Source
Institutum Nathan Kline, Orangeburg, Novum Eboracum, 10962, Civitates Foederatae Americae. [email protected]
Abstract
Pueri et adolescentes psychostimulantibus magis ac magis exponuntur, sive illicite sive ad curationem condicionum neuropsychiatricarum communium, ut perturbationis attentionis deficitariae cum et sine hyperactivitate. Quamquam stimulantia psychomotoria late in iunioribus aetatibus adhibentur, parum notum est de chronicis responsionibus neuroadaptativis molecularibus ad haec agentia in cerebro immaturo. Hic demonstramus, post chronicam administrationem psychostimulantium cocaini et amphetamini , factorem transcriptionis DeltaFosB auctum esse in nucleo accumbente murium periadolescentium , sed non in muribus post ablactationem vel adultis . Inductio DeltaFosB etiam exclusive fit in putamine caudato murium periadolescentium post administrationem amphetamini . Haec eventa demonstrant plasticitatem singularem in cerebro adolescentis moleculae criticae quae actionem psychostimulantis regulat et suggerunt has mutationes neuroadaptativas fortasse implicatas esse in mediatione inclinationum addictivarum auctarum in adolescentia respectu adulti.
Introduction
Psychostimulantia in curatione perturbationum communium infantiae, ut perturbationis attentionis cum hyperactivitate, adhibentur. Praeterea, abusus stimulantium, inter quae amphetamina et cocaina, inter adolescentes communis est, aetate qua indicia sunt de auctis propensionibus addictivis comparatione cum adultis ( Estroff et al., 1989 ; Myers et Anderson, 1991 ). Quamquam data effectus in morum evolutione regulatos indicant, parum notum est de responsionibus neuroadaptativis molecularibus in cerebro immaturo quae tempore administrationis horum agentium occurrunt. Cocaina et amphetamina mutationes in morum diuturnas partim per stimulationem receptorum dopamini D1 et auctus in gradibus factorum transcriptionis, inter quos ΔFosB, in striato dorsali (i.e., putamine caudato) et striato ventrali (i.e., nucleo accumbente) efficere possunt ( Chen et al., 1997 ). Incrementa in gradibus ΔFosB, fortasse per stabilizationem productorum proteinicorum, per aliquot hebdomades post chronicam expositionem cocaino vel amphetamina sustinentur et saltem ex parte per viam transductionis signorum dopamini regulantur ( Chen et al., 1997 ; Nestler et al., 2001 ).
Systema dopaminergicum centrale animalium iuvenum magnopere mutatur propter mutationes graduum molecularum criticarum per evolutionem normalem, inter quas receptor dopamini D1 DARPP -32 (phosphoproteinum a dopamino et cAMP regulatum; Mr 32 kDa) et cAMP ( Ehrlich et al., 1990 ; Teicher et al., 1993 ; Perrone-Capano et al., 1996 ; Tarazi et al., 1999 ; Andersen, 2002 ). Expositio per hoc tempus psychostimulantibus, quae neurotransmissionem dopaminergicam augent, ergo responsa molecularia quantitative et/vel qualitative differentes, inter quas alterationes in expressione ΔFosB, efficere potest. Ad hypothesim explorandam responsa neuroadaptativa aetate pendentia durante chronica expositione psychostimulantibus, tres greges murium in experimentis serialibus analysati sunt: adulti (60 dies nati tempore injectionum), periadolescentes (33 dies nati tempore injectionum), et post ablactationem (24 dies nati tempore injectionum). Haec est prima comparatio directa responsorum neuroadaptativorum molecularium ad expositionem chronicam psychostimulantibus in his tribus gregibus aetatis. Invenimus, post identica paradigmata curationis, mures periadolescentes auctam expressionem ΔFosB in responsione ad cocainum et amphetaminam demonstrare.
