性腺ホルモンの出現は思春期（2010）中のドーパミン作動性機能に影響を与える

性腺ステロイドは中毒に影響を与えます

中毒に関連するドーパミン作動性機能に対する性腺ステロイドの影響

ドーパミン系の解剖学に対する性腺ステロイドの影響

青年期における嗜癖関連行動

人間での実験的研究は倫理的に許されないものであり、自然主義的研究は現在の範囲を超えた分析を必要とする社会的、環境的および遺伝的複雑さによって深刻に混乱されるレビュー これらの研究の大部分はげっ歯類で行われています。 これらの研究は以下で検討されます。

多くの依存性薬物の特徴的な行動効果は、青年期の成長に伴って変化し、その変化は一般的に、特定の行動に関して薬物間で一貫している傾向がある。唯一の例外は運動活動であり、青年期における運動反応の変化は、ある程度薬物特異的である。これらの研究は、Schramm-Sapyta によってレビューされている ( Schramm-Sapyta et al. 2009 )。アンフェタミンとメタンフェタミンは、青年期初期には成人よりも運動を刺激する度合いが低いが、コカインによる運動刺激は、青年期初期には成人期よりも大きい。ニコチンは、投与量や研究対象の種によって、発達段階に特異的な方法で運動を減少または増加させることが報告されている。マウスにニコチンを投与すると運動が減少するが、青年期ではこの減少は少ない ( Lopez et al. 2003 )。ラットでは、ニコチンは運動量を増加させると報告されており、青年はこの効果に対して感受性が低いというよりむしろ高い（Faraday et al. 2001）。

運動機能の感作は、初期の依存性薬物曝露中の神経可塑性事象を反映していると考えられており、アンフェタミン、コカイン、またはメチルフェニデートによる治療後、思春期を通じて徐々に増加します。周産期に治療を開始すると感作は低くなりますが、思春期にはより強くなり、成人期では思春期よりも大きくなります（Kolta et al. 1990 ; McDougall et al. 1994 ; Ujike et al. 1995 ; Bowman et al. 1997 ; Laviola et al. 1999 ; Tirelli et al. 2003 ; Frantz et al. 2007）。ただし、単回薬物曝露後の感作は例外となる可能性があり、当研究室では、成人と比較して思春期では単回投与後の感作が増強されることを観察しています（Caster et al. 2007）。思春期ラットの治療によって生じるニコチン感作は、成体ラットに同様の治療を行った後に観察される感作よりも少ないが、コカインとアンフェタミンに対する交差感作は、成体雄よりも思春期雄の方が大きかった（Collins and Izenwasser 2004 ; Collins et al. 2004 ; Cruz et al. 2005 ; McQuown et al. 2009）。

ニコチン、コカインおよびアンフェタミンを含むほとんどの習慣性の薬のためのCPPは青年期の間に高められます（Vastola等。 2002; Belluzzi等。 2004; Badanichら。 2006; コタ等。 2007; Torres等。 2008; ブレンハウスアンドアンデルセン2008a; Schramm-Sapyta等。 2009; シュラムとル2009; Zakharovaら。 2009コカインとアンフェタミンの両方について相反する所見が報告されているがアドリアーニとラビオラ2003; Tirelliら。 2003; Schramm-Sapyta等。 2004） ラットとマウスにおけるエタノールCPPに関して矛盾するデータが存在する（Philpotら。 2003; Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ ｅｔ ａｌ。 2009）およびカンナビノイド作動薬WIN5512-2は、青年期ラットより成人で低用量でCPPを引き起こす（Pandolfo等。 2009） 要約すると、ＣＰＰは成人と比較して青年期において増強されているが、青年期に精神刺激薬で繰り返し治療された動物では、成人として治療された動物よりも感作が少ない。 これらの異なる結果は、青年が習慣性薬物の強化作用と神経可塑性作用の両方を経験しているが、後者は成人に比べて減少しているかもしれないが前者は誇張されていることを示唆している。 青年期のげっ歯類におけるほとんどの常習性薬物の強化された強化効果は、ヒトとげっ歯類の両方で観察されている上記報奨に対する反応の増加と一致している。

