Periadolescent pelės parodyti patobulintą ΔFosB Upregulation reakciją į kokainą ir amfetaminą (2002)

J Neuroscience. 2002 Nov 1;22(21):9155-9.
 

Šaltinis

Nathan Kline institutas, Orangeburgas, Niujorkas, 10962, JAV. [apsaugotas el. paštu]

Abstraktus

Vaikai ir paaugliai vis dažniau patiria psichostimuliatorių, neteisėtai arba bendrų neuropsichiatrinių ligų gydymui, pvz., Dėmesio trūkumo sutrikimui su ir be hiperaktyvumo. Nepaisant plačiai paplitusių psichomotorinių stimuliatorių naudojimo jaunesnėse amžiaus grupėse, mažai žinoma apie lėtines molekulines neuroadaptyvias reakcijas į šiuos agentus nesubrendusiose smegenyse. Čia mes parodome, kad po lėtinio psichostimuliatorių vartojimo kokainas ir amfetamino, transkripcijos faktorius DeltaFosB yra reguliuojamas periadolescent pelės bet ne po nujunkymo ar suaugusiųjų pelės. Indukcija DeltaFosB taip pat pasireiškia tik caudate putamen periadolescent pelės po amfetamino administracija. Šie rezultatai rodo išskirtinį plastiškumą kritinės molekulės paauglių smegenyse, reguliuojančiame psichostimuliantinį poveikį, ir rodo, kad šie neuroadaptyvūs pokyčiai gali būti susiję su tarpininkavimu sustiprintas priklausomybės tendencijos paauglystėje, palyginti su suaugusiuoju.

Įvadas

Psichostimuliantai naudojami bendriems vaikystės sutrikimams, tokiems kaip dėmesio trūkumo hiperaktyvumo sutrikimui gydyti. Be to, paauglių piktnaudžiavimas stimuliatoriais, įskaitant amfetaminą ir kokainą, yra dažnas amžius, kai yra įrodymų, kad suaugusiesiems yra didesnės priklausomybės tendencijos (Estroff ir kt., 1989; Myers ir Anderson, 1991). Nepaisant duomenų apie vystymąsi reguliuojamus elgesio poveikius, mažai žinoma apie molekulinę neuroadaptyvią reakciją į nesubrendusias smegenis, kurios atsiranda šių vaistų skyrimo metu. Kokainas ir amfetaminas gali sukelti ilgalaikius elgesio pokyčius iš dalies, stimuliuodami dopamino D1receptorių ir transkripcijos faktorių, įskaitant ΔFosB, koncentracijos padidėjimą nugaros striatume (ty caudate putamen) ir ventralinėje stiatumoje (ty branduolių accumbens) (Chen ir kt., 1997). ΔFosB kiekio padidėjimas, galbūt stabilizuojant baltyminius produktus, išlieka kelias savaites po lėtinio kokaino ar amfetamino poveikio ir yra bent iš dalies reguliuojamas dopamino signalo perdavimo būdu (Chen ir kt., 1997; Nestler ir kt., 2001).

Vidutinė jaunų gyvūnų dopaminerginė sistema labai kinta dėl kintančių kritinių molekulių kiekio normalaus vystymosi metu, įskaitant dopaminą D1receptorius DARPP-32 (dopamino ir cAMP reguliuojamas fosfoproteinas; Mr 32 kDa) ir cAMP (Ehrlich ir kt., 1990;Teicher ir kt., 1993; Perrone-Capano ir kt., 1996; Tarazi ir kt., 1999;Andersen, 2002). Todėl per šį laikotarpį psichostimuliantams, kurie didina dopaminerginę neurotransmisiją, ekspozicija gali lemti kiekybiškai ir / arba kokybiškai skirtingus molekulinius atsakus, įskaitant ΔFosB ekspresijos pokyčius. Norint išbandyti hipotezę, kad lėtiniu psichostimuliantų poveikiu yra priklausomi nuo amžiaus priklausantys neuroadaptyvieji atsakai, serijiniuose eksperimentuose buvo tiriamos trys pelių grupės: suaugusieji (60 d seni injekcijos pradžioje), periadolescent (33 d seni injekcijos pradžioje), ir po nujunkymo (24 d senas injekcijos pradžioje). Tai yra pirmasis tiesioginis molekulinio neuroadaptyvaus atsako į lėtinį psichostimuliatorių poveikį šiuose trijose amžiaus grupėse palyginimas. Mes nustatėme, kad po identiškų gydymo paradigmų, periadolescent pelės rodo padidintą AFosB reguliavimą, reaguojant į tiek kokainą, tiek amfetaminą.

