Synapse. 2008 May;62(5):358-69.
Perrotti LI, ויבר RR, רוביסון B, רנטאל W, Maze I, Yazdani S, אלמור RG, Knapp DJ, Selley DE, מרטין BR, סים סלי L, Bachtell RK, DW עצמי, Nestler EJ.
מָקוֹר
המחלקה לפסיכיאטריה, המרכז הרפואי של אוניברסיטת טקסס, דאלאס, טקסס 75390-9070, ארה"ב.
תַקצִיר
גורם שעתוק DeltaFosB מצטבר ומתמיד במוח בתגובה לגירוי כרוני. הצטברות זו לאחר חשיפה כרונית לסמים של התעללות הוכחה בעבר על ידי כתם המערבי באופן דרמטי ביותר באזורים סטריאטליים, כולל הסטראטום הגבי (caudate / putamen) ואת הגרעין accumbens. במחקר הנוכחי, השתמשנו באימונוהיסטוכימיה כדי להגדיר בדייקנות אנטומית גבוהה יותר את אינדוקציה של DeltaFosB לאורך מוח המכרסמים לאחר טיפול תרופתי כרוני. כמו כן הרחבנו מחקרים קודמים של קוקאין, מורפיום וניקוטין לשתי תרופות נוספות של התעללות, אתנול ודלתא (9) - טטרהידרודקנבינול (דלתא (9 -THC, החומר הפעיל במריחואנה). אנו מראים כאן כי ניהול כרוני, אך לא חריף, של כל אחת מארבע תרופות של התעללות, קוקאין, מורפין, אתנול ודלתא (9) -THC, גורם באופן משמעותי ל- DeltaFosB בגרעינים, אם כי דפוסים שונים בתת- של גרעין זה היו גלויים עבור תרופות שונות. התרופות נבדלו גם במידתם של אינדוקציה DeltaFosB בסטריאטום הגבי. בנוסף, כל ארבעת התרופות המושרה DeltaFosB קליפת המוח הפריפרונטלית, עם ההשפעות הגדולות שנצפו עם קוקאין ואתנול, וכל התרופות המושרה DeltaFosB במידה מסוימת באמיגדלה. יתר על כן, כל התרופות המושרשות DeltaFosB בהיפוקמפוס, ו, למעט אתנול, רוב אינדוקציה זו נראתה משוננת. רמות נמוכות יותר של אינדוקציה DeltaFosB נראו באזורים אחרים במוח בתגובה לטיפול תרופתי מסוים. ממצאים אלה מספקים ראיות נוספות לכך שהשראת ה- DeltaFosB בגרעין אקומבנס היא פעולה שכיחה של כל התרופות של התעללות, וכי מעבר לכל גרעין, כל תרופה גורמת ל- DeltaFosB באופן ספציפי לאזור.
מבוא
חשיפה אקוטית לקוקאין גורמת לאינדוקציה ארעית של גורמי השעתוק C-Fos ו- FosB באזורים סטריאליים (Graybiel et al, 1990; Hope et al, 1992, Young et al, 1991), בעוד שחשיפה כרונית לתרופה ב הצטברות של isoforms מיוצב של ΔFosB, גרסה חלוקה חתוך של הגן fosB (Hiroi ואח ', 1997, הופעה ואח', 1994, Moratalla ואח ', 1996, Nye et al, 1995). לאחר המושרה, ΔFosB נמשכת באזורים אלה במשך מספר שבועות עקב היציבות יוצאת דופן של החלבון. מחקרים שנעשו לאחרונה הראו כי יציבותו של ΔFOSB מתווכת על ידי היעדר תחומים degron נמצא C- טרמיני של אורך מלא FosB וכל שאר המשפחה Fos חלבונים (Carle et al, 2007) ועל ידי זרחון של ΔFosB ב N שלה -טרימינוס (Ulery et al., 2006). לעומת זאת, התרופה כרונית סמים אינו משנה את שחבור של fosB premRNA לתוך mRNA Δosb ו לא יציבות של mRNA (Alibhai et al., 2007), אשר עוד מציין כי הצטברות של חלבון ΔFosB הוא מנגנון דומיננטי המעורבים.
ראיות מתפתחות עולה כי אינדוקציה Δ FosB באזורים סטריאטליים, בפרט, הסטריאטום הגחון או גרעין accumbens, חשוב בהתייחסות היבטים של התמכרות. Overexpression של ΔFosB באזורים אלה של עכברים bitransgenic inucible, או באמצעות העברה גנטית מתווך ויראלי, מגביר את הרגישות של בעל חיים את ההשפעות המופעלות של תנועה של קוקאין ושל מורפין, ואילו ביטוי של אנטגוניסט שלילי דומיננטי של ΔFosB (המכונה Δc- יוני) יש השפעות הפוכות (Kelz et al., 1999; McClung ו Nestler, 2003, Peakman ואח ', 2003, Zachariou ואח', 2006). ΔFos Overexpression גם הוכח להגדיל את המוטיבציה תמריץ עבור קוקאין (Colby et al., 2003). יתר על כן, ΔFosB הוא המושרה מועדף על ידי קוקאין אצל בני נוער המתבגרים, אשר עשוי לתרום פגיעות מוגברת שלהם התמכרות (Ehrlich et al., 2002).
למרות ראיות אלה, נותרו שאלות חשובות. על אף שמנהלים כרוניים של מספר תרופות אחרות של התעללות, כולל אמפטמין, מתאמפטמין, מורפין, ניקוטין ופניקלסידין, דווחו כי הם גורמים ל - ΔFOSB באזורים סטריליים (Atkins et al., 1999; Ehrlich et al., 2002; McDaid et al. 2006, MNER ו- Unterwald, 2005, Nye et al, 1995, Nye ו- Nestler, 1996, Pich et al 1997, Zachariou ואח ', 2006), מידע מועט או חסר על פעולות האתנול ו- ΔXUMX-tetrahydrocannabinol (ΔXUMX-THC, המרכיב הפעיל במריחואנה). שני מחקרים קודמים הראו כי חיסונים דמויי FosB נגרמים בהיפוקמפוס ובאזורים מסוימים אחרים במוח במהלך נסיגת אתנול, אך עדיין לא ברור אם אימונו-אקטיביות זו מייצגת Δ FOSB או FosB באורך מלא (Bachtell et al., 9, Beckmann et al., 9 ). מחקר של אתנול ו (ΔXNXX-THC הם חשובים במיוחד, שכן אלה הן שתי התרופות הנפוצות ביותר של התעללות בארה"ב כיום (SAMHSA, 1999). יתר על כן, למרות התרופות או סמים של התעללות הוכחו לגרום ΔFosB ב אזורים מסוימים אחרים במוח מבודד, אשר, בנוסף לגרעין accumbens ו הסטריאטום הגבי, כוללים קליפת המוח הפריפרונטלית, האמיגדלה, pallidum הגחון, אזור הגחון הגחון, ואת ההיפוקמפוס (Liu ואח ', 1997, McDaid ואחרים, 9a, 2005b, Nye et al., 2007, Perrotti et al., 2006), לא היה מיפוי שיטתי של אינדוקציה Δ FOSB במוח בתגובה לחשיפה כרונית לסמים.
