Synapse. 2008 May;62(5):358-69.
Perrotti LI, Penenun RR, Robison B, Renthal W, Labirin I, Yazdani S, Elmore RG, DJ Knapp, Selley DE, Martin BR, Sim-Selley L, Bachtell RK, DW Send, Nestler EJ.
sumber
Departemen Psikiatri, Pusat Medis Universitas Texas Barat Daya, Dallas, Texas 75390-9070, AS.
Abstrak
Faktor transkripsi DeltaFosB terakumulasi dan bertahan di otak sebagai respons terhadap stimulasi kronis. Akumulasi ini setelah paparan kronis terhadap penyalahgunaan obat-obatan telah ditunjukkan sebelumnya oleh Western blot paling dramatis di daerah striatal, termasuk striatum punggung (caudate / putamen) dan nucleus accumbens. Dalam penelitian ini, kami menggunakan imunohistokimia untuk mendefinisikan dengan presisi anatomi yang lebih besar induksi DeltaFosB di seluruh otak tikus setelah perawatan obat kronis. Kami juga memperluas penelitian sebelumnya yang melibatkan kokain, morfin, dan nikotin menjadi dua obat tambahan penyalahgunaan, etanol dan Delta (9) -tetrahydrocannabinol (Delta (9) -THC, bahan aktif dalam ganja). Kami tunjukkan di sini bahwa pemberian kronis, tetapi tidak akut, masing-masing dari empat obat penyalahgunaan, kokain, morfin, etanol, dan Delta (9) -THC, secara kuat menginduksi DeltaFosB dalam nukleus accumbens, meskipun pola yang berbeda dalam subkelompok inti vs kulit dari nukleus ini jelas untuk obat yang berbeda. Obat-obatan juga berbeda dalam tingkat induksi DeltaFosB pada striatum punggung. Selain itu, keempat obat diinduksi DeltaFosB di korteks prefrontal, dengan efek terbesar diamati dengan kokain dan etanol, dan semua obat diinduksi DeltaFosB sebagian kecil di amigdala. Selain itu, semua obat menginduksi DeltaFosB di hippocampus, dan, dengan pengecualian etanol, sebagian besar induksi ini terlihat di dentate. Tingkat induksi DeltaFosB yang lebih rendah terlihat di area otak lain sebagai respons terhadap pengobatan obat tertentu. Temuan ini memberikan bukti lebih lanjut bahwa induksi DeltaFosB pada nucleus accumbens adalah tindakan umum dari hampir semua obat pelecehan dan bahwa, di luar nucleus accumbens, masing-masing obat menginduksi DeltaFosB dengan cara spesifik wilayah di otak.
PENGANTAR
Paparan akut kokain menyebabkan induksi sementara faktor transkripsi c-Fos dan FosB di daerah striatal (Graybiel et al., 1990; Hope et al., 1992; Young et al., 1991), sedangkan paparan kronis pada hasil obat dalam akumulasi isoform yang distabilkan dari osFosB, varian sambatan terpotong dari gen fosB (Hiroi et al., 1997; Hope et al., 1994; Moratalla et al., 1996; Nye et al., 1995). Setelah diinduksi, osFosB bertahan di daerah ini selama beberapa minggu karena stabilitas protein yang tidak biasa. Penelitian yang lebih baru telah menunjukkan bahwa stabilitas BFB diperantarai oleh tidak adanya domain degron yang ditemukan dalam C-termini full-length FosB dan semua protein keluarga Fos lainnya (Carle et al., 2007) dan oleh fosforilasi ΔFob di N -terminus (Ulery et al., 2006). Sebaliknya, pemberian obat kronis tidak mengubah splicing premRNA fosB menjadi ΔfosB mRNA atau stabilitas mRNA (Alibhai et al., 2007), yang selanjutnya menunjukkan bahwa akumulasi protein ΔFosB adalah mekanisme utama yang terlibat.
Semakin banyak bukti menunjukkan bahwa induksi osFosB di daerah striatal, khususnya, ventral striatum atau nucleus accumbens, penting dalam memediasi aspek kecanduan. Ekspresi berlebihan ΔFosB di wilayah ini dari tikus bitransgenik yang dapat diinduksi, atau melalui transfer gen yang dimediasi virus, meningkatkan sensitivitas hewan terhadap efek pengaktif-lokomotor dan hadiah kokain dan morfin, sedangkan ekspresi antagonis negatif dominan ΔFosB (disebut (c- Jun) memiliki efek sebaliknya (Kelz et al., 1999; McClung dan Nestler, 2003; Peakman et al., 2003; Zachariou et al., 2006). ΔFosB berlebih juga telah terbukti meningkatkan motivasi insentif untuk kokain (Colby et al., 2003). Selain itu, osFosB secara istimewa diinduksi oleh kokain pada hewan remaja, yang dapat berkontribusi pada peningkatan kerentanan mereka terhadap kecanduan (Ehrlich et al., 2002).
