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. 20 febbraio 2013;33(8):3434-3442.

STUDIO COMPLETO

Lanciatori KK , Vialou V , Nestler EJ , Laviolette SR , Lehman MN , Coolen 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 neuroplasticità nel circuito naturale della ricompensa, in particolare nel nucleo accumbens (NAc), causando così lo sviluppo e l'espressione di comportamenti di dipendenza. Recenti evidenze suggeriscono che le ricompense naturali possano causare cambiamenti simili nel NAc, il che indica che le droghe potrebbero attivare meccanismi di plasticità condivisi con le ricompense naturali, consentendo un'interazione unica tra ricompense naturali e ricompense indotte dalle droghe.

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.

Nel loro insieme, questi risultati dimostrano che le droghe d'abuso e i comportamenti naturali di ricompensa agiscono su meccanismi molecolari e cellulari comuni di plasticità che controllano la vulnerabilità alla tossicodipendenza, e che questa maggiore vulnerabilità è mediata da ΔFosB e dai suoi bersagli 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 del presente studio era determinare i meccanismi cellulari che mediano la plasticità indotta dall'esperienza sessuale, la quale a sua volta causa un aumento della gratificazione indotta dalle droghe. In particolare, è stato studiato il ruolo del fattore di trascrizione ΔFosB, poiché è coinvolto negli effetti sia delle ricompense naturali che di quelle indotte dalle droghe ( 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, è stato esaminato il ruolo dei recettori dopaminergici D1 (D1R) nella plasticità neurale indotta dall'esperienza sessuale, poiché l'induzione di NAc ΔFosB e l'aumento della densità delle spine dendritiche dopo la somministrazione di psicostimolanti sono espressi nei neuroni contenenti D1R ( Lee et al., 2006 ; Kim et al., 2009 ) e dipendono dall'attivazione di 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 svolte durante la fase iniziale di buio (tra 2 e 6 ore dall'inizio del periodo di buio) sotto una debole illuminazione rossa, in gabbie di prova pulite (60 × 45 × 50 cm). I ratti maschi si sono accoppiati fino all'eiaculazione durante 4 o 5 sessioni di accoppiamento giornaliere. Sono state scelte cinque sessioni perché in precedenza avevamo dimostrato che questo paradigma causa una facilitazione a lungo termine del comportamento sessuale ( Pitchers et al., 2010b ), una sensibilizzazione incrociata all'attività locomotoria dell'anfetamina ( Pitchers et al., 2010a ) e una ricompensa ( Pitchers et al., 2010a ). L'eiaculazione è stata scelta come punto finale di ogni sessione di accoppiamento perché in precedenza avevamo dimostrato che è essenziale per gli effetti dell'esperienza sessuale sulla sensibilizzazione locomotoria dell'anfetamina ( Pitchers et al., 2010a ), che non si verificava quando agli animali era permesso di accoppiarsi con le femmine senza mostrare l'eiaculazione. I parametri del comportamento sessuale (ovvero, latenza al primo accoppiamento, intromissione ed eiaculazione, e numero di accoppiamenti e intromissioni) sono stati registrati come descritto in precedenza ( Pitchers et al., 2010b ). Per tutti gli esperimenti, i gruppi sessualmente esperti sono stati abbinati in base al 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 è stato loro permesso di accoppiarsi durante periodi di astinenza sessuale di 1, 7 o 28 giorni. Gli animali che sono rimasti sessualmente inesperti sono stati maneggiati e alloggiati nelle stesse stanze dei maschi sessualmente esperti. Inoltre, i controlli inesperti sono stati posti in gabbie di prova pulite per un'ora durante 5 giorni consecutivi, senza accesso a una femmina ricettiva.

Espressione ÀFosB.

Gli animali sono stati profondamente anestetizzati (pentobarbital sodico; 390 mg/kg; ip) e perfusi per via intracardiaca con 50 ml di soluzione fisiologica allo 0.9%, seguiti da 500 ml di paraformaldeide al 4% (Sigma-Aldrich) in tampone fosfato (PB) 0.1 m per gli esperimenti con il punto temporale e con l'antagonista del recettore della dopamina (DR). I cervelli sono stati rimossi e post-fissati per 1 ora a temperatura ambiente nello stesso fissativo, quindi conservati a 4°C in saccarosio al 20% e azide di sodio allo 0.01% in PB 0.1 m. Per gli esperimenti con l'antagonista del recettore della dopamina, i cervelli sono stati rimossi e divisi a metà lungo l'asse sagittale. Una metà è stata conservata in PB e utilizzata per DiOlistics, mentre l'altra è stata processata per ΔFosB. Sezioni coronali (35 μm) sono state tagliate con un microtomo a congelamento (Microm H400R), raccolte in quattro serie parallele in soluzione crioprotettiva (30% di saccarosio e 30% di glicole etilenico in PB 0.1 M) e conservate a -20 °C. Le sezioni flottanti sono state lavate abbondantemente con PBS 0.1 M, pH 7.35, tra le incubazioni, e tutte le fasi sono state eseguite a temperatura ambiente. Le sezioni sono state esposte a H₂O₂ all'1% ( 10 min) e alla soluzione di incubazione (1 h; PBS contenente 0.1% di BSA, Fisher; e 0.4% di Triton X-100, Sigma-Aldrich) . Le sezioni sono state quindi incubate per una notte con un anticorpo policlonale di coniglio pan-FosB (1:5K; sc-48 Santa Cruz Biotechnology), precedentemente validato ( Perrotti et al., 2004 , 2008 ; Pitchers et al., 2010b ). L'anticorpo pan-FosB è stato prodotto contro una regione interna condivisa da FosB e ΔFosB ed è stato precedentemente caratterizzato per visualizzare specificamente le cellule ΔFosB nei punti temporali utilizzati in questo studio (>1 giorno dopo lo stimolo) ( Perrotti et al., 2004 , 2008 ; Pitchers et al., 2010b ). Successivamente, le sezioni sono state incubate con IgG di capra anti-coniglio coniugata con biotina (1 ora; 1:500 in PBS+; Vector Laboratories), avidina-biotina-perossidasi di rafano (1 ora; ABC elite; 1:1000 in PBS; Vector Laboratories) e 3,3′-diaminobenzidina tetraidrocloruro allo 0.02% (10 minuti; Sigma-Aldrich) con solfato di nichel allo 0.02% in PB 0.1 m con perossido di idrogeno (0.015%). Le sezioni sono state montate su vetrini Superfrost plus (Fisher) e coperte con dibutilftalato xilene.