מטרת המחקר הנוכחי הייתה להשתמש בהליכים אימונוהיסטוכימיים למפות את אינדוקציה של ΔFOSB בכל המוח לאחר ניהול כרוני של ארבעה תרופות טיפוסיות של התעללות: קוקאין, מורפין, אתנול ו- ΔXUMX-THC.
חומרים ושיטות
בעלי חיים
כל הניסויים נערכו באמצעות עכברים ספרג דאגלי זכר (נהר צ'ארלס, קינגסטון, 250-275 ז). בעלי חיים שוכנו שני לכלוב והורגל לתנאי חדר בעלי החיים במשך שבוע אחד לפני תחילת הניסויים. היתה להם גישה חופשית למזון ולמים. הניסויים נערכו על פי פרוטוקולים הנסקרת על ידי טיפול בבעלי חיים מוסדיים ועדת שימוש באוניברסיטת טקסס דרום מערב המרכז הרפואי בדאלאס.
טיפולים בסמים
קוקאין כרוני
חולדות (n = 6 לכל קבוצה) קיבלו פעמיים ביום זריקות של קוקאין הידרוכלוריד (15 מ"ג / ק"ג IP, המכון הלאומי על שימוש בסמים, Bethesda, MD) מומס 0.9% מלוחים עבור 14 ימים. חולדות הבקרה (n = 6 לכל קבוצה) קיבלו זריקות IP של מלוחים 0.9% תחת אותו הליך כרוני. כל הזריקות ניתנו בכלובי בית החיות. משטר טיפול זה הוכח לייצר התאמות התנהגותיות וביוכימיות חזקות (ראה Hope et al., 1994).
קוקאין עצמי הממשל
בעלי חיים (n = 6 לכל קבוצה) הוכשרו ללחוץ על מנוף עבור גלולה סוכרוז 45 mg. לאחר אימון זה, האכילו את בעלי החיים והשתילו בניתוח תחת הרדמה pentobarbital עם קטטר הצוואר כרונית (צינורות סילסטיים, גומי ירוק, וובורן, MA) כפי שתואר לעיל (Sutton et al., 2000). הצנתר עבר תת עורית כדי לצאת מאחור דרך צינורית 22-מד (פלסטיקה אחת, Roanoke, VA), מוטבע מלט cranioplastic, מאובטח עם רשת כירורגית מרלקס (בארד, Cranston, RI). מינהל עצמי התנהל בחדרי מבחן אופרנטיים (Med Associates, St. Alban, VT), שהיו שונים זה מזה מכלוב הבית של החיה וממוקם בחדר אחר. כל תא היה סגור בתא מקטין-קול המצויד במשאבת משאבת אינפוזיה המורכבת ממאגר Razel דגם A (Stamford, CT) ומזרק זכוכית 10 מ"ל המחובר לסיבוב נוזל (Instech, מפגש פלימאות ', PA) על ידי צינורות טפלון . צינורות טיגון חיברו את המסתובב אל מכלול הצנתרים של החיה, והיו מוקפים באביב מתכת. כל חדר אופרנטי הכיל שני מנופים (4 × 2 cm2, הממוקם 2 ס"מ מהרצפה). במהלך אימון עצמי, אחד 20 G מנוף לחץ על הידית הפעיל נמסר עירוי IV של קוקאין (0.5 מ"ג / ק"ג לכל עירוי 0.1 מ"ל) על מרווח עירוי 5- s. העירוי היה ואחריו 10- פסק זמן של פסק זמן, שבמהלכו אור הבית היה כבה להגיב להגיב לא תוצאות מתוכנתות. תאורה של אור הבית סימנה את סוף פרק הזמן הקצוב. לחץ המנוף על המנוף הלא פעיל לא הניב כל תוצאה. בעלי חיים עצמית קוקאין מנוהל במהלך 14 היומי 4-h פגישות הבדיקה (6 ימים / שבוע) במהלך מחזור כהה שלהם; הצריכה היומית הממוצעת הייתה 50 mg / kg. קבוצה של חיות מעופפות טופלו באופן זהה רק שקיבלו חליטות קוקאין כאשר עמיתיהם המנהלים את עצמם קיבלו סמים. קבוצה של בעלי חיים מלוחים הורשה ללחוץ על לחיצות מלוחים. משטר טיפול זה הוכח לייצר התאמות התנהגותיות וביוכימיות חזקות (ראה Sutton et al., 2000).
מורפיום כרוני
כדורי מורפיום (כל אחד מהם מכיל 75 מ"ג של מורפין בסיס, המכון הלאומי על שימוש בסמים) היו מושתלים sc פעם ביום עבור 5 ימים (n = 6). חולדות הבקרה עברו ניתוח דמה במשך 5 ימים רצופים (n = 6). משטר טיפול זה הוכח לייצר עיבודים התנהגותיים ביוכימיים חזקים (ראה Nye ו Nestler, 1996).
Δ9-THC
ΔXNXX-THC מומסו ב 9: 1: 1 פתרון של אתנול, emulphor, ומלח. עכברים הוזרקו תת עורית פעמיים ביום עם ΔXUMX-THC, או רכב עבור 18 ימים. המינון הראשוני של ΔXNXX-THC היה 9 מ"ג / ק"ג והמנה הוכפלה מדי שלושה ימים למינון סופי של 15 מ"ג / ק"ג. השתמשנו בעכברים עבור Δ9-THC, משום שמשטר הטיפול הזה הוכח כמייצר התאמות התנהגותיות וביוכימיות חזקות במין זה (סים-סלי ומרטין, 10).