MEDŽIAGOS IR METODAI

Gyvūnai ir narkotikų vartojimas. Vyriškos CD-1 pelės (Charles River Laboratories, Kingston, NY) buvo laikomos 12 val. / Tamsiame cikle (6: 00 AM iki 6: 00 PM) su ad libitumprieiga prie maisto ir vandens. Prieš pradedant injekciją gyvūnams buvo leista prisitaikyti prie gyvūnų kambario mažiausiai 10 d. Gyvūnus tvarkė du tyrėjai, kurie atliko visas injekcijas toje pačioje patalpoje, kurioje buvo laikomi gyvūnai. Visi gyvūnai buvo nujunkyti amžiaus 21 d. Injekcijos prasidėjo 24 (po nujunkymo), 33 (periadolescent) arba 60 (suaugusiųjų) amžiaus. Gyvūnai gavo 20 mg / kg kokaino (Sigma, St. Louis, MO), 5 mg / kg amfetamino (Sigma) arba lygiavertį tirpalo tūrį intraperitoniniu būdu tarp 4: 00 ir 5: 00 PM kasdien 7 d. Po trumpo CO poveikio gyvūnams gyvūnai buvo nužudyti2 10: 00 AM dieną po paskutinės injekcijos. Smegenys buvo nedelsiant išimtos iš kaukolės, o caudatinis putamenas ir branduolys accumbens buvo greitai išskaldyti ant ledo. Visi išskaidymai buvo atliekami iš koroninių smegenų griežinėlių, kurį atliko vienas tyrėjas, o baltymų ekstraktai buvo paruošti iš šviežių audinių be užšalimo. Visos gyvūnų procedūros buvo patvirtintos Institucijos gyvūnų priežiūros ir naudojimo komitete ir atitiko Nacionalinius sveikatos institutus Laboratorinių gyvūnų priežiūros ir naudojimo vadovas.

Western blot analizė. Analizuojant Western blot tyrimus, kiekviename mėginyje kiekvienam 40% SDS-poliakrilamido gelio keliui buvo atliktas vienodas baltymų kiekis (20 μg caudato putamenui ir 10 μg branduoliams accumbens), kai buvo išmatuotas baltymų koncentracijos BCA tyrimu (Pierce, Rockford, IL). Vienodas baltymų įkrovimas taip pat buvo patikrintas vizualizuojant bendrą baltymą Ponceau Red po perkėlimo į nitroceliuliozę ir / arba blotavimą su anti-aktino antikūnu (1: 500; Sigma). Foso antigeno (FRA) antiserumą, kuris atpažįsta ΔFosB izoformas, dosniai suteikė dr. M. Iadarola (Nacionaliniai sveikatos institutai, Bethesda, MD) ir vartojo 1 koncentraciją: 4000. Ankstesni tyrimai (Chen ir kt., 1997; Hiroi ir kt., 1997), įskaitant FRA antiserumo preadsorbciją su M-peptido imunogenu, parodė šio antiserumo specifiškumą. DARPP-32 5a monokloninį antikūną, naudojamą 1: 10,000, gausiai suteikė Drs. Hugh Hemmings ir Paul Greengard (Rokfelerio universitetas, Niujorkas, NY). Dopamino transporterio (DAT) antikūnas buvo iš Chemicon (Temecula, CA). Blotai reagavo su NEN-DuPont (Boston, MA) chemiluminescencijos sistema ir veikiami plėvelės. FosB imunoreaktyvumo densitometrinės vertės buvo gautos naudojant „ScanAnalysis for Apple“ (Biosoft, Ferguson, MO). Statistinis reikšmingumas buvo nustatytas naudojant vienpusį ANOVA, po to - post-hoc Tukey daugkartinis palyginimo testas arba neporinis, dviejų uodegų studentas t bandymas, kaip nurodyta paveikslėlių legendose. Vaistų gydymo eksperimentų atveju kiekvienos amžiaus grupės analizė atlikta atskiru dėmimu, todėl kiekviena fiziologinio tirpalo grupė buvo savavališkai priskirta 100% vertei palyginti amžiaus grupes. Ontogeninių tyrimų metu visų amžiaus grupių mėginiai buvo analizuojami vienu metu.

