Legge sui premi naturali e sui meccanismi di plasticità neuronale comune con ΔFosB come mediatore chiave (2013)

Questo studio ha esaminato gli effetti della ricompensa sessuale su DeltaFosB e gli effetti di DeltaFosB sul comportamento e la ricompensa sessuale. Si è scoperto che i cambiamenti molecolari standard che si verificano con la tossicodipendenza sono gli stessi che si verificano con il sesso. In altre parole, DeltaFosB si è evoluto per gli stimoli sessuali, ma i farmaci dirottano questo stesso meccanismo. Questo conclude il dibattito su come le dipendenze da droghe siano diverse dalle dipendenze comportamentali e su come le dipendenze comportamentali siano semplicemente compulsioni (qualunque cosa significhi). Stessi circuiti, stessi meccanismi, stessi cambiamenti cellulari, stessi comportamenti associati, con piccole differenze.

J Neurosci. 2013 Feb 20;33(8):3434-3442.

STUDIO COMPLETO

Brocche KK, Vialou V, Nestler EJ, Laviolette SR, Lehman MN, Raffreddare LM.

Fonte

Dipartimento di Anatomia e Biologia Cellulare, Scuola di Medicina e Odontoiatria Schulich, Università dell'Ontario Occidentale, Londra, Ontario N6A 3K7, Canada, Dipartimento di Fisiologia Molecolare e Integrativa, Università del Michigan, Ann Arbor, Michigan 48109, Dipartimento di Neuroscienze di Fishberg e Friedman Brain Institute, Mount Sinai School of Medicine, New York, New York 10029 e Dipartimenti di Neurobiologia e Scienze Anatomiche e Fisiologia e Biofisica, University of Mississippi Medical Center, Jackson, Mississippi 39216.

Astratto

Le droghe d'abuso inducono la neuroplasticità nel percorso della ricompensa naturale, in particolare il nucleo accumbens (NAc), causando in tal modo lo sviluppo e l'espressione del comportamento di dipendenza. Prove recenti suggeriscono che le ricompense naturali possono causare cambiamenti simili nel NAc, suggerendo che i farmaci possono attivare meccanismi di plasticità condivisi con ricompense naturali e consentendo un'interazione unica tra ricompense naturali e farmaci.

In questo studio, dimostriamo che l'esperienza sessuale nei ratti maschi quando seguita da periodi brevi o prolungati di perdita della ricompensa del sesso provoca una maggiore ricompensa dell'anfetamina, indicata dalla preferenza sensibilizzata al posto condizionato per l'anfetamina a basso dosaggio (0.5 mg / kg). Inoltre, l'esordio, ma non l'espressione a lungo termine, di una maggiore ricompensa dell'anfetamina era correlata ad un aumento transitorio delle spine dendritiche nel NAc. Successivamente, un ruolo critico per il fattore di trascrizione ΔFosB nella ricompensa delle anfetamine indotta dall'esperienza sessuale e l'aumento associato delle spine dendritiche sui neuroni di NAc è stato stabilito utilizzando il trasferimento genico del vettore virale del partner di legame dominante negativo ΔJunD. Inoltre, è stato dimostrato che la ricompensa del farmaco potenziata indotta dall'esperienza sessuale, il ΔFosB e la spinogenesi dipendono dall'attivazione del recettore D1 della dopamina indotta dall'accoppiamento nel NAc. Il blocco farmacologico del recettore D1, ma non il recettore D2, nel NAc durante il comportamento sessuale ha attenuato l'induzione del ΔFosB e ha impedito un aumento della spinogenesi e una ricompensa sensibilizzata all'anfetamina.

TTuttavia, questi risultati dimostrano che le droghe d'abuso e i comportamenti di ricompensa naturale agiscono sui comuni meccanismi molecolari e cellulari di plasticità che controllano la vulnerabilità alla tossicodipendenza e che questa maggiore vulnerabilità è mediata da ΔFosB e dai suoi obiettivi trascrizionali a valle.

Introduzione

I comportamenti di ricompensa naturale e la ricompensa del farmaco convergono su un comune percorso neuronale, il sistema mesolimbico della dopamina (DA), in cui il nucleo accumbens (NAc) svolge un ruolo centrale (Kelley, 2004). Le droghe d'abuso inducono la neuroplasticità nel sistema mesolimbico, che svolge un ruolo putativo nella transizione dall'uso di droghe alla tossicodipendenza (Hyman et al., 2006; Kauer e Malenka, 2007; Kalivas, 2009; Chen et al., 2010; Koob e Volkow, 2010; Lupo, 2010a; Mameli e Luscher, 2011). È stato ipotizzato che i farmaci e le ricompense naturali non attivino gli stessi neuroni nel sistema mesolimbico, e quindi che i farmaci attivino e alterino in modo univoco questo circuito (Cameron e Carelli, 2012). Tuttavia, è diventato sempre più chiaro che le ricompense naturali e farmacologiche influenzano il sistema mesolimbico in modi sia simili che diversi che consentono un'interazione tra la ricompensa naturale, in particolare la ricompensa del sesso, e gli effetti delle droghe d'abuso (Frohmader et al., 2010a; Pitchers et al., 2010a; Olsen, 2011).

Il comportamento sessuale è altamente gratificante (Tenk et al., 2009),

  • e l'esperienza sessuale provoca comportamenti sensibilizzati correlati alla droga, inclusa la sensibilizzazione incrociata all'anfetamina (Amph) indotta dall'attività locomotoria (Bradley e Meisel, 2001; Pitchers et al., 2010a)
  • e ricompensa migliorata di Amph (Pitchers et al., 2010a).
  • Inoltre, l'esperienza sessuale induce plasticità neurale nel NAc simile a quella indotta dall'esposizione a psicostimolanti, inclusa l'aumentata densità della colonna vertebrale dendritica (Meisel e Mullins, 2006; Pitchers et al., 2010a),
  • alterato traffico di recettori del glutammato e diminuzione della forza sinaptica nei neuroni shell NAc prefrontali che rispondono alla corteccia (Pitchers et al., 2012).
  • Infine, i periodi di astinenza dall'esperienza sessuale sono stati giudicati critici per una maggiore ricompensa di Amph, spinogenesi di NAc (Pitchers et al., 2010a), e il traffico di recettori del glutammato (Pitchers et al., 2012).

Questi risultati suggeriscono che le esperienze di ricompensa naturale e di droga condividono meccanismi comuni di plasticità neurale, che a loro volta influenzano la vulnerabilità all'abuso di sostanze.

L'obiettivo dello studio attuale era di determinare i meccanismi cellulari che mediano la plasticità indotta dall'esperienza sessuale, che a sua volta causa una maggiore ricompensa del farmaco. In particolare, è stato studiato il ruolo del fattore di trascrizione ΔFosB perché è coinvolto negli effetti di ricompense sia naturali che farmacologiche (Nestler et al., 2001; Werme et al., 2002; Olausson et al., 2006; Wallace et al., 2008; Hedges et al., 2009; Pitchers et al., 2010b). Inoltre, il ruolo dei recettori D1 della dopamina (D1R) per la plasticità neurale indotta dall'esperienza sessuale è stato esaminato perché l'induzione di NAc ΔFosB e l'aumento della densità della colonna vertebrale dopo la somministrazione di psicostimolante sono espressi in neuroni contenenti D1R (Lee et al., 2006; Kim et al., 2009) e dipende dall'attivazione D1R (Zhang et al., 2002).

Qui, abbiamo usato l'espressione virale mediata da vettore di un partner dominante dominante negativo per ΔFosB, l'etichettatura diolistica e le manipolazioni farmacologiche per testare l'ipotesi che gli effetti cross-sensibilizzanti dell'esperienza sessuale seguiti dall'astinenza della ricompensa sulla ricompensa potenziata di Amph siano mediati da un Induzione D1R-dipendente di ΔFosB nel NAc e conseguente aumento della densità della colonna vertebrale NAc. Insieme, i risultati dimostrano che le ricompense naturali e farmacologiche condividono i meccanismi comuni della plasticità neurale, con ΔFosB come mediatore critico.

Materiali e Metodi

Animali.