薬物乱用の中毒責任を評価するための標準は自己管理です。 青年期および成人期に開始する自己投与を比較した動物実験では、一部の薬物については一貫した知見が得られているが、他の薬物については矛盾する知見が得られている。 一般に、エタノールの自己投与の習得は、青年期において一貫して速い（ベル等。 2003; ブルネルとスピア2005; ドレムス等。 2005; ベル等。 2006; Ｖｅｔｔｅｒ ｅｔ ａｌ。 2007） ニコチン自己投与の迅速な獲得は、成人として自己投与を開始する動物と比較して、青年期に報告されています（チェン他。 2007; レビン等。 2007青年期ではあるが成体ではないマウスが自発的にニコチン含有溶液を飲む（Adrianiら。 2002） しかし、青少年は、強化スケジュールに応じて成人よりもニコチンの自己投与を少なくし、成人よりも絶滅が早く再発が少ないことを示しています（Ｓｈｒａｍ ｅｔ ａｌ。 2008; Ｓｈｒａｍ ｅｔ ａｌ。 2008） 青年および成人におけるニコチン自己投与の報告におけるこれらの矛盾のいくつかは、異なる年齢での報酬および離脱の相対的重要性を反映している可能性がある。 青年期はニコチンのやりがいのある効果に対してより敏感になる傾向がありますが（上記参照）、彼らはあまり顕著な依存を示さない傾向があります（O'Dellら。 2004; O'Dellら。 2006; ウィルマウスアンドスピア2006; O'Dellら。 2007; Ｓｈｒａｍ ｅｔ ａｌ。 2008） 最後に、コカインの自己投与による所見は最もあいまいなものです。 少なくともサッカリン嗜好性が低い動物では、自己投与の迅速な獲得が観察されたがＰｅｒｒｙ ｅｔ ａｌ。 2007他のいくつかの研究は、安定した自己投与が思春期または成人期の間に自己投与が始まるかどうかに基づいて異ならないことを示しています（Frantz等。 2007; カンタク等。 2007; KerstetterとKantak 2007; 李とフランツ2009） これらの研究のほとんどは、エスカレーションレジメンでテストされている強迫性とエスカレーションへの重要な移行をテストしない従来の固定比率スケジュールを採用しています（ヴァンダーシュレンとエヴェリット2004） 一般に、青少年は虐待薬の強化効果に対してより敏感である可能性があると文献は示唆しているが、青年が成人よりも急速に使用および強迫的使用へと進歩するかどうかを評価するデータはまだない。

思春期の中毒に対する脆弱性に対する影響としての思春期？

中毒性薬物の作用における性差の出現

上で概説したエストラジオールによるドーパミン作動性機能の十分に確立された刺激は、発情周期の開始と共に起こるエストラジオールの上昇がドーパミン放出の増加および習慣性薬物に対する行動反応の引き金を引くはずであることを示唆している。 実際、複数の嗜癖関連行動における性差は、げっ歯類の青年期、および存在するごく少数の霊長類研究に見られます。 しかしながら、新たな証拠は、卵巣ステロイドと精巣ステロイドの両方がこれらの変化に寄与しているかもしれないことを示しています。