REZULTATAI

ΔFosB indukcija po kokaino ir amfetamino atsiranda tik periadolescinių pelių branduolyje.

ΔFosB ekspresija buvo matuojama branduolio accumbens ir caudate putamen po pašalinimo, periadolescent ir suaugusių pelių po 7 d amfetamino arba kokaino vartojimo. Branduolys accumbens yra smegenų regionas, kuris, kaip manoma, yra labai svarbus tarpininkaujant psichostimuliantų naudingam poveikiui. ΔFosB imunoreaktyvumas (35 kDa) buvo pasirinktinai sukeltas periadolescinių gyvūnų branduolyje po lėtinio amfetamino vartojimo. 1 A) arba kokainas (pav. 1 B). Atvirkščiai, ΔFosB (35 kDa) kiekiai po atjunkymo ar suaugusių gyvūnų branduolių akumbuose reikšmingai nepasikeitė.1 A,B). Caudate putamen ΔFosB koncentracija (35 kDa) taip pat buvo žymiai padidėjusi po lėtinio amfetamino vartojimo tik periadolescentuose gyvūnuose (Fig.2 A). Visose trijose amžiaus grupėse po lėtinio kokaino vartojimo ūfato putameno reikšmingai padidėjo ΔFosB (35 kDa) ekspresija.2 B). Tačiau indukcijos dydis buvo didžiausias periadolescentiniuose gyvūnuose, ypač lyginant su po atjunkančiais gyvūnais. 2 B). Kitos FRA ir Fos izoformos visose amžiaus grupėse nepakito (duomenys nerodomi).

Pav. 1.

ΔFosB imunoreaktyvumas branduolyje accumbens po lėtinio psichostimuliatoriaus vartojimo. CD-1 pelės buvo švirkštos vieną kartą per parą su fiziologiniu tirpalu, amfetaminu arba kokainu 7 d, pradedant nuo 24 dienos (P24; po nujunkymo), 33 diena (P33; periadolescent) arba 60 dieną (Suaugęs). ΔFosB (35 kDa) imunoreaktyvumo lygiai branduolyje accumbens rodomi po lėtinio amfetamino (A) arba kokainas (B) administracija. Tipiški fiziologinio tirpalo imunoblotai (S), amfetamino (A) ir kokaino (C) švirkščiama po nujunkymo (P24), periadolescent (P33), o suaugusieji pelės rodomos viršutinės plokštės. Apatinės plokštės parodyti bazinį ΔFosB ekspresijos vidurkį ± SEM procentą. n kiekvienos grupės vertės rodomos barai. Reikšmingas AFosB padidėjimas buvo rastas tik periadolescinių pelių branduoliuose. *p <0.05; **p <0.01 (studento t bandymas; druskos ir narkotikų).

Pav. 2.