Maschio adulto (225-250 g all'arrivo) e femmina (210-220 g) ratti Sprague Dawley (Charles River Laboratories) sono stati alloggiati in gabbie di plexiglas in coppie dello stesso sesso durante gli esperimenti, sotto la temperatura e l'umidità e su un 12 / 12 h ciclo luce / buio con cibo e acqua disponibili gratuitamente. I partner femminili per le sessioni di accoppiamento sono stati ovariectomizzati e hanno ricevuto impianti sottocutanei contenenti 5% di estradiolo benzoato (Sigma-Aldrich) e iniezioni di 500 μg di progesterone (in 0.1 ml di olio di sesamo, Sigma-Aldrich) 4 h prima del test. Tutte le procedure sono state approvate dai comitati per la cura degli animali e l'uso dell'Università dell'Ontario dell'Ontario e dell'Università del Michigan e conformi alle linee guida del Consiglio canadese per la cura degli animali e agli istituti nazionali di salute che riguardano gli animali vertebrati nella ricerca.

Comportamento sessuale

Le sessioni di accoppiamento si sono verificate durante la prima fase di oscuramento (tra 2 e 6 h dopo l'inizio del periodo di oscurità) sotto illuminazione rossa fioca, in gabbie di prova pulite (60 × 45 × 50 cm). Ratti maschi accoppiati all'eiaculazione durante le sessioni di accoppiamento giornaliero 4 o 5. Sono state scelte cinque sessioni perché abbiamo precedentemente dimostrato che questo paradigma causa una facilitazione a lungo termine del comportamento sessuale (Pitchers et al., 2010b), cross-sensibilizzazione all'attività locomotoria di Amph (Pitchers et al., 2010a), e ricompensa (Pitchers et al., 2010a). L'eiaculazione è stata scelta come endpoint di ogni sessione di accoppiamento perché in precedenza abbiamo dimostrato che era essenziale per gli effetti dell'esperienza sessuale sulla sensibilizzazione locomotiva di Amph (Pitchers et al., 2010a), che non si verificava quando agli animali veniva permesso di accoppiarsi con le femmine senza esibizione di eiaculazione. I parametri del comportamento sessuale (cioè, la latenza al primo montaggio, l'intromissione e l'eiaculazione, e il numero di montature e intromissioni) sono stati registrati come descritto in precedenza (Pitchers et al., 2010b). Per tutti gli esperimenti, i gruppi con esperienza sessuale sono stati abbinati per comportamento sessuale (numero totale di eiaculazioni e latenza all'eiaculazione durante ogni sessione di accoppiamento). Dopo la quinta sessione di accoppiamento, i maschi sono rimasti alloggiati con partner dello stesso sesso e non sono stati autorizzati ad accoppiarsi durante i periodi di astinenza sessuale di 1, 7 o 28 d. Gli animali rimasti sessualmente ingenui sono stati gestiti e alloggiati nelle stesse stanze di maschi sessualmente esperti. Inoltre, i controlli ingenui sono stati inseriti in gabbie di test pulite per un'ora durante 5 giorni consecutivi, senza accesso a una femmina ricettiva.

Espressione ÀFosB.

Gli animali erano profondamente anestetizzati (sodio pentobarbital; 390 mg / kg; ip) e perfusi intracardialmente con 50 ml di 0.9% di soluzione salina, seguiti da 500 ml di 4% paraformaldeide (Sigma-Aldrich) in 0.1 m tampone fosfato (PB) per il tempo esperimenti con antagonisti di punti e DR. I cervelli sono stati rimossi e postfissati per 1 h a temperatura ambiente nello stesso fissativo, quindi conservati a 4 ° C in 20% sucrosio e 0.01% sodio azide in 0.1 m PB. Per gli esperimenti sull'antagonista DR, i cervelli sono stati rimossi e dimezzati lungo l'asse sagittale. Una metà è stata memorizzata in PB e utilizzata per DiOlistics e l'altra è stata elaborata per ΔFosB. Sezioni coronali (35 μm) sono state tagliate con un microtomo congelatore (Microm H400R), raccolte in quattro serie parallele in soluzione crioprotettiva (30% saccarosio e 30% etilenglicole in 0.1 m PB) e conservate a -20 ° C. Le sezioni flottanti sono state lavate estesamente con 0.1 m PBS, pH 7.35, tra le incubazioni e tutte le fasi erano a temperatura ambiente. Le sezioni sono state esposte a 1% H2O2 (10 min) e soluzione di incubazione (1 h; PBS contenente 0.1% BSA, Fisher; 0.4% Triton X-100, Sigma-Aldrich). Le sezioni sono state quindi incubate per una notte in anticorpo policlonale di coniglio pan-FosB (1: 5K; sc-48 Santa Cruz Biotechnology), precedentemente convalidato (Perrotti et al., 2004, 2008; Pitchers et al., 2010b). L'anticorpo pan-FosB è stato generato contro una regione interna condivisa da FosB e ΔFosB ed è stato precedentemente caratterizzato per visualizzare in modo specifico le cellule ΔFosB nei punti temporali utilizzati in questo studio (> 1 d dopo lo stimolo) (Perrotti et al., 2004, 2008; Pitchers et al., 2010b). Successivamente, le sezioni sono state incubate in IgG anti-coniglio di capra coniugato con biotina (1 h; 1: 500 in PBS +; Vector Laboratories), perossidasi avidina-biotina-rafano (1 h; ABC elite; 1: 1000 in PBS; Vector Laboratories) e 0.02% 3,3'-diamminobenzidina tetraidrocloruro (10 min; Sigma-Aldrich) con 0.02% nichel solfato in 0.1 m PB con perossido di idrogeno (0.015%). Le sezioni sono state montate su vetrini Superfrost plus (Fisher) e ricoperti con dibutilftalato xilene.

I numeri di celle ΔFosB-IR sono stati contati nel guscio NAc e core all'interno delle aree standard di analisi (400 × 600 μm) come precedentemente descritto (Pitchers et al., 2010b). Sono state contate due sezioni per sottoregione NAc, media per animale. Nell'esperimento del punto temporale, i numeri di cellule ΔFosB-IR sono stati espressi come un cambiamento di piega del gruppo di controllo ingenuo al punto temporale appropriato e confrontati tra gruppi esperti e ingenui per ogni sottoregione in ogni singolo punto temporale usando spaiato t prova con un livello di significatività di p <0.05. Negli esperimenti con ΔJunD-AAV e DR antagonista, sono stati utilizzati rispettivamente un ANOVA a due o unidirezionale e il metodo Holm-Sidak. Inoltre, le cellule ΔFosB-IR sono state contate nello striato dorsale (area di analisi: 200 × 600 μm), immediatamente dorsale al NAc e adiacente al ventricolo laterale, in tutti gli animali nell'esperimento dell'antagonista DR. ANOVA unidirezionale e t i test sono stati usati per confrontare i gruppi.

DiOlistics.

Per il punto temporale e l'esperimento del vettore virale ΔJunD, i ratti sono stati perfusi intracardialmente con 50 ml di soluzione salina (0.9%), seguiti da 500 ml di 2% paraformaldeide in 0.1 m PB. I cervelli sono stati sezionati (100 μm coronale) utilizzando un vibratomo (Microm) e sezioni memorizzate in 0.1 m PB con 0.01% sodio azide a 4 ° C. Il rivestimento delle particelle di tungsteno (diametro 1.3 μm, Bio-Rad) con il colorante lipocanico di DiC (1,1'-dioctadecil-3,3,3'3'-tetrametilindocarbocianina perclorato, Invitrogen) è stato eseguito come descritto in precedenza (Forlano e Woolley, 2010). Le particelle di tungsteno rivestite con DII sono state immesse nel tessuto in 160-180 psi utilizzando il sistema Helios Gene Gun (Bio-Rad) attraverso un filtro con dimensione dei pori 3.0 μm (BD Biosciences) e permesso di diffondersi attraverso le membrane neuronali in 0.1 m PB per 24 h quando protetto dalla luce a 4 ° C. Successivamente, le fette sono state postfisse in 4% paraformaldeide in PB per 3 h a temperatura ambiente, lavate in PB e montate in camere a telaio (Bio-Rad) con gelvatol contenente l'agente anti-sbiadimento 1,4-diazabiciclo (2,2) ottano ( 50 mg / ml, Sigma-Aldrich) (Lennette, 1978).

