Periadolescent Mýs sýna aukið ΔFosB uppreglu sem svar við kókain og amfetamíni (2002)

J Neurosci. 2002 Nov 1;22(21):9155-9.
 

Heimild

Nathan Kline stofnunin, Orangeburg, New York, 10962, USA. [netvarið]

Abstract

Börn og unglingar verða í auknum mæli fyrir geðdeyfandi lyfjum, annaðhvort ólöglega eða til meðferðar við algengum taugasjúkdómum, svo sem athyglisbrestur með og án ofvirkni. Þrátt fyrir víðtæka notkun geðlyfja örvandi lyfja í yngri aldurshópum er lítið vitað um langvarandi mótefnamyndunarviðbrögð við þessum lyfjum í óþroskaðri heila. Hér sýnum við að eftir langvarandi notkun geðdeyfingarlyfja kókaín og amfetamín, uppskriftarþátturinn DeltaFosB er stjórnað í kjarnanum accumbens af periadolescent mýs en ekki í eftirvonandi eða fullorðnum mýs. Innleiðing DeltaFosB kemur einnig eingöngu fram í sögunni periadolescent mýs eftir amfetamín gjöf. Þessar niðurstöður sýna einstaka plasticity í unglingaheilanum af mikilvægum sameind sem stjórnar geðveikandi aðgerðum og bendir til þess að þessar taugabreytingar geta haft áhrif á miðlun á auka ávanabindandi tilhneigingar hjá unglingum miðað við fullorðna.

Hvernig gengur lífið dag frá degi? Er það í jafnvægi og allt eins og það á að vera? Er jafnvægi hvort sem litið er á veraldlega stöðu eða andlega? Lífið er eins og það er. Það er ekki alltaf sólskyn. Það koma reglulega lægðir með rok og rigningu. Við vitum að í heildar samhenginu er lægð hluti af vistkerfi að leita að jafnvægi. Stundum erum við stödd í miðju lægðarinnar. Þar er logn og gott veður, sama hvað gengur á þar sem stormurinn er mestur. Sama lögmál gildir varðandi þitt eigið líf. Ef þú ert í þinn miðju, þínum sannleik þá heldur þú alltaf jafnvægi átakalaust. Sama hvað gustar mikið frá þér þegar þú lætur til þín taka. Huldufólk hefur gefið okkur hugleiðslu sem hjálpar okkur að finna þessa miðju, finna kjarna okkar og sannleikann sem í honum býr. Þegar þú veist hver þú ert og hvers vegna þú ert hér, mun líf þitt vera í flæðandi jafnvægi. Hugleiðslan virkjar þekkinguna sem er í vitund jarðar og færir hana með lífsorkunni inn í líkama okkar. Þar skoðar hún hugsana og hegðunar munstrið og athugar hvort það myndar átakalausu flæðandi jafnvægi. Hinn möguleikinn er falskt jafnvægi sem hafa þarf fyrir að viðhalda með tilheyrandi striti, áhyggjum og ótta. Síðan leiðbeinir þessi þekking okkur að því jafnvægi sem er okkur eðlilegt. Við blómstrum átakalaust, líkt og planta sem vex átakalaut frá fræi í fullþroska plöntu sem ber ávöxt.

Sykursýkingarlyf eru notuð til meðferðar við algengum börnum, svo sem ofvirkni sem veldur ofvirkni. Að auki er misnotkun örvandi lyfja, þar á meðal amfetamíns og kókaíns, algeng meðal unglinga, aldur þar sem vísbendingar eru um auka ávanabindandi tilhneigingu miðað við fullorðna (Estroff et al., 1989; Myers og Anderson, 1991). Þrátt fyrir gögn sem benda til þróunarstýrðrar hegðunaráhrifa er lítið vitað um sameinda-taugabreytandi svörun í óþroskaðri heila sem eiga sér stað við notkun þessara lyfja. Kókaín og amfetamín geta haft áhrif á langvarandi hegðunarbreytingar að hluta til með örvun dópamíns D1viðtaka og hækkun á þrepum, þ.mt ΔFosB, í dorsal striatum (þ.e. caudate putamen) og ventral striatum (þ.e. kjarnorku)Chen et al., 1997). Hækkun á ΔFosB stigum, ef til vill með stöðugleika próteinafurða, er viðvarandi í nokkrar vikur eftir langvarandi útsetningu fyrir kókaíni eða amfetamíni og er að minnsta kosti að hluta til stjórnað með dópamínmerkjatransduktunarferli (Chen et al., 1997; Nestler o.fl., 2001).

