Source
D'Nathan Kline Institut, Orangeburg, New York, 10962, USA. [Email geschützt]
mythologesch
Kanner a Jugendlecher ginn zunehmend an psychostimuléiert Expositioun, entweder illegal oder fir d'Behandlung vun normale neuropsychiatresche Verhältnisser, wéi zum Beispill Defizitstress Stierfsystem mat oder ouni Hyperaktivitéit ausgesat. Trotz der Verbreedung vu Psychomotor-Stimulans bei jonken Altersgruppen gëtt et wéineg wéineg wéinst der chronescher molekularer neuroadaptiver Äntwert op dës Agencen am onberwiesselten Gehir. Hei bewisen datt nach chronescher Administratioun vun de Psychostimulanzer Kokain fonnt an Amphetamin, den Transkriptfaktor DeltaFosB am Upstëmme am Nukleus accumbens of Priesterentzündung Mais mä net am post-weanling oder erwuesse Mais. Induktioun vu DeltaFosB Och exklusiv an de caudate putamen of Priesterentzündung Mais no Amphetamin Administratioun. Dës Resultater demonstrieren déi eenzegaarteg Plastizitéit am adoleszenten Gehir vum engem kriteschen Molekül, deen psychostimuléiert Handelen regelt an proposéiert datt dës neuroadaptiv Verännerungen an der Mediatioun vu verstäerkt ginn Suchtfaktoren am Adolesin relativ zum Erwuessenen.
Aféierung
Psychostimulanzer ginn an der Behandlung vun allgemengt Kandheetserkrankungen, wéi zum Beispill d'Defizit op d'Hyperaktivitéitskrankheeten. Ausserdeem gëtt Mëssbrauch vu Stimulans, wéi Amphetamin a Kokain, am gemeinsamen Jugendlechen, e Alter, an deem et Beweiser fir erhiefte Suchtfaktioune fir Erwuessener sinn (Estroff et al., 1989; Myers an Anderson, 1991). Trotz Daten, déi evolutivéiert reguléiert Verhalenswirkung beweegen, ass wéineg wéineg iwwer d'molekulare neuroadaptive Reaktiounen am unatoem Gehier, wat während der Zäit vun der Verwaltung vun dësen Agenten geschitt ass bekannt. Kokain an Amphetamin kënne langfristeg Verhalen d'Verännerungen deel huelen iwwert Stimulatioun vum Dopamin D1Rezeptoren an Erhéijunge vun der Transkriptiounsfaktoren, ënnert ΔFosB, am dorsalen Striatum (dh caudate putamen) an dem ventralen Striatum (dh dem Nukleus accumbens) (Chen et al., 1997). D'Erhéijung vun Niveauen vun ΔFosB, vläicht iwwer d'Stabiliséierung vu Proteinprodukter, gëtt e puer Wochen no der chronescher Expositioun fir Kokain oder Amphetamin a gëtt réagéiert op d'mannst deelend duerch den Dopaminsignaltransferbahn (Chen et al., 1997; Nestler et al., 2001).
Den zentrale dopaminerge System vu jonke Déieren ass immens vill am Floss als Resultat vun den Ännerunge vu kriteschen Molekülen an der normaler Entwécklung, dorënner d'Dopamin D1Receptor DARPP-32 (Dopamin a cAMP-reguléiert Phosphoprotein; Mr vun 32 kDa) a cAMP (Ehrlich et al., 1990;Teicher et al., 1993; Perrone-Capano et al., 1996; Tarazi et al., 1999;Andersen, 2002). Expositioun während dëser Period zur Psychostimulanz, déi d'dopaminergesch Neurotransmission erhéijen, kann also zu quantitativ a / oder qualitativ ënnerschiddlech molekulare Reaktiounen kommen, och d'Verännerungen an der ΔFosB-Expression. Fir d'Hypothesen ze testen, datt et agepräzte neuroadaptive Response bei chronescher Belaaschtung vu psychostimulant sinn, goufen dräi Gruppen vu Mäuse an seriöen Experimenten analyséiert: Erwuessener (60 d al an der Injektioun vun Injektiounen), Periadolzent (33 d al bei der Injektioun) a post-weanling (24 d al bei der Injektioun vun der Injektioun). Dëst ass den éischte direkte Verglach mat molekulare neuroadaptive Reaktiounen op chronesch psychostimuléiert Belaaschtung an dësen dräi Altersgruppen. Mir hunn fonnt, datt nom identeschen Behandlungsparadigmen Periadolescent Mäusen d'Verbesserung vun ΔFosB Upregulatiounen als Reaktioun op Kokain an Amphetamin hunn.