Terlepas dari bukti ini, pertanyaan penting tetap ada. Meskipun pemberian kronis beberapa obat pelecehan lainnya, termasuk amfetamin, metamfetamin, morfin, nikotin, dan phencyclidine, telah dilaporkan menginduksi ΔFosB di daerah striatal (Atkins et al., 1999; Ehrlich et al., 2002; McDaid et al., 2006b; Muller dan Unterwald, 2005; Nye dkk., 1995; Nye dan Nestler, 1996; Pich dkk. 1997; Zachariou dkk., 2006), sedikit atau tidak ada informasi yang tersedia mengenai tindakan etanol dan Δ9-tetrahydrocannabol (Δ9-THC, bahan aktif dalam ganja). Dua penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa imunoreaktivitas seperti-FosB diinduksi dalam hippocampus dan area otak tertentu lainnya selama penarikan etanol, tetapi masih tidak pasti apakah imunoreaktivitas ini mewakili ΔFosB atau FosB panjang penuh (Bachtell et al., 1999; Beckmann et al., 1997 ). Studi tentang etanol dan (Δ9-THC sangat penting, karena ini adalah dua dari penyalahgunaan obat yang paling banyak digunakan di AS saat ini (SAMHSA, 2005). Selain itu, walaupun obat perangsang atau opiat penyalahgunaan telah terbukti menginduksi osFosB di beberapa daerah otak terisolasi lainnya, yang, selain nukleus accumbens dan dorsal striatum, termasuk korteks prefrontal, amygdala, ventral pallidum, area ventral tegmental, dan hippocampus (Liu et al., 2007; McDaid et al., 2006a, 2006b; Nye; et al., 1995; Perrotti et al., 2005), belum ada pemetaan sistematis ΔFosB induksi di otak dalam menanggapi paparan obat kronis.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menggunakan prosedur imunohistokimia untuk memetakan induksi ΔFosB di seluruh otak setelah pemberian kronis empat obat prototipe penyalahgunaan: kokain, morfin, etanol, dan Δ9-THC.
BAHAN DAN METODE
hewan
Semua percobaan dilakukan menggunakan tikus Sprague Dawley jantan (Charles River, Kingston, 250-275 g). Hewan ditempatkan dua per kandang dan terbiasa dengan kondisi ruang hewan selama satu minggu sebelum percobaan dimulai. Mereka memiliki akses gratis ke makanan dan air. Eksperimen dilakukan sesuai dengan protokol yang ditinjau oleh Komite Perawatan dan Penggunaan Hewan Institusional di Pusat Medis Universitas Texas Barat Daya di Dallas.
Perawatan obat-obatan
Kokain kronis
Tikus (n = 6 per kelompok) menerima suntikan kokain hidroklorida dua kali sehari (15 mg / kg ip; Institut Nasional Penyalahgunaan Narkoba, Bethesda, MD) dilarutkan dalam saline 0.9% selama 14 hari. Tikus kontrol (n = 6 per kelompok) menerima injeksi ip saline 0.9% di bawah prosedur kronis yang sama. Semua suntikan diberikan di kandang hewan. Rejimen pengobatan ini telah terbukti menghasilkan adaptasi perilaku dan biokimia yang kuat (lihat Hope et al., 1994).
Administrasi mandiri kokain
Hewan (n = 6 per kelompok) dilatih untuk menekan tuas untuk pelet sukrosa 45 mg. Setelah pelatihan ini, hewan-hewan diberi makan ad libitum dan ditanam dengan pembedahan di bawah anestesi pentobarbital dengan kateter jugular kronis (tabung Silastik, Karet Hijau, Woburn, MA) seperti yang dijelaskan sebelumnya (Sutton et al., 2000). Kateter lewat secara subkutan untuk keluar dari belakang melalui kanula pengukur 22 (Plastics One, Roanoke, VA), tertanam dalam semen kranioplastik, dan diamankan dengan jaring bedah Marlex (Bard, Cranston, RI). Administrasi sendiri dilakukan di ruang uji operan (Med Associates, St. Alban, VT) yang secara kontekstual berbeda dari kandang hewan dan terletak di ruangan yang berbeda. Setiap ruang tertutup dalam bilik pelemahan suara yang dilengkapi dengan rakitan pompa infus yang terdiri dari pompa Razel Model A (Stamford, CT) dan jarum suntik kaca 10 ml yang terhubung ke putar fluida (Instech, Plymouth Meeting, PA) oleh tabung Teflon . Tubing Tygon menghubungkan putar ke rakitan kateter hewan dan ditutup oleh pegas logam. Setiap ruang operan berisi dua tuas (4 × 2 cm2, terletak 2 cm dari lantai). Selama pelatihan swa-administrasi, satu tuas 20 g pada tuas aktif menghasilkan infus kokain iv (0.5 mg / kg per 0.1 ml infus) selama interval infus 5. Infus ini diikuti oleh periode time-out 10, di mana lampu rumah padam dan merespons tidak menghasilkan konsekuensi yang diprogram. Penerangan lampu rumah menandai akhir periode waktu habis. Tekan tuas pada tuas tidak aktif tidak menghasilkan konsekuensi. Hewan memberikan kokain secara mandiri selama sesi tes 14-h harian 4 (6 hari / minggu) selama siklus gelapnya; asupan harian rata-rata adalah ~ 50 mg / kg. Sekelompok hewan kuk ditangani secara identik hanya mereka menerima infus kokain ketika rekan-rekan mereka yang mengelola sendiri menerima obat. Sekelompok hewan pengontrol saline diizinkan mengungkit pers untuk infus saline. Rejimen pengobatan ini telah terbukti menghasilkan adaptasi perilaku dan biokimia yang kuat (lihat Sutton et al., 2000).
Morfin kronis
Pelet morfin (masing-masing mengandung 75 mg basis morfin; Lembaga Nasional Penyalahgunaan Narkoba) ditanamkan sc satu kali sehari selama 5 hari (n = 6). Tikus kontrol menjalani operasi palsu selama 5 hari berturut-turut (n = 6). Rejimen pengobatan ini telah terbukti menghasilkan adaptasi perilaku dan biokimia yang kuat (lihat Nye dan Nestler, 1996).
