Skirtingi DeltaFosB indukcijos modeliai smegenyse, naudojant narkotikus. (2008)

Visiškas tyrimas

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.

Šaltinis

Psichiatrijos katedra, Teksaso universiteto Pietvakarių medicinos centras, Dallas, Teksasas 75390-9070, JAV.

Abstraktus

Reaguojant į lėtinę stimuliaciją, „DeltaFosB“ transkripcijos faktorius kaupiasi ir išlieka smegenyse. Šis kaupimasis po chroniško poveikio piktnaudžiavimui narkotikais anksčiau buvo įrodyta, kad Vakarų blotai labiausiai paveikė striatų regionuose, įskaitant nugaros striatumą (caudate / putamen) ir branduolį accumbens. Šiame tyrime taikėme imunohistochemiją, kad anatomiškai tiksliau nustatytume DeltaFosB indukciją visame graužikų smegenyje po chroniško gydymo vaistais. Mes taip pat išplėtėme ankstesnius tyrimus, susijusius su kokainu, morfinu ir nikotinu, į du papildomus piktnaudžiavimo vaistus: etanolį ir Delta (9) -tetrahidrokanabinolį (Delta (9) -THC, veikliąją medžiagą marihuanoje). Čia parodome, kad kiekvienas iš keturių piktnaudžiavimo narkotikų, kokaino, morfino, etanolio ir deltos (9) -THC, lėtinis, bet ne ūminis, stipriai sukelia DeltaFosB branduolių accumbens, nors skirtingi modeliai pagrindiniame ir lukšto subregionuose šios branduolys buvo matomi skirtingiems vaistams. Vaistai taip pat skyrėsi DeltaFosB indukcijos laipsniu nugaros striatume. Be to, visi keturi vaistai sukėlė DeltaFosB prefrontalinėje žievėje, o didžiausias poveikis pastebėtas vartojant kokainą ir etanolį, o visi vaistai sukėlė DeltaFosB nedideliu mastu amygdaloje. Be to, visi vaistai sukėlė DeltaFosB hippokampe, o, išskyrus etanolį, didžioji šio indukcijos dalis buvo matoma dentate. Mažesni DeltaFosB indukcijos lygiai buvo pastebėti kitose smegenų srityse, reaguojant į tam tikrą gydymą vaistais. Šie duomenys suteikia papildomų įrodymų, kad DeltaFosB indukcija branduoliuose accumbens yra įprastas visų piktnaudžiavimo narkotikų poveikis ir kad, be branduolių, kiekvienas vaistas sukelia DeltaFosB regione specifiniu būdu smegenyse.

ĮVADAS

Ūminis kokaino poveikis sukelia trumpalaikį transkripcijos faktorių c-Fos ir FosB indukciją striatų regionuose (Graybiel ir kt., 1990; Hope ir kt., 1992; Young ir kt., 1991), o lėtinis poveikis vaistinių preparatų rezultatams susikaupus AFosB stabilizuotoms izoformoms, sutrumpintam fosB geno jungimo variantui (Hiroi ir kt., 1997; Hope ir kt., 1994; Moratalla ir kt., 1996; Nye ir kt., 1995). Indukavus ΔFosB šiuose regionuose keletą savaičių išlieka dėl neįprasto baltymo stabilumo. Naujausi tyrimai parodė, kad ΔFosB stabilumą sąlygoja pilno ilgio FosB ir visų kitų Fos šeimos baltymų (Carle ir kt., 2007) C-galuose randamų degronų domenų nebuvimas ir ΔFosB fosforilinimas N -terminus (Ulery ir kt., 2006). Priešingai, lėtinis vaisto vartojimas nepakeičia fosB premRNR susiejimo į ΔfosB mRNR ir mRNR stabilumą (Alibhai et al., 2007), kuris dar rodo, kad dominuojantis mechanizmas yra ΔFosB baltymo kaupimasis.

Augantys įrodymai rodo, kad ΔFosB indukcija striatų regionuose, ypač ventraliniame striatume arba branduolyje accumbens, yra svarbi priklausomybės aspektų tarpininkavimui. OsFosB perteklinė ekspresija šiuose indukuojamų bitransgeninių pelių regionuose arba per virusų sukeltą genų perdavimą padidina gyvūno jautrumą kokaino ir morfino lokomotoriškai aktyvuojančiam ir naudingam poveikiui, tuo tarpu dominuojančio neigiamo ΔFosB antagonisto (vadinamas Δc- Jun) turi priešingą poveikį (Kelz ir kt., 1999; McClung ir Nestler, 2003; Peakman ir kt., 2003; Zachariou ir kt., 2006). Įrodyta, kad ΔFosB overexpression padidina kokaino skatinamąją motyvaciją (Colby ir kt., 2003). Be to, ΔFosB pirmenybę sukelia kokainas paaugliams, kurie gali prisidėti prie padidėjusio pažeidžiamumo priklausomybei (Ehrlich et al., 2002).

Nepaisant šių įrodymų, lieka svarbių klausimų. Nors buvo pranešta, kad daugelis kitų piktnaudžiavimo vaistų, įskaitant amfetaminą, metamfetaminą, morfiną, nikotiną ir fenciklidiną, vartojimas sukelia ΔFosB striatų regionuose (Atkins ir kt., 1999; Ehrlich ir kt., 2002; McDaid et al. 2006b; Muller ir Unterwald, 2005; Nye ir kt., 1995; Nye ir Nestler, 1996; Pich ir kt., 1997; Zachariou ir kt., 2006), yra mažai informacijos apie etanolio ir Δ9-tetrahidrokanabinolio poveikį. (Δ9-THC, veiklioji medžiaga marihuanoje). Du ankstesni tyrimai parodė, kad FosB panašus imunoreaktyvumas indukuojamas hippokampe ir tam tikrose kitose smegenų vietose etanolio ištraukimo metu, tačiau lieka neaišku, ar šis imunoreaktyvumas reiškia AFosB arba visą ilgį FosB (Bachtell et al., 1999; Beckmann ir kt., 1997; ). Etanolio ir (Δ9-THC yra ypač svarbus tyrimas, nes tai yra du plačiausiai vartojami narkotikai, vartojami JAV šiandien (SAMHSA, 2005).) Be to, nors buvo įrodyta, kad piktnaudžiavimo stimuliatoriais ar opiatais narkotikai sukelia ΔFosB tam tikri kiti izoliuoti smegenų regionai, kurie, be branduolio accumbens ir dorsalinio striatumo, apima prefrontalinę žievę, amygdalą, ventralinį pallidumą, ventralinį tegmentalinį plotą ir hipokampą (Liu ir kt., 2007; McDaid ir kt., 2006a, 2006b; Nye et al., 1995; Perrotti ir kt., 2005), nėra sisteminio ΔFosB indukcijos smegenyse kartografavimo atsakant į lėtinį vaisto poveikį.