MATERIAE ET METHODA
Animalia et administratio medicamentorum. Mures CD-1 mares (Charles River Laboratories, Kingston, NY) in cyclo lucis/tenebrarum duodecim horarum (ab hora sexta matutina ad sextam vespertinam) habitaverunt, cum aditu ad libitum ad cibum et aquam. Animalibus permissum est se in cubiculo animalium accommodare per minimum decem dies ante initium injectionum. Animalia a duobus investigatoribus tractata sunt, qui omnes injectiones in eodem cubiculo quo animalia habita erant perfecerunt. Omnia animalia ablactata sunt die XXI aetatis. Injectiones inceptae sunt die XXIV (post ablactationem), XXXIII (periadolescentia), vel LX (adulta). Animalia acceperunt XX mg/kg cocaini (Sigma, St. Louis, MO), V mg/kg amphetaminae (Sigma), vel aequalem volumen salini intraperitonealiter inter horam quartam et quintam vespertinam quotidie per septem dies. Animalia decapitatione necata sunt post brevem expositionem ad CO2 hora decima matutina die post injectionem finalem. Cerebra statim e cranio remota sunt, et putamen caudatum ac nucleus accumbens celeriter in glacie dissecta sunt. Omnes dissectiones ex segmentis cerebri coronalis ab uno investigatore peractae sunt, et extracta proteinorum ex textu recenti sine congelatione praeparata sunt. Omnes rationes tractandae in animalibus a Commissione Institutionali Curae et Usus Animalium probatae sunt et congruentes erant cum Duce Institutorum Nationalium Salutis ad Curam et Usum Animalium Laboratorii.
Analysis per maculationem occidentalem (Western blot). Ad analyses per maculationem occidentalem, aequales quantitates proteini (40 μg pro putamine caudato et 20 μg pro nucleo accumbente) ex quoque exemplo in utraque linea geli polyacrylamidi-SDS 10% post mensurationem concentrationum proteinorum cum experimento BCA (Pierce, Rockford, IL) impositae sunt. Aequalis onus proteini etiam verificatum est per visualizationem proteini totius per Ponceau Red post translationem ad nitrocellulosam et/vel maculationem cum anticorpore anti-actino (1:500; Sigma). Antiserum antigeni Fos-relatum (FRA), quod isoformas ΔFosB agnoscit, liberaliter a Dr. M. Iadarola (Instituta Nationalia Salutis, Bethesda, MD) provisum et concentratione 1:4000 adhibitum est. Studia priora ( Chen et al., 1997 ; Hiroi et al., 1997 ), incluso praeadsorptione antiseri FRA cum immunogeno M-peptido, specificitatem huius antiseri demonstraverunt. Anticorpus monoclonale DARPP-32 5a, ad 1:10,000 adhibitum, liberaliter a Dr. Hugone Hemmings et Paulo Greengard (Universitate Rockefeller, Novo Eboraco, NY) provisum est. Anticorpus transportatoris dopamini (DAT) a Chemicon (Temecula, CA) fuit. Maculae cum systemate chemiluminescenti NEN-DuPont (Bostonia, MA) reactae et pelliculae expositae sunt. Valores densitometrici pro immunoreactivitate ΔFosB per ScanAnalysis pro Apple (Biosoft, Ferguson, MO) obtenti sunt. Significatio statistica per ANOVA unidirectionalem determinata est, deinde per probationem comparationis multiplicem Tukey post hoc vel probationem t Studentis imparem, bicaudatam, ut in inscriptionibus figurarum indicatur. Pro experimentis curationis medicamentorum, analysis cuiusque coetus aetatis in macula separata peracta est, et, ergo, cuique coetui salino arbitrio valor 100% ad comparationem inter coetus aetatis assignatus est. Pro studiis ontogenesis, exempla ex omnibus coetibus aetatis simul in macula singulari analysata sunt.
