重要な仲介者としてのΔFosBを用いた一般的な神経可塑性メカニズムに対する天然および薬物報酬法（2013）

この研究では、性的報酬がDeltaFosBに及ぼす影響と、DeltaFosBが性的行動と報酬に及ぼす影響を調べました。 薬物中毒で発生することが知られている標準的な分子変化は、性別で発生するものと同じであることがわかりました。 言い換えれば、DeltaFosBは性的刺激のために進化しましたが、薬物はこれとまったく同じメカニズムを乗っ取っています。 これで、薬物依存症が行動依存症とどのように異なるのか、そして行動依存症が単に強迫行為であるのか（それが何を意味するのか）についての議論は終わりです。 同じ回路、同じメカニズム、同じ細胞の変化、同じ関連する行動-わずかな違いがあります。

J Neurosci. 2013年2月20日;33(8):3434-3442.

フルスタディ

投手 KK、ヴィアル V、ネスラー EJ、ラヴィオレット SR、リーマン MN、クーレン LM。

ソース

ウエスタンオンタリオ大学医学歯学部解剖学および細胞生物学科、ロンドン、オンタリオN6A 3K7、カナダ、ミシガン大学分子統合生理学科、アナーバー、ミシガン48109、フィッシュバーグ神経科学およびフリードマン科脳研究所、マウントサイナイ医科大学、ニューヨーク、ニューヨーク10029、およびミシガン大学医療センター、ジャクソン、ミシシッピ39216の神経生物学および解剖学および生理学および生物物理学の部門。

抽象

乱用薬物は、自然報酬経路、特に側坐核（NAc）に神経可塑性を誘導し、それによって依存行動の発達と発現を引き起こします。最近の証拠は、自然報酬がNAcに同様の変化を引き起こす可能性を示唆しており、薬物が自然報酬と共通する可塑性のメカニズムを活性化し、自然報酬と薬物報酬の間に独自の相互作用が生じる可能性を示唆しています。

本研究では、短期間または長期間の性的喪失が続く雄性ラットでの性的経験が、低用量（0.5 mg / kg）のアンフェタミンに対する感作された条件づけ場所の嗜好性によって示されるアンフェタミン報酬の増強を引き起こすことを示す。 さらに、増強されたアンフェタミン報酬の発現は、長期発現ではなく、NAcの樹状突起棘の一時的な増加と相関していた。 次に、性的経験誘発アンフェタミン報酬の増強およびそれに関連するNAcニューロン上の樹状突起棘の増加における転写因子ΔFosBの重要な役割を、ドミナントネガティブ結合パートナーΔJunDのウイルスベクター遺伝子導入を用いて確立した。 さらに、性的経験によって誘発された薬物に対する報酬の向上、ΔFosB、および脊髄形成は、NAcにおける交配によって誘発されたドーパミンD1受容体活性化に依存することが実証された。 性行動中のNAcにおけるD1受容体ではなくD2受容体の薬理学的遮断は、ΔFosB誘導を減弱させ、スピノジェネシスの増加を防止し、アンフェタミン報酬を増感させた。

これらの知見を総合すると、乱用薬物と自然な報酬行動は、薬物依存に対する脆弱性を制御する可塑性の共通の分子および細胞メカニズムに作用し、この脆弱性の増加はΔFosBとその下流の転写標的によって媒介されることが示される。

イントロダクション

自然報酬行動と薬物報酬は、側坐核（NAc）が中心的な役割を果たす共通の神経経路である中辺縁系ドーパミン（DA）システムに集中します（ケリー、2004） 乱用薬物は中脳辺縁系で神経可塑性を誘発し、それは薬物使用から薬物嗜癖への移行において推定上の役割を果たす（Hymanら、2006; カウアーとマレンカ、2007; カリヴァス、2009; Chenら、2010; Koob and Volkow、2010; オオカミ、2010a; マメリとラッシャー、2011). 薬物と自然の報酬は中側辺縁系の同じニューロンを活性化しない、そしてそれ故に薬物はこの回路を独自に活性化し変化させると仮定されてきた (キャメロンアンドカレリ、2012). しかし、自然と薬物の報酬が、自然の報酬との相互作用を可能にする類似および異なる方法の両方で中辺縁系に影響を与えることがますます明らかになってきています。 特に性の報酬 と乱用薬物の影響 (Frohmaderら、2010a; Pitchersら、2010a; オルセン、2011).

性行動は非常に報酬が高い（Tenk et al., 2009）、

これらの知見は、自然および薬物報酬の経験が神経可塑性の共通のメカニズムを共有し、それが今度は薬物乱用に対する脆弱性に影響を与えることを示唆している。

本研究の目的は、性体験によって誘発される可塑性を媒介する細胞メカニズムを解明し、それによって薬物報酬の増強を引き起こすことであった。特に、転写因子ΔFosBの役割を調査した。これは、ΔFosBが自然報酬と薬物報酬の両方の効果に関与しているためである（Nestler et al., 2001 ; Werme et al., 2002 ; Olausson et al., 2006 ; Wallace et al., 2008 ; Hedges et al., 2009 ; Pitchers et al., 2010b）。さらに、性的経験によって誘発される神経可塑性におけるドーパミンD1受容体（D1R）の役割が検討された。なぜなら、精神刺激薬投与後のNAc ΔFosB誘導とスパイン密度の増加はD1R含有ニューロンで発現し（Lee et al., 2006 ; Kim et al., 2009）、D1R活性化に依存しているからである（Zhang et al., 2002）。

ここでは、ΔFosB、diOlisticラベリング、および薬理学的操作のためのドミナントネガティブ結合パートナーのウイルスベクター媒介性発現を使用して、性的経験の交差感作効果とそれに続くAmph報酬の増強に対する報酬抑制がaによって仲介されるという仮説を検証した。 NAcにおけるΔFosBのD1R依存性誘導およびそれに続くNAc背骨密度の増加。 まとめると、この知見は、ΔFosBが重要なメディエータとして、自然と薬物の報酬が神経可塑性の共通のメカニズムを共有するという証拠を提供しています。

材料と方法

動物たち

成体雄（到着時に225〜250 g）および雌（210〜220 g）のSprague Dawleyラット（Charles River Laboratories）を、実験を通して、体温および湿度の調節下、ならびに12 / 12 hで同性対で収容した。食物と水を自由に利用できる明暗周期。 交配セッションのための女性パートナーを卵巣摘出し、5％エストラジオールベンゾエート（Sigma-Aldrich）を含有する皮下インプラントおよび500μgのプロゲステロン（0.1 mlのゴマ油中; Sigma-Aldrich）4を試験の前に投与した。 すべての手順は、Western Ontario大学およびMichigan大学の動物管理委員会によって承認され、研究には脊椎動物を含むカナダ動物衛生委員会および国立衛生研究所のガイドラインに準拠した。