私たちの研究室では、若い思春期の雄ラットは成体よりもコカイン刺激による運動量が多く、背側線条体における下流シグナル伝達経路の活性化（c-fos活性化によって測定）が大きく、運動行動の単回投与感作が大きいことを示しました（Caster et al. 2005 ; Caster et al. 2007）。思春期と成体の雄と雌におけるコカイン刺激による運動量の比較では、思春期の雄と雌はコカインに対して同様の反応を示し、コカイン刺激による運動量の性差は思春期に現れることが示されています。この性差は、雄におけるコカイン刺激による活動の低下と雌におけるコカイン刺激による運動量の増加を部分的に反映しています（Parylak et al. 2008）。メチルフェニデートに対する運動反応の発達的変化も同様に報告されている。思春期の男性と女性は同程度の運動刺激を示したが、メチルフェニデートは成体の女性では男性よりも有意に多くの運動活動を刺激した（Wooters et al. 2006）。モルヒネ誘発性運動刺激はやや異なるパターンを示した。思春期の男性は成体の男性よりも多くの運動刺激を示したが、思春期と成体の女性は成体の男性と同等であった。つまり、性差は思春期にはあったが成体期にはなかった（White et al. 2008）。雄マウスのニコチンによる運動抑制に対する感受性の高さは、雌マウスと比較して思春期以降に現れる（Lopez et al. 2003）。最後に、低用量のエタノールに関連する運動刺激は、思春期のサルが成体になるにつれて増加する（Schwandt et al. 2007）。

感作における性差は思春期にも現れる。ニコチンと精神刺激薬であるコカインおよびアンフェタミンとの交差感作は、思春期のラットでは雌よりも雄の方が大きい（Collins and Izenwasser 2004 ; Collins et al. 2004）。同様に、マウスにおけるエタノール感作の性差は成体マウスでは報告されているが思春期マウスでは報告されておらず、これらの差は思春期に現れることを示唆している（Itzhak and Anderson 2008）。非ヒト霊長類では、雌ではエタノール誘発性運動感作が思春期に報告されているが雄では報告されていない（Schwandt et al. 2008）。

依存性薬物の強化効果における性差は、思春期にも現れる。コカインの条件付け場所嗜好性（CPP）に対する雌の感受性の高さは、思春期に現れる（ Zakharova et al. 2009 ）。成体の雌マウスは、同年齢の雄マウスよりもコカインに対するCPPが高いが、思春期の雌マウスはそうではない（ Balda et al. 2009）。ある研究では、思春期のラットと成体のラットを比較した場合、モルヒネまたはコカインのCPPに性差は見られなかったと報告されているが、実験対象数が少なかったため、その差が極めて大きくない限り、そのような差を検出することは困難であったと考えられる（Campbell et al. 2000）。

多くの依存性薬物の自己投与における性差は思春期に現れる。我々は、成体ラットは思春期前の雌ラットよりもコカインを多く摂取することを示しており、2つの研究室が思春期におけるコカイン自己投与の獲得の速さの出現を報告している（Perry et al. 2007 ; Carroll et al. 2008 ; Lynch 2008 ; Walker et al. 2009）。思春期の雄ラットと雌ラットはどちらも成体よりも早くニコチン自己投与を獲得するが、雄ラットは成体になるにつれて自己投与レベルが実際に低下する一方、雌ラットは摂取レベルを維持する（Levin et al. 2003 ; Levin et al. 2007）。雌雄は思春期初期には漸進比率スケジュールの下で同程度のニコチン自己投与を示すが、思春期末には雌ラットの方が雄ラットよりも多くのニコチンを摂取する（Lynch 2009）。最後に、思春期のマウスは成体よりもオキシコドンの自己投与量が少なかったが、自己投与終了時に腹側線条体のドーパミンが過剰に増加したことから、この結果はドーパミン作動性神経伝達物質に対するオキシコドンの影響に対する感受性が高いと解釈された（Zhang et al. 2009）。

齧歯類と非ヒト霊長類の両方でアルコール摂取における性差の出現が報告されているが、具体的な性差は種によって異なる。雌ラットは雄ラットよりも多くのアルコールを摂取し、この性差は思春期に現れる（Lancaster and Spiegel 1992 ; Lancaster et al. 1996）。霊長類に関する唯一の研究では、これらの研究において雄と雌が同量のエタノールを摂取したことが示されている（Schwandt et al. 2008）。