I neuroni marcati con DII sono stati esaminati utilizzando Zeiss Microscopio confocale LSM 510 m (Carl Zeiss) ed elio / neon 543 nm laser. Per ciascun animale, i neuroni 2-5 in ciascuna subregione NAc o nella shell (in base alla posizione in relazione ai punti di riferimento, incluso il ventricolo laterale e la commissura anteriore) negli esperimenti con ΔJunD-AAV e antagonista DR, sono stati utilizzati per localizzare una regione di interesse per una dendrite di secondo ordine per quantificazione della colonna vertebrale. Per ciascun neurone, i dendriti 2-4 sono stati analizzati per quantificare una lunghezza dendritica totale di 40-100 μm. I segmenti dendritici sono stati catturati usando 40 × obiettivo di immersione in acqua a intervalli 0.25 μm lungo il z-axis e un'immagine 3D è stata ricostruita (Zeiss) e subì la deconvoluzione (Autoquant X, Media Cybernetics) usando l'impostazione PSF adattiva (cieca) e teorica come raccomandato dal software. La densità della colonna vertebrale è stata quantificata utilizzando il modulo Filament del pacchetto software Imaris (versione 7.0, Bitplane). Sono stati espressi numeri di spine dendritiche per 10 μm, una media per ciascun neurone e quindi per ciascun animale. Le differenze statistiche sono state determinate utilizzando ANOVA bidirezionali nell'esperimento delle serie temporali tra animali sessualmente ingenui e animali esperti in ogni momento (fattori: esperienza sessuale e subregione NAc) e nell'esperimento ΔJunD (fattori: esperienza sessuale e vettore virale), e uno -way ANOVA nell'esperimento antagonista DR. I confronti di gruppo sono stati effettuati con il metodo Holm-Sidak con un livello significativo di p <0.05.

Preferenza di luogo condizionata.

Il progetto sperimentale di CPP era identico a quello descritto in precedenza (Pitchers et al., 2010a), utilizzando un apparato a tre comparti (Med Associates) e un design imparziale, con un singolo trial di condizionamento di d-Amph solfato (Amph; Sigma-Aldrich; 0.5 mg / ml / kg sc calcolato sulla base della base libera) nella camera accoppiata e salina nella camera spaiata a giorni alterni, e eseguita durante la prima metà della fase di luce. Gli animali di controllo hanno ricevuto soluzione salina in entrambe le camere.

I punteggi CPP sono stati calcolati per ciascun animale come il tempo trascorso (in secondi) nella camera accoppiata durante il post-test meno il pretest. Gli ANOVA unidirezionali e il metodo Holm-Sidak sono stati usati per confrontare i gruppi negli esperimenti del punto temporale. spaiato t test con significato impostato a p <0.05 è stato utilizzato per confrontare Naive-Sal e Naive Amph all'interno di ciascun punto temporale nell'esperimento del punto temporale e all'interno di ciascun trattamento con vettore virale nell'esperimento ΔJunD. Nell'esperimento temporale, sono stati utilizzati ANOVA unidirezionali e il metodo Holm-Sidak per confrontare i gruppi con esperienza sessuale (Exp-Sal, 7 d Exp Amph e 28 d Exp Amph) e non accoppiati t il test è stato utilizzato per confrontare i gruppi naive 2. L'ANOVA a due vie e il metodo Holm-Sidak sono stati usati per confrontare tutti i gruppi nell'esperimento dell'antagonista DR. Due non abbinati t i test sono stati usati per confrontare i gruppi Naive-Sal e Naive Amph con ciascuna condizione di trattamento del vettore virale (GFP o ΔJunD), poiché i dati erano troppo variabili nei gruppi ΔJunD per consentire l'analisi ANOVA. Tutti i livelli di significatività sono stati fissati a p <0.05.

Esperimenti di vettore virale

Ratti maschi sono stati anestetizzati con ketamina (87 mg / ml / kg; ip) e xilazina (13 mg / ml / kg ip), inseriti in un apparato stereotassico (Kopf Instruments) e hanno ricevuto microiniezioni bilaterali di vettori virali ricombinanti adeno-associati codificanti Solo GFP (proteina fluorescente verde) o ΔJunD (partner di legame dominante negativo di ΔFosB) e GFP, nel NAc (coordinate: AP + 1.5, ML ± 1.2 da bregma; DV -7.6 dal cranio), in un volume di 1.5 μl / emisfero su 7 min usando una siringa Hamilton (Harvard Apparatus). ΔJunD diminuisce la trascrizione ΔFosB mediata da eterodimerizzazione competitiva con ΔFosB e quindi impedendo il legame di ΔFosB alla regione AP-1 all'interno delle regioni di promotore dei geni target (Winstanley et al., 2007; Pitchers et al., 2010b). Anche se ΔJunD si lega con alta affinità a ΔFosB, è possibile che alcuni degli effetti osservati di ΔJunD possano essere mediati dall'antagonizzazione di altre proteine ​​AP-1. Tuttavia, sembra che ΔFosB sia la proteina AP-1 predominante espressa nelle condizioni testate (Pitchers et al., 2010b). Tra 3 e 4 alcune settimane dopo, gli animali hanno avuto esperienze sessuali durante le sessioni di accoppiamento consecutive 4 o sono rimasti ingenui per creare gruppi 4: GFP sessualmente ingenui, GFP sessualmente sperimentati, ΔJunD sessualmente naif e ΔJunD con esperienza sessuale. L'esperienza sessuale comprendeva la sessione di accoppiamento giornaliero consecutiva 4. Gli animali sono stati testati per CPP e diOlistics. La verifica dei siti di iniezione è stata eseguita come descritto in precedenza (Pitchers et al., 2010b). Le sezioni di NAc (coronale; 100 μm) sono state immunotrasformate per GFP (1: 20,000; anticorpo anti-GFP di coniglio; Invitrogen). La diffusione del virus era principalmente limitata alla porzione di shell del NAc, con ulteriore diffusione al nucleo.

Antagonisti D1R / D2R.

Ratti maschi sono stati anestetizzati con un'iniezione intraperitoneale (0.1 ml / kg) di ketamina (87 mg / ml) e xilazina (13 mg / ml) e inseriti in un apparato stereotassico (strumenti Kopf). Le cannule guida bilaterali 21 (Plastics One) sono state abbassate verso il NAc in AP + 1.7, ML ± 1.2 da bregma; -6.4 DV dal cranio e fissato con acrilico dentale, aderito a tre viti inserite nel cranio. Gli animali sono stati trattati quotidianamente per l'abitudine alle procedure di infusione durante un periodo di recupero della settimana 2. Quindici minuti prima dell'inizio di ciascuna sessione di accoppiamento 4 quotidiana introducendo la femmina recettiva, i ratti maschi hanno ricevuto microiniezioni bilaterali dell'antagonista D1R R (+) SCH-23390 cloridrato (Sigma-Aldrich), antagonista del recettore D2 (D2R) S- ( -) eticlopride cloridrato (Sigma-Aldrich) sono stati sciolti in soluzione fisiologica sterile (0.9%, ciascuno a 10 μg in 1 μl per emisfero, disciolto in 0.9% di soluzione salina), o soluzione salina (1.0 μl per emisfero), ad una velocità di 1.0 μl / min su un intervallo min 1 seguito da 1 min con la cannula di iniezione lasciata sul posto per la diffusione del farmaco. Il volume di questa iniezione infonderà sia il nucleo che il guscio, poiché le infusioni di 0.5 μl sono limitate alle suddivisioni del guscio o del nucleo (Laviolette et al., 2008). I dosaggi erano basati su studi precedenti che dimostravano che questi o più bassi dosaggi influenzavano il comportamento della droga o della ricompensa naturale (Laviolette et al., 2008; Roberts et al., 2012). I maschi di controllo rimasero sessualmente ingenui ma ricevettero una soluzione salina intra-NAc prima del posizionamento nella gabbia vuota, durante le sessioni di manipolazione giornaliera di 4. Una settimana dopo l'accoppiamento finale o la sessione di manipolazione, i maschi sono stati testati per l'anf CPP e l'analisi della colonna vertebrale e ΔFosB. L'uso di quattro sessioni, anziché di cinque sessioni come negli altri esperimenti, è stato scelto per eliminare il danno eccessivo al NAc causato dalle ripetute infusioni e quindi consentire l'analisi della colonna vertebrale e del ΔFosB. In effetti, il danno non era evidente e le analisi di colonna vertebrale e ΔFosB in NAc di animali infusi con soluzione salina hanno mostrato dati simili come gruppi non infusi negli esperimenti precedenti. Metodo ANOVA e Holm-Sidak a due vie con significato impostato su p <0.05 è stato utilizzato per determinare la facilitazione del comportamento sessuale indotta dall'esperienza sessuale.