אתנול
אתנול (ממניות 95%, Aaper, Shelbyville, KY) ניתנה באמצעות דיאטה נוזלית שלמה מבחינה תזונתית. זה תקן אתנול נוהל דיאטה כרוכה 7 של משקל 17 (משקל / נפח (wt / vol)] אתנול בתזונה lactalbumin / dextrose מבוסס עבור 8 ימים, שבמהלכו הזמן חולדות בדרך כלל צורכים אתנול ב 12-200 גרם / ק"ג / יום ו להשיג רמות אתנול בדם עד 1993 mg / dl (Criswell and Breese, 1981, Frye et al., 1998, Knapp et al., 1998). הדיאטה הייתה משלימה מבחינה תזונתית (עם ריכוז של ויטמינים, מינרלים וחומרים מזינים אחרים שמקורם בדיאטות מחקר של ICN ומאוזנים באופן קלורי (עם דקסטרוז) על פני עכברושים שטופלו באתנול ועכברושי בקרה. כמות הדיאטה המקבילה לצריכה הממוצעת של העכברושים שטופלו בדיאטה אתנול יום קודם לכן, שתי הקבוצות הצליחו לעלות במשקל במהלך תקופת החשיפה של אתנול (לא מוצג) .משטר טיפול זה הוכח כמייצר התאמות התנהגותיות וביוכימיות חזקות (ראה Knapp et al., XNUMX).
אימונוהיסטוכימיה
שמונה עד 24 ש לאחר הטיפול האחרון שלהם, בעלי חיים היו מורדמים עמוקות עם הידרציה כלורל (סיגמא, סנט לואיס, MO) ו perfused intracardially עם 200 מ"ל של 10 mM פוספט שנאגרו מלוחים (PBS) ואחריו 400 מ"ל של פרפורמלדהיד 4% PBS. המוח הוסרו מאוחסן לילה performaldehyde 4% ב 4 ° C. למחרת בבוקר, המוח הועברו לגליסרול 20% ב 0.1 M PBS פתרון cryoprotection. סעיפים העטרה (40 מיקרומטר) נחתכו על microtome מקפיא (לייקה, Bannockburn, IL) ולאחר מכן מעובד עבור אימונוהיסטוכימיה. ΔFosB ו FosB immunoreactivities התגלו באמצעות שני ארנב פוליקלון שונה ארנב. אחד האנטיסרומים, העלו כנגד מסוף ה- FosB C שנמצא ב- ΔFosB (A 317-334), מזהה FosB באורך מלא, אך לא ΔFOSB (Perrotti et al., 2004). האנטי-סרום השני, נוגדן "פאן-פוזב", הועלה כנגד אזור פנימי של FosB ומזהה הן את FosB והן את ΔFOSB (sc-48, סנטה קרוז ביוטכנולוגיה, סנטה קרוז, קליפורניה).
FosB כמו מכתים התגלה על ידי שימוש של avidin-biotin peroxidase שיטה מורכבת. עבור הליך זה, סעיפים במוח טופלו לראשונה עם 0.3% H2O2 להרוס peroxidases אנדוגני ולאחר מכן מודגרות עבור 1 ש ב 0.3% Triton X-100 ו 3% בסרום עזים נורמלי כדי למזער תיוג לא ספציפי. מקטעי רקמות הודגרו בן לילה בטמפרטורת החדר ב 1% בסרום עיזים רגיל, 0.3% טריטון X-100 ונוגדן פאן FosB (1: 5000). סעיפים נשטפו, הניח עבור 1.5 ח 1: דילול 200 של immunotlobulin עז ביוטרינאטד ביוטין (DakoCytomation, Carpinteria, CA), שטף, והניח עבור 1.5 ש ב 1: דילול 200 של avidin- ביוטין מורכבים מן עילית Kit (וקטור מעבדות, Burlingame, CA). פעילות Peroxidase היה דמיינו על ידי תגובה עם diaminobenzidine (וקטור מעבדות). שקפים מקודדים שימשו לספור את מספר תאים FosB- immunoreactive. הקוד לא נשבר עד שהניתוח של ניסוי יחיד הושלם.
לאחר זיהום אימונו-אקטיביות של FosB, זוהתה תווית ניאון כפולה עם FosB ספציפי (C-Termus, 1: 500) ונוגדן פאן-פוזב (SC-48, 1: 200) נערך כדי לקבוע אם החלבון המושרה אכן היה ΔFosB. פרוטוקול שפורסם שימש (Perrotti et al., 2005). החלבונים היו דמיינו באמצעות CY2 ו CY3 fluorophore שכותרתו נוגדנים משניים (מעבדות ג 'קסון ImmunoResearch, ווסט גרוב, הרשות הפלסטינית). לוקליזציה של ביטוי חלבון בוצעה על מיקרוסקופ confocal (Axiovert 100, LSM 510 עם אורכי גל פליטה META של 488, 543, ו 633, Zeiss, Thornwood, NY). התמונות המוצגות כאן נתפסו על מערכת זו ולייצג קטע 1 מיקרומטר עבה דרך מטוס Z.
ניתוח סטטיסטי
אינדוקציה משמעותית של תאי ΔFosB + הוערכה באמצעות בדיקות t או ANOVA חד כיווניות ואחריה מבחן ניומן-קילס כניתוח פוסט-הוק. כל הניתוחים תוקנו לצורך השוואה מרובה. הנתונים באים לידי ביטוי כממוצע ± SEM. משמעות סטטיסטית הוגדרה כ- P <0.05.