ΔFosB imunoreaktyvumas caudate putamen po lėtinio psichostimuliatoriaus vartojimo. CD-1 pelės buvo švirkštos vieną kartą per parą su fiziologiniu tirpalu, amfetaminu arba kokainu 7 d, pradedant nuo 24 dienos (P24; po nujunkymo), 33 diena (P33; periadolescent) arba 60 dieną (Suaugęs). ΔFosB (35 kDa) imunoreaktyvumo lygiai caudate putamen yra rodomi po lėtinio amfetamino (A) arba kokainas (B) administracija. Tipiški fiziologinio tirpalo imunoblotai (S), amfetamino (A) ir kokaino (C) švirkščiamos periadolescent pelės (P33) rodomiviršutinės plokštės. Apatinės plokštės parodyti bazinį ΔFosB ekspresijos vidurkį ± SEM procentą. n kiekvienos grupės vertės rodomos barai. Reikšmingas amfetamino sukeltas ΔFosB imunoreaktyvumo padidėjimas aptiktas tik periadolescinių pelių caudate putamen (A). Lėtinis kokaino vartojimas padidino ΔFosB visose trijose amžiaus grupėse (B). *p <0.05; **p <0.01 (studento t bandymas; druskos ir narkotikų).

Po lėtinio kokaino ar amfetamino DAT ir DARPP-32 koncentracijos nesikeičia

Keletas pagrindinių molekulių, išreikštų dopaminerginiais ir / arba dopaminoceptiniais neuronais, įskaitant DARPP-32, D1 dopamino receptorių ir DAT, prisideda prie ūminių ir lėtinių atsakų į psichostimuliantus (\ tMoratalla ir kt., 1996; Fienberg ir kt., 1998; Sora ir kt., 1998; Gainetdinov ir kt., 2001). DARPP-32, D duomenys1 receptorių ir DAT nulinės ir DAT nulemtos pelės rodo sudėtingą jų lygių ryšį, dopaminerginio aktyvumo reguliavimą ir atsaką į psichostimuliatorius. Iš tiesų, DARPP-32 nulinės pelės, kurios gauna lėtinį kokainą, ΔFosB indukcija nevyksta.Fienberg ir kt., 1998). Tačiau suaugusiems pelėms 7 d poveikis 20 mg / kg kokaino nekeičia viso DARPP-32 kiekio (Fienberg ir kt., 1998). DAT baltymų reguliavimas anksčiau nebuvo pastebėtas pelėms, veikiančioms chroniškai psichostimuliantams, nors kai kurioms rūšims buvo pranešta apie radioligandų prisijungimo prie dopamino transporterio pokyčius (Letchworth ir kt., 2001). Čia matavome DARPP-32 ir DAT baltymų lygius, kad nustatytume, ar šių baltymų ekspresija pasikeičia po lėtinio psichostimuliantų vartojimo bet kuriame iš trijų pelių amžių. Mūsų išvados rodo, kad po to, kai kokainas ar amfetaminas buvo vartojamas ilgai, bet kokioje trijų amžiaus grupių grupėse, reikšmingai nesikeitė viso DARPP-32 ar DAT koncentracija visame caudate putamen ar branduolyje. 1).

Peržiūrėkite šią lentelę:

1 lentelė.

DARPP-32 ir DAT santykinės densitometrijos vertės amfetamino ir su kokainu gydomose P24, P33 ir suaugusiųjų pelėse, lyginant su kontroline, druskos verte, savavališkai nustatyta 100%

ΔFosB baziniai lygiai yra reguliuojami pagal vystymąsi

Išnagrinėjome ΔFosB ontogeniją, nes suaugusiems pelėms, turinčioms genetiškai modifikuotą ΔFosB ekspresiją striatume, padidėjo elgesio atsakas į psichostimuliatorius (Kelz ir kt., 1999). Mes nustatėme, kad ΔFosB baziniai lygiai jaunesniems gyvūnams buvo gerokai mažesni, palyginti su suaugusiais, tiek caudate putamen, tiek branduolių accumbens (Fig.3 A). Dopamino sistemos funkcinių žymenų lygiai, įskaitant DARPP-32 (Ehrlich ir kt., 1990), DAT (Perrone-Capano ir kt., 1996) ir dopamino receptoriai (Teicher ir kt., 1993; Tarazi ir kt., 1999) taip pat yra reguliuojami. Ankstesnės ataskaitos apie CD-1 peles rodo, kad pogimdyminė DARPP-32 yra didžiausia po gimdymo 28 (P28) (Ehrlich ir kt., 1990). Žiurkių caudate putamen ir nucleus accumbens, D1nuo P28 iki P40 (Teicher ir kt., 1993; Tarazi ir kt., 1999), bet panašūs tyrimai nebuvo atlikti pele. Priešingai, čia mes nustatėme, kad DAT baltymų kiekis caudate putamen ir nucleus accumbens buvo pastovus tarp postnatalinės dienos 24 ir suaugusiojo amžiaus. 3 B). Taigi santykiniai santykiai tarp D1 DAT, DARPP-32 ir ΔFosB skiriasi skirtingose ​​amžiaus grupėse, todėl gali atsirasti skirtumų D1 receptorių aktyvumas, galintis paveikti ΔFosB indukcijos laipsnį.