Mið dopamínvirka kerfið unga dýra er mjög mikið í flæði vegna breytinga á mikilvægum sameindum við eðlilega þróun, þar á meðal dópamín D1viðtaka DARPP-32 (dópamín og cAMP regluleg fosfóprótein; Mr af 32 kDa) og cAMP (Ehrlich o.fl., 1990;Teicher et al., 1993; Perrone-Capano o.fl., 1996; Tarazi o.fl., 1999;Andersen, 2002). Útsetning á þessu tímabili við geðdeyfandi lyf, sem auka dópamínvirka taugaboð, getur því leitt til margra og / eða eðlisfræðilegra mismunandi sameindarviðbragða, þar á meðal breytingar á ΔFosB tjáningu. Til að prófa forsenduna að aldursbundin taugabreytandi svörun við langvarandi útsetningu fyrir geðdeyfandi lyfjum hafi verið greint frá þremur hópum músa í raðgreiningum: fullorðnir (60 d gamall við upphaf inndælingar), periadolescent (33 d gamall við upphaf inndælingar) og eftir vefjagjöf (24 d gamall við upphaf inndælingar). Þetta er fyrsta bein samanburður á sameinda-taugabreytandi svörun við langvarandi útsetningu fyrir geðhvarfasjúkdómi í þessum þremur aldurshópum. Við komumst að því að eftir sömu meðferðartilfinningar sýna periadolescent mýs aukið ΔFosB uppreglu sem svar við bæði kókaíni og amfetamíni.

EFNI OG AÐFERÐIR

Dýr og lyfjagjöf. Karlkyns CD-1 mýs (Charles River Laboratories, Kingston, NY) voru hýst á 12 hr ljós / dökkum hringrás (6: 00 AM til 6: 00 PM) með ad libitumaðgang að mat og vatni. Dýr voru leyfð til að mæta dýralokinu í að minnsta kosti 10 d fyrir upphaf inndælinga. Dýr voru meðhöndlaðar af tveimur rannsóknum sem gerðu allar inndælingar í sama herbergi þar sem dýrin voru hýst. Öll dýrin voru fráleitt á 21 d aldri. Inndælingar hófst við 24 (eftir beinlínur), 33 (periadolescent) eða 60 (fullorðinn) d aldur. Dýr fengu 20 mg / kg kókaín (Sigma, St. Louis, MO), 5 mg / kg amfetamíns (Sigma) eða jafngildi saltlausn í kviðarholi á milli 4: 00 og 5: 00 PM daglega fyrir 7 d. Dýr voru drepin af hálsi eftir stutta útsetningu fyrir CO2 á 10: 00 AM daginn eftir lokapróf. Brain voru strax fjarlægð frá höfuðkúpunni og kúptar putamen og kjarnarnir voru fljótt fluttir á ís. Allar sundranir voru gerðar úr kransæðaheilbrigðum með einum rannsakanda og prótínkjarni voru framleidd úr fersku vefjum án frystingar. Allar dýraheilbrigði voru samþykktar af stofnuninni um dýravernd og notkun og voru í samræmi við þjóðhagsstofnanir Leiðbeiningar um umönnun og notkun rannsóknardýra.

