Potensiasi yang ditimbulkan oleh obat pada sinapsis rangsang di VTA

Sebuah studi perintis oleh Ungless dan rekannya di 2001 menunjukkan bahwa paparan tunggal terhadap kokain menyebabkan peningkatan kekuatan sinaptik pada sinapsis eksitasi pada neuron VTA DA ketika diukur 24 h kemudian dalam irisan otak (Ungless et al., 2001). Ini diukur sebagai peningkatan rasio arus postsinaptik (EPSCs) yang dimediasi-AMPA dibanding EPSC yang dimediasi-NMDA (disebut rasio AMPA / NMDA). LTP yang digerakkan oleh listrik berikutnya terbukti terhambat pada sinapsis VTA rangsang pada tikus yang diobati dengan kokain sedangkan LTD ditingkatkan. Pengamatan ini serta sejumlah langkah-langkah elektrofisiologi lainnya menunjukkan bahwa perubahan plastisitas yang diamati berpotensi berbagi mekanisme serupa dengan LTP yang dikembangkan secara sinaptis (Ungless et al., 2001). Sejak itu telah ditunjukkan bahwa pemberian obat-obatan pelecehan lainnya termasuk amfetamin, morfin, etanol, nikotin, dan benzodiazepin juga dapat menyebabkan peningkatan kekuatan sinaptik dalam VTA, efek yang tidak terlihat dengan obat-obatan psikoaktif yang tidak memiliki potensi penyalahgunaan. (Saal et al., 2003; Gao et al., 2010; Tan et al., 2010). Pengamatan ini menunjukkan konvergensi respons seluler dalam VTA oleh semua obat yang disalahgunakan dan memberikan mekanisme saraf yang memungkinkan terjadinya neuroadaptasi awal yang menyebabkan kecanduan.

Efek pemberian obat yang tidak tergantung pada plastisitas sinaptik VTA diekspresikan secara sementara, berlangsung setidaknya 5 tetapi kurang dari 10 hari dan telah terbukti berkorelasi positif dengan perkembangan awal kepekaan perilaku tetapi tidak dengan ekspresinya (Ungless et al., 2001; Saal et al., 2003; Borgland et al., 2004). Jika kokain diberikan sendiri hasilnya agak berbeda karena plastisitas dalam VTA menjadi persisten dan dapat dideteksi bahkan 90 hari setelah penarikan (Chen et al., 2008).

Potensiasi sinapsis glutamatergik pada sel-sel VTA DA agaknya terkait dengan kemampuan obat-obatan pelecehan untuk meningkatkan DA ekstraseluler dalam NAc. (Di Chiara dan Imperato, 1988) Thedan berpotensi mewakili inisiasi pembelajaran hadiah "patologis" di mana terjadi "pencekikan" asosiasi obat-isyarat. Memang, peningkatan bergantung reseptor NMDA dalam kekuatan synaptic glutamatergic telah dilaporkan dalam neuron VTA DA selama akuisisi asosiasi isyarat-hadiah (Stuber et al., 2008) dan baru-baru ini dikonfirmasi bahwa kokain secara selektif meningkatkan rasio AMPA / NMDA dari neuron VTA yang diproyeksikan ke NAc sebagai lawan PFC (Lammel et al., 2011); sudah diketahui bahwa penularan dopamin dalam NAc sangat penting untuk akuisisi asosiasi Pavlovian (Kelley, 2004). Dengan demikian mungkin bahwa potensiasi neuron VTA DA dapat mewakili pengkodean saraf yang mirip dengan LTP, mungkin proses pembelajaran asosiatif, yang mungkin penting untuk respons perilaku yang diinduksi kokain awal dan memiliki kapasitas untuk memicu adaptasi jangka panjang yang mendasari kecanduan, meskipun tidak mewakili negara kecanduan itu sendiri. Seperti yang diusulkan oleh orang lain, mungkin obat adiktif mengkooptasi sirkuit hadiah otak untuk "mempelajari" nilai suatu obat bagi organisme. (Kauer dan Malenka, 2007).

Asal-usul proyeksi glutamatergik terkait dengan VTA yang terlibat dalam plastisitas yang diinduksi obat tetap harus dijelaskan sepenuhnya. Satu studi telah mengungkapkan bahwa sinapsis glutamatergik VTA yang ditargetkan oleh proyeksi dari kedua VTA itu sendiri dan nukleus pedunculopontine (PPN) menunjukkan potensiasi yang ditingkatkan dari kokain, tetapi hanya sinaps yang menerima input dari aferen PPN yang diperkuat dengan Δ⁹-tetrahydrocannabinol (THC) (Bagus dan Lupica, 2010). Dengan demikian, nampak bahwa aferen glutamatergik tertentu yang terlibat dalam potensiasi yang diinduksi oleh obat dapat bervariasi sesuai dengan obat yang dipertanyakan dan mungkin juga merupakan kasus bahwa proyeksi tertentu adalah umum untuk semua plastisitas rangsang yang ditimbulkan oleh obat dalam VTA; yang terakhir belum ditentukan. TVTA menerima proyeksi luas dari berbagai daerah otak termasuk PFC, amygdala dan inti subthalamic (Geisler dan Wise, 2008), banyak di antaranya telah terbukti memengaruhi penembakan meledak dari neuron VTA DA (Grillner dan Mercuri, 2002). Eksperimen di masa depan yang menggunakan teknik optogenetik dapat membantu dalam menentukan proyeksi tertentu yang bertanggung jawab atas potensiasi yang ditimbulkan oleh obat di sinapsis VTA yang diamati sebagai respons terhadap berbagai obat pelecehan, dengan demikian menyoroti sifat tepat dari neuroadaptasi ini.

Mekanisme yang mendasari plastisitas sinaptik yang ditimbulkan oleh obat pada sinapsis rangsang di VTA

Seperti LTP yang diinduksi secara elektrik pada neuron DA otak tengah, peningkatan kekuatan sinaptik dalam VTA yang diinduksi oleh kokain dan nikotin telah terbukti tergantung pada aktivasi reseptor NMDA (Bonci dan Malenka, 1999; Ungless et al., 2001; Mao et al., 2011). Sebaliknya, pemeliharaan potensiasi yang ditimbulkan kokain baru-baru ini terbukti membutuhkan aktivitas protein kinase Mζ (Ho et al., 2012), suatu isoform protein kinase C (PKC) yang aktif secara otonom, sedangkan LTP yang bergantung pada pengaturan waktu pada neuron VTA DA tikus naif obat tergantung pada isoform PKC konvensional (Luu dan Malenka, 2008). Dalam kasus nikotin, potensiasi sinaptik VTA mensyaratkan eksitasi neuron DA yang dimediasi oleh somatodendritik α4β2 reseptor asetilkolin nikotinat (nAChRs) (Mao et al., 2011). Peningkatan pelepasan glutamat presinaptik yang diinduksi nikotin juga berkontribusi pada induksi plastisitas sinaptik khusus ini, kemungkinan melalui peningkatan aktivasi reseptor NMDA (Mao et al., 2011).