תוצאות
אינדוקציה של ΔFosB במוח
כדי להשוות ישירות את הדפוסים של אינדוקציה Δ FOSB במוח בתגובה לסוגים שונים של סמים של התעללות, ניהלנו ארבעה תרופות טיפוסיות, קוקאין, מורפין, אתנול, ו ΔXUMX-THC, ובחן ΔFOSB הביטוי 9-18 h לאחר חשיפה לסמים האחרון . השתמשנו במשטרי טיפול תרופתי סטנדרטיים, אשר הוכחו בספרות לייצר sequelae התנהגותיים ביוכימיים של חשיפה כרונית לסמים (ראה חומרים ושיטות סעיף). רמות של ΔFosB היו לכמת על ידי אימונוהיסטוכימיה, עם דגש על המוח התיכון ואזורי המוח הקדמיים מעורב בסמים התמכרות. זה מיפוי בסדר של אינדוקציה ΔFosB בוצעה עם נוגדן פאן FosB, אשר מזהה הן ΔFOSB ו FosB באורך מלא. עם זאת, אנו יודעים כי כל immunoreactivity שנצפה, עבור כל אחת מהתרופות, נובע אך ורק ΔFosB, שכן סלקטיבי נוגדנים עבור FosB באורך מלא (ראה חומר ושיטות בסעיף) לא זוהה תאים חיוביים. יתר על כן, כל immunoreactivity זוהה על ידי נוגדן פאן FosB אבד עכברים נוקאאוט fosB, אשר מאשרת את הספציפיות של נוגדן זה עבור מוצרים גן fosB בניגוד חלבונים משפחה אחרים פוס. בקרות אלה מוצגים עבור קוקאין בתרשים 24, אך נצפו עבור כל התרופות האחרות גם כן (לא מוצג). ממצאים אלה אינם מפתיעים, מכיוון שבנקודת הזמן 1-18 h המשמשת במחקר זה כל ה- FosB באורך מלא, הנגרם על ידי מינהל התרופות האחרון, צפוי להיות מושפל, ויניח את ה- Δ FOSB יציב יותר כגן fosB היחיד המוצר נשאר (ראה חן ואח ', 24, הופעה ואח', 1995).
האיור 1
תיוג כפול של אימונוהיסטוכימיה פלואורסצנטית באמצעות נוגדן אנטי- FosB (pan-FosB, Santa-Cruz) או anti-FosB (C-terminus) דרך הגרעין של בעלי חיים שטופלו בקוקאין חריף או כרוני ועכברוש בקרה. כתמי הנוגדן של pan-FosB (עוד ...)
סיכום של הממצאים הכלליים של מחקר זה ניתן בטבלה I. כל אחת מארבע התרופות נמצאה באופן משמעותי כדי לגרום ΔFosB במוח, אם כי עם דפוסים שונים ברורים של אינדוקציה לראות עבור כל תרופה.
טבלה I
אינדוקציה של ΔFOSB במוח על ידי סמים של התעללות
אינדוקציה של ΔFOSB באזורים סטריאטליים
האינדוקציה הדרמטית ביותר של ΔFosB נראתה בגרעין האקומבנס ובסטריאטום הגבי (caudate / putamen), שבו כל ארבעת התרופות גרמו לחלבון (איור 2-Fig 4). זה מוצג כמותית באיור 5. Δ FOSB אינדוקציה היה לראות הן את הליבה ואת הקליפה subregions של גרעין accumbens, עם אינדוקציה שולית יותר לראות את הליבה עבור רוב התרופות. אינדוקציה חזקה של ΔFOSB נצפתה גם בסטריאטום הגבי של מרבית התרופות. היוצא מן הכלל היה ΔXNXX-THC, אשר לא גרמה באופן משמעותי ל- ΔFosB בקליפת הגרעין או בסטראטום הגב למרות מגמות חזקות (ראה איור 9, טבלה I). מעניין, אתנול המיוצר האינדוקציה הגדולה ביותר של ΔFosB בגרעין Accumbens הגרעין לעומת טיפולים אחרים.
האיור 2
אינדוקציה של ΔFosB בגרעין החולדות מצטברת בחולדת בקרה (A) או לאחר טיפול כרוני באתנול (B), מורפיום (C) או קוקאין (D). רמות החיסון הדומה ל- FosB נותחו על ידי אימונוהיסטוכימיה באמצעות נוגדן pan-FosB. (יותר …)
האיור 4
אינדוקציה של ΔFosB במוח העכבר לאחר טיפול Δ9-THC כרוני. רמות החיסון הדומה ל- FosB נותחו על ידי אימונוהיסטוכימיה באמצעות נוגדן פאן-FosB בשליטה (A, C, E) ובעלי חיים Δ9-THC (B, D, F) כרוניים. הערה (עוד ...)
האיור 5
כימות של אינדוקציה ΔFosB באזורים סטריאטליים לאחר מורפיום כרוני, Δ9-THC, אתנול וקוקאין. תרשימי העמודות מציגים את המספר הממוצע של תאי ΔFosB + בבעלי שליטה ובבעלי חיים המורפין למורפיום כרוני, (עוד ...)
אינדוקציה של ΔFosB על ידי חשיפה סמויה לעומת סמים בכפייה
בהינתן האינדוקציה הדרמטית של ΔFosB באזורים סדירים, היינו מעוניינים לקבוע האם היכולת של תרופה לגרום לחלבון באזורים אלו משתנה כפונקציה של חשיפה לחשיפה לסמים. כדי לענות על שאלה זו, למדנו קבוצה של חולדות כי עצמית מנוהל קוקאין עבור 14 ימים והשווה אינדוקציה Δ FOSB בבעלי חיים אלה לאלה שקיבלו חליטות מעושן של קוקאין ואלה שקיבלו מלוחים בלבד. כפי שמוצג בתרשים 6, קוקאין מנוהל על ידי גופרית המושרה בחוזקה ΔFosB בגרעין accumbens (הן הליבה ואת הקליפה תת אזורים) ו הסטריאטום הגבי, עם מעלות מקבילות של אינדוקציה לראות עצמית מנוהל לעומת תרופה מנוהלת yoked. ההיקף של אינדוקציה Δ FosB לראות בשתי קבוצות אלה של בעלי חיים היה גדול יותר מזה שנראה עם זריקות IP של קוקאין (ראה איור 5), כנראה בשל הרבה יותר גדול של כמויות של קוקאין בניסוי הממשל העצמי (מינון יומי: 50 מ"ג / ק"ג iv לעומת 30 מ"ג / ק"ג IP).
האיור 6
כימות של אינדוקציה ΔFosB באזורים סטריאטליים לאחר ניהול עצמי של קוקאין כרוני. תרשימי העמודות מציגים את המספר הממוצע של תאי ΔFosB + בבעלי שליטה ובבעלי חיים המושפעים מטיפולי הקוקאין, בליבה (ועוד ...)
