Synapse. 2008 May;62(5):358-69.
Perrotti LI, Weaver RR, Robison B, Renthal W, Maze I, Yazdani S, Elmore RG, Knapp DJ, Selley DE, Martin BR, Sim-Selley L, Bachtell RK, Self DW, Nestler EJ.
출처
미국 텍사스 달라스에있는 텍사스 대학교 사우스 웨스턴 메디컬 센터 (University of Texas Southwestern Medical Center)의 정신과. 75390-9070, USA.
추상
전사 인자 DeltaFosB는 만성 자극에 반응하여 뇌에서 축적되고 지속된다. 남용 약물에 만성적으로 노출 된 후의 이러한 축적은 등쪽 선조체 (caudate / putamen) 및 핵 축적 체를 포함하여 선조체 영역에서 가장 현저하게 Western blot에 의해 입증되었습니다. 현재의 연구에서 우리는 만성 약물 치료 후 설치류 뇌 전체에 DeltaFosB의 유도를 더 큰 해부학 적 정밀도로 정의하기 위해 면역 조직 화학 법을 사용했습니다. 또한 코카인, 모르핀 및 니코틴과 관련된 이전 연구를 에탄올과 델타 (9)-테트라 하이드로 칸 나비 놀 (델타 (9) -THC, 마리화나의 활성 성분)의 두 가지 약물 남용으로 확대했습니다. 우리는 여기 코어, 쉘 하위 영역의 다른 패턴에도 불구하고 남용, 코카인, 모르핀, 에탄올 및 델타 (9) -THC의 4 가지 약물 각각의 만성 (그러나 급성은 아님) 투여가 핵 축적에 DeltaFosB를 강력하게 유도함을 보여줍니다. 이 핵의 다른 약은 다른 약에 대해 명백했습니다. 약물은 또한 등쪽 선조에서 DeltaFosB 유도 정도가 달랐다. 또한, 4 가지 약물 모두 전두엽 피질에서 DeltaFosB를 유도했으며, 코카인과 에탄올에서 가장 큰 효과를 보였으며, 모든 약물은 편도에서 약간의 DeltaFosB를 유발했습니다. 또한, 모든 약물은 해마에서 DeltaFosB를 유도했으며 에탄올을 제외하고이 유도의 대부분은 치아에서 보였다. 특정 약물 치료에 대한 반응으로 다른 뇌 영역에서 더 낮은 수준의 DeltaFosB 유도가 관찰되었습니다. 이러한 연구 결과는 핵 축적에서 DeltaFosB의 유도가 사실상 모든 남용 약물의 일반적인 작용이며, 핵 축적을 넘어서, 각 약물이 뇌의 지역별 방식으로 DeltaFosB를 유도한다는 추가 증거를 제공합니다.
소개
코카인에 대한 급성 노출은 선조 영역에서 전사 인자 c-Fos 및 FosB의 일시적인 유도 (Graybiel et al., 1990; Hope et al., 1992; Young et al., 1991)를 유발하는 반면, 약물 결과에 만성 노출되는 경우 fosB 유전자의 절단 된 스플 라이스 변이체 인 ΔFosB의 안정화 된 이소 형의 축적에서 (Hiroi 등, 1997; Hope 등, 1994; Moratalla 등, 1996; Nye 등, 1995). 일단 유도되면, ΔFosB는 단백질의 특이한 안정성으로 인해 이들 영역에서 몇 주 동안 지속된다. 보다 최근의 연구에 따르면, ΔFosB의 안정성은 전장 FosB의 C- 말단 및 다른 모든 Fos 패밀리 단백질 (Carle et al., 2007)에서 발견되는 데 그론 도메인의 부재 및 N에서 ΔFosB의 인산화에 의해 매개되는 것으로 나타났다 -말단 (Ulery et al., 2006). 대조적으로, 만성 약물 투여는 fosB premRNA의 ΔfosB mRNA 로의 스 플라이 싱 또는 mRNA의 안정성 (Alibhai et al., 2007)을 변경하지 않으며, 이는 또한 ΔFosB 단백질의 축적이 관련된 주요 메카니즘임을 나타낸다.
증가하는 증거는 선조 영역, 특히 복부 선조 또는 핵 축적에있어서의 ΔFosB 유도가 중독의 측면을 매개하는데 중요하다는 것을 나타낸다. 유도 성 이종 이식 마우스의 이들 영역에서, 또는 바이러스-매개 유전자 전달을 통해 ΔFosB의 과발현은 코카인 및 모르핀의 운동-활성화 및 보상 효과에 대한 동물의 감수성을 증가시키는 반면, ΔFosB의 지배적 음성 길항제의 발현 (Δc- Jun)은 반대 효과를 갖는다 (Kelz 등, 1999; McClung and Nestler, 2003; Peakman 등, 2003; Zachariou 등, 2006). ΔFosB 과발현은 또한 코카인에 대한 인센티브 동기를 증가시키는 것으로 나타났다 (Colby et al., 2003). 더욱이, ΔFosB는 우선적으로 사춘기 동물에서 코카인에 의해 유도되는데, 이는 중독에 대한 증가 된 취약성에 기여할 수있다 (Ehrlich et al., 2002).
이 증거에도 불구하고 중요한 질문이 남아 있습니다. 암페타민, 메탐페타민, 모르핀, 니코틴 및 펜시 클리 딘을 포함한 다른 여러 약물 남용의 만성 투여는 선조 영역에서 ΔFosB를 유도하는 것으로보고되었지만 (Atkins et al., 1999; Ehrlich et al., 2002; McDaid et al. 2006b; 뮬러 및 운터 발트, 2005; Nye 등, 1995; Nye and Nestler, 1996; Pich 등 1997; Zachariou 등, 2006), 에탄올 및 Δ9- 테트라 하이드로 칸 나비 놀의 작용에 관한 정보는 거의 또는 전혀 없다 (마리화나의 활성 성분 인 △ 9-THC). 2 개의 선행 연구에 따르면 에탄올 제거 동안 해마 및 특정 다른 뇌 영역에서 FosB 유사 면역 반응이 유도되지만이 면역 반응이 ΔFosB 또는 전장 FosB를 나타내는 지 확실하지 않습니다 (Bachtell et al., 1999; Beckmann et al., 1997). ). 에탄올과 (Δ9-THC에 대한 연구는 오늘날 미국에서 가장 널리 사용되는 약물 중 하나이기 때문에 특히 중요합니다 (SAMHSA, 2005). 또한 자극제 또는 아편 약물 남용 약물이 ΔFosB를 유발하는 것으로 나타났음에도 불구하고 핵 축적 및 등쪽 선조 이외에도, 전두엽 피질, 편도체, 복부 두개, 복부 골판지 영역 및 해마를 포함하는 특정의 분리 된 뇌 영역 (Liu et al., 2007; McDaid et al., 2006a, 2006b; Nye et al., 1995; Perrotti et al., 2005), 만성 약물 노출에 반응하여 뇌에서 ΔFosB 유도의 체계적인 맵핑은 없었다.
본 연구의 목적은 코카인, 모르핀, 에탄올 및 Δ9-THC의 4 가지 프로토 타입 약물 남용의 만성 투여 후 뇌 전체에 ΔFosB의 유도를 맵핑하기 위해 면역 조직 화학 절차를 사용하는 것이었다.
대상 및 방법
동물
모든 실험은 수컷 스프 라그 다 울리 래트 (Charles River, Kingston, 250-275 g)를 사용하여 수행 하였다. 동물을 케이지 당 2 마리씩 수용하고 실험을 시작하기 전에 일주일 동안 동물 실 조건에 적응시켰다. 그들은 음식과 물에 자유롭게 접근 할 수있었습니다. 달라스에있는 텍사스 대학교 남서부 의료 센터의 기관 동물 관리 및 사용위원회가 검토 한 프로토콜에 따라 실험을 수행 하였다.
약물 치료
만성 코카인
쥐 (n = 6 그룹 당)는 15 일 동안 0.9 % 식염수에 용해 된 코카인 염산염 (14 mg / kg ip; 미국 메릴랜드 주 베데스다 소재의 National Institute on Drug Abuse)을 매일 2 회 주사 하였다. 대조군 래트 (그룹당 n = 6)는 동일한 만성 절차 하에서 0.9 % 식염수의 ip 주사를 받았다. 모든 주사는 동물의 집 케이지에 제공되었습니다. 이 치료 요법은 강력한 행동 및 생화학 적 적응을 생성하는 것으로 나타났다 (Hook et al., 1994 참조).
코카인 자체 관리
동물 (n = 그룹당 6)은 45 mg 슈 크로스 펠렛을위한 레버를 누르도록 훈련되었다. 이 훈련 후, 동물에게 임의의 사료를 공급하고, 전술 한 바와 같이 만성 경정 카테터 (Silastic tubing, Green Rubber, Woburn, MA)를 이용하여 펜토 바르 비탈 마취하에 외과 적으로 이식 하였다 (Sutton et al., 2000). 카테터는 피하로 통과하여 22- 게이지 캐뉼라 (VA, Roanoke, VA)를 통해 등을 빠져 나가 크 랜니 플라스틱 시멘트에 매립되고 Marlex 수술 용 메쉬 (Bard, RI, Cranston, RI)로 고정된다. 자가 투여는 상황에 따라 동물의 집 케이지와 구별되고 다른 방에 위치한 수술실 (VT) (Med Associates, St. Alban, VT)에서 수행되었다. 각 챔버는 Razel Model A 펌프 (Stamford, CT)와 Teflon tubing에 의해 유체 스위블 (Instech, Plymouth Meeting, PA)에 연결된 10 ml 유리 주사기로 구성된 주입 펌프 어셈블리가 장착 된 소음 감소 큐비클로 둘러싸여 있습니다. . 타이곤 튜브는 스위블을 동물의 카테터 어셈블리에 연결했으며 금속 스프링으로 둘러싸여있었습니다. 각 작동 실에는 2 개의 레버 (4 × 2 cm2, 바닥에서 2 cm 떨어진 곳에 위치)가 있습니다. 자가 관리 훈련 동안, 활성 레버에 대한 단일 20 g 레버 프레스는 0.5의 주입 간격에 걸쳐 코카인 주입 (0.1 ml 주 입당 5 mg / kg)을 iv 전달했습니다. 주입 후 10-s 타임 아웃 기간이 이르렀으며,이 기간 동안 하우스 라이트가 꺼지고 응답하여 프로그래밍 된 결과가 발생하지 않았습니다. 하우스 라이트의 조명이 시간 초과 기간이 끝났다는 신호를 보냈습니다. 비활성 레버를 레버를 누르면 아무런 결과가 없습니다. 어두운주기 동안 14 일일 4-h 시험 세션 (6 일 / 주) 동안 동물이 스스로 투여하는 코카인; 일일 평균 섭취량은 ~ 50 mg / kg입니다. 요크 동물 그룹은 자기 관리 대응자가 약물을 받았을 때 코카인 주입 만받은 것과 동일하게 취급되었습니다. 식염수 대조군 동물 그룹에 식염수 주입을 위해 프레스를 이용하도록 하였다. 이 치료 요법은 강력한 행동 및 생화학 적 적응을 생성하는 것으로 나타났다 (Sutton et al., 2000 참조).
만성 모르핀
모르핀 펠렛 (각각 75 mg의 모르핀 염기 함유; National Institute on Drug Abuse)은 5 일 동안 매일 sc에 이식되었다 (n = 6). 대조군 랫트는 5 연속 일 동안 가짜 수술을 받았다 (n = 6). 이 치료 요법은 강력한 행동 및 생화학 적 적응을 생성하는 것으로 나타났습니다 (1996의 Nye and Nestler 참조).
Δ9-THC
Δ9-THC를 에탄올,에 멀퍼 및 식염수의 1 : 1 : 18 용액에 용해시켰다. 마우스에 Δ9-THC 또는 비히클을 15 일 동안 매일 2 회 피하 주사 하였다. Δ9-THC의 초기 용량은 10 mg / kg이고, 용량은 3 일마다 160 mg / kg의 최종 용량으로 두 배가되었다. 이 치료 요법이이 종 (Sim-Selley and Martin, 9)에서 강력한 행동 및 생화학 적 적응을 생성하는 것으로 나타났기 때문에 Δ2002-THC에 마우스를 사용 하였다.
에탄올
에탄올 (95 % 재고; 켄터키 주 셸비 빌 소재 Aaper)은 영양 적으로 완전한 액체식이를 통해 투여되었다. 이 표준식이 에탄올 절차는 7 일 동안 락탈 부민 / 포도당 기반식이에서 17 % [중량 / 부피 (wt / vol)] 에탄올의 투여를 포함하며,이 기간 동안 래트는 일반적으로 8-12 g / kg / day에서 에탄올을 소비합니다. 200 mg / dl까지 혈액 에탄올 수준을 달성합니다 (Criswell and Breese, 1993; Frye 등, 1981; Knapp 등, 1998). 식이 요법은 영양 적으로 완전했으며 (ICN Research Diets에서 추출한 비타민, 미네랄 및 기타 영양소의 농도가 높고 에탄올 처리 된 쥐와 대조 쥐에서 열량 균형 (덱 스트로스)) 섭취 한 식사는 대조식이 처리 된 쥐에게 전날 에탄올식이로 처리 된 쥐의 평균 섭취량에 해당하는식이의 양 두 그룹 모두 에탄올 노출 기간 동안 쉽게 체중이 증가했습니다 (표시되지 않음).이 치료 요법은 강력한 행동 및 생화학 적 적응을 생성하는 것으로 나타났습니다 (Knapp 참조). 등, 1998).
면역 조직 화학
마지막 치료 후 24 내지 18 시간에, 동물을 염소 수화물 (Sigma, St. Louis, MO)로 심하게 마취시키고 200 ml의 10 mM 포스페이트-완충 식염수 (PBS)에 심근 관류하고 400 ml의 4 % 파라 포름 알데히드를 PBS. 뇌를 제거하고 4 ℃에서 4 % 파라 포름 알데히드에 밤새 저장 하였다. 다음날 아침, 뇌를 동결 보호를 위해 20 M PBS 용액 중 0.1 % 글리세롤로 옮겼다. 코로나 섹션 (40 µm)을 동결 마이크로톰 (Leica, Bannockburn, IL)에서 절단 한 후 면역 조직 화학을 위해 처리 하였다. ΔFosB 및 FosB 면역 반응성은 2 개의 상이한 토끼 폴리 클로 날 항혈청을 사용하여 검출되었다. ΔFosB에없는 FosB C- 말단에 대해 제기 된 하나의 항혈청 (aa 317-334)은 전장 FosB를 인식하지만 ΔFosB는 인식하지 않습니다 (Perrotti et al., 2004). "pan-FosB"항체 인 다른 항혈청은 FosB의 내부 영역에 대해 발생하고 FosB 및 ΔFosB (sc-48; 산타 크루즈 바이오 테크놀로지스 (Santa Cruz Biotechnology), 캘리포니아 주 산타 크루즈)를 인식한다.
FosB- 유사 염색은 아비딘-비오틴 퍼 옥시 다제 복합체 방법을 사용하여 밝혀졌다. 이 절차를 위해, 뇌 절편을 먼저 0.3 % H2O2로 처리하여 내인성 퍼 옥시 다제를 파괴 한 다음 1 % Triton X-0.3 및 100 % 정상 염소 혈청에서 3 h 동안 배양하여 비특이적 표지를 최소화 하였다. 이어서, 조직 섹션을 1 % 정상 염소 혈청, 0.3 % Triton X-100 및 pan-FosB 항체 (1 : 5000)에서 실온에서 밤새 인큐베이션 하였다. 섹션을 세척하고, 비 오티 닐화 염소-항 토끼 면역 글로불린 (DakoCytomation, Carpinteria, CA)의 1.5 : 1 희석에서 200 h 동안 배치하고, 세척하고, 엘리트 키트로부터 아비딘-비오틴 복합체의 1.5 : 1 희석에서 200 h를 위해 배치 하였다 (벡터 실험실, 캘리포니아 주 벌링 게임). 퍼 옥시 다제 활성은 디아 미노 벤지딘 (Vector Laboratories)과의 반응에 의해 가시화되었다. 코딩 된 슬라이드를 사용하여 FosB- 면역 반응성 세포의 수를 세었다. 개별 실험의 분석이 완료 될 때까지 코드가 손상되지 않았습니다.
일단 FosB- 유사 면역 반응성이 검출되면, FosB- 특이 적 (C- 말단; 1 : 500) 항체 및 pan-FosB 항체 (sc-48; 1 : 200)를 사용한 이중 형광 표지를 수행하여 유도 된 단백질이 실제로 있는지를 결정 하였다. ΔFosB. 공개 된 프로토콜이 사용되었습니다 (Perrotti et al., 2005). 단백질은 CY2 및 CY3 형광 단-표지 된 이차 항체 (Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA)를 사용하여 가시화되었다. 단백질 발현의 국소화는 공 초점 현미경 (Axiovert 100; 510, 488 및 543의 META 방출 파장을 갖는 LSM 633; NYThornwood, Zeiss)에서 수행되었다. 여기에 표시된 이미지는이 시스템에서 캡처되었으며 Z 평면을 통한 1 µm 두께 섹션을 나타냅니다.
통계 분석
ΔFosB + 세포의 유의 한 유도는 t- 테스트 또는 일원 ANOVA를 사용하여 평가 한 다음 사후 분석으로 Newman-Keuls 테스트를 사용했습니다. 모든 분석은 다중 비교를 위해 수정되었습니다. 데이터는 평균 ± SEM으로 표현됩니다. 통계적 유의성은 P <0.05로 정의되었습니다.
결과
뇌에서 ΔFosB의 유도
다른 유형의 남용 약물에 대한 반응으로 뇌에서 ΔFosB 유도의 패턴을 직접 비교하기 위해, 우리는 4 가지의 프로토 타입 약물, 코카인, 모르핀, 에탄올 및 Δ9-THC를 투여하고 마지막 약물 노출 후 ΔFosB 발현 18-24 h를 조사했습니다. . 우리는 만성 약물 노출의 행동 및 생화학 적 후유증을 생산하기 위해 문헌에서 입증 된 표준 약물 치료 요법을 사용했습니다 (재료 및 방법 섹션 참조). ΔFosB의 수준은 약물 보상 및 중독에 연루된 중뇌 및 전뇌 영역에 중점을 둔 면역 조직 화학에 의해 정량화되었다. ΔFosB 유도의 이러한 미세한 맵핑은 ΔFosB 및 전장 FosB 둘 다를 인식하는 pan-FosB 항체로 수행되었다. 그러나, 본 발명자들은 전장 FosB에 대해 선택적인 항체 (물질 및 방법 섹션 참조)가 양성 세포를 검출하지 않았기 때문에, 각각의 약물에 대해 관찰 된 모든 면역 반응성이 ΔFosB에만 기인한다는 것을 알고있다. 또한, pan-FosB 항체에 의해 검출 된 모든 면역 반응성은 fosB 녹아웃 마우스에서 소실되었으며, 이는 다른 Fos 패밀리 단백질과 대조적으로 fosB 유전자 생성물에 대한이 항체의 특이성을 확인시켜 준다. 이 컨트롤은 그림 1에 코카인에 대해 표시되어 있지만 다른 모든 약물에 대해서도 관찰되었습니다 (표시되지 않음). 이 연구에서 사용 된 18-24 h 시점에서, 마지막 약물 투여에 의해 유도 된 모든 전장 FosB가 분해 될 것으로 예상되어보다 안정적인 ΔFosB를 유일한 fosB 유전자로 남겨두기 때문에, 이러한 발견은 놀라운 것이 아니다. 남은 생성물 (Chen 등, 1995; Hope 등, 1994 참조).
Fig. 1
급성 또는 만성 코카인 및 대조군 쥐로 처리 된 동물의 핵 축적을 통해 anti-FosB (pan-FosB, Santa-Cruz) 또는 anti-FosB (C-terminus) 항체를 사용하는 이중 표지 형광 면역 조직 화학. pan-FosB 항체 염색 (more…)
이 연구의 전체 결과에 대한 요약이 표 1에 제공되어있다. 4 가지 약물 각각은 뇌에서 ΔFosB를 유의하게 유도하는 것으로 밝혀졌지만, 각각의 약물에 대해 부분적으로 뚜렷한 유도 패턴이 관찰되었다.
표 I
남용 약물에 의한 뇌의 ΔFosB 유도
선조 영역에서 ΔFosB의 유도
ΔFosB의 가장 극적인 유도는 핵 축적 물과 등쪽 선조체 (말단 / 부종)에서 나타 났으며, 여기서 4 가지 약물 모두 단백질을 유도했습니다 (그림 2 – 그림 4). 이것은 그림 5에 정량적으로 표시됩니다. ΔFosB 유도는 핵 축적의 코어 및 쉘 하위 영역 모두에서 나타 났으며, 대부분의 약물에 대해 코어에서 약간 더 유도되었다. ΔFosB의 강력한 유도는 또한 대부분의 약물에 대한 등쪽 선조에서 관찰되었다. Δ9-THC는 예외 였는데, 이는 강한 경향에도 불구하고 핵 축적 쉘 또는 등쪽 선조에서 ΔFosB를 유의하게 유도하지 않았다 (그림 4; 표 1 참조). 흥미롭게도, 에탄올은 다른 처리와 비교하여 핵 축적 핵에서 ΔFosB의 가장 큰 유도를 생성했다.
Fig. 2
랫트 핵에서 ΔFosB의 유도는 대조군 랫트 (A)에서 또는 에탄올 (B), 모르핀 (C) 또는 코카인 (D)으로 만성 치료 후 축적됩니다. FosB- 유사 면역 반응성의 수준은 pan-FosB 항체를 사용하여 면역 조직 화학에 의해 분석되었습니다. (더…)
Fig. 4
만성 Δ9-THC 처리 후 마우스 뇌에서 ΔFosB의 유도. FosB- 유사 면역 반응의 수준은 대조군 (A, C, E) 및 만성 Δ9-THC (B, D, F) 동물에서 pan-FosB 항체를 사용하여 면역 조직 화학에 의해 분석되었습니다. 참고 (추가…)
Fig. 5
만성 모르핀, Δ9-THC, 에탄올 및 코카인 처리 후 선조체 영역에서 ΔFosB 유도의 정량화. 막대 그래프는 대조군 동물과 만성 모르핀을 투여받은 동물에서 ΔFosB + 세포의 평균 수를 보여줍니다. (more…)
의약 대 강제 약물 노출에 의한 ΔFosB의 유도
선조 영역에서 ΔFosB의 극적인 유도를 고려할 때, 우리는 이들 영역에서 단백질을 유도하는 약물의 능력이 의지 대 강제 약물 노출의 함수로 변하는 지 여부를 결정하는데 관심이 있었다. 이 질문을 해결하기 위해, 우리는 14 일 동안 코카인을 스스로 투여 한 쥐 그룹을 연구하고이 동물들의 ΔFosB 유도를 코카인의 요크 주입을받은 것과 식염수만을받은 것과 비교했습니다. 그림 6에 나타난 바와 같이,자가 투여 코카인은 핵 축적 (핵 및 껍질 하위 부위 모두)과 등쪽 선조에서 ΔFosB를 강력하게 유도했으며,자가 투여 형과 요크 투여 형 약물에 대해 동등한 정도의 유도를 보였다. 이 두 그룹의 동물에서 볼 수있는 ΔFosB 유도의 정도는 코카인의 ip 주사 (그림 5 참조)에서 볼 수있는 것보다 더 컸으며, 아마도자가 투여 실험에서 일일 코카인 양이 훨씬 많기 때문일 것입니다 (일일 용량 : 50). mg / kg iv vs. 30 mg / kg ip).
Fig. 6
만성 코카인자가 투여 후 선조체 영역에서 ΔFosB 유도의 정량화. 막대 그래프는 대조군 동물과 코카인 처리를받은 동물, 코어 및 (more…)에서 ΔFosB + 세포의 평균 수를 보여줍니다.
다른 뇌 영역에서 ΔFosB의 유도
선조체 복합체 외에도 남용 약물의 만성 투여는 여러 다른 뇌 영역에서 ΔFosB를 유도했습니다 (표 I 참조). 우리는 표 I에 제시된 데이터가 반 정량적이며 선조체 영역에 대해 수행 된 ΔFosB 유도의 정확한 정량화를 나타내지 않는다는 점을 강조해야합니다 (그림 5 및 그림 6). 그럼에도 불구하고, 우리는 이러한 비 선조체 영역에서 ΔFosB 유도를 확신합니다. ΔFosB는 기저 조건 하에서 이러한 영역에서 사실상 검출 할 수 없으므로 만성 약물 노출 후 ΔFosB의 일관된 검출은 통계적으로 유의합니다 (P <0.05 x χ2).
모든 약물에 의한 강력한 유도는 전전두엽 피질에서 나타 났으며, 모르핀과 에탄올은 대부분의 층에서 가장 강한 영향을 미치는 것으로 보입니다 (그림 4 및 그림 7). 또한, 4 가지 약물 모두 선 조종 (BNST)의 상핵에서 전립선 후부 사지의 간질 핵 (IPAC)과 편도체 전체에 낮은 수준의 ΔFosB 유도를 일으켰습니다 (그림 8). 특정 약물에 특정한 추가 효과도 관찰되었습니다. 모르핀 또는 Δ9-THC가 아닌 코카인 및 에탄올은 중간 격막에서 유도가 보이지 않는 측면 격막에서 낮은 수준의 ΔFosB를 유도하는 것으로 나타났습니다. 모든 약물은 해마에서 ΔFosB를 유도했으며 에탄올을 제외하고이 유도의 대부분은 치아 이랑에서 관찰되었습니다 (표 I 및 그림 9). 대조적으로, 에탄올은 치아 이랑에서 ΔFosB를 거의 유발하지 않고 CA3-CA1 서브 필드에서 높은 수준의 단백질을 유도했다. 코카인, 모르핀 및 에탄올 (Δ9-THC는 아님)은 뇌하수체 회색에서 ΔFosB의 낮은 수준의 유도를 일으킨 반면, 코카인 만 복부 동맥 부위에서 ΔFosB를 유발 시켰으며, 서브 스탠 시아 니 그라에서는 유도가 없었다 (표 1 참조). ).
Fig. 7
대조군 쥐의 전두엽 피질에서 ΔFosB 유도 (A) 또는 에탄올 (B), 모르핀 (C) 또는 코카인 (D)으로 만성 치료 후. FosB- 유사 면역 반응성의 수준은 pan-FosB 항체를 사용하여 면역 조직 화학에 의해 분석되었습니다. 라벨링 (자세히…)
Fig. 8
대조군 랫트 (A) 또는 만성 에탄올 (B), 모르핀 (C) 또는 코카인 (D) 처리를받은 랫트의 기저 측면 및 중앙 내측 핵에서 ΔFosB의 유도. FosB와 유사한 면역 반응의 수준은 면역 조직 화학에 의해 분석되었습니다 (more…)
Fig. 9
대조군 쥐의 해마 (A) 또는 만성 에탄올 (B), 모르핀 (C) 또는 코카인 (D) 처리를받은 쥐에서 ΔFosB의 유도. FosB- 유사 면역 반응성의 수준은 pan-FosB 항체를 사용하여 면역 조직 화학에 의해 분석되었습니다. 라벨링 (추가…)
토론
수많은 연구에 따르면 코카인, 암페타민, 메탐페타민, 모르핀, 니코틴 및 펜시 클리 딘을 포함한 여러 종류의 남용 약물을 만성 투여하면 핵 축적 및 등쪽 선조에서 전사 인자 ΔFosB가 유도됩니다 (참조는 소개 섹션 참조; McClung et al., 2004; Nestler et al., 2001에서 검토 됨). 선조 부위에서 ΔFosB의 유도는 또한 바퀴 달린 행동과 같은 자연적인 보상의 만성 소비 후에 관찰되었습니다 (Werme et al., 2002). 또한, 전전두엽 피질, 편도체, 복부 두개, 복부 골판지 영역 및 해마를 포함한 다른 뇌 영역에서 ΔFosB 유도 수준이 낮은 것으로보고되었습니다 (Liu et al., 2007; McDaid et al., 2006a, 2006b; Nye et al., 1996; Perrotti et al., 2005)는 이러한 남용 약물 중 일부에 반응하여 뇌에서 ΔFosB의 약물 유도에 대한 체계적인 매핑은 없었습니다. 더욱이, 대부분의 남용 약물에 대한 조사에도 불구하고, 가장 널리 남용 된 물질 중 두 가지 인 에탄올과 Δ9-THC는 현재까지 ΔFosB를 유도하는 능력에 대해 조사되지 않았습니다. 본 연구의 목적은 코카인, 모르핀, 에탄올 및 Δ9-THC의 4 가지 원형 약물 남용 약물의 만성 투여에 반응하여 뇌에서 ΔFosB의 초기 매핑을 수행하는 것이었다.
우리의 연구의 주요 발견은 다른 모든 약물 남용과 마찬가지로 에탄올과 Δ9-THC가 선조체 내에서 광범위하게 높은 수준의 ΔFosB를 유도한다는 것입니다. 이러한 결과는 사실상 모든 남용 약물에 대한 일반적인 만성적 적응으로서 이들 지역에서 ΔFosB 유도를 확립한다 (McClung 등, 2004). 선조체 내에서의 유도 패턴은 다양한 약물에 대해 다소 달랐다. 모든 핵 축적 코어에서 ΔFosB를 강력하게 유도하는 반면, △ 9-THC를 제외한 모든 약물은 핵 축적 쉘과 등쪽 선조에서 유의하게 유도 된 ΔFosB를 유발했으며 유사한 효과를 생성하는 Δ9-THC에 대한 경향이 강했습니다. 후자 지역. 핵 축적 핵과 껍질은 중요한 뇌 보상 영역으로, 남용 약물의 보람 행동을 결정하는 중요한 매개자 인 것으로 밝혀졌습니다. 마찬가지로, 등쪽 선조는 강박 적이거나 습관적인 약물 소비 특성과 관련이있다 (Vanderschuren et al., 2005). 실제로, 이들 지역에서 ΔFosB의 유도는 코카인 및 모르핀에 대한 보람 반응을 증가시키고, 휠-런닝 행동 및 음식 섭취와 같은 자연적인 보상에 대한 반응을 증가시키는 것으로 나타났다 (Colby et al., 2003; Kelz) 등, 1999; Olausson 등, 2006; Peakman 등, 2003; Werme 등, 2003; Zachariou 등, 2006). 이들 지역에서의 ΔFosB 유도가 다른 남용 약물의 보람 효과에 대한 개인의 민감성에서 유사한 기능적 적응을 매개하는지 여부를 결정하기위한 추가 연구가 필요하다.
선조 부위에서 ΔFosB의 유도는 의약 섭취량의 함수가 아닙니다.. 따라서, 본 발명자들은 코카인의 자기-투여는 약물의 동등한 요크 주사를받은 동물에서 볼 때 핵 아 쿰벤 및 등쪽 선조에서 동일한 정도의 ΔFosB를 유도함을 보여 주었다. 이들 결과는 선조체에서의 ΔFosB 유도가 약물 노출에 대한 동물의 제어와 무관하게 남용 약물의 약리학 적 작용을 나타낸다는 것을 입증한다. 대조적으로, 우리는 최근 코카인의 자체 투여는 요크 코카인 투여 (Winstanley et al., 2007)와 비교하여 오비 토 프론 탈 피질에서 ΔFosB의 몇 배 더 높은 수준을 유도함을 최근에 입증했다. 이 효과는 orbitofrontal cortex에 특이 적이었다. 왜냐하면이 두 가지 치료 조건 하에서 전두엽 피질에서 동등한 수준의 ΔFosB 유도가 관찰 되었기 때문이다. 따라서, ΔFosB 유도는 선조 영역에서 약물 섭취에 대한 의지 적 제어와 관련이 없지만, 특정 높은 피질 중심에서의 그러한 동기 요인에 의해 영향을받는 것으로 보인다.
우리는 또한 4 가지 남용 약물이 전반적으로 적은 양이지만, 선조체 외부의 여러 뇌 영역에서 ΔFosB를 유도한다는 반 정량적 데이터를 제시한다. 이러한 다른 뇌 영역에는 전전두엽 피질, 편도, IPAC, BNST 및 해마가 포함되었습니다.. 전두엽 피질 및 해마에서 ΔFosB의 약물 유도는 아직인지되지 않았지만인지 성능에 대한 약물 남용의 영향과 관련이있을 수 있습니다. 편도, IPAC 및 BNST는 모두 혐오 자극에 대한 개인의 반응을 조절하는 것과 관련이 있습니다. 이것은 약물 남용 약물의 만성 투여 후 이들 영역에서의 ΔFosB 유도가 보상 이상의 감정적 행동의 약물 조절을 매개 할 가능성을 높인다. 향후 조사에서 이러한 가능성을 조사하는 것이 흥미로울 것입니다.
여기서 연구 된 4 가지 남용 약물은 또한 약물에 특정한 영향을 미쳤습니다. 코카인은 이전에보고 된 바와 같이 복부 영역에서 ΔFosB를 독특하게 유도했습니다 (Perrotti et al., 2005). 마찬가지로, 코카인 및 에탄올은 측면 중격에서 낮은 수준의 ΔFosB를 독특하게 유도 하였다. Δ9-THC는 앞서 언급 한 바와 같이 핵 축적 핵 및 등쪽 선조에서 다른 약물 남용과 비교하여 ΔFosB 유도에 대한 극적인 영향이 적다는 점에서 독특했습니다. Δ9-THC는 또한 다른 모든 약물과 달리이 약물에 만성적으로 노출 되어도 주변 회색에서 낮은 수준의 ΔFosB를 유도하지 않았다는 점에서 독특했습니다. 인지 기능에서 해마와 중격의 역할과 스트레스 지역에 대한 동물의 반응을 조절하는 데있어 주변 영역과 주변 영역 회색의 역할을 고려할 때,이 영역에서 ΔFosB의 지역 및 약물 별 유도는 중요한 측면을 매개 할 수 있습니다. 뇌에 대한 약물 작용.
요약하면, 선조체 뇌 보상 영역에서 ΔFosB 유도는 남용 약물에 대한 공유 만성 적응으로서 널리 입증되었다. 우리는이 개념을 확장하여 여기에 광범위하게 남용 된 두 가지 약물 인 에탄올과 Δ9-THC가 이들 뇌 영역에서 ΔFosB를 유도한다는 것을 보여주었습니다.. 우리는 또한 만성 약물 노출에 반응하여 다양한 정도의 ΔFosB 유도를 나타내는인지 기능 및 스트레스 반응에 연루된 뇌의 다른 여러 영역을 식별합니다. 선조 영역에서 ΔFosB의 유도와 같은 이러한 반응 중 일부는 여기에서 연구 된 모든 남용 약물에서 공통적 인 반면, 다른 뇌 영역에서의 반응은 더 약물에 특이 적입니다. 이러한 발견은 이제 다른 뇌 영역에서 ΔFosB 유도의 역할을 특성화하기 위해 향후 조사를 지시 할 것입니다. 또한 약물 중독 증후군에 대한 일반적인 치료법으로 ΔFosB의 길항제의 잠재적 유용성을 정의하는 데 도움이됩니다.
Fig. 3
대조군 쥐 (A) 또는 에탄올 (B), 모르핀 (C) 또는 코카인 (D)으로 만성 치료 후 쥐 꼬리 푸 타멘에서 ΔFosB의 유도. FosB- 유사 면역 반응성의 수준은 pan-FosB 항체를 사용하여 면역 조직 화학에 의해 분석되었습니다. (더…)
감사의
계약 보조금 스폰서 : 약물 남용 연구소.
참조
1. Alibhai IN, Green TA, Nestler EJ. fosB 및 ΔfosB mRNA 발현의 조절 : 생체 내 및 시험 관내 연구. 뇌 해상도 2007; 11 : 4322–4333.
2. Atkins JB, Atkins J, Carlezon WA, Chlan J, Nye HE, Nestler EJ. 전형적인 대 비정형 항 정신병 약의 반복 투여에 의한 ΔFosB의 영역 특이 적 유도. 시냅스. 1999; 33 : 118–128. [퍼브 메드]
3. Bachtell RK, Wang YM, Freeman P, Risinger FO, Ryabinin AE. 알코올 음주는 유도 가능한 전사 인자의 발현에서 뇌 영역-선택적 변화를 일으킨다. 뇌 해상도 1999; 847 : 157–165. [퍼브 메드]
4. Beckmann AM, Matsumoto I, Wilce PA. 에탄올 철수 동안 래트 뇌에서 AP-1 및 Egr DNA- 결합 활성이 증가된다. J Neurochem. 1997; 69 : 306–314. [퍼브 메드]
5. Carle TL, Alibhai IN, Wilkinson MB, Kumar A, Nestler EJ. FosB 불안정화를위한 프로 테아 좀 의존적이고 독립적 인 메카니즘 : FosB 데 그론 도메인의 식별 및 ΔFosB 안정성에 대한 영향. Eur J Neurosci. 2007; 25 : 3009–3019. [퍼브 메드]
6. Chen JS, Nye HE, Kelz MB, Hiroi N, Nakabeppu Y, Hope BT, Nestler EJ. 전기 경련 발작 (ECS) 및 코카인 처리에 의한 ΔFosB 및 FosB 유사 단백질의 조절. Mol Pharmacol. 1995; 48 : 880–889. [퍼브 메드]
7. 콜비 CR, 휘슬러 K, 스테 펜 C, 네슬러 EJ, 셀프 DW. ΔFosB는 코카인에 대한 인센티브를 향상시킵니다. J Neurosci. 2003; 23 : 2488–2493. [퍼브 메드]
8. Criswell HE, Breese GR. 만성 에탄올 치료에서 철수하는 동안 셔틀 박스 회피 반응의 획득에 대한 에탄올 및 플루 마제 닐의 유사한 효과. Br J Pharmacol. 1993; 110 : 753–760. [PMC 무료 기사] [PubMed]
9. Ehrlich ME, Sommer J, Canas E, Unterwald EM. 청년기 마우스는 코카인 및 암페타민에 대한 반응에서 향상된 ΔFosB 상향 조절을 나타낸다. J Neurosci. 2002; 22 : 9155–9159. [퍼브 메드]
10. Frye GD, Chapin RE, Vogel RA, Mailman RB, Kilts CD, Mueller RA, Breese GR. 중추 신경계 기능에 대한 급성 및 만성 1,3- 부탄디올 치료의 효과 : 에탄올과의 비교. J Pharmacol Exp Ther. 1981; 216 : 306–314. [퍼브 메드]
11. Graybiel AM, Moratalla R, Robertson HA. 암페타민 및 코카인은 스트 리오 좀 매트릭스 구획 및 선조의 변연계 세분에서 c-fos 유전자의 약물-특이 적 활성화를 유도한다. Proc Natl Acad Sci USA. 1990; 87 : 6912–6916. [PMC 무료 기사] [PubMed]
12. Hiroi N, Brown J, Haile C, Ye H, Greenberg ME, Nestler EJ. FosB 돌연변이 마우스 : Fos 관련 단백질의 만성 코카인 유도 손실과 코카인의 정신 운동 및 보람 효과에 대한 민감도를 높였습니다. Proc Natl Acad Sci USA. 1997; 94 : 10397–10402. [PMC 무료 기사] [PubMed]
13. Hope BT, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. 만성 코카인에 의한 래트 핵 축적에있어서의 즉각적인 초기 유전자 발현 및 AP-1 결합의 조절. Proc Natl Acad Sci US A. 1992; 89 : 5764–5768. [PMC 무료 기사] [PubMed]
14. Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. 만성 코카인 및 기타 만성 치료에 의해 뇌에서 변경된 Fos- 유사 단백질로 구성된 오래 지속되는 AP-1 복합체의 유도. 뉴런. 1994; 13 : 1235–1244. [퍼브 메드]
15. Kelz MB, Chen JS, Carlezon WA, Whisler K, Gilden L, Beckmann AM, Steffen C, Zhang YJ, Marotti L, Self DW, Tkatch R, Baranauskas G, Surmeier DJ, Neve RL, Duman RS, Picciotto MR, Nestler EJ . 뇌에서 전사 인자 ΔFosB의 발현은 코카인에 대한 민감성을 조절한다. 자연. 1999; 401 : 272–276. [퍼브 메드]
16. Knapp DJ, Duncan GE, Crews FT, Breese GR. 에탄올 철수 동안 Fos- 유사 단백질 및 초음파 보컬의 유도 : 금단-유도 불안에 대한 추가 증거. 알코올 클린 엑스프레스 1998; 22 : 481–493. [퍼브 메드]
17. Liu HF, Zhou WH, Zhu HQ, Lai MJ, Chen WS. VTA에 M (5) muscarinic receptor antisense oligonucleotide의 Microinjection은 NAc와 헤로인 감작 된 쥐의 해마에서 FosB 발현을 억제한다. Neurosci Bull. 2007; 23 : 1–8. [퍼브 메드]
18. McClung CA, Nestler EJ. CREB 및 ΔFosB에 의한 유전자 발현 및 코카인 보상의 조절. Nat Neurosci. 2003; 6 : 1208–1215. [퍼브 메드]
19. McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. ΔFosB : 뇌의 장기 적응을위한 분자 스위치. 몰 뇌 해상도. 2004; 132 : 146–154. [퍼브 메드]
20. McDaid J, Dallimore JE, Mackie AR, 네이피어 TC. 모르핀-감작 된 쥐에서 누산 및 pallidal pCREB 및 ΔFosB의 변화 신경 정신 약리학. 2006a; 31 : 1212–1226. [PMC 무료 기사] [PubMed]
21. McDaid J, Graham MP, 네이피어 TC. 메탐페타민-유도 된 감작은 포유 동물 뇌의 변연 회로를 통해 pCREB 및 Δ-FosB를 차등 적으로 변화시킨다. Mol Pharmacol. 2006b; 70 : 2064–2074. [퍼브 메드]
22. Moratalla R, Elibol R, Vallejo M, Graybiel AM. 만성 코카인 치료 및 철수 동안 선조체에서 유도 성 Fos-Jun 단백질 발현의 네트워크 수준 변화. 뉴런. 1996; 17 : 147–156. [퍼브 메드]
23. 뮬러 DL, Unterwald EM. D1 도파민 수용체는 간헐적 모르핀 투여 후 래트 선조체에서 ΔFosB 유도를 조절한다. J Pharmacol Exp Ther. 2005; 314 : 148–154. [퍼브 메드]
24. Nestler EJ, Barrot M, 자체 DW. ΔFosB : 중독을위한 지속적인 분자 스위치. Proc Natl Acad Sci USA. 2001; 98 : 11042–11046. [PMC 무료 기사] [PubMed]
25. 네, 네슬러 EJ. 만성 모르핀 투여에 의한 래트 뇌에서의 만성 Fos- 관련 항원의 유도. Mol Pharmacol. 1996; 49 : 636–645. [퍼브 메드]
26. Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. 선조 및 핵 축적에 만성 Fra (Fos- 관련 항원) 유도의 코카인에 의한 조절의 약리학 적 연구. J Pharmacol Exp Ther. 1995; 275 : 1671–1680. [퍼브 메드]
27. Olausson P, Jentsch JD, Tronson N, Neve R, Nestler EJ, Taylor FR. 핵 accumbens의 ΔFosB는 식품 강화 도구 행동과 동기를 조절합니다. J Neurosci. 2006; 26 : 9196–9204. [퍼브 메드]
28. Peakman MC, Colby C, Perrotti LI, Tekumalla P, Carle T, Ulery P, Chao J, Duman C, Steffen C, Monteggia L, Allen MR, Stock JL, Duman RS, McNeish JD, Barrot M, Self DW, Nestler EJ , Schaeffer E. 형질 전환 마우스에서 c-Jun의 우성 음성 돌연변이 체의 유도 성, 뇌 영역 특이 적 발현은 코카인에 대한 감수성을 감소시킨다. 뇌 해상도 2003; 970 : 73–86. [퍼브 메드]
29. Perrotti LI, Hadeishi Y, Barrot M, Duman RS, Nestler EJ. 만성 스트레스 후 보상 관련 뇌 구조에서 ΔFosB의 유도. J Neurosci. 2004; 24 : 10594–10602. [퍼브 메드]
30. Perrotti LI, Bolanos CA, Choi KH, Russo SJ, Edwards S, Ulery PG, Wallace D, Self DW, Nestler EJ, Barrot M. ΔFosB는 정신 자극제 치료 후 복부 꼬리 영역의 후부 꼬리에 GABAergic 세포 집단에 축적됩니다. Eur J Neurosci. 2005; 21 : 2817–2824. [퍼브 메드]
31. Pich EM, Pagliusi SR, Tessari M, Talabot-Ayer D, Hooft van Huijsduijnen R, Chiamulera C. 니코틴과 코카인의 중독성에 대한 일반적인 신경 기질. 과학. 1997; 275 : 83–86. [퍼브 메드]
32. 삼사. O. o. A. 알코올 및 약물 정보를위한 국립 정보 센터 연구. Rockville, MD : NSDUH 시리즈 H-28; 2005. 약물 사용 및 건강에 관한 2004 National Survey의 결과 : National Findings.
33. 심 셀리 LJ, Martin BR. R-(+)-[2,3- 디 하이드로 -5- 메틸 -3-[(모르 폴리 닐) 메틸] 피 롤로 [1,2, 3-de] -1,4-b 벤 조사 지닐]-(1- 나프 탈 레닐) 메탄 온 메실 레이트의 만성 투여 효과 (WIN55,212-2) 또는 마우스에서 칸 나비 노이드 수용체 적응에 대한 델타 (9)-테트라 하이드로 칸 나비 놀. J Pharmacol Exp Ther. 2002; 303 : 36–44. [PMC 무료 기사] [PubMed]
34. Sutton MA, Karanian DA, Self DW. 쥐의 금욕시 코카인을 찾는 행동의 성향을 결정하는 요인. 신경 정신 약리학. 2000; 22 : 626–641. [퍼브 메드]
35. Ulery PG, Rudenko G, Nestler EJ. 인산화에 의한 ΔFosB 안정성의 조절. J Neurosci. 2006; 26 : 5131–5142. [퍼브 메드]
36. Vanderschuren LJ, Di Ciano P, Everitt BJ. 신호 제어 코카인 탐색에 등쪽 선조의 참여. J Neurosci. 2005; 25 : 8665–8670. [퍼브 메드]
37. Werme M, Messer C, Olson L, Gilden L, Thorén P, Nestler EJ, Brené S. ΔFosB는 휠 주행을 조절합니다. J Neurosci. 2002; 22 : 8133–8138. [퍼브 메드]
38. Winstanley CA, LaPlant Q, Theobald DEH, Green TA, Bachtell RK, Perrotti LI, DiLeone FJ, Russo SJ, Garth WJ, Self DW, Nestler EJ. 안와 전두엽 피질에서의 ΔFosB 유도는 코카인으로 인한인지 기능 장애에 대한 내성을 매개한다. J Neurosci. 2007; 27 : 10497–10507. [퍼브 메드]
39. 영 ST, Porrino LJ, Iadarola MJ. 코카인은 도파민 성 D1 수용체를 통해 선조체 c-fos- 면역 반응성 단백질을 유도합니다. Proc Natl Acad Sci USA. 1991; 88 : 1291–1295. [PMC 무료 기사] [PubMed]
40. Zachariou V, Bolanos CA, Selley DE, Theobald D, 캐시디 MP, Kelz MB, Shaw-Lutchman T, Berton O, Sim-Selley LJ, DiLeone RJ, Kumar A, Nestler EJ. ΔFosB : 모르핀 작용에서 핵 축적에있는 ΔFosB의 필수 역할. Nat Neurosci. 2006; 9 : 205–211. [퍼브 메드]
;