Relatif lebih banyak yang diketahui tentang mekanisme yang mendasari plastisitas sinaptik yang ditimbulkan kokain daripada plastisitas mendasar yang disebabkan oleh penyalahgunaan obat-obatan lain. Aplikasi kokain untuk irisan otak tengah menghasilkan potensiasi transmisi reseptor NMDA dalam beberapa menit dan diusulkan melalui penyisipan NMDAR yang mengandung NR2B ke dalam sinapsis melalui mekanisme yang membutuhkan aktivasi D₅ reseptor dan sintesis protein baru (Schilstrom et al., 2006; Argilli et al., 2008). Orexin A juga telah terbukti diperlukan untuk kedua insersi cepat yang diinduksi kokain dari reseptor yang mengandung NR2B dan peningkatan rasio AMPA / NMDA; sesuai dengan orexin₁ reseptor antagonis SB334867 telah terbukti mencegah perkembangan kepekaan terhadap kokain (Borgland et al., 2006). Selain perubahan ekspresi subunit reseptor NMDA, peningkatan kadar reseptor AMPA yang mengandung GluR1 (kekurangan GluR2) di sinapsis telah diamati segera setelah 3 h setelah paparan kokain.e (Argilli et al., 2008). Pengamatan ini dikombinasikan dengan bukti terbaru lainnya telah menyebabkan hipotesis bahwa penyisipan sinaptik reseptor GluR2 berperforma rendah berkontribusi terhadap ekspresi potensiasi sinaptik yang diinduksi kokain dalam VTA (Dong et al., 2004; Bellone dan Luscher, 2006; Mameli et al., 2007; Brown et al., 2010; Mameli et al., 2011), untuk ulasan lihat (Kauer dan Malenka, 2007; Serigala dan Tseng, 2012). Penyisipan reseptor AMPA yang kurang GluR2 ini tergantung pada transmisi reseptor NMDA pada neuron VTA DA karena tidak ada pada tikus yang kekurangan reseptor NMDA fungsional pada neuron DA (Engblom et al., 2008; Mameli et al., 2009). sayaPenambahan reseptor AMPA yang kurang GluR2 adalah penting karena mereka memiliki sifat yang unik; mereka adalah kalsium permeabel, memiliki konduktansi saluran tunggal yang lebih besar daripada reseptor yang mengandung GluR2, dan karenanya memiliki kapasitas yang sangat besar untuk mengubah transmisi sinaptik (Isaac et al., 2007). Oleh karena itu, penyisipan reseptor AMPA yang kurang GluR2 dalam VTA merupakan mekanisme yang memungkinkan dimana penyalahgunaan obat dapat membuat instantiate adaptasi plastik yang mendasari tahap awal penggunaan narkoba.

Penyisipan reseptor AMPA yang kurang GluR2 ke dalam sinapsis rangsang VTA kini telah terbukti terjadi sebagai respons terhadap pemberian obat dari berbagai kelas seperti nikotin dan morfin serta pada aktivasi optogenetik neuron DA VTA (Brown et al., 2010). TIni telah mengarah pada proposal bahwa penyisipan reseptor AMPA yang kekurangan-permeabel GluR2 mewakili suatu mekanisme universal yang mungkin mendasari potensiasi yang timbul dari obat-obatan dari sinapsis VTA (Brown et al., 2010), meskipun data untuk amfetamin tidak selalu konsisten dengan hipotesis ini (Faleiro et al., 2004). Selain itu, karena reseptor AMPA yang kurang GluR2 sedang memperbaiki di dalam dan dengan demikian melakukan arus sangat sedikit pada + 40 mV, penyisipannya saja tidak dapat menjelaskan peningkatan yang ditimbulkan oleh obat dalam rasio AMPA / NMDA. Sebuah studi baru-baru ini yang mengukur respon sinaptik kesatuan yang ditimbulkan oleh sumber glutamat yang sangat terlokalisasi (dua foton fotolisis glutamat sangkar) menunjukkan, selain selain mempengaruhi EPSC yang dimediasi reseptor AMPA, paparan kokain juga menurunkan EPSC yang dimediasi reseptor NMDA kesatuan (Mameli et et. Al., 2011), dengan demikian menyediakan mekanisme yang memungkinkan rasio AMPA / NMDA dapat ditingkatkan dalam skenario ini (dengan menurunkan penyebut dari rasio). Ini belum diselidiki dengan penyalahgunaan obat lain.

Pertukaran obat yang mengandung GluR2 yang diinduksi dengan reseptor AMPA yang kekurangan GluR2 dapat dibalik dengan aktivasi reseptor mGluR1 di VTA (Bellone dan Luscher, 2006; Mameli et al., 2007). Dengan demikian, pertukaran reseptor AMPA yang dimediasi oleh mGluR1 menyediakan mekanisme yang dapat menjelaskan mengapa potensiasi yang ditimbulkan oleh obat dari sinapsis VTA bersifat sementara, sifatnya berlangsung selama 5 tetapi tidak pada hari 10 (Ungless et al., 2001; Mameli et al., 2007). Memang, jika fungsi mGluR1 dalam VTA dikurangi 24 h sebelum pemberian kokain maka rektifikasi ke dalam yang diinduksi kokain bertahan di luar hari-hari 7 (Mameli et al., 2007, 2009). Oleh karena itu salah satu penjelasan yang mungkin mengapa penguatan sinaptik yang dipicu kokain tetap ada dalam VTA setelah pemberian sendiri kokain (tidak seperti mengikuti pemberian yang tidak tergantung) dapat karena administrasi mandiri kokain mengarah pada depresi pensinyalan mGluR1 dalam VTA.

Plastisitas sinaptik yang ditimbulkan oleh obat pada sinapsis penghambat dalam VTA

ESinapsisitasi bukan satu-satunya jenis sinapsis dalam neuron VTA DA yang dipengaruhi oleh pemberian obat pelecehan yang tidak tergantung. Sinapsis penghambatan dalam VTA juga memiliki peran penting dalam mengendalikan laju penembakan neuron DA, sehingga plastisitas pada sinapsis GABAergik memiliki kapasitas untuk secara dramatis mempengaruhi transmisi DA. Memang, kokain, morfin dan etanol semuanya dapat mempengaruhi plastisitas sinaptik penghambatan dalam VTA (Melis et al., 2002; Liu et al., 2005; Nugent et al., 2007). Paparan berulang kokain in vivo untuk 5 – 7 hari menyebabkan pengurangan amplitudo dari arus sinaptik yang dimediasi GABA, dengan demikian memfasilitasi induksi LTP dalam sel VTA dengan mengurangi kekuatan penghambatan GABAergik (Liu et al., 2005). Studi selanjutnya mengungkapkan mekanisme penghambatan ini endocannabinoid-dependen LTD di sinapsis GABAergik melibatkan aktivasi ERK1 / 2 (Pan et al., 2008, 2011). GABA_A sinapsis reseptor pada neuron dopamin VTA juga menunjukkan LTP yang bergantung pada NMDA (disebut LTP)_GABA) dalam menanggapi stimulasi frekuensi tinggi (Nugent et al., 2007). LTP ini_GABA tidak ada dalam irisan VTA 2 dan / atau 24 h setelahnya in vivo pemberian morfin, nikotin, kokain atau etanol (Nugent et al., 2007; Guan dan Ye, 2010; Niehaus et al., 2010). Dalam kasus etanol pencegahan LTP_GABA dimediasi oleh reseptor μ-opioid (Guan dan Ye, 2010) Bersama dengan potensiasi sinaptik pada sinapsis eksitasi, kehilangan LTP ini_GABA harus meningkatkan penembakan neuron VTA DA setelah paparan obat.