Il numero di cellule ΔFosB-IR è stato contato nello strato e nel nucleo del NAc all'interno di aree di analisi standard (400 × 600 μm) come precedentemente descritto ( Pitchers et al., 2010b ). Sono state contate due sezioni per ogni sottoregione del NAc, con una media per animale. Nell'esperimento con i punti temporali, il numero di cellule ΔFosB-IR è stato espresso come variazione relativa rispetto al gruppo di controllo naive al punto temporale appropriato e confrontato tra gruppi esperti e naive per ogni sottoregione in ogni singolo punto temporale utilizzando test t non appaiati con un livello di significatività di p < 0.05. Negli esperimenti con ΔJunD-AAV e antagonista DR, sono stati utilizzati rispettivamente un'ANOVA a due vie o a una via e il metodo di Holm-Sidak. Inoltre, le cellule ΔFosB-IR sono state contate nello striato dorsale (area di analisi: 200 × 600 μm), immediatamente dorsalmente al NAc e adiacente al ventricolo laterale, in tutti gli animali nell'esperimento con antagonista del recettore della dopamina (DR). Per il confronto tra i gruppi sono stati utilizzati l'ANOVA a una via e il test t di Student.

DiOlistics.

Per l'esperimento con il vettore virale ΔJunD e il punto temporale, i ratti sono stati perfusi per via intracardiaca con 50 ml di soluzione salina (0.9%), seguiti da 500 ml di paraformaldeide al 2% in PB 0.1 m. I cervelli sono stati sezionati (100 μm coronali) utilizzando un vibratomo (Microm) e le sezioni sono state conservate in PB 0.1 m con azide di sodio allo 0.01% a 4°C. Il rivestimento delle particelle di tungsteno (diametro 1.3 μm, Bio-Rad) con il colorante carbocianinico lipofilo DiI (1,1′-dioctadecil-3,3,3′3′-tetrametilindocarbocianina perclorato; Invitrogen) è stato eseguito come precedentemente descritto ( Forlano e Woolley, 2010 ). Particelle di tungsteno rivestite con DiI sono state introdotte nel tessuto a 160–180 psi utilizzando il sistema Helios Gene Gun (Bio-Rad) attraverso un filtro con porosità di 3.0 μm (BD Biosciences) e lasciate diffondere attraverso le membrane neuronali in PB 0.1 m per 24 ore al riparo dalla luce a 4°C. Successivamente, le sezioni sono state post-fissate in paraformaldeide al 4% in PB per 3 ore a temperatura ambiente, lavate in PB e montate in camere sigillate (Bio-Rad) con gelvatolo 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 visualizzati utilizzando un microscopio confocale Zeiss LSM 510 m ( Carl Zeiss ) e un laser a elio/neon da 543 nm. Per ciascun animale, 2-5 neuroni in ogni sottoregione del NAc, o nel guscio (in base alla posizione rispetto a punti di riferimento, tra cui il ventricolo laterale e la commissura anteriore) negli esperimenti con ΔJunD-AAV e antagonisti del recettore della dopamina (DR), sono stati utilizzati per localizzare una regione di interesse su un dendrite di secondo ordine per la quantificazione delle spine dendritiche. Per ciascun neurone, sono stati analizzati 2-4 dendriti per quantificare una lunghezza dendritica totale di 40-100 μm. I segmenti dendritici sono stati acquisiti utilizzando un obiettivo a immersione in acqua 40× a intervalli di 0.25 μm lungo l' asse z , e un'immagine 3D è stata ricostruita ( Zeiss ) e sottoposta a deconvoluzione (Autoquant X, Media Cybernetics) utilizzando le impostazioni PSF adattive (cieche) e teoriche come raccomandato dal software. La densità delle spine è stata quantificata utilizzando il modulo Filament del pacchetto software Imaris (versione 7.0, Bitplane). Il numero di spine dendritiche è stato espresso per 10 μm, mediato per ciascun neurone e poi per ciascun animale. Le differenze statistiche sono state determinate utilizzando ANOVA a due vie nell'esperimento di serie temporali tra animali sessualmente ingenui ed esperti in ciascun punto temporale (fattori: esperienza sessuale e sottoregione NAc) e nell'esperimento ΔJunD (fattori: esperienza sessuale e vettore virale), e ANOVA a una via nell'esperimento con antagonista DR. I confronti tra i gruppi sono stati effettuati con il metodo Holm-Sidak, con un livello di significatività di p < 0.05.