Šio tyrimo tikslas buvo panaudoti imunohistochemines procedūras, kad sukeltų ΔFosB indukciją smegenyse po keturių prototipinių piktnaudžiavimo narkotikų vartojimo: kokaino, morfino, etanolio ir Δ9-THC.

MEDŽIAGOS IR METODAI

gyvūnai

Visi eksperimentai buvo atlikti naudojant patinų Sprague Dawley žiurkes (Charles River, Kingston, 250 – 275 g). Gyvūnai buvo laikomi dviejuose narvuose ir buvo pririšti prie gyvūnų kambario sąlygų vieną savaitę prieš pradedant eksperimentus. Jie turėjo laisvą prieigą prie maisto ir vandens. Eksperimentai buvo atlikti pagal protokolus, kuriuos persvarstė Teksaso universiteto „Southwestern Medical Center“ instituto gyvūnų priežiūros ir naudojimo komitetas.

Narkotikų gydymas

Lėtinis kokainas

Žiurkės (n = 6 vienoje grupėje) buvo gautos du kartus per parą kokaino hidrochlorido injekcijos (15 mg / kg ip; Nacionalinis narkotikų vartojimo institutas, Bethesda, MD), ištirpintos 0.9% fiziologiniame tirpale 14 dienoms. Kontrolinės žiurkės (n = 6 vienoje grupėje) gavo 0.9% fiziologinio tirpalo ip injekcijas pagal tą pačią lėtinę procedūrą. Visos injekcijos buvo atliktos gyvūnų namuose. Nustatyta, kad šis gydymo režimas sukuria tvirtus elgesio ir biocheminius pritaikymus (žr. Hope ir kt., 1994).

Kokaino savęs administravimas

Gyvūnai (n = 6 vienoje grupėje) buvo apmokyti paspausti 45 mg sacharozės granulių svirtį. Po šio treniravimo gyvūnai buvo šeriami ad libitum ir chirurgiškai implantuojami pentobarbitalinės anestezijos metu su lėtiniu žiediniu kateteriu (Silastic tubing, Green Rubber, Woburn, MA), kaip aprašyta anksčiau (Sutton ir kt., 2000). Kateteris pateko į poodį, kad išeitų iš nugaros per 22 matuoklio kannę (Plastics One, Roanoke, VA), įmontuotą į kranioplastinį cementą, ir pritvirtintą Marlex chirurginiu tinklu (Bard, Cranston, RI). Savęs įvedimas buvo atliekamas operantinėse bandymo kamerose (Med Associates, St. Alban, VT), kurios buvo skirtingos nuo gyvūno namo narvelio ir buvo išdėstytos kitame kambaryje. Kiekviena kamera buvo uždengta garso slopinančiu korpusu, turinčiu infuzinio siurblio agregatą, sudarytą iš Razel A modelio siurblio (Stamford, CT) ir 10 ml stiklo švirkšto, prijungto prie skysčio pasukimo (Instech, Plymouth Meeting, PA) . Tygono vamzdelis sujungė sukamąjį elementą prie gyvūno kateterio ir buvo uždarytas metaline spyruokle. Kiekvienoje operacinėje kameroje buvo dvi svirtys (4 × 2 cm2, esančios 2 cm nuo grindų). Savarankiško gydymo metu vienas 20 g svirties paspaudimas ant aktyvios svirties sukėlė iv. Kokaino infuziją (0.5 mg / kg 0.1 ml infuzijos) per 5 infuzijos intervalą. Po infuzijos buvo atliktas 10 laiko tarpas, kurio metu nudegė namų apšvietimas ir atsakas nerado jokių pasekmių. Namų apšvietimo apšvietimas parodė, kad pasibaigė laiko tarpas. Neaktyvios svirties svirtis nesukėlė jokių pasekmių. Gyvūnai, patys vartoję kokainą per 14 paros 4-h testų sesijas (6 dienas per savaitę) tamsiame cikle; vidutinė paros dozė buvo ~ 50 mg / kg. Jų grupių grupė buvo tvarkoma vienodai tik su kokaino infuzijomis, kai jų savarankiškai vartojantys vaistiniai preparatai buvo vartojami. Sūrio kontrolinių gyvūnų grupei buvo leista sverti, kad būtų užpurškiama druskos tirpalu. Nustatyta, kad šis gydymo režimas sukelia tvirtus elgesio ir biocheminius pritaikymus (žr. Sutton ir kt., 2000).

Lėtinis morfinas

Morfino granulės (kurių kiekvienoje yra 75 mg morfino bazės; Nacionalinis piktnaudžiavimo narkotikais institutas) buvo implantuotos sc kartą per parą 5 dienoms (n = 6). Kontrolinės žiurkės per 5 dienas iš eilės buvo atliktos apgaulingos operacijos (n = 6). Nustatyta, kad šis gydymo režimas sukelia tvirtus elgesio ir biocheminius pritaikymus (žr. Nye ir Nestler, 1996).

Δ9-THC

9-THC buvo ištirpinti 1: 1: 18 etanolio, emulsijos ir fiziologinio tirpalo tirpale. Pelės buvo švirkštos po oda du kartus per parą su 9-THC arba nešikliu 15 dienoms. Pradinė Δ9-THC dozė buvo 10 mg / kg ir dozė padvigubėjo kas tris dienas iki galutinės 160 mg / kg dozės. Mes naudojome Δ9-THC peles, nes buvo įrodyta, kad šis gydymo režimas sukelia tvirtą elgesio ir biocheminį pritaikymą šiai rūšiai (Sim-Selley ir Martin, 2002).