Penularan GABA yang lambat juga baru-baru ini terbukti dipengaruhi oleh penyalahgunaan obat-obatan. Jadi dosis tunggal metamfetamin atau kokain cukup untuk melemahkan kemampuan GABA secara signifikan_B reseptor untuk mengontrol VTA GABA neuron firing ketika diukur ex vivo 24 h kemudian (Padgett et al., 2012). Hilangnya potensi postinaptik inhibisi lambat (IPSC) yang diinduksi metamfetamin timbul dari pengurangan GABA_B reseptor-G yang digabungkan arus dalam-kali meluruskan saluran kalium (GIRK), karena perubahan dalam perdagangan protein, dan disertai dengan penurunan signifikan dalam sensitivitas GABA presinaptik_B reseptor dalam neuron GABA dari VTA. Tidak seperti pengaruh yang diinduksi obat pada GABA_A sinapsis dari depresi GABA ini_BPensinyalan R-GIRK bertahan selama berhari-hari setelah injeksi (Padgett et al., 2012).

Korelasi perilaku dari potensiasi yang ditimbulkan oleh obat dalam sel VTA DA

Seperti disebutkan sebelumnya efek pemberian obat yang tidak tergantung pada plastisitas sinaptik pada neuron VTA DA secara sementara diekspresikan, berlangsung setidaknya 5 tetapi kurang dari 10 hari dan telah terbukti berkorelasi positif dengan perkembangan awal kepekaan perilaku tetapi tidak dengan ekspresinya. (Ungless et al., 2001; Saal et al., 2003; Borgland et al., 2004). Untuk mendukung hipotesis bahwa potensiasi yang ditimbulkan oleh obat dari sinapsis VTA mewakili induksi kepekaan terhadap perilaku, pemberian antagonis glutamat intra-VTA mengurangi, dan regulasi GluR1 yang dimediasi oleh virus meningkatkan sifat sensitisasi lokomotor obat (Carlezon et al., 1997; Carlezon dan Nestler, 2002). Bukti kuat tentang keterlibatan reseptor NMDA yang mengandung NR2A dan B-B disediakan oleh pengamatan bahwa penghambatan farmakologis dari keduanya mencegah baik pengembangan sensitisasi dan peningkatan yang terkait dengan kokain dalam rasio AMPA / NMDA (Schumann et al., 2009). Namun, tikus dengan penghapusan NR1 atau GluR1 yang ditargetkan (selektif terhadap neuron DA otak tengah) atau penghapusan GluR1 global menunjukkan sensitisasi perilaku yang utuh dan belum menunjukkan gangguan arus reseptor AMPA setelah perawatan kokain (Dong et al., 2004; Engblom et al., 2008). Pelintiran tambahan disediakan oleh pengamatan bahwa CPP dan perilaku alat gerak terkondisi tidak ada pada tikus KO GluR1 (Dong et al., 2004) dan kepunahan kokain CPP tidak ada pada tikus dengan penghapusan GluR1 yang ditargetkan untuk neuron DA otak tengah (Engblom et al., 2008), sedangkan pada NR1 knockout, pemulihan kembali kokain CPP dan ekspresi sensitisasi perilaku dilemahkan (Engblom et al., 2008; Zweifel et al., 2008). Dengan demikian, bahkan dengan peringatan potensi kompensasi perkembangan pada tikus mutan dan / atau kemungkinan penghapusan tidak lengkap, ada kemungkinan bahwa proses saraf yang mengatur potensiasi yang ditimbulkan oleh obat dari neuron DA dan kepekaan perilaku dipisahkan. Sebaliknya mungkin bahwa potensiasi sinapsis VTA dapat berkontribusi pada atribusi arti-penting insentif untuk isyarat terkait obat.

Mengukur perubahan sinaptik setelah pemberian obat non-kontingen terbatas sehubungan dengan memberi tahu keadaan kecanduan penyakit yang sebenarnya. Lebih relevan dengan kondisi manusia adalah penelitian di mana perubahan plastisitas sinaptik diukur setelah pemberian obat kontingen misalnya, pemberian sendiri operan. Dalam hal ini, penguatan sinaptik sel-sel VTA DA yang diinduksi oleh pemberian sendiri kokain secara unik bertahan, bertahan selama 3 bulan untuk pantang dan terbukti tahan terhadap pelatihan kepunahan (Chen et al., 2008). Dengan demikian, meskipun pada awalnya diusulkan sebagai peristiwa sementara, kelihatannya plastisitas yang ditimbulkan oleh obat dalam VTA memiliki kapasitas tahan lama, menunjukkan bahwa metode pemberian (kontingen versus non-kontingen) merupakan penentu penting dari umur panjangnya. . Ini didukung oleh pengamatan bahwa kontrol pasangan dalam penelitian ini tidak menunjukkan peningkatan yang serupa dalam rasio AMPA / NMDA; menyarankan itu adalah pembelajaran tentang isyarat-hadiah atau asosiasi aksi-hasil yang mendorong plastisitas. Sebaliknya, pemberian sendiri makanan atau sukrosa di bawah parameter yang sama menghasilkan peningkatan rasio AMPA / NMDA yang bertahan untuk 7 tetapi tidak 21 hari berpantang, terbukti sementara dibandingkan dengan yang diinduksi oleh kokain (Chen et al., 2008). Kurangnya plastisitas yang disebabkan oleh makanan menunjukkan bahwa perubahan kekuatan sinaptik yang diinduksi oleh kokain bukan hanya representasi saraf dari proses pembelajaran instrumental atau isyarat hadiah yang terlibat dalam paradigma administrasi mandiri operan. sendiri, lebih merupakan efek spesifik obat yang berpotensi mewakili penguatan patologis dari asosiasi isyarat obat. Seperti disebutkan sebelumnya, isyarat yang memprediksi hadiah juga telah ditemukan menyebabkan peningkatan rasio AMPA / NMDA dalam VTA, meskipun tidak persisten, mendukung peran untuk modifikasi fungsi sinaptik rangsang ini dalam pembelajaran hadiah (Stuber et al., 2008).