Pav. 3.

ΔFosB ir DAT vystymosi išraiška. A, ΔFosB (35 – 37 kDa) imunoreaktyvumas naivių CD-1 pelių caudate putamen ir branduolių accumbens kaip amžiaus funkcija. Reprezentatyvūs imunoblotai parodyti viršutinės plokštės.Apatinės plokštės parodykite trijų pelių vidurkį ± SEM. *p <0.05, suaugusiesiems, palyginti su P24; #p <0.05, suaugusiesiems, palyginti su P36 (Tukey daugkartinis palyginimo testas po ANOVA). B, DAT imunoreaktyvumo dititometrinės vertės caudate putamen ir branduolių accumbens naiviems CD-1 pelėms kaip amžiaus funkcija. DAT lygis trijose amžiaus grupėse nesiskyrė.

DISKUSIJA

Psichomotorinių stimuliatorių elgesio poveikis priklauso nuo amžiaus. Priklausomybės tendencijos yra didžiausios paauglystėje, kai neteisėtų medžiagų vartojimas didėja (Estroff ir kt., 1989; Myers ir Anderson, 1991). Tiesą sakant, jaunesni vaikai dažnai tampa disforiniais, kai jie patiria psichostimuliatorių, o paaugliai ir suaugusieji patiria euforiją (Rapoport ir kt., 1980). Graužikų modeliuose kai kuriuose tyrimuose teigiama, kad periadolesciniems gyvūnams nustatytas didesnis pradinis aktyvumo lygis (\ tSpyruoklė ir stabdys, 1983) ir pakeistas atsakas į psichostimuliatorius, palyginti su jaunesniais ir vyresniais gyvūnais. Taigi, jų reakcija į ūminį mažos dozės vartojimą psichostimuliantams, palyginti su nujunkymu ir suaugusiems gyvūnams, rodo mažiau judėjimo stimuliacijos ir naujovių, tačiau padidėjus hiperaktyvumui po didelio dozės vartojimo. Lėtinio vartojimo metu jautrumas kokaino sukeltam judėjimui yra didesnis periadolescinėms žiurkėms, palyginti su suaugusiais, tuo tarpu jautrumas stereotipams yra mažesnis. Be to, mikrodializės duomenys atskleidė skirtumus tarp periadolinių ir suaugusių žiurkių dėl jautrumo amfetamino sukeltam dopamino išsiskyrimui (Laviola ir kt., 1995; Adriani ir kt., 1998; Adriani ir Laviola, 2000;Laviola ir kt., 2001). Tačiau yra prieštaringų tyrimų dėl ilgalaikio reaktyvumo su kokainu po metilfenidato skyrimo paaugliams žiurkėms (Brandon ir kt., 2001; Andersen ir kt., 2002). Pastarosiose dviejose ataskaitose pabrėžiama, kad sunku palyginti tyrimus, kai naudojamos skirtingos eksperimentinės paradigmos. Bandymai palyginti elgesio tyrimus su jaunesniais gyvūnais dar labiau painiojami naudojant įvairias rūšis ir veisles.