Etanolis

Etanolis (iš 95% atsargų; Aaper, Shelbyville, KY) buvo įvedamas mitybos požiūriu pilnai skystoje dietoje. Ši standartinė etanolio procedūra apima 7% [masės / tūrio (tūrio)] etanolio skyrimą laktalbumino / dekstrozės pagrindo dietoje 17 dienoms, per kurias žiurkės paprastai vartoja etanolį 8 – 12 g / kg per parą ir pasiekti etanolio kiekį kraujyje iki 200 mg / dl (Criswell ir Breese, 1993; Frye ir kt., 1981; Knapp ir kt., 1998). Mityba buvo baigta mityba (su vitaminų, mineralų ir kitų maistinių medžiagų koncentracija, gauta iš ICN mokslinių tyrimų dietos ir kaloriškai subalansuota (su dekstroze) su žiurkėmis ir kontrolinėmis žiurkėmis. dietos kiekis, atitinkantis vidutinę etanolio dietos patyrusių žiurkių suvartojimą prieš dieną. Abiejų grupių etanolio ekspozicijos laikotarpiu (neparodytas) šioms grupėms būdingas stiprus elgesio ir biocheminis pritaikymas (žr. Knapp et al., 1998).

Imunohistochemistry

Aštuoniolika iki 24 h po paskutinio gydymo, gyvūnai buvo giliai anestezuoti chloro hidratu (Sigma, St. Louis, MO) ir intracardialiai perfuzuoti 200 ml 10 mM fosfatiniu buferiniu tirpalu (PBS), po to 400 ml 4% paraformaldehido PBS. Smegenys buvo pašalintos ir laikomos per naktį 4% paraformaldehidu 4 ° C temperatūroje. Kitą rytą smegenys buvo perkelti į 20% glicerolį 0.1 M PBS tirpale, skirtame apsaugoti nuo kriogeninio poveikio. Koroniniai pjūviai (40 µm) buvo nupjauti užšaldantį mikrotomą (Leica, Bannockburn, IL) ir tada apdoroti imunohistochemijai. FosB ir FosB imunoreaktyvumai buvo nustatyti naudojant du skirtingus triušių polikloninius antikūnus. Vienas antiserumas, iškeltas prieš FosB C-terminalą, kuris nėra AFosB (aa 317 – 334), atpažįsta visą ilgį FosB, bet ne ΔFosB (Perrotti ir kt., 2004). Kitas antiserumas, „pan-FosB“ antikūnas, buvo iškeltas prieš vidinį FosB regioną ir atpažįsta FosB ir ΔFosB (sc − 48; Santa Cruz biotechnologijos, Santa Cruz, CA).

FosB panašus dažymas buvo nustatytas naudojant avidino-biotino peroksidazės komplekso metodą. Taikant šią procedūrą, smegenų sekcijos pirmą kartą buvo apdorotos 0.3% H2O2, kad būtų sunaikintos endogeninės peroksidazės, o po to inkubuojamos 1 h 0.3% Triton X-100 ir 3% normalaus ožkų serume, kad būtų sumažintas nespecifinis ženklinimas. Po to audinių sekcijos buvo inkubuojamos per naktį kambario temperatūroje 1% normalaus ožkų serume, 0.3% Triton X-100 ir pan-FosB antikūnuose (1: 5000). 1.5: 1 h: 200 praskiedimas biotiniluoto ožkos antirabbito imunoglobulinu (DakoCytomation, Carpinteria, CA), plaunamas ir 1.5 h skirtas 1: 200 avidino ir biotino komplekso praskiedimas iš Elite rinkinio (Vector Laboratories, Burlingame, CA). Peroksidazės aktyvumas buvo vizualizuotas reaguojant su diaminobenzidinu (Vector Laboratories). FosB-imunoreaktyvių ląstelių skaičiui skaičiuoti buvo naudojamos koduotos skaidrės. Kodas nebuvo sugadintas, kol nebuvo atliktas individualaus eksperimento tyrimas.

FosB panašaus imunoreaktyvumo nustatymo metu buvo atliktas dvigubas fluorescencinis žymėjimas FosB-specifiniu (C-galiniu; 1: 500) antikūnu ir pan-FosB antikūnu (sc − 48; 1: 200), siekiant nustatyti, ar indukuotas baltymas iš tikrųjų buvo ΔFosB. Buvo naudojamas paskelbtas protokolas (Perrotti ir kt., 2005). Baltymai buvo vizualizuoti naudojant CY2 ir CY3 fluoroforais pažymėtus antrinius antikūnus (Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA). Baltymų ekspresijos lokalizavimas atliktas konfokaliniu mikroskopu (Axiovert 100; LSM 510 su META emisijos bangos ilgiais 488, 543 ir 633; Zeiss, Thornwood, NY). Čia pateikti vaizdai buvo užfiksuoti šioje sistemoje ir atstovauja 1 µm storio sekciją per Z plokštumą.

Statistinė analizė

Reikšminga ΔFosB + ląstelių indukcija buvo įvertinta naudojant t-testus arba vienpusius ANOVA, po to atlikus Newman-Keuls testą kaip post hoc analizę. Visos analizės buvo pakoreguotos, kad būtų galima palyginti kelis kartus. Duomenys išreiškiami kaip vidutinis ± SEM. Statistinis reikšmingumas buvo apibrėžtas kaip P <0.05.