Western blot greining. Fyrir Western blot greiningu voru jafngildir prótein (40 μg fyrir caudate putamen og 20 μg fyrir kjarna accumbens) frá hverju sýni hlaðinn í hverri braut 10% SDS-pólýakrýlamíð hlaup eftir mælingu á próteinstyrk með BCA prófinu (Pierce, Rockford, IL). Jafn prótein hleðsla var einnig staðfest með því að visualisere heildarprótín með Ponceau Red eftir að hún var flutt í nítrócellulósa og / eða blotting með mótefni gegn actin (1: 500; Sigma). Fos-tengt mótefnavaka (FRA) antiserum, sem viðurkennir ΔFosB ísóformana, var ríkulega veitt af Dr. M. Iadarola (National Institute of Health, Bethesda, MD) og notað í styrk 1: 4000. Fyrri rannsóknir (Chen et al., 1997; Hiroi o.fl., 1997), þ.mt preadsorption af FRA antiseruminu við M-peptíð immunogenið, sýndi sértækni þessa mótefnavaka. DARPP-32 5a einstofna mótefnið, notað við 1: 10,000, var ríkulega veitt af Drs. Hugh Hemmings og Paul Greengard (The Rockefeller University, New York, NY). Dopamínflutnings (DAT) mótefnið var frá Chemicon (Temecula, CA). Blotir voru hvarfaðir með NEN-DuPont (Boston, MA) efnafræðilegu magni og verða fyrir kvikmyndum. Densitometric gildi fyrir ΔFosB ónæmissvörun fengust með því að nota ScanAnalysis fyrir Apple (Biosoft, Ferguson, MO). Tölfræðilega þýðingu var ákvörðuð með einföldum ANOVA og síðan post hoc Margfeldis samanburðarpróf Tukey eða ópöruð, tvískiptur námsmaður t próf eins og sýnt er á myndsögunum. Í rannsóknum á lyfjameðferð var greining á hverjum aldurshópi framkvæmd á sérstöku bletti og því var hverjum saltvatnshópi gefin geðþótta 100% gildi til samanburðar á aldurshópum. Fyrir ontogeny rannsóknirnar voru sýni úr öllum aldurshópum greind saman á einni blett.

NIÐURSTÖÐUR

Innleiðing ΔFosB eftir kókaín og amfetamín á sér stað í kjarnanum sem fylgir aðeins periadolescent músum

Tjáning ΔFosB var mæld í kjarnabólum og kúptatímum eftir eftirvonandi, periadolescent og fullorðna mýs eftir 7 d af amfetamíni eða kókaíninu. Kjarninn er áberandi er heila svæðið sem talin er mest mikilvægt til að miðla verðandi áhrifum geðdeyfandi lyfja. ΔFosB ónæmissvörun (35 kDa) var valið framkallað í kjarnanum hjá periadolescent dýrum eftir langvarandi gjöf amfetamíns (mynd. 1 A) eða kókaíni (mynd. 1 B). Hins vegar voru gildi ΔFosB (35 kDa) ekki marktækt breyttar í kjarnanum eftir að veirum eða fullorðnum dýrum (Fig.1 A,B). Í uppsöfnuðu putamen voru ΔFosB gildi (35 kDa) einnig marktækt uppregluð eftir langvarandi amfetamín gjöf aðeins hjá periadolescent dýrum (mynd.2 A). Allir þrír aldurshópar sýndu marktæka aukningu á ΔFosB (35 kDa) tjáningu í bláæðasóttunum eftir langvarandi gjöf kókaíns (mynd.2 B). Umfang örvunarinnar var hins vegar mest hjá periadolescent dýrum, sérstaklega í samanburði við eftirlíkingar (mynd. 2 B). Önnur FRA og Fos ísóform voru óbreytt í öllum aldurshópum (gögn ekki sýnd).

Fig. 1.

ΔFosB ónæmissvörun í kjarnanum binst eftir langvarandi gjöf með geðlyfjum. CD-1 músar voru sprautaðir einu sinni á dag með saltvatni, amfetamíni eða kókaíni fyrir 7 d, sem hefst á degi 24 (P24; eftir veðurfar), dagur 33 (P33; periadolescent), eða dagur 60 (Adult). Styrkur ΔFosB (35 kDa) ónæmissvörun í kjarnanum er sýnt eftir langvarandi amfetamíni (A) eða kókaín (B) gjöf. Fulltrúar ónæmisblettar úr saltvatni- (S), amfetamín- (A) og kókaín- (C) sprautað eftir veifingu (P24), periadolescent (P33) og fullorðnir mýs eru sýndar í toppur spjöld. Botnplötur sýna meðalgildi ± SEM prósentu af basal ΔFosB tjáningu. n gildi fyrir hvern hóp eru sýnd í bars. Veruleg aukning á ΔFosB fannst í kjarnanum, sem aðeins var á periadolescent músunum. *p <0.05; **p <0.01 (nemenda t próf; saltvatn vs lyf).