アンフェタミンに対する反応の発達的変化は、これまで研究されてきた他の薬物とは異なるため、これらは別々に説明されています。Shabazi の研究 ( Shahbazi et al. 2008 ) では、雄と雌の思春期ラットはどちらも成体よりも早くアンフェタミンの自己投与を獲得しました。この研究では、思春期の雄は漸進比率スケジュールの下で成体の雄よりもアンフェタミンの摂取量が少なく、若い成体の雌は高齢の成体の雌よりも多く摂取しました。別の研究では、思春期の雌は成体の雌または雄よりもアンフェタミンに対する感受性が高いことが示されましたが、この研究ではアンフェタミン誘発運動または CPP のいずれにおいても性差は観察されず、文献と異なっています ( Mathews and McCormick 2007 )。アンフェタミンの自己投与における性差を解釈する際の重要な注意点の1つは、アンフェタミンの代謝はテストステロンによって促進されるため、思春期を通じて変化する可能性が高いということである（Meyer and Lytle 1978 ; Becker et al. 1982 ; Milesi-Halle et al. 2005）。

思春期の動物における依存性薬物の影響における性差に関する情報には、注目すべきギャップがいくつかあります。カンナビノイドの強化効果に関する情報はほとんどありません。Higuera-Matasは、生後28～38日の雄と雌のラットにCB1アゴニストCP55,940を投与した場合の成体への影響を調査し、雌ではコカインの自己投与が強化されることを示しました（Higuera-Matas et al. 2008 ; Higuera-Matas et al. 2009）。Wileyらは、THCの急性効果を、カタレプシー、運動低下、鎮痛、低体温のカンナビノイド四重奏、およびTHCの反復投与後の耐性と感作について比較しました。研究によると、思春期の少女は成人の少女よりもカタレプシー、鎮痛作用、低体温に対する感受性が低く、耐性も低い傾向にある一方、思春期の少年は成人の少年よりも運動抑制に対する感受性が高いことがわかった（Wiley et al. 2007）。最も重要なのは、エタノールについて報告された2件を除いて、非ヒト霊長類の思春期における依存性薬物の作用の変化に関する研究は存在しないということである。

思春期における中毒性薬物の影響における性差の出現における性腺ステロイドの役割

生殖および非生殖行動の性分化の研究は、思春期が性腺二型性脳構造および機能に不可逆的な効果をもたらすという、第二の「臨界期」を示しています（上記参照）。 性腺ステロイドの活性化作用も思春期の間に始まるので、両方のプロセスは思春期の間に中毒に脆弱で性的二形性の出現に貢献することができます。 これらの研究は、出生直前および出生直後の初期発生期間が、性欲ステロイドの嗜癖性薬物の作用に対する組織効果に寄与することを示している。

行動研究は、依存性薬物に対する行動反応の性差において卵巣および精巣ステロイドが役割を果たしていることを支持しているが、組織化効果と活性化効果の相対的な寄与は明らかになっていない。いくつかの研究は、依存性薬物の効果に対する性腺ステロイドの組織化効果が役割を果たしていることを支持している。出生直後の雌ラット仔の卵巣摘出またはアンドロゲン処理による雄性化は、アンフェタミンの運動刺激効果に対する雌の反応の増強の出現を阻止した（Forgie and Stewart 1993 ; Forgie and Stewart 1994）。弱いエストロゲンであるビスフェノールの単一の研究では、妊娠中の曝露でさえドーパミン作動性ニューロンの発生に影響を与える可能性があることが示されており、出生前11～18日のビスフェノール曝露は雌の子孫におけるアンフェタミン誘発CPPを抑制した（Laviola et al. 2005）。

当研究室の最近の研究では、思春期は性腺ステロイドの組織化効果が依存性薬物の効果に影響を与えるもう一つの期間である可能性が示唆されています。一連の研究で、思春期前と思春期後の卵巣摘出または去勢の効果を比較しました。成人期または思春期前の卵巣摘出は、コカイン刺激による運動を抑制しました。しかし、思春期前の去勢は、男性のコカイン刺激による運動を有意に増加させましたが、思春期後の去勢では増加しませんでした（Kuhn et al. 2001 ; Walker et al. 2001 ; Parylak et al. 2008）。思春期前の手術は、脳の組織化に対するステロイドホルモンの影響がよく知られている周産期の感受性期を過ぎたPN25に行われました。これらのデータは、女性における卵巣ホルモンの役割を裏付けるとともに、これまで認識されていなかったアンドロゲンの組織化作用が、男性におけるコカイン刺激行動の正常な発達的低下に寄与していることを示唆している。これらの知見は、性腺ステロイドが思春期において、女性では依存症関連行動を増強し、男性では抑制することを示唆している。