Results
Callus of ΔFosB post amet amphetamine occurs in nucleum formulae de accumbens periadolescent modo similitudines murium,
Expressio ΔFosB in nucleo accumbente et putamine caudato murium post ablactationem, periadolescentium, et adultorum post septem dies administrationis amphetaminae vel cocainae mensurata est. Nucleus accumbens est regio cerebri quae putatur esse critica ad mediandos effectus remunerativos psychostimulantium. Immunoreactivitas ΔFosB (35 kDa) selective inducta est in nucleo accumbente animalium periadolescentium post administrationem chronicam amphetaminae (Fig. 1 A ) vel cocainae (Fig. 1 B ). Contra, gradus ΔFosB (35 kDa) non significanter mutati sunt in nucleo accumbente animalium post ablactationem vel adultorum (Fig. 1 A , B ). In putamine caudato, gradus ΔFosB (35 kDa) etiam significanter aucti sunt post administrationem chronicam amphetaminae in animalibus periadolescentibus tantum (Fig. 2 A ). Omnes tres coetus aetatis incrementa significativa in expressione ΔFosB (35 kDa) in putamine caudato post administrationem chronicam cocaini ostenderunt (Fig. 2 B ). Magnitudo inductionis autem maxima erat in animalibus periadolescentibus, praesertim comparatis cum animalibus post ablactationem (Fig. 2 B ). Aliae isoformae FRA et Fos in omnibus coetibus aetatis immutatae manebant (data non exhibita).
ΔFosB immunoreactivity in in nucleus accumbens post longos psychostimulant administratione. CD-1 mures infusum cum cotidie vobiscum salina, amphetamine aut COCAINUM 7 d ad a die in diem 24 (P24; post-fugit visos), 33 die (P33; periadolescent), vel 60 die (Adult). ΔFosB gradus (35 Matrix) immunoreactivity in in nucleus accumbens monstrantur post longos amphetamine (A) Et cocaini minimi (B) Administratione. Repraesentativas immunoblots saline- ab (S), Amphetamine- (A), Et cocaine- (C) Post-infusum fugit visos (P24), Periadolescent (P33), Et quinque mures aureos monstrantur in adulta summo tabulata. imo tabulata quotus quisque sit basi ± ostende SEM ΔFosB expressio. n valores pro singulis coetus ad monstrantur vectes. Et signanter crescit in ΔFosB accumbens nucleus tantum periadolescent mus. *p <0.05; **p <0.01 (studiosum scriptor t test: VS SAL medicamento).
ΔFosB immunoreactivity in insula putamen post longos psychostimulant administratione. CD-1 mures infusum cum cotidie vobiscum salina, amphetamine aut COCAINUM 7 d ad a die in diem 24 (P24; post-fugit visos), 33 die (P33; periadolescent), vel 60 die (Adult). ΔFosB gradus (35 Matrix) immunoreactivity in insula putamen monstrantur post longos amphetamine (A) Et cocaini minimi (B) Administratione. Repraesentativas immunoblots saline- ab (S), Amphetamine- (A), Et cocaine- (C) Infusum periadolescent habebat mures aureos (P33) Monstrantur insummo tabulata. imo tabulata quotus quisque sit basi ± ostende SEM ΔFosB expressio. n valores pro singulis coetus ad monstrantur vectes. Significans Amfetamina effecerunt crescit in insula repertae ΔFosB immunoreactivity periadolescent mures tantum putamen (A). Cocaini minimi inveterata administratio productum crescit in ΔFosB in omnibus aetatis coetibus tribus (B). *p <0.05; **p <0.01 (studiosum scriptor t test: VS SAL medicamento).
DAT DARPP, et non variantur 32 levels post longos COCAINUM aut amphetamine
Plures moleculae clavis a neuronis dopaminergicis et/vel dopaminoceptivis expressae, inter quas DARPP-32, receptor dopamini D1 , et DAT, ad responsa acuta et chronica psychostimulantibus conferunt ( Moratalla et al., 1996 ; Fienberg et al., 1998 ; Sora et al., 1998 ; Gainetdinov et al., 2001 ). Data e muribus cum DARPP-32, receptore D1 , et DAT nullo et DAT imminuto nexum complicatum inter gradus eorum, regulationem activitatis dopaminergicae, et responsa ad psychostimulantia indicant. Re vera, inductio ΔFosB non fit in muribus DARPP-32 nullis qui cocainum chronicum accipiunt ( Fienberg et al., 1998 ). In muribus adultis autem, expositio 7 dierum ad 20 mg/kg cocaini gradus totales DARPP-32 non mutat ( Fienberg et al., 1998 ). Regulatio proteini DAT antea non relata est in muribus psychostimulantibus chronicis expositis, quamquam mutationes in nexu radioligandorum ad transportatorem dopamini post expositionem psychostimulantibus in quibusdam speciebus relatae sunt ( Letchworth et al., 2001 ). Hic gradus DARPP-32 et proteini DAT mensuravimus ut determinaremus utrum expressio harum proteinarum mutetur post administrationem chronicam psychostimulantium in ulla ex tribus aetatibus murium. Nostrae inventiones indicant nullas mutationes significantes in gradibus DARPP-32 totalis vel DAT in toto putamine caudato vel nucleo accumbente post administrationem chronicam vel cocaini vel amphetaminae in ulla ex tribus cohortibus aetatum fuisse (Tabula 1 ).