Preferenza di luogo condizionata.

Il disegno sperimentale CPP era identico a quello precedentemente descritto ( Pitchers et al., 2010a ), utilizzando un apparato a tre compartimenti non distorto (Med Associates) e un disegno non distorto, con una singola prova di condizionamento a accoppiamento di solfato di d-Amph (Amph; Sigma-Aldrich; 0.5 mg/ml/kg sc calcolato sulla base della base libera) nella camera accoppiata e soluzione fisiologica nella camera non accoppiata a giorni alterni, ed eseguita durante la prima metà della fase di luce. Gli animali di controllo hanno ricevuto soluzione fisiologica 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 pre-test. Sono state utilizzate ANOVA a una via e il metodo di Holm-Sidak per confrontare i gruppi negli esperimenti con punti temporali. Il test t non accoppiato con significatività impostata a p < 0.05 è stato utilizzato per confrontare Naive-Sal e Naive Amph all'interno di ciascun punto temporale nell'esperimento con punti temporali e all'interno di ciascun trattamento con vettore virale nell'esperimento ΔJunD. Nell'esperimento temporale, sono state utilizzate ANOVA a una via e il metodo di Holm-Sidak per confrontare i gruppi sessualmente esperti (Exp-Sal, 7 d Exp Amph e 28 d Exp Amph), e il test t non accoppiato è stato utilizzato per confrontare i 2 gruppi naive. ANOVA a due vie e il metodo di Holm-Sidak sono stati utilizzati per confrontare tutti i gruppi nell'esperimento con antagonista DR. Sono stati utilizzati due test t non appaiati per confrontare i gruppi Naive-Sal e Naive Amph con ciascuna condizione di trattamento con vettore virale (GFP o ΔJunD), poiché i dati erano troppo variabili nei gruppi ΔJunD per consentire un'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), posizionati in un apparato stereotassico (Kopf Instruments) e sottoposti a microiniezioni bilaterali di vettori virali adeno-associati ricombinanti 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 dal bregma; DV −7.6 dal cranio), in un volume di 1.5 μl/emisfero in 7 minuti utilizzando una siringa Hamilton (Harvard Apparatus). ΔJunD diminuisce la trascrizione mediata da ΔFosB eterodimerizzando in modo competitivo con ΔFosB e impedendo quindi il legame di ΔFosB alla regione AP-1 all'interno delle regioni promotrici dei geni bersaglio ( Winstanley et al., 2007 ; Pitchers et al., 2010b ). Sebbene ΔJunD si leghi con elevata affinità a ΔFosB, è possibile che alcuni degli effetti osservati di ΔJunD possano essere mediati dall'antagonismo 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 settimane dopo, gli animali hanno avuto esperienza sessuale durante 4 sessioni di accoppiamento consecutive o sono rimasti ingenui per creare 4 gruppi: GFP sessualmente ingenui, GFP sessualmente esperti, ΔJunD sessualmente ingenui e ΔJunD sessualmente esperti. L'esperienza sessuale consisteva in 4 sessioni di accoppiamento giornaliere consecutive. 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 ). Sezioni del NAc (coronali; 100 μm) sono state processate immunologicamente per GFP (1:20,000; anticorpo anti-GFP di coniglio; Invitrogen). La diffusione del virus è stata principalmente limitata alla porzione esterna 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 posizionati in un apparato stereotassico (Kopf Instruments). Cannule guida bilaterali da 21 gauge (Plastics One) sono state abbassate verso il NAc a AP +1.7, ML ±1.2 dal bregma; −6.4 DV dal cranio e fissate con resina acrilica dentale, aderente a tre viti inserite nel cranio. Gli animali sono stati manipolati quotidianamente per abituarli alle procedure di infusione durante un periodo di recupero di 2 settimane. Quindici minuti prima dell'inizio di ciascuna delle 4 sessioni di accoppiamento giornaliere, introducendo la femmina ricettiva, i ratti maschi hanno ricevuto microiniezioni bilaterali dell'antagonista del recettore D1R R(+)SCH-23390 cloridrato (Sigma-Aldrich), dell'antagonista del recettore D2 (D2R) S-(-)eticlopride cloridrato (Sigma-Aldrich) disciolti in soluzione fisiologica sterile (0.9%; ciascuno a 10 μg in 1 μl per emisfero; disciolto in soluzione fisiologica allo 0.9%) o di soluzione fisiologica (1.0 μl per emisfero), a una velocità di flusso di 1.0 μl/min per un intervallo di 1 minuto seguito da 1 minuto con la cannula di iniezione lasciata in posizione 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 sono stati basati su studi precedenti che mostravano come questi o dosaggi inferiori influenzassero il comportamento di ricompensa farmacologica o naturale ( Laviolette et al., 2008 ; Roberts et al., 2012 ). I maschi di controllo sono rimasti sessualmente ingenui ma hanno ricevuto soluzione salina intra-NAc prima di essere collocati nella gabbia di prova vuota, durante 4 sessioni di manipolazione giornaliere. Una settimana dopo l'ultima sessione di accoppiamento o manipolazione, i maschi sono stati testati per l'Amph CPP e per l'analisi di spine e ΔFosB. L'uso di quattro sessioni, anziché cinque come negli altri esperimenti, è stato scelto per eliminare i danni eccessivi al NAc causati dalle infusioni ripetute e consentire quindi l'analisi di spine e ΔFosB. In effetti, non si sono riscontrati danni evidenti e le analisi di spine e ΔFosB nel NAc degli animali a cui era stata infusa soluzione salina hanno mostrato dati simili a quelli dei gruppi non infusi negli esperimenti precedenti. Per determinare la facilitazione del comportamento sessuale indotta dall'esperienza sessuale è stata utilizzata l'ANOVA a due vie e il metodo di Holm-Sidak con significatività impostata a p < 0.05.