Menariknya, besarnya peningkatan dalam rasio AMPA / NMDA adalah serupa terlepas dari jumlah injeksi (tunggal vs multipel), protokol administrasi (kontingen vs non-kontingen), dan panjang akses (akses terbatas vs akses diperluas) (Borgland et al., 2004; Chen et al., 2008; Mameli et al., 2009). Ini menunjukkan bahwa peningkatan rasio AMPA / NMDA yang diamati pada sel VTA DA berpotensi merupakan peristiwa permisif, mungkin menandakan "arti-penting" sebagai lawan untuk mewakili inisiasi neuropatologi yang mendasari yang mungkin akan meningkat dengan paparan yang terus menerus.

Plastisitas yang ditimbulkan oleh obat pada sinapsis eksitasi di NAc

Berbeda dengan VTA, injeksi kokain tunggal tidak menyebabkan peningkatan kekuatan sinaptik pada NAc saat diukur 24 h kemudian (Thomas et al., 2001; Kourrich et al., 2007). Pengamatan ini dan skala waktu dua arah yang diikuti dengan administrasi dan penarikan yang berulang dmenekankan bahwa plastisitas yang diinduksi obat dalam NAc sangat berbeda dari yang diamati dalam VTA. Memang, ketika injeksi kokain berulang diberikan (sehingga dapat menginduksi kepekaan terhadap perilaku), penurunan rasio AMPA / NMDA diamati pada sinapsis selubung NAc ketika diukur 24 h setelah administrasi terakhirn (Kourrich et al., 2007). Depresi sinaptik dari kokain berulang ini tampaknya terkait dengan plastisitas dalam VTA; pada gangguan selektif fungsi mGluR1 dalam VTA hanya satu injeksi kokain yang kemudian diperlukan untuk menyebabkan depresi sinapsis NAc yang sama ini (Mameli et al., 2009). TPenulis penelitian ini berpendapat bahwa peningkatan eksitasi proyeksi VTA dapat memfasilitasi pelepasan DA dan glutamat secara bersamaan dalam NAc melalui pelepasan DA yang ditingkatkan.. Ini kemudian dapat menggeser ambang batas untuk induksi plastisitas lokal di NAc dengan mempengaruhi rangsangan sirkuit atau dengan mengintegrasikan proses pensinyalan intraseluler (Mameli et al., 2009).

Signifikansi fungsional dari depresi sinapsis NAc selama penarikan akut tidak jelas pada tahap ini. Salah satu penjelasan yang mungkin adalah bahwa depresi neuron berduri sedang (MSNs) mengurangi respons mereka terhadap rangsangan alami, sehingga berkontribusi terhadap anhedonia yang dialami selama penarikan akut. Bisa juga bahwa penurunan yang diamati dalam rasio AMPA / NMDA mungkin merupakan hasil dari penyisipan membran reseptor NMDA yang mengandung NR2B (sehingga meningkatkan penyebut rasio) karena sinapsis diam baru ditemukan terjadi pada kulit NAc setelah paparan kokain. (Huang et al., 2009). Sinapsis glutamatergik yang diam, yang mengekspresikan arus fungsional yang dimediasi reseptor NMDA tanpa adanya arus yang diperantarai reseptor AMPA, diperkirakan memiliki kapasitas yang meningkat untuk menjalani penguatan transmisi sinaptik (Isaac et al., 1995). Setelah dihasilkan, sinapsis sunyi ini dapat memfasilitasi perekrutan reseptor AMPA sehingga meningkatkan transmisi sinaptik rangsang. Ini memberikan mekanisme yang mungkin untuk menjelaskan peningkatan tingkat permukaan reseptor AMPA dan rasio AMPAR / NMDAR berikutnya yang diamati dalam NAc selama penarikan berlarut-larut. (Boudreau dan Wolf, 2005; Boudreau et al., 2007; Kourrich et al., 2007; Conrad et al., 2008). Reseptor NMDA yang mengandung NR2B di NAc juga bisa terlibat dalam pembentukan asosiasi konteks obat ketika knockdown siRNA dari subunit ini mencegah CPP morfin pada tikus tetapi tidak menimbulkan kepekaan perilaku (Kao et al., 2011).

Tidak seperti kokain, rejimen berulang paparan etanol intermiten menghasilkan potensiasi sinapsis dalam menanggapi protokol stimulasi yang merangsang LTD sebelumnya ketika diukur 24 jam setelah paparan terakhir (Jeanes et al., 2011). Potensiasi yang bergantung pada NMDA ini bersifat sementara karena setelah 48 penarikan lebih lanjut telah menghilang dan LTP maupun LTD tidak dapat diinduksi (Jeanes et al., 2011). Para penulis menafsirkan perubahan kuat dalam plastisitas NAc sebagai indikator pentingnya proses ini dalam neuroadaptations yang diinduksi etanol. Selain itu, tidak seperti psikostimulan, etanol dapat bertindak pada reseptor NMDA sehingga memiliki kapasitas untuk secara langsung mempengaruhi pensinyalan glutamatergik.

Potensiasi sinaptik diamati pada NAc setelah periode penarikan

Berbeda dengan depresi yang diamati selama penarikan akut, potensiasi sinapsis NAc shell diamati setelah 10-14 hari penarikan dari kokain berulang atau pemberian morfin (Kourrich et al., 2007; Wu et al., 2012). Selain itu, setelah 7 hari menarik diri dari satu administrasi kokain, peningkatan amplitudo mEPSCs serta hilangnya LTP yang diinduksi oleh stimulasi frekuensi tinggi (HFS) ditemukan pada neuron core dan shell NAc yang mengekspresikan dopamin D.₁ reseptor (Pascoli et al., 2012). Tperubahannya dalam kemampuan untuk menginduksi plastisitas sinaptik disebut sebagai metaplastik. Metaplastisitas yang diinduksi kokain juga diamati setelah penarikan diri dari pemberian kokain. Dengan demikian, tikus yang memiliki kokain yang dikelola sendiri diikuti oleh 3 minggu dari kepunahan atau pantang menampilkan tanda in vivo Defisit dalam kemampuan untuk mengembangkan LTP di inti NAc setelah stimulasi PFC. Pengamatan ini disertai dengan pergeseran ke kiri pada kurva input-output yang menunjukkan potensiasi amplitudo fEPSP (Moussawi et al., 2009). Potensiasi sinapsis NAc juga diamati dalam bentuk peningkatan arus yang dimediasi AMPA setelah periode pantang yang diperpanjang setelah pemberian sendiri (Conrad et al., 2008). Secara kolektif, data ini menunjukkan bahwa potensiasi sinaptik dalam NAc berkembang baik sebagai fungsi dari durasi penarikan, atau sebagai fungsi waktu sejak pemberian pertama kokain. Sebuah studi baru-baru ini mendukung interpretasi yang terakhir karena peningkatan serupa dalam frekuensi mEPSC diamati pada D₁ MSN yang mengekspresikan reseptor pada tikus meskipun tidak ada atau ada periode penarikan berlarut-larut setelah pemberian kokain berulang (Dobi et al., 2011). Oleh karena itu, tampaknya peristiwa yang menyebabkan perubahan dalam transmisi glutamatergik dalam NAc membutuhkan waktu untuk berkembang.

