DeltaFosB는 휠 러닝 (2002)을 규제합니다-포르노에 대한 당신의 두뇌

의견 : DeltaFosb는 중독성 약물, 고지방, 고당 및 바퀴 달리기를 만성적으로 투여하여 뇌에 축적되는 분자 스위치입니다. 그것은 뇌가 과도하게 소비되는 것에 민감성을 유발하도록 변경합니다. 그것은 뇌의 보상 회로에서 구조와 의사 소통을 바꾸는 유전자를 켜고 끄는 전사 인자입니다. 결론 : 데이터는 중독성 약물과 바퀴 달린 달리기의 현저한 유사성을 보여주고 자연 및 약물 유발 보상을 조절하는 데 ΔFosB의 중요한 역할을 제안합니다.

신경 과학 저널, 15 9 월 2002, 22 (18) : 8133-8138;

베르 메 M, 메서 C, 올슨 L, 길든 L, 토렌 P, 네슬러 EJ, 브레 네 S.

+ 작성자 제휴

1. 1 신경 과학과

2. 2 생리 및 약리학, Karolinska Institutet, 스톡홀름, S-171 77 스웨덴 및

3. 3 텍사스 달라스에있는 텍사스 대학교 사우스 웨스턴 메디컬 센터 (University of Texas Southwestern Medical Center) 기본 신경 과학 센터 정신과 및 센터 75390-9070

추상

ΔFosB 만성 교란 후 뇌에서 영역 특이 적 방식으로 축적되는 전사 인자이다. 예를 들어, 남용 약물의 반복 투여는 Δ 수준을 증가시킵니다FosB 선조에서. 본 연구에서는 자연적인 보행 행동의 모델로서 자발적인 바퀴 주행이 Δ 수준에 미치는 영향을 분석했습니다.FosB striatal 지역에서. 또한, Δ를 유도 적으로 과발현시키는 마우스FosB선조 뉴런의 특정 소집단에서 Δ의 가능한 역할을 연구하기 위해 사용되었다FosB 달리는 행동에. 주어진 루이스 쥐 광고 무제한 30 d의 런닝 휠에 대한 접근은 ~ 10 km / d에 해당하는 내용을 다루었으며 증가 된 Δ 수준을 보여주었습니다.FosB 잠긴 주행 바퀴에 노출 된 쥐와 비교하여 핵 축적에서. Δ를 과발현하는 마우스FosB 선택적으로 striatal dynorphin을 포함하는 뉴런 컨트롤 littermates에 비해 그들의 일일 실행을 증가하는 반면 ΔFosB 주로 선조체 엔케팔린-함유 뉴런에서 대조군보다 상당히 적게 달렸다. 현재의 연구 데이터에 따르면 남용 약물과 마찬가지로 자발적인 달리기는 Δ 수준을 증가시킵니다.FosB 뇌 보상 경로에서. 또한, Δ의 과발현FosB 별개의 선조체 출력 뉴런 집단에서 달리는 행동을 증가시킵니다. 이전 연구에서 Δ는FosB 이 같은 뉴런 집단 내에서 과발현은 남용 약물의 보람 특성을 증가시킨다. 본 연구의 결과는 ΔFosB 자연과 약물로 인한 보상을 통제하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다.

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개요

ΔFosB 는 Fos 전사 인자 패밀리에 속하고 대안 적 스 플라이 싱을 통해 fosb 유전자로부터 유래된다. 반감기가 짧은 다른 모든 Fos 유사 단백질과 달리 35 및 37 kDa 이소 형 ΔFosB 아마도 이러한 이소 형의 안정성이 매우 높기 때문에 다양한 만성 섭동 후 뇌에 지역별 방식으로 축적됩니다.Hope 외, 1994a; Chen 등, 1997; 네슬러 (Nestler) 등, 1999). Δ의 규제FosB 남용 약물을 반복적으로 투여 한 후 선조 지역에서 특히 잘 연구되었습니다 (Hope 외, 1994b; Moratalla 등, 1996; Chen 등, 1997; 네슬러 (Nestler) 등, 1999). mesolimbic dopamine 경로는 약물 보상에서 중심적인 역할을합니다 (Koob 등, 1998). 그것은 중뇌의 복부 부위에서 시작하여 핵 축적이라고 불리는 선조의 복부에서 끝납니다. 임의의 여러 약물 남용의 급성 투여는 핵 축적 및 등쪽 선조에서 일시적으로 여러 Fos 패밀리 단백질을 유도한다. 이들 단백질은 Jun 가족 단백질과 이종이 량체를 형성하여 짧은 반감기를 갖는 활성화 제 단백질 -1 (AP-1) 전사 인자 복합체를 형성한다. 대조적으로, 약물 치료를 반복 한 후, 이들 즉각적인 초기 유전자 생성물의 유도는 감소하고 대신에 안정한 Δ의 점진적인 축적이 존재한다FosB 이소 형. ΔFosB JunD와 주로 이종 이합체 화하고 JunB와히로이 (Hiroi) 등, 1998; Perez-Otano et al., 1998)를 사용하여 특정 뇌 영역에서 오래 지속되는 AP-1 복합체를 형성합니다. 이 오래 지속되는 AP-1 복합체는 중독의 기초가되는 뇌 보상 경로에 대한 남용 약물의 장기적인 영향 중 일부를 중재한다고 제안되었습니다 (네슬러 (Nestler) 등, 2001).