Risultati

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

Innanzitutto, sono state determinate le correlazioni temporali tra le modifiche indotte dall'esperienza sessuale nell'espressione di ΔFosB, nelle spine dendritiche nel NAc e nell'Amph-CPP, in particolare dopo brevi e prolungati periodi di astinenza dalla ricompensa sessuale (7 o 28 giorni). Precedentemente, è stato dimostrato che l'esperienza sessuale di 5 sessioni di accoppiamento giornaliere causava 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 ΔFosB sono stati misurati entro 1 giorno dal comportamento sessuale e non era noto se l'accumulo di ΔFosB persistesse dopo periodi prolungati di astinenza dalla ricompensa. I maschi sessualmente esperti sono stati perfusi 1, 7 o 28 giorni dopo l'ultima delle 5 sessioni di accoppiamento giornaliere, durante le quali i maschi si sono accoppiati con una sola eiaculazione. I controlli sessualmente inesperti sono stati perfusi nello stesso momento dopo l'ultima delle 5 sessioni di manipolazione giornaliere. Il numero di cellule ΔFosB-IR nel guscio e nel nucleo del NAc era significativamente più alto rispetto ai controlli sessualmente inesperti in tutti i momenti ( Fig. 1 A : guscio; 1 giorno, p = 0.022; 7 giorni, p = 0.015; Fig. 1 B : nucleo; 1 giorno, p = 0.024; 7 giorni, p < 0.001; 28 giorni, p < 0.001), tranne che nel guscio del NAc dopo 28 giorni di astinenza ( p = 0.280). Pertanto, la sovraregolazione di ΔFosB persiste durante l'astinenza dopo l'esperienza sessuale per un periodo di almeno 28 giorni.

Immagine 1.     

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L'esperienza sessuale ha causato un aumento immediato e persistente del numero di cellule ΔFosB-IR. Variazione del numero di cellule ΔFosB-IR nel guscio ( A ) e nel nucleo ( B ) del NAc in animali sessualmente esperti (neri) rispetto a controlli sessualmente ingenui (bianchi) ( n = 4 per gruppo). I dati sono espressi come media del gruppo ± SEM. * p < 0.05, differenza significativa rispetto ai controlli ingenui. Immagini rappresentative di Naive 1 d ( C ), Exp 1 d ( D ), Exp 7 d ( E ) e Exp 28 d ( F ). ac, Commissura anteriore. Barra di scala, 100 μm.

L'aumento del sesso indotto dalle spine dendritiche è transitorio

Pitchers et al. (2010a) hanno precedentemente riportato, utilizzando tecniche di impregnazione di Golgi, che l'esperienza sessuale seguita da 7 giorni, ma non da 1 giorno, di astinenza dalla ricompensa causava un aumento significativo della ramificazione dendritica e del numero di spine dendritiche sui neuroni del guscio e del nucleo del NAc ( Pitchers et al., 2010a ). Qui, la spinogenesi in maschi sessualmente inesperti ed esperti è stata esaminata 7 o 28 giorni dopo l'ultima sessione di accoppiamento. I risultati attuali, utilizzando un metodo di marcatura diOlistics, hanno confermato che l'esperienza sessuale seguita da un periodo di astinenza sessuale di 7 giorni ha aumentato il numero di spine dendritiche ( F (1,8) = 9.616, p = 0.015; Fig. 2 A–C ). In particolare, il numero di spine dendritiche è risultato significativamente aumentato nel guscio e nel nucleo del NAc ( Fig. 2 A : guscio, p = 0.011; nucleo, p = 0.044). Tuttavia, questo aumento della densità delle spine era transitorio e non veniva più rilevato dopo un periodo prolungato di astinenza sessuale di 28 giorni in entrambe le sottoregioni del NAc ( Fig. 2 B ).

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

Abbiamo precedentemente dimostrato che l'esperienza sessuale seguita da 7-10 giorni di astinenza ha portato a un aumento della ricompensa da anfetamina ( Pitchers et al., 2010a ). Nello specifico, gli animali sessualmente esperti hanno formato una significativa preferenza condizionata di luogo (CPP) per dosi più basse di anfetamina (0.5 o 1.0 mg/kg) che non inducevano CPP nei controlli sessualmente inesperti. Il presente studio ha confermato ed esteso questi risultati precedenti dimostrando un aumento della ricompensa da anfetamina negli animali sessualmente esperti sia dopo un periodo di astinenza sessuale di 7 giorni che di 28 giorni ( Fig. 2 D ; F (2,24) = 4.971, p = 0.016). Nello specifico, gli animali sessualmente esperti con un periodo di astinenza di 7 o 28 giorni hanno trascorso un tempo significativamente maggiore nella camera associata ad Amph durante il post-test rispetto ai controlli negativi sessualmente esperti che hanno ricevuto soluzione fisiologica in entrambe le camere ( Fig. 2 D : Exp-Sal vs 7 d Exp AMPH, p = 0.032; vs 28 d Exp AMPH, p = 0.021). Confermano i risultati precedenti, gli animali sessualmente inesperti non hanno trascorso più tempo nella camera associata ad Amph durante il post-test e non differivano nella preferenza dal gruppo di controllo sessualmente inesperto trattato con soluzione fisiologica ( Fig. 2 D ) ( Pitchers et al., 2010a ).