REZULTATAI

ΔFosB indukcija smegenyse

Norėdami tiesiogiai palyginti ΔFosB indukcijos smegenyse modelius, reaguojant į skirtingus piktnaudžiavimo narkotikus tipus, mes vartojome keturis prototipinius vaistus: kokainą, morfiną, etanolį ir Δ9-THC, o po paskutinio vaisto poveikio ištyrėme ΔFosB ekspresiją 18 – 24 h. . Mes naudojome standartinius vaistų gydymo režimus, kurie literatūroje parodė, kad atsiranda elgsenos ir biocheminių lėtinės vaistų poveikio pasekmių (žr. Skyrių „Medžiagos ir metodai“). ΔFosB lygiai buvo kiekybiškai nustatyti imunohistochemijos pagrindu, daugiausia dėmesio skiriant vidutinio smegenų ir priekinių smegenų regionams, susijusiems su narkotikų atlygiu ir priklausomybe. Šis smulkus ΔFosB indukcijos žemėlapis buvo atliktas su Pan-FosB antikūnu, kuris atpažįsta ir ΔFosB, ir visą ilgį FosB. Tačiau žinome, kad visas stebimas imunoreaktyvumas kiekvienam vaistui priklauso tik nuo ΔFosB, nes antikūnai, selektyvūs pilno ilgio FosB (žr. Skyrių „Medžiaga ir metodai“), nerado jokių teigiamų ląstelių. Be to, visas „FBBB“ antikūnų aptiktas imunoreaktyvumas buvo prarastas fosB knockout pelėse, kurios patvirtina šio antikūno specifiškumą fosB geno produktams, o ne kitiems Fos šeimos baltymams. Šie kontroliniai duomenys parodyti kokainui 1 paveiksle, bet buvo stebimi ir visiems kitiems vaistams (nenurodyti). Šie atradimai nenuostabu, nes 18 – 24 h laiko taške, naudojamame šiame tyrime, tikėtina, kad visas paskutinio vaisto vartojimo sukeltas pilnas ilgis FosB susilpnins, paliekant stabilesnį ΔFosB kaip vienintelį fosB geną likęs produktas (žr. Chen ir kt., 1995; Hope ir kt., 1994).

Pav 1

Dvigubai žymėti fluorescencinę imunohistochemiją naudojant anti-FosB (pan-FosB, Santa-Cruz) arba anti-FosB (C-galo) antikūnus per gyvūnų, gydytų ūminiu ar lėtiniu kokainu, branduolį ir kontrolinę žiurkę. Pan-FosB antikūnų dėmės (daugiau ...)

Bendros šio tyrimo išvados pateiktos I lentelėje. Nustatyta, kad kiekvienas iš keturių vaistų smarkiai sukelia ΔFosB smegenyse, nors iš dalies skiriasi kiekvieno vaisto indukcijos.

I lentelė

ΔFosB indukcija smegenyse piktnaudžiavimo narkotikais

ΔFosB indukcija striatų regionuose

Dramatiškiausias ΔFosB indukcija buvo pastebėta branduolio accumbens ir dorsal striatum (caudate / putamen), kur visi keturi vaistai sukėlė baltymą (2 pav. 4). Tai parodoma kiekybiškai 5 paveiksle. ΔFosB indukcija buvo matoma tiek branduolio accumbens branduoliuose, tiek lukštuose. Daugumai narkotikų taip pat pastebėtas tvirtas ΔFosB indukcija. Išimtis buvo Δ9-THC, kuris, nepaisant stiprių tendencijų, labai nesukėlė ΔFosB branduolyje accumbens lukšto ar dorsalinės striatum (žr. 4; I lentelė). Įdomu tai, kad etanolis davė didžiausią ΔFosB indukciją branduolio accumbens šerdyje, palyginti su kitais gydymo būdais.

Pav 2

ΔFosB indukcija žiurkės branduolyje kaupiasi kontrolinėje žiurkėje (A) arba po lėtinio gydymo etanoliu (B), morfinu (C) ar kokainu (D). FosB tipo imunoreaktyvumo lygiai buvo analizuojami imunohistocheminiu metodu, naudojant visos FosB antikūnus. (daugiau ...)

Pav 4

ΔFosB indukcija pelės smegenyse po lėtinio Δ9-THC gydymo. FosB tipo imunoreaktyvumo lygiai buvo analizuojami imunohistocheminiu metodu naudojant Pan-FosB antikūnus kontroliniuose (A, C, E) ir lėtiniuose Δ9-THC (B, D, F) gyvūnuose. Pastaba (daugiau ...)

Pav 5

ΔFosB indukcijos kiekybinis įvertinimas striatų regionuose po lėtinio morfino, Δ9-THC, etanolio ir kokaino gydymo. Juostiniai grafikai rodo vidutinį ΔFosB + ląstelių skaičių kontroliniuose ir lėtiniu morfinu paveiktuose gyvūnuose (daugiau ...)

ΔFosB indukcija pagal valios ir priverstinio vaisto poveikį

Atsižvelgiant į dramatišką ΔFosB indukciją striatų regionuose, mes buvome suinteresuoti nustatyti, ar vaisto gebėjimas sukelti baltymą šiuose regionuose kinta priklausomai nuo valios ir priverstinio vaisto poveikio. Norėdami išspręsti šį klausimą, tyrėme žiurkių grupę, kuri patys vartojo kokainą 14 dienoms, ir palygino ΔFosB indukciją šiuose gyvūnuose su tais, kurie gavo kokaino infuzijas ir tik tuos, kurie gavo tik druską. Kaip parodyta 6 paveiksle, savarankiškai vartojamas kokainas stipriai sukėlė ΔFosB branduolių accumbens (tiek šerdies, tiek apvalkalo subregionuose) ir nugaros striatum, su lygiavertės indukcijos laipsniais, vartojamais savarankiškai vartojamų vaistų atžvilgiu. Šių dviejų gyvūnų grupių ΔFosB indukcijos apimtis buvo didesnė nei nustatyta, kai buvo sušvirkšta kokaino injekcija (žr. 5), greičiausiai dėl didesnio kokaino kiekio savanoriško eksperimento metu (dienos dozės: 50 mg / kg iv vs 30 mg / kg ip).

Pav 6

ΔFosB indukcijos kiekybinis įvertinimas striato regionuose po lėtinio kokaino vartojimo. Juostiniai grafikai rodo vidutinį ΔFosB + ląstelių skaičių kontroliniuose gyvūnuose ir gyvūnuose, kurie buvo gydomi kokainu, šerdyje ir (daugiau ...)