Fig. 2.

ΔFosB ónæmisviðbrögð í bláæðablóðþrýstingi eftir langvarandi gjöf með geðlyfjum. CD-1 músar voru sprautaðir einu sinni á dag með saltvatni, amfetamíni eða kókaíni fyrir 7 d, sem hefst á degi 24 (P24; eftir veðurfar), dagur 33 (P33; periadolescent), eða dagur 60 (Adult). Styrkur ΔFosB (35 kDa) ónæmissvörun í caudate putamen er sýnd eftir langvarandi amfetamíni (A) eða kókaín (B) gjöf. Fulltrúar ónæmisblettar úr saltvatni- (S), amfetamín- (A) og kókaín- (C) sprautuðum períadolandi músum (P33) eru sýndar ítoppur spjöld. Botnplötur sýna meðalgildi ± SEM prósentu af basal ΔFosB tjáningu. n gildi fyrir hvern hóp eru sýnd í bars. Veruleg aukning á ónæmissvörun í ΔFosB í amfetamíni var að finna í bláæðablóðþurrkunum af eingöngu periadolescent músum (A). Langvinn kókaín gjöf olli aukningu á ΔFosB í öllum þremur aldurshópum (B). *p <0.05; **p <0.01 (nemenda t próf; saltvatn vs lyf).

DAT og DARPP-32 gildi eru ekki breytt eftir langvarandi kókaín eða amfetamíni

Nokkrir helstu sameindir sem eru gefin út af dópamínvirkum og / eða dopaminceptive taugafrumum, þar á meðal DARPP-32, D1 dópamínviðtaka og DAT, stuðla að bráðum og langvarandi svörum við geðdeyfandi lyfjum (Moratalla et al., 1996; Fienberg et al., 1998; Sora o.fl., 1998; Gainetdinov o.fl., 2001). Gögn frá DARPP-32, D1 viðtaka, og DAT null og DAT knock-down mýs benda til flókið samband milli þeirra stigum, reglu á dópamínvirkri virkni og svörun við geðdeyfandi lyfjum. Í raun kemur ekki fram ΔFosB örvun í DARPP-32 núllmúsum sem fá langvarandi kókaín (Fienberg et al., 1998). Hjá fullorðnum músum breytir hins vegar ekki 7 d útsetning fyrir 20 mg / kg kókaíns í heildarþéttni DARPP-32 (Fienberg et al., 1998). DAT próteinreglur hafa ekki verið tilkynntar áður hjá músum sem verða fyrir geðdeyfandi lyfjum í langvarandi tilfellum, þó að breytingar á geislavirkum bindingu við dópamínflutningatæki hafi verið tilkynnt hjá sumum tegundum (Letchworth et al., 2001). Hér mældum við magn DARPP-32 og DAT próteins til að ákvarða hvort tjáning þessara próteina er breytt eftir langvarandi geðhvarfafræðilega gjöf í einhverju þriggja ára músanna. Niðurstöður okkar benda til þess að engar marktækar breytingar komu fram á heildarþéttni DARPP-32 eða DAT í öllu uppsöfnuðu putamen eða kjarnanum eftir að langvarandi gjöf annaðhvort kókaíns eða amfetamíns í einhverju þriggja aldurshópanna (tafla 1).

Tafla 1.