性行為

交尾セッションは、暗期開始後2～6時間後の暗期初期に、薄暗い赤色照明の下、清潔な実験ケージ（60×45×50cm）で行われた。雄ラットは、1日4回または5回の交尾セッションで射精まで交尾した。5回のセッションを選択したのは、このパラダイムが性行動の長期的な促進（Pitchers et al., 2010b）、アンフィラメント運動活動への交差感作（Pitchers et al., 2010a）、および報酬（Pitchers et al., 2010a）を引き起こすことを以前に示していたためである。射精を各交尾セッションの終点として選択したのは、射精がアンフィラメント運動感作に対する性経験の効果に不可欠であることを以前に示していたためである（Pitchers et al., 2010a）。射精を示さずに雌と交尾させた場合、この効果は生じなかった。性行動パラメータ（すなわち、最初の交尾、挿入、射精までの潜伏時間、および交尾と挿入の回数）は、以前に記載されたように記録されました（Pitchers et al., 2010b）。すべての実験において、性経験のあるグループは、性行動（各交尾セッション中の射精の総数と射精までの潜伏時間）で一致させました。5回目の交尾セッションの後、オスは同性のパートナーと一緒に飼育され、1、7、または28日間の性禁欲期間中は交尾を許可されませんでした。性的に未経験のままの動物は、性経験のあるオスと同じ部屋で扱われ、飼育されました。さらに、未経験の対照群は、受容的なメスにアクセスできない状態で、5日間連続で1時間、清潔なテストケージに入れられました。

ΔＦｏｓＢ発現。

動物は深く麻酔され（ペントバルビタールナトリウム；390 mg/kg；腹腔内投与）、50 mlの0.9%生理食塩水で心臓内灌流され、続いて500 mlの4%パラホルムアルデヒド（Sigma-Aldrich）を0.1 mリン酸緩衝液（PB）で灌流して、時点およびDR拮抗薬実験を行った。脳を取り出し、同じ固定液で室温で1時間後固定した後、0.1 m PB中の20%スクロースと0.01%アジ化ナトリウムで4℃で保存した。DR拮抗薬実験では、脳を取り出し、矢状軸に沿って半分に切断した。半分はPBに保存してDiOlisticsに使用し、もう半分はΔFosBの処理に使用した。冠状断面（35 μm）を凍結ミクロトーム（Microm H400R）で切断し、凍結保護溶液（0.1 m PB中の30%スクロースと30%エチレングリコール）に4つの並行シリーズで回収し、-20°Cで保存した。遊離浮遊切片は、インキュベーションの間に0.1 m PBS、pH 7.35で十分に洗浄し、すべてのステップは室温で行った。切片を1% H 2 O 2（10分）とインキュベーション溶液（1時間；0.1% BSA、Fisher；および0.4% Triton X-100、Sigma-Aldrichを含むPBS）に曝露した。次に、切片を、以前に検証済みのpan-FosBウサギポリクローナル抗体（1:5K; sc-48 Santa Cruz Biotechnology）で一晩インキュベートした（Perrotti et al., 2004 , 2008 ; Pitchers et al., 2010b）。pan-FosB抗体は、FosBとΔFosBに共通する内部領域に対して作製され、本研究で使用した時点（刺激後1日以上）でΔFosB細胞を特異的に可視化することが以前に特性評価されている（Perrotti et al., 2004 , 2008 ; Pitchers et al., 2010b）。次に、切片をビオチン標識ヤギ抗ウサギIgG（1時間、PBS+で1:500、Vector Laboratories）、アビジン-ビオチン-西洋ワサビペルオキシダーゼ（1時間、ABC elite、PBSで1:1000、Vector Laboratories）、および0.02% 3,3′-ジアミノベンジジン四塩酸塩（10分、Sigma-Aldrich）と0.1 m PB中の0.02%硫酸ニッケル、過酸化水素（0.015%）でインキュベートした。切片をSuperfrost plusスライドガラス（Fisher）に載せ、ジブチルフタレートキシレンでカバーガラスをかけた。

ΔFosB-IR 細胞数は、以前に記載されたように ( Pitchers et al., 2010b )、標準的な分析領域 (400 × 600 μm) 内の NAc シェルとコアでカウントされました。NAc サブ領域ごとに 2 つのセクションがカウントされ、動物ごとに平均されました。タイム ポイント実験では、ΔFosB-IR 細胞数は、適切なタイム ポイントでの未経験のコントロール グループの倍率変化として表され、各タイム ポイントで各サブ領域について、経験グループと未経験グループの間で、対応のないt検定を使用して、有意水準p < 0.05 で比較されました。ΔJunD-AAV および DR 拮抗薬実験では、それぞれ 2 元または 1 元 ANOVA と Holm–Sidak 法が使用されました。さらに、DR拮抗薬実験に参加したすべての動物において、側坐核のすぐ背側で側脳室に隣接する背側線条体（解析領域：200×600μm）におけるΔFosB免疫反応性細胞数を計測した。群間の比較には一元配置分散分析およびt検定を用いた。

DiOlistics。

時点およびΔJunDウイルスベクター実験では、ラットに50 mlの生理食塩水（0.9%）を心臓内灌流し、続いて0.1 m PB中の2%パラホルムアルデヒド500 mlを灌流した。脳はビブラトーム（Microm）を用いて100 μm冠状断に切断し、切片は0.01%アジ化ナトリウムを含む0.1 m PB中で4°Cで保存した。タングステン粒子（直径1.3 μm、Bio-Rad）の親油性カルボシアニン色素DiI（1,1′-ジオクタデシル-3,3,3′3′-テトラメチルインドカルボシアニン過塩素酸塩；Invitrogen）によるコーティングは、以前に記載された方法（Forlano and Woolley、2010）に従って行った。 DiIでコーティングされたタングステン粒子を、Helios Gene Gunシステム（Bio-Rad）を用いて160～180 psiの圧力で3.0 μmの孔径のフィルター（BD Biosciences）を通して組織に導入し、4℃で遮光した状態で0.1 m PB中で24時間神経細胞膜を透過させた。次に、スライスを室温で3時間、PB中の4%パラホルムアルデヒドで後固定し、PBで洗浄した後、退色防止剤1,4-ジアザビシクロ(2,2)オクタン（50 mg/ml、Sigma-Aldrich）（Lennette、1978）を含むゲルバトールでフレームシールチャンバー（Bio-Rad）にマウントした。

DiI標識ニューロンは、Zeiss LSM 510 m共焦点顕微鏡（Carl Zeiss）とヘリウム/ネオン543 nmレーザーを用いて画像化された。各動物について、各NAcサブ領域、またはΔJunD-AAVおよびDR拮抗薬実験ではシェル（側脳室および前交連などのランドマークに対する位置に基づいて）の2～5個のニューロンを使用して、スパイン定量化のための二次樹状突起上の関心領域を特定した。各ニューロンについて、2～4本の樹状突起を分析し、合計樹状突起長40～100 μmを定量化した。樹状突起セグメントは、 z軸に沿って0.25 μm間隔で40倍水浸対物レンズを使用して撮影され、3D画像が再構築され（Zeiss）、ソフトウェアで推奨されている適応型（ブラインド）および理論的PSF設定を使用してデコンボリューション（Autoquant X、Media Cyber​​netics）が行われた。スパイン密度は、Imarisソフトウェアパッケージ（バージョン7.0、Bitplane）のFilamentモジュールを使用して定量化された。樹状突起スパインの数は10 μmあたりで表され、各ニューロンごとに平均化され、次に各動物ごとに平均化された。統計的差異は、各時点における性的未経験動物と経験動物間の時系列実験（要因：性的経験とNAcサブ領域）およびΔJunD実験（要因：性的経験とウイルスベクター）で2要因ANOVAを使用して決定され、DR拮抗薬実験では1要因ANOVAが使用された。グループ間の比較は、有意水準p < 0.05でHolm–Sidak法を用いて行った。