MATERIAL A METHODEN
Déieren a Medikamenter. Mann CD-1 Mais (Charles River Laboratories, Kingston, NY) sinn op engem 12 hr Liicht / donkel Zyklus (6: 00 AM zu 6: 00 PM) ad libitumZougang zu Iessen a Waasser. D'Diere goufen erlaabt fir den Déierenziwwel fir e Minimum vu 10 d un der Initiatioun vun Injektiounen ze huelen. D'Diere goufen vun zwee Ermëttler gehandelt, déi all Injektiounen am selwechte Raum gemaach hunn, wou d'Déieren opgeholl goufen. All Déiere goufen op 21 d vum Alter geschmaacht. D'Injektiounen hunn ugefaang bei 24 (Post-Weanling), 33 (Periadolanz), oder 60 (Erwuessener) vum Alter. D'Zille kréien 20 mg / kg Kokain (Sigma, St. Louis, MO), 5 mg / kg Amphetamin (Sigma) oder e gläiche Volume vun der Saline intraperitoneal tëscht 4: 00 an 5: 00 PM all Dag fir 7 d. D'Diere goufen duerch Dekapatioun ëmgeschriwwe ginn, nodeems se kuerz CO2 ausgesat waren2 Bei 10: 00 AM am Dag no der Finalinjektioun. Brainer goufen direkt aus dem Schädel geläscht, an de Kéisat Putamen an den Nukleus Accumbens goufen séier op Iess geschnidden. All Dëssektioun goufen aus Coronal Hirnschnëtt duerch e puer Enquête gemaach a Protein-Ausschnitte goufe vum freschen Gewier ouni Gefriess. All Déierenregelungen goufen vum Institutionelle Tierkeets- a Verwaltungscomité anerkannt a goufe mat den nationalen Institutiounen fir Gesondheet Guide fir d'Betreiung an d'Benotzung vun Laboratoiren.
Western Blot Analyse. Fir Western Blot Analysen goufen equilibriere Mounts vu Protein (40 μg fir caudat Putamen an 20 μg fir Nukleus accumbens) vun all Probe goufen an all Spur vun engem 10% SDS-Polyacrylamidgel geladen nom Messung vun Proteinkonzentratioune mam BCA-Assay (Pierce, Rockford, IL). Gläiche Protein Belaaschtung gouf och duerch Visualiséierung vum Gesamtprotein vu Ponceau Red gepréift nodeems se an Nitrocellulose a / oder Blotting mam Antikaktin Antikörper (1: 500; Sigma) transferéiert goufen. De Fos-bezogenen Antigen (FRA) antiserum, wat d'ΔFosB-Isoform erkennt, gouf generell vum Dr. M. Iadarola (National Institutes of Health, Bethesda, MD) zur Verfügung gestellt an an enger Konzentraktioun vu 1: 4000 benotzt. Fréier Studien (Chen et al., 1997; Hiroi et al., 1997), och d'Preadsorption vum FRA-Antiserum mam M-Peptid-Immunogen, bewisen d'Spezifitéit vun dësem Antiserum. Den DARPP-32 5a monoclonal Antikörper, deen am 1: 10,000 benotzt gouf, gouf generell duerch Drs geliwwert. Hugh Hemmings a Paul Greengard (The Rockefeller University, New York, NY). Den Dopamine Transporter (DAT) Antikörper war aus Chemicon (Temecula, CA). Blöden hu mam NEN-DuPont (Boston, MA) de Chemilumineszéierungssystem réagéiert an de Film beliicht. Densitometresch Wäerter fir ΔFosB Immunoreaktivitéit goufen duerch ScanAnalyse fir Apple (Biosoft, Ferguson, MO) kritt. D'statistesch Bedeitung war festgeluegt mat engem One-Way ANOVA, gefollegt duerch hoc Dem Tukey säi multiple Verglachstest oder en onpaarten, zweestännege Student t Test wéi an der Figur Legenden. Fir d'Medikamentbehandlungexperimente gouf d'Analyse vun all Altersgrupp op engem getrennten Blot gemaach an ass dofir all Salinengruppe onofhängeg engem 100% Wert fir de Vergläich vu Altersgruppen. Fir d'Ontogeny-Studien, goufen d'Proben aus all Alterskrees op engem eenzegen Blot analyséiert.