Δ9-THC
Δ9-THC dilarutkan dalam 1: 1: 18 larutan etanol, emulphor, dan saline. Tikus diinjeksi secara subkutan dua kali sehari dengan Δ9-THC, atau kendaraan selama hari 15. Dosis awal Δ9-THC adalah 10 mg / kg dan dosis dilipatgandakan setiap tiga hari menjadi dosis akhir 160 mg / kg. Kami menggunakan tikus untuk Δ9-THC, karena rejimen pengobatan ini telah terbukti menghasilkan adaptasi perilaku dan biokimia yang kuat pada spesies ini (Sim-Selley dan Martin, 2002).
etanol
Etanol (dari stok 95%; Aaper, Shelbyville, KY) diberikan melalui diet cair lengkap nutrisi. Prosedur etanol diet standar ini melibatkan pemberian 7% [berat / volume (berat / volume)] etanol dalam diet berbasis laktalbumin / dekstrosa selama 17 hari, di mana saat itu tikus umumnya mengonsumsi etanol pada 8-12 g / kg / hari dan mencapai kadar etanol darah hingga 200 mg / dl (Criswell dan Breese, 1993; Frye et al., 1981; Knapp et al., 1998). Makanannya lengkap secara nutrisi (dengan konsentrasi vitamin, mineral, dan nutrisi lain yang berasal dari ICN Research Diets dan seimbang secara kalori (dengan dekstrosa) pada tikus yang diberi etanol dan tikus kontrol. Pencocokan asupan dicapai dengan memberikan kontrol pada tikus yang diberi diet volume diet yang setara dengan asupan rata-rata tikus yang diobati dengan diet etanol sehari sebelumnya.Kedua kelompok siap mengalami kenaikan berat badan selama periode paparan etanol (tidak ditunjukkan). Rejimen pengobatan ini telah terbukti menghasilkan adaptasi perilaku dan biokimia yang kuat (lihat Knapp et al., 1998).
Imunohistokimia
Delapan belas hingga 24 jam setelah perawatan terakhir mereka, hewan dibius secara mendalam dengan chloral hydrate (Sigma, St. Louis, MO) dan diperfusi intrakardial dengan 200 ml 10 mM salin buffer fosfat (PBS) diikuti oleh 400 ml X paraxal% paraformaldehyde di PBS. Otak dihilangkan dan disimpan semalam di 4% paraformaldehyde pada 4 ° C. Pagi berikutnya, otak dipindahkan ke gliserol 4% dalam larutan 20 M PBS untuk cryoprotection. Bagian koronal (0.1 µm) dipotong pada mikrotom beku (Leica, Bannockburn, IL) dan kemudian diproses untuk imunohistokimia. Imunoreaktivitas FOSB dan FosB terdeteksi menggunakan dua antisera poliklonal kelinci yang berbeda. Satu antiserum, yang diangkat melawan FosB C-terminus yang tidak ada dalam ΔFosB (aa 40 – 317) mengakui panjang-penuh FosB, tetapi tidak ΔFosB (Perrotti et al., 334). Antiserum lain, antibodi "pan-FosB", dibesarkan melawan wilayah internal FosB dan mengenali baik FosB dan ΔFosB (sc − 2004; Bioteknologi Santa Cruz, Santa Cruz, CA).
Pewarnaan mirip-FosB diungkapkan dengan menggunakan metode kompleks avidin-biotin peroksidase. Untuk prosedur ini, bagian otak pertama kali diobati dengan 0.3% H2O2 untuk menghancurkan peroksidase endogen dan kemudian diinkubasi untuk 1 h dalam 0.3% Triton X-100 dan 3% serum kambing normal untuk meminimalkan pelabelan yang tidak spesifik. Bagian jaringan kemudian diinkubasi semalaman pada suhu kamar dalam 1% serum kambing normal, 0.3% Triton X-100 dan antibodi pan-FosB (1: 5000). Bagian dicuci, ditempatkan untuk 1.5 h dalam 1: 200 pengenceran imunoglobulin kambing-antirabbit yang terbiotinilasi (DakoCytomation, Carpinteria, CA), dicuci, dan ditempatkan untuk 1.5 h di 1: 200 pengenceran avidin-biotin dari kit Elite Laboratorium, Burlingame, CA). Aktivitas peroksidase divisualisasikan melalui reaksi dengan diaminobenzidine (Laboratorium Vektor). Slide kode digunakan untuk menghitung jumlah sel FosB-imunoreaktif. Kode tidak rusak sampai analisis percobaan individu selesai.
Setelah imunoreaktivitas seperti FosB terdeteksi, pelabelan fluoresen ganda dengan antibodi spesifik-FosB (C-terminus; 1: 500) dan antibodi pan-FosB (sc − 48; 1: 200) dilakukan untuk menentukan apakah protein yang diinduksi memang benar ΔFosB. Protokol yang diterbitkan digunakan (Perrotti et al., 2005). Protein divisualisasikan menggunakan antibodi sekunder berlabel CY2 dan CY3 berfluorofor (Laboratorium Penelitian Immuno-Jackson, West Grove, PA). Lokalisasi ekspresi protein dilakukan pada mikroskop confocal (Axiovert 100; LSM 510 dengan panjang gelombang emisi META 488, 543, dan 633; Zeiss, Thornwood, NY). Gambar yang disajikan di sini ditangkap pada sistem ini dan mewakili bagian tebal 1 µm melalui bidang-Z.
Analisis statistik
Induksi sel ofFosB + yang signifikan dinilai menggunakan uji-t atau ANOVA satu arah diikuti dengan uji Newman-Keuls sebagai analisis post hoc. Semua analisis dikoreksi untuk beberapa perbandingan. Data dinyatakan sebagai mean ± SEM. Signifikansi statistik didefinisikan sebagai P <0.05.