条件付きの場所の好み。

CPP実験デザインは、以前に説明した通り（Pitchers et al., 2010a）で、バイアスのない3つの区画装置（Med Associates）とバイアスのないデザインを使用し、ペアリングされたチャンバーにd-アンフェタミン硫酸塩（アンフェタミン；Sigma-Aldrich；遊離塩基に基づいて計算された0.5 mg/ml/kg sc）を、ペアリングされていないチャンバーに生理食塩水を交互に1回ペアリングして条件付けする試行を、明期の前半に実施した。対照動物には両方のチャンバーに生理食塩水を投与した。

CPPスコアは、各動物について、事後テスト中にペアチャンバーで過ごした時間（秒）から事前テストを差し引いた値として計算した。時点実験では、グループ間の比較に一元配置分散分析とHolm–Sidak法を用いた。時点実験では、各時点内でNaive-SalとNaive Amphを比較するために、またΔJunD実験では各ウイルスベクター処理内で、有意水準をp < 0.05に設定した対応のないt検定を用いた。時間実験では、性経験のあるグループ（Exp-Sal、7 d Exp Amph、28 d Exp Amph）の比較に一元配置分散分析とHolm–Sidak法を用い、 2つの未経験グループの比較に対応のないt検定を用いた。DR拮抗薬実験では、すべてのグループの比較に二元配置分散分析とHolm–Sidak法を用いた。ΔJunD群ではデータのばらつきが大きすぎてANOVA分析ができなかったため、Naive-Sal群とNaive Amph群を各ウイルスベクター処理条件（GFPまたはΔJunD）で比較するために、対応のないt検定を2つ使用した。有意水準はすべてp < 0.05に設定した。

ウイルスベクター実験

雄ラットにケタミン（87 mg/ml/kg、腹腔内投与）とキシラジン（13 mg/ml/kg、腹腔内投与）を投与して麻酔をかけ、定位固定装置（Kopf Instruments）に固定し、ハミルトンシリンジ（Harvard Apparatus）を用いて、GFP（緑色蛍光タンパク質）のみ、またはΔJunD（ΔFosBのドミナントネガティブ結合パートナー）とGFPをコードする組換えアデノ随伴ウイルスベクターを、NAc（ブレグマからの座標：AP +1.5、ML ±1.2、頭蓋骨からのDV −7.6）に、1.5 μl/半球の容量で7分間かけて両側に微量注入した。 ΔJunD は、ΔFosB と競合的にヘテロ二量体を形成することで ΔFosB を介した転写を減少させ、標的遺伝子のプロモーター領域内の AP-1 領域への ΔFosB の結合を阻害します ( Winstanley et al., 2007 ; Pitchers et al., 2010b )。ΔJunD は ΔFosB に高い親和性で結合しますが、観察された ΔJunD の効果の一部は、他の AP-1 タンパク質を拮抗することによって媒介されている可能性があります。しかし、試験条件下では ΔFosB が主要な AP-1 タンパク質として発現しているようです ( Pitchers et al., 2010b )。3～4 週間後、動物は 4 回連続の交尾セッションで性的経験をするか、または未経験のままにして、性的未経験 GFP、性的経験 GFP、性的未経験 ΔJunD、および性的経験 ΔJunD の 4 つのグループを作成しました。性体験は、4日間連続の交尾セッションから構成されました。動物はCPPとdiOlisticsについてテストされました。注射部位の確認は、以前に記載された方法（Pitchers et al., 2010b）で行われました。NAc切片（冠状；100 μm）は、GFP（1:20,000；ウサギ抗GFP抗体；Invitrogen）で免疫処理されました。ウイルスの拡散は主にNAcのシェル部分に限られ、コアにも拡散しました。

ＤＸＮＵＭＸＲ ／ ＤＸＮＵＭＸＲアンタゴニスト。

雄ラットにケタミン（87 mg/ml）とキシラジン（13 mg/ml）を腹腔内注射（0.1 ml/kg）して麻酔をかけ、定位固定装置（Kopf Instruments）に固定した。両側の21ゲージガイドカニューレ（Plastics One）をブレグマからAP +1.7、ML ±1.2、頭蓋骨から-6.4 DVの位置にある側坐核（NAc）に向かって挿入し、頭蓋骨に埋め込まれた3本のネジに接着した歯科用アクリル樹脂で固定した。動物は2週間の回復期間中、注入手順に慣れさせるために毎日ハンドリングされた。受容的な雌を導入して毎日 4 回交尾セッションを開始する 15 分前に、雄ラットに D1R 拮抗薬 R(+)SCH-23390 塩酸塩 (Sigma-Aldrich)、D2 受容体 (D2R) 拮抗薬 S-(-)エチクロプリド塩酸塩 (Sigma-Aldrich) を滅菌生理食塩水 (0.9%、各半球に 10 μg を 1 μl に溶解)、または生理食塩水 (半球に 1.0 μl) を 1.0 μl/分の流量で 1 分間注入し、その後、注入カニューレを 1 分間そのままにして薬物を拡散させた。この注入量では、コアとシェル両方に注入される。0.5 μl の注入はシェルまたはコアのサブディビジョンに限定されるため ( Laviolette et al., 2008 )。投与量は、これらの投与量またはそれ以下の投与量が薬物または自然報酬行動に影響を与えることを示した以前の研究に基づいています ( Laviolette et al., 2008 ; Roberts et al., 2012 )。対照群の雄は性的に未経験のままでしたが、空のテストケージに入れる前に 4 日間のハンドリングセッション中に NAc 内に生理食塩水を投与されました。最後の交尾またはハンドリングセッションから 1 週間後に、雄は Amph CPP およびスパインと ΔFosB 分析についてテストされました。他の実験のように 5 セッションではなく 4 セッションを使用することを選択したのは、繰り返し注入によって引き起こされる NAc への過度の損傷を排除し、スパインと ΔFosB 分析を可能にするためです。実際、損傷は明らかではなく、生理食塩水を注入した動物の NAc におけるスパインと ΔFosB の分析は、以前の実験の非注入群と同様のデータを示しました。性経験が性行動を促進するかどうかを判断するために、有意水準をp < 0.05に設定した二元配置分散分析とホルム・シダック法が使用された。

結果

性経験によるΔFosBアップレギュレーションは長期的

まず、性経験によって誘発されるΔFosB発現、NAcの樹状突起スパイン、およびAmph-CPPの変化の時間的相関を、特に性報酬の禁欲期間が短い場合と長い場合（7日間または28日間）に調べた。以前の研究では、5日間の交尾セッションの性経験により、中脳辺縁系全体、特にNAcにΔFosBが蓄積することが実証されている（Wallace et al., 2008 ; Pitchers et al., 2010b）。これらの過去の研究では、ΔFosBレベルは性行動後1日以内に測定されており、ΔFosBの蓄積が報酬禁欲期間が長い場合にも持続するかどうかは不明であった。性経験をした雄は、5日間の交尾セッションの最終日から1日、7日、または28日後に灌流された。このセッションでは、雄は1回の射精まで交尾した。性的に未経験の対照群は、5日間の毎日のハンドリングセッションの最終日後、同じ時点で灌流された。NAcシェルとコアのΔFosB-IR細胞数は、28日間の禁欲後のNAcシェルを除いて、すべての時点で性的に未経験の対照群よりも有意に高かった（図1A 、シェル；1日、p = 0.022 ； 7日、p = 0.015；図1B ：コア；0.280日、p = 0.024；7日、p < 0.001；28日、p < 0.001）。したがって、ΔFosBのアップレギュレーションは、少なくとも28日間の性体験後の禁欲期間中持続する。