Kontribusi subunit reseptor AMPA spesifik untuk perubahan ini bervariasi sesuai dengan tahap penarikan dan metode administrasi; 10 – 21 hari penarikan dari reseptor AMPA pasif dan swadaya yang mengandung GluR2 tampaknya bertanggung jawab atas perubahan dalam transmisi AMPA (Boudreau dan Wolf, 2005; Boudreau et al., 2007; Kourrich et al., 2007; Ferrario et al., 2010) sedangkan di luar hari 21, reseptor AMPA yang kekurangan GluR2 ditambahkan ke sinapsis. Temuan terakhir tampaknya hanya terjadi ketika kokain diberikan sendiri (Conrad et al., 2008; McCutcheon et al., 2011), meskipun lihat (Mameli et al., 2009). Dengan meningkatnya konduktansi reseptor AMPA yang kekurangan GluR2, mungkin karena insersi mereka terjadi sebagai respons terhadap depresi sinapsis NAc yang disebabkan oleh pemberian sendiri kokain, sehingga mengakibatkan peningkatan responsif MSN terhadap input rangsang yang memicu pencarian kokain di masa depan. Memang, memblokir reseptor AMPA yang kurang GluR2 di NAc mencegah ekspresi pencarian kokain yang diinduksi isyarat yang diinkubasi (Conrad et al., 2008), dan pencarian kokain yang diinduksi oleh AMPA atau kokain juga diblokir oleh suntikan oligonukleotida antisense dari GluR1 mRNA ke dalam NAc (Ping et al., 2008).

Tantangan obat setelah penarikan mengembalikan potensiasi sinaptik ke depresi

Peningkatan kekuatan sinaptik dan ekspresi permukaan dari subunit reseptor AMPA yang diinduksi oleh kokain dalam NAc setelah penarikan dari pemberian yang tidak bergantung kemudian dibalikkan pada pemberian injeksi kokain lebih lanjut (tantangan ulang) (Thomas et al., 2001; Boudreau et al., 2007; Kourrich et al., 2007; Ferrario et al., 2010). Dengan demikian, depresi sinaptik sekali lagi diamati dalam cangkang NAc ketika diukur 24 h setelah injeksi kokain ini (Thomas et al., 2001), meskipun lihat (Pascoli et al., 2012). Secara perilaku ini tampaknya berkorelasi dengan ekspresi sensitisasi, dan dalam kasus amfetamin setidaknya, telah terbukti dimediasi clathrin dan bergantung pada endositosis yang bergantung pada GluR2 dari reseptor AMPA post-sinaptik (Brebner et al., 2005). Penurunan ekspresi permukaan reseptor AMPA setelah tantangan kokain bersifat sementara karena dalam 7 hari ekspresi permukaan pulih ke tingkat yang sebanding dengan tikus yang diberi pretreatment kokain yang tidak tertandingi (Ferrario et al., 2010). Dengan demikian, nampak bahwa riwayat paparan dan penarikan kokain dapat dengan mudah mengubah arah plastisitas sinaptik pada NAc.

Sebuah hubungan langsung baru-baru ini dibuat antara potensi sinapsis kortiko-akumbal pada D₁ sel-sel reseptor-positif setelah penarikan 7 hari dan ekspresi sensitisasi. Seperti yang disebutkan sebelumnya, setelah penarikan 7 hari dari satu administrasi kokain, sinapsis ini ditemukan memiliki potensiasi baik dalam inti maupun kulit (yang diukur dengan peningkatan amplitudo mEPSC) dan LTP yang diinduksi oleh HFS berkurang. Hal yang sama tidak ditemukan untuk sinapsis pada D₂ sel-sel reseptor-positif (Pascoli et al., 2012). Ketika dibalik secara optogen in vivo melalui protokol yang diketahui menginduksi LTD, sinapsis cortico-accumbal pada D₁sel positif-reseptor ditampilkan mengurangi mEPSC dan ekspresi sensitisasi lokomotor dicegah. Yang penting, kemampuan HFS untuk menginduksi LTP dikembalikan ke neuron ini (Pascoli et al., 2012), dengan demikian menunjukkan hubungan langsung antara adaptasi sinaptik khusus ini pada sinapsis kortiko-akumbal dan ekspresi kepekaan terhadap kokain.

Faktor transkripsi

Faktor transkripsi adalah protein yang berikatan dengan urutan DNA spesifik untuk mengatur transkripsi gen dengan berinteraksi dengan kompleks RNA polimerase II (Mitchell dan Tjian, 1989). Faktor transkripsi dapat diinduksi atau ditekan sebagai respons terhadap rangsangan lingkungan, menghasilkan perubahan ekspresi gen dan akhirnya fungsi neuronal. Sejumlah faktor transkripsi telah diidentifikasi untuk peran potensial mereka dalam kecanduan karena ekspresi dan aktivasi mereka diatur dalam jalur mesokortikolimbik setelah terpapar obat penyalahgunaan. ΔFosB adalah salah satu faktor transkripsi yang telah menerima perhatian khusus karena stabilitasnya yang tidak biasa. ΔFosB adalah varian sambatan terpotong dari gen FosB, dan berbagi homologi dengan anggota keluarga Fos lainnya termasuk c-Fos, FosB, Fra1, dan Fra2 yang semuanya heterodimerise dengan protein keluarga Jun (c-Jun, JunB, atau JunD) untuk membentuk faktor transkripsi aktivator protein-1 (AP-1) (Morgan dan Curran, 1995). Anggota keluarga Fos lainnya ini diinduksi dengan cepat di striatum sebagai respons terhadap pemberian psikostimulan akut, namun karena ketidakstabilannya, ekspresi ini bersifat sementara dan kembali ke tingkat basal dalam beberapa jam (Graybiel et al., 1990; Young et al., 1991; Hope et al., 1992). Sebaliknya, osFosB terakumulasi dalam striatum setelah pemberian obat kronis, dan ekspresinya bertahan selama beberapa minggu setelah paparan obat terakhir (Hope et al., 1994; Nye et al., 1995; Nye dan Nestler, 1996; Pich et al., 1997; Muller dan Unterwald, 2005; McDaid et al., 2006). Data dari eksperimen perilaku mendukung peran ΔFosB dalam beberapa efek jangka panjang yang diberikan oleh penyalahgunaan obat. Ekspresi berlebihan ΔFosB di striatum menghasilkan peningkatan respons lokomotorik pada kokain akut dan kronis, dan meningkatkan sifat penguat kokain dan morfin (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003; Zachariou et al., 2006), sedangkan penghambatan ΔFosB menghasilkan efek perilaku yang berlawanan (Peakman et al., 2003). Karena kemampuannya untuk meningkatkan sifat motivasi insentif dari penyalahgunaan obat, faktor transkripsi ini telah diusulkan untuk mewakili "saklar molekuler" yang memfasilitasi transisi ke kecanduan (Nestler, 2008).

