). A CREB túlexpressziója a magban az akumból héjban növeli a kokain megerősítését önadagoló patkányokban. J. Neurosci. 31, 16447 – 16457 10.1523 / JNEUROSCI.3070-11.2011 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  29. Laviola G., Hannan AJ, Macrì S., Solinas M., Jaber M. (2008). A dúsított környezet hatása a neurodegeneratív betegségek és a pszichiátriai rendellenességek állati modelljeire. Neurobiol. Dis. 31, 159 – 168 10.1016 / j.nbd.2008.05.001 [PubMed] [Cross Ref]
  30. Lichti CF, Fan X., angol RD, Zhang Y., Li D., Kong F., et al. (2014). A környezeti dúsítás megváltoztatja a fehérje expresszióját és a kokainra adott proteomikus reakciót patkánymagokban. Elülső. Behav. Neurosci. 8: 246 10.3389 / fnbeh.2014.00246 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  31. Lobo MK, Zaman S., Damez-Werno DM, Koo JW, Bagot RC, Dinieri JA et al. (2013). ΔFosB indukció striatális közepes tüskés neuron altípusokban a krónikus farmakológiai, érzelmi és optogenetikus ingerekre adott válaszként. J. Neurosci. 33, 18381 – 18395 10.1523 / JNEUROSCI.1875-13.2013 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  32. Louilot A., Le Moal M., Simon H. (1986). A dopaminerg idegsejtek differenciálreaktivitása a magban a különböző viselkedési helyzetekre válaszul. In vivo voltaméteres vizsgálat szabad mozgó patkányokban. Brain Res. 397, 395 – 400 10.1016 / 0006-8993 (86) 90646-3 [PubMed] [Cross Ref]
  33. McBride WJ, Kimpel MW, Mcclintick JN, Ding ZM, Edenberg HJ, Liang T. és mtsai. (2014). A génexpresszió változásai a kiterjesztett amygdala-ban, a serdülő alkoholos-preferáló (P) patkányoknál a binge-szerű alkoholfogyasztás után. Pharmacol. Biochem. Behav. 117, 52 – 60 10.1016 / j.pbb.2013.12.009 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  34. Mlynarik M., Johansson BB, Jezova D. (2004). A dúsított környezet befolyásolja az immunválaszra adott adrenokortikális választ és a patkány hippocampusban a glutamát receptor génexpresszióját. Ann. NY Acad. Sci. 1018, 273 – 280 10.1196 / annals.1296.032 [PubMed] [Cross Ref]
  35. Nestler EJ (2001). A függőség molekuláris neurobiológiája. Am. J. Addict. 10, 201 – 217 10.1080 / 105504901750532094 [PubMed] [Cross Ref]
  36. Nestler EJ (2008). Felülvizsgálat. A függőség transzkripciós mechanizmusai: a DeltaFosB szerepe. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 363, 3245 – 3255 10.1098 / rstb.2008.0067 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  37. Nestler EJ, Barrot M., Self DW (2001). DeltaFosB: tartós molekuláris kapcsoló a függőséghez. Proc. Nati. Acad. Sci. USA 98, 11042 – 11046 10.1073 / pnas.191352698 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  38. Perrotti LI, Hadeishi Y., Ulery PG, Barrot M., Monteggia L., Duman RS és munkatársai. (2004). A deltaFosB indukálása a jutalmú agyi struktúrákban a krónikus stressz után. J. Neurosci. 24, 10594 – 10602 10.1523 / stburosci.2542-04.2004 [PubMed] [Cross Ref]
  39. Perrotti LI, Weaver RR, Robison B., Renthal W., Maze I., Yazdani S., et al. (2008). A DeltaFosB indukciójának megkülönböztető mintái az agyban a visszaélésszerű gyógyszerek. Szinapszis 62, 358 – 369 10.1002 / syn.20500 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  40. KK, Vialou V., Nestler EJ, Laviolette SR, Lehman MN, Coolen LM (2013). A természetes és kábítószer-jutalmak a közös neurális plaszticitási mechanizmusokra hatnak, és az ΔFosB kulcsfontosságú közvetítő. J. Neurosci. 33, 3434 – 3442 10.1523 / stburosci.4881-12.2013 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  41. Rebec GV, Christensen JR, Guerra C., Bardo MT (1997). A szabadon választott újdonság során a nukleáris accumbensben a valós idejű dopamin-kiáramlás regionális és időbeli különbségei. Brain Res. 776, 61 – 67 10.1016 / s0006-8993 (97) 01004-4 [PubMed] [Cross Ref]
  42. Robison AJ, Vialou V., Mazei-Robison M., Feng J., Kourrich S., Collins M., et al. (2013). A krónikus kokainra adott viselkedési és strukturális válaszokhoz szükség van az AFosB-vel és a kalcium / kalmodulin-függő protein kináz II-vel rendelkező feedforward hurokkal. J. Neurosci. 33, 4295 – 4307 10.1523 / stburosci.5192-12.2013 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  43. Smith JK, Neill JC, Costall B. (1997). A választás utáni lakhatási körülmények befolyásolják a kokain és a d-amfetamin viselkedési hatásait. Pszichofarmakológia (Berl) 131, 23 – 33 10.1007 / s002130050261 [PubMed] [Cross Ref]