אינדוקציה של ΔFOSB באזורי מוח אחרים
מעבר למכלול הסטריאטלי, מתן כרוני של סמים של התעללות גרם ל- ΔFosB בכמה אזורי מוח אחרים (ראה טבלה I). אנו צריכים להדגיש כי הנתונים המוצגים בטבלה I הם סמיקוונטיטיביים, ואינם מייצגים כימות מדויק של אינדוקציה ΔFosB, כפי שבוצעו עבור אזורים סטריאטליים (איור 5 ואיור 6). עם זאת, אנו בטוחים באינדוקציה של ΔFosB באזורים הלא-סטריאטליים הללו: ΔFosB כמעט ולא ניתן לזהות באזורים אלה בתנאים בסיסיים, כך שהזיהוי העקבי של ΔFosB לאחר חשיפה לתרופות כרוניות הוא מובהק סטטיסטית (P <0.05 על ידי ~ 2).
אינדוקציה איתנה על ידי כל התרופות נראתה בקורטקס הפריפרונטלי, כאשר מורפין ואתנול נראה כי הם מייצרים את ההשפעות החזקות ביותר בשכבות ביותר (איור 4 ואיור 7). כל ארבע התרופות גרמו גם לרמות נמוכות של אינדוקציה של Δ FosB בגרעין המיטות של מסוף המיתרים (BNST), הגרעין הבין-גופי של האיבר האחורי של המעי הקדמי (IPAC), ולכל אורך תסביך האמיגדלה (איור 8). השפעות נוספות, ספציפיות לתרופות מסוימות, נצפו גם הם. קוקאין ואתנול, אבל לא מורפין או Δ9-THC, נראה לגרום רמות נמוכות של ΔFOS ב מחיצת לרוחב, ללא אינדוקציה לראות מחיצת המדיאלי. כל התרופות המושרה ΔFosB בהיפוקמפוס, למעט אתנול, רוב האינדוקציה הזו נראתה בגירוס המשוננת (טבלה I ו- 9). לעומת זאת, אתנול המושרה מעט מאוד ΔFosB ב gyrus משוננים במקום המושרה רמות גבוהות של החלבון בתת-שדות CA3-CA1. קוקאין, מורפין ואתנול, אך לא Δ9-THC, גרם לרמות נמוכות של אינדוקציה של ΔFosB באפור periaqueductal, ואילו רק קוקאין המושרה ΔFosB באזור הטגמנטלית הגחון, ללא אינדוקציה הנראית בתת-סטאנטיה (ראה טבלה I ).
האיור 7
אינדוקציה של ΔFosB בקליפת המוח הקדם חזיתית בחולדה בקרה (A) או לאחר טיפול כרוני באתנול (B), מורפיום (C) או קוקאין (D). רמות החיסון הדומה ל- FosB נותחו על ידי אימונוהיסטוכימיה באמצעות נוגדן pan-FosB. תיוג (עוד ...)
האיור 8
אינדוקציה של ΔFosB בגרעינים המדיאליים הצדדיים והמרכזיים של האמיגדלה של חולדת בקרה (A) או בחולדות שקיבלו טיפולים אתנול כרוניים (B), מורפיום (C) או קוקאין (D). רמות החיסון הדומה ל- FosB נותחו על ידי אימונוהיסטוכימיה (עוד ...)
האיור 9
אינדוקציה של ΔFosB בהיפוקמפוס של חולדת בקרה (A) או בחולדות שקיבלו טיפולי אתנול כרוניים (B), מורפיום (C) או קוקאין (D). רמות החיסון הדומה ל- FosB נותחו על ידי אימונוהיסטוכימיה באמצעות נוגדן pan-FosB. תיוג (עוד ...)
דיון
מחקרים רבים הוכיחו כי ניהול כרוני של מספר סוגים של תרופות של התעללות, כולל קוקאין, אמפטמין, מתאמפטמין, מורפיום, ניקוטין ופנצלרידין, גורם גורם שעתוק, ΔFosB, בגרעין accumbens ו סטריאטום הגבי (ראה סעיף מבוא עבור הפניות, נבדק ב- McClung et al., 2004, Nestler ואח ', 2001). אינדוקציה של ΔFosB באזורים striatal יש גם נצפתה לאחר הצריכה הכרונית של תגמולים טבעיים, כגון התנהגות פועל גלגל (Werme et al., 2002). בנוסף, היו מספר דיווחים על רמות נמוכות יותר של אינדוקציה Δ FOSB באזורים מסוימים אחרים במוח, כולל קליפת המוח הקדם-פרונטאלית, האמיגדלה, הפאלידום הגחוני, אזור הטגמנטליות הגחון והיפוקמפוס (Liu et al., 2007, McDaid et al., 2006a, 2006, Nye et al., 1996, Perrotti et al., 2005), בתגובה לכמה מהתרופות הללו, מעולם לא היה מיפוי שיטתי של אינדוקציה של תרופות ב- Δ FOSB במוח. יתר על כן, למרות החקירה של רוב הסמים של התעללות, שני החומרים התעללו ביותר, אתנול ו ΔXUMX-THC, לא נבדקו עד כה על יכולתם לגרום ΔFosB. מטרת המחקר הנוכחי הייתה לבצע מיפוי ראשוני של ΔFOSB במוח בתגובה לניהול כרוני של ארבע תרופות טיפוסיות של התעללות: קוקאין, מורפין, אתנול ו- ΔXUMX-THC.
הממצאים העיקריים של המחקר שלנו הם כי אתנול ו ΔXUMX-THC, כמו כל תרופות אחרות של התעללות, לגרום רמות גבוהות של Δ FOSB רחב בתוך מתחם striatal. תוצאות אלה עוד יותר ליצור אינדוקציה ΔFosB באזורים אלה כמו הסתגלות, כרונית משותפת כמעט כל סמים של התעללות (McClung et al., 2004). דפוס האינדוקציה במתחם הסטריאטלי היה שונה במקצת עבור התרופות השונות. כל DOSFosB המושרה בחוזקה בגרעין הליבה של הגרעין, בעוד שכל התרופות, למעט ה- ΔXUMX-THC, גרמו באופן משמעותי ל- ΔFBB המושרה באופן משמעותי בקליפת הגרעין והסטראטום הגבי וכן היו מגמות חזקות עבור ΔXUMX-THC כדי לייצר השפעות דומות אלה האחרונים אזורים. הגרעין המרכיב את הליבה ואת הקליפה הם אזורים חשובים לתגמל המוח, אשר הוכיחו להיות מתווכים קריטיים של פעולות מתגמל של סמים של התעללות. כמו כן, הסטריאטום הגבי היה קשור לאופי הכפייתי או הרגלי של צריכת סמים (Vanderschuren et al., 9). ואכן, אינדוקציה של ΔFosB באזורים אלה הוכח כדי להגביר את התגמול מתגמל קוקאין כדי מורפין, וכן כדי להגביר את התגובות לתגמולים טבעיים כגון התנהגות פועל גלגל צריכת מזון, כמו גם (Colby et al., 9; Kelz et al., 2005, Olausson et al., 2003; Peakman et al., 1999; Werme et al., 2006; Zachariou et al., 2003). נדרשת עבודה נוספת כדי לקבוע אם אינדוקציה Δ FOSB באזורים אלה מתווכת התאמות פונקציונליות דומות ברגישותו של הפרט לתגמול המתגמל של סמים אחרים של התעללות.