Hlutfallsleg þéttleiki fyrir DARPP-32 og DAT í amfetamíni og kókaíni meðhöndluðum P24, P33 og fullorðnum músum miðað við eftirlit, saltvatnsgildi, geðþótta sett á 100%

Grunnlínugildi ΔFosB eru þróunarreglur

Við skoðuðum ontogeny ΔFosB vegna þess að fullorðnir mýs með erfðabreyttu aukna tjáningu ΔFosB í striatum hafa aukið hegðunarviðbrögð við geðdeyfandi lyfjum (Kelz et al., 1999). Við komumst að því að upphafsgildi ΔFosB voru marktækt lægri hjá yngri dýrum samanborið við fullorðna bæði í blóði og kjarna accumbens (mynd.3 A). Stig af hagnýtum merkjum dópamínkerfisins, þar á meðal DARPP-32 (Ehrlich o.fl., 1990), DAT (Perrone-Capano o.fl., 1996) og dópamínviðtaka (Teicher et al., 1993; Tarazi o.fl., 1999) eru einnig þróunarreglur. Fyrstu skýrslur í CD-1 músum gefa til kynna hámarksþéttni DARPP-32 í striatali eftir fæðingu 28 (P28) eftir fæðinguEhrlich o.fl., 1990). Í rottum er hægt að setja putamen og kjarna accumbens, D1viðtakaþéttni hámarki frá P28 til P40 (Teicher et al., 1993; Tarazi o.fl., 1999), en svipaðar rannsóknir hafa ekki verið gerðar í músinni. Hins vegar komumst við að DAT próteinastig í kúptum putamen og kjarna accumbens voru stöðug á milli fæðingardegi 24 og fullorðinsárum (mynd. 3 B). Þannig er hlutfallsleg hlutföll milli D1 viðtaka, DAT, DARPP-32 og ΔFosB eru mismunandi milli aldurshópa, sem getur valdið mismun á D1 viðtaka virkni sem gæti haft áhrif á hversu ΔFosB örvun.

Fig. 3.

Þroskaþáttur ΔFosB og DAT. A, ΔFosB (35-37 kDa) ónæmissvörun í bláæðasamsetningunum og kjarnanum sem fylgir börnum CD-1 músum sem aldurstuðull. Fulltrúar ónæmisblettir eru sýndar í toppur spjöld.Botnplötur sýning þýðir ± SEM af þremur músum í hverjum hópi. *p <0.05, fullorðinn á móti P24; #p <0.05, fullorðinn á móti P36 (margra samanburðarpróf Tukey eftir ANOVA). B, Densitometric gildi DAT ónæmissvörun í caudate putamen og kjarna accumbens fyrir naive CD-1 mýs sem fall af aldri. Stig DAT var ekki mismunandi meðal þriggja aldurshópa.

Umræða

Hegðunaráhrif geðlyfja örva eru aldurs háð. Ávanabindandi tilhneiging er hæst í unglingsárum þegar notkun ólöglegra efna eykst (Estroff et al., 1989; Myers og Anderson, 1991). Reyndar verða yngri börn oft dysphoric þegar þau verða fyrir geðdeyfandi lyfjum, en unglingar og fullorðnir fá reynslu af euforði (Rapoport o.fl., 1980). Í rannsóknum á nagdýrum bendir sumar rannsóknir á að ungfrumur hafa hærri upphafsstyrkleikaSpjót og bremsa, 1983) og breytt svör við geðdeyfandi lyfjum miðað við yngri og eldri dýr. Þannig sýndu þeir minni hreyfingu og nýjungar sem leitast við að bregðast við bráðum lágskammta gjöf geðdeyfandi lyfja í samanburði við bein og fullorðna dýr en aukin ofvirkni eftir háskammta meðferð. Með langvarandi gjöf er næmi fyrir kókaínvöldum hreyfingum meiri hjá periadolescent rottum samanborið við fullorðna, en næmi fyrir staðalímyndun er lægri. Einnig hafa gögn um örvun leitt í ljós munur á periadolescent og fullorðnum rottum með tilliti til næmingar fyrir losun amfetamíns af völdum dópamíns (Laviola o.fl., 1995; Adriani o.fl., 1998; Adriani og Laviola, 2000;Laviola o.fl., 2001). Hins vegar eru til samanburðarrannsóknir að því er varðar langvarandi viðbrögð við kókaíni eftir gjöf metýlfenidats hjá ungum rottum (Brandon et al., 2001; Andersen o.fl., 2002). Þessir tveir tveir skýrslur vekja athygli á erfiðleikum við að bera saman rannsóknir þegar mismunandi tilraunahugmyndir eru notaðar. Tilraunir til að bera saman hegðunarrannsóknir hjá yngri dýrum eru frekar skaðlegir með því að nota mismunandi tegunda og stofna.