Risultati

L'upregulation di ΔFosB indotta dall'esperienza sessuale dura a lungo

Innanzitutto, sono state determinate le correlazioni temporali tra i cambiamenti indotti dall'esperienza sessuale nell'espressione ÀFosB, le spine dendritiche nel NAc e l'Amph-CPP, in particolare dopo periodi brevi e prolungati di astinenza dalla ricompensa sessuale (7 o 28 d). In precedenza, è stato dimostrato che l'esperienza sessuale delle sessioni di accoppiamento giornaliero di 5 ha causato un accumulo di ΔFosB in tutto il sistema mesolimbico, in particolare nel NAc (Wallace et al., 2008; Pitchers et al., 2010b). In questi studi precedenti, i livelli di ÀFosB sono stati misurati entro 1 d dopo comportamento sessuale, e non era noto se l'accumulo di ΔFosB persistesse dopo periodi prolungati di astinenza della ricompensa. I maschi con esperienza sessuale sono stati perfusi con 1, 7 o 28 d dopo la conclusione delle sessioni di accoppiamento giornaliero di 5, durante i quali i maschi si sono accoppiati con un'eiaculazione. I controlli sessualmente ingenui sono stati perfusi allo stesso tempo dopo la sessione finale di 5. I numeri di celle ΔFosB-IR nella shell e nel core di NAc erano significativamente più alti dei controlli sessualmente ingenui in tutti i punti temporali (Fig. 1A, conchiglia; 1 d, p = 0.022; 7 d, p = 0.015; Fig. 1B: nucleo; 1 d, p = 0.024; 7 d, p <0.001; 28 d, p <0.001), tranne che nel guscio NAc dopo 28 giorni di astinenza (p = 0.280). Pertanto, la sovraregolazione ΔFosB persiste durante l'astinenza dopo l'esperienza sessuale per un periodo di almeno 28 d.

Immagine 1.     

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L'esperienza sessuale ha causato un aumento immediato e persistente del numero di cellule ΔFosB-IR. Piega la variazione del numero di celle ΔFosB-IR nel guscio NAc (A) e core (B) negli animali sessualmente esperti (neri) rispetto ai controlli sessualmente ingenui (bianchi) (n = 4 per ogni gruppo). I dati sono media di gruppo ± SEM. *p <0.05, differenza significativa rispetto ai controlli naive. Rappresentante di immagini di Naive 1 d (C), Exp 1 d (D), Exp 7 d (E) e Exp 28 d (F). ac, commissura anteriore. Barra della scala, 100 μm.

L'aumento del sesso indotto dalle spine dendritiche è transitorio

Pitchers et al. (2010a) precedentemente riportato usando tecniche di impregnazione di Golgi che l'esperienza sessuale seguita da 7 d, ma non 1 d, dall'astinenza della ricompensa ha causato un aumento significativo della ramificazione dendritica e del numero di spine dendritiche su guscio NAc e neuroni centrali (Pitchers et al., 2010a). Qui, la spinogenesi nei maschi sessualmente ingenui e con esperienza è stata esaminata con 7 d o 28 d dopo la sessione di accoppiamento finale. Gli attuali risultati utilizzando un metodo di etichettatura diOlistics hanno confermato che l'esperienza sessuale seguita da un periodo di astinenza sessuale 7 d ha aumentato il numero di spine dendritiche (F(1,8) = 9.616, p = 0.015; Fig. 2CORRENTE ALTERNATA). Nello specifico, il numero di spine dendritiche è aumentato significativamente nel guscio e nel nucleo del NAc (Fig. 2A: conchiglia, p = 0.011; nucleo, p = 0.044). Tuttavia, questa maggiore densità della colonna vertebrale era transitoria e non veniva più rilevata dopo un prolungato periodo di astinenza sessuale di 28 d nella subregione NAc (Fig. 2B).

Immagine 2.     

Immagine 2.    

L'esperienza sessuale ha causato un aumento del numero di spine dendritiche nel NAc e una ricompensa di Amph sensibilizzata. A, B, Il numero di spine dendritiche nella shell NAc e il nucleo di 7 d (A) o 28 d (DB di animali sessualmente ingenui [bianchi] e con esperienza [neri]; n = 4 o 5). I dati sono media di gruppo ± SEM. #p <0.05, differenza significativa rispetto ai controlli naive. C, Segmenti dendritici rappresentativi da gruppi Naive 7 e Exp 7 utilizzati per quantificare la densità della colonna vertebrale. Barra della scala, 3 μm. D, La quantità di tempo trascorso nella camera accoppiata (Amph o soluzione salina) durante il post-test meno il pretest (punteggio CPP) per animali sessualmente ingenui (bianchi) o esperti (neri) testati con 7 o 28 d dopo l'accoppiamento finale o sessione di manipolazione: Naive-Sal (7 d dopo la manipolazione; n = 8), Naive Amph (7 d dopo l'uso; n = 9), Exp-Sal (gruppi di animali combinati testati con 7 d o 28 d dopo l'accoppiamento; n = 7), 7 d Exp Amph (7 d dopo l'accoppiamento; n = 9) e 28 d Exp Amph (28 d dopo l'accoppiamento; n = 11). I gruppi Sal hanno ricevuto Sal in coppia con entrambe le camere. *p <0.05, differenza significativa rispetto ai controlli salini con esperienza sessuale.

La ricompensa di Amph sensibilizzata indotta da sesso è di lunga durata

In precedenza abbiamo dimostrato che l'esperienza sessuale seguita da 7-10 d di astinenza ha portato ad una ricompensa potenziata di Amph (Pitchers et al., 2010a). In particolare, gli animali con esperienza sessuale hanno formato una preferenza di luogo condizionata (CPP) significativa per dosi più basse di Amph (0.5 o 1.0 mg / kg) che non hanno indotto CPP nei controlli sessualmente ingenui. L'attuale studio ha confermato ed esteso questi risultati precedenti dimostrando una maggiore ricompensa di Amph in animali sessualmente esperti sia dopo un 7 d che con un periodo di astinenza sessuale 28 d (Fig. 2D; F(2,24) = 4.971, p = 0.016). In particolare, gli animali con esperienza sessuale con 7 o 28 d hanno trascorso un tempo significativamente maggiore nella camera accoppiata con Amph durante il post-test rispetto ai controlli negativi sessualmente sperimentati che hanno ricevuto soluzione fisiologica in entrambe le camere (Fig. 2D: Exp-Sal vs 7 d Exp AMPH, p = 0.032; vs 28 d Exp AMPH, p = 0.021). Confermando le scoperte precedenti, gli animali sessualmente ingenui non passarono più tempo nella camera accoppiata ad Amph durante il post-test e non differivano di preferenza dal gruppo di controllo della salinità sessualmente ingenuo (Fig. 2D) (Pitchers et al., 2010a).

L'attività ΔFosB è fondamentale per la ricompensa di Amph sensibilizzata indotta dall'esperienza sessuale

I risultati finora dimostrano che l'esperienza sessuale ha causato un accumulo a lungo termine di ΔFosB nei neuroni NAc correlato con una maggiore ricompensa di Amph. Per determinare se l'aumento dell'attività del ΔFosB è fondamentale per la ricompensa di Amph potenziata, ΔJunD, un partner di legame dominante negativo di ΔFosB che sopprime la trascrizione mediata da ΔFosB (Winstanley et al., 2007), era sovraespresso tramite trasferimento genico mediato da vettore virale nel NAc (Fig. 3A,B). I risultati dei test del CPP di Amph hanno mostrato che l'attenuazione dell'attività di ΔFosB esprimendo ΔJunD nel NAc ha impedito gli effetti dell'esperienza sessuale e 7 d l'astinenza del premio sessuale sulla ricompensa potenziata di Amph. Gli animali ΔJunD con esperienza sessuale non costituivano un CPP significativo per Amph e non differivano dagli animali ΔJunD sessualmente ingenui (Fig. 3B). Al contrario, animali con controllo GFP con esperienza sessuale hanno formato un CPP per Amph come indicato da un CPP significativamente maggiore rispetto ai controlli GFP sessualmente ingenui (Fig. 3B, p = 0.018).

Immagine 3.    

Immagine 3.    

Attenuando l'attività ΔFosB nel NAc ha bloccato la ricompensa AMPH sensibilizzata e aumenta il numero di spine NAc in animali con esperienza sessuale. A, Immagini rappresentative dell'espressione di GFP in tre animali che ricevono un'iniezione di αJunD virale-adeno-associato ricombinante diretto al nucleo accumbens, che illustra siti di iniezione piccoli (a sinistra), intermedi (medi) e grandi (a destra). ac, commissura anteriore; LV, ventricolo laterale. Barra della scala, 250 μm. B, Illustrazione schematica delle posizioni e dei modelli di diffusione più importanti del virus. In tutti gli animali, GFP è stato rilevato nella shell, ma la diffusione al core era variabile. C, La quantità di tempo trascorso nella camera accoppiata ad Amph durante il post-test meno il pretest (punteggio CPP) per animali sessualmente ingenui (bianchi) ed esperti (neri) che hanno ricevuto un'iniezione di vettore di controllo GFP (Naive, n = 9; Exp, n = 10) o il vettore ΔJunD (Naive, n = 9; Exp, n = 9). D, Immagini rappresentative di segmenti dendritici da GFP e DJunD sessualmente sperimentati utilizzati per quantificare la densità della colonna vertebrale. Barra della scala, 3 μm. E, Il numero di spine dendritiche nel NAc di animali sessualmente ingenui (bianchi) ed esperti (neri) che hanno ricevuto un'iniezione di vettore di controllo GFP o vettore di ΔJunD. I dati sono media di gruppo ± SEM. *p <0.05, differenza significativa rispetto ai controlli naive. #p <0.05, differenza significativa rispetto ai controlli con esperienza GFP.