RESULTATER
Induktioun vum ΔFosB no Kokain an Amphetamin trëfft am Nukleus Accumbens vun nëmmen Periadolnusmaus
Den Ausdrock vun ΔFosB gouf an den Nukleus accumbens a caudate putamen vu post-weanling, periadolescent a erwuessene Mais nom 7 d vun Amphetamin oder Kokain-Verwaltung gemooss. De Kärel Accumbens ass d'Gehirregregioun datt déi meeschten kritesch ass fir d'Mediatioun vun de belaaschtende Effekter vu Psychostimulanzer ze sinn. D'ΔFosB Immunoreaktivitéit (35 kDa) gouf selektiv am Nukleus Accumbens vun Periadolzentéierstéier no chronesch Verwaltung vum Amphetamin induzéiert (Fig. 1 A) oder Kokain (Fig. 1 B). Am Géigendeel, waren d'Niveaue vun ΔFosB (35 kDa) net wesentlech am Nukleus geännert ginn, wat nach post-weanling oder erwuessent Déieren (Fig.1 A,B). An de caudat Putamen, ΔFosB-Niveauen (35 kDa) goufen och nach chronescher Amphetamin-Verwaltung nëmmen an Periadolzentéier (Fig.2 A). All dräi Altersgruppen weisen erneit grouss Zuel vun der ΔFosB (35 kDa) Ausdrock an de caudate Putamen nom chronesch Verwaltung vum Kokain (Fig.2 B). D'Gréisst vun der Induktioun war awer de gréissten an den Periadolzentieren, am Verglach zu post-weanlings (Fig. 2 B). Aner FRA an Fos Isoformen goufen net agehal an all Altersklassen (Donnée net gezeechent).
ΔFosB Immunoreaktivitéit am Nukleus accumbens no chronescher psychostimulanter Administratioun. CD-1 Mäuse goufen säint all Dag mat Salin, Amphetamin oder Kokain fir 7 d beginn am Dag 24 (P24;; Post-Weanling), Dag 33 (P33;; Periadolanz), oder Dag 60 (erwuessener). Niveaue vun ΔFosB (35 kDa) Immunoreaktivitéit am Nukleus Accumbens ginn no chronesch Amphetamin (A) oder Kokain (B) Verwaltung. Représentant Immunobloter aus Salina (S), Amphetamine- (A) a Kokain (C) gesprëtzt post-weanling (P24), Periadolanzent (P33), an erwuessene Mais ginn an der Top Platten. Ënner Paneele Ze gesinn: = SEM Prozentsaz vun der basaler ΔFosB-Ausdrock. n Wäerter fir all Grupp ginn an der Baren. Wesentlech Zousätz an ΔFosB goufen am Nukleus fonnt, deen nëmme vu de Periadolescenten ass. *p & Si besteet; 0.05; **p <0.01 (Student t Test; Saline vs Drogen).