青年期のドーパミン作動性機能における性差の出現

上で概説した行動研究は、運動活性化、薬物関連強化および薬物自己投与が青年期の間にげっ歯類において性的二形性になることを実証している。 これらの性差におけるドーパミン作動性ニューロンの薬物誘発活性化の実証された重要性を考えると、ドーパミン作動性機能の性分化がこれらの効果を媒介することを提案することは論理的である。

げっ歯類では、前脳へのドーパミン作動性投射の解剖学的構造に性差が生じ、出生前にその違いが現れる。Ovtsharoff（Ovtscharoff et al. 1992）は、雌では出生前に尾状核におけるドーパミン作動性線維の神経支配密度が高いことを示した。さらに、雌げっ歯類の脳におけるドーパミン作動性ニューロンは、循環ホルモン濃度ではなく遺伝的性別によって影響を受けることが示唆されている（Beyer et al. 1991 ; Kolbinger et al. 1991）。精巣決定遺伝子sryがドーパミン作動性ニューロンで発現し、ホルモン濃度とは独立してチロシンヒドロキシラーゼの発現を調節する可能性があることが実証されたことは、ドーパミン作動性ニューロンの性特異的調節が存在する可能性をさらに裏付けている（Dewing et al. 2006）が、これはまだ研究が始まったばかりでデータが少ない分野である。

出生後早期および思春期の発達の重要な時期における性腺ステロイドがドーパミン作動性機能に及ぼす影響については、まだほとんど証拠がない。しかし、行動データは、周産期または思春期における男性のアンドロゲンへの曝露、および思春期における女性のエストロゲンへの曝露が重要なホルモン刺激となることを示唆している（Beckerによる最近のレビューを参照（Becker 2009））。唯一存在する研究は、性腺ステロイドが思春期のD2受容体の刈り込みに寄与しないことを示したものである（Andersen et al. 2002）。

青年期のドーパミン作動性機能の変化に対する性腺ステロイドの寄与

当研究室では、思春期における依存症感受性の変化に対するドーパミン機能の潜在的な寄与を理解するために、黒質および腹側被蓋野のドーパミン作動性細胞体とその終末投射における性差の出現を特徴づける研究を開始しました。以前の研究結果では、コカインによって増強された背側線条体のドーパミン放出は、成体雄ラットよりも若い思春期雄ラットで3倍高いことが示されました。この発達上の違いは、側坐核の中心部では起こらないため、領域選択的です（Walker and Kuhn 2008）。私たちの行動研究では、思春期における雌の発情周期の開始が、雌におけるコカイン刺激によるドーパミン放出の同様の発達的減少を防ぐ可能性があると予測しました。

この可能性を調査するために、思春期（28日目）および成体（65日目）の雄と雌のラットにコカイン（10 mg/kg）を投与した後のさまざまな時点で、以前に思春期と成体の両方で説明した高速スキャンサイクリックボルタンメトリーを使用して刺激ドーパミンの放出を測定した（Walker et al. 2000 ; Walker et al. 2006 ; Walker and Kuhn 2008）。図2は、 20 Hzでのベースライン刺激に対するドーパミンの増加率を示している。コカイン刺激によるドーパミンの放出は、成体と比較して両性の思春期ラットで大きく、思春期の雄と雌は互いに同程度であった。コカイン刺激によるドーパミン放出は、男女ともに青年期よりも成人期の方が少なかったものの、青年期から成人期にかけての減少は女性の方が男性よりも小さかった（Walker et al. 2000 ; Walker et al. 2006）。これらの結果は、ドーパミン作動性機能が青年期に性別特異的な形で低下することを示唆している。しかし、本研究では、性腺ステロイドの組織化作用や活性化作用がドーパミン放出の変化にどの程度寄与しているかを明らかにすることはできなかった。