ΔFosB indukcija kituose smegenų regionuose

Be striato komplekso, lėtinis piktnaudžiavimo vaistų vartojimas sukėlė ΔFosB keliose kitose smegenų srityse (žr. I lentelę). Turėtume pabrėžti, kad I lentelėje pateikti duomenys yra pusiau kiekybiniai ir neatspindi tikslaus ΔFosB indukcijos kiekybinio įvertinimo, kaip atlikta striata regionuose (5 ir 6 pav.). Nepaisant to, esame įsitikinę ΔFosB indukcija šiuose ne striataliniuose regionuose: ΔFosB šiuose regionuose bazinių sąlygų praktiškai negalima nustatyti, todėl nuoseklus ΔFosB nustatymas po lėtinio vaisto poveikio yra statistiškai reikšmingas (P <0.05 x 2).

Tikslus visų vaistų indukcija buvo pastebėta prefrontalinėje žievėje, kai atrodo, kad morfinas ir etanolis didžiausią įtaką daro daugelyje sluoksnių (4 ir 7 pav.). Visi keturi vaistai taip pat sukėlė mažus ΔFosB indukcijos lygius stria terminalo (BNST) lovos branduolyje, priekinės komisijos (IPAC) galinės galūnės tarpinėje branduolyje ir visame amygdala komplekse (8 pav.). Taip pat buvo pastebėtas papildomas poveikis, būdingas tam tikriems vaistams. Kokainas ir etanolis, bet ne morfinas ar Δ9-THC, parodė, kad šoninėje pertvaroje sukelia mažą ΔFosB koncentraciją, o vidurio pertvaroje nebuvo matoma indukcija. Visi vaistai sukėlė ΔFosB hippokampe ir, išskyrus etanolį, didžioji šio indukcijos dalis buvo matoma dentato gyrus (I ir 9 lentelės). Priešingai, etanolis sukėlė labai mažai ΔFosB dentate gyrus ir vietoj CA3-CA1 sub-laukuose sukėlė didelį baltymų kiekį. Kokainas, morfinas ir etanolis, bet ne Δ9-THC, sukėlė nedidelį ΔFosB indukcijos periaqueductal pilka lygį, o tik kokainas sukėlė ΔFosB ventraliniam tegmentalui, o substantijos nigroje nebuvo pastebėta indukcijos (žr. I lentelę) ).

Pav 7

ΔFosB indukcija kontrolinės žiurkės (A) prefrontalinėje žievėje arba po lėtinio gydymo etanoliu (B), morfinu (C) ar kokainu (D). FosB tipo imunoreaktyvumo lygiai buvo analizuojami imunohistocheminiu metodu, naudojant visos FosB antikūnus. Ženklinimas (daugiau ...)

Pav 8

ΔFosB indukcija kontrolinės žiurkės (A) amigdalos baziniuose šoniniuose ir centriniuose medialiniuose branduoliuose arba žiurkėms, kurioms buvo skiriamas lėtinis etanolis (B), morfinas (C) ar kokainas (D). Imunohistocheminiu būdu buvo analizuojami į FosB panašaus imunoreaktyvumo lygiai (daugiau ...)

Pav 9

ΔFosB indukcija kontrolinės žiurkės (A) hipokampe arba žiurkėms, gydomoms lėtiniu etanoliu (B), morfinu (C) ar kokainu (D). FosB tipo imunoreaktyvumo lygiai buvo analizuojami imunohistocheminiu metodu, naudojant visos FosB antikūnus. Ženklinimas (daugiau ...)

DISKUSIJA

Daugybė tyrimų parodė, kad daugelio piktnaudžiavimo narkotikų, įskaitant kokainą, amfetaminą, metamfetaminą, morfiną, nikotiną ir fenciklidiną, lėtinis vartojimas sukelia transkripcijos faktorių ΔFosB branduoliuose ir dorsaliniuose striatuose. (Žr. nuorodų skyrių „Įvadas“; peržiūrėtas McClung ir kt., 2004; Nestler ir kt., 2001). ΔFosB indukcija striatų regionuose taip pat buvo pastebėta po to, kai vartojama natūrali nauda, ​​pvz. (Werme ir kt., 2002). Be to, buvo pateikta keletas pranešimų apie mažesnius ΔFosB indukcijos lygius tam tikruose kituose smegenų regionuose, įskaitant prefrontalinę žievę, amygdalą, ventralinį pallidumą, ventralinį tegmentalą ir hipokampą (Liu ir kt., 2007; McDaid ir kt., 2006a, 2006b; Nye ir kt., 1996; Perrotti ir kt., 2005), reaguojant į kai kuriuos iš šių piktnaudžiavimo vaistų, tačiau niekada nebuvo sisteminio ΔFosB vaisto indukcijos smegenų kartografavimo. Be to, nepaisant daugelio piktnaudžiavimo narkotikų tyrimų, du iš labiausiai paplitusių medžiagų - etanolio ir Δ9-THC - iki šiol nebuvo tiriami dėl jų gebėjimo sukelti ΔFosB. Šio tyrimo tikslas buvo atlikti pradinį ΔFosB kartavimą smegenyse, atsakant į lėtinį keturių prototipinių piktnaudžiavimo vaistų vartojimą: kokainą, morfiną, etanolį ir Δ9-THC.