Gli effetti attenuanti della sovraespressione di ΔJunD non erano il risultato di un'interruzione del comportamento sessuale durante l'acquisizione dell'esperienza sessuale. L'espressione di ΔJunD nel NAc ha precedentemente dimostrato di impedire la facilitazione del comportamento sessuale dopo l'esperienza sessuale (Pitchers et al., 2010b). In effetti, questo è stato confermato nell'esperimento in corso. Gli animali di controllo GFP hanno mostrato latenze più brevi per montare, intromissione ed eiaculazione, e meno monti e intromissioni durante il quarto giorno consecutivo dei test di accoppiamento, rispetto al primo giorno di accoppiamento (Tabella 1). Al contrario, gli animali iniettati con ΔJunD non hanno mostrato latenze significativamente più brevi per montare o l'intromissione o un numero inferiore di montature durante il quarto giorno di accoppiamento rispetto al primo. Pertanto, le infJunD infusioni nel NAc attenuavano gli effetti dell'esperienza sessuale. Tuttavia, non ci sono state differenze significative in nessuno dei parametri di accoppiamento tra controllo GFP e gruppi ΔJunD infusi durante uno qualsiasi dei test di accoppiamento, indicando che gli effetti delle infusioni ΔJunD sulla sensibilizzazione indotta da esperienza sessuale di Amph CPP non sono il risultato di differenze in esperienza di accoppiamento di per sé (Tabella 1).

Visualizza questa tabella:     

Tabella 1.    

Parametri del comportamento sessuale durante l'acquisizione di esperienze sessuali in gruppi che hanno ricevuto infusioni di NAC di vettori virali che esprimono GFP o ΔJunDa

ΔFosB è fondamentale per l'aumento indotto dall'esperienza sessuale delle spine dendritiche NAc

L'attività ΔFosB era necessaria anche per l'aumento della densità della colonna vertebrale dei neuroni NAc dopo l'esperienza sessuale e 7 per l'astinenza del sesso (Fig. 3C,D). Per l'analisi della colonna vertebrale nel NAc degli animali sopra descritti per CPP, l'ANOVA a due vie ha mostrato effetti significativi di entrambe le esperienze sessuali (F(1,34) = 31.768, p <0.001) e il trattamento del vettore virale (F(1,34) = 14.969, p = 0.001), nonché un'interazione (F(1,34) = 10.651, p = 0.005). In particolare, gli animali con controllo GFP con esperienza sessuale hanno un numero maggiore di spine NAc rispetto ai controlli GFP sessualmente ingenui (Fig. 3D: p <0.001), confermando il nostro precedente risultato (Pitchers et al., 2010a). Al contrario, gli animali ΔJunD con esperienza sessuale non erano significativamente diversi dai gruppi ΔJunD sessualmente ingenui ed erano significativamente inferiori rispetto agli animali con controllo GFP sessualmente sperimentati (Fig. 3D: p <0.001). Pertanto, l'espressione di ΔJunD nel NAc ha bloccato gli effetti dell'esperienza sessuale e ricompensa l'astinenza sulla spinogenesi di NAc.

L'antagonista D1R blocca l'upregulation di ΔFosB indotta dall'esperienza sessuale

Per determinare se l'attivazione di D1R o D2R nel NAc durante l'accoppiamento è necessaria per l'upfalutazione ΔFosB indotta dall'esperienza sessuale e la CPP sensibilizzata, gli animali hanno ricevuto infusioni locali di un antagonista D1R o D2R (o salina) nel NAc 15 min prima di ogni 4 sessioni di accoppiamento consecutive giornaliere. Soprattutto, né D1R né D2R infusioni di antagonisti nel NAc hanno iniziato l'iniziazione o l'espressione del comportamento sessuale durante una qualsiasi delle sessioni di accoppiamento (Fig. 4D-F). Allo stesso modo, L'antagonismo D1R o D2R non ha impedito effetti facilitativi dell'esperienza sessuale sull'accoppiamento, poiché tutti i gruppi hanno dimostrato di facilitare il comportamento sessuale, evidenziato da latenze di eiaculazione più brevi il giorno 4 rispetto al giorno 1 (Fig. 4F) (F(1,40) = 37.113, p <0.001; Sal, p = 0.004; D1R Ant, p = 0.007; D2R Ant, p <0.001).

Immagine 4.    

Immagine 4.    

Gli antagonisti del recettore della dopamina infusi nel NAc non hanno influenzato il comportamento sessuale. Sezioni Coronal NAc (A, + 2.2; B, + 1.7; C, + 1.2 di bregma) che indica i siti di iniezione intra-NAc per tutti gli animali. Le cannule erano bilaterali ma sono rappresentate unilateralmente per la facilità di presentazione di tutti gli animali (Naive-Sal, bianco, n = 7; Exp-Saline; grigio scuro, n = 9; Exp D1R Ant, grigio chiaro, n = 9; Exp D2R Ant, nero, n = 8). ac, commissura anteriore; LV, ventricolo laterale; CPu, caudato-putamen. Mount latency (D), latenza delle intromissioni (E) e la latenza dell'eiaculazione (F) per tutti i gruppi con esperienza sessuale (Saline, bianco; D1R Ant, grigio; D2R Ant, nero). I dati rappresentano la media ± SEM. *p <0.05, differenza significativa tra il giorno 1 e il giorno 4 durante il trattamento.

L'analisi del numero di cellule ΔFosB-IR nel NAc 7 d dopo l'ultima infusione di NAc e sessione di accoppiamento o manipolazione ha rivelato differenze significative tra i gruppi in entrambi i gusci NAc (F(3,29) = 18.070, p <0.001) e core (F(3,29) = 10.017, p <0.001). In primo luogo, l'esperienza sessuale nei controlli infusi con soluzione salina ha causato una significativa sovraregolazione di ΔFosB rispetto ai controlli sessualmente ingenui (Fig. 5A, conchiglia p <0.001; Fig. 5B: nucleo, p <0.001), confermando i risultati sopra. L'antagonismo di D1R, ma non di D2R, ha prevenuto o attenuato questa sovraregolazione di ΔFosB. Nel guscio NAc, i maschi con esperienza sessuale trattati con antagonisti D1R non hanno mostrato alcun aumento delle cellule ΔFosB-IR rispetto ai controlli sessualmente naive (Fig. 5A: p = 0.110) e l'espressione ΔFosB era significativamente più bassa rispetto ai maschi salini sessualmente esperti (Fig. 5A: p = 0.002). Nel core NAc, l'antagonismo D1R ha avuto un effetto parziale: ΔFosB era significativamente aumentato nei maschi trattati con antagonista D1R rispetto ai controlli naive salini (Fig. 5B: p = 0.031), ma questa sovraregolazione era significativamente più bassa rispetto ai maschi con esperienza salina trattati sessualmente (Fig. 5B: p = 0.012). Il trattamento con antagonisti del D2R non ha influenzato l'induzione del ΔFosB poiché i maschi con esperienza sessuale che hanno ricevuto l'antagonista D2R avevano un numero significativamente maggiore di cellule ΔFosB-IR rispetto ai controlli naive salini (Fig. 5A: conchiglia, p <0.001; Fig. 5B: nucleo, p <0.001) e maschi trattati con antagonisti D1R (Fig. 5A: conchiglia, p <0.001; Fig. 5B: nucleo, p = 0.013) e non differivano da quelli salini sessualmente sperimentati.

Immagine 5.     

Immagine 5.     