ΔFosB Immunoreaktivitéit am Kaudat Putamen no chronescher psychostimulanter Administratioun. CD-1 Mäuse goufen säint all Dag mat Salin, Amphetamin oder Kokain fir 7 d beginn am Dag 24 (P24; Post-Weanling), Dag 33 (P33;; Periadolanz), oder Dag 60 (erwuessener). Niveaue vun ΔFosB (35 kDa) Immunoreaktivitéit an de caudate Putamen ginn no chronesch Amphetamin (A) oder Kokain (B) Verwaltung. Représentant Immunobloter aus Salina (S), Amphetamine- (A) a Kokain (C) injizéierten Periadolescent Mäusen (P33) ginn an derTop Platten. Ënner Paneele Ze gesinn: = SEM Prozentsaz vun der basaler ΔFosB-Ausdrock. n Wäerter fir all Grupp ginn an der Baren. Wichteg Amphetamine-induzéiert Erhéijunge vun der ΔFosB Immunoreaktivitéit goufen an de caudat Putamen vu nëmmen Periadolakeren Mais fonnt (A). D'chronesch Kokainveruerdnung produzéiert erop an ΔFosB an alle dräi Altergruppen (B). *p & Si besteet; 0.05; **p <0.01 (Student t Test; Saline vs Drogen).
DAT- a DARPP-32 Niveauen ginn net geännert ginn no chronesch Kokain oder Amphetamin
Verschidden Haaptmoleküle vum dopaminergeschen a / oder dopamino-optiv Neuronen, wéi DARPP-32, dem D1 Dopaminrezeptor a DAT, hëlleft zu akuten a chroneschen Responso'en zu Psychostimulenten (Moratalla et al., 1996; Fienberg et al., 1998; Sora et al., 1998; Gainetdinov et al., 2001). Daten vun DARPP-32, D1 Receptor an DAT Null a DAT Knapp-Down Mais weisen eng komplizéierter Relatioun tëscht hire Levelen, d'Regulatioun vun der dopaminergescher Aktivitéit an d'Äntwert op Psychostimulanz. An der Tatsaach ass ΔFosB-Induktioun net an DARPP-32-Nullméis, déi chronesch Kokain kréien (Fienberg et al., 1998). An erwuessene Mais awer 7 d'Expositioun vum 20 mg / kg Kokain verännert d'Gesamtniveauen vun DARPP-32 (Fienberg et al., 1998). D'DAT Proteinregelung gouf net virdru schonn a viru Chrëschtdag un Psychostimulanzer gemellt, obwuel d'Verännerungen an der Radioligandbindung zum Dopamin-Transporter duerch d'Exposition zu Psychostimulanzer gouf an verschidden Arten (Letchworth et al., 2001). Hei bemierkt d'Niveauen vum DARPP-32- a DAT-Protein fir ze bestëmmen ob den Exprim vun dësen Proteinen duerch chronesch psychostimulante Verwaltung an irgend engem vun den dräi Alter vu Mais geännert gëtt. Eis Erkenntnisser weisen datt keng signifikant Verännerungen am Niveau vun der totaler DARPP-32 oder DAT am ganze käschte Schlot oder Nukleus accumbens no chronesch Verwaltung vu Kokain oder Amphetamin an irgendenger vun den dräi Altersgruppen waren (Tabelle 1).
Relative Densitometrie Wäerter fir DARPP-32 a DAT am Amphetamin- a Kokain-behandelt P24, P33, an erwuessene Mais relativ zu Kontroll, Salinë Wäerter, willkürlich bei 100%
Baselineniveau vum ΔFosB ginn Entwécklungsreglement geregelt
Mir hunn d'Ontogeny vun ΔFosB unerkannt, well erwuessent Mais mat genetesch entwéckelt erhéierten Ausdrock vun ΔFosB am Striatum eng erhéngte Verhale vun der Psychostimulanz hunn (Kelz et al., 1999). Mir hu festgestallt, datt Baseline Levelen vun ΔFosB bei jonken Déieren wesentlech méi niddereg sinn am Verglach mat Erwuessener an de caudate Putamen an den Nukleus accumbens (Fig.3 A). Niveau vun funktionell Markéierter vum Dopamine System, wéi DARPP-32 (Ehrlich et al., 1990), DAT (Perrone-Capano et al., 1996) a Dopamine Receptoren (Teicher et al., 1993; Tarazi et al., 1999) sinn och entwéckelt geregelt. Déi viregt Rapporten an CD-1 Mäusen weisen op eng peak am striatal DARPP-32 am postnatalen Dag 28 (P28) (Ehrlich et al., 1990). An der Rettungskaudat Putamen an dem Nukleus accumbens, D1Rezeptor Nues Peak vu P28 op P40 (Teicher et al., 1993; Tarazi et al., 1999), awer ähnlech Etudë sinn net an der Maus gemaach. Am Géigendeel, hu mir fest fonnt datt DAT Proteinniveauen an de caudate putamen an nucleus accumbens konstante waren tëscht dem postnatalen Dag 24 an dem Adulthood (Fig. 3 B). Dofir hunn déi relativen Verhältnisser tëscht D1 Receptoren, DAT, DARPP-32, a ΔFosB ënnerscheeden tëschent Altersgruppen, a potentiell Auswierkungen op D1 Rezeptor Aktivitéit, déi den Grad vun ΔFosB Induktioun beaflosse kéint.