אינדוקציה של ΔFosB באזורים סטריאטליים אינה פונקציה של צריכת הרציונלי של התרופה. לפיכך, הראינו כי מינהל עצמי של קוקאין המושרה באותה מידה של ΔFosB בגרעין accumbens ו striatum הגבי כפי שניתן לראות בבעלי חיים שקיבלו זריקות שווה, yoked של התרופה. תוצאות אלו מראות כי אינדוקציה Δ FosB בסטריאטום מייצגת פעילות פרמקולוגית של תרופות של התעללות, שאינה תלויה בשליטה של בעל חיים בחשיפה לסמים. בניגוד בולט, הראינו לאחרונה כי מינהל עצמי של קוקאין גורם למספר רמות גבוהות יותר של ΔFosB בקורטקס אורביטופרונטלי בהשוואה למינהל קוקאין מיושן (Winstanley et al., 2007). השפעה זו הייתה ספציפית לקורטקס אורביטופרונטלי, משום שרמות מקבילות של אינדוקציה Δ FOSB נראו בקורטקס הפריפרונטלי תחת שני תנאי הטיפול. לפיכך, למרות האינדוקציה Δ FOSB אינו קשור שליטה רצונית על צריכת סמים באזורים striatal, נראה כי מושפעים גורמים מוטיבציה כאלה מרכזי מסוימים בקליפת המוח גבוהה.
כמו כן, אנו מציגים נתונים semiquantitative כי כל ארבע התרופות של התעללות לגרום ΔFosB בכמה אזורי מוח מחוץ מורכבים striatal, אם כי באופן כללי במידה פחותה. אזורים אחרים אלה במוח כללו את הקורטקס הפריפרונטאלי, האמיגדלה, ה- IPAC, BNST וההיפוקמפוס. אינדוקציה של תרופות ב- ΔFosB בקורטקס הפריפרונטלי ובהיפוקמפוס עשויה להיות קשורה לחלק מההשפעות של סמים של התעללות בביצועים קוגניטיביים, אם כי זה עדיין לא נחקר ישירות. האמיגדלה, ה- IPAC ו- BNST היו מעורבים כולם בהסדרת תגובותיו של אדם לגירויים מרתיעים. זה מעלה את האפשרות כי אינדוקציה ΔFosB באזורים אלה לאחר ניהול כרוני של סמים של התעללות מתווכת סמים הרגולציה של התנהגות רגשית הרבה מעבר לגמול. יהיה מעניין לבחון את האפשרויות הללו בחקירות עתידיות.
ארבע התרופות של התעללות שנחקרו כאן הפיקו גם השפעות ספציפיות לסמים. קוקאין ייחודי המושרה ΔFosB באזור tegmental הגחון, כפי שדווח בעבר (Perrotti et al., 2005). כמו כן, קוקאין ואתנול ייחודי המושרה רמות נמוכות של ΔFosB מחיצת לרוחב. Δ9-THC היה ייחודי עבור השפעות דרמטיות פחות על אינדוקציה Δ FosB, בהשוואה לסמים אחרים של התעללות, בקליפה של גרעין אקומבנס וסטריאטום הגב, כאמור. Δ9-THC היה ייחודי גם בחשיפה הכרונית לתרופה זו, בניגוד לכל האחרים, לא גרם לרמות נמוכות של Δ FOSB באפור periaqueductal. בהינתן התפקיד של ההיפוקמפוס והמחיצות בתפקוד הקוגניטיבי, ותפקידם של אזורים אלה, כמו גם את האפור הפריאקוודוקטאלי בוויסות תגובות של בעל חיים למצבים מלחיצים, אינדוקציה ספציפית לאזור ולסמים של ΔFOSB באזורים אלו יכולה לתווך היבטים חשובים של פעולה סמים על המוח.
לסיכום, אינדוקציה Δ FosB באזורי גזע המוח סטריאטלי הוכח באופן נרחב כמו הסתגלות כרונית משותפת לסמים של התעללות. הרחבנו את הרעיון הזה על ידי מראה כאן כי שני סמים נוספים התעללו נרחב, אתנול ו ΔXUMX-THC, גם לגרום ΔFosB באזורים אלה המוח. כמו כן, אנו מזהים מספר תחומים אחרים של המוח, המעורבים בתפקוד קוגניטיבי ותגובות מתח, אשר מראים דרגות שונות של אינדוקציה Δ FOSB בתגובה לחשיפה כרונית לסמים. חלק מהתגובות הללו, כמו אינדוקציה של ΔFosB באזורים סטריאטליים, שכיחות בכל סוגי התרופות הנלמדות כאן, בעוד שהתגובות באזורים אחרים במוח הן ספציפיות יותר לסמים. ממצאים אלה יכוונו את החקירות העתידיות כדי לאפיין את תפקיד האינדוקציה Δ FOSB באזורים אלו במוח. הם גם מסייעים להגדיר את התועלת הפוטנציאלית של אנטגוניסטים של ΔFOSB כטיפול נפוץ בתסמונות של התמכרות לסמים.
האיור 3
אינדוקציה של ΔFosB בחולדות הזנב חולדה בחולדה בקרה (A) או לאחר טיפול כרוני באתנול (B), מורפיום (C) או קוקאין (D). רמות החיסון הדומה ל- FosB נותחו על ידי אימונוהיסטוכימיה באמצעות נוגדן pan-FosB. (יותר …)
תודות
חוזה מענק החסות: המכון הלאומי על שימוש בסמים.