Il blocco di D1R nel NAc attenua l'aumento del numero di cellule ΔFosB-IR nel NAc di animali con esperienza sessuale. Piega la variazione del numero di celle ΔFosB-IR nel guscio NAc (A) e core (B) negli animali sessualmente esperti (neri) rispetto ai controlli sessualmente ingenui (bianchi) (Naive-Sal, n = 6; Exp-Saline, n = 7; Exp D1R Ant, n = 9; Exp D2R Ant, n = 8). I dati sono media di gruppo ± SEM. *p <0.05, differenza significativa rispetto ai controlli naive. #p <0.05, differenza significativa rispetto alla soluzione salina e agli animali con esperienza di formica D2R. Rappresentante di immagini di Naive Sal (C), Exp Sal ​​(D), Exp D1R Ant (E) e Exp D2R Ant (F). ac, commissura anteriore. Barra della scala, 100 μm.

Per controllare la potenziale diffusione degli antagonisti D1R o D2R nello striato dorsale, l'espressione di ÀFosB è stata analizzata in un'area immediatamente dorsale al NAc e adiacente al ventricolo laterale, in quanto l'induzione di ΔFosB nello striato dorsale da parte di psicostimolanti e oppiacei dipende da D1R attività (Zhang et al., 2002; Muller e Unterwald, 2005). L'esperienza sessuale ha aumentato il numero di cellule ΔFosB-ir nello striato dorsale nei maschi trattati con soluzione fisiologica (Naive-Sal: 35.6 ± 4.8 vs Exp-Sal: 82.9 ± 5.1; p <0.001), confermando il nostro rapporto precedente (Pitchers et al., 2010b). Inoltre, né D1R né D2R infusioni di antagonisti nel NAF affetto da esperienza sessuale indotta da ΔFosB nello striato dorsale (Exp-D1R: 82.75 ± 2.64 ir cells; Exp-D2R: 83.9 ± 4.4 ir cells; p <0.001 rispetto ai controlli Naive-Sal). Questi risultati suggeriscono che la diffusione delle infusioni di antagonisti era principalmente limitata al NAc.

L'antagonista D1R in NAc blocca la ricompensa di Amph sensibilizzata

Il blocco di D1R in NAc durante l'accoppiamento ha anche bloccato la ricompensa di Amph potenziata dall'esperienza sessuale, testato 7 d dopo l'ultima infusione di NAc e test di accoppiamento (F(3,29) = 2.956, p = 0.049). Gli animali con esperienza sessuale che hanno ricevuto la soluzione salina nel NAc durante le sessioni di accoppiamento hanno trascorso una quantità significativamente maggiore di tempo nella camera accoppiata ad Amph rispetto ai maschi sessualmente ingenui (Fig. 6A, p = 0.025), confermando i risultati sopra. Al contrario, gli animali con esperienza sessuale che hanno ricevuto l'antagonista intra-NAc D1R durante l'accoppiamento non hanno formato un CPP per Amph. Non differivano dai controlli sessualmente ingenui, e passavano molto meno tempo nella camera accoppiata ad Amph rispetto a quella salina (Fig. 6A: p = 0.049) o antagonista D2R (Fig. 6A: p = 0.038) infuse maschi sessualmente esperti. Le infusioni di antagonisti del D2R non hanno influenzato la ricompensa dell'Amph migliorata poiché animali con esperienza sessuale con le infusioni di antagonisti del NAN DXXRX hanno formato un Amph-CPP significativo rispetto ai controlli naive della salina (Fig. 6A: p = 0.040) e animali con esperienza antagonista D1R (Fig. 6A: p = 0.038) e non differivano da quelli salini sessualmente sperimentati.

Immagine 6.     

Immagine 6.     

Il blocco dei recettori D1 nel NAc abolisce la ricompensa di Amph sensibilizzata e l'aumento delle spine dendritiche negli animali con esperienza sessuale. A, La quantità di tempo trascorso nella camera accoppiata ad Amph durante il post-test meno il pretest (punteggio CPP, secondi) per l'ingenuo sessualmente (bianco, n = 6) e animali esperti (neri) che hanno ricevuto soluzione fisiologica (n = 7), antagonista D1R (n = 9), o antagonista D2R (n = 8). I dati sono media di gruppo ± SEM. *p <0.05, differenza significativa rispetto ai controlli salini naive. #p <0.05, differenza significativa rispetto agli animali D1R Ant. B, Il numero di spine dendritiche (per 10 μm) per sessualmente ingenuo (bianco, n = 7) e animali esperti (neri) che hanno ricevuto soluzione fisiologica (n = 8), antagonista D1R (n = 8), o antagonista D2R (n = 8). I dati sono media di gruppo ± SEM. *p <0.05, differenza significativa rispetto ai controlli salini naive. #p <0.05, differenza significativa rispetto ai controlli con soluzione salina esperti.

Il trattamento con antagonisti D1R blocca la spinogenesi indotta dall'esperienza sessuale

L'analisi della densità della colonna vertebrale nel NAc di questi stessi animali ha dimostrato che l'attivazione di D1R durante l'accoppiamento era necessaria per aumentare la densità della colonna vertebrale NAc dopo l'esperienza sessuale e 7 per l'astinenza della ricompensa sessuale (Fig. 6B; F(3,26) = 41.558, p <0.001). In particolare, i controlli con soluzione salina sessualmente sperimentati e gli animali antagonisti D2R avevano un numero significativamente maggiore di spine rispetto ai controlli con soluzione salina sessualmente naive (Fig. 6B: p <0.001) confermando i nostri risultati precedenti (Pitchers et al., 2010a) e risultati con i vettori virali di controllo GFP sopra descritti. Al contrario, gli animali infettati con antagonisti D1R sessualmente sperimentati non differivano dai controlli infusi con soluzione salina sessualmente ingenui (Fig. 6B). Vi è stato un parziale effetto dell'infusione dell'antagonista D2R poiché gli animali infusi con D2R hanno mostrato densità della colonna vertebrale significativamente inferiori rispetto ai controlli salini sessualmente sperimentati (Fig. 6B: p = 0.02), ma un numero significativamente maggiore di spine rispetto ai controlli sessualmente innocenti con salina e ai maschi esperti trattati con D1R (p <0.001; Fig. 6B). Pertanto, il blocco D1R nel NAc durante l'accoppiamento ha bloccato gli effetti dell'esperienza sessuale e ricompensa l'astinenza sulla spinogenesi di NAc.

Discussione

Nell'attuale studio, abbiamo dimostrato una cross-sensibilizzazione tra la ricompensa naturale e quella farmaceutica, quando la ricompensa naturale è seguita da un periodo di astinenza. In particolare, abbiamo dimostrato che l'esperienza con il comportamento sessuale, seguita da 7 o 28 d di astinenza, aumenta la ricompensa di Amph. Queste scoperte hanno somiglianze con il ruolo critico stabilito di un periodo di astinenza dalle droghe di abuso nell'incubazione del desiderio di droga (Lu et al., 2005; Thomas et al., 2008; Lupo, 2010b, 2012; Xue et al., 2012). Inoltre, il ΔFosB indotto dalla ricompensa naturale nel NAc è fondamentale per gli effetti di sensibilizzazione incrociata dell'astinenza naturale alla ricompensa sul premio psicostimolante, potenzialmente attraverso la spinogenesi nel NAc durante un periodo di astinenza della ricompensa. Abbiamo dimostrato che l'accumulo di ΔFosB nel NAc dopo l'esperienza sessuale è duraturo e dipende dall'attività di NAc D1R durante l'accoppiamento. A sua volta, questa upregolazione ΔFosB mediata da D1R nel NAc si è rivelata fondamentale per una maggiore ricompensa per Amph e per l'aumento della densità della colonna vertebrale nel NAc, anche se questi esiti dell'esperienza sessuale dipendono da un periodo di astinenza dalla ricompensa sessuale (Pitchers et al., 2010a). Infine, abbiamo dimostrato che la spinogenesi di NAc può contribuire allo sviluppo iniziale dell'espressione a breve termine della ricompensa di Amph sensibilizzata, ma non è critica per l'espressione continua della ricompensa potenziata, poiché l'aumento della densità della colonna vertebrale in NAc era transitorio e osservato dopo un 7 d, ma non 28 d, periodo di astinenza.