Entwécklung vun der ΔFosB an DAT. A, ΔFosB (35-37 kDa) Immunoreaktivitéit an de caudate Putamen an den Nukleus accumbens vun naiv CD-1 Mais als Funktioun vum Alter. Representant Immunoblots ginn an der Top Platten.Ënner Paneele Zeeche bedeit ± SEM vun dräi Mais pro Grupp. *p & Si besteet; 0.05, erwuessener versus P24; #p <0.05, erwuesse versus P36 (Tukey's Multiple Verglach Test no ANOVA). BD'Densitometrie Wäerter vun der DAT Immunoreaktivitéit an de caudate Putamen an den Nukleus accumbens for naïve CD-1 Mais als Funktioun vum Alter. D'Niveauen vun DAT sinn net ënnert deenen dräi Altersgruppen ënnerschiddlech.
Diskussioun
Verflichtlech Auswierkunge vun Psychomotor-Stimulanzer ginn agespaart. Suchtfolleg Tendenzen sinn am héchsten an der Jugend, wann d'Illegal Stoffer anstänneg wuessen (Estroff et al., 1989; Myers an Anderson, 1991). Tatsächlech sinn d'Kanner méi oft dysphoresch ginn, wann se psychostimuléiert exponéiert sinn, während Jugendlech an Erwuessener Euphorie erliewen (Rapoport et al., 1980). An Nagetermodellen, verschidde Studien vermëttelen datt Periadolzent Diere méi héije Niveaue vun Aktivitéit hunn (Spear an Brake, 1983) a geännerten Äntwerten op psychostimulante relativ jonk a méi héich Déieren. Dofir weisen si manner Locomotorstimulatioun a Neiheet a Respekt fir d'akute Low-Dosis-Administratioun vu Psychostimulenten relativ zu Weanling an erwuessent Déieren, mee erhéijen Hyperaktivitéit no der High-Dosis-Behandlung. Bei chronescher Verwaltung ass d'Sensibiliséierung vun der Kokain-induzéierter Locomotion méi grouss a Periadolnfalten am Verglach mat Erwuessener, während d'Sensibiliséierung fir Stereotypie manner ass. Och hunn Mikrodialyse-Donnéeën Ënnerscheeder tëscht Periadolescent an Erwuesse Ratten iwwer Sensibiliséierung fir Amphetamin-induzéiert Dopamin-Verëffentlechung (Laviola et al., 1995; Adriani et al., 1998; Adriani an Laviola, 2000;Laviola et al., 2001). Et ginn awer contradiktéiert Studien wéi d'laang Reaktioun op Kokain no Methylphenidat-Verabreichung bei adoleszent Ratten (Brandon et al., 2001; Andersen et al., 2002). Déi lescht zwee Rapport markéieren d'Schwieregkeet beim Vergleichen vu Studien andeems verschidden experimentell Paradigmate benotzt ginn. Versammlungen fir Verhalensstudien an jonken Déieren ze vergläichen sinn weider verwiesselt duerch d'Benotzung vu verschiddene Arten a Stämme.
