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, DW Self, Nestler EJ.
Source
Jabatan Psikiatri, Pusat Perubatan Southwestern Universiti Texas, Dallas, Texas 75390-9070, Amerika Syarikat.
Abstrak
Faktor transkripsi DeltaFosB berkumpul dan berterusan di otak sebagai tindak balas kepada rangsangan kronik. Pengumpulan ini selepas pendedahan kronik terhadap dadah penyalahgunaan telah dibuktikan sebelumnya oleh Blot Barat yang paling dramatik di kawasan-kawasan yang striatal, termasuk striatum dorsal (caudate / putamen) dan accumbens nukleus. Dalam kajian ini, kami menggunakan immunohistochemistry untuk menentukan dengan ketepatan anatomi yang lebih besar induksi DeltaFosB sepanjang otak tikus selepas rawatan dadah kronik. Kami juga melanjutkan penyelidikan sebelumnya yang melibatkan kokain, morfin, dan nikotin kepada dua ubat penyalahgunaan, etanol dan Delta (9) -tetrahydrocannabinol (Delta (9) -THC, bahan aktif dalam ganja). Kami menunjukkan di sini bahawa empat ubat penyalahgunaan, kokain, morfin, etanol, dan Delta (9) -THC yang kronik, tetapi tidak akut, pentadbiran dari setiap ubat-ubatan yang berlainan di subkelompok inti dan shell nukleus ini kelihatan untuk ubat yang berbeza. Ubat-ubatan ini juga berbeza dalam peringkat induksi DeltaFosB di striatum dorsal. Di samping itu, keempat-empat ubat yang menyebabkan DeltaFosB dalam korteks prefrontal, dengan kesan paling besar yang diperhatikan dengan kokain dan etanol, dan semua ubat yang menyebabkan DeltaFosB sedikit sebanyak dalam amigdala. Selain itu, semua ubat yang menyebabkan DeltaFosB dalam hippocampus, dan, kecuali etanol, kebanyakan induksi ini dilihat pada dentata. Tahap induksi DeltaFosB yang lebih rendah dilihat di kawasan otak yang lain sebagai tindak balas terhadap rawatan dadah tertentu. Penemuan ini memberikan bukti lanjut bahawa induksi DeltaFosB dalam nukleus accumbens adalah tindakan umum hampir semua ubat penyalahgunaan dan, di luar nukleus akrab, setiap ubat membangkitkan DeltaFosB dalam cara yang khusus di kawasan otak.
PENGENALAN
Pendedahan akut terhadap kokain menyebabkan induksi sementara faktor-faktor transkripsi c-Fos dan FosB di kawasan-kawasan striatal (Graybiel et al., 1990; Hope et al., 1992; Young et al., 1991), manakala pendedahan kronik kepada keputusan ubat dalam pengumpulan isoforms stabil dari ΔFosB, varian sambatan yang dipotong daripada gen fosB (Hiroi et al., 1997; Hope et al., 1994; Moratalla et al., 1996; Nye et al., 1995). Setelah diinduksi, ΔFosB berterusan di kawasan ini selama beberapa minggu kerana kestabilan protein yang luar biasa. Penyelidikan yang lebih baru-baru ini telah menunjukkan bahawa kestabilan FosB diantarkan oleh ketiadaan domain degron yang terdapat dalam C-termini FosB panjang penuh dan semua protein keluarga Fos lain (Carle et al., 2007) dan oleh fosforilasi ΔFosB pada N -terminus (Ulery et al., 2006). Sebaliknya, pentadbiran ubat kronik tidak mengubah splicing fosB premRNA menjadi mRNA ΔfosB atau kestabilan mRNA (Alibhai et al., 2007), yang seterusnya menunjukkan bahawa pengumpulan protein ΔFosB adalah mekanisme utama yang terlibat.
Bukti yang semakin meningkat menunjukkan bahawa induksi FOSB di kawasan-kawasan yang striatal, khususnya, striatum ventral atau nukleus accumbens, adalah penting dalam pengantara aspek ketagihan. Overexpression dari ΔFosB di kawasan-kawasan ini tikus bitransgenic yang tidak dapat dipisahkan, atau melalui pemindahan gen yang diperantarai virus, meningkatkan kepekaan haiwan terhadap kesan penggerak locomotor dan memberi ganjaran kokain dan morfin, sedangkan ekspresi antagonis negatif yang dominan dari ΔFosB (disebut Δc- Jun) mempunyai kesan yang bertentangan (Kelz et al., 1999, McClung dan Nestler, 2003; Peakman et al., 2003; Zachariou et al., 2006). Overexpression ΔFosB juga telah ditunjukkan untuk meningkatkan motivasi insentif untuk kokain (Colby et al., 2003). Lebih-lebih lagi, ΔFosB secara sengaja diinduksi oleh kokain pada haiwan remaja, yang mungkin menyumbang kepada kelemahan mereka terhadap ketagihan (Ehrlich et al., 2002).