행동 연구에 따르면 설치류에서 바퀴가 달린 것은 보람있는 것으로 나타났습니다. 이 가정은 래트가 러닝 휠에 접근하기 위해 레버 프레스를하고 휠 러닝의 후유증과 관련된 환경에 대해 조건부 선호 환경을 개발한다는 실험을 기반으로합니다 (이븐, 1993; 벨크, 1997; Lett 등, 2000). 또한, 매일 장거리 달리는 쥐는 달리는 바퀴에 대한 접근이 거부 될 때 침략 증가와 같은 금단 증상을 보입니다 (호프만 (Hoffmann) 등의 1987). 헌신적 인 인간 주자 중 설문 조사에 따르면 달리기는 많은 사람들에게 중독성 행동입니다.루디와 에스 토크, 1989; 채프먼과 드 카스트로, 1990; Furst and Germone, 1993). 실제로 running은 진단 통계 매뉴얼에 포함 된 많은 기준을 표시합니다 (미국 정신과 학회, 1994) 중독 진단.

본 연구의 목표는 Δ의 수준을 조사하는 것이었다FosB 달리기와 같은 자연스러운 보람 행동과 Δ의 유도 성 과발현에 의해 변경됩니다FosB선조 지역에서는 달리는 행동을 조절할 수 있습니다. 우리는 남용 약물처럼 만성적 인 달리기가 Δ를 유발한다는 것을 보여줍니다.FosB 핵 축적에서; 또한, Δ의 과발현FosB 선조 투영 뉴런의 두 가지 다른 부분 집합에서 휠 러닝에 반대의 영향을 미칩니다. 이 데이터는 중독성 약물과 바퀴 달린 운동의 놀라운 유사성을 보여주고 Δ의 중요한 역할을 제안합니다FosB 자연과 약물로 인한 보상을 조절할 때.

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대상 및 방법

동물. 실험을 시작할 때 250 gm 무게의 수컷 루이스 랫트 (Møllegaard Breeding Center, Skansved, Denmark)를 사용 하였다. 쥐는 접근했다 광고 무제한 물, 음식 및 주행 바퀴에. 그들은 12 시간의 명암주기에 있었고, 10 AM에서 불이 켜지고 10 PM 케이지에서 불이 꺼졌습니다 (43 × 22 × 20 cm). 따라서 1 회전은 34 m에 해당합니다. 1.07 주간의 자발적 바퀴 주행 후, 래트를 탈락에 의해 사멸시키고, 웨스턴 블 롯팅을 위해 조직을 채취하거나 또는 고정액으로 관류하고 면역 조직 화학 및 현장이종 교잡.

Δ를 유도 적으로 과발현 할 수있는 2 개 라인의 트랜스 제닉 마우스FosB 테트라 사이클린 유전자 조절 시스템의 제어하에 선조체 영역에서 선택적으로 사용되었다 (Chen 등, 1998). 한 줄에서 11A, ΔFosB 독시사이클린의 제거 후 뉴로 펩티드 디노 르핀을 발현하는 선조체 투영 뉴런에서만 단독으로 과발현된다 (Kelz 등, 1999). 다른 줄에서 11B, ΔFosB 일부 표현은 dynorphin 뉴런에서도 볼 수 있지만, doxycycline 제거 후 neuropeptide enkephalin을 발현하는 striatal projection 뉴런에서 주로 과발현된다. 컨트롤과 ΔFosB-과발현 마우스는 각 라인 (11A 및 11B) 내에서 배터 레이트이고 독시사이클린의 제거에 의해 활성화 될 수있는 동일한 이중 형질 전환 작 제물을 갖는다. 모든 마우스를 식수에서 100 μg / ml의 용량으로 테트라 사이클린 유도체 독시사이클린상에서 생각하고 성장시켰다. 성인으로서, 생성 된 쓰레기의 절반을 독시사이클린 (대조군)에 유지시켰다; 나머지 절반은 독시사이클린에서 제거되었다 (ΔFosB 실험의 나머지 부분에 대해 과발현). 독시사이클린 제거 후 6 주, 이때 ΔFosB 표현은 최대 인 것으로 알려져 있습니다 (Chen 등, 1998; Kelz 등, 1999), 테트라 사이클린 마우스 (대조군)와 수돗물 마우스 (Δ)에 대해 주행 바퀴를 잠금 해제했습니다.FosB 과발현), 자발적인 달리기 시작. 독시사이클린 자체가 휠-런닝 거동에 영향을 미칠 가능성을 배제하기 위해, 본 발명자들은 57 주 동안 6 μg / ml 독시사이클린으로 처리 된 C100BL / 6 마우스 (스웨덴 찰스 리버, 스웨덴 찰스 리버)에서 휠을 실행하기 전에 XNUMX 주 동안 휠을 접근 할 수 있도록 분석했다. 그런 다음 마우스를 케이지에 넣고 광고 무제한 러닝 휠에 접근하고 전체 실험 동안 테트라 사이클린에 남아 있었다. 대조군은 전체 실험 동안 정상적인 식수를 받았다. 마우스 케이지 (22 × 16 × 14 cm)는 직경이 12.4 cm 인 런닝 휠을 포함했습니다. 따라서 1 회전은 0.39 m에 해당합니다. 래트 및 마우스 둘 다로부터의 러닝 데이터는 맞춤형 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 매 30 분마다 샘플링되었다.