図1。     

性経験により、ΔFosB-IR 細胞数が即座にかつ持続的に増加した。性経験のある動物 (黒) と性未経験の動物 (白) の対照群 (各群n = 4) における NAc シェル ( A ) およびコア ( B ) の ΔFosB-IR 細胞数の変化率。データは群平均 ± SEM である。* p < 0.05、未経験の対照群と比較して有意差あり。未経験 1 日 ( C )、実験 1 日 ( D )、実験 7 日 ( E )、および実験 28 日 ( F )の代表的な画像。ac、前交連。スケールバー、100 μm。

樹状突起棘の性経験による増加は一過性である

Pitchersら（2010a）は以前、ゴルジ染色法を用いて、性的経験の後に7日間報酬を控えると、NAcシェルおよびコアニューロンの樹状突起の分岐と樹状突起棘の数が有意に増加するが、1日間では増加しないことを報告した（Pitchersら、2010a）。本研究では、性的経験のないオスと経験のあるオスの樹状突起棘形成を、最後の交尾セッションから7日後または28日後に調べた。diOlistics標識法を用いた今回の結果では、性的経験の後に7日間の性交禁欲期間を設けると、樹状突起棘の数が増加することが確認された（F （1,8） = 9.616、p = 0.015、図2 A～C）。具体的には、NAcのシェルとコアでは樹状突起スパインの数が有意に増加した（図2A ：シェル、p = 0.011；コア、p = 0.044）。しかし、このスパイン密度の増加は一時的なものであり、28日間の長期にわたる性行為の禁欲期間後には、NAcのどちらのサブ領域でも検出されなくなった（図2B ）。

図2。    

性的経験により、NAcの樹状突起棘と増感されたAmph報酬の数が増加した. A, B、7のNAcシェルとコアの樹状突起棘の数A）または28 d（性的にナイーブな[白]および経験豊富な[黒]の動物のDB。 n = 4または5） データは群平均±ＳＥＭである。 #p <0.05、ナイーブコントロールと比較して有意差。 C脊椎密度を定量化するために使用された、ナイーブＸＮＵＭＸ ｄおよびＥｘｐ ＸＮＵＭＸ ｄグループからの代表的な樹状セグメント。 スケールバー、7μm。 D最終的な交配の後に7 dまたは28 dのいずれかでテストされた性的にナイーブな動物（白）または経験を積んだ（黒）動物について、事後テスト中にペアチャンバー（Amphまたは生理食塩水）で過ごした時間 - プレテスト（CPPスコア）取り扱いセッション：Naive-Sal（取り扱い後7日。 n = 8）、Naive Amph（7 d処理後）。 n ＝ ＸＮＵＭＸ）、Ｅｘｐ − Ｓａｌ（交配後にＸＮＵＭＸ ｄまたはＸＮＵＭＸ ｄのいずれかで試験した動物の組み合わせた群）。 n = 7）、7 d Exp Amph（7 d嵌合後）。 n = 9）、および28 d Exp Amph（28 d嵌合後。 n = 11） Salグループは両方の部屋と対になったSalを受け取りました。 *p <0.05、性的に経験した生理食塩水対照と比較して有意差。

性経験誘発感作Amph報酬は長期的です

我々は以前、性経験の後に 7〜10 日間禁欲すると Amph 報酬が増強されることを示した( Pitchers et al., 2010a )。具体的には、性経験のある動物は、性経験のない対照群では条件付け場所選好 (CPP) を誘発しない低用量の Amph (0.5 または 1.0 mg/kg) に対して有意な条件付け場所選好 (CPP) を形成した。本研究は、7 日間および 28 日間の禁欲期間の後でも性経験のある動物で Amph 報酬が増強されることを示し、これらの以前の結果を確認し、さらに拡張した (図 2 D ; F (2,24) = 4.971、p = 0.016)。具体的には、7日間または28日間の禁欲期間を経た性経験のある動物は、両方のチャンバーで生理食塩水を投与された性経験のある陰性対照群と比較して、事後テスト中にアンフェタミンとペアになったチャンバーで有意に長い時間を過ごした（図2D ： Exp-Sal vs 7 d Exp AMPH、p = 0.032；vs 28 d Exp AMPH、p = 0.021）。以前の知見を裏付けるように、性的に未経験の動物は事後テスト中にアンフェタミンとペアになったチャンバーでより長い時間を過ごすことはなく、性的に未経験の生理食塩水対照群との好みの違いもなかった（図2D ）（Pitchers et al.、2010a）。

ΔFosB活性は性的経験による感作Amph報酬に重要である

これまでの結果から、性的経験が、アンフェタミン報酬の増強と相関する NAc ニューロンにおける ΔFosB の長期蓄積を引き起こすことが示された。ΔFosB 活性の増加がアンフェタミン報酬の増強に重要かどうかを調べるために、ΔFosB のドミナントネガティブ結合パートナーであり、ΔFosB を介した転写を抑制する ΔJunD ( Winstanley et al., 2007 ) を、ウイルスベクターを介した遺伝子導入により NAc で過剰発現させた (図 3 A、B )。アンフェタミン CPP テストの結果、NAc で ΔJunD を発現させることにより ΔFosB 活性を減弱させると、性的経験と 7 日間の性的報酬禁欲がアンフェタミン報酬の増強に及ぼす影響が阻止されることが示された。性的経験のある ΔJunD 動物は、アンフェタミンに対する有意な CPP を形成せず、性的未経験の ΔJunD 動物と差がなかった (図 3 B )。対照的に、性経験のあるGFPコントロール動物は、性経験のないGFPコントロール動物と比較して有意に高いCPPスコアを示し、Amphに対するCPPを形成した（図3B 、 p = 0.018）。

図3。    

NAc における ΔFosB 活性の減弱は、性経験のある動物における感作された AMPH 報酬と NAc 棘の数の増加を阻害した。A 、側坐核を標的とした組換えアデノ随伴ウイルス ΔJunD を注射された 3 匹の動物における GFP 発現の代表的な画像。注射部位は小さい (左)、中程度 (中央)、大きい (右) である。ac、前交連。LV、側脳室。スケール バー、250 μm。B 、ウイルスの拡散の最も顕著な位置とパターンの模式図。すべての動物で、シェルで GFP が検出されたが、コアへの拡散は様々であった。C、性的に未経験（白）および経験あり（黒）の動物が、GFPコントロールベクター（未経験、n = 9、経験あり、 n = 10）またはΔJunDベクター（未経験、 n = 9、経験あり、n = 9 ）のいずれかを注射された場合の、事後テスト中にAmphペアチャンバーで過ごした時間から事前テストを差し引いた値（CPPスコア）。D 、スパイン密度を定量化するために使用された、性的に経験ありのGFPおよびΔJunDの樹状突起セグメントの代表的な画像。スケールバー、3 μm。E、GFPコントロールベクターまたはΔJunDベクターのいずれかを注射された、性的に未経験（白）および経験あり（黒）の動物のNAcにおける樹状突起スパインの数。データはグループ平均±SEM。 * p < 0.05、未経験コントロールと比較して有意差あり。# p < 0.05、GFP経験ありコントロールと比較して有意差あり。