HASIL
Induksi osFosB di otak
Untuk membandingkan secara langsung pola induksi ΔFosB di otak sebagai respons terhadap berbagai jenis penyalahgunaan obat, kami memberikan empat obat prototipe, kokain, morfin, etanol, dan Δ9-THC, dan memeriksa ΔFosB ekspresi 18-24 setelah pemberian obat terakhir. . Kami menggunakan rejimen pengobatan obat standar, yang telah ditunjukkan dalam literatur untuk menghasilkan gejala sisa perilaku dan biokimiawi dari paparan obat kronis (lihat bagian Bahan dan Metode). Tingkat ΔFosB dikuantifikasi oleh imunohistokimia, dengan fokus pada otak tengah dan otak depan yang terlibat dalam pemberian dan kecanduan obat. Pemetaan yang baik dari induksi osFosB ini dilakukan dengan antibodi pan-FosB, yang mengenali baik ΔFosB dan FosB full-length. Namun, kita tahu bahwa semua imunoreaktivitas yang diamati, untuk masing-masing obat, adalah semata-mata disebabkan oleh BFosB, karena antibodi selektif untuk FosB full-length (lihat bagian Bahan dan Metode) mendeteksi tidak ada sel positif. Selain itu, semua imunoreaktivitas yang terdeteksi oleh antibodi pan-FosB hilang pada tikus knockout fosB, yang menegaskan kekhususan antibodi ini untuk produk gen fosB sebagai lawan dari protein keluarga Fos lainnya. Kontrol ini ditunjukkan untuk kokain pada Gambar 1, tetapi diamati untuk semua obat lain juga (tidak ditunjukkan). Temuan ini tidak mengejutkan, karena pada titik waktu 18-24 yang digunakan dalam penelitian ini semua FosB full-length, yang diinduksi oleh pemberian obat terakhir, akan diperkirakan menurun, meninggalkan ΔFosB yang lebih stabil sebagai satu-satunya gen fosB. sisa produk (lihat Chen et al., 1995; Hope et al., 1994).
Ara. 1
Imunohistokimia fluoresensi pelabelan ganda menggunakan antibodi anti-FosB (pan-FosB, Santa-Cruz) atau anti-FosB (C-terminus) melalui nukleus accumbens hewan yang diobati dengan kokain akut atau kronis dan tikus kontrol. Noda antibodi pan-FosB (selengkapnya…)
Ringkasan dari keseluruhan temuan penelitian ini disediakan pada Tabel I. Masing-masing dari empat obat ditemukan secara signifikan menginduksi osFosB di otak, meskipun dengan pola induksi yang berbeda untuk masing-masing obat.
Tabel I
Induksi osFosB di otak oleh obat-obatan pelecehan
Induksi ΔFosB di daerah striatal
Induksi paling dramatis ΔFosB terlihat pada nucleus accumbens dan dorsal striatum (caudate / putamen), di mana keempat obat menginduksi protein (Gbr. 2-Gbr. 4). Ini ditunjukkan secara kuantitatif pada Gambar 5. Ind Induksi FOS terlihat pada bagian inti dan kulit dari nukleus accumbens, dengan sedikit lebih banyak induksi terlihat pada inti untuk sebagian besar obat. Induksi kuat ΔFosB juga diamati pada striatum punggung untuk sebagian besar obat. Pengecualian adalah Δ9-THC, yang tidak secara signifikan menginduksi ΔFosB dalam nukleus accumbens shell atau dorsal striatum di samping tren yang kuat (lihat Gambar. 4; Tabel I). Menariknya, etanol menghasilkan induksi terbesar ΔFosB dalam inti accumbens core dibandingkan dengan perlakuan lain.
Ara. 2
Induksi ΔFosB dalam inti tikus accumbens pada tikus kontrol (A) atau setelah pengobatan kronis dengan etanol (B), morfin (C), atau kokain (D). Tingkat imunoreaktivitas seperti FosB dianalisis dengan imunohistokimia menggunakan antibodi pan-FosB. (lebih…)
Ara. 4
Induksi ΔFosB di otak tikus setelah pengobatan Δ9-THC kronis. Tingkat imunoreaktivitas seperti FosB dianalisis dengan imunohistokimia menggunakan antibodi pan-FosB pada hewan kontrol (A, C, E) dan Δ9-THC (B, D, F) kronis. Catatan (selengkapnya…)
Ara. 5
Kuantifikasi induksi ΔFosB di daerah striatal setelah pengobatan morfin kronis, Δ9-THC, etanol, dan kokain. Grafik batang menunjukkan jumlah rata-rata sel ΔFosB + pada hewan kontrol dan hewan yang mengalami morfin kronis, (selengkapnya ...)
Induksi ΔFosB dengan pajanan obat sukarela versus paksaan
Mengingat induksi dramatis ΔFosB di daerah striatal, kami tertarik untuk menentukan apakah kemampuan obat untuk menginduksi protein di wilayah ini bervariasi sebagai fungsi paparan obat sukarela versus paksaan. Untuk menjawab pertanyaan ini, kami mempelajari sekelompok tikus yang menggunakan kokain sendiri selama 14 hari dan membandingkan ΔFosB induksi pada hewan-hewan ini dengan mereka yang menerima infus kokain dan mereka yang hanya menerima saline. Seperti ditunjukkan pada Gambar 6, kokain yang dikelola sendiri dengan kuat menginduksi ΔFosB dalam nukleus accumbens (baik sub-daerah inti dan kulit) dan striatum dorsal, dengan derajat induksi setara yang terlihat untuk obat yang dikelola sendiri versus obat yang diberikan secara yoked. Tingkat induksi osFosB yang terlihat pada kedua kelompok hewan ini lebih besar daripada yang terlihat dengan injeksi ip kokain (lihat Gambar. 5), mungkin karena jumlah kokain yang jauh lebih besar dalam percobaan pemberian-sendiri (dosis harian: 50 mg / kg iv vs 30 mg / kg ip).
Ara. 6
Kuantifikasi induksi ΔFosB di daerah striatal setelah pemberian kokain kronis. Grafik batang menunjukkan jumlah rata-rata sel ΔFosB + pada hewan kontrol dan hewan yang diberi perlakuan kokain, di inti dan (lebih…)
Induksi osFosB di daerah otak lainnya
Di luar kompleks striatal, administrasi penyalahgunaan obat kronis menyebabkan ΔFosB di beberapa area otak lainnya (lihat Tabel I). Kami harus menekankan bahwa data yang disajikan pada Tabel I adalah semikuantitatif, dan tidak mewakili kuantifikasi yang tepat dari induksi ΔFosB, seperti yang dilakukan untuk daerah striatal (Gbr. 5 dan Gbr. 6). Namun demikian, kami yakin induksi ΔFosB di daerah nonstriatal ini: ΔFosB hampir tidak terdeteksi di daerah ini dalam kondisi basal, sehingga deteksi yang konsisten dari ΔFosB setelah paparan obat kronis signifikan secara statistik (P <0.05 oleh χ2).