웨스턴 블로 팅. 폐색 된 랫트로부터 뇌를 신속하게 제거하고 빙냉 생리 버퍼에서 냉각시켰다. 직경 2 mm의 펀치를 사용하여 브레 그마 1–0.7 mm 수준의 뇌 1.7-mm 두께의 관상 동맥 조각에서 핵 축적 및 조직의 내측 및 측부 우 두부 퍼 타멘에서 조직을 샘플링했습니다 (Paxinos와 Watson, 1997). 뇌 샘플을 1 % SDS에서 균질화하고, 단백질 측정을 Lowry 방법을 사용하여 수행 하였다. 5 내지 50 μg의 단백질을 함유하는 균질 물을 SDS- 폴리 아크릴 아미드 겔에 로딩하고 기재된 바와 같이 전기 영동시켰다. 토끼 항 -Fos 항체 (1 : 4000; MJ Iadarola, National Institutes of Health, MD, Bethesda, MD) 또는 항 -FosB (N-terminal) 항체 (1 : 4000; Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA)가 Δ 검출FosB. 단백질은 양 고추 냉이 퍼 옥시 다제-접합 된 IgG 항체 (1 : 2000; 캘리포니아 주 벌링 게임 소재의 Vector Laboratories)에 이어 화학 발광 (DuPont NEN, Boston, MA)을 사용하여 검출되었다. 매킨토시 기반 이미지 분석 시스템에서 면역 반응성 (IR) 수준을 정량하고, 실험 샘플에서 단백질 수준을 대조군과 비교 하였다. 블롯을 아미도 블랙으로 염색하여 겔의 동일한 로딩 및 전달을 확인 하였다. 블롯은 또한 68 kDa 신경 필라멘트 단백질에 대해 면역 표지되었으며, 이는 실험군과 대조군 사이의 차이를 나타내지 않았다 (데이터는 나타내지 않음).

면역 조직 화학. 4 주 동안 달린 바퀴와 바퀴가 달린 대조군은 펜 토바 비탈로 심하게 마취되었고 50 ml의 Ca로 심장 내 관류되었다²⁺-0.1ml의 헤파린을 포함한 Tyrode의 용액 (실온). 이어서 250ml의 고정 제 (4m PBS 중 0.4 % 파라 포름 알데히드 및 0.16 % picric acid, pH 7.4, 실온)가 뒤 따랐다. 뇌를 분할하고 1 시간 동안 고정액에 보관 한 다음, 동결 보호를 위해 0.1 ° C에서 10 시간에 걸쳐 0.1 % 수 크로스 및 24 % 아 지드 화 나트륨이 포함 된 4m PBS에서 여러 번 헹 구었습니다. 뇌는 동결되었고, 14μm 관상 절편은 브레 그마 0.70 ~ 1.70mm 범위의 수준에서 수집되었습니다. 10 % Triton-PBS (4)에서 1 차 다 클론 항 -FosB (N- 말단) 항체 (500 : 0.3; Santa Cruz Biotechnology)와 함께 밤새 배양 (수분 챔버에서 150 ° C)하기 전에 PBS에서 10 분 동안 섹션을 1 회 헹 구었습니다. 섹션 당 μl). 이어서 1 % Triton-PBS (섹션 당 200μl)에서 0.3 차 비오틴 화 된 항-토끼 IgG 항체 (150 : 10; Vector Laboratories)로 실온에서 1 시간 동안 배양하기 전에 100 분 동안 PBS로 세 번 헹 구었습니다. 아비딘-비오틴 복합체를 첨가하기 전에 1 분 동안 PBS에서 세 번 더 헹굼을 수행했습니다 (각각 100m PBS에서 0.1 : 150 및 10 : 7, 섹션 당 5μl). 세 번의 XNUMX 분 헹굼 후, 제조업체의 프로토콜 (Vector Laboratories)에 따라 기질과 함께 XNUMX 분 배양 한 후 복합체를 시각화했습니다. 이어서 섹션을 XNUMX 분 동안 XNUMX 회 헹구었다.