È noto da tempo che la dopamina viene rilasciata nel NAc durante il comportamento naturale della ricompensa, compreso il comportamento sessuale. Dopo l'introduzione di una femmina ricettiva, la dopamina extracellulare nel NAc è aumentata e rimane elevata durante l'accoppiamento (Fiorino et al., 1997). L'attuale studio ha mostrato che l'infusione di antagonisti del recettore della dopamina nel NAc durante l'accoppiamento non ha avuto un effetto sull'iniziazione o l'esecuzione del comportamento sessuale, che è coerente con l'idea che la dopamina non è coinvolta nell'espressione del comportamento ricompensa di per sé, ma piuttosto per attribuzione di salienza incentivante di segnali relativi al sesso (Berridge e Robinson, 1998). Infatti, i segnali predittivi della ricompensa sessuale causano l'attivazione dei neuroni all'interno del sistema di ricompensa della dopamina mesolimbica, incluse le cellule dopaminergiche nell'area tegmentale ventrale e il loro bersaglio, il NAc (Balfour et al., 2004). Il comportamento sessuale ripetuto induce ΔFosB nel NAc, che a sua volta media il rinforzo del comportamento sessuale indotto dall'esperienza (Pitchers et al., 2010b). I risultati attuali mostrano che l'upregulation ΔFosB indotta dall'accoppiamento dipende, in effetti, dall'attivazione D1R nel NAc durante l'accoppiamento. Questo risultato è coerente con precedenti studi che dimostrano che la somministrazione ripetuta di psicostimolante aumentava costantemente ΔFosB nei neuroni medi spinosi NAc che esprimono D1R (Lee et al., 2006; Kim et al., 2009) e che tale sovraregolazione ΔFosB dipende dall'attivazione D1R (Zhang et al., 2002). Inoltre, le risposte sensibilizzate ai farmaci, normalmente osservate in un animale con esperienza di somministrazione, possono essere prodotte in assenza di una precedente esposizione al farmaco a causa della sovraespressione di ΔFosB in D1R che esprimono i neuroni nello striato (Kelz et al., 1999). TInoltre, sia i premi naturali che quelli farmacologici aumentano il ΔFosB nel NAc attraverso un meccanismo dipendente da D1R per sensibilizzare i comportamenti di ricompensa.

Inoltre, i risultati attuali dimostrano che ΔFosB è un mediatore critico della sensibilizzazione incrociata tra l'esperienza della ricompensa naturale e la ricompensa psicostimolante. Come notato, l'attività ΔFosB nel NAc è stata precedentemente implicata nelle risposte sensibilizzate dei farmaci, in quanto la sovraespressione di ΔFosB nel NAc sensibilizza l'attivazione locomotoria alla cocaina dopo una precedente somministrazione acuta o ripetuta (Kelz et al., 1999), aumenta la sensibilità alla cocaina e alla morfina CPP (Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006) e causa l'auto-somministrazione di dosi più basse di cocaina (Colby et al., 2003). L'attuale studio mostra che il blocco dell'attività D1R o ΔFosB nel NAc durante l'accoppiamento ha abolito la sensibilizzazione indotta dall'esperienza sessuale della ricompensa di Amph.

L'attuale studio ha dimostrato che è necessario un periodo di astinenza dalla ricompensa sessuale per la sensibilizzazione della ricompensa di Amph e della spinogenesi di NAc. Ipotizziamo che ΔFosB durante questo periodo di astinenza influenzi la funzione neuronale alterando l'espressione genica a valle per iniziare la spinogenesi e alterare la forza sinaptica. Infatti, il blocco dell'induzione di ΔFosB nel NAc durante l'accoppiamento ha impedito l'aumento della densità della colonna vertebrale nel NAc rilevato dopo l'astinenza della ricompensa. Inoltre, l'infusione di un antagonista D1R nel NAc prima di ogni sessione di accoppiamento ha impedito l'aumento indotto dall'esperienza sessuale di ΔFosB e la conseguente maggiore densità della colonna vertebrale.

ΔFosB è un fattore di trascrizione che può agire come attivatore o repressore trascrizionale per influenzare l'espressione di una miriade di geni bersaglio che a sua volta può influenzare la densità della colonna vertebrale e la forza sinaptica nel NAc (Nestler, 2008). Più specificamente, ΔFosB attiva la chinasi ciclica-dipendente 5 (Bibb et al., 2001; Kumar et al., 2005), fattore nucleare κ B (NF-κB) (Russo et al., 2009b), e la subunità GluA2 del recettore AMPA del glutammato (Vialou et al., 2010) e rtrascrizione di epresses del primo gene c-fos immediato (Pitchers et al., 2010b) e istone metiltransferasi G9 (Maze et al., 2010). Cchinasi yclic-dipendente-5 regola le proteine ​​del citoscheletro e la crescita dei neuriti (Taylor et al., 2007). Inoltre, l'attivazione di NF-κB aumenta il numero di spine dendritiche nel NAc, mentre l'inibizione di NF-KB diminuisce le spine dendritiche basali e blocca l'aumento di spine indotto dalla cocaina (Russo et al., 2009b). Quindi, la ricompensa sessuale aumenta ΔFosB nel NAc, che può alterare la densità della colonna vertebrale NAc attraverso bersagli multipli (cioè chinasi ciclica-5, NF-κB) e che la conseguenza generale è la ricompensa della droga sensibilizzata, come è stato ipotizzato da Russo et al. (2009a) per le azioni di cocaina ripetuta.

Un'attenzione inaspettata nel presente studio è stata che l'aumento della densità della colonna vertebrale nel NAc era transitorio e non era più rilevato a 28 d dopo l'esperienza sessuale. Pertanto, l'aumento della densità della colonna vertebrale è stato correlato con l'inizio della ricompensa potenziata di Amph e può contribuire allo sviluppo iniziale o all'espressione a breve termine delle risposte sensibilizzate di Amph. Tuttavia, non è stata richiesta una maggiore densità della colonna vertebrale per la persistenza della ricompensa di Amph sensibilizzata dopo periodi prolungati di astinenza. Abbiamo precedentemente dimostrato che l'esperienza sessuale causa un aumento a breve termine (7, ma non 28, dopo l'ultimo accoppiamento) della subunità NR-1 del recettore NMDA nel NAc, che è tornato ai livelli basali dopo periodi prolungati di astinenza della ricompensa (Pitchers et al., 2012). Questo aumento dell'espressione del recettore NMDA è stato ipotizzato essere indicativo di sinapsi silenti indotte dall'esperienza sessuale (Huang et al., 2009; Brown et al., 2011; Pitchers et al., 2012), e suggestivo della possibilità che la crescita della colonna vertebrale indotta dall'esperienza sessuale dipenda dall'aumentata attività del recettore NMDA (Hamilton et al., 2012).

In conclusione, l'attuale studio evidenzia la cross-sensibilizzazione della ricompensa da una ricompensa naturale (sesso) e la sua dipendenza da un periodo di astinenza della ricompensa. Inoltre, questa plasticità comportamentale è stata mediata da ΔFosB tramite l'attivazione D1R nel NAc. Pertanto, i dati suggeriscono che la perdita di una ricompensa naturale dopo l'esperienza della ricompensa può rendere gli individui vulnerabili allo sviluppo della tossicodipendenza e che un mediatore di questa maggiore vulnerabilità è ΔFosB e i suoi obiettivi trascrizionali a valle.

Le note

  • Ricevuto ottobre 16, 2012.
  • Revisione ricevuta dicembre 12, 2012.
  • Accettato dicembre 23, 2012.

  • Questo lavoro è stato supportato dal Canadian Institutes of Health Research (LMC), dall'Istituto Nazionale di Salute Mentale (EJN) e dal Consiglio di Ricerca di Scienze Naturali e Ingegneria del Canada (KKP e LMC). Ringraziamo la Dott.ssa Catherine Woolley (Northwestern University) per l'assistenza con la tecnica di etichettatura diOlistic.

  • Gli autori non dichiarano alcun interesse finanziario in competizione.

  • La corrispondenza deve essere indirizzata al Dr. Lique M. Coolen, Dipartimento di Fisiologia e Biofisica, Centro Medico dell'Università del Mississippi, 2500 North State Street, Jackson, MS 39216. [email protected]

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Articoli che citano questo articolo

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LO STUDIO COMPLETO - SEZIONE DI DISCUSSIONE:

Nell'attuale studio, abbiamo dimostrato una cross-sensibilizzazione tra la ricompensa naturale e quella farmaceutica, quando la ricompensa naturale è seguita da un periodo di astinenza. Nello specifico, abbiamo dimostrato che l'esperienza con il comportamento sessuale, seguita da 7 o 28 d di astinenza, aumenta la ricompensa di Amph.

Questi risultati hanno somiglianze con il ruolo critico stabilito di un periodo di astinenza da droghe di abuso nell'incubazione del desiderio di droga (Lu et al., 2005; Thomas et al., 2008; Wolf, 2010b, 2012; Xue et al., 2012). Inoltre, il FosB indotto dalla ricompensa naturale nel NAc è fondamentale per gli effetti di sensibilizzazione incrociata dell'astinenza naturale alla ricompensa sullo stimolo psicostimolante, potenzialmente attraverso la spinogenesi nel NAc durante un periodo di astinenza della ricompensa.