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

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

Immagine 3.    

Immagine 3.    

L'attenuazione dell'attività di ΔFosB nel NAc ha bloccato la ricompensa sensibilizzata da AMPH e l'aumento del numero di spine nel NAc in animali sessualmente esperti . A , Immagini rappresentative dell'espressione di GFP in tre animali che hanno ricevuto un'iniezione di virus adeno-associato ricombinante-ΔJunD diretta al nucleo accumbens, che illustrano siti di iniezione piccoli (a sinistra), intermedi (al centro) e grandi (a destra). ac, Commissura anteriore; LV, ventricolo laterale. Barra di scala, 250 μm. B , Illustrazione schematica delle posizioni più importanti e dei modelli di diffusione del virus. In tutti gli animali, la GFP è stata rilevata nel guscio, ma la diffusione al nucleo è stata variabile. C , Quantità di tempo trascorso nella camera accoppiata ad Amph durante il post-test meno il pre-test (punteggio CPP) per animali sessualmente ingenui (bianchi) ed esperti (neri) che hanno ricevuto un'iniezione di vettore di controllo GFP (Ingenui, n = 9; Esperti, n = 10) o vettore ΔJunD (Ingenui, n = 9; Esperti, n = 9). D , Immagini rappresentative di segmenti dendritici di animali sessualmente esperti GFP e ΔJunD utilizzate per quantificare la densità delle spine. Barra di scala, 3 μm. E , 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 ΔJunD. I dati sono media di gruppo ± SEM. * p < 0.05, differenza significativa rispetto ai controlli ingenui. # p < 0.05, differenza significativa rispetto ai controlli esperti GFP.

Gli effetti attenuanti della sovraespressione di ΔJunD non sono stati il ​​risultato di un'alterazione del comportamento sessuale durante l'acquisizione dell'esperienza sessuale. È stato precedentemente dimostrato che l'espressione di ΔJunD nel NAc impedisce la facilitazione del comportamento sessuale dopo l'esperienza sessuale ( Pitchers et al., 2010b ). In effetti, ciò è stato confermato nel presente esperimento. Gli animali di controllo GFP hanno mostrato latenze più brevi per l'accoppiamento, l'intromissione e l'eiaculazione, e un minor numero di accoppiamenti e intromissioni durante il quarto giorno consecutivo di test di accoppiamento, rispetto al primo giorno di accoppiamento ( Tabella 1 ). Al contrario, gli animali a cui è stato iniettato ΔJunD non hanno mostrato latenze significativamente più brevi per l'accoppiamento o l'intromissione o un numero inferiore di accoppiamenti durante il quarto giorno di accoppiamento rispetto al primo. Pertanto, le infusioni di ΔJunD nel NAc hanno attenuato gli effetti dell'esperienza sessuale. Tuttavia, non sono state riscontrate differenze significative in nessuno dei parametri di accoppiamento tra il gruppo di controllo GFP e il gruppo infuso con ΔJunD durante nessuno dei test di accoppiamento, il che indica che gli effetti delle infusioni di ΔJunD sulla sensibilizzazione dell'Amph CPP indotta dall'esperienza sessuale non sono il risultato di differenze nell'esperienza di accoppiamento in sé ( Tabella 1 ).

Visualizza questa tabella:     

Tabella 1.    

Parametri del comportamento sessuale durante l'acquisizione dell'esperienza sessuale in gruppi che hanno ricevuto infusioni NAc di vettori virali che esprimono GFP o ΔJunD a

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 del D1R o del D2R nel NAc durante l'accoppiamento sia necessaria per la sovraregolazione di ΔFosB indotta dall'esperienza sessuale e per la sensibilizzazione del CPP dell'Amph, gli animali hanno ricevuto infusioni locali di un antagonista del D1R o del D2R (o soluzione fisiologica) nel NAc 15 minuti prima di ciascuna delle 4 sessioni di accoppiamento giornaliere consecutive. È importante sottolineare che né le infusioni dell'antagonista del D1R né quelle dell'antagonista del D2R nel NAc hanno influenzato l'inizio o l'espressione del comportamento sessuale durante alcuna delle sessioni di accoppiamento ( Fig. 4 D-F ). Allo stesso modo, l'antagonismo D1R o D2R non ha impedito gli effetti facilitanti dell'esperienza sessuale sull'accoppiamento, poiché tutti i gruppi hanno dimostrato una facilitazione del comportamento sessuale , evidenziata da latenze di eiaculazione più brevi al giorno 4 rispetto al giorno 1 ( Fig. 4 F ) ( 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 dei recettori della dopamina infusi nel NAc non hanno influenzato il comportamento sessuale. Sezioni coronali del NAc ( A , +2.2; B , +1.7; C , +1.2 dal bregma) che indicano i siti di iniezione intra-NAc per tutti gli animali. Le cannule erano bilaterali ma sono rappresentate unilateralmente per 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, nucleo caudato-putamen. Latenza di monta ( D ), latenza di intromissione ( E ) e latenza di eiaculazione ( F ) per tutti i gruppi sessualmente esperti (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 all'interno del 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 del recettore D1R nel NAc attenua l'aumento del numero di cellule ΔFosB-IR nel NAc di animali sessualmente esperti. Variazione del numero di cellule ΔFosB-IR nello strato ( A ) e nel nucleo ( B ) del NAc in animali sessualmente esperti (nero) rispetto a controlli sessualmente inesperti (bianco) (Naive-Sal, n = 6; Exp-Saline, n = 7; Exp D1R Ant, n = 9; Exp D2R Ant, n = 8). I dati sono espressi come media di gruppo ± SEM. * p < 0.05, differenza significativa rispetto ai controlli inesperti. # p < 0.05, differenza significativa rispetto agli animali sessualmente esperti trattati con soluzione salina e D2R Ant. Immagini rappresentative di Naive Sal ( C ), Exp Sal ​​( D ), Exp D1R Ant ( E ) e Exp D2R Ant ( F ). ac, Commissura anteriore. Barra di scala, 100 μm.