원래의 장소에 이종 교잡. 결합 된 면역 조직 화학 및현장 하이브리드 화 실험, 면역 조직 화학을 위해 처리 된 뇌 절편은 즉시 처리되었다현장 본질적으로 전술 한 바와 같이 수행 된 혼성화 (Seroogy et al., 1989; Dagerlind et al., 1992). 디노 르핀 (296–345)에 특이적인 48 개의 mer DNA 올리고 뉴클레오티드 프로브 (더글러스 외 1989) 및 엔케팔린 (235–282) (Zurawski et al., 1986) mRNA는 [α-³⁵3 '에서의 S] dATP (DuPont NEN)는 말단 데 옥시 뉴 클레오 티딜 트랜스퍼 라제 (Invitrogen, San Diego, CA)를 사용하여 ~ 1 × 10의 특정 활성으로 종결된다⁹ cpm / mg. 혼성화 칵테일은 50 % 포름 아미드, 4x SSC (1x SSC는 0.15m NaCl 및 0.015 나트륨 시트 레이트, pH 7.0), 1x Denhardt 용액, 1 % 사르코 실, 0.02mNa를 포함합니다.₃PO₄, pH 7.0, 10 % 덱스 트란 설페이트, 0.06 m 디티 오 트레이 톨 및 0.1 mg / ml 전단 연어 정자 DNA. 18 ℃의 가습 챔버에서 42 시간 동안 하이브리드 화를 수행 하였다. 혼성화 후, 섹션을 20 ℃에서 1x SSC에서 각각 60 분 동안 4 번 헹구었다. 그 후, 섹션을 오토 클레이브 드 물에서 10 초 동안 헹구고, 알코올에서 탈수시키고, 공기 건조시켰다. 마지막으로, NTB2 핵 트랙 에멀젼 (물로 희석 된 1 : 1; NY, Kodak, Rochester, NY)을 침지하여 적용 하였다. 2–4 주 노출 후 슬라이드는 D19 (Kodak)로 개발되었고 Unifix (Kodak)로 고정되었습니다.

양성 세포 수 FosB-4 주 달리기 후 래트에서 FosB-IR 및 디노 르핀 mRNA 또는 엔케팔린 mRNA를 공동 국 재화하는 -IR 및 세포 (n = 8) 및 컨트롤 (n 실험 설계에 대해 눈을 멀게하는 독립적 인 관찰자에 의해 동물 당 하나의 슬라이드상에서 = 8)를 수행 하였다. Bregma 1.2 mm 수준에서 분석을 수행했습니다 (Paxinos와 Watson, 1997).

통계 절차. Δ의 차이를 분석하려면FosB 웨스턴 블 롯팅 및 면역 조직 화학 실험에서 대조군과 러너 사이의 수준, t 테스트가 수행되었습니다. Δ의 과발현 효과FosB 트랜스 제닉 마우스에서의 작동 거동에 대해 그룹 내 및 그룹 간 효과 (Statistica version 99; StatSoft, Tulsa, OK)를 반복하여 측정을 반복하여 양방향 ANOVA를 사용하여 분석 하였다.

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결과

Δ의 규제FosB 바퀴 주행에 의한 핵 축적

바퀴가 달린 새장에 넣은 Lewis 쥐는 13 ± 10.210 m / d (평균 ± SEM)로 안정화 될 때 590 일까지 선형으로 매일 달리는 양을 늘 렸습니다. 동물이 생화학 적 분석에 사용될 때,이 수준은 대략 32 일까지 유지되었다. 마지막 4 d 동안, 래트는 8.910 ± 900 m / d를 실행 하였다. Lewis 쥐의 이러한 행동은 이전에 관찰 된 것과 유사합니다.Werme 등, 1999). 이어서, Δ 수준FosB 핵 어 큐벤 및 내 외측 우 두부 퍼팅에서 웨스턴 블 롯팅에 의해 분석되었다 (n = 7) 및 제어 (n = 7) 쥐. 그림과 같이 1휠 실행 증가 ΔFosB 핵 축적에서 37 및 35 kDa 이소 형의 수준 (p <0.05). 반대로 Δ에는 차이가 없었습니다.FosB 내측 또는 측방 우 두부 퍼 타멘에서 러너와 대조군 사이의 수준 (데이터는 나타내지 않음).

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그림. 1.