CAMP response element-binding protein (CREB) adalah faktor transkripsi lain yang telah menjadi fokus sejumlah besar penelitian karena perannya yang diusulkan dalam plastisitas yang diinduksi oleh obat (McPherson dan Lawrence, 2007). CREB diekspresikan di mana-mana di otak, dan dapat diaktifkan oleh banyak jalur pensinyalan intraseluler yang berujung pada fosforilasi pada serine 133 (Mayr dan Montminy, 2001). CREB terfosforilasi (pCREB) merangsang rekrutmen protein pengikat CREB (CBP) yang memfasilitasi transkripsi berbagai gen hilir (Arias et al., 1994). pCREB secara cepat diinduksi dalam striatum setelah terpapar psikostimulan (Konradi et al., 1994; Kano et al., 1995; Walters dan Blendy, 2001; Choe et al., 2002) dan ini dihipotesiskan untuk mewakili mekanisme homeostatis yang menetralkan respons perilaku terhadap obat-obatan pelecehan (McClung dan Nestler, 2003; Dong et al., 2006). Konsisten dengan ini, overekspresi CREB di kulit NAc mengurangi sifat-sifat bermanfaat kokain dalam paradigma preferensi tempat terkondisi (CPP), sedangkan yang sebaliknya diamati pada penghambatan CREB di wilayah ini (Carlezon et al., 1998; Pliakas et al., 2001). Demikian pula, knockdown genetik atau penghambatan CREB di striatum dorsal meningkatkan sensitivitas terhadap sifat penggerak lokomotor dari psikostimulan, menambahkan dukungan lebih lanjut untuk hipotesis ini (Fasano et al., 2009; Madsen et al., 2012).

Sementara data dari percobaan CPP mendukung gagasan CREB bertindak sebagai modulator negatif dari pemberian obat, paling tidak sehubungan dengan kokain, ini mungkin penyederhanaan yang berlebihan. Sejumlah penelitian menggunakan berbagai teknik untuk mengubah fungsi CREB dalam cangkang NAc telah mengungkapkan bahwa penghambatan CREB mengurangi penguatan kokain dalam paradigma administrasi-sendiri (Choi et al., 2006; Green et al., 2010; Larson et al., 2011), sedangkan penguatan kokain ditingkatkan oleh ekspresi CREB berlebih di wilayah ini (Larson et al., 2011). Temuan yang berbeda ini mungkin karena perbedaan mendasar antara prosedur pengkondisian instrumental dan Pavlovian serta sukarela vs. pemberian obat secara paksa. CPP melibatkan proses pembelajaran asosiatif, dan dianggap sebagai ukuran tidak langsung dari sifat hedonis suatu obat daripada penguatan obat. sendiri (Bardo dan Bevins, 2000). Pemberian obat secara sukarela dapat dipengaruhi oleh sejumlah faktor emosional, dan kemampuan aktivitas CREB di NAc untuk mengurangi respons terhadap rangsangan ansiogenik (Barrot et al., 2002) dan menipiskan perilaku depresi (Pliakas et al., 2001) dapat mempengaruhi kecenderungan untuk menggunakan obat secara mandiri. Menariknya, penghapusan CREB dari PFC menghasilkan penurunan motivasi untuk mengatur sendiri kokain (McPherson et al., 2010), menunjukkan bahwa efek manipulasi CREB pada perilaku juga bervariasi untuk daerah otak yang berbeda. Ini mungkin tidak mengherankan mengingat bahwa transkripom CREB berbeda nyata menurut jenis sel (Cha-Molstad et al., 2004) dan karena itu penting untuk mengidentifikasi perubahan ekspresi gen yang terjadi di hilir CREB yang berkontribusi terhadap fenotipe ini. Yang lebih rumit adalah pengamatan bahwa CREB dalam cangkang NAc sangat penting untuk CPP nikotin (Brunzell et al., 2009), menunjukkan bahwa mekanisme yang mendasari imbalan nikotin yang dikondisikan berbeda dari yang mendasari kokain dan morfin, yang keduanya ditingkatkan oleh penghambatan CREB dalam cangkang NAc (Carlezon et al., 1998; Pliakas et al., 2001; Barrot et al., 2002).

Mekanisme epigenetik

Epigenetik memiliki sejumlah definisi, tetapi dalam ilmu saraf umumnya didefinisikan sebagai perubahan dalam ekspresi gen yang terjadi melalui modulasi kromatin yang tidak disebabkan oleh perubahan dalam urutan DNA yang mendasarinya (McQuown dan Wood, 2010). Chromatin menggambarkan keadaan DNA saat dikemas dalam sel. Unit pengulangan dasar kromatin adalah nukleosom, yang terdiri dari pasangan basa 147 yang dililitkan di sekitar satu oktamer yang terdiri dari pasangan empat inti histones (H2A, H2B, H3, dan H4) (Luger et al., 1997). Ekor terminal amino dari histones inti ini dapat mengalami sejumlah modifikasi pasca-translasi termasuk asetilasi, metilasi, fosforilasi, ubiquitination, dan sumoylation (Berger, 2007). Penambahan dan penghilangan gugus-gugus fungsi ini dari ekor histon dilakukan oleh sejumlah besar enzim pengubah histon, termasuk asetiltransferase, deasetilase, metiltransferase, demetilase, dan kinase (Kouzarides, 2007). Modifikasi histone ini berfungsi sebagai sinyal perekrutan faktor transkripsi dan protein lain yang terlibat dalam regulasi transkripsional, dan mengubah konformasi kromatin untuk membuat DNA lebih atau kurang dapat diakses oleh mesin transkripsi (Strahl dan Allis, 2000; Kouzarides, 2007; Taverna et al., 2007). Oleh karena itu mekanisme epigenetik merupakan sarana penting dimana rangsangan lingkungan dapat mengatur ekspresi gen dan akhirnya perilaku.

Baru-baru ini, modifikasi kromatin telah diakui sebagai mekanisme penting yang mendasari perubahan plastisitas dan perilaku yang diinduksi oleh obat (Renthal dan Nestler, 2008; Bredy et al., 2010; McQuown dan Wood, 2010; Labirin dan Nestler, 2011; Robison dan Nestler, 2011). Bukti pertama untuk ini berasal dari percobaan oleh Kumar dan rekan yang menggunakan tes chromatin immunoprec presipitasi (ChIP) untuk menunjukkan bahwa kokain menginduksi modifikasi histon pada promotor gen spesifik di striatum (Kumar et al., 2005). Secara khusus, pemberian kokain akut menghasilkan hiperasetilasi H4 cFos promotor, sedangkan administrasi kronis menghasilkan hiperasetilasi H3 BDNF dan Gʻotr promotor. Asetilasi histon melibatkan transfer enzimatik dari gugus asetil ke ekor terminal-N dasar histon, yang menetralkan interaksi elektrostatis antara histon dan DNA yang bermuatan negatif, membuatnya lebih dapat diakses oleh alat transkripsi (Loidl, 1994). Ini konsisten dengan kemampuan kokain untuk meningkatkan ekspresi faktor transkripsi keluarga Fos secara akut (Graybiel et al., 1990; Young et al., 1991), sedangkan BDNF dan Cdk5 hanya diinduksi pada paparan kronis (Bibb et al., 2001; Grimm et al., 2003).