Per controllare la potenziale diffusione degli antagonisti D1R o D2R nello striato dorsale, l'espressione di ΔFosB è stata analizzata in un'area immediatamente dorsale al NAc e adiacente al ventricolo laterale, poiché l'induzione di ΔFosB nello striato dorsale da parte di psicostimolanti e oppiacei dipende dall'attività del D1R ( 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 salina (Naive-Sal: 35.6 ± 4.8 vs Exp-Sal: 82.9 ± 5.1; p < 0.001), confermando il nostro precedente rapporto ( Pitchers et al., 2010b ). Inoltre, né le infusioni di antagonisti D1R né D2R nel NAc hanno influenzato il ΔFosB indotto dall'esperienza sessuale nello striato dorsale (Exp-D1R: 82.75 ± 2.64 cellule ir; Exp-D2R: 83.9 ± 4.4 cellule ir; 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

Nel presente studio, abbiamo dimostrato una sensibilizzazione incrociata tra ricompensa naturale e ricompensa indotta da farmaci, 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 giorni di astinenza, causa un aumento della ricompensa anfetamina-mediata . Questi risultati presentano analogie con il ruolo critico già accertato di un periodo di astinenza da droghe d'abuso nell'incubazione del desiderio compulsivo di droga ( Lu et al., 2005 ; Thomas et al., 2008 ; Wolf, 2010b , 2012 ; Xue et al., 2012 ). Inoltre, il ΔFosB indotto dalla ricompensa naturale nel nucleo accumbens (NAc) è fondamentale per gli effetti di sensibilizzazione incrociata dell'astinenza dalla ricompensa naturale sulla ricompensa da psicostimolanti, potenzialmente tramite la spinogenesi nel NAc durante un periodo di astinenza dalla ricompensa. Abbiamo dimostrato che l'accumulo di ΔFosB nel NAc dopo l'esperienza sessuale è di lunga durata e dipende dall'attività del recettore D1R del NAc durante l'accoppiamento. A sua volta, è stato dimostrato che questa sovraregolazione di ΔFosB mediata da D1R nel NAc è fondamentale per una maggiore ricompensa da Amph e per un aumento della densità delle spine nel NAc, anche se questi risultati dell'esperienza sessuale dipendono da un periodo di astinenza dalla ricompensa sessuale ( Pitchers et al., 2010a ). Infine, abbiamo dimostrato che la spinogenesi nel NAc può contribuire allo sviluppo iniziale dell'espressione a breve termine della ricompensa sensibilizzata da Amph, ma non è fondamentale per l'espressione continua della maggiore ricompensa da droga, poiché l'aumento della densità delle spine nel NAc è risultato transitorio ed è stato osservato dopo un periodo di astinenza di 7 giorni, ma non di 28 giorni.

È noto da tempo che la dopamina viene rilasciata nel nucleo accumbens (NAc) durante i comportamenti naturali di ricompensa, incluso il comportamento sessuale. In seguito all'introduzione di una femmina ricettiva, la dopamina extracellulare nel NAc aumenta e rimane elevata durante l'accoppiamento ( Fiorino et al., 1997 ). Il presente studio ha dimostrato che l'infusione di antagonisti dei recettori della dopamina nel NAc durante l'accoppiamento non ha avuto alcun effetto sull'inizio o sull'esecuzione del comportamento sessuale, il che è coerente con l'idea che la dopamina non sia coinvolta nell'espressione del comportamento di ricompensa in sé, ma piuttosto nell'attribuzione di salienza incentivante agli stimoli legati al sesso ( Berridge e Robinson, 1998 ). Infatti, gli stimoli predittivi di ricompensa sessuale causano l'attivazione dei neuroni all'interno del sistema di ricompensa dopaminergico mesolimbico, comprese 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'aumento di ΔFosB indotto dall'accoppiamento dipende effettivamente dall'attivazione del D1R nel NAc durante l'accoppiamento. Questo risultato è coerente con studi precedenti che mostrano che la somministrazione ripetuta di psicostimolanti aumenta persistentemente ΔFosB nei neuroni spinosi medi del NAc che esprimono D1R ( Lee et al., 2006 ; Kim et al., 2009 ) e che tale aumento di ΔFosB dipende dall'attivazione del D1R ( Zhang et al., 2002 ). Inoltre, le risposte farmacologiche sensibilizzate, normalmente osservate in un animale che ha già assunto il farmaco, possono essere prodotte anche in assenza di precedente esposizione al farmaco tramite la sovraespressione di ΔFosB nei neuroni che esprimono D1R nello striato ( Kelz et al., 1999 ). Pertanto , sia le ricompense naturali che quelle farmacologiche aumentano 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 di ricompensa naturale e la ricompensa psicostimolante. Come già accennato, l'attività di ΔFosB nel NAc è stata precedentemente implicata nelle risposte farmacologiche sensibilizzate, poiché 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 CPP di cocaina e morfina ( Kelz et al., 1999 ; Zachariou et al., 2006 ) e causa l'auto-somministrazione di dosi inferiori di cocaina ( Colby et al., 2003 ). Il presente studio mostra che il blocco dell'attività di D1R o ΔFosB nel NAc durante l'accoppiamento ha abolito la sensibilizzazione alla ricompensa di anfetamina indotta dall'esperienza sessuale.