ΔJunDの過剰発現による減弱効果は、性経験の獲得中の性行動の阻害によるものではなかった。NAcにおけるΔJunDの発現は、性経験後の性行動の促進を阻害することが以前から示されている（Pitchers et al., 2010b）。実際、今回の実験でもこれが確認された。GFPコントロール動物は、交尾テストの4日目において、交尾初日と比較して、マウント、挿入、射精までの潜伏時間が短く、マウントと挿入の回数も少なかった（表1）。一方、ΔJunDを注入した動物は、交尾4日目において、初日と比較して、マウントまたは挿入までの潜伏時間が有意に短くなったり、マウントの回数が減少したりすることはなかった。したがって、NAcへのΔJunD注入は、性経験の効果を減弱させた。しかし、いずれの交配試験においても、GFPコントロール群とΔJunD注入群の間で交配パラメータに有意な差は見られず、ΔJunD注入によるAmph CPPの性経験誘発性感作への影響は、交配経験そのものの違いによるものではないことが示された（表1）。

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表1。    

GFPまたはΔJunDを発現するウイルスベクターをNAcに注入したグループにおける、性経験獲得中の性行動のパラメーターa

ΔFosBは性経験によるNAc樹状突起棘の増加に重要である

性的経験および7 d性的報酬禁欲後のNAcニューロンの棘密度の増加にもΔFosB活性が必要であった (図3C,D） ＣＰＰについて上述した動物のＮＡｃにおける脊椎分析に関して、二元配置分散分析は、両方の性的経験の有意な効果を示した（F(1,34) = 31.768、 p <0.001）およびウイルスベクター処理（F(1,34) = 14.969、 p インタラクションと同様に= 0.001）F(1,34) = 10.651、 p = 0.005） 具体的には、性的に経験のあるGFP対照動物は、性的にナイーブなGFP対照と比較して、より多くのNAc棘を有していた（図3D: p <0.001）、以前の調査結果を確認（Pitchersら、2010a） 対照的に、性的経験を積んだΔJunD動物は、性的経験を積んだΔJunD群と有意差はなく、性的経験を積んだGFP対照動物と比較して有意に低かった（図3D: p <0.001）。 したがって、NAcでのΔJunDの発現は、性的経験の影響をブロックし、NAcの紡錘体形成に対する禁欲に報いる。

D1R拮抗薬は性経験によるΔFosBアップレギュレーションを阻害する

交尾中のNAcにおけるD1RまたはD2Rの活性化が、性経験によって誘発されるΔFosBの発現亢進およびAmph CPPの感作に必要かどうかを判断するために、動物は4日間連続して行われる交尾セッションの15分前に、NAcにD1RまたはD2R拮抗薬（または生理食塩水）を局所的に注入された。重要なことに、NAcへのD1RまたはD2R拮抗薬の注入は、いずれの交尾セッションにおいても性行動の開始または発現に影響を与えなかった（図4 D～F）。同様に、D1RまたはD2R拮抗薬は、性経験による交尾促進効果を妨げなかった。すべてのグループで性行動の促進が認められ、これは1日目と比較して4日目の射精潜伏時間が短縮されたことによって証明された（図4F ）（F （1,40） =37.113、p <0.001；Sal、p =0.004；D1R Ant、p =0.007；D2R Ant、p <0.001）。

図4。    

NAcに注入されたドーパミン受容体拮抗薬は性行動に影響を与えなかった。すべての動物のNAc内注射部位を示す冠状NAc断面（A、ブレグマから+2.2；B、+1.7；C 、+1.2）。カニューレは両側性であったが、すべての動物の提示を容易にするために片側性として示されている（Naive-Sal、白、 n = 7；Exp-Saline；濃い灰色、n = 9；Exp D1R Ant、薄い灰色、n = 9；Exp D2R Ant、黒、n = 8）。ac、前交連；LV、側脳室；CPu、尾状核-被殻。すべての性経験群（Saline、白；D1R Ant、灰色；D2R Ant、黒）のマウント潜時（D）、挿入潜時（E）、射精潜時（F）。データは平均±SEMを示す。 * p < 0.05、治療群内における1日目と4日目の間に有意差あり。

最後のNAc注入および交配または取り扱いセッション後のNAc 7 d中のΔFosB-IR細胞の数の分析は、両方のNAcシェルにおける群間の有意差を明らかにした（F(3,29) = 18.070、 p <0.001）およびコア（F(3,29) = 10.017、 p <0.001）。 第一に、生理食塩水を注入した対照における性的経験は、性的にナイーブな対照と比較して、ΔFosBの有意なアップレギュレーションを引き起こした（図5A、シェル p <0.001; 図5Bコア、 p <0.001）、上記の結果を確認します。 D1RではなくD2Rの拮抗作用により、このΔFosBのアップレギュレーションが防止または弱められました。 NAcシェルでは、性的に経験のある男性を治療したD1R拮抗薬は、性的にナイーブな対照と比較してΔFosB-IR細胞の増加を示さなかった（図5A: p また、ΔFosBの発現は、性的に経験した生理食塩水の男性と比較して有意に低かった（= 0.110）。図5A: p = 0.002） ＮＡｃコアにおいて、ＤＸＮＵＭＸＲ拮抗作用は部分的な効果を有していた：ΔＦｏｓＢは、ナイーブ生理食塩水対照と比較してＤＸＮＵＭＸＲ拮抗薬処置男性において有意に増加した（図5B: p しかし、このアップレギュレーションは、性的に経験を積んだ生理食塩水治療を受けた男性と比較して有意に低かった（図5B: p = 0.012） ＤＸＮＵＭＸＲアンタゴニストを投与された性的に経験した男性は、ナイーブ生理食塩水対照と比較して有意に多数のΔＦｏｓＢ − ＩＲ細胞を有していたので、ＤＸＮＵＭＸＲアンタゴニスト治療はΔＦｏｓＢ誘導に影響を及ぼさなかった（図5A：シェル、 p <0.001; 図5Bコア、 p <0.001）およびD1R拮抗薬治療を受けた男性（図5A：シェル、 p <0.001; 図5Bコア、 p = 0.013）であり、性的に経験を積んだ生理食塩水の男性と変わらなかった。

図5。     

NAc の D1R をブロックすると、性経験のある動物の NAc における ΔFosB-IR 細胞数の増加が減弱します。性経験のある (黒) 動物のNAc シェル ( A ) およびコア ( B ) における ΔFosB-IR 細胞数の倍率変化を、性経験のない (白) 対照群 (Naive-Sal、n = 6; Exp-Saline、n = 7; Exp D1R Ant、n = 9; Exp D2R Ant、n = 8) と比較しました。データはグループ平均 ± SEM です。* p < 0.05、性経験のない対照群と比較して有意差があります。# p < 0.05、生理食塩水および D2R Ant 経験動物と比較して有意差があります。Naive Sal ( C )、Exp Sal ( D )、Exp D1R Ant ( E )、および Exp D2R Ant ( F )の代表的な画像。ac、前交連。スケールバー、100 μm。