  44. Solinas M., Chauvet C., Thiriet N., El Rawas R., Jaber M. (2008). A kokain-függőség visszavonása a környezet gazdagításával. Proc. Nati. Acad. Sci. USA 105, 17145 – 17150 10.1073 / pnas.0806889105 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  45. Solinas M., Thiriet N., El Rawas R., Lardeux V., Jaber M. (2009). A korai életszakaszokban a környezeti dúsítás csökkenti a kokain viselkedési, neurokémiai és molekuláris hatásait. Neuropszichofarmakológia 34, 1102 – 1111 10.1038 / npp.2008.51 [PubMed] [Cross Ref]
  46. Lépcsők DJ, Prendergast MA, Bardo MT (2011). A patkányokban a kortikoszteron és a glükokortikoid receptor blokkolásának környezeti indukálta különbségei. Pszichofarmakológia (Berl) 218, 293 – 301 10.1007 / s00213-011-2448-4 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  47. Thiel KJ, Pentkowski NS, Peartree NA, festő MR, Neisewander JL (2010). A kényszermunka idején bevezetett környezeti életkörülmények megváltoztatják a kokain-kereső viselkedést és a Fos-fehérje expressziót. Neurológiai tudomány 171, 1187 – 1196 10.1016 / j.neuroscience.2010.10.001 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  48. Thiel KJ, Sanabria F., Pentkowski NS, Neisewander JL (2009). A környezetgazdagodás vágyakozó hatásai. Int. J. Neuropsychopharmacol. 12, 1151 – 1156 10.1017 / s1461145709990472 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  49. van Winkel M., Peeters F., Van Winkel R., Kenis G., Collip D., Geschwind N. és munkatársai. (2014). A BDNF-gén variációjának hatása a társadalmi stresszérzékenységre és a pozitív érzelmek pufferoló hatására: a gén-környezet kölcsönhatás replikációja és kiterjesztése. Eur. Neuropsychopharmacoi. 24, 930 – 938 10.1016 / j.euroneuro.2014.02.005 [PubMed] [Cross Ref]
  50. Venebra-Muñoz A., Corona-Morales A., Santiago-García J., Melgarejo-Gutiérrez M., Caba M., García-García F. (2014). A dúsított környezet enyhíti a nikotin önadagolását, és megváltoztatja az AFosB expresszióját a patkány prefrontális kéregben és a magvakban. Neuroreport 25, 694 – 698 10.1097 / wnr.0000000000000157 [PubMed] [Cross Ref]
  51. Vialou V., Robison AJ, Laplant QC, Covington HE, Dietz DM, Ohnishi YN és mtsai. (2010). A DeltaFosB agyi jutalmak körében a stressz ellenálló képességét és az antidepresszáns válaszokat közvetíti. Nat. Neurosci. 13, 745 – 752 10.1038 / nn.2551 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  52. Wallace DL, Vialou V., Rios L., Carle-Florence TL, Chakravarty S., Kumar A., ​​et al. (2008). A DeltaFosB hatása a magban a természetes jutalomhoz kapcsolódó magatartásra. J. Neurosci. 28, 10272 – 10277 10.1523 / stburosci.1531-08.2008 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  53. Wang Y., Cesena TI, Ohnishi Y., Burger-Caplan R., Lam V., Kirchhoff PD, et al. (2012). A kis molekulatömegű szűrés azonosítja a ΔFosB transzkripciós faktor szabályozóit. ACS Chem. Neurosci. 3, 546 – 556 10.1021 / cn3000235 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  54. Werme M., Messer C., Olson L., Gilden L., Thorén P., Nestler EJ és mtsai. (2002). A Delta FosB szabályozza a kerék futását. J. Neurosci. 22, 8133 – 8138 [PubMed]
  55. Winstanley CA, Bachtell RK, Theobald DE, Laali S., Green TA, Kumar A., ​​et al. (2009a). Megnövekedett impulzivitás a kokain önadagolása során: DeltaFosB szerepe az orbitofrontális kéregben. Cereb. Cortex 19, 435 – 444 10.1093 / cercor / bhn094 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  56. Winstanley CA, Green TA, Theobald DE, Renthal W., LaPlant Q., DiLeone RJ, et al. (2009b). A deltaFosB indukció orbitofrontális kéregben fokozza a mozgásszervi szenzibilizációt, annak ellenére, hogy a kokain okozta kognitív diszfunkciót gyengíti. Pharmacol. Biochem. Behav. 93, 278 – 284 10.1016 / j.pbb.2008.12.007 [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
  57. Winstanley CA, LaPlant Q., Theobald DE, Green TA, Bachtell RK, Perrotti LI és mtsai. (2007). A deltaFosB indukció az orbitofrontális kéregben a kokain által indukált kognitív diszfunkció toleranciáját közvetíti. J. Neurosci. 27, 10497 – 10507 10.1523 / stburosci.2566-07.2007 [PubMed] [Cross Ref]
  • Bölcs RA (1998). Az agy jutalmazási útjának drogaktiválása. A kábítószer-alkohol függ. 51, 13 – 22 10.1016 / s0376-8716 (98) 00063-5 [PubMed] [Cross Ref]