Músin er að verða sífellt mikilvægari dýrafyrirtæki í rannsókninni á notkun og misnotkun geðdeyfandi lyfja og þetta er fyrsta kerfisbundna greiningin á sameindarheilbrigðisheilbrigðum svörunar í þremur mismunandi þroskaþroska í músum eða öðrum einum tegundum. Fyrstu rannsóknir þar sem við fengum meðferðarmörk okkar hafa sýnt aukningu á ΔFosB í einangruðum dorsal- og ventralstriatumi fullorðnum rottum úr villtum tegundum eftir langvarandi notkun kókaíns og amfetamíns (Hope et al., 1994; Nye et al., 1995; Turgeon et al., 1997) en aðeins í samsetta dorsal- og ventralstriatumi eða einangruðum dorsalstriatum af fullorðnum músum af villtum tegundum eftir langvarandi kókaín (Fienberg et al., 1998; Zachariou et al., 2001).

Við sýnum nú staðbundna og magnbundna munur á örvandi örvandi ΔFosB í eftirvöxtum, periadolescentum og fullorðnum músum. Athugun á aukinni svörun hjá ungabörnum, samanborið við fullorðna og eftirvöxt, er styrkt af þeirri staðreynd að svörunin er svipuð hjá músum með kókaíni og amfetamíni. Sykursýkingarinnar kókaín og amfetamín auka bæði synaptísk dópamín, svo og serótónín og noradrenalín en með mismunandi aðferðum. Kókaín binst plasmaplöntum fyrir dópamín, serótónín og norepinefrín og hindrar endurupptöku þeirra í presynaptic skautanna. Hins vegar stuðlar amfetamín losun þessara sendenda. Sértæk framköllun ΔFosB í kjarnanum, sem er aðeins á aldurstengda aldurshópnum eftir 7 d af örvandi gjöf og tiltölulega aukin örvun ΔFosB í caudate putamen, getur verið taugabólófræðileg framsetning eða orsök ofangreinds aukinnar tilhneigingar til að misnota geðdeyfandi lyf í þessu aldurshópur (Estroff et al., 1989; Myers og Anderson, 1991) og aðrar langvarandi breytingar á genþrýstingi, sem eru mismunandi milli aldurshópa (Andersen o.fl., 2002). Þar að auki getur þessi munur verið stjórnað í grundvallaratriðum af breytingum á breytingum á stigum sameindanna, þar á meðal ΔFosB sjálft. Möguleg áhrif af mismun á upphafsgildum ΔFosB á milli aldurshópa er hliðstætt því sem lagt var til varðandi munur á rottastofnunum (Haile et al., 2001). Reyndar gerum við ráð fyrir að svipuð álag muni finnast meðal ófæddra músa. Það er einnig mögulegt að mýs af mismunandi aldri birtist mismunandi sameindaraðlögun á svæðum annars heila en kjarnans. Viðbótarupplýsingar greining með periadolescent mýs með erfðabreyttum breytingum á stigum lykil sameinda og samhliða hegðunarvöktum mun frekar prófa þessar tilgátur.

Neðanmálsgreinar

    • Móttekin Apríl 8, 2002.
    • Endurskoðun móttekin Ágúst 6, 2002.
    • Samþykkt Ágúst 8, 2002.
  • Þessi vinna var studd af National Institute of Health / National Institute of Neurological Disorders og Stroke Grant NS41871 (MEE og EMU) og National Institute on Drug Abuse Grant P30-DA13429 (EMU).

  • Bréfaskipti skal beint til Dr. Michelle E. Ehrlich, Thomas Jefferson University, Curtis 310, 1025 Walnut Street, Philadelphia, PA 19107. Tölvupóstur: [netvarið].

HEIMILDIR

Greinar sem vitna í þessa grein