Abbiamo dimostrato che l'accumulo di FosB nel NAc dopo l'esperienza sessuale è duraturo e dipende dall'attività di NAc D1R durante l'accoppiamento. A sua volta, questa upregulation FosB mediata da D1R nel NAc si è rivelata fondamentale per una maggiore ricompensa per Amph e per l'aumento della densità della colonna vertebrale nel NAc, anche se questi esiti dell'esperienza sessuale dipendono da un periodo di astinenza dalla ricompensa sessuale (Pitchers et al., 2010a). Infine, abbiamo dimostrato che la spinogenesi di NAc può contribuire allo sviluppo iniziale dell'espressione a breve termine della ricompensa di Amph sensibilizzata, ma non è critica per l'espressione continua della ricompensa potenziata, poiché l'aumento della densità della colonna vertebrale in NAc era transitorio e osservato dopo un 7 d, ma non 28 d, periodo di astinenza.

È noto da tempo che la dopamina viene rilasciata nel NAc durante il comportamento naturale della ricompensa, compreso il comportamento sessuale. Dopo l'introduzione di una femmina ricettiva, la dopamina extracellulare nel NAc è aumentata e rimane elevata durante l'accoppiamento (Fiorino et al., 1997). L'attuale studio ha mostrato che l'infusione di antagonisti del recettore della dopamina nel NAc durante l'accoppiamento non ha avuto un effetto sull'iniziazione o l'esecuzione del comportamento sessuale, che è coerente con l'idea che la dopamina non è coinvolta nell'espressione del comportamento ricompensa di per sé, ma piuttosto per attribuzione di salienza incentivante di segnali relativi al sesso (Berridge e Robinson, 1998). Infatti, i segnali predittivi della ricompensa sessuale causano l'attivazione dei neuroni all'interno del sistema di ricompensa della dopamina mesolimbica, incluse le cellule dopaminergiche nell'area tegmentale ventrale e il loro bersaglio, il NAc (Balfour et al., 2004).

Il comportamento sessuale ripetuto induce? FosB nel NAc, che a sua volta media il rinforzo del comportamento sessuale indotto dall'esperienza (Pitchers et al., 2010b). I risultati attuali mostrano che l'upregolazione FosB indotta dall'accoppiamento dipende, in effetti, dall'attivazione D1R nel NAc durante l'accoppiamento. Questo risultato è coerente con precedenti studi che dimostrano che la somministrazione ripetuta di psicostimolante è aumentata in modo persistente? FosB nei neuroni medi spinosi NAc che esprimono D1R (Lee et al., 2006; Kim et al., 2009) e che tale upregulation FosB dipende dall'attivazione di D1R (Zhang et al., 2002). Inoltre, le risposte sensibilizzate ai farmaci, normalmente osservate in un animale con esperienza farmacologica, possono essere prodotte in assenza di precedente esposizione al farmaco mediante la sovraespressione di FosB nei neuroni esprimenti D1R nello striato (Kelz et al., 1999). Quindi, sia i premi naturali che quelli farmacologici aumentano? FosB nel NAc tramite un meccanismo dipendente da D1R per sensibilizzare i comportamenti di ricompensa.

Inoltre, i risultati attuali dimostrano che FosB è un mediatore critico della sensibilizzazione incrociata tra l'esperienza della ricompensa naturale e la ricompensa psicostimolante. Come notato, l'attività FosB nel NAc è stata precedentemente implicata nelle risposte sensibilizzate dei farmaci, in quanto la sovraespressione di FosB nel NAc sensibilizza l'attivazione locomotoria alla cocaina dopo una precedente somministrazione acuta o ripetuta (Kelz et al., 1999), aumenta la sensibilità alla cocaina e morfina CPP (Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006) e causa l'auto-somministrazione di dosi più basse di cocaina (Colby et al., 2003). Lo studio attuale lo dimostra blocco di D1R o attività di FosB nel NAc durante l'accoppiamento sessuale soppresso esperienza di sensibilizzazione indotta di ricompensa di Amph. TI naturali, i benefici della droga non solo convergono sullo stesso percorso neurale, ma convergono sugli stessi mediatori molecolari (Nestler et al., 2001; Wallace et al., 2008; Hedges et al., 2009; Pitchers et al., 2010b), e probabilmente negli stessi neuroni nel NAc (Frohmader et al., 2010b), influenzare la salienza degli incentivi e il "volere" di entrambi i tipi di ricompense (Berridge e Robinson, 1998).

L'attuale studio ha dimostrato che è necessario un periodo di astinenza dalla ricompensa sessuale per la sensibilizzazione della ricompensa di Amph e della spinogenesi di NAc. Ipotizziamo che FosB durante questo periodo di astinenza influenzi la funzione neuronale alterando l'espressione genica a valle per iniziare la spinogenesi e alterare la forza sinaptica. Infatti, bloccare l'induzione di? FosB nel NAc durante l'accoppiamento ha impedito l'aumento della densità della colonna vertebrale nel NAc rilevato dopo l'astinenza della ricompensa. Inoltre, iol'infusione di un antagonista D1R nel NAc prima di ogni sessione di accoppiamento ha impedito l'aumento indotto dall'esperienza sessuale di FosB e la conseguente maggiore densità della colonna vertebrale. FosB è un fattore di trascrizione che può agire come attivatore o repressore trascrizionale per influenzare l'espressione di una miriade di geni bersaglio che a sua volta può influenzare la densità della colonna e la forza sinaptica nel NAc (Nestler, 2008). Più specificamente,? FosB attiva chinasi-5 ciclico-dipendente (Bibb et al., 2001; Kumar et al., 2005), fattore nucleare? B (NF-? B) (Russo et al., 2009b), e la subunità GluA2 del recettore AMPA del glutammato (Vialou et al., 2010) e reprime la trascrizione del gene c-fos immediatamente precoce (Pitchers et al., 2010b) e istone metiltransferasi G9 (Maze et al., 2010). La chinasi Cyclicdependent-5 regola le proteine ​​del citoscheletro e l'escrescenza dei neuriti (Taylor et al., 2007). Inoltre, l'attivazione di NF-? B aumenta il numero di spine dendritiche nel NAc, mentre l'inibizione di NF-? B diminuisce le spine dendritiche basali e blocca l'aumento di spine indotto dalla cocaina (Russo et al., 2009b). Quindi, la ricompensa sessuale aumenta? FosB nel NAc, che può alterare la densità della colonna vertebrale NAc attraverso bersagli multipli (cioè, chinasi ciclica-dipendente-5, NF-? B) ae che la conseguenza generale è la ricompensa della droga sensibilizzata, come è stato ipotizzato da Russo et al. (2009a) per le azioni di cocaina ripetuta

Un'attenzione inaspettata nel presente studio è stata che l'aumento della densità della colonna vertebrale nel NAc era transitorio e non era più rilevato a 28 d dopo l'esperienza sessuale. Pertanto, l'aumento della densità della colonna vertebrale è stato correlato con l'inizio della ricompensa potenziata di Amph e può contribuire allo sviluppo iniziale o all'espressione a breve termine delle risposte sensibilizzate di Amph. Tuttavia, ioLa densità della colonna vertebrale non era necessaria per la persistenza della ricompensa di Amph sensibilizzata dopo periodi prolungati di astinenza. Abbiamo precedentemente dimostrato che l'esperienza sessuale causa un aumento a breve termine (7, ma non 28, dopo l'ultimo accoppiamento) della subunità NR-1 del recettore NMDA nel NAc, che è tornato ai livelli basali dopo periodi prolungati di astinenza della ricompensa (Pitchers et al., 2012). Questo aumento dell'espressione del recettore NMDA è stato ipotizzato essere indicativo di sinapsi silenti indotte dall'esperienza sessuale (Huang et al., 2009; Brown et al., 2011; Pitchers et al., 2012) e suggestivo della possibilità che l'esperienza sessuale indotta la crescita della colonna vertebrale dipende dall'aumento dell'attività del recettore NMDA (Hamilton et al., 2012).

In conclusione, lo studio attuale evidenzia la crosssensibilizzazione della ricompensa di farmaci da una ricompensa naturale (sesso) e la sua dipendenza da un periodo di astinenza della ricompensa. Inoltre, questa plasticità comportamentale è stata mediata da FosB tramite l'attivazione di D1R nel NAc. Pertanto, i dati suggeriscono che la perdita di una ricompensa naturale dopo l'esperienza della ricompensa può rendere gli individui vulnerabili allo sviluppo della tossicodipendenza e che un mediatore di questa maggiore vulnerabilità è FosB e i suoi obiettivi trascrizionali a valle.