Secundum ad Densitometry values DARPP 32 et DAT, et COCAINUM, in amphetamine- P24 tractata, P33, et quinque mures aureos secundum control adultus, salina ipsius, pro arbitrio constituit ad 100%
Baseline ΔFosB gradus composita sunt developmentally
Non quod adulta inquisivi in muribus, ΔFosB ontogeny de genere machinator striatum sunt in a attentions ΔFosB auctus expressio morum responsionem psychostimulants (Kelz et al., 1999). Invenimus, qui erant significantly inferiores basi collocantur ΔFosB ordinis in utroque iunior animalia adulta comparari ad putamen, et caudata nucleus accumbens (Fig.3 A). Campester of muneris venalicium dopamine in system, comprehendo DARPP, 32 (Ehrlich et al., 1990), Vixit (Capano est Perrona, et al., 1996), Et dopamine receptores (Teicher et al., 1993; Tarazi et al., 1999) Developmentally sunt et ordinata. A mures indicant apicem 1 Previous relatione per CD-in-striatal DARPP 32 postnatal ad diem 28 (P28) (Ehrlich et al., 1990). Rat, et nuclei caudati in putamen accumbens: D1levels P28 a precursor ad apicem P40 (Teicher et al., 1993; Tarazi et al., 1999), Sed non similes studiis peractis ad mus. E contra, est quod hic invenimus DAT dapibus levels ad putamen, et caudata nucleus accumbens et postnatal constant inter diem et 24 adulta efficiatur, (Fig. 3 B). Sic, in relative proportiones inter D1 & receptores, DAT, DARPP 32, et ΔFosB differunt inter aetatis coetus in potentia consequens differences in D1 quantum potuit influere receptor ΔFosB inductione.
Expressio evolutionaria ΔFosB et DAT. A , Immunoreactivitas ΔFosB (35–37 kDa) in putamine caudato et nucleo accumbente murium CD-1 simplicium pro aetate. Immunomaculae repraesentativae in tabulis superioribus monstrantur . Tabulae inferiores medias ± SEM trium murium per gregem ostendunt. * p < 0.05, adultus contra P24; # p < 0.05, adultus contra P36 (test comparationis multiplex Tukey post ANOVA). B , Valores densitometrici immunoreactivitatis DAT in putamine caudato et nucleo accumbente muribus CD-1 simplicibus pro aetate. Gradus DAT inter tres greges aetatis non differebant.
SERMO
Effectus stimulantium psychomotoriorum in moribus aetate pendent. Proclivitates ad addictionem maximae sunt in adolescentia, cum usus substantiarum illicitarum augetur ( Estroff et al., 1989 ; Myers et Anderson, 1991 ). Re vera, pueri minores natu saepe dysphorici fiunt cum psychostimulantibus exponuntur, dum adolescentes et adulti euphoriam experiuntur ( Rapoport et al., 1980 ). In exemplaribus muribus, nonnulla studia suggerunt animalia periadolescentia altiora gradus activitatis initiales habere ( Spear et Brake, 1983 ) et responsa mutata ad psychostimulantia comparatione cum animalibus iunioribus et senioribus. Itaque, minorem stimulationem locomotoriam et quaesitum novitatis ostendunt in responsione ad administrationem acutam dosis parvae psychostimulantium comparatione cum animalibus ablactatis et adultis, sed hyperactivitatem auctam post curationem dosis altae. Cum administratione chronica, sensibilitas ad locomotionem cocaino-inductam maior est in muribus periadolescentibus comparatione cum adultis, dum sensibilitas ad stereotypiam minor est. Praeterea, data microdialysis differentias inter mures periadolescentes et adultos quoad sensibilitatem ad emissionem dopamini ab amphetamina inductam revelaverunt ( Laviola et al., 1995 ; Adriani et al., 1998 ; Adriani et Laviola, 2000 ; Laviola et al., 2001 ). Attamen, studia discrepantia exstant de reactivitate diuturna ad cocainum post administrationem methylphenidati in muribus adolescentibus ( Brandon et al., 2001 ; Andersen et al., 2002 ). Hae duae relationes posteriores difficultatem in comparandis studiis cum diversa paradigmata experimentalia adhibentur illustrant. Conatus comparandi studia behavioralia in animalibus iunioribus ulterius confunduntur usu diversarum specierum et stirpium.