Induksi kuat oleh semua obat terlihat di korteks prefrontal, dengan morfin dan etanol tampaknya menghasilkan efek terkuat di sebagian besar lapisan (Gambar. 4 dan Gambar. 7). Keempat obat juga menyebabkan rendahnya induksi ΔFosB di nukleus inti stria terminalis (BNST), nukleus interstisial ekstremitas posterior anterior commissure (IPAC), dan di seluruh kompleks amigdala (Gbr. 8). Efek tambahan, khusus untuk obat tertentu, juga diamati. Kokain dan etanol, tetapi bukan morfin atau Δ9-THC, nampaknya menginduksi level rendah ΔFosB dalam septum lateral, tanpa ada induksi yang terlihat pada septum medial. Semua obat menginduksi osFosB dalam hippocampus dan, dengan pengecualian etanol, sebagian besar induksi ini terlihat pada dentate gyrus (Tabel I dan Gambar. 9). Sebaliknya, etanol menginduksi sangat sedikit ΔFosB dalam dentate gyrus dan sebagai gantinya menginduksi tingkat tinggi protein dalam subbidang CA3-CA1. Kokain, morfin, dan etanol, tetapi bukan Δ9-THC, menyebabkan tingkat induksi ΔFB yang rendah pada abu-abu periaqueductal, sedangkan hanya kokain yang menginduksi ΔFosB di area ventral tegmental, tanpa ada induksi yang terlihat pada sub-stantia nigra (lihat Tabel I ).
Ara. 7
Induksi ΔFosB di korteks prefrontal pada tikus kontrol (A) atau setelah pengobatan kronis dengan etanol (B), morfin (C), atau kokain (D). Tingkat imunoreaktivitas seperti FosB dianalisis dengan imunohistokimia menggunakan antibodi pan-FosB. Memberi label (selengkapnya…)
Ara. 8
Induksi ΔFosB di inti medial lateral dan tengah basal dari amigdala tikus kontrol (A) atau pada tikus yang diberi perlakuan etanol (B), morfin (C), atau kokain (D) kronis. Tingkat imunoreaktivitas seperti FosB dianalisis dengan imunohistokimia (selengkapnya ...)
Ara. 9
Induksi ΔFosB di hipokampus tikus kontrol (A) atau pada tikus yang diberi perlakuan etanol (B), morfin (C), atau kokain (D) kronis. Tingkat imunoreaktivitas seperti FosB dianalisis dengan imunohistokimia menggunakan antibodi pan-FosB. Memberi label (selengkapnya…)
PEMBAHASAN
Sejumlah penelitian telah menunjukkan bahwa pemberian kronis beberapa jenis obat pelecehan, termasuk kokain, amfetamin, metamfetamin, morfin, nikotin, dan phencyclidine, menginduksi faktor transkripsi, osFosB, dalam nucleus accumbens dan striatum dorsal (lihat bagian Pendahuluan untuk referensi; ditinjau dalam McClung et al., 2004; Nestler et al., 2001). Induksi osFosB di daerah striatal juga telah diamati setelah konsumsi kronis hadiah alami, seperti perilaku menggerakkan roda (Werme et al., 2002). Selain itu, ada beberapa laporan tentang tingkat induksi ΔFosB yang lebih rendah di daerah otak tertentu lainnya, termasuk korteks prefrontal, amigdala, ventral pallidum, area ventral tegmental, dan hippocampus (Liu et al., 2007; McDaid et al., 2006a, 2006b; Nye et al., 1996; Perrotti et al., 2005), dalam menanggapi beberapa penyalahgunaan obat-obatan ini, bagaimanapun, tidak pernah ada pemetaan sistematis induksi obat ΔFosB di otak. Selain itu, meskipun telah diselidiki sebagian besar obat-obatan pelecehan, dua zat yang paling banyak disalahgunakan, etanol dan Δ9-THC, sampai saat ini belum diteliti kemampuan mereka untuk menginduksi ΔFosB. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk melakukan pemetaan awal ΔFosB di otak dalam menanggapi administrasi kronis dari empat obat prototipe penyalahgunaan: kokain, morfin, etanol, dan Δ9-THC.
Temuan utama dari penelitian kami adalah bahwa etanol dan Δ9-THC, seperti semua obat pelecehan lainnya, menginduksi tingkat tinggi ΔFosB secara luas dalam kompleks striatal. Hasil-hasil ini lebih lanjut menetapkan induksi osFosB di wilayah-wilayah ini sebagai adaptasi umum kronis terhadap hampir semua obat-obatan pelecehan (McClung et al., 2004). Pola induksi dalam kompleks striatal agak berbeda untuk berbagai obat. Semua ΔFosB yang terinduksi kuat pada nukleus accumbens core, sedangkan semua obat-kecuali Δ9-THC-secara signifikan menginduksi ΔFosB dalam nukleus accumbens shell dan juga dorsal striatum, dan ada kecenderungan kuat untuk Δ9-THC untuk menghasilkan efek yang sama di daerah terakhir ini. Nukleus accumbens core dan shell adalah wilayah otak yang penting, yang telah terbukti menjadi mediator penting dari tindakan menguntungkan dari penyalahgunaan obat-obatan. Demikian pula, striatum punggung telah dikaitkan dengan sifat konsumsi obat yang kompulsif atau seperti kebiasaan (Vanderschuren et al., 2005). Memang, induksi ΔFosB di wilayah ini telah terbukti meningkatkan respons bermanfaat terhadap kokain dan terhadap morfin, dan meningkatkan respons terhadap imbalan alami seperti perilaku penggerak roda dan asupan makanan, juga (Colby et al., 2003; Kelz et al., 1999; Olausson et al., 2006; Peakman et al., 2003; Werme et al., 2003; Zachariou et al., 2006). Pekerjaan lebih lanjut diperlukan untuk menentukan apakah induksi osFosB di wilayah ini memediasi adaptasi fungsional yang serupa dalam sensitivitas individu terhadap efek menguntungkan dari penyalahgunaan obat lain.