Il presente studio ha dimostrato che un periodo di astinenza dalla ricompensa sessuale è necessario per la sensibilizzazione della ricompensa anfibia e della spinogenesi nel nucleo accumbens (NAc). Ipotizziamo che la variazione di ΔFosB durante questo periodo di astinenza influenzi la funzione neuronale alterando l'espressione genica a valle per avviare la spinogenesi e modificare la forza sinaptica . Infatti, il blocco dell'induzione di ΔFosB nel NAc durante l'accoppiamento ha impedito l'aumento della densità delle spine dendritiche nel NAc rilevato dopo l'astinenza dalla ricompensa. Inoltre, l'infusione di un antagonista del recettore D1 nel NAc prima di ogni sessione di accoppiamento ha impedito l'aumento di ΔFosB indotto dall'esperienza sessuale e il conseguente aumento della densità delle spine dendritiche.

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'osservazione inattesa nel presente studio è stata che l'aumento della densità delle spine dendritiche nel NAc era transitorio e non più rilevabile 28 giorni dopo l'esperienza sessuale. Pertanto, l'aumento della densità delle spine dendritiche era correlato all'insorgenza di una maggiore ricompensa anfetaminale e potrebbe contribuire allo sviluppo iniziale o all'espressione a breve termine di risposte anfetaminali sensibilizzate. Tuttavia, l'aumento della densità delle spine dendritiche non era necessario per la persistenza della ricompensa anfetaminale sensibilizzata dopo periodi prolungati di astinenza. Abbiamo precedentemente dimostrato che l'esperienza sessuale causa un aumento a breve termine (7, ma non 28, giorni dopo l'ultimo accoppiamento) della subunità NR-1 del recettore NMDA nel NAc, che tornava ai livelli basali dopo periodi prolungati di astinenza dalla ricompensa ( Pitchers et al., 2012 ). Si è ipotizzato che questo aumento dell'espressione del recettore NMDA fosse indicativo di sinapsi silenti indotte dall'esperienza sessuale ( Huang et al., 2009 ; Brown et al., 2011 ; Pitchers et al., 2012 ) e suggerisse la possibilità che la crescita delle spine dendritiche indotta dall'esperienza sessuale dipenda da una maggiore 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]

Referenze

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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 presentano analogie con il ruolo critico già accertato di un periodo di astinenza da droghe d'abuso nell'incubazione del desiderio compulsivo di droga (Lu et al., 2005; Thomas et al., 2008; Wolf, 2010b, 2012; Xue et al., 2012). Inoltre, la FosB indotta dalla ricompensa naturale nel NAc è fondamentale per gli effetti di sensibilizzazione incrociata dell'astinenza dalla ricompensa naturale sulla ricompensa da psicostimolanti, potenzialmente tramite la spinogenesi nel NAc durante un periodo di astinenza dalla ricompensa.

Abbiamo dimostrato che l'accumulo di FosB nel NAc dopo l'esperienza sessuale è di lunga durata e dipende dall'attività del recettore D1R del NAc durante l'accoppiamento . A sua volta, è stato dimostrato che questa sovraregolazione di FosB mediata dal recettore D1R nel NAc è fondamentale per una maggiore ricompensa da anfetamina e per un aumento della densità delle spine dendritiche nel NAc, anche se questi risultati dell'esperienza sessuale dipendono da un periodo di astinenza dalla ricompensa sessuale (Pitchers et al., 2010a). Infine, abbiamo dimostrato che la spinogenesi nel NAc può contribuire allo sviluppo iniziale dell'espressione a breve termine della ricompensa sensibilizzata da anfetamina, ma non è fondamentale per l'espressione continua di una maggiore ricompensa da droga, poiché l'aumento della densità delle spine dendritiche nel NAc è risultato transitorio ed è stato osservato dopo un periodo di astinenza di 7 giorni, ma non di 28 giorni.

È noto da tempo che la dopamina viene rilasciata nel nucleo accumbens (NAc) durante i comportamenti naturali di ricompensa, incluso il comportamento sessuale . In seguito all'introduzione di una femmina ricettiva, la dopamina extracellulare nel NAc aumenta e rimane elevata durante l'accoppiamento (Fiorino et al., 1997). Il presente studio ha dimostrato che l'infusione di antagonisti dei recettori della dopamina nel NAc durante l'accoppiamento non ha avuto alcun effetto sull'inizio o sull'esecuzione del comportamento sessuale, il che è coerente con l'idea che la dopamina non sia coinvolta nell'espressione del comportamento di ricompensa in sé, ma piuttosto nell'attribuzione di salienza incentivante agli stimoli legati al sesso (Berridge e Robinson, 1998). Infatti, gli stimoli predittivi di ricompensa sessuale causano l'attivazione dei neuroni all'interno del sistema di ricompensa dopaminergico mesolimbico, comprese le cellule dopaminergiche nell'area tegmentale ventrale e il loro bersaglio, il NAc (Balfour et al., 2004).