Mus fit exemplar animale magis magisque magni momenti in studio usus et abusus psychostimulantium, et haec est prima analysis systematica responsionum neuroadaptativarum molecularium in tribus diversis aetatibus evolutionis in muribus vel quavis alia specie singulari. Studia priora ex quibus paradigmata nostra curationis derivavimus demonstraverunt augmentum ΔFosB in striato dorsali et ventrali isolato murium adultorum typi naturalis post administrationem chronicam cocaini et amphetaminae ( Hope et al., 1994 ; Nye et al., 1995 ; Turgeon et al., 1997 ), sed tantum in striato dorsali et ventrali coniuncto vel striato dorsali isolato murium adultorum typi naturalis post cocaini chronicam ( Fienberg et al., 1998 ; Zachariou et al., 2001 ).
Nunc differentiam spatialem et quantitativam in ΔFosB psychostimulantibus inducto in muribus post ablactationem, periadolescentibus, et adultis demonstramus. Observatio responsionis auctae in animalibus periadolescentibus comparatis cum adultis et post ablactationem confirmatur eo quod responsio similis est in muribus cocaino et amphetamina tractatis. Psychostimulantia, cocainum et amphetamina, et dopaminum synapticum augent, item serotoninum et norepinephrinum, sed mechanismis diversis. Cocainum se cum transportatoribus plasmalemmatis dopamini, serotonini, et norepinephrini ligat et eorum reabsorptionem in terminales presynapticos inhibet. Contra, amphetamina liberationem horum transmitterorum promovet. Inductio selectiva ΔFosB in nucleo accumbente tantum peradolescentis post septem dies administrationis stimulantis et inductio relative aucta ΔFosB in putamine caudato potest esse repraesentatio neurobiologica vel causa inclinationis auctae ad abusum psychostimulantium in hoc aetatis coetu, antea notatae ( Estroff et al., 1989 ; Myers et Anderson, 1991 ) et aliarum mutationum diuturnarum in expressione genorum, quae inter aetatis coetus differunt ( Andersen et al., 2002 ). Praeterea, hae differentiae intrinsece possunt regulari per alterationes evolutionarias in gradibus molecularum clavium, incluso ipso ΔFosB. Implicationes potentiales differentiarum in gradibus basalibus ΔFosB inter aetatis coetus analogae sunt ei quae proposita est de differentiis inter stirpes murium ( Haile et al., 2001 ). Re vera, anticipamus similes differentias stirpium inveniri inter mures consanguineos. Fieri etiam potest ut mures diversarum aetatum diversas adaptationes moleculares in partibus cerebri praeter nucleum accumbens ostendant. Analysis addita utens muribus peradolescentibus cum alterationibus genetice effectis in gradibus molecularum clavium et observationibus simultaneis de moribus has hypotheses ulterius probabit.
V.
- suscepit April 8, 2002.
- accepit revision August 6, 2002.
- accepit August 8, 2002.
-
Hoc opus Sustinuit labentem per National Institutionum salutem / National Institute of vaginal Morbositates et percussuræ dona NS41871 (me et emu) et National Institutum, in medicamentis illuderet dona P30 DA13429 (EMU).
-
Epistulae ad Dr. Michelle E. Ehrlich, Universitatem Thomas Jefferson, Curtis 310, 1025 Walnut Street, Philadelphiam, PA 19107, mittendae sunt. Inscriptio electronica: [ email protected]
- Nam Societas © Copyright 2002 Neuroscience