Induksi osFosB di daerah striatal bukan merupakan fungsi dari asupan obat. Dengan demikian, kami menunjukkan bahwa pemberian kokain secara mandiri menginduksi derajat yang sama dari BFosB dalam nucleus accumbens dan dorsal striatum seperti yang terlihat pada hewan yang menerima injeksi obat yang setara dan tidak seimbang. Hasil ini menunjukkan bahwa induksi osFosB di striatum mewakili tindakan farmakologis dari penyalahgunaan obat, terlepas dari kontrol hewan terhadap paparan obat. Dalam kontras yang mencolok, kami menunjukkan baru-baru ini bahwa pemberian kokain secara mandiri menginduksi beberapa kali lipat tingkat ΔFosB yang lebih tinggi dalam korteks orbitofrontal dibandingkan dengan pemberian kokain yoked (Winstanley et al., 2007). Efek ini spesifik untuk korteks orbitofrontal, karena tingkat yang setara dari induksi ΔFosB terlihat pada korteks prefrontal dalam dua kondisi perawatan ini. Dengan demikian, meskipun induksi osFosB tidak terkait dengan kontrol kehendak atas asupan obat di daerah striatal, tampaknya dipengaruhi oleh faktor motivasi tersebut di pusat kortikal tertentu yang lebih tinggi.
Kami juga menyajikan data semiquantitatif bahwa keempat penyalahgunaan obat menginduksi ΔFosB di beberapa daerah otak di luar kompleks striatal, meskipun secara umum pada tingkat yang lebih rendah. Area otak lain ini termasuk korteks prefrontal, amigdala, IPAC, BNST, dan hippocampus. Induksi obat ΔFosB di korteks prefrontal dan hippocampus mungkin terkait dengan beberapa efek obat penyalahgunaan pada kinerja kognitif, walaupun ini belum diselidiki secara langsung. Amigdala, IPAC, dan BNST semuanya telah terlibat dalam mengatur respons individu terhadap rangsangan permusuhan. Hal ini meningkatkan kemungkinan bahwa ΔFosB diinduksi di wilayah-wilayah ini setelah pemberian obat penyalahgunaan yang kronis memediasi regulasi obat tentang perilaku emosional yang jauh melampaui hadiah. Akan menarik untuk memeriksa kemungkinan ini dalam investigasi di masa depan.
Keempat penyalahgunaan obat yang dipelajari di sini juga menghasilkan beberapa efek khusus obat. Kokain secara unik menginduksi ΔFosB di area tegmental ventral, seperti yang dilaporkan sebelumnya (Perrotti et al., 2005). Demikian juga, kokain dan etanol secara unik menginduksi kadar ΔFB yang rendah di septum lateral. Δ9-THC unik untuk efek yang kurang dramatis pada induksi osFB, dibandingkan dengan obat pelecehan lainnya, dalam cangkang nucleus accumbens dan dorsal striatum, seperti yang disebutkan sebelumnya. Δ9-THC juga unik karena pajanan kronis terhadap obat ini, berbeda dengan yang lain, tidak menginduksi kadar ΔFB yang rendah di abu-abu periaqueductal. Mengingat peran hippocampus dan septum dalam fungsi kognitif, dan peran wilayah ini serta abu-abu periaqueductal dalam mengatur respons hewan terhadap situasi stres, induksi spesifik ,FosB di kawasan dan obat-obatan dapat memediasi aspek penting dari aksi obat di otak.
Singkatnya, induksi osFosB di daerah hadiah otak striatal telah banyak ditunjukkan sebagai adaptasi kronis bersama terhadap obat-obatan pelecehan. Kami telah memperluas gagasan ini dengan menunjukkan di sini bahwa dua obat tambahan dan banyak disalahgunakan, etanol dan Δ9-THC, juga menginduksi ΔFosB di wilayah otak ini. Kami juga mengidentifikasi beberapa area otak lain, yang terlibat dalam fungsi kognitif dan respons stres, yang menunjukkan berbagai tingkat induksi ΔFosB sebagai respons terhadap paparan obat kronis. Beberapa tanggapan ini, seperti induksi osFosB di daerah striatal, adalah umum di semua obat pelecehan yang dipelajari di sini, sedangkan respons di daerah otak lain lebih spesifik obat. Temuan ini sekarang akan mengarahkan penyelidikan di masa depan untuk mengkarakterisasi peran induksi osFosB di area otak lainnya. Mereka juga membantu mendefinisikan utilitas potensial antagonis ΔFosB sebagai pengobatan umum untuk sindrom kecanduan narkoba.
Ara. 3
Induksi ΔFosB pada putamen berekor tikus pada tikus kontrol (A) atau setelah pengobatan kronis dengan etanol (B), morfin (C), atau kokain (D). Tingkat imunoreaktivitas seperti FosB dianalisis dengan imunohistokimia menggunakan antibodi pan-FosB. (lebih…)
Ucapan Terima Kasih
Sponsor pemberian kontrak: National Institute on Abuse Drug.
REFERENSI
1. Alibhai IN, Green TA, Nestler EJ. Regulasi ekspresi mRNA fosB dan ΔfosB: Studi in vivo dan in vitro. Res Otak. 2007; 11: 4322 – 4333.