Keadaan hyperacetylated histone juga dapat dicapai secara eksperimental dengan pemberian inhibitor histone deacetylase (HDAC), dan obat-obatan ini telah digunakan untuk menguji efek peningkatan global dalam asetilasi histon pada respons perilaku terhadap obat-obatan pelecehan. Pemberian inhibitor HDAC sistemik secara sinergis meningkatkan hiperasetilasi yang diamati sebagai respons terhadap kokain dalam striatum (Kumar et al., 2005), dan ini mempotensiasi lokomosi dan hadiah kokain yang diinduksi kokain (Kumar et al., 2005; Sun et al., 2008; Sanchis-Segura et al., 2009). Penghambatan HDAC juga dapat meningkatkan sensitisasi alat gerak terhadap etanol dan morfin, dan memfasilitasi CPP morfin (Sanchis-Segura et al., 2009), Namun demikian, inhibitor HDAC juga telah ditemukan untuk mencegah perkembangan kepekaan terhadap paparan morfin tunggal (Jing et al., 2011), dan mengurangi motivasi untuk mengatur sendiri kokain (Romieu et al., 2008). Temuan yang bertentangan ini mungkin mencerminkan perbedaan dalam protokol administrasi, dan yang penting mereka menunjukkan bahwa inhibitor HDAC tidak secara potensial mempotensiasi respon perilaku terhadap obat dalam semua kondisi.

Karena efek permisifnya pada transkripsi gen, inhibitor HDAC juga dapat bertindak untuk memfasilitasi jenis pembelajaran tertentu (Bredy et al., 2007; Lattal et al., 2007). Baru-baru ini telah ditunjukkan bahwa pemberian inhibitor HDAC setelah paparan ulang ke lingkungan yang sebelumnya dipasangkan dengan kokain dapat memfasilitasi kepunahan CPP yang diinduksi kokain, dan ini mungkin terkait dengan peningkatan asetilasi H3 histone di NAc (Malvaez et al., 2010). Infus HDAC inhibitor suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA) langsung ke dalam NAc selama fase pengkondisian CPP meningkatkan hadiah kokain yang terkondisi (Renthal et al., 2007), menunjukkan bahwa penghambatan HDAC di wilayah ini dapat memfasilitasi pembelajaran terkait hadiah dan pembelajaran kepunahan, tergantung pada konteks di mana obat diberikan. Eksperimen lebih lanjut telah mengungkapkan peran HDAC5, dan HDAC endogen diekspresikan sangat tinggi dalam NAc dalam modulasi hadiah kokain. Administrasi kokain meningkatkan fungsi HDAC5 dengan mengatur defosforilasi dan impor nuklir berikutnya, dan defosforilasi HDAC5 dalam NAc merusak pengembangan CPP kokain (Taniguchi et al., 2012). Demikian pula, ekspresi HDAC5 yang berlebihan dalam NAc selama fase pengkondisian CPP melemahkan imbalan kokain, dan efek ini dibalikkan pada ekspresi bentuk HDAC5 mutan dalam NAc (Renthal et al., 2007). Ada kemungkinan bahwa HDAC5 mengerahkan efek ini dengan menghambat transkripsi gen yang diinduksi obat yang biasanya meningkatkan sifat bermanfaat dari kokain.

Analisis Genome-lebar modifikasi kromatin yang terjadi di NAc sebagai akibat paparan kokain telah mengungkapkan banyak modifikasi kromatin di daerah promotor gen hilir baik CREB dan ΔFosB (Renthal et al., 2009). Analisis ini juga mengungkapkan pengaturan dua sirtuins, SIRT1 dan SIRT2, yang merupakan protein yang memiliki aktivitas HDAC dan juga dapat mendeasetilasi protein seluler lainnya (Denu, 2005). Induksi SIRT1 dan SIRT2 dikaitkan dengan peningkatan asetilasi H3 dan peningkatan pengikatan ΔFosB pada promotor gen mereka, menunjukkan bahwa mereka adalah target hilir ΔFosB (Renthal et al., 2009). Pengaturan SIRT1 dan SIRT2 dianggap memiliki relevansi perilaku; sirtuins mengurangi rangsangan NAN MSN in vitro, dan penghambatan farmakologis dari sirtuins menurunkan hadiah kokain, sedangkan aktivasi mereka meningkatkan respon hadiah terhadap kokain (Renthal et al., 2009).

Selain peran fungsional untuk HDAC, studi genetik juga mengungkapkan peran histone acetyltransferases (HATs) dalam memediasi beberapa respons perilaku terhadap obat pelecehan. Mekanisme yang paling penting yang dapat digunakan CBP untuk meningkatkan transkripsi gen adalah melalui aktivitas HAT intrinsiknya (Bannister dan Kouzarides, 1996), dan temuan terbaru melibatkan aktivitas HAT CBP dalam beberapa perubahan epigenetik yang dihasilkan dari paparan obat. Menanggapi kokain akut, CBP direkrut ke FosB promotor di mana ia mengakuisisi histone H4 dan meningkatkan ekspresi FosB (Levine et al., 2005). Pada haploins mencukupi untuk CBP, lebih sedikit CBP yang direkrut ke promotor sehingga terjadi penurunan asetilasi histone dan ekspresi FosB. Ini juga sesuai dengan akumulasi ΔFosB yang lebih sedikit di striatum, dan tidak mengherankan tikus-tikus ini menunjukkan penurunan kepekaan dalam menanggapi tantangan kokain (Levine et al., 2005). Baru-baru ini, menggunakan sistem rekombinasi cre-lox, Malvaez dan rekannya menyelidiki peran aktivitas CBP yang berlokasi khusus di NAc pada transkripsi dan perilaku gen yang diinduksi kokain (Malvaez et al., 2011). Dilaporkan bahwa penghapusan target CBP pada NAc mengakibatkan berkurangnya asetilasi histone dan ekspresi c-Fos, dan gangguan aktivasi alat gerak sebagai respons terhadap kokain akut dan kronis (Malvaez et al., 2011). Imbalan kokain yang dikondisikan juga dihambat pada tikus ini, memberikan bukti pertama bahwa aktivitas CBP dalam NAc adalah penting untuk pembentukan ingatan terkait obat (Malvaez et al., 2011).