Δ의 규제FosB 바퀴 달리기에 의해. Δ의 35–37 kDa 이소 형의 수준FosB 대조군 래트에서 웨스턴 블 롯팅을 사용하여 핵 축적에서 측정 하였다 (C) 및 4 주 동안 자발적인 바퀴 주행을 한 쥐 (R). Top대표 차선 오점에서. 데이터는 평균 ± SEM (두 그룹, n = 7). *p <0.05.

면역 조직 화학에 의해 Δ의 존재가 밝혀졌다FosB제어 핵 핵에 양성 세포 (n = 8) 및 실행 중 (n = 8) 쥐. Δ 카운트FosB코어 및 쉘의 양성 세포는 Δ를 발현하는 세포의 수가 증가 함을 나타내었다FosB코어의 -IR (p <0.05) 그러나 달리기 후 핵 accumbens의 껍질에는 없습니다 (그림.2). Δ에 대한 결합 면역 조직 화학FosB-IR과 현장 핵 accumbens에서 enkephalin 또는 dynorphin mRNA에 대한 hybridization은 Δ이 뇌 영역 내에서 세포 유형을 식별하는 데 사용되었습니다.FosB 달리기에 의해 유도됩니다 (그림.3). 다이 노르 핀 mRNA와 FosB-IR을 모두 발현하는 세포의 수는 러너에서 더 높았지만 (n 컨트롤에서보다 (8) (n = 8) (테이블1), 러너에서 엔케팔린 mRNA 및 FosB-IR 둘 다를 발현하는 세포의 평균 수는 대조군보다 낮았다 (표 1). 이러한 영향은이 뇌 영역의 핵심 세분화에서 분명해졌습니다 (표 1). 이 결과는 Δ의 유도를 나타냅니다FosB 달리는 것에 의해 핵 축적 뉴런의 디노 르핀-함유 서브 세트에서 주로 발생한다.

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그림. 2.

휠 작동은 Δ의 수에 영향을 미칩니다FosB핵 축적에있는 양성 세포.Top, Δ 개수의 증가를 나타내는 래트 뇌 섹션의 대표적인 현미경 사진FosB러너가있을 때 핵 축적 핵의 양성 세포달리기)를 대조군 (클릭률 (CTR)). 에이커전방 commissure 전방.바닥, Δ에 양성인 세포 수의 막대 그래프FosB4 주 동안 자발적인 바퀴 주행을 한 쥐와 쥐에서 핵 축적의 핵심과 껍질의 중간 측면에서 -IR. 데이터는 평균 ± SEM (두 그룹, n = 8). *p <0.05.

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그림. 3.

Δ의 세포 특이성FosB바퀴 달리기에 의한 유도. Δ의 colocalization을 보여주는 8 명의 개인에서 쥐 뇌 섹션의 대표 현미경 사진FosB-IR (갈색 스테인드 핵) 및 디노 르핀 mRNA (검은 알갱이()a) 또는 ΔFosB핵 축적 핵에서 -IR 및 엔케팔린 mRNA (b).

이 테이블보기 :

테이블 1.

ΔFosB 핵 축적의 다이 노르 핀 및 엔케팔린 세포에서

Δ의 영향FosB 바퀴 달린다

Δ의 가능한 역할을 연구하기 위해FosB 휠 실행을 조절할 때, 우리는 Δ을 과도하게 과발현하는 bitransgenic 생쥐의 두 줄을 사용했습니다.FosB 성인 동물의 선조체 영역 내 (Chen 등, 1998; Kelz 등, 1999). 이중 형질 전환 11A 계통은 유도 적으로 Δ를 과발현 할 수있다FosB 선조체의 다이 노르 핀 함유 뉴런 내에서만Kelz 등, 1999), 이중 유전자 도입 11B 계통은 유도 적으로 Δ를 과발현 할 수 있음FosB 주로이 지역의 엔케팔린-함유 뉴런에서, 일부 표현은 다이 노르 핀 뉴런에서도 보여진다 (도. 4). 마우스의 두 라인을 독시사이클린상에서 생각하고 Δ를 유지하기 위해 키웠다.FosB식이 꺼졌다 (그림. 4()Kelz 등, 1999), 배설물의 절반이 성인으로 독시사이클린에서 제거되어 ΔFosB 표현.

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그림. 4.

Δ의 발현FosB 11B 마우스에서. 뇌 섹션은 Δ에 대해 분석되었다FosB-IR (갈색 얼룩진 핵) 다음에 현장 디노 르핀 mRNA에 대한 하이브리드 화 (A) 또는 엔케팔린 mRNA (B()검은 알갱이). Δ의 우선적 인 표현에 주목FosB엔케팔린 양성에서는 -IR이지만 디노 르핀 양성에서는 그렇지 않다. 214 Δ의FosB-3 개의 11B 마우스에서 카운트 된 양성 세포, 73 ± 11 %는 또한 엔케팔린 양성이고, 22 ± 6 %는 또한 디노 르핀 양성이었다. Δ 사이에 이중 표지가 보이지 않았다FosB 및 뉴런 마커.

Δ을 과발현하는 11A 마우스FosB (독시사이클린 없음) (n = 7)는 첫 번째 3 주에 걸쳐 일일 통제 거리를 littermate 대조군 (주어진 독시사이클린)과 비교하여 증가시키는 것으로 밝혀졌습니다 (n = 8), 2 주 후 달리기 비율이 정점을 나타 냈습니다 (그림.5 A). 눈에 띄는 대조로, Δ을 과발현 한 11B 마우스FosB (n = 7)는 2 및 3 주 동안의 LTR (Latetermate Control)보다 실행 활동이 상당히 적었습니다 (n = 6) (그림. 5 B). 독시사이클린 자체가 달리는 행동을 변화시킬 수있는 가능성을 조사하기 위해, 우리는 식수에서 독시사이클린이 있거나없는 C57BL / 6 마우스의 바퀴 달린 달리기를 비교했다. 그룹간에 차이가 발견되지 않았습니다 (데이터는 표시되지 않음).

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그림. 5.

Δ의 영향FosB 바이 트랜스 제닉 마우스에서의 휠 주행 행동에 대한 과발현. A, 수돗물을 마시는 이중 형질 전환 생쥐는 Δ의 유도 성 과발현FosB 선조체 다이 노르 핀 뉴런 (물)를 실행 한 첫 번째 3 주 동안 바퀴에 접근 한 횟수가 증가했습니다 (하루 거리). 대조적으로, Δ을 과발현하지 않는 식수에서 독시사이클린을 갖는 유전자 적으로 동일한 한배 새끼 대조군FosB (DOX)는 첫 번째 2 주 동안 만 달리는 것으로 나타났습니다. B, 11B 라 불리는 생쥐의 이종성 균주의 또 다른 계통은 Δ의 유도 가능한 과발현FosB 주로 선조체 엔케팔린 뉴런 (물)는 △를 과발현하지 않는 유전자 적으로 동일한 배설물과 비교하여 2 및 3가 몇 주 동안 크게 줄어드는 것으로 나타났습니다.FosB (DOX). #은 그룹 내 달리기 (주당 거리)가 증가했음을 나타냅니다. *는 Δ의 주행 차이를 나타냅니다.FosB과잉 표현 자 (물) 및 컨트롤 (DOX). 수직선 1 주와 2 주뿐만 아니라 2 주와 3 주 사이의 경계를 나타냅니다. 수평선 # 기호와 함께 그룹 내 주간 실행 간의 통계적 차이를 설명합니다. 데이터는 평균 (11A dox,n = 8; 11A 물, n = 7; 11B dox, n = 6; 11B 물, n = 7).^# p <0.05;^## p <0.01;^{# # #} p <0.001; *p<0.05.

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토론

이 연구에서 우리는 남용 약물에 반복적으로 노출되는 것과 같이 만성적 인 바퀴 달린 운동, 자연적인 보람 행동이 Δ를 유도한다는 것을 보여줍니다FosB 뇌의 보상 경로의 중요한 부분 인 핵 축적에 있습니다. 우리는 또한 Δ의 과발현을 보여줍니다FosB 성인 동물의 선조체 다이 노르 핀 뉴런에서 달리기 행동을 증가시키는 반면, ΔFosB 주로 선조체 엔케팔린 뉴런에서의 발현은 반대 효과를 갖는다. 이 데이터는 ΔFosB 자연 및 약물로 인한 보상의 장기적인 영향에 비판적으로 관여하며 Δ의 중요한 역할을 강조합니다.FosB 선조 기능의 조절에서.

약물 남용 및 달리기에 유사한 분자 반응

정신 자극제, 아편 제, 알코올, 니코틴 및 phencyclidine만큼 다양한 약물 남용FosB 핵 축적에서Hope 외, 1994b; Nye 등, 1995; 1996, Nye and Nestler; 네슬러 (Nestler) 등, 1999), 여기에서 우리는 만성 달리기 행동이 비슷한 반응을 보임을 보여줍니다. 만성 코카인 및 달리기는 추가의 일반적인 적응, 예를 들어 선조체의 특정 영역에서 디노 르핀 mRNA의 유도를 유도합니다.Werme 등, 2000). 코카인에 대해 이전에 언급 한 바와 같이 (히로이 (Hiroi) 등, 1997), Δ의 유도FosB 달리는 것은 핵 축적의 껍질 분열보다 코어에서 더 강하다. 그러나 ΔFosB달리기에 의한 유도는 핵 축적에 제한되는 반면, 남용 약물은 미숙 한 푸 타멘에서 단백질을 유도합니다. 이전 연구는 ΔFosB 선조체의 프로젝션 뉴런에서만 표현되며 만성 코카인은 Δ를 증가시킵니다.FosB 우선적으로 디노 르핀을 발현하는 프로젝션 뉴런의 소집단 (Moratalla 등, 1996). 본 연구에서는 면역 조직 화학을 병용하여현장 동일한 조직 섹션에서 하이브리드 화, 우리는 바퀴 실행도 Δ를 유도하는 것으로 나타났습니다FosB 우선적으로 다이 노르 핀 뉴런 내에서.

약물 보상과 자연 보상이 동일한 분자 적응을 유도한다는 발견 (Δ의 유도)FosB)는 동일한 뉴런 세포 유형 내에서 두 가지가 일반적인 메커니즘을 통해 작용할 수 있음을 시사합니다. 하나의 그럴듯한 공통 메커니즘은 핵 축적에 대한 도파민 전달을 증가시키는 것입니다. 중독성 약물의 실행 및 급성 투여는이 뇌 영역에서 세포 외 도파민 수준을 증가시킵니다 (Freed와 Yamamoto, 1985; 디 키아라와 임페라토, 1988; Wilson과 Marsden, 1995). D로 반복 치료₁ 도파민 수용체 작용제 (+/-)-6- 클로로 -7,8- 디 하이드 록시 -1- 페닐 -2,3,4,5- 테트라 하이드로 -1H-3- 벤 자제 핀 하이드로 브로마이드 단독 또는 D와의 조합₂ 수용체 작용제 퀴 피롤은 Δ 수준을 증가시킵니다FosB 핵 축적 및 등쪽 선조에서Nye 등, 1995). 간접 도파민 작용제 인 코카인 및 암페타민과 같은 정신 자극제 중독성 약물도 Δ를 증가시킵니다.FosB 선조 부위의 수준 (Jaber et al., 1995; Nye 등, 1995). 또한, 특정 도파민 수송 체 길항제 1- [2- (비스 [4- 플루오로 페닐] 메 톡시) 에틸] -4- (3- 하이드 록시 -3- 페닐 프로필) 피 페라 지닐 데 카노 에이트의 만성 투여, 세로토닌-또는 노르 에피네프린-의 선택적 운반체 억제제, Δ 유도FosB 이 뇌 영역에서Nye 등, 1995). 이 발견은 Δ의 유도를 보여줍니다FosB 다양한 처리 후 선조체에서 도파민에 의존한다.

Δ의 반대 효과FosB 바퀴 달리기 행동에 대한 선조체 디노 르핀 대 엔케팔린 뉴런에서의 과발현

Δ가있는 이중 형질 전환 마우스FosB 성인 동물에서 독시사이클린 제거에 의해 유도 된 과발현은 명백한 발달 이상을 나타내지 않는다. Δ 인 마우스에서FosB과다 발현은 선조체 디노 르핀 뉴런에 대해 선택적이며, 대조군 배설물에서 보이는 바와 같이 첫 번째 3 주 대신에 첫 2 주 동안 실행 거동이 증가 하였다. 현저한 대조에서, Δ을 과발현하는 마우스FosB 주로 선조체 엔케팔린 뉴런은 2 및 3 주 동안 몇 주 동안 대조군 배설물보다 적게 달렸다. 흥미롭게도, 여기에서 연구 된 2 행의 이중 형질 전환 마우스는 또한 남용 약물에 대한 상이한 행동 반응을 보여준다. 반면에 Δ의 과발현FosB dynorphin 신경 세포에서 코카인과 모르핀의 보람 효과가 증가합니다 (Kelz 등, 1999; 네슬러 (Nestler) 등, 2001), Δ의 과발현FosB 주로 엔케팔린 뉴런에서 이러한 약물의 보람있는 효과를 변경하지 않습니다.

마우스의 두 줄에서 보이는 달리기 행동에 대한 반대 효과는 선조 뉴런의이 두 가지 하위 집단의 차동 회로에 의해 설명 될 수 있습니다. 선조 뉴런의 90 % 이상이 GABA를 신경 전달 물질로 사용하는 중간 가시 투영 뉴런입니다. 이 뉴런의 약 절반은 또한 높은 수준의 디노 르핀과 물질 P (그리고 어느 정도는 D₁ 도파민 수용체) (Gerfen 등, 1990; Le Moine et al., 1991)를 직접 중뇌에 투사합니다. 나머지 절반은 높은 수준의 엔케팔린 (및 D₂도파민 수용체) (Gerfen 등, 1990; Le Moine et al., 1990) 및 성문 팔라 두스 및 시상 하핵을 통해 중뇌에 간접적으로 투사합니다. 직접 경로의 활성화는 운동을 증가시키는 반면, 간접 경로의 활성화는 운동을 감소시킨다. 따라서, Δ의 두 라인에 의해 나타나는 주행 행동의 상호 변화FosB이러한 실험에 사용 된 과발현 마우스는 Δ를 반영 할 수있다FosB-직접 경로와 간접 경로의 흥분성에 의한 변화. 이들 선을 따라, Δ을 과발현하는 마우스에서 보이는 바퀴 주행 감소가 흥미 롭다.FosB 주로 엔케팔린 뉴런에서 운동 활성을 감소시키는 1 세대 항 정신병 약이 Δ를 유도한다는 사실과 일치 할 수있다FosB 이 뉴런 소집단 내에서 선택적으로히로 이와 그레이 비엘, 1996; Atkins 등, 1999).

Δ에 의해 조절되는 표적 유전자FosB

Δ의 영향FosB 뉴런 기능상 다른 유전자의 조절을 통해 아마도 매개된다. 많은 유전자가 프로모터 영역에서 AP-1 복합체에 대한 컨센서스 부위를 포함하고 있다고 가정하면, Δ의 작용은FosB 뉴런에 대한 수많은 유전자에 복잡한 영향을 미칩니다. 현재까지 소수만이 확인되었습니다. AMPA 글루타메이트 수용체 서브 유닛 2 (GluR2)는 Δ에 의해 상향 조절된다FosB 핵 축적에서, 등쪽 선조에서 보이지 않는 효과 (Kelz 등, 1999). 사이클린-의존성 키나제 5 (Cdk5)는 핵 축적 및 등쪽 선조 모두에서 상향 조절된다 (Bibb 등, 2001). 이들 효과는 이들 유전자의 프로모터 영역에 존재하는 AP-1 부위를 통해 매개 될 수있다 (Brene et al., 2000; Chen 등, 2000). GluR2의 조절은 AMPA 수용체 민감도를 변화시킴으로써 선조 뉴런의 전기적 흥분성을 변화시킬 것으로 예상된다. Cdk5의 조절은 또한 도파민 및 cAMP- 조절 된 포스 포 단백질 -32를 포함하는 경로를 통해 이들 뉴런의 흥분성을 변화시킬 수 있으며, 이는 선조체 배지 가시 뉴런이 매우 풍부하다 (Brene et al., 1994; Bibb 등, 1999). 그러나, Δ에 의한 정확한 분자 경로를 식별하기 위해서는 추가 작업이 필요하다FosB, 다른 유전자의 발현 변화를 통해 striatal dynorphin 및 enkephalin 뉴런의 기능적 상태를 변경합니다.

결론

자연 및 약물 유발 보상 상황에서 핵 축적에서 유사한 분자 적응이 일어난다는 결과는 일반적인 신경 생물학적 메커니즘이 두 가지 유형의 보상 행동을 모두 조절할 수 있음을 시사한다. 이 행동들 사이의 핵심 유사점은 그들의 중독성입니다. ΔFosB 두 행동에 의해 유도 하 고 striatal dynorphin 뉴런에 독립적으로 overexpressed 때 두 행동을 향상시킵니다. 아마도 ΔFosB이러한 뉴런에서 발현 될 때, 강박 행동과 관련된 신경 회로를 민감하게한다. 추측 적이지만 Δ에 대한 지식의 증가FosB 그것은 그것 또는 그것이 조절하는 다양한 분자 경로가 다양한 장애에 대한 약리학 적 치료의 개발에 적합한 표적이 될 수 있다고 제안한다. 이것의 예는 약물 중독뿐만 아니라 섭식 장애, 병적 도박, 과도한 운동 및 강박 장애를 포함한 강박 행동이 될 수 있습니다.

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각주

1 월 29, 2002을 받았다.
개정은 6 월 11, 2002를 받았습니다.
6 월 12, 2002를 수락했습니다.

이 연구는 스웨덴 연구위원회 (03185, 11642 및 04762), Centrum för idrottsforskning (CIF 86 / 01), National Drug Abuse Institute, 노화에 대한 국립 연구소. 우수한 기술 지원에 대해 Karin Pernold와 Karin Lundströmer에게 감사드립니다.
해당 사항은 S-171 77 스웨덴 스톡홀름의 Karolinska Institutet, 신경 과학과 Stefan Brené에게 문의하십시오. 이메일: [이메일 보호].

신경 과학을위한 2002 Society

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참조

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1. 미국 정신과 협회

(1994) 정신 장애의 진단 및 통계 매뉴얼, Ed 4. (미국 정신과, 워싱턴 DC).

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1. 앳킨스 JB,
2. 클랜-포르 니 J,
3. 네, HE
4. Hiroi N,
5. Carlezon 주니어,
6. 네슬러 EJ

(1999) 전형적인 대 비정형 항 정신병 약의 반복 투여에 의한 ΔFosB의 영역-특이 적 유도. 시냅스 33 : 118–128.

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