2. Atkins JB, Atkins J, Carlezon WA, Chlan J, Nye HE, Nestler EJ. Induksi spesifik ΔFosB berdasarkan wilayah dengan pemberian berulang obat antipsikotik tipikal versus atipikal. Sinaps. 1999; 33: 118 – 128. [PubMed]
3. Bachtell RK, Wang YM, Freeman P, Risinger FO, Ryabinin AE. Minum alkohol menghasilkan perubahan daerah selektif dalam ekspresi faktor transkripsi yang diinduksi. Res Otak. 1999; 847: 157 – 165. [PubMed]
4. Beckmann AM, Matsumoto I, Wilce PA. Aktivitas pengikatan AP-1 dan Egr meningkat di otak tikus selama penghentian etanol. J Neurochem. 1997; 69: 306 – 314. [PubMed]
5. Carle TL, Alibhai IN, Wilkinson MB, Kumar A, Nestler EJ. Proteasome tergantung dan mekanisme independen untuk destabilisasi FosB: Identifikasi domain degron FosB dan implikasi untuk stabilitas ΔFosB. Eur J Neurosci. 2007; 25: 3009 – 3019. [PubMed]
6. Chen JS, Nye HE, MB Kelz, Hiroi N, Nakabeppu Y, Hope BT, Nestler EJ. Regulasi ΔFosB dan protein mirip-FosB dengan kejang electroconvulsive (ECS) dan kokain. Mol Pharmacol. 1995; 48: 880 – 889. [PubMed]
7. Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, DW Sendiri. ΔFosB meningkatkan insentif untuk kokain. J Neurosci. 2003; 23: 2488 – 2493. [PubMed]
8. Criswell HE, Breese GR. Efek serupa dari etanol dan flumazenil pada perolehan respons penghindaran-ulang-kotak selama penarikan dari perawatan etanol kronis. Br J Pharmacol. 1993; 110: 753 – 760. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
9. Ehrlich ME, Sommer J, Canas E, Unterwald EM. Tikus periadolescent menunjukkan peningkatan regulasi ΔFosB sebagai respons terhadap kokain dan amfetamin. J Neurosci. 2002; 22: 9155 – 9159. [PubMed]
10. Frye GD, RE Chapin, Vogel RA, Mailman RB, Kilts CD, Mueller RA, Breese GR. Efek pengobatan 1,3-butanediol akut dan kronis pada fungsi sistem saraf pusat: perbandingan dengan etanol. J Pharmacol Exp Ther. 1981; 216: 306 – 314. [PubMed]
11. Graybiel AM, Moratalla R, Robertson HA. Amfetamin dan kokain menginduksi aktivasi spesifik obat dari gen c-fos di kompartemen strio-beberapa-matriks dan subdivisi limbik striatum. Proc Natl Acad Sci USA. 1990; 87: 6912 – 6916. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
12. Hiroi N, Brown J, Haile C, Ye H, Greenberg ME, Nestler EJ. Tikus mutan FosB: Hilangnya induksi kokain kronis dari protein-protein terkait-Fos dan peningkatan kepekaan terhadap psikomotorik kokain dan efek-efek bermanfaat. Proc Natl Acad Sci USA. 1997; 94: 10397 – 10402. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
13. Hope BT, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Regulasi ekspresi gen awal segera dan pengikatan AP-1 dalam nukleus tikus accumbens oleh kokain kronis. Proc Natl Acad Sci US A. 1992; 89: 5764 – 5768. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
14. Hope BT, Nye HE, MB Kelz, DW Sendiri, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, RS Duman, Nestler EJ. Induksi kompleks AP-1 yang tahan lama terdiri dari perubahan protein mirip-Fos di otak oleh kokain kronis dan perawatan kronis lainnya. Neuron. 1994; 13: 1235 – 1244. [PubMed]
15. MB Kelz, Chen JS, Carlezon WA, Whisler K, Gilden L, Beckmann AM, Steffen C, Zhang YJ, Marotti L, DW Sendiri, Tkatch R, Baranauskas G, Surmeier DJ, Neve RL, RS Duman, Picuman MR, Nestler EJ . Ekspresi faktor transkripsi ΔFosB di otak mengontrol sensitivitas terhadap kokain. Alam. 1999; 401: 272 – 276. [PubMed]
16. Knapp DJ, Duncan GE, FT Kru, Breese GR. Induksi protein seperti-Fos dan vokalisasi ultrasonik selama penarikan etanol: bukti lebih lanjut untuk kecemasan yang disebabkan oleh penarikan. Klinik Alkohol Exp Res. 1998; 22: 481 – 493. [PubMed]
17. Liu HF, Zhou WH, Zhu HQ, Lai MJ, Chen WS. Mikroinjeksi M (5) reseptor muskarinik antisense oligonukleotida menjadi VTA menghambat ekspresi FosB di NAc dan hippocampus dari tikus peka heroin. Neurosci Bull. 2007; 23: 1 – 8. [PubMed]
18. McClung CA, Nestler EJ. Regulasi ekspresi gen dan hadiah kokain oleh CREB dan ΔFosB. Nat Neurosci. 2003; 6: 1208 – 1215. [PubMed]
19. McClung CA, PG Ulery, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. ΔFosB: Saklar molekuler untuk adaptasi jangka panjang di otak. Mol Brain Res. 2004; 132: 146 – 154. [PubMed]
20. McDaid J, Dallimore JE, Mackie AR, Napier TC. Perubahan pCREB dan pallidal akumbal dan ΔFosB pada tikus yang peka terhadap morfin: Korelasi dengan tindakan electrophysiological yang ditimbulkan reseptor di ventral pallidum. Neuropsikofarmakologi. 2006a; 31: 1212 – 1226. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