Mūsų tyrimo pagrindiniai rezultatai yra tai, kad etanolis ir Δ9-THC, kaip ir visi kiti piktnaudžiavimo vaistai, sukelia didelius ΔFosB kiekius striatų komplekse. Šie rezultatai toliau nustato ΔFosB indukciją šiuose regionuose kaip bendrą, lėtinį prisitaikymą prie beveik visų piktnaudžiavimo narkotikų (McClung ir kt., 2004). Indukcijos modelis striatų komplekse šiek tiek skyrėsi įvairiems vaistams. Visi stipriai sukėlė ΔFosB branduolyje, o visi vaistai, išskyrus Δ9-THC-reikšmingai sukeltą ΔFosB branduolyje accumbens ir dorsalinę striatumą, taip pat buvo stiprių tendencijų, kad Δ9-THC sukeltų panašų poveikį pastaruosius regionus. Branduolys accumbens branduolys ir apvalkalas yra svarbūs smegenų atlyginimų regionai, kurie, kaip įrodyta, yra svarbūs piktnaudžiavimo narkotikų naudos veiksniai. Panašiai ir nugaros striatumas buvo susijęs su narkotikų vartojimo kompulsiniu ar įpročiu pobūdžiu (Vanderschuren ir kt., 2005). Iš tiesų, įrodyta, kad ΔFosB indukcija šiuose regionuose padidina atsaką į kokainą ir morfiną, taip pat padidina atsaką į natūralius atlygius, tokius kaip ratų veikimo elgesys ir maisto vartojimas (Colby ir kt., 2003; Kelz et al., 1999, Olausson ir kt., 2006, Peakman ir kt., 2003, Werme ir kt., 2003, Zachariou ir kt., 2006). Reikia atlikti tolesnį darbą, siekiant nustatyti, ar ΔFosB indukcija šiuose regionuose tarpininkauja panašiems funkciniams pritaikymams individo jautrumui kitų piktnaudžiavimo narkotikų naudingam poveikiui.

ΔFosB indukcija striatų regionuose nėra vaisto savanoriško suvartojimo funkcija. Taigi, mes parodėme, kad savarankiškas kokaino vartojimas sukėlė tokį patį ΔFosB laipsnį branduolių accumbens ir nugaros striatume, kaip matyti gyvūnams, gavusiems lygiavertes vaisto injekcijas. Šie rezultatai rodo, kad ΔFosB indukcija striatume reiškia piktnaudžiavimo vaistų farmakologinį poveikį, nepriklausomai nuo gyvūno kontrolės vaisto poveikio atžvilgiu. Ryškiai priešingai, neseniai parodėme, kad savarankiškas kokaino vartojimas sukelia kelis kartus didesnius ΔFosB kiekius orbitofrontalinėje žievėje, lyginant su kokaino vartojimu (Winstanley ir kt., 2007). Šis poveikis buvo specifinis orbitofrontalinei žievei, nes lygiaverčiai ΔFosB indukcijos lygiai buvo pastebėti prefrontalinėje žievėje šiose dviejose gydymo sąlygose. Taigi, nors ΔFosB indukcija nėra susijusi su vaisto suvartojimo valios kontrole striatų regionuose, panašu, kad tokius motyvacinius veiksnius įtakoja tam tikri aukštesniuose žievės centruose.

Taip pat pateikiame pusiau kvantitatyvius duomenis, kad visi keturi piktnaudžiavimo vaistai sukelia ΔFosB keliose smegenų zonose už striatų komplekso, nors ir apskritai mažiau. Šios kitos smegenų sritys buvo prefrontalinė žievė, amygdala, IPAC, BNST ir hipokampas.. Vaisto indukcija ΔFosB prefrontalinėje žievėje ir hipokampe gali būti susijusi su kai kuriais piktnaudžiavimo narkotikų poveikiais pažintiniam veikimui, nors tai dar turi būti tiesiogiai ištirta. Amygdala, IPAC ir BNST yra susiję su asmens atsako į aversyvius stimulus reguliavimu. Dėl to atsiranda galimybė, kad ΔFosB indukcija šiuose regionuose po ilgalaikio piktnaudžiavimo narkotikais vaistų reguliuoja emocinio elgesio reguliavimą už atlygį. Bus įdomu išnagrinėti šias galimybes būsimuose tyrimuose.

Keturi čia piktnaudžiaujantys narkotikai taip pat sukėlė tam tikrą narkotikų poveikį. Kokainas išskirtinai sukėlė ΔFosB ventralinio tegmentalio srityje, kaip pranešta anksčiau (Perrotti ir kt., 2005). Taip pat kokainas ir etanolis išskirtinai sukėlė žemus ΔFosB kiekius šoninėje pertvaroje. Δ9-THC buvo unikali mažiau dramatiškam poveikiui ΔFosB indukcijai, lyginant su kitais piktnaudžiavimo vaistais, branduolio accumbens apvalkale ir nugaros striatum, kaip minėta anksčiau. N9-THC taip pat buvo unikalus tuo, kad lėtinis šio vaistinio preparato poveikis, priešingai nei visi kiti, nesukėlė žemo ΔFosB kiekio periaqueductal pilka. Atsižvelgiant į hipokampo ir pertvaros vaidmenį kognityvinėje funkcijoje ir šių regionų vaidmenį, taip pat periaqueductal pilką reguliuojant gyvūno reakciją į stresines situacijas, regioninis ir narkotikų specifinis ΔFosB indukcija šiuose regionuose gali būti svarbūs aspektai. vaisto poveikis smegenims.

Apibendrinant galima pasakyti, kad ΔFosB indukcija smegenų smegenų atlyginimų regionuose buvo plačiai demonstruojama kaip bendras lėtinis prisitaikymas prie piktnaudžiavimo narkotikais. Mes išplėtėme šią sąvoką, parodydami, kad du papildomi ir plačiai piktnaudžiaujantys vaistai, etanolis ir Δ9-THC, taip pat sukelia ΔFosB šiuose smegenų regionuose. Mes taip pat identifikuojame keletą kitų smegenų sričių, susijusių su kognityvinės funkcijos ir streso atsakais, kurie rodo skirtingą ΔFosB indukcijos laipsnį reaguojant į lėtinį vaisto poveikį. Kai kurie iš šių atsakymų, kaip antai ΔFosB indukcija striatų regionuose, yra paplitę visuose čia tiriamuose piktnaudžiavimo vaistuose, o atsakymai kitose smegenų srityse yra labiau priklausomi nuo narkotikų. Šie rezultatai dabar bus nukreipti būsimus tyrimus apibūdinti ΔFosB indukcijos vaidmenį tose kitose smegenų srityse. Jie taip pat padeda apibrėžti galimą ΔFosB antagonistų naudojimą kaip įprastą narkomanijos sindromų gydymą.