D'Maus ass en ëmmer méi wichtegen Déiermodell an der Studie vum Gebrauch an de Mëssbrauch vun Psychostimulanz. Dëst ass déi éischt systematesch Analyse vun molekulare neuroadaptive Responsoën an dräi verschiddene Entwécklungsalarm an der Maus oder all aner eenzeg Spezies. Déi fréier Studien, aus deenen mir eis Behandlungsparadigma entstoen, hunn e Plus vun ΔFosB an der isoléierter dorsaler a ventraler Striatum vu Wildtyp erwuesse wäissroter Ratten no chronesch Kokain an Amphetamin verabscheelt (Hope et al., 1994; Nye et al., 1995; Turgeon et al., 1997), awer nëmmen am kombinéierten dorsalen a ventralen Striatum oder isoléiert dorsal Striatum vu Wildtyp erwuesse Mais nom chroneschen Kokain (Fienberg et al., 1998; Zachariou et al., 2001).
Mir weisen e rächen a quantitativen Ënnerscheed am psychostimulant-induzéierten ΔFosB a post-weanling, periadolescent a erwuessene Mais. D'Observatioun vun enger erhéngter Äntwert an de Periadolescentéieren am Verglach mat Erwuessener a Posteeweel ass verstäerkt vun der Tatsaach, datt d'Äntwert ähnlech a Kokain- a Amphetamin behandelt Mais ass. De Psychostimulanz Kokain an Amphetamin verbessert synaptesch Dopamine, wéi och Serotonin an Noradrenalin, awer duerch ënnerschiddlech Mechanismen. Kokain ass an de Plasmalemma-Transporter fir Dopamine, Serotonin a Noralephrine gebett an hemmt hir Widerufs an presynaptesche Termen. Amfetamin féiert am Géigendeel d'Verëffentlechung vun dësen Sender. D'selektiv Induktioun vum ΔFosB am Nukleus accumbens vun nëmmen der Periadoleszenter Altersgruppe no 7 d vun der stimulanter Verwaltung a vun der relativ erhéngter Induktioun vum ΔFosB an de caudate putamen kann e neurobiologesche Représentatioun oder Ursaach vun der éischter vermëttelter Tendenz zu psychiatrimulative Missbrauch an dësem Altersgrupp (Estroff et al., 1989; Myers an Anderson, 1991) an aner laangfristeg Verännerungen an der Genexpression, déi tëschent Altersgruppen ënnerscheede (Andersen et al., 2002). Ausserdeem kënne dës Ënnerscheeder och duerch intensiv réagéiert ännert am Niveaue vu Schlësselmolekelen, och ΔFosB selwer. Déi potenziell Auswierkunge vun de Differenzniveau vun der Basislinn vun ΔFosB tëschent Altersgruppen ass ähnlech wéi déi proposéiert Ënnerscheeder tëscht Rassstämme (Haile et al., 2001). Tatsächlech antréihsen eis datt dës ähnlech Stressdifferenzen ënnert verschiddene Mais fonnt ginn. Et ass och méiglech, datt d'Mais vun ënnerschiddlech Alter anerersäits molekulär Adaptatiounen an Gebidder vum Gehir net sinn wéi den Nukleus accumbens. Eng weider Analyse mat Periadolescent Mäusen mat genetesch entwéckelten Ännerungen an den Niveaue vu Schlësselmolekülen a konkurrent Verhaltensbeobachtungen testen dës Hypothesen weider.
Noten
- Received Abrëll 8, 2002.
- Versioun gouf kritt August 6, 2002.
- akzeptéiert August 8, 2002.
Dës Aarbecht gouf vun nationalen Institutiounen fir Gesondheet / National Institut fir Neurologesch Stéierungen ënnerstëtzt a Stroke Grant NS41871 (MEE a EMU) an Institut National iwwer Drogenmëssbrauch Gréng P30-DA13429 (EMU).
De Korrespondenz sollt op den Dr. Michelle E. Ehrlich, Thomas Jefferson University, Curtis 310, 1025 Walnut Street, Philadelphia, PA 19107, geregelt ginn. E-Mail: [Email geschützt].
- Copyright © 2002 Society for Neuroscience
;