Il comportamento sessuale ripetuto induce l'espressione di FosB nel nucleo accumbens (NAc), che a sua volta media il rinforzo del comportamento sessuale indotto dall'esperienza (Pitchers et al., 2010b). I risultati attuali mostrano che l'aumento dell'espressione di FosB indotto dall'accoppiamento dipende effettivamente dall'attivazione del recettore D1 (D1R) nel NAc durante l'accoppiamento. Questo risultato è coerente con studi precedenti che mostrano come la somministrazione ripetuta di psicostimolanti aumenti persistentemente l'espressione di FosB nei neuroni spinosi medi del NAc che esprimono il recettore D1 (Lee et al., 2006; Kim et al., 2009) e che tale aumento dell'espressione di FosB dipenda dall'attivazione del recettore D1 (Zhang et al., 2002). Inoltre, le risposte farmacologiche sensibilizzate, normalmente osservate in un animale che ha già assunto farmaci, possono essere prodotte in assenza di precedente esposizione al farmaco mediante la sovraespressione di FosB nei neuroni che esprimono il recettore D1 nello striato (Kelz et al., 1999). Pertanto, sia le ricompense naturali che quelle farmacologiche aumentano l'espressione di FosB nel nucleo accumbens tramite un meccanismo dipendente dal recettore D1, sensibilizzando così i comportamenti associati alla ricompensa.

Inoltre, i risultati attuali dimostrano che FosB è un mediatore critico della sensibilizzazione incrociata tra l'esperienza di ricompensa naturale e la ricompensa psicostimolante. Come già accennato, l'attività di FosB nel NAc è stata precedentemente implicata nelle risposte farmacologiche sensibilizzate, poiché 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 CPP di cocaina e morfina (Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006) e causa l'auto-somministrazione di dosi inferiori di cocaina (Colby et al., 2003). Il presente studio mostra che il blocco dell'attività di D1R o FosB nel NAc durante l'accoppiamento ha abolito la sensibilizzazione alla ricompensa di anfetamina indotta dall'esperienza sessuale . Pertanto , le ricompense naturali e quelle indotte da farmaci non solo convergono sullo stesso percorso neurale, ma anche 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 del nucleo accumbens (Frohmader et al., 2010b), influenzando la salienza incentivante e il "desiderio" di entrambi i tipi di ricompensa (Berridge e Robinson, 1998).

Il presente studio ha dimostrato che un periodo di astinenza dalla ricompensa sessuale è necessario per la sensibilizzazione della ricompensa anfibia e della spinogenesi nel nucleo accumbens (NAc). Ipotizziamo che FosB, durante questo periodo di astinenza, influenzi la funzione neuronale alterando l'espressione genica a valle per avviare la spinogenesi e modificare la forza sinaptica. Infatti, il blocco dell'induzione di FosB nel NAc durante l'accoppiamento ha impedito l'aumento della densità delle spine dendritiche nel NAc rilevato dopo l'astinenza dalla ricompensa. Inoltre, l' infusione di un antagonista del recettore D1R nel NAc prima di ogni sessione di accoppiamento ha impedito l'aumento di FosB indotto dall'esperienza sessuale e il conseguente aumento della densità delle spine dendritiche . 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 loro volta possono influenzare la densità delle spine dendritiche e la forza sinaptica nel NAc (Nestler, 2008). Più specificamente, FosB attiva la chinasi ciclico-dipendente-5 (Bibb et al., 2001; Kumar et al., 2005), il fattore nucleare B (NF-κB) (Russo et al., 2009b) e la subunità GluA2 del recettore del glutammato AMPA (Vialou et al., 2010) e reprime la trascrizione del gene immediato precoce c-fos (Pitchers et al., 2010b) e dell'istone metiltransferasi G9 (Maze et al., 2010). La chinasi ciclico-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-κB diminuisce le spine dendritiche basali e blocca l'aumento di spine indotto dalla cocaina (Russo et al., 2009b). Pertanto, la ricompensa sessuale aumenta FosB nel NAc, il che può alterare la densità delle spine del NAc attraverso molteplici bersagli (ad esempio, chinasi ciclina-dipendente-5, NF-κB) e che la conseguenza complessiva è una sensibilizzazione alla ricompensa da droga , come ipotizzato da Russo et al. (2009a) per le azioni della cocaina ripetuta.

Un'osservazione inattesa nel presente studio è stata che l'aumento della densità delle spine dendritiche nel NAc era transitorio e non più rilevabile 28 giorni dopo l'esperienza sessuale. Pertanto, l'aumento della densità delle spine dendritiche era correlato all'insorgenza di una maggiore ricompensa anfetaminale e potrebbe contribuire allo sviluppo iniziale o all'espressione a breve termine di risposte anfetaminali sensibilizzate. Tuttavia, l' aumento della densità delle spine dendritiche non era necessario per la persistenza della ricompensa anfetaminale sensibilizzata dopo periodi prolungati di astinenza. Abbiamo precedentemente dimostrato che l'esperienza sessuale causa un aumento a breve termine (7, ma non 28, giorni dopo l'ultimo accoppiamento) della subunità NR-1 del recettore NMDA nel NAc, che tornava ai livelli basali dopo periodi prolungati di astinenza dalla ricompensa (Pitchers et al., 2012). Si è ipotizzato che questo aumento dell'espressione del recettore NMDA fosse indicativo di sinapsi silenti indotte dall'esperienza sessuale (Huang et al., 2009; Brown et al., 2011; Pitchers et al., 2012) e suggerisse la possibilità che la crescita delle spine dendritiche indotta dall'esperienza sessuale dipenda da una maggiore 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.