Pav 3

ΔFosB indukcija žiurkės uodegos putamene kontrolinėje žiurkėje (A) arba po lėtinio gydymo etanoliu (B), morfinu (C) ar kokainu (D). FosB tipo imunoreaktyvumo lygiai buvo analizuojami imunohistocheminiu metodu, naudojant visos FosB antikūnus. (daugiau ...)

Padėka

Sutarties stipendija: Nacionalinis piktnaudžiavimo narkotikais institutas.

NUORODOS

1. Alibhai IN, Žalioji TA, Nestler EJ. FosB ir ΔfosB mRNR ekspresijos reguliavimas: In vivo ir in vitro tyrimai. Brain Res. 2007: 11: 4322 – 4333.

2. Atkins JB, Atkins J, Carlezon WA, Chlanas J, Nye HE, Nestler EJ. Specifinė AFosB indukcija, pakartotinai vartojant tipinius ir netipinius antipsichozinius vaistus. Sinapsija. 1999; 33: 118 – 128. [PubMed]

3. Bachtell RK, Wang YM, Freeman P, Risinger FO, Ryabinin AE. Alkoholio vartojimas sukelia smegenų srities selektyvius pokyčius indukuojamų transkripcijos faktorių ekspresijoje. Brain Res. 1999; 847: 157 – 165. [PubMed]

4. Beckmann AM, Matsumoto I, Wilce PA. AP-1 ir Egr DNR surišimo aktyvumas žiurkių smegenyse padidėja etanolio pašalinimo metu. J Neurochem. 1997; 69: 306 – 314. [PubMed]

5. Carle TL, Alibhai IN, Wilkinson MB, Kumar A, Nestler EJ. Protosomos priklausomi ir nepriklausomi FosB destabilizavimo mechanizmai: FosB degronų domenų identifikavimas ir poveikis ΔFosB stabilumui. Eur J Neurosci. 2007; 25: 3009 – 3019. [PubMed]

6. Chen JS, Nye HE, Kelz MB, Hiroi N, Nakabeppu Y, Hope BT, Nestler EJ. ΔFosB ir FosB tipo baltymų reguliavimas elektrokonvulsinių traukulių (ECS) ir kokaino gydymu. Mol Pharmacol. 1995; 48: 880 – 889. [PubMed]

7. Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. ΔFosB pagerina kokaino skatinimą. J Neurosci. 2003; 23: 2488 – 2493. [PubMed]

8. Criswell HE, Breese GR. Panašus etanolio ir flumazenoilio poveikis pasireiškiant vėžiu vengimo reakcijai, kai buvo nutrauktas gydymas lėtiniu etanoliu. Br J Pharmacol. 1993: 110: 753 – 760. [PMC free article] [PubMed]

9. Ehrlich ME, Sommer J, Canas E, Unterwald EM. Periadolescent pelėms būdingas padidėjęs ΔFosB reguliavimas, reaguojant į kokainą ir amfetaminą. J Neurosci. 2002; 22: 9155 – 9159. [PubMed]

10. Frye GD, Chapin RE, Vogel RA, Mailman RB, Kilts CD, Mueller RA, Breese GR. Ūminio ir lėtinio 1,3-butano diolio poveikio centrinės nervų sistemos funkcijai poveikis: palyginimas su etanoliu. J Pharmacol Exp Ther. 1981; 216: 306 – 314. [PubMed]

11. Graybiel AM, Moratalla R, Robertsonas HA. Amfetaminas ir kokainas sukelia specifinį c-fos geno aktyvumą strio kai kurių matricų skyriuose ir striatumo limbiniuose padaliniuose. Proc Natl Acad Sci USA. 1990: 87: 6912 – 6916. [PMC free article] [PubMed]

12. Hiroi N, Brown J, Haile C, Ye H, Greenberg ME, Nestler EJ. FosB mutantinės pelės: lėtinis su kokainu susijusių Foso baltymų indukcija ir padidėjęs jautrumas kokaino psichomotoriniams ir naudingiems poveikiams. Proc Natl Acad Sci USA. 1997: 94: 10397 – 10402. [PMC free article] [PubMed]

13. Hope BT, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Greitos ankstyvosios geno ekspresijos reguliavimas ir AP-1 surišimas žiurkių branduolyje akrobatinio lėtinio kokaino. Proc Natl Acad Sci US A. 1992, 89: 5764 – 5768. [PMC free article] [PubMed]

14. Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. Ilgalaikio AP-1 komplekso, kurį sudaro kintantys Fos tipo baltymai smegenyse, sukėlimas lėtiniu kokainu ir kitais lėtiniais gydymais. Neuronas. 1994; 13: 1235 – 1244. [PubMed]

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 . Transkripcijos faktoriaus ΔFosB ekspresija smegenyse kontroliuoja jautrumą kokainui. Gamta. 1999; 401: 272 – 276. [PubMed]

16. Knapp DJ, Duncan GE, įgulos FT, Breese GR. Foso tipo baltymų ir ultragarso vokalizacijos indukcija etanolio ištraukimo metu: tolesni įrodymai dėl nutraukimo sukelto nerimo. Alkoholio Clin Exp Res. 1998; 22: 481 – 493. [PubMed]

17. Liu HF, Zhou WH, Zhu būstinė, Lai MJ, Chen WS. M (5) muskarino receptoriaus antisensinio oligonukleotido mikroinjekcija į VTA slopina FosB ekspresiją NAc ir heroino jautrių žiurkių hippokampe. Neurosci Bull. 2007; 23: 1 – 8. [PubMed]

18. McClung CA, Nestler EJ. CREB ir ΔFosB geno ekspresijos ir kokaino atlygio reguliavimas. Nat Neurosci. 2003; 6: 1208 – 1215. [PubMed]

19. McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. ΔFosB: molekulinis jungiklis, skirtas ilgalaikiam prisitaikymui smegenyse. Mol Brain Res. 2004; 132: 146 – 154. [PubMed]

20. McDaid J, Dallimore JE, Mackie AR, Napier TC. Poveikis akrobaliniuose ir pallidiniuose pCREB ir ΔFosB žiurkių morfino jautrumo pokyčiuose: koreliacijos su receptorių sukeltomis elektrofiziologinėmis priemonėmis ventraliniame pallidume. Neuropsichofarmakologija. 2006a: 31: 1212 – 1226. [PMC free article] [PubMed]