D1RまたはD2R拮抗薬が背側線条体に広がる可能性を制御するため、ΔFosB発現はNAcのすぐ背側で側脳室に隣接する領域で分析された。これは、精神刺激薬およびオピオイドによる背側線条体におけるΔFosBの誘導がD1R活性に依存しているためである（Zhang et al., 2002 ; Muller and Unterwald, 2005）。性経験により、生理食塩水投与雄の背側線条体におけるΔFosB免疫反応性細胞数が増加した（Naive-Sal: 35.6 ± 4.8 vs Exp-Sal: 82.9 ± 5.1; p < 0.001）。これは、我々の以前の報告（Pitchers et al., 2010b）を裏付けるものである。さらに、NAcへのD1RまたはD2R拮抗薬の注入は、背側線条体における性体験誘発性ΔFosBに影響を与えなかった（Exp-D1R：82.75 ± 2.64 ir細胞、Exp-D2R：83.9 ± 4.4 ir細胞、 Naive-Sal対照群と比較してp < 0.001）。これらの結果は、拮抗薬注入の拡散が主にNAcに限られていたことを示唆している。

NAcブロックのD1R拮抗薬は感作Amph報酬

交尾中のNAcのD1R遮断は、最後のNAc注入後にテストされた7 dを試験した、性経験誘発性のAmph報酬の増強も遮断した と嵌合試験（F(3,29) = 2.956、 p = 0.049） 交尾セッション中にNAcに生理食塩水を投与された性的経験のある動物は、性的にナイーブな男性と比較して、Amphペアチャンバーで有意に長い時間を費やしました図6A, p = 0.025）、上記の結果を確認します。 対照的に、交配中にイントラNAc D1R拮抗薬を投与された性的経験のある動物は、AmphのCPPを形成しなかった。 それらは性的にナイーブなコントロールと変わらず、生理食塩水と比較してAmphペアチャンバーで過ごした時間が有意に少なかった。図6A: p = 0.049）またはD2Rアンタゴニスト（図6A: p = 0.038）性的経験のある男性を注入。 性的経験のあるNAc D2R拮抗薬注入を受けた動物は、ナイーブ生理食塩水対照と比較して有意なAmph-CPPを形成したので、D2R拮抗薬注入は、増強されたAmph報酬に影響を及ぼさなかった（図6A: p ＝ ＸＮＵＭＸ）およびＤＸＮＵＭＸＲ拮抗薬経験動物（図6A: p = 0.038）であり、性的に経験を積んだ生理食塩水の男性と変わらなかった。

図6。     

ＮＡｃにおけるＤＸＮＵＭＸ受容体の遮断は、性的経験を積んだ動物において感作Ａｍｐｈ報酬および樹状突起棘の増加を無効にする。 A、試験後のAmphペアチャンバーでの性的にナイーブでない人のための予備試験（CPPスコア、秒）からの経過時間 n 食塩水を投与された（＝ ＸＮＵＭＸ）および経験豊富な（黒色）動物（n = 7）、D1Rアンタゴニスト（n = 9）、またはD2Rアンタゴニスト（n = 8） データは群平均±ＳＥＭである。 *p <0.05、ナイーブ生理食塩水コントロールと比較して有意差。 #p <0.05、D1RAntの経験豊富な動物との有意差。 B、性的にナイーブなための樹状突起棘の数（10μm当たり） n 食塩水を投与された（＝ ＸＮＵＭＸ）および経験豊富な（黒色）動物（n = 8）、D1Rアンタゴニスト（n = 8）、またはD2Rアンタゴニスト（n = 8） データは群平均±ＳＥＭである。 *p <0.05、ナイーブ生理食塩水コントロールと比較して有意差。 #p <0.05、経験豊富な生理食塩水コントロールとの有意差。

D1R拮抗薬治療は性経験誘発性NAc脊髄形成を阻止する

これらの同じ動物のNAcの背骨密度の分析は、交尾中のD1R活性化が性的経験後のNAc背骨密度の増加および性的報酬の禁断の7 dに必要であることを示した（図6B; F(3,26) = 41.558、 p <0.001）。 具体的には、性的に経験のある生理食塩水対照およびD2R拮抗動物は、性的にナイーブな生理食塩水対照と比較して、有意に多くの棘を有していた（図6B: p <0.001）以前の調査結果を確認する（Pitchersら、2010a）および上記のＧＦＰコントロールウイルスベクターに関する知見。 対照的に、性的に経験したD1R拮抗薬注入動物は、性的未処理食塩水注入対照と差がなかった（図6B） ＤＸＮＵＭＸＲ注入動物は性的に経験した食塩水対照より有意に低い脊椎密度を示したので、ＤＸＮＵＭＸＲアンタゴニスト注入の部分的効果があった（図6B: p 性的にナイーブな生理食塩水コントロールおよびD0.02R治療を受けた経験豊富な男性と比較して、= 1）、しかし有意に高い数の棘p <0.001; 図6B） このように、交配中のNAcのD1R遮断は、性的経験の影響およびNAc脊髄形成に対する禁欲の報酬を遮断した。

議論

本研究では、自然報酬の後に禁断期間が続く場合、自然報酬と薬物報酬の間で交差感作が生じることを実証した。具体的には、性行動の経験に続いて7日間または28日間の禁断期間があると、アンフェタミン報酬が増強されることを示した。これらの知見は、薬物乱用からの禁断期間が薬物渇望の潜伏期間において重要な役割を果たすという確立された知見と類似している（Lu et al., 2005 ; Thomas et al., 2008 ; Wolf, 2010b , 2012 ; Xue et al., 2012）。さらに、NAcにおける自然報酬によって誘導されるΔFosBは、自然報酬禁断が精神刺激薬報酬に及ぼす交差感作効果に重要であり、報酬禁断期間中のNAcにおけるスパイン形成を介している可能性がある。性体験後の側坐核におけるΔFosBの蓄積は長期にわたり、交尾中の側坐核D1R活性に依存することを実証した。さらに、このD1Rを介した側坐核におけるΔFosBの発現亢進は、性体験のこれらの結果が性的な報酬からの禁欲期間に依存するにもかかわらず、アンフェタミンに対する報酬の増強と側坐核におけるスパイン密度の増加に不可欠であることが示された（Pitchers et al., 2010a）。最後に、側坐核におけるスパイン密度の増加は一過性であり、7日間の禁欲期間後には観察されたが、28日間の禁欲期間後には観察されなかったことから、側坐核におけるスパイン形成は、感作されたアンフェタミン報酬の短期的発現の初期発達に寄与する可能性があるが、増強された薬物報酬の継続的な発現には不可欠ではないことを示した。