  

図2

青年期（PN28）または成体（PN65-75）のオスおよびメスのラットにおけるコカイン誘発ドーパミンオーバーフローの時間経過。 データは、コカイン（10 mg / kg）後のさまざまな時点での細胞外ドーパミンの増加率を示しています。 N = 5-9 /グループ。 ANOVAはP <.001を示しました ...

成人の文献では、エストラジオールの活性化効果が、成体ラットのドーパミン作動性機能に対する主要な性腺ステロイドの影響であると示唆されている。しかし、我々の行動データ（Parylak et al. 2008）は、卵巣または精巣ステロイドの重要な組織化効果が、思春期の内分泌機能の変化に寄与する可能性があることを示唆している。この可能性を調査するために、PN25で思春期前の去勢または卵巣摘出を行い、以前の行動研究に合わせて30日後にコカイン刺激によるドーパミン放出を評価した。これらの実験の結果は、図3および図4に示されている。4予想どおり、思春期前の卵巣摘出はコカイン刺激による放出を減少させた（図3）。驚くべきことに、思春期前の去勢はコカイン刺激によるドーパミン放出を著しく増加させた（図4）。エストラジオールがドーパミン作動性機能に及ぼす影響はよく知られているため、雌における結果に対する活性化効果と組織化効果の相対的な寄与を区別することは困難である。しかし、成体動物の背側線条体ドーパミン放出に対するアンドロゲンの影響がないことを示す文献の重みは、アンドロゲンが思春期におけるドーパミン作動性機能に対してこれまで知られていなかった組織化効果を持つ可能性を示唆している。この結果は、思春期前の去勢後にはコカイン刺激行動が有意に増強されるが、成体では増強されないことを示した、我々が上で述べた行動学的知見と一致する。

  

図3

思春期前（1日目）の偽造または能動的卵巣摘出術後25月の雌ラットにおけるコカイン刺激ドーパミンオーバーフロー データは、に記載のように収集した。 図3。 N = 4-5 /グループ。 ANOVAは、時間の影響についてP <.001を示し、p <.001を示しました。 ...

  

図4

思春期前（1日目）の偽または活発な去勢の25月齢の雄ラットにおけるコカイン刺激ドーパミンのオーバーフロー データは、に記載のように収集した。 図3。 N = 4-5 /グループ。 ANOVAは、時間の影響についてはP <.001を示し、時間の影響についてはp <.001を示しました。 ...

卵巣ステロイドと精巣ステロイドの両方が青年期を越えてドーパミン作動性機能に影響を与えるメカニズムは知られていません。 我々は最近、エストラジオールがドーパミン作動性ニューロン数を維持することによって精神刺激薬に対するドーパミン作動性反応を部分的に増強することを示したので、我々はドーパミン作動性ニューロン数の性差が思春期に現れるかどうかを決定する予備研究を行った。 この可能性を調査するために、我々はPN21、28、42および65上の雄と雌のラットの一致コホートを殺し、黒質および腹側被蓋野、前脳へのドーパミン投射が生じる核におけるドーパミン作動性ニューロン数を数えた。 。