21. McDaid J, Graham MP, Napier TC. Metamfetamino sukeltas jautrinimas skirtingai keičia pCREB ir Δ-FosB visoje žinduolių smegenų limbinėje grandinėje. Mol Pharmacol. 2006b; 70: 2064 – 2074. [PubMed]

22. Moratalla R, Elibol R, Vallejo M, Graybiel AM. Tinklo lygio pokyčiai indukuojamų Fos-Jun baltymų ekspresijoje striatume chroniško gydymo ir nutraukimo metu. Neuronas. 1996; 17: 147 – 156. [PubMed]

23. Muller DL, Unterwald EM. D1 dopamino receptoriai moduliuoja ΔFosB indukciją žiurkių striatume po pertrūkio morfino skyrimo. J Pharmacol Exp Ther. 2005; 314: 148 – 154. [PubMed]

24. „Nestler EJ“, „Barrot M“, „Self DW“. ΔFosB: ilgalaikis molekulinis jungiklis priklausomybei. Proc Natl Acad Sci USA. 2001: 98: 11042 – 11046. [PMC free article] [PubMed]

25. Nye HE, Nestler EJ. Lėtinių fosų sukeltų antigenų indukcija žiurkių smegenyse lėtiniu morfino vartojimu. Mol Pharmacol. 1996; 49: 636 – 645. [PubMed]

26. Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Farmakologiniai tyrimai, susiję su lėtinio „Fra“ (su antigenu) susijusio su kokainu reguliavimu striatume ir branduoliuose. J Pharmacol Exp Ther. 1995; 275: 1671 – 1680. [PubMed]

27. Olausson P, Jentsch JD, Tronson N, Neve R, Nestler EJ, Taylor FR. ΔFosB į branduolį accumbens reguliuoja sustiprintą instrumentinį elgesį ir motyvaciją. J Neurosci. 2006; 26: 9196 – 9204. [PubMed]

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. Inducible, smegenų srities specifinė dominuojančio neigiamo c-Jun mutanto ekspresija transgeninėse pelėse mažina jautrumą kokainui. Brain Res. 2003; 970: 73 – 86. [PubMed]

29. Perrotti LI, Hadeishi Y, Barrot M, Duman RS, Nestler EJ. ΔFosB indukcija su lydinčiais smegenų struktūromis po lėtinio streso. J Neurosci. 2004; 24: 10594 – 10602. [PubMed]

30. Perrotti LI, Bolanos CA, Choi KH, Russo SJ, Edwards S, Ulery PG, Wallace D, Self DW, Nestler EJ, Barrot M. ΔFosB kaupiasi GABAerginės ląstelės populiacijoje ventralinės tegmentalinės srities užpakalinėje uodegoje po gydymo psichostimuliantais. Eur J Neurosci. 2005; 21: 2817 – 2824. [PubMed]

31. Pich EM, Pagliusi SR, Tessari M, Talabot-Ayer D, Hooft van Huijsduijnen R, Chiamulera C. Bendri nikotino ir kokaino priklausomybės savybių neuronų substratai. Mokslas. 1997; 275: 83 – 86. [PubMed]

32. SAMHSA. O. o. A. Studijos, Nacionalinė alkoholio ir narkotikų informacijos kliringo įstaiga. Rockville, MD: NSDUH serija H-28; 2005. 2004 nacionalinio narkotikų vartojimo ir sveikatos tyrimo rezultatai: nacionaliniai rezultatai.

33. Sim-Selley LJ, Martin BR. Lėtinio R - (+) - [2,3-dihidro-XNUM-metil-5 - [(morfolinil) metil] pirolo [3, 1,2-de] -NNXX-b enzoksazinil] - (3-naftalenil) metanono mezilato poveikis (WIN1,4-1) arba delta (55,212) -tetrahidrokannabinolis dėl kanabinoidų receptorių adaptacijos pelėms. J Pharmacol Exp Ther. 2: 9: 2002 – 303. [PMC free article] [PubMed]

34. Sutton MA, Karanian DA, Self DW. Veiksniai, lemiantys kokaino ieškojimo elgseną abstinencijos metu žiurkėms. Neuropsichofarmakologija. 2000; 22: 626 – 641. [PubMed]

35. Ulery PG, Rudenko G, Nestler EJ. FosB stabilumo reguliavimas fosforilinimo būdu. J Neurosci. 2006; 26: 5131 – 5142. [PubMed]

36. Vanderschuren LJ, Di Ciano P, Everitt BJ. Nugaros striatumo įtraukimas į kokaino kontrolę. J Neurosci. 2005; 25: 8665 – 8670. [PubMed]

37. Werme M, Messer C, Olson L, Gilden L, Thorén P, Nestler EJ, Brené S. ΔFosB reguliuoja ratų važiavimą. J Neurosci. 2002; 22: 8133 – 8138. [PubMed]

38. Winstanley CA, LaPlant Q, Theobald DEH, Green TA, Bachtell RK, Perrotti LI, DiLeone FJ, Russo SJ, Garth WJ, Self DW, Nestler EJ. ΔFosB indukcija orbitofrontalinėje žievėje tarpininkauja toleruojant kokaino sukeltą pažinimo disfunkciją. J Neurosci. 2007; 27: 10497 – 10507. [PubMed]

39. Jauni ST, Porrino LJ, Iadarola MJ. Kokainas sukelia striatalų c-fos-imunoreaktyvius baltymus per dopaminerginius D1 receptorius. Proc Natl Acad Sci USA. 1991: 88: 1291 – 1295. [PMC free article] [PubMed]

40. Zachariou V, Bolanos CA, Selley DE, Theobald D, Cassidy MP, Kelz MB, Shaw-Lutchman T, Berton O, Sim-Selley LJ, DiLeone RJ, Kumar A, Nestler EJ. ΔFosB: esminis ΔFosB vaidmuo branduolyje accumbens morfino veikloje. Nat Neurosci. 2006; 9: 205 – 211. [PubMed]