Pelė tampa vis svarbesniu gyvūnų modeliu psichostimuliantų vartojimo ir piktnaudžiavimo tyrimuose, ir tai yra pirmoji sisteminė molekulinės neuroadaptyvios reakcijos analizė trimis skirtingais pelės ar bet kurios kitos rūšies vystymosi amžių. Ankstesni tyrimai, iš kurių mes sukūrėme gydymo paradigmas, parodė ΔFosB padidėjimą laukinių tipo suaugusių žiurkių izoliuotame nugaros ir ventraliniame striatume po lėtinio kokaino ir amfetamino vartojimo (Hope ir kt., 1994; Nye ir kt., 1995; Turgeon ir kt., 1997), tačiau tik kombinuotame dorsaliniame ir ventraliniame striatume arba izoliuotame laukinio tipo suaugusiųjų pelių po stichijos po lėtinio kokaino (\ tFienberg ir kt., 1998; Zachariou ir kt., 2001).

Dabar mes demonstruojame erdvinį ir kiekybinį psichostimuliantų sukeltų ΔFosB skirtumą po atjunkymo, periadolescent ir suaugusiems pelėms. Padidėjusio atsako stebėjimą periadoliniuose gyvūnuose, lyginant su suaugusiais ir po atjunkymo, sustiprina faktas, kad atsakas yra panašus kokaino ir amfetamino gydomoms pelėms. Psichostimuliantai kokainas ir amfetaminas didina sinaptinį dopaminą, taip pat serotonino ir norepinefrino, bet skirtingų mechanizmų. Kokainas jungiasi prie plazmalemmos transporterių dopamino, serotonino ir norepinefrino atžvilgiu ir slopina jų atpirkimą į presinaptinius terminalus. Priešingai, amfetaminas skatina šių siųstuvų išsiskyrimą. Selektyvi ΔFosB indukcija tik periadolinio amžiaus grupės branduolyje po stimuliatoriaus skyrimo 7 d ir santykinai padidėjusi ΔFosB indukcija caudate putamen gali būti neurobiologinė reprezentacija arba anksčiau pastebėtos padidėjusios tendencijos piktnaudžiauti psichostimuliantais priežastis. Amžiaus grupė (Estroff ir kt., 1989; Myers ir Anderson, 1991) ir kiti ilgalaikiai genų ekspresijos pokyčiai, kurie skirtingose ​​amžiaus grupėse skiriasi (\ tAndersen ir kt., 2002). Be to, šie skirtumai gali būti reguliuojami vystymosi pokyčiais pagrindinių molekulių lygiuose, įskaitant patį ΔFosB. Galimi ΔFosB skirtumų skirtumai tarp amžiaus grupių yra panašūs į siūlomus skirtumus tarp žiurkių padermių skirtumų (Haile ir kt., 2001). Tiesą sakant, mes tikimės, kad panašūs padermės skirtumai bus nustatyti tarp inbred pelių. Taip pat įmanoma, kad skirtingų amžiaus grupių pelės skirtingose ​​molekulėse prisitaikytų prie kitų smegenų, išskyrus branduolius. Papildoma analizė naudojant periadolescines peles su genetiškai modifikuotais pagrindinių molekulių lygių pokyčiais ir tuo pačiu metu elgsenos stebėjimais toliau tikrins šias hipotezes.

Išnašos

    • Įstojo į Balandis 8, 2002.
    • Gauta peržiūra Rugpjūčio 6, 2002.
    • Priimta Rugpjūčio 8, 2002.
  • Šį darbą palaikė Nacionaliniai sveikatos institutai / Nacionalinis neurologinių sutrikimų ir insulto paramos institutas NS41871 (MEE ir EMU) ir Nacionalinis piktnaudžiavimo narkotikais institutas P30-DA13429 (EPS).

  • Korespondencija turėtų būti adresuojama dr. Michelle E. Ehrlich, Thomas Jefferson universitetas, Curtis 310, 1025 Walnut Street, Filadelfija, PA 19107. El. Paštas: [apsaugotas el. paštu].

NUORODOS

Straipsniai, kuriuose minimas šis straipsnis