Baru-baru ini, percobaan dari laboratorium Kandel telah mengungkapkan bahwa mekanisme epigenetik mungkin mendasari kemampuan hipotesis nikotin untuk bertindak sebagai "obat gerbang". Tikus yang secara kronis diobati dengan nikotin sebelum paparan kokain menunjukkan peningkatan sensitisasi alat gerak dan hadiah kokain dibandingkan dengan tikus naif nikotin (Levine et al., 2011). Selain itu, pretreatment nikotin menghasilkan peningkatan depresi LTP yang diinduksi kokain dalam sinapsis rangsang pada inti NAc, suatu efek yang tidak terlihat dengan nikotin saja. Analisis modifikasi histone yang disebabkan oleh paparan nikotin 7-hari mengungkapkan peningkatan asetilasi H3 dan H4 di FosB promotor di striatum, efek yang tidak terlihat dalam menanggapi pemberian kokain 7 hari. Aktivitas HDAC berkurang pada striatum tikus yang diobati dengan nikotin, tetapi tidak berubah pada tikus yang diobati dengan kokain. Hebatnya, infus inhibitor HDAC secara langsung ke dalam NAc mampu meniru efek pra-pengobatan nikotin dalam meningkatkan efek kokain. Tak satu pun dari perubahan ini yang diamati saat tikus diobati dengan kokain sebelum nikotin, memastikan spesifisitas temporal dari efek ini. Rangkaian eksperimen yang elegan ini telah memberikan penjelasan epigenetik yang mungkin tentang mengapa merokok hampir selalu mendahului penggunaan kokain dalam populasi manusia (Kandel, 1975; Kandel et al., 1992).

Selain asetilasi histon, metilasi histon juga baru-baru ini telah diakui sebagai modifikasi kromatin yang relevan secara perilaku yang disebabkan oleh penyalahgunaan obat (Laplant et al., 2010; Maze et al., 2010, 2011). Metilasi Histon melibatkan penambahan enzim satu, dua, atau tiga kelompok metil ke residu lisin atau arginin di terminal-N ekor histone, dan dikaitkan dengan aktivasi transkripsi atau represi, tergantung pada sifat modifikasi (Beras dan Allis). , 2001). Studi pertama yang meneliti metilasi histone yang diinduksi oleh kokain mengarah pada identifikasi dua histone methyltransferases, G9a dan protein sejenis G9a (GLP), yang secara terus-menerus diregulasi ke bawah pada NAc 24 setelah mengikuti paparan kokain dan kokain sendiri -administrasi (Renthal et al., 2009; Maze et al., 2010). Peraturan ini terkait dengan penurunan yang serupa dalam histone H3 lysine 9 (H3K9) dan 27 (H3K27) metilasi. Selanjutnya, overekspresi G9a dalam NAc ditunjukkan untuk mengurangi ekspresi gen yang diinduksi kokain, mengurangi imbalan kokain yang diukur dengan CPP, dan menghambat peningkatan kepadatan tulang belakang dendritik yang biasanya diamati sebagai respons terhadap kokain berulang (Maze et al., 2010). Kebalikannya terjadi ketika ekspresi G9a dalam NAc dihambat, menghasilkan peningkatan kepadatan tulang belakang dendritik dan peningkatan hadiah kokain. Ada bukti bahwa perubahan yang diinduksi oleh kokain ini dalam ekspresi G9a dan penurunan H3K9 dan H3K27 selanjutnya diatur oleh ΔFosB (Maze et al., 2010). Secara kolektif, percobaan ini mengidentifikasi peran penting untuk metilasi histone oleh G9a dalam beberapa konsekuensi perilaku dan biokimia jangka panjang dari paparan berulang terhadap kokain.

Baru-baru ini, trimetilasi histone H3 lisin 9 (H3K9me3) yang sebelumnya dianggap sebagai tanda heterokromatik yang relatif stabil, terbukti secara dinamis diatur dalam NAC oleh paparan kokain akut dan kronis (Maze et al., 2011). Berulang kokain mengakibatkan penurunan terus-menerus dalam mengikat H3K9me3 represif yang terutama diperkaya di daerah genom non-coding (Maze et al., 2011). Temuan awal ini menunjukkan bahwa paparan kokain berulang dapat menyebabkan unsilencing unsur retrotransposable tertentu dalam neuron NAc, dan akan sangat menarik untuk memastikan konsekuensi perilaku dari adaptasi epigenetik novel ini.

Mengingat sifat kecanduan yang bertahan lama, penelitian terbaru juga telah mengeksplorasi peran metilasi DNA, yang merupakan adaptasi epigenetik yang lebih stabil dibandingkan dengan modifikasi histone. Metilasi DNA melibatkan penambahan gugus metil ke basa sistein dalam DNA, dan umumnya dikaitkan dengan represi transkripsi (Stolzenberg et al., 2011). Analisis otak tikus yang menerima injeksi kokain pasif selama 7 hari, atau bahwa kokain yang dikelola sendiri selama 13 hari mengungkapkan regulasi DNA methyltransferase DNMT3a dalam NAc 24 h setelah paparan kokain terakhir (Laplant et al., 2010). Sebaliknya, setelah paparan kokain yang lebih kronis (baik pasif dan swadaya selama 3 minggu atau lebih) dan periode penarikan hari 28, dnmt3a mRNA ditemukan meningkat secara signifikan dalam NAc (Laplant et al., 2010). Penghambatan metilasi DNA / DNMT3a khusus di NAc kemudian ditunjukkan untuk meningkatkan baik CPP dan sensitisasi lokomotor terhadap kokain, sedangkan yang sebaliknya diamati setelah overekspresi DNMT3a di wilayah ini. Selain itu, penghambatan DNMT3a dalam NAc juga mencegah peningkatan yang dipicu kokain dalam kepadatan tulang belakang dendritik (Laplant et al., 2010). Relevansi perilaku dari perubahan yang diinduksi kokain dalam kepadatan tulang belakang NAc masih belum dipahami dengan baik. Manipulasi yang menghambat induksi tulang belakang yang diinduksi obat telah terbukti mengurangi sifat bermanfaat kokain (Russo et al., 2009; Maze et al., 2010); Namun, penelitian lain telah menemukan bahwa penghambatan spinogenesis mempotensiasi hadiah kokain (Pulipparacharuvil et al., 2008; Laplant et al., 2010). Karena kokain nampaknya menyebabkan regulasi yang sangat kompleks dari berbagai duri dendritik selama paparan dan penarikan (Shen et al., 2009), telah disarankan bahwa perbedaan-perbedaan ini mungkin tergantung pada jenis duri dendritik yang diubah (Laplant et al., 2010).

Dari percobaan yang dijelaskan di sini, jelas bahwa regulasi sel transkripsional yang dipicu oleh obat mewakili mekanisme kunci yang memengaruhi respons perilaku terhadap obat dan pembelajaran terkait hadiah. Langkah penting berikutnya adalah mengidentifikasi perubahan epigenetik mana yang paling relevan dengan kecanduan penyakit manusia. Mengingat bahwa paparan terhadap obat saja tidak cukup untuk menghasilkan "kecanduan" pada manusia dan hewan, penggabungan model yang lebih dekat mengukur ciri perilaku kecanduan, seperti penggunaan obat kompulsif dan kambuh akan menjadi nilai yang signifikan.