ドーパミンは、性行動を含む自然な報酬行動中にNAcで放出されることが以前から知られている。受容的な雌を導入すると、NAcの細胞外ドーパミンが増加し、交尾中も高い状態が続く（Fiorino et al., 1997）。今回の研究では、交尾中にドーパミン受容体拮抗薬をNAcに注入しても、性行動の開始や遂行に影響がないことが示された。これは、ドーパミンが報酬行動そのものの発現に関与するのではなく、性に関連する手がかりの誘因顕著性の帰属に関与するという考えと一致する（Berridge and Robinson, 1998）。実際、性的報酬を予測する手がかりは、腹側被蓋野のドーパミン作動性細胞とその標的であるNAcを含む中脳辺縁系ドーパミン報酬系内のニューロンを活性化する（Balfour et al., 2004）。繰り返しの性行動はNAcでΔFosBを誘導し、それが今度は経験によって誘発される性行動の強化を媒介する（ Pitchers et al., 2010b）。現在の結果は、交尾によって誘発されるΔFosBのアップレギュレーションが、実際に交尾中のNAcにおけるD1Rの活性化に依存していることを示している。この発見は、繰り返しの精神刺激薬投与がD1Rを発現するNAcの中型有棘ニューロンでΔFosBを持続的に増加させることを示した以前の研究（Lee et al., 2006 ; Kim et al., 2009）およびそのようなΔFosBのアップレギュレーションがD1Rの活性化に依存していることを示した以前の研究（Zhang et al., 2002）と一致している。さらに、通常は薬物経験のある動物で観察される薬物感受性の亢進は、線条体のD1R発現ニューロンにおけるΔFosBの過剰発現によって、薬物曝露歴がない場合でも引き起こされる可能性がある（Kelzら、1999）。したがって、自然報酬と薬物報酬の両方が、D1R依存性メカニズムを介してNAcにおけるΔFosBを増加させ、報酬行動を感作させる。

さらに、今回の研究結果は、ΔFosBが自然報酬体験と精神刺激薬報酬との間の交差感作の重要なメディエーターであることを示している。前述のように、NAcにおけるΔFosB活性は、以前に薬物反応の感作に関与していることが示唆されており、NAcにおけるΔFosBの過剰発現は、急性または反復投与後のコカインに対する運動活性化を感作させ（Kelz et al., 1999）、コカインおよびモルヒネCPPに対する感受性を高め（Kelz et al., 1999 ; Zachariou et al., 2006）、より低用量のコカインの自己投与を引き起こす（Colby et al., 2003）。今回の研究では、交尾中のNAcにおけるD1RまたはΔFosB活性の遮断が、性体験によって誘発されるアンフィナステリド報酬の感作を消失させることを示している。

本研究では、アンフィナ報酬の感作と側坐核スパイン形成には、性的報酬の禁欲期間が必要であることが示された。我々は、この禁欲期間中のΔFosBが下流の遺伝子発現を変化させてスパイン形成を開始させ、シナプス強度を変化させることで神経機能に影響を与えると仮説を立てた。実際、交尾中の側坐核におけるΔFosBの誘導を阻害すると、報酬禁欲後に検出された側坐核のスパイン密度の増加が阻止された。さらに、各交尾セッションの前に側坐核にD1R拮抗薬を注入すると、性体験によって誘発されるΔFosBの増加とそれに続くスパイン密度の増加が阻止された。

ΔＦｏｓＢは、転写アクチベーターまたはリプレッサーとして作用して、無数の標的遺伝子の発現に影響を及ぼし得るＮＡＣの脊椎密度およびシナプス強度に影響を及ぼし得る転写因子である。 (ネスラー、2008） すなわち、 ΔFosBは環状依存性キナーゼ-5を活性化する (Bibbら、2001; Kumarら、2005), 核因子κB（NF-κB） (Russo et al。、2009b), グルタミン酸AMPA受容体のGluA2サブユニット (Vialouら、2010）とr前初期遺伝子c-fosの転写を表現する (Pitchersら、2010b) およびヒストンメチルトランスフェラーゼG9 (Mazeら、2010） C環状依存性キナーゼ-5は細胞骨格タンパク質と神経突起伸長を調節する (Taylorら、2007). さらに、NF-κBの活性化はNAcの樹状突起棘の数を増加させるが、NF-κBの阻害は基底樹状突起棘を減少させ、コカイン誘発性の棘突起の増加を阻止する。 (Russo et al。、2009b). それゆえ、性的報酬はNAc中のΔFosBを増加させ、それは複数の標的（すなわち、環状依存性キナーゼ-5、NF-κB）を通してNAc脊椎密度を変える可能性があり、そして全体的な結果は ルッソら。 （2009a）繰り返しコカインの作用のため。

今回の研究で予想外の観察結果となったのは、NAcにおけるスパイン密度の増加が一時的なものであり、性体験後28日後には検出されなくなったことである。したがって、スパイン密度の増加はアンフェタミン報酬の増強の開始と相関しており、感作されたアンフェタミン反応の初期発達または短期的発現に寄与する可能性がある。しかし、スパイン密度の増加は、長期間の禁欲期間後の感作されたアンフェタミン報酬の持続には必要ではなかった。我々は以前、性体験がNAcにおけるNMDA受容体サブユニットNR-1の短期的（最後の交尾後7日、ただし28日ではない）増加を引き起こし、それが長期間の報酬禁欲後にベースラインレベルに戻ることを示した（Pitchers et al., 2012）。このNMDA受容体発現の増加は、性体験によって誘発されるサイレントシナプスの兆候であると仮説が立てられ（Huang et al., 2009 ; Brown et al., 2011 ; Pitchers et al., 2012）、性体験によって誘発されるスパインの成長はNMDA受容体活性の増強に依存している可能性を示唆している（Hamilton et al., 2012）。

結論として、現在の研究は、自然な報酬（性別）による薬物報酬の交差感作および報酬の禁断期間への依存を強調しています。 さらに、この行動の可塑性は、NAcのD1R活性化を介したΔFosBによって媒介された。 したがって、報酬経験後の自然な報酬の喪失は、個人を薬物中毒の発症に対して脆弱にする可能性があり、この脆弱性の増加の1つのメディエータはΔFosBおよびその下流の転写標的であることがデータにより示唆されている。

脚注

  • 10月16、2012を受け取りました。
  • 改訂は12月12、2012を受け取りました。
  • 12月に受け入れられた23、2012。

  • この作品は、カナダの健康研究研究所（LMC）、国立精神衛生研究所（EJN）、およびカナダの自然科学および工学研究評議会（KKPとLMC）によってサポートされていました。 DiOlisticラベリング技術の支援に関して、Catherine Woolley博士（Northwestern University）に感謝します。

  • 著者らは、競合する経済的利益を宣言していません。

  • 対応は、ミシシッピ大学メディカルセンター、生理学、生物物理学科のリケ・M・クーレン博士、2500ノースステートストリート、ジャクソン、MS 39216に宛ててください。 [メール保護]

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この記事を引用している記事

  • 哺乳類の脳における報酬、記憶、およびそれらの機能障害に対する、Aplysiaにおける新規形態のシナプス可塑性の可能な寄与 Learning＆Memory、18年2013月20日、10（580）：591-XNUMX

完全な調査–ディスカッションセクション：

今回の研究では、自然報酬の後に禁断期間が続く場合に、自然報酬と薬物報酬の間の交差感作を示した。 具体的には、性行動の経験とそれに続く7または28 dの禁欲が、Amphの報酬を高めることを示しました。

これらの知見は、薬物乱用からの禁断期間が薬物渇望の潜伏期間において重要な役割を果たすという確立された知見と類似している（Lu et al., 2005; Thomas et al., 2008; Wolf, 2010b, 2012; Xue et al., 2012）。さらに、NAcにおける自然報酬誘導性FosBは、自然報酬禁断による精神刺激薬報酬への交差感作効果に重要であり、これは報酬禁断期間中のNAcにおけるスパイン形成を介している可能性がある。