ביבליוגרפיה
1. Alibhai IN, גרין ת"א, Nestler EJ. תקנה של ביטוי fosB ו Δosb mRNA: ב vivo ובמחקרים חוץ גופית. מוח מוחי. 2007; 11: 4322-4333.
2. אטקינס JB, אטקינס J, קרלזון WA, Chlan J, Nye HE, Nestler EJ. אזור ספציפי אינדוקציה של ΔFosB על ידי ניהול חוזרות של תרופות אנטיפסיכוטיות טיפוסיות לעומת טיפוסיות. סינפסה. 1999; 33: 118-128. [PubMed]
3. Bachtell RK, וואנג YM, פרימן P, Risinger FO, Ryabinin AE. שתיית אלכוהול מייצרת שינויים במוח באזור סלקטיבי בביטויים של גורמים שעתוק inducable. מוח מוחי. 1999; 847: 157-165. [PubMed]
4. Beckmann AM, Matsumoto I, Wilce PA. AP-1 ו- EGR DNA מחייב פעילויות מוגברת במוח חולדה במהלך נסיגה אתנול. ניורוצ'ם. 1997; 69: 306-314. [PubMed]
5. קרל TL, אליבהאי IN, וילקינסון MB, קומאר, נסלר EJ. פרוטאזום מנגנונים תלויים עצמאיים עבור יציבות FosB: זיהוי תחומים FosB degron והשלכות על יציבות FOSB Δ. Eur J Neurosci. 2007; 25: 3009-3019. [PubMed]
6. חן JS, Nye HE, Kelz MB, הירוי N, Nakabeppu Y, הופ BT, Nestler EJ. תקנה של חלבונים דמויי ΔFosB ו- FosB על ידי התקפים אלקטרו-פולסביים (ECS) וטיפולי קוקאין. מול פרמקול. 1995; 48: 880-889. [PubMed]
7. קולבי קר, ויסלר ק', סטפן סי, נסלר אי-ג'יי, עצמי ד"ו. ΔFOSB משפר תמריץ לקוקאין. J Neurosci. 2003; 23: 2488-2493. [PubMed]
8. קריסוול, בריס ג. השפעות דומות של אתנול ו flumazenil על רכישת התגובה תיבת המעבורת הימנעות במהלך הנסיגה מטיפול אתנול כרוני. בר פארמקול. 1993; 110: 753-760. [מאמר חינם PMC] [PubMed]
9. Ehrlich ME, זומר J, Canas E, Unterwald EM. עכברים periadolescent להראות משופר ΔFosB upregulation בתגובה קוקאין ואמפטמין. J Neurosci. 2002; 22: 9155-9159. [PubMed]
10. Frye GD, Chapin RE, Vogel RA, Mailman RB, קילטס CD, Mueller RA, Breese GR. ההשפעות של טיפול חריף 1,3-butanediol אקוטי וכרוני על מערכת העצבים המרכזית פונקציה: השוואה עם אתנול. פארמקול. 1981; 216: 306-314. [PubMed]
11. גרייבל, מורטלה, רוברטסון. אמפטמינים וקוקאין גורמים לפעולה ספציפית לתרופות של הגן c-fos במחיצות סטריאו-מטריסטיות ובתת-מחלקות לימביות של הסטריאטום. פרוט נטל. 1990; 87: 6912-6916. [מאמר חינם PMC] [PubMed]
12. הירואי N, בראון J, היילה C, יה H, גרינברג ME, Nestler EJ. עכברים מוטנטים של FosB: איבוד של קוקאין כרונית השראה של חלבונים הקשורים ל- FOS ורגישות מוגברת להשפעותיו הפסיכו-מוטוריות והמגמלות של קוקאין. פרוט נטל. 1997; 94: 10397-10402. [מאמר חינם PMC] [PubMed]
13. תקווה BT, Kosofsky B, היימן SE, Nestler EJ. תקנה של ביטוי מוקדם של הגן מוקדם AP-1 מחייב בגרעין עכברוש accumbens על ידי קוקאין כרונית. Proc Natl Acad Sci US A. 1992, 89: 5764-5768. [מאמר חינם PMC] [PubMed]
14. התקווה BT, Nye HE, Kelz MB, עצמי DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. השראה של מורכבות AP-1 ארוכת טווח המורכבת מחלבונים דמויי FOS דמויי מוח במוח על ידי קוקאין כרוני וטיפולים כרוניים אחרים. נוירון. 1994; 13: 1235-1244. [PubMed]
15. Kelz MB, חן JS, קרלזון WA, ויסלר K, Gilden L, Beckmann AM, Steffen C, ג 'אנג YJ, Marotti L, עצמי DW, Tkatch R, Baranauskas G, Surmeier DJ, נווה RL, Duman RS, Picciotto MR, Nestler EJ . ביטוי של גורם שעתוק Δ FOSB במוח שולט ברגישות לקוקאין. הטבע. 1999; 401: 272-276. [PubMed]
16. קנאפ DJ, דאנקן ג 'נרל אלקטריק, צוותי FT, Breese GR. אינדוקציה של חלבונים דמויי FOS וקולות קוליים במהלך נסיגת אתנול: ראיות נוספות לחרדה הנגרמת משימוש. אלכוהול Clin Exp. 1998; 22: 481-493. [PubMed]
17. Liu HF, ג'ואו WH, Zhu HQ, Lai MJ, חן WS. Microinjection של M (5) קולטן muscarinic antisense oligonucleotide לתוך VTA מעכב ביטוי FosB ב NAC ואת ההיפוקמפוס של חולדות רגישות של הרואין. Neurosci בול. 2007; 23: 1-8. [PubMed]
18. McClung CA, Nestler EJ. תקנה של ביטוי גנים קוקאין פרס על ידי CREB ו ΔFOSB. Nat Neurosci. 2003; 6: 1208-1215. [PubMed]
19. McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, זכריו V, ברטון O, Nestler EJ. ΔFosB: מתג מולקולרי להתאמה ארוכת טווח במוח. Mol המוח מוחל. 2004; 132: 146-154. [PubMed]
20. McDaid J, Dallimore JE, Mackie AR, Napier TC. שינויים ב pCREB pumere ו pallre pallidal ו ΔFOS ב עכברים רגישים מורפיום: קורלציות עם קולטנים עורר אמצעים אלקטרופיאליים בתוך pallidum הגחון. Neuropsychopharmacology. 2006a; 31: 1212-1226. [מאמר חינם PMC] [PubMed]