21. McDaid J, Graham MP, Napier TC. Sensitisasi yang diinduksi metamfetamin secara berbeda mengubah pCREB dan Δ-FosB di seluruh sirkuit limbik otak mamalia. Mol Pharmacol. 2006b; 70: 2064 – 2074. [PubMed]
22. Moratalla R, Elibol R, Vallejo M, Graybiel AM. Perubahan tingkat jaringan dalam ekspresi protein Fos-Jun yang dapat diinduksi dalam striatum selama perawatan dan penarikan kokain kronis. Neuron. 1996; 17: 147 – 156. [PubMed]
23. Muller DL, Unterwald EM. Reseptor dopamin D1 memodulasi induksi ΔFosB pada tikus striatum setelah pemberian morfin intermiten. J Pharmacol Exp Ther. 2005; 314: 148 – 154. [PubMed]
24. Nestler EJ, Barrot M, Self DW. ΔFosB: Peralihan molekuler berkelanjutan untuk kecanduan. Proc Natl Acad Sci USA. 2001; 98: 11042 – 11046. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
25. Nye HE, Nestler EJ. Induksi antigen terkait Fos kronis di otak tikus dengan pemberian morfin kronis. Mol Pharmacol. 1996; 49: 636 – 645. [PubMed]
26. Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Studi farmakologis regulasi oleh kokain induksi Fra kronis (antigen terkait Fosil) di striatum dan nucleus accumbens. J Pharmacol Exp Ther. 1995; 275: 1671 – 1680. [PubMed]
27. Olausson P, Jentsch JD, Tronson N, Neve R, Nestler EJ, Taylor FR. ΔFosB dalam nucleus accumbens mengatur perilaku dan motivasi instrumental yang diperkuat makanan. J Neurosci. 2006; 26: 9196 – 9204. [PubMed]
28. Peakman MC, Colby C, Perrotti LI, Tekumalla P, Carle T, P Ulery, Chao J, Duman C, Steffen C, Monteggia L, Allen MR, Stock JL, Duman RS, McNeish JD, Barrot M, Self DW, Nestler EJ , Schaeffer E. Ekspresi spesifik wilayah otak yang dapat diinduksi dari mutan negatif dominan c-Jun pada tikus transgenik menurunkan sensitivitas terhadap kokain. Res Otak. 2003; 970: 73 – 86. [PubMed]
29. Perrotti LI, Hadeishi Y, Barrot M, Duman RS, Nestler EJ. Induksi osFosB dalam struktur otak yang berhubungan dengan hadiah setelah stres kronis. J Neurosci. 2004; 24: 10594 – 10602. [PubMed]
30. Perrotti LI, Bolanos CA, Choi KH, Russo SJ, Edwards S, PG Ulery, Wallace D, DW Sendiri, Nestler EJ, Barrot M. ΔFosB terakumulasi dalam populasi sel GABAergik di ekor posterior area ventral tegmental setelah perawatan psikostimulan. Eur J Neurosci. 2005; 21: 2817 – 2824. [PubMed]
31. Pich EM, Pagliusi SR, Tessari M, Talabot-Ayer D, Hooft van Huijsduijnen R, Chiamulera C. Substrat saraf umum untuk sifat adiktif nikotin dan kokain. Ilmu. 1997; 275: 83 – 86. [PubMed]
32. SAMHSA. O. o. A. Studi, Lembaga Kliring Nasional untuk Alkohol dan Informasi Obat. Rockville, MD: NSDUH Series H-28; 2005. Hasil dari Survei Nasional 2004 tentang Penggunaan dan Kesehatan Narkoba: Temuan Nasional.
33. Sim-Selley LJ, Martin BR. Pengaruh pemberian kronis R - (+) - [2,3-dihydro-5-methyl-3 - [(morpholinyl) metil] pyrrolo [1,2, 3-de] -1,4-b enzoxazinyl] - (1-naphthalenyl) methanone meshanone meshanone (WIN55,212-2) atau delta (9) -tetrahydrocannabinol pada adaptasi reseptor cannabinoid pada tikus. J Pharmacol Exp Ther. 2002; 303: 36 – 44. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
34. Sutton MA, Karanian DA, Self DW. Faktor-faktor yang menentukan kecenderungan perilaku mencari kokain selama berpantang pada tikus. Neuropsikofarmakologi. 2000; 22: 626 – 641. [PubMed]
35. Ulery PG, Rudenko G, Nestler EJ. Peraturan stabilitas ΔFosB oleh fosforilasi. J Neurosci. 2006; 26: 5131 – 5142. [PubMed]
36. Vanderschuren LJ, Di Ciano P, Everitt BJ. Keterlibatan striatum dorsal dalam mencari kokain yang dikendalikan isyarat. J Neurosci. 2005; 25: 8665 – 8670. [PubMed]
37. Werme M, Messer C, Olson L, Gilden L, Thoren P, Nestler EJ, Brené S. ΔFosB mengatur roda berjalan. J Neurosci. 2002; 22: 8133 – 8138. [PubMed]
38. Winstanley CA, LaPlant Q, DEH Theobald, TA Hijau, Bachtell RK, Perrotti LI, DiLeone FJ, Russo SJ, Garth WJ, DW Sendiri, Nestler EJ. Δ Induksi FOS dalam korteks orbitofrontal memediasi toleransi terhadap disfungsi kognitif yang diinduksi kokain. J Neurosci. 2007; 27: 10497 – 10507. [PubMed]
39. ST muda, Porrino LJ, Iadarola MJ. Kokain menginduksi protein c-fos-imunoreaktif striatal melalui reseptor D1 dopaminergik. Proc Natl Acad Sci USA. 1991; 88: 1291 – 1295. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
40. Zachariou V, Bolanos CA, Selley DE, Theobald D, Cassidy MP, Kelz MB, Shaw-Lutchman T, Berton O, LJ Sim-Selley, RJ DiLeone, Kumar A, Nestler EJ. ΔFosB: Peran penting untuk ΔFosB dalam nukleus accumbens dalam aksi morfin. Nat Neurosci. 2006; 9: 205 – 211. [PubMed]
;