性体験後のNAcにおけるFosBの蓄積は長期にわたり、交尾中のNAc D1R活性に依存することを実証した。さらに、このNAcにおけるD1Rを介したFosBの発現亢進は、アンフェタミンに対する報酬の増強とNAcにおけるスパイン密度の増加に不可欠であることが示されたが、これらの性体験の結果は、性的な報酬からの禁欲期間に依存している（Pitchers et al., 2010a）。最後に、NAcのスパイン形成は、感作されたアンフェタミン報酬の短期的発現の初期発達に寄与する可能性があるが、増強された薬物報酬の継続的な発現には不可欠ではないことを示した。NAcにおけるスパイン密度の増加は一過性であり、7日間の禁欲期間後には観察されたが、28日間の禁欲期間後には観察されなかった。

ドーパミンは、性行動を含む自然な報酬行動中に側坐核で放出されることが以前から知られている。受容的な雌を導入すると、側坐核の細胞外ドーパミンが増加し、交尾中も高い状態が続く（Fiorino et al., 1997）。本研究では、交尾中に側坐核にドーパミン受容体拮抗薬を注入しても、性行動の開始や遂行に影響がないことが示された。これは、ドーパミンが報酬行動そのものの発現に関与するのではなく、性に関連する手がかりの誘因顕著性の帰属に関与するという考えと一致する（Berridge and Robinson, 1998）。実際、性的報酬を予測する手がかりは、腹側被蓋野のドーパミン作動性細胞とその標的である側坐核を含む、中脳辺縁系ドーパミン報酬系内のニューロンを活性化する（Balfour et al., 2004）。

繰り返しの性行動はNAcでFosBを誘導し、それが性行動の経験による強化を媒介する（Pitchers et al., 2010b）。今回の結果は、交尾によって誘導されるFosBのアップレギュレーションが、実際に交尾中のNAcにおけるD1Rの活性化に依存していることを示している。この発見は、繰り返しの精神刺激薬投与がD1Rを発現するNAcの中型有棘ニューロンでFosBを持続的に増加させることを示した以前の研究（Lee et al., 2006; Kim et al., 2009）およびそのようなFosBのアップレギュレーションがD1Rの活性化に依存していることを示した以前の研究（Zhang et al., 2002）と一致している。さらに、通常薬物経験のある動物で観察される感作された薬物反応は、線条体のD1R発現ニューロンにおけるFosBの過剰発現によって、以前の薬物曝露がない場合でも生成することができる（Kelz et al., 1999）。このように、自然報酬と薬物報酬の両方が、D1R依存性メカニズムを介して側坐核におけるFosBの発現を増加させ、報酬行動に対する感受性を高める。

さらに、今回の研究結果は、FosBが自然報酬体験と精神刺激薬報酬間の交差感作の重要なメディエーターであることを示している。前述のように、NAcにおけるFosB活性は、以前に薬物反応の感作に関与していることが示唆されており、NAcにおけるFosBの過剰発現は、急性または反復投与後のコカインに対する運動活性化を感作させ（Kelz et al., 1999）、コカインおよびモルヒネCPPに対する感受性を高め（Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006）、より低用量のコカインの自己投与を引き起こす（Colby et al., 2003）。今回の研究では、交尾中のNAcにおけるD1RまたはFosB活性の遮断が、性体験によって誘発されるAmph報酬の感作を消失させることを示している。このように、自然報酬と薬物報酬は同じ神経経路に収束するだけでなく、同じ分子メディエーター（Nestler et al., 2001; Wallace et al., 2008; Hedges et al., 2009; Pitchers et al., 2010b）に収束し、おそらくNAcの同じニューロン（Frohmader et al., 2010b）に収束して、両方のタイプの報酬のインセンティブ顕著性と「欲求」に影響を与える（Berridge and Robinson, 1998）。

本研究では、アンフィ報酬とNAcスパイン形成の感作には性的報酬の禁欲期間が必要であることが実証された。我々は、この禁欲期間中のFosBが下流の遺伝子発現を変化させてスパイン形成を開始し、シナプス強度を変化させることで神経機能に影響を与えると仮説を立てた。実際、交尾中のNAcにおけるFosBの誘導を阻害すると、報酬禁欲後に検出されたNAcのスパイン密度の増加が阻止された。さらに、各交尾セッションの前にNAcにD1R拮抗薬を注入すると、性体験によって誘発されるFosBの増加とそれに続くスパイン密度の増加が阻止された。FosBは転写因子であり、転写活性化因子または抑制因子として作用して、NAcのスパイン密度とシナプス強度に影響を与える可能性のある無数の標的遺伝子の発現に影響を与えることができる（Nestler、2008）。より具体的には、FosBはサイクリック依存性キナーゼ5（Bibbら、2001年；Kumarら、2005年）、核因子B（NF-κB）（Russoら、2009b）、およびグルタミン酸AMPA受容体のGluA2サブユニット（Vialouら、2010年）を活性化し、即時初期遺伝子c-fos（Pitchersら、2010b）およびヒストンメチルトランスフェラーゼG9（Mazeら、2010年）の転写を抑制します。サイクリック依存性キナーゼ5は細胞骨格タンパク質と神経突起伸長を調節します（Taylorら、2007年）。さらに、NF-κBを活性化するとNAcの樹状突起スパインの数が増加し、NF-κBを阻害すると基底樹状突起スパインが減少し、コカイン誘発性のスパイン増加が阻害される（Russo et al., 2009b）。したがって、性的報酬はNAcのFosBを増加させ、これは複数の標的（すなわち、サイクリック依存性キナーゼ-5、NF-κB）を介してNAcスパイン密度を変化させる可能性があり、全体的な結果として薬物報酬が感作される。これは、Russo et al.（2009a）が反復コカインの作用について仮説を立てたのと同様である。

今回の研究で予想外の観察結果となったのは、NAcにおけるスパイン密度の増加が一時的なものであり、性体験後28日目には検出されなくなったことである。したがって、スパイン密度の増加はアンフェタミン報酬の増強の開始と相関しており、感作されたアンフェタミン反応の初期発達または短期的発現に寄与する可能性がある。しかし、スパイン密度の増加は、長期間の禁欲期間後の感作されたアンフェタミン報酬の持続には必要ではなかった。我々は以前、性体験がNAcにおけるNMDA受容体サブユニットNR-1の短期的（最後の交尾後7日間、ただし28日間ではない）増加を引き起こし、それが長期間の報酬禁欲後にベースラインレベルに戻ることを示した（Pitchers et al., 2012）。このNMDA受容体発現の増加は、性体験によって誘発されるサイレントシナプスの兆候であると仮説が立てられ（Huang et al., 2009; Brown et al., 2011; Pitchers et al., 2012）、性体験によって誘発されるスパインの成長はNMDA受容体活性の増強に依存している可能性を示唆している（Hamilton et al., 2012）。

結論として、現在の研究は自然な報酬（性別）による薬物報酬の交差感作と報酬の禁欲期間への依存を強調しています。 さらに、この行動の可塑性は、NAcにおけるD1R活性化を介したΔFosBによって媒介された。 したがって、報酬経験後に自然な報酬を失うと個人が薬物中毒の発症に対して脆弱になる可能性があり、この脆弱性の増加の1つのメディエータは？FosBとその下流の転写標的であることがデータにより示唆されている。