21. McDaid J, גרהאם MP, TCier Napier. Mammamphetamine- המושרה רגישות משנה דיפרנציאלי משנה pCREB ו Δ-FosB לאורך מעגל הלימבית של המוח יונקים. מול פרמקול. 2006b; 70: 2064-2074. [PubMed]
22. Moratalla R, אליבול R, Vallejo M, Graybiel AM. שינויים ברמת הרשת בביטוי של חלבונים Fos-Jun inucible ב striatum במהלך טיפול קוקאין כרונית נסיגה. נוירון. 1996; 17: 147-156. [PubMed]
23. Muller DL, Unterwald EM. קולטני דופאמין D1 מווסתים אינדוקציה FΔB ב הסטריאטום חולדה לאחר ניהול מורפיום לסירוגין. פארמקול. 2005; 314: 148-154. [PubMed]
24. נסלר EJ, Barrot M, עצמי DW. ΔFosB: מתג מולקולרי מתמשך להתמכרות. פרוט נטל. 2001; 98: 11042-11046. [מאמר חינם PMC] [PubMed]
25. Nye HE, Nestler EJ. השראה של אנטיגנים כרוניים Fos הקשורים במוח חולדה על ידי ניהול מורפיום כרונית. מול פרמקול. 1996; 49: 636-645. [PubMed]
26. Nye HE, הופ BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. מחקרים פרמקולוגיים של הרגולציה על ידי קוקאין של כרוני FRA (FOS הקשורים אנטיגן) אינדוקציה ב striatum ו גרעין accumbens. פארמקול. 1995; 275: 1671-1680. [PubMed]
27. Olausson P, Jentsch JD, טרונסון N, נווה R, Nestler EJ, טיילור FR. ΔFosB בגרעין הנבדק מווסת את ההתנהגות האינסטרומנטלית והמוטיבציה המחזקת את המזון. J Neurosci. 2006; 26: 9196-9204. [PubMed]
28. פיקמן מיל, קולבי C, פרוטי לי, טאקומלה P, קרל ט, אולרי P, צ'או J, Duman C, סטפן C, מונטגיה L, אלן MR, Stock JL, Duman RS, McNeish JD, Barrot M, Self DW, Nestler EJ , Schaeffer E. inucible, ביטוי לאזור ספציפי למוח של מוטציה שלילית דומיננטית של c-Jun בעכברים מהונדס מקטין את הרגישות קוקאין. מוח מוחי. 2003; 970: 73-86. [PubMed]
29. Perrotti LI, Hadeishi Y, Barrot M, Duman RS, Nestler EJ. אינדוקציה של ΔFosB במבני מוח הקשורים לגמול לאחר לחץ כרוני. J Neurosci. 2004; 24: 10594-10602. [PubMed]
30. Perrotti LI, Boloos CA, Choi KH, Russo SJ, אדוארדס S, Ulery PG, Wallace D, DW עצמי, Nestler EJ, Barrot מ ΔFOSB מצטבר באוכלוסייה תא GABAergic בזנב האחורי של אזור tegmental הגחון לאחר טיפול psychostimulant. Eur J Neurosci. 2005; 21: 2817-2824. [PubMed]
31. Pich EM, Pagliusi SR, Tessari M, Talabot-Ayer D, Hooft van Huijsduijnen R, Chiamulera C. מצעים עצביים נפוצים תכונות ממכר של ניקוטין וקוקאין. מדע. 1997; 275: 83-86. [PubMed]
32. SAMHSA. O. o. מחקרים, מסלקה הלאומית עבור אלכוהול מידע על סמים. Rockville, MD: NSDUH סדרה H-28; 2005. תוצאות מתוך סקר 2004 הלאומי על שימוש בסמים ובריאות: ממצאים לאומיים.
33. Sim-Selley LJ, מרטין בר. (Mnyl) pyrrolo [2,3, 5-de] -3-b enzoxazinyl] - (1,2-naphthalenyl) methylone mesylate (xnumx-dihydro-xNUMX-methyl-xNUMX - (WIN3-1,4) או דלתא (1) -Tetrahydrocannabinol על הסתגלות קולטן קנבינואידים בעכברים. פארמקול. 55,212; 2: 9-2002. [מאמר חינם PMC] [PubMed]
34. סאטון MA, DA קרני, עצמי DW. גורמים אשר קובעים נטייה להתנהגות של קוקאין המבקשת במהלך ההתנזרות בחולדות. Neuropsychopharmacology. 2000; 22: 626-641. [PubMed]
35. אולרי PG, Rudenko G, Nestler EJ. תקנה של יציבות ΔFosB על ידי זרחון. J Neurosci. 2006; 26: 5131-5142. [PubMed]
36. Vanderschuren LJ, די Ciano P, אווריט BJ. מעורבות של הסטריאטום הגבי ב מבוקרת קוקאין המבקשים. J Neurosci. 2005; 25: 8665-8670. [PubMed]
37. Werme M, Messer C, Olson L, Gilden L, Thorén P, Nestler EJ, Brené S. ΔFOSB מסדיר את פעולת הריצה. J Neurosci. 2002; 22: 8133-8138. [PubMed]
38. וינסטלי CA, LaPlant ש, TheOBDD DEH, גרין ת"א, Bachtell RK, Perrotti LI, DLeone FJ, רוסו SJ, Garth WJ, DW עצמי, Nestler EJ. אינדוקציה ΔFosB בקורטקס אורביטופרונאלי מתווך סובלנות לתפקוד הקוגניטיבי המושרה על ידי קוקאין. J Neurosci. 2007; 27: 10497-10507. [PubMed]
39. יאנג ST, Porrino LJ, Iadarola MJ. קוקאין גורם ל- c-fos-immunoreactive חלבונים באמצעות dopaminergic קולטנים D1. פרוט נטל. 1991; 88: 1291-1295. [מאמר חינם PMC] [PubMed]
40. Zachariou V, Bolanos CA, Selley DE, Theobald D, קאסידי MP, קלץ MB, שו-לוצ'מן T, ברטון O, סים- Selley LJ, DiLeone RJ, קומאר, נסלר EJ. ΔFosB: תפקיד חיוני עבור ΔFBB בגרעין accumbens בפעולה מורפיום. Nat Neurosci. 2006; 9: 205-211. [PubMed]
;