Walaupun bukti ini, soalan-soalan penting tetap ada. Walaupun pentadbiran kronik daripada beberapa ubat-ubatan lain penderaan, termasuk amphetamine, methamphetamine, morfin, nikotin, dan Pensaiklidin, telah dilaporkan untuk mendorong ΔFosB di kawasan-kawasan striatal (Atkins et al, 1999;.. Ehrlich et al, 2002; McDaid et al. 2006b; Muller dan Unterwald, 2005; Nye et al, 1995;. Nye dan Nestler, 1996; Pich et al 1997;.. Zachariou et al, 2006), maklumat sedikit atau tidak boleh didapati mengenai tindakan etanol dan Δ9-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC, bahan aktif dalam ganja). Dua kajian terdahulu menunjukkan bahawa imunoreaktiviti seperti FosB diinduksi di hippocampus dan kawasan otak lain semasa pengeluaran etanol, tetapi masih tidak pasti sama ada imunoreaktiviti ini mewakili ΔFosB atau FosB penuh-panjang (Bachtell et al., 1999; Beckmann et al., 1997 ). Kajian etanol dan (Δ9-THC adalah sangat penting, kerana ini adalah dua ubat penyalahgunaan yang paling banyak digunakan di Amerika Syarikat hari ini (SAMHSA, 2005). Selain itu, walaupun ubat penyalahgunaan atau perangsang opioid telah ditunjukkan untuk mendorong ΔFosB kawasan otak terpencil lain yang tertentu, yang, selain daripada nukleus accumbens dan striatum dorsal, termasuk korteks prefrontal, amygdala, pallidum berkenaan dgn perut, kawasan tegmental berkenaan dgn perut, dan hippocampus (Liu et al, 2007;. McDaid et al, 2006a, 2006b;. Nye et al., 1995; Perrotti et al., 2005), belum ada pemetaan sistematik induksi ΔFosB di otak sebagai tindak balas terhadap pendedahan dadah kronik.
Matlamat kajian ini adalah menggunakan prosedur imunohistokimia untuk memetakan induksi ΔFosB di seluruh otak selepas pentadbiran kronik empat ubat prototaip: penyalahgunaan kokain, morfin, etanol, dan Δ9-THC.
BAHAN DAN KAEDAH
haiwan
Semua eksperimen dijalankan menggunakan tikus Sprague Dawley lelaki (Charles River, Kingston, 250-275 g). Haiwan ditempatkan di dalam setiap sangkar dan terbiasa dengan keadaan bilik haiwan selama satu minggu sebelum eksperimen bermula. Mereka mempunyai akses percuma ke makanan dan air. Eksperimen dijalankan mengikut protokol yang dikaji semula oleh Jawatankuasa Penjagaan dan Penggunaan Haiwan Institusi di Pusat Perubatan Southwestern Universiti Texas di Dallas.
Rawatan ubat
Kokain kronik
Tikus (n = 6 setiap kumpulan) menerima suntikan kokain hidroklorida dua kali sehari (15 mg / kg ip; Institut Kebangsaan Penyalahgunaan Dadah, Bethesda, MD) dibubarkan dalam garam 0.9% untuk hari 14. Tikus kawalan (n = 6 setiap kumpulan) menerima suntikan ip garam 0.9% di bawah prosedur kronik yang sama. Semua suntikan telah diberikan di kandang rumah haiwan. Rejimen rawatan ini telah terbukti menghasilkan penyesuaian tingkah laku dan biokimia yang kuat (lihat Hope et al., 1994).
Cocaine diri pentadbiran
Haiwan (n = 6 setiap kumpulan) dilatih untuk menekan tuil untuk pelarut sukrosa mg 45 mg. Selepas latihan ini, haiwan diberi makan ad libitum dan menjalani pembedahan di bawah anestesia pentobarbital dengan kateter jugular kronik (tiub Silastic, Green Rubber, Woburn, MA) seperti yang diterangkan sebelumnya (Sutton et al., 2000). Catheter melepasi subcutaneously untuk keluar dari belakang melalui kanal 22-gauge (Plastics One, Roanoke, VA), tertanam dalam simen kranioplastik, dan diamankan dengan mesh pembedahan Marlex (Bard, Cranston, RI). Pentadbiran diri dijalankan di dalam bilik ujian operan (Med Associates, St. Alban, VT) yang berbeza secara konteks dari sangkar kandang haiwan dan terletak di dalam bilik yang berbeza. Setiap bilik dilampirkan di dalam bilik bunyi yang dilengkapi dengan pam pameran infus yang terdiri daripada pam Razel Model A (Stamford, CT) dan jarum kaca ml 10 yang disambungkan kepada swivel corong (Instech, Plymouth Meeting, PA) oleh tiub Teflon . Tiub Tygon menyambung swivel ke perhimpunan kateter haiwan dan disertakan oleh spring logam. Setiap ruang pengendali mengandungi dua tuas (4 × 2 cm2, terletak 2 cm dari lantai). Semasa latihan pentadbiran diri, satu batang tuil aktif 20 pada tuas aktif menyampaikan infus iv kokain (0.5 mg / kg per infus ml 0.1) melalui selang infusi 5-s. Penyerapan itu diikuti dengan tempoh waktu keluar 10, di mana lampu rumah dipadamkan dan bertindak balas tidak menghasilkan akibat yang diprogramkan. Pencahayaan cahaya rumah menandakan berakhirnya tempoh masa. Tekan tuas pada tuas tidak aktif tidak menghasilkan akibat. Haiwan kokain yang dikendalikan sendiri semasa sesi ujian 14 harian 4-h (6 hari / minggu) semasa kitaran gelap; Purata pengambilan harian adalah ~ 50 mg / kg. Sekumpulan haiwan yoked ditangani secara identitinya hanya mereka yang menerima pengambilan kokain apabila rakan mereka yang mentadbir sendiri menerima dadah. Sekumpulan haiwan kawalan salin dibenarkan untuk menekan tuangan untuk infusi salin. Rejimen rawatan ini telah terbukti menghasilkan penyesuaian tingkah laku dan biokimia yang kuat (lihat Sutton et al., 2000).
Morfin kronik
Pelet Morfine (masing-masing mengandungi asas morfin 75; Institut Kebangsaan Penyalahgunaan Dadah) telah ditanam sekali sehari untuk 5 hari (n = 6). Tikus kawalan menjalani pembedahan palsu untuk 5 hari berturut-turut (n = 6). Rejimen rawatan ini telah terbukti menghasilkan penyesuaian perilaku dan biokimia yang kuat (lihat Nye dan Nestler, 1996).
Δ9-THC
Δ9-THC dibubarkan dalam larutan 1: 1: 18 etanol, emulphor, dan saline. Tikus disuntik subcutaneously dua kali sehari dengan Δ9-THC, atau kenderaan untuk hari 15. Dosis awal Δ9-THC adalah 10 mg / kg dan dos dua kali ganda setiap tiga hari untuk dos akhir 160 mg / kg. Kami menggunakan tikus untuk Δ9-THC, kerana rejimen rawatan ini telah ditunjukkan untuk menghasilkan penyesuaian perilaku dan biokimia yang kuat dalam spesies ini (Sim-Selley dan Martin, 2002).
Ethanol
Ethanol (dari stok 95; Aaper, Shelbyville, KY) ditadbir dengan cara pemakanan cecair lengkap nutrisi. Prosedur etanol diet piawai ini melibatkan pentadbiran etanol [berat / kelantangan (wt / vol)] 7% dalam diet berasaskan laktalbumin / dextrose untuk hari 17, di mana tikus pada masa itu menggunakan etanol pada 8-12 g / kg / hari dan mencapai tahap etanol darah sehingga 200 mg / dl (Criswell dan Breese, 1993; Frye et al., 1981; Knapp et al., 1998). Diet pemakanan yang lengkap (dengan kepekatan vitamin, mineral, dan nutrien lain yang diperolehi daripada Diet Penyelidikan ICN dan seimbang secara kalori (dengan dextrose) di seluruh tikus yang dikendalikan etanol dan tikus kawalan. Pencocokan intake dicapai dengan memberikan kawalan tikus yang dirawat diet jumlah makanan yang sama dengan purata pengambilan tikus etanol yang dirawat diet sehari sebelumnya. Kedua-dua kumpulan dengan mudah memperoleh berat badan semasa tempoh pendedahan etanol (tidak ditunjukkan). Rawatan rawatan ini telah terbukti menghasilkan penyesuaian perilaku dan biokimia yang kuat (lihat Knapp et al., 1998).
Imunohistokimia
Lapan belas untuk 24 h selepas rawatan terakhir mereka, haiwan mendalam ubat bius dengan hidrat khloral (Sigma, St. Louis, MO) dan intracardially dirempuh dengan 200 ml 10 mM fosfat buffered masin (PBS) diikuti oleh 400 ml 4% paraformaldehyde dalam PBS. Otak dikeluarkan dan disimpan semalaman dalam 4% paraformaldehyde di 4 ° C. Keesokan harinya, otak dipindahkan ke gliserol 20% dalam penyelesaian 0.1 M PBS untuk cryoprotection. Bahagian korona (40 μm) dipotong pada microtome beku (Leica, Bannockburn, IL) dan kemudian diproses untuk imunohistokimia. ΔFosB dan immunoreactivities FosB dikesan menggunakan dua antisera poliklonal arnab yang berbeza. Satu antiserum, yang dibangkitkan terhadap terminal FosB C yang tidak terdapat di ΔFosB (aa 317-334) mengiktiraf FosB panjang penuh, tetapi tidak ΔFosB (Perrotti et al., 2004). Antiserum yang lain, antibodi "pan-FosB", dibangkitkan terhadap kawasan dalaman FosB dan mengakui kedua-dua FosB dan ΔFosB (sc-48; Santa Cruz Bioteknologi, Santa Cruz, CA).
Pewarnaan seperti FosB didedahkan dengan menggunakan kaedah kompleks peroksidase avidin-biotin. Untuk prosedur ini, bahagian otak mula-mula dirawat dengan 0.3% H2O2 untuk memusnahkan peroksidase endogen dan kemudian diinkubasi untuk 1 h dalam 0.3% Triton X-100 dan 3% normal serum kambing untuk meminimakan label tidak spesifik. Bahagian-bahagian tisu kemudian diinkubasi semalaman di suhu bilik dalam serum kambing normal 1%, 0.3% Triton X-100 dan antibodi pan-FosB (1: 5000). Bahagian telah dibasuh, diletakkan untuk 1.5 h dalam 1: 200 pencairan biotinylated kambing-antirabbit immunoglobulin (DakoCytomation, Carpinteria, CA), dicuci, dan diletakkan untuk 1.5 h dalam 1: 200 pencairan kompleks avidin-Biotin dari kit Elite (Vektor Makmal, Burlingame, CA). Aktiviti peroksidase digambarkan oleh tindak balas dengan diaminobenzidine (Vector Laboratories). Slaid terkod digunakan untuk mengira bilangan sel FosB-immunoreaktif. Kod tidak dipecahkan sehingga analisis eksperimen individu selesai.
Setelah immunoreactivity seperti FosB dikesan, pelabelan fluoresen berganda dengan antibodi antibodi dan antibodi Pan-FosB (sc-1; 500: 48) khusus FosB (C-terminus; 1: 200) ΔFosB. Satu protokol yang diterbitkan telah digunakan (Perrotti et al., 2005). Protein telah divisualisasikan menggunakan antibodi sekunder berlabel fluorophore CY2 dan CY3 (Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA). Penyetempatan ekspresi protein dilakukan pada mikroskop confocal (Axiovert 100; LSM 510 dengan panjang gelombang pelepasan META dari 488, 543, dan 633; Zeiss, Thornwood, NY). Imej yang dibentangkan di sini telah ditangkap pada sistem ini dan mewakili seksyen 1 μm-tebal melalui satah Z.
Analisis statistik
Induksi sel ΔFosB + yang signifikan dinilai menggunakan ujian-t atau ANOVA sehala diikuti dengan ujian Newman-Keuls sebagai analisis post hoc. Semua analisis diperbetulkan untuk pelbagai perbandingan. Data dinyatakan sebagai min ± SEM. Kepentingan statistik ditakrifkan sebagai P <0.05.
KEPUTUSAN
Induksi ΔFosB di otak
Untuk secara langsung membandingkan corak ΔFosB induksi di otak sebagai tindak balas kepada pelbagai jenis ubat penyalahgunaan, kami mentadbirkan empat ubat prototaip, kokain, morfin, etanol, dan Δ9-THC, dan diperiksa ΔFosB ungkapan 18-24 h selepas pendedahan dadah terakhir . Kami menggunakan rejimen rawatan ubat standard, yang telah ditunjukkan dalam kesusasteraan untuk menghasilkan sekuel tingkah laku dan biokimia pendedahan dadah kronik (lihat bahagian Bahan dan Kaedah). Tahap ΔFosB dikuantifikasi oleh imunohistokimia, dengan tumpuan pada kawasan tengah otak dan otak-otak yang terlibat dalam ganjaran dadah dan ketagihan. Pemetaan halus induksi ΔFosB dilakukan dengan antibodi pan-FosB, yang mengakui kedua-dua FosB dan FosB panjang penuh. Walau bagaimanapun, kita tahu bahawa semua imunoreaktiviti diperhatikan, untuk setiap ubat, hanya disebabkan oleh ΔFosB, kerana selektif antibodi untuk FosB penuh (lihat bahagian Bahan dan Kaedah) mengesan tiada sel positif. Lebih-lebih lagi, semua imunoreaktiviti yang dikesan oleh antibodi pan-FosB telah hilang dalam tikus knockout fosB, yang mengesahkan kekhasan antibodi ini untuk produk gen fosB berbanding dengan protein keluarga Fos yang lain. Kawalan ini ditunjukkan untuk kokain dalam Rajah 1, tetapi diperhatikan untuk semua ubat lain juga (tidak ditunjukkan). Penemuan ini tidak menghairankan, kerana di titik waktu 18-24 h yang digunakan dalam kajian ini semua FosB penuh, yang disebabkan oleh pentadbiran dadah yang lepas, dijangka merendahkan, menjadikan ΔFosB lebih stabil sebagai satu-satunya gen fosB baki produk (lihat Chen et al., 1995; Hope et al., 1994).
Rajah 1
Imunohistokimia pendarfluor label dua kali menggunakan antibodi anti-FosB (pan-FosB, Santa-Cruz) atau anti-FosB (C-terminus) melalui inti sel haiwan yang dirawat dengan kokain akut atau kronik dan tikus kawalan. Noda antibodi pan-FosB (lebih banyak…)
Ringkasan keseluruhan penemuan kajian ini disediakan di Jadual I. Setiap empat ubat didapati secara signifikan mendorong ΔFosB di otak, walaupun dengan corak induksi yang tersendiri dilihat untuk setiap ubat.
Jadual I
Induksi ΔFosB di otak oleh dadah penyalahgunaan
Induksi ΔFosB di kawasan-kawasan yang tegang
Induksi yang paling dramatik ΔFosB dilihat dalam akusatik nukleus dan striatum dorsal (caudate / putamen), di mana semua empat ubat menganggap protein (Gambarajah 2-4). Ini ditunjukkan secara kuantitatif dalam Rajah 5. Induksi FosB dilihat di kedua-dua subkelen teras dan cengkeram accumbens nukleus, dengan induksi yang lebih sedikit dilihat di teras untuk kebanyakan ubat-ubatan. Induksi kuat ΔFosB juga diperhatikan di striatum dorsal untuk kebanyakan ubat-ubatan. Pengecualian adalah Δ9-THC, yang tidak menginduksi ΔFosB dalam nukleus accumbens shell atau striatum dorsal walaupun trend yang kuat (lihat Gambar 4; Jadual I). Menariknya, etanol menghasilkan induksi terbesar ΔFosB dalam teras teras inti berbanding dengan rawatan lain.
Rajah 2
Induksi ΔFosB dalam nukleus tikus dalam tikus kawalan (A) atau selepas rawatan kronik dengan etanol (B), morfin (C), atau kokain (D). Tahap imunoreaktiviti seperti FosB dianalisis dengan imunohistokimia menggunakan antibodi pan-FosB. (lagi ...)
Rajah 4
Induksi ΔFosB di otak tikus selepas rawatan Δ9-THC kronik. Tahap imunoreaktiviti seperti FosB dianalisis dengan imunohistokimia menggunakan antibodi pan-FosB dalam kawalan (A, C, E) dan haiwan Δ9-THC (B, D, F) kronik. Catatan (lebih banyak…)
Rajah 5
Kuantifikasi induksi ΔFosB di kawasan striatal setelah rawatan morfin kronik, Δ9-THC, etanol, dan kokain. Graf bar menunjukkan bilangan purata sel ΔFosB + pada haiwan kawalan dan pada haiwan yang mengalami morfin kronik, (lebih…)
Induksi ΔFosB oleh penderaan dadah yang dipaksa secara sukarela
Memandangkan induksi dramatik ΔFosB di kawasan-kawasan yang menonjol, kami berminat untuk menentukan sama ada keupayaan ubat untuk menggalakkan protein di kawasan ini berubah-ubah sebagai fungsi penderitaan berbanding pendedahan dadah terpaksa. Untuk menangani soalan ini, kami mengkaji sekumpulan tikus yang dikendalikan sendiri oleh kokain untuk hari 14 dan membandingkan induksi FOSB dalam haiwan ini kepada mereka yang menerima pengambilan kokain yang dijinakkan dan mereka yang menerima salin sahaja. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6, kokain mentadbir sendiri mendorong ΔFosB dalam nukleus accumbens (kedua-dua teras dan serpihan sub-wilayah) dan striatum dorsal, dengan derajat induksi setara yang dilihat untuk ubat-ubatan yang dikendalikan oleh ubat yang dikendalikan sendiri. Tahap induksi ΔFosB yang dilihat dalam kedua-dua kumpulan haiwan ini lebih besar daripada yang dilihat dengan suntikan ip kokain (lihat Gambar 5), mungkin disebabkan oleh jumlah kokain yang lebih besar dalam eksperimen kendiri diri (dos harian: 50 mg / kg iv vs 30 mg / kg ip).
Rajah 6
Kuantifikasi induksi ΔFosB di kawasan striatal selepas pentadbiran diri kokain kronik. Graf bar menunjukkan bilangan purata sel ΔFosB + pada haiwan kawalan dan haiwan yang menjalani rawatan kokain, di inti dan (lebih banyak…)
Induksi ΔFosB di kawasan otak lain
Di luar kompleks striatal, pemberian ubat penyalahgunaan kronik menyebabkan ΔFosB di beberapa kawasan otak lain (lihat Jadual I). Kita harus menekankan bahawa data yang disajikan dalam Jadual I semikuantitatif, dan tidak mewakili kuantifikasi induksi ΔFosB yang tepat, seperti yang dilakukan untuk wilayah striatal (Gambar 5 dan Gambar 6). Walaupun begitu, kami yakin akan induksi ΔFosB di kawasan yang tidak bersalin ini: ΔFosB hampir tidak dapat dikesan di rantau ini dalam keadaan asas, sehingga pengesanan ΔFosB secara konsisten selepas pendedahan ubat kronik adalah signifikan secara statistik (P <0.05 oleh χ2).
Induksi kuat oleh semua ubat dilihat dalam korteks prefrontal, dengan morfin dan etanol yang seolah-olah menghasilkan kesan terkuat dalam kebanyakan lapisan (Rajah 4 dan 7 Gambar). Keempat-empat ubat juga menyebabkan tahap induksi ΔFosB yang rendah di dalam nukleus bed stria terminalis (BNST), nukleus interstitial anggota posterior komisiti anterior (IPAC), dan seluruh kompleks amygdala (Rajah 8). Kesan tambahan, khusus untuk ubat tertentu, juga diperhatikan. Cocaine dan etanol, tetapi tidak morfin atau Δ9-THC, nampaknya menyebabkan tahap rendah ΔFosB dalam septum sisi, tanpa induksi yang dilihat dalam septum medial. Semua ubat yang diinduksi ΔFosB di hippocampus dan, dengan pengecualian etanol, kebanyakan induksi ini dilihat dalam gyrus dentate (Jadual I dan Rajah 9). Sebaliknya, etanol menyebabkan sedikit ΔFosB dalam gyrus dentate dan sebaliknya menyebabkan paras protein yang tinggi di subkelas CA3-CA1. Kokain, morfin, dan etanol, tetapi tidak Δ9-THC, disebabkan tahap rendah induksi ΔFosB dalam kelabu periaqueductal, manakala hanya kokain teraruh ΔFosB di kawasan tegmental berkenaan dgn perut, tanpa induksi lihat dalam tempoh nigra sub-stantia (lihat Jadual I ).
Rajah 7
Induksi ΔFosB dalam korteks prefrontal pada tikus kawalan (A) atau selepas rawatan kronik dengan etanol (B), morfin (C), atau kokain (D). Tahap imunoreaktiviti seperti FosB dianalisis dengan imunohistokimia menggunakan antibodi pan-FosB. Pelabelan (lebih banyak…)
Rajah 8
Induksi ΔFosB dalam nukleus medial lateral dan tengah amigdala tikus kawalan (A) atau pada tikus yang diberi rawatan etanol kronik (B), morfin (C), atau kokain (D). Tahap imunoreaktiviti seperti FosB dianalisis dengan imunohistokimia (lebih banyak…)
Rajah 9
Induksi ΔFosB pada hipokampus tikus kawalan (A) atau pada tikus yang diberi rawatan etanol kronik (B), morfin (C), atau kokain (D). Tahap imunoreaktiviti seperti FosB dianalisis dengan imunohistokimia menggunakan antibodi pan-FosB. Pelabelan (lebih banyak…)
PERBINCANGAN
Banyak kajian telah menunjukkan bahawa pentadbiran kronik beberapa jenis ubat penyalahgunaan, termasuk kokain, amphetamine, methamphetamine, morfin, nikotin, dan phencyclidine, mendorong faktor transkripsi, ΔFosB, dalam accumbens nukleus dan striatum dorsal (lihat bahagian Pengenalan untuk rujukan; disemak semula dalam McClung et al., 2004; Nestler et al., 2001). Induksi ΔFosB di kawasan-kawasan yang striatal juga telah diperhatikan selepas penggunaan kronik ganjaran semula jadi, seperti tingkah laku roda (Werme et al., 2002). Di samping itu, terdapat beberapa laporan mengenai tahap induksi ΔFosB yang lebih rendah di kawasan otak yang lain, termasuk korteks prefrontal, amygdala, ventral pallidum, kawasan tegar ventral, dan hippocampus (Liu et al., 2007, McDaid et al., 2006a, 2006b; Nye et al., 1996; Perrotti et al., 2005), sebagai tindak balas terhadap beberapa ubat penyalahgunaan ini, tidak pernah ada pemetaan sistematik induksi ΔFosB dalam otak. Selain itu, walaupun penyiasatan kebanyakan dadah penyalahgunaan, dua bahan yang paling banyak disalahgunakan, etanol dan Δ9-THC, belum diperiksa untuk keupayaan mereka untuk mendorong ΔFosB. Matlamat kajian ini adalah untuk menjalankan pemetaan awal ΔFosB di otak sebagai tindak balas kepada pentadbiran kronik empat ubat prototaip: penyalahgunaan kokain, morfin, etanol, dan Δ9-THC.
Penemuan utama kajian kami ialah etanol dan Δ9-THC, seperti semua ubat penyalahgunaan yang lain, mendorong tahap tinggi ΔFosB secara luas dalam kompleks striatal. Hasil ini selanjutnya mewujudkan induksi ΔFosB di kawasan-kawasan ini sebagai penyesuaian umum dan kronik untuk hampir semua dadah penyalahgunaan (McClung et al., 2004). Corak induksi dalam kompleks striatal berbeza sedikit untuk pelbagai jenis ubat. Semua ΔFosB yang diinduksi secara teguh di inti teras akustik, manakala semua ubat-kecuali Δ9-THC -menginduksi ΔFosB secara ketara di dalam shell nukleus accumbens dan striatum dorsal juga, dan terdapat trend yang kukuh untuk Δ9-THC untuk menghasilkan kesan yang sama dalam kawasan yang terakhir ini. Nukleus akrab teras dan shell adalah kawasan ganjaran otak yang penting, yang telah ditunjukkan sebagai mediator kritikal dari tindakan ganjaran dadah penyalahgunaan. Begitu juga, striatum dorsal telah dikaitkan dengan sifat penggunaan dadah yang kompulsif atau tabiat (Vanderschuren et al., 2005). Malah, induksi ΔFosB di kawasan-kawasan ini telah ditunjukkan untuk meningkatkan tindak balas yang memberi ganjaran kepada kokain dan morfin, dan untuk meningkatkan tindak balas kepada ganjaran semula jadi seperti tingkah laku roda dan pengambilan makanan, juga (Colby et al., 2003; Kelz et al., 1999; Olausson et al., 2006; Peakman et al., 2003; Werme et al., 2003; Zachariou et al., 2006). Kerja lebih lanjut diperlukan untuk menentukan sama ada induksi ΔFosB di rantau ini mengantara penyesuaian fungsi serupa dalam kepekaan individu terhadap kesan ganjaran ubat-ubatan penyalahgunaan yang lain.
Induksi ΔFosB di kawasan-kawasan yang striatal bukanlah fungsi pengambilan ubat kegagalan. Oleh itu, kami menunjukkan bahawa pengambilan diri kokain disebabkan oleh tahap ΔFosB yang sama dalam nukleus accumbens dan striatum dorsal seperti yang dilihat pada haiwan yang menerima suntikan yang sama, suntikan ubat. Keputusan ini menunjukkan bahawa induksi FOSB di striatum mewakili tindakan farmakologi dadah penyalahgunaan, bebas daripada kawalan haiwan terhadap pendedahan dadah. Sebaliknya, kami menunjukkan baru-baru ini bahawa pengambilan diri kokain menginduksi beberapa kali ganda lebih tinggi ΔFosB dalam korteks orbitofrontal berbanding dengan pentadbiran kokain yoked (Winstanley et al., 2007). Kesan ini adalah khusus untuk korteks orbitofrontal, kerana tahap induksi ΔFoB yang sama pada korteks prefrontal di bawah kedua-dua keadaan rawatan ini. Oleh itu, walaupun induksi ΔFosB tidak berkaitan dengan kawalan rayuan terhadap pengambilan dadah di kawasan-kawasan yang striatal, nampaknya dipengaruhi oleh faktor motivasi sedemikian di beberapa pusat kortikal yang lebih tinggi.
Kami juga membentangkan data semiquantitative bahawa keempat-empat ubat penyalahgunaan mendorong ΔFosB di beberapa kawasan otak di luar kompleks striatal, walaupun secara amnya lebih rendah. Kawasan otak lain termasuk korteks prefrontal, amygdala, IPAC, BNST, dan hippocampus. Induksi narkoba ΔFosB dalam korteks prefrontal dan hippocampus mungkin berkaitan dengan beberapa kesan narkoba penyalahgunaan pada prestasi kognitif, walaupun ini masih belum diselidiki secara langsung. The amygdala, IPAC, dan BNST semuanya telah terlibat dalam mengawal tindak balas individu terhadap rangsangan yang tidak disenangi. Ini menimbulkan kemungkinan bahawa induksi FOSB di kawasan-kawasan ini selepas pentadbiran kronik ubat penyalahgunaan mengawalselia peraturan dadah kelakuan emosi yang melampaui imbuhan. Ia akan menarik untuk mengkaji kemungkinan-kemungkinan ini dalam siasatan masa depan.
Keempat ubat penyalahgunaan yang dikaji di sini juga menghasilkan beberapa kesan khusus dadah. Cocaine secara unik disebabkan ΔFosB di kawasan tegegal ventral, seperti yang dilaporkan sebelum ini (Perrotti et al., 2005). Begitu juga, kokain dan etanol secara unik disebabkan tahap rendah ΔFosB pada septum lateral. Δ9-THC adalah unik kerana kesan yang kurang dramatik terhadap induksi ΔFosB, berbanding dengan penyalahgunaan dadah lain, di dalam nukleus accumbens shell dan striatum dorsal, seperti yang disebutkan sebelumnya. Δ9-THC juga unik dalam pendedahan kronik terhadap ubat ini, berbanding dengan yang lain, tidak mendorong tahap ΔFosB yang rendah pada kelabu periaqueductal. Memandangkan peranan hippocampus dan septum dalam fungsi kognitif, dan peranan kawasan-kawasan ini serta kelabu periaqueductal dalam mengawal tindak balas haiwan terhadap keadaan-keadaan yang tertekan, induksi dan rektum-spesifik ubat ΔFosB di rantau ini dapat mengetengahkan aspek-aspek penting tindakan dadah di otak.
Ringkasnya, induksi FOEB dalam ganjaran otak striatal telah ditunjukkan secara meluas sebagai penyesuaian kronik bersama terhadap dadah penyalahgunaan. Kami telah memperluaskan tanggapan ini dengan menunjukkan di sini bahawa dua ubat-ubatan tambahan, dan etanol dan Δ9-THC, juga mendorong ΔFosB di kawasan-kawasan otak. Kami juga mengenal pasti beberapa bidang otak yang lain, yang terlibat dalam fungsi kognitif dan tindak balas tekanan, yang menunjukkan tahap darjah induksi ΔFosB sebagai tindak balas terhadap pendedahan dadah kronik. Sebahagian daripada respons ini, seperti induksi ΔFosB di kawasan-kawasan yang striatal, adalah umum di semua ubat penyalahgunaan yang dikaji di sini, manakala tindak balas di kawasan otak lain adalah lebih khusus dadah. Penemuan ini akan mengarahkan siasatan masa depan untuk mencirikan peranan ΔFuB induksi di kawasan otak yang lain. Mereka juga membantu menentukan kegunaan potensi antagonis ΔFosB sebagai rawatan biasa untuk sindrom ketagihan dadah.
Rajah 3
Induksi ΔFosB pada tikus caudate putamen pada tikus kawalan (A) atau selepas rawatan kronik dengan etanol (B), morfin (C), atau kokain (D). Tahap imunoreaktiviti seperti FosB dianalisis dengan imunohistokimia menggunakan antibodi pan-FosB. (lagi ...)
Penghargaan
Penaja geran kontrak: Institut Kebangsaan Penyalahgunaan Dadah.
RUJUKAN
1. Alibhai IN, Green TA, Nestler EJ. Peraturan fosB dan ekspresi mRNA ΔfosB: Dalam kajian vivo dan in vitro. Brain Res. 2007; 11: 4322-4333.
2. Atkins JB, Atkins J, Carlezon WA, Chlan J, Nye HE, Nestler EJ. Induksi spesifik wilayah ΔFosB oleh pentadbiran berulang yang biasa berbanding ubat antipsikotik atipikal. Sinaps. 1999; 33: 118-128. [PubMed]
3. Bachtell RK, Wang YM, Freeman P, Risinger FO, Ryabinin AE. Minuman alkohol menghasilkan perubahan selektif otak dalam ekspresi faktor transkripsi yang boleh diinduksi. Brain Res. 1999; 847: 157-165. [PubMed]
4. Beckmann AM, Matsumoto I, Wilce PA. Aktiviti AP-1 dan Egr DNA mengikat meningkat pada otak tikus semasa pengeluaran etanol. J Neurochem. 1997; 69: 306-314. [PubMed]
5. Carle TL, Alibhai IN, Wilkinson MB, Kumar A, Nestler EJ. Proteasome bergantung dan mekanisme bebas untuk ketidakstabilan FosB: Pengenalpastian domain degron FosB dan implikasi untuk kestabilan FosB. Eur J Neurosci. 2007; 25: 3009-3019. [PubMed]
6. Chen JS, Nye HE, Kelz MB, Hiroi N, Nakabeppu Y, Hope BT, Nestler EJ. Peraturan protein ΔFosB dan FosB dengan kejang electroconvulsive (ECS) dan rawatan kokain. Mol Pharmacol. 1995; 48: 880-889. [PubMed]
7. Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. ΔFosB meningkatkan insentif untuk kokain. J Neurosci. 2003; 23: 2488-2493. [PubMed]
8. Criswell HE, Breese GR. Kesan yang sama dengan etanol dan flumazenil semasa pengambilan tindak balas mengelakkan kotak ulang-alik semasa pengeluaran dari rawatan etanol kronik. Br J Pharmacol. 1993; 110: 753-760. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
9. Ehrlich ME, Sommer J, Canas E, Unterwald EM. Pertunjukan tikus Periadolescent dipertingkatkan dengan upregulation ΔFosB sebagai tindak balas terhadap kokain dan amphetamine. J Neurosci. 2002; 22: 9155-9159. [PubMed]
10. Frye GD, Chapin RE, Vogel RA, Mailman RB, Kilts CD, Mueