Nat Neurosci. 2011 January; 14 (1): 22-24.
Жарыяланган онлайн 2010 декабрь 5. чтыкта: 10.1038 / nn.2703
жалпылаган
Жонунда striatum наркомания ооруулары өнүктүрүүдө маанилүү ролду ойнойт; Бирок, ролун так түшүнүү striatopallidal (кыйыр түрдө) жана striatonigral (Түздөн-түз) жолду жөнгө салуучу жүрүм-нейрондор кыял бойдон калууда.
долбоорлонгон GPCR менен ээледи-кыйыр сөз таянат роман мамилени колдонуу (хм4D), биз HM деп жанданганын көрсөттү4D кабылдагычтар clozapine- мененN-oxide (CNO) күчү жеткен striatal нейрон жандануусу кыскарган. качан хм4D кабылдагычтар тандап келемиштер менен түздөн-түз же кыйыр түрдө жолду нейрон да айтылган, CNO нече дары-дармекке байланыштуу amphetamine бирок өзгөртүлүп, жүрүш-туруш пластикалык катуу кармаган, таяныч жооп өзгөргөн жок. Атап айтканда, убактылуу өз талабыбызды начар striatonigral нейрон жандануусу тёмёндёгён, ал эми жүрүш-туруш маа- көмөктөшкөн striatopallidal нейрондордун кыймыл-аракет бузган. Бул жыйынтыктар курч дары таасирлери кайталап дары таасири менен байланышкан жүрүш жасоого чейин талданат жана сезимталдык сыяктуу жүрүм-нейрондордун жолдору тартууларды алып таштап, бул мамиленин арналышты баса болушу мүмкүн деп божомолдошууда.
наркомания ооруулары басымдуу терс натыйжаларга карабастан, psychostimulant пайдалануу жана кыянаттык менен жайылган бойдон калууда. туруктуу пайдалануу жана алгачкы дары таасиринен прогрессия акыры милдеттүү үчүн, туруктуу жүрүм-турум жана Тоскоол болуучу контролду жоготуу дискреттик neurocircuits боюнча молекулярдык кайра жасоого бир катар билдирет1,2,3. көз карандылыкты ортомчу негизги жараяндарды пайда деп жүрүм-турумдук жана neurobiological кайра жасоого көптөгөн striatum негизги сайттын болуп аныкталды1,2,3. striatum ичинде нейрондун көпчүлүгү (~ 95%) GABAergic орто бадал чагылтуу нейрон бар (MSNs) tшляпа, алардын neuropeptide сөз менен айырмаланган эки негизги чыгаруучу жол менен пайда4.
- Striatopallidal MSNs enkephalin бар (жанырыгы) жана кыйыр жол түзүшөт
- ал эми striatonigral MSNs dynorphin бар (Топ.Лига) жана зат Р жана түздөн-түз жол түзүшөт.
Көптөгөн түшүнүктөр модели MSNs бул калк да бири-бирине каршы mechanistically жана апуу бул түбөлүккө5,6. Ошентсе да, бул клетка калктын дене аралаш morphologically десек оюндар тандалма техникалык орнобой жасап жатабыз, анткени, жүрүм-турумуна көзөмөл алардын түрдүү ролун колдоого аз эмпирикалык далилдер бар.
striatopallidal үчүн transgene сөздөрдү максатында колдонбойбуз ээледи багыттары же жанырыгы же Топ.Лига ген көрсөтүүчүлөргө же striatonigral нейрондор: кыянаттык менен дары кайталап тобокелдигин төмөнкү келбестиктер жүрүш өнүктүрүү бул striatal клетка калктын ролун карап үчүн, эки роман стратегиясын бириккен тиешелүүлүгүнө жараша, жана инженердик GPCR (GI / O-coupled адам muscarinic M4 DREADD; Designer Receptor гана Designer дарылар менен жандандырылды; хм4D)7 деп башкача pharmacologically инерттик ligand, clozapine- аркылуу жандырылдыN-oxide8,9 (CNO; Сүрөт. 1a, ч). маданияттуу нейрондордо көрсөтүлбөгөндөн кийин CNO башкаруу G өбөлгө түзөтI / O-coupled хм4D кабылдагычтар Ошентип, кабыкча hyperpolarization жана убактылуу нейрондордун токтотуу, натыйжада, калий 3 (Kir3) каналдарды каталарды, ичибизди жандандыруу9.
ээледи багыттарды клетка түспөлүм өзгөчөлүгүн үчүн сыноо үчүн, программалуу жана көкүрөк striatum акчанын төмөнкү эки-жазуучу immunofluorescence микроскопия жана колдонулган (Кошумча сүрөт. 1) Гемагглютинин-тэг хм айткан4Жанырыгы колдоочусу да көзөмөлүндө D кабылдагычтар (бЖанырыгы-HM4D) Же Топ.Лига колдоочусу (бТоп.Лига-HM4D). Биз б табылганЖанырыгы-HM4D сөз айкашы жанырыгы-камтыган MSNs негизинен болгон (гемагглютинин клеткалардын 90% жанырыгы +, 85 94 чыккан эле гемагглютинин клеткалардын 6% зат P + болгон, 4 70 клеткалардын чыккан; Сүрөт. 1b) Б ал эмиТоп.Лига-HM4D сөз айкашы, негизинен, бир зат P-камтыган MSNs (гемагглютинин клеткалардын 95% болгон зат P + болгон, 109 115 клеткалардын чыгып, гемагглютинин клеткалардын 5% жанырыгы +, 5 97 клеткалардын чыккан; Сүрөт. 1i). Жашыл белокту билдирип колдоочусу конкреттүү программалар куюуга төмөнкү Окшош материалдар алынган (бЖанырыгы-орунга илинди жана бТоп.Лига-орунга илинди; SupplementaryFigs. 2a жана 3a).
Эске алуу менен ошол striatopallidal MSNs негизинен долбоордун ГЛОБУС pallidus тышкы (GPe) жана striatonigral MSNs негизинен долбоордун substantia Nigra үчүн үлүшү reticulata (SNpr), бул мээ региондордо эки жазуучу Fluorescent immunohistochemistry менен кирип дарга изилд ртутту-Голд дарыны колдонгон б ырастоо үчүнжанырыгы жана бТоп.Лига VIRUSES жолду белгилүү жугузуп берди. Биз б байкалганЖанырыгы-орунга илинди клеткалар чогуу жергиликтүү GPe салып striatal ртутту-Алтын сөздөр төмөнкү тундурмалар менен эмес, SNpr (Кошумча сүрөт. 2b) Б ал эмиТоп.Лига-орунга илинди клеткалар чогуу жергиликтүү SNpr салып striatal ртутту-Алтын сөздөр төмөнкү тундурмалар менен эмес, GPe (Кошумча сүрөт. 3b). ээледи багыттарды далили ээледи-арачылыгы ген которуу үчүн ошол көрсөтүүчүлөргө да пайдалануу деген, ооругандар аймагындагы жанырыгы + же зат P + нейрондор саны өзгөрүлгөн эмес ички neuropeptide баскычтарында тоскоол эмес. Бүт бул жыйынтыктарды б экенин көрсөткөнжанырыгы жана бТоп.Лига ээледи багыттар, алардын тиешелүү өзүнчө striatal клетка калктын гендерди билдирген.
хм да4D-кабылдагыч негизделген ыкмалары башка нейрондордун түрлөрүнүн ишин байытып үчүн көргөзүлө баштады9, Striatal нейрондорду таасир алардын жөндөмү изилдене элек. Ошондуктан, биз HM менен striatal орто бадал нейрондорду чалдыккан4бир жөнөкөй герпестин илдет (КЭС) колдоочусу, көзөмөлүндө D кабылдагычтар көкүрөк striatum боюнча coronal сындырым нан даярдалган эки күн өткөндөн кийин, ал эми суракка кантип хм4D-билдирген орто бадал striatal нейрондор CNO жооп. Биз CNO (10 мкм) жергиликтүү өтүнмө байкалган кабыкча дараметин (~ 7 MV бир hyperpolarization көндүрүшкөн, баштапкы кабыкча мүмкүн MV -80 эске алынган; Сүрөт. 1c) Жана CNO колдонулгандан кийин нейрон киргизүү каршылык кыскарган (Сүрөт. 1d, электрондук), Ал калий өткөргүчтүк деген (башкача айтканда, азыркы Kir3-кыйыр) HM-жылы CNO аркылуу жандырылды4D-кабылдагыч билдирген нейрондор. Мындан тышкары, CNO менен иштеген кыйла HM шексиз иш-аракеттер мүмкүнчүлүктөрүн саны азайган4D-билдирүү нейрондорду, башкаруу камераларда, бирок, ошону менен бирге натыйжалуу HM менен алдайм-жуктуруп нейрондор Ой иш өндүрүүнү жокко4D кабылдагычтар бир гана киргизүү каршылык өзгөрткөн жок (P = 0.84), же иш-аракеттер мүмкүн атуулар (P = 0.64). (Сүрөт. 1f, г.). Баары биригип бул маалыматтар кохлеардык нейрон окшош деп сунуш9, хм4D / CNO негизделген ыкма натыйжалуу чычкан striatal нейрон жандануусу кыскарышы мүмкүн.
түшүнүк кошумча далил катары биз хм, жокпу, сынап4D кабылдагычтар нейрон иш Күтүлгөндөй эле жүрүм-тиешелүү сигналдар менен апрел айында бир эле белгиленген схемасында neurotransmission бөгөт болмок. Демек, биз HM менен ventral tegmental аянты (VTA) нейрондорду чалдыккан4тинейджер нейрондордо катуу билдирген КЭС колдоочусу, контролдугу астында D кабылдагычтар10Жана азык-түлүк сыйлыкты күтүлбөгөн тапшыргандан кийин ядросу accumbens менен тинейджер релизинде өзгөрүүлөрүн өлчөө үчүн тез-сканер туруучу voltammetry колдонулган11. ядросунда CNO кыйла начарлагандыгынын азык Тоголокчо-жылдын апрел-тинейджер чыгарууну башкаруу унаага караганда accumbens (Кошумча сүрөт. 4). Акыр-аягы, биз striatum белгилүү нейрондордун клеткалардын түрлөрүнүн ишин азайтуу, жокпу, сынап бододо, FOS сөздөр стимулдаштыруу amphetamine жөндөмдүүлүгүн өзгөртөт. Мындай amphetamine катары Psychostimulants, жаза отчет жандандыргандан баркетүүсүнүн striatum менен12 жана c- жогорулайткетүүсүнүн Биздин тажрыйба шарттарда да striatonigral жана striatopallidal нейрондордо13. аны пайдалануу тышкары нейрондордун кыймыл-аракет менен санак, жаза турган psychostimulant кошулуукетүүсүнүн психотикалык маа- менен байланышкан нейрон кайра жасоого козгоо жана сактоо маанилүү ролду ойнойт деп ойлошот1,14. Биз б жанданганын CNO-арачылык кылган табылдыЖанырыгы-HM4D кабылдагычтар олуттуу striatum менен amphetamine айынан с-FOS клеткаларынын жалпы саны кыскарган (Сүрөт. 1k жана Кошумча сүрөт. 5a). Бул кыскаруу да гемагглютинин-оң нейрондор болгон (б.а., ошол хм билдирүү4D кабылдагычтар) жана гемагглютинин-терс нейрондор (башкача айтканда, ошол хм билдирген жок4D кабылдагычтар; Сүрөт. 1l) HM ортосунда нейрондордун аралык баарлашуу таасир көрсөтүп,4D-билдирген нейрондор менен жыларын нейрондор. amphetamine-жылдын апрел айында с-FOS клеткалардын жалпы санынын жана гемагглютинин-оң с-FOS клеткалардын саны бир кыйла кыскарышы, ошондой эле кийин хм көргөн жок4D кабылдагычтар түз жолду нейрондордо моюнунан (Сүрөт. 1n, о жана Кошумча сүрөт. 5b). Маанилүүсү, бул таасирлер же б сөз жылдан бери жөн эле бир көркөм кара сөз чыгармасына киреби кабылдагычтын ээледи сөз улам эмес,Жанырыгы-HM4D же бТоп.Лига-HM4D CNO мамиле жок кабылдагычтар amphetamine-жылдын апрел айында FOS клеткалардын саны тууралуу эч кандай таасир эткен (Кошумча инжир. 6 жана 7). Ошентип, бул ачылыштар HM-жылдын CNO-арачылыгы жандантуу экенин көрсөткөн4D кабылдагычтар да Нейротрансмиттер чыгарууну азайтууга жана клеткадагы белги бөгөт коюу маселелери боюнча нейрондордун кыймыл-аракет менен төмөндөйт алып келиши мүмкүн.
көз карандылыкты дары кайталап таасир көп учурда жүрүм-маа- деп аталат, жүрүм-турумдук ийкемдүүлүгүн бир прогрессивдүү жана туруктуу өсүшүнө алып келиши мүмкүн. Маанилүүсү, маа- адам көз карандыларды өнүктүрүүгө тиешеси бар делген бир нейрон чынжырларын айрым билдирет3. Бул жерде биз amphetamine маа- өнүктүрүү боюнча striatal нейрон ишин райондук конкреттүү азайтууда таасирин иликтөө үчүн биздин романы куралдарды колдонгон. Биз түздөн-түз жана кыйыр түрдө жолду нейрондор striatonigral нейрондор маа- striatopallidal нейрондор маа- бөгөт жайылтуу, тиешелүүлүгүнө жараша жүрүм-кошулуу жана тыюу салуу алардын ашыруу-сунушталган ролдору менен шайкеш каршы ролу бар экенин ойлоп5,6. Демек, биз жогорку биохимиялык striatopallidal нейрон нейрондордун жандануусу азайтуу учун amphetamine-азайтуу үчүн маа- азгыра турган striatonigral нейрондордун лугун жана нейрондордун жандануусу азайтуу же бир чеги көлөмүн талап кыларын, адатта, күчтүү маа- өндүргөн протоколунда маа- алдын алуу, жокпу, сынап.
Биринчи изилдөөдөн, биз ачкан башкаруу (төрт дары дуушарлану-) менен буту маа- бир чеги көлөмүн алдыруучу бир дарылоо режимин колдонгон. лугун туруктуу болгон болсо, алып коюу мезгил кийин, орточо чакырык amphetamine дозасы (2 мг / кг) аныктоо үчүн нейрондордун кыймыл-аракет CNO айынан өчүүсү жок болгон учурда ишке ашырылат. CNO-арачылыгы б жандандырууЖанырыгы-HM4D amphetamine дарылоо учурунда кабылдагычтар amphetamine катуу кармаган, таяныч жооп өзгөрткөн жок (Сүрөт. 2a). Бирок, кыйыр-бейпил нейрондордо нейрондордун кыймыл-аракет CNO-арачылыгы бузулушу ачкан башкаруу салыштырганда бир кыйла күчтүү маа- өнүктүрүүгө өбөлгө (Сүрөт. 2b). лугун Бул өркүндөтүү CNO мамиле жок бир жума өткөндөн кийин жүргүзүлгөн amphetamine маселе боюнча сакталып турган (Сүрөт. 2c, д). Бул таасир HM тарабынан striatopallidal нейрондордун иштин CNO көз каранды кыскартуу менен түшүндүрсө болот4D кабылдагычтар, анткени хм4CNO тазалоосуз D кабылдагыч сөз amphetamine бул момун ичүүнүн үчүн таяныч маа- өндүрүү эмес, (Кошумча сүрөт. 6).
striatonigral нейрондор каршылаш ыкмада дары жоопкерчилигин жөнгө салуу мүмкүн экенин аныктоо үчүн, биз кийинки ачкан башкаруу (алты дары бүтүмдөрдүн камтылган маа- өндүргөн amphetamine бир дары-дармек режимдин учурунда dorsomedial striatum менен striatonigral нейрондордун жогорку биохимиялык жандануусу бараткандыгынын таасир сыналган ), ошондой эле amphetamine бир аз кыйынга дозасын учурунда (0.5 мг / кг) нейрондордун кыймыл-аракет-кабылдагыч арачылыгы зыян жок. кыйыр жолду түшүүсү сыяктуу эле, amphetamine дарылоо учурунда түздөн-түз жолду нейрондордун жандануусу менен CNO-ортомчулугу кыскарышы amphetamine катуу кармаган, таяныч жооп өзгөрткөн жок (Сүрөт. 2e). CNO-жасалма-б кошулуу төмөнкү ачкан башкаруу сыяктуу көрүнгөн маа- иштеп чыгуу даТоп.Лига-HM4D дарылоо стадиясында кабылдагычтар (Сүрөт. 2f), Маа- б уланта алган жокТоп.Лига-HM4D топ, бирок дагы деле ачкан башкаруу жолдорун сакталып калган (Сүрөт. 2g, ч). Бул таасир, ошондой эле HM тарабынан striatonigral нейрондордун иштин CNO көз каранды тёмёндёё менен түшүндүрсө болот4D кабылдагычтар, анткени хм4CNO мамиле жок болгон учурда D сезгич сөз маа- дарылоо стадиясында жана дары маселе боюнча байкалган эле буту маа- өнүгүшүнө бөгөт эмес (Кошумча сүрөт. 7). Бул маалыматтар striatonigral нейрондор кайталап дары колдонуунун кесепети болуп саналат узак мөөнөттүү жүрүш жасоого жөнгө салуу үчүн өзгөчө маанилүү болуп калышы мүмкүн деп ойлойм.
Жыйынтыктап айтканда, бул маалымат оор, ошондой эле карама-каршы, дары тажрыйбасы көз каранды жүрүм пластикалык жөнгө striatopallidal жана striatonigral нейрондордун ролдору үчүн биринчи далилдеп турат. Мындан тышкары, amphetamine катуу кармаган буту-жооп боюнча нейрондордун ингибитор күчүнө жоктугу дары курч жооп жөнгө механизмдер бир нече дары таасири менен пайда туруктуу жасоого байытып ошол айырмаланып бар экендигинин дагы бир далили. Акыр-аягы, биротоло клетка милдетин бузган жок нейрондордун кыймыл-аракет менен карасын жөндөмдүү дизайнер кабылдагычтар менен куучулук атайын ээледи багыттарын жупташуу көз карандылыкты молекулалык негизин алып таштап, бир роман жана күчтүү ыкмасын камсыз кылат.
Acknowledgments
Бул иш NIH грант K99 DA024762 (SMF) тарабынан колдоого алынган, T32 GM07266 жана T32 GM07108 (DE), T32 AA009455 жана F32 DA026273 (MJW), R21 DA021793 (PEMP), R01 DA023206 (YD), U19MH82441 жана Nimh-PDSP (BLR ), жана R21 DA021273 (JFN), Колледж-илимпоздор үчүн жетишүү мол баталарды алып келет (DE) жана NARSAD айырмачылык тергөөчү сыйлыгына (BLR)
Шилтемелер
Атаандаш кызыкчылык билдирүү
Жазуучулар, алар эч кандай атаандаш каржылык кызыкчылыктары бар деп.
шилтемелер
;