動物を深く麻酔し、10% 中性緩衝ホルマリンで経心的に灌流した。灌流後、脳を摘出し、10% ホルマリンで一晩後固定し、30% スクロース凍結保護溶液で平衡化し、4°C で保存した。連続冠状切片 (30 μm) をクライオスタットで切り出し、スライドに融解マウントし、37°C​​ で一晩乾燥させた。切片を PBS で洗浄後、0.3% 過酸化水素メタノールで 30 分間インキュベートし、洗浄後、室温で 0.5% BSA + 0.3% Triton X-100 で 15 分間ブロッキングした。ブロッキング後、切片をブロッキングバッファーで希釈した一次抗体 (1:10000、Immunostar, Inc.、Hudson、WI) で 4°C で一晩インキュベートした。翌日、切片をすすぎ、室温で 1 時間ビオチン化ウマ抗マウス二次抗体 (1:1000、Vector Labs、バーリンゲーム、CA) でインキュベートした。次に切片をすすぎ、室温で 1 時間アビジン-ビオチン複合体でインキュベートし、すすぎ、DAB (Vector Labs) で染色した。切片をすすぎ、段階的アルコールで脱水し、クレシルバイオレットで対比染色し、マウントしてカバーガラスをかけた。SNpc および VTA の TH-IR および TH-IN 細胞体の総数のバイアスのない立体学的推定は、光学フラクショネーター法 ( West et al. 1991 ) を使用して行った。Nikon Optiphot-2 顕微鏡、カメラ (Dage)、および電動ステージ (Ludl) を含むコンピュータ化された計数システムを使用して、細胞の総数を推定した。個々の細胞体は、100倍油浸レンズ（開口数 = 1.3）で観察した。誤差係数が 0.10 以下になるように十分な数の細胞をカウントした。この研究は、熱による抗原賦活化を行わずに実施したため、細胞数は後者の手法で検出できる数よりも少なかった。しかし、この実験から明確で予想外のパターンが明らかになった。図 5に示すように、思春期に DA 細胞数が劇的に減少した。この減少は、特徴的な性差が現れた 65 日齢までに雌ではプラトーに達したようであった。

  

図5

出生後の年齢にわたる黒質のチロシンヒドロキシラーゼ免疫反応性ニューロン。 N = 5-7 /グループ。 ANOVAは、年齢の影響についてp <.001を示します。p<。 年齢×性別の相互作用については01。

これらの知見は、ラットのオスとメスの両方において、思春期にドーパミン作動性細胞死の大きな波が発生することを示唆している。アポトーシスによる細胞死の2つの波は、出生直後と生後約14日目に発生する（Jackson-Lewis et al. 2000 ; Burke 2003 ; Burke 2004）。思春期における減少がドーパミン作動性機能にどのような関連性があるかは明らかではない。なぜなら、それは終末領域の神経支配密度が増加するのと同じ時期に発生するからである（上記参照）。アポトーシスを起こす細胞は、標的に適切に到達せず、標的ニューロンからの栄養入力を受けなかった細胞であると示唆されている（Oo et al. 2003 ; Burke 2004）。ドーパミンニューロン数の性差が思春期以降にのみ現れるという事実は、エストラジオールの栄養効果が成人期におけるドーパミン作動性ニューロンの維持に寄与しているという我々の当初の仮説を裏付けている。興味深いことに、ドーパミン作動性ニューロン数の変化は、我々が観察したコカインのドーパミン放出への影響の変化と並行している。すなわち、思春期を通して劇的に減少するが、その一部のみが性差を示したのである。我々は現在、細胞体および／または終末領域の解剖学的変化が、性腺ステロイドによる依存関連行動の調節に寄与しているかどうかを調査している。

中毒に対する前脳ドーパミン作動性機能の青年期変化の意義

上記で検討した研究は、背側線条体のドーパミン作動性機能が、思春期の発達に伴い最終的な成熟を経て、成人の機能へと「刈り込み」されることを示している。ドーパミン作動性機能およびドーパミンによって制御される行動における性差は、この時期に現れる。これらの効果は、女性におけるドーパミン作動性機能を増強するエストラジオールの活性化効果の開始と、男性におけるドーパミン作動性機能を抑制するアンドロゲンの組織化効果の両方を反映していると考えられる。図6は、今回の知見を説明できる可能性のある1つのスキームをまとめたものである。左から右へ、この図はドーパミン作動性ニューロンの発達の3つの段階を示している。最も左のパネルはドーパミン神経新生を示している。中央のパネルは、出生後から思春期にかけて起こる軸索伸長と標的への神経支配の期間を示している。ドーパミン作動性ニューロンの発達の最終段階は、受容体が「刈り込み」される様子を右のパネルに示している。本研究のデータおよび以前に発表されたデータ（Burke 2003 ; Burke 2004）に基づくと、ドーパミン作動性ニューロンはプロセスのあらゆる段階で失われます。我々は、思春期には中脳のドーパミン作動性ニューロンのアポトーシス細胞死の最終段階がアンドロゲンによって増強され、エストラジオールの栄養効果によって相殺されると仮説を立てています。これは、中央および右のパネルで男性では細胞数が少なく、下部のパネルでは灰色のニューロンが女性でエストラジオールによって維持されているニューロンの集団を示していることからわかります。培養研究では、女性は発達の初期段階でより多くのニューロンを持っている可能性があることが示唆されているため、灰色のニューロンは最も左のパネルにも含まれていますが、思春期の開始までにそのような違いは検出されませんでした（Beyer et al. 1991）。思春期が終わる頃には、女性はドーパミン作動性ニューロンの数が多くなり、これが女性に見られる性差によるドーパミン機能の亢進に寄与していると我々は仮説を立てている。しかし、ドーパミン作動性細胞体の数以外の要因も、ドーパミン作動性機能における性差の出現に寄与していると考えられる。考えられる要因としては、エストラジオールがDATおよび受容体に及ぼす周期的な影響や、アンドロゲンが実行機能に関わる皮質神経回路を活性化する影響などが挙げられる。さらに、求心性入力（右下のパネルに示されているように、ドーパミン作動性ニューロンに対するGABA作動性フィードバックなど）も、女性におけるドーパミン作動性機能の調節に寄与している可能性がある。

  

図6

エストラジオールとテストステロンが前脳ドーパミン系の個体発生にどのように影響するかの仮説モデル

これらの知見の依存症との関連性を解釈する際には、注意すべき点が1つあります。我々が観察した思春期に関連したドーパミン作動性機能の主な変化は、背側線条体で発生しました。VTAから側坐核に投射するドーパミン作動性ニューロンは、薬物強化の初期段階においてより重要である可能性があります（Koob 1996 ; McBride et al. 1999 ; Di Chiara 2002）。しかし、背側線条体におけるドーパミンの増加は、自発的な薬物摂取から習慣学習への移行、すなわち依存症の発達における重要な段階に不可欠であると考えられています（Vanderschuren and Everitt 2004 ; Volkow et al. 2006 ; See et al. 2007 ; Dalley and Everitt 2009）。これらの研究結果が示唆することの一つは、薬物の強化効果は思春期に一律に大きくなるわけではないものの、思春期早期に薬物を使用する人では、依存的な行動パターンへの移行がより早く起こる可能性があるということである。

ドーパミン作動機能における性差の出現は、正常な発達上の影響に重なって生じた。これらのデータは、両性の青年が依存性薬物を試したり依存したりするリスクが高いが、青年が成熟するにつれて性別特有の問題も現れることを示す疫学文献と再び一致している。青年期を通じて男性に発達するドーパミン作動機能の低下の行動的意義は、依然として重要な問題である。それは、依存症に対する脆弱性の増加または減少に関連しているのだろうか。疫学研究は、薬物使用の開始が早いほど（青年期初期、男性の場合は思春期の発達の開始時）、将来の薬物依存のリスクが高くなることを示している。テストステロンの上昇は、薬物摂取行動にどのように影響するのだろうか。テストステロン自体がアンドロゲンとエストロゲンの両方の作用を介して自己投与されるという興味深い研究は、まだ解明されていないアンドロゲンの重要な役割を示唆している（Wood 2004 ; Sato et al. 2008 ; Wood 2008）。思春期前に去勢された雄における薬物自己投与を調査する動物実験は、これらの疑問に答えるのに役立つかもしれない。

NIDA助成金DA019114と009079によるサポートに感謝します。 すべての動物実験は、デューク大学のＩＡＣＵＣによって承認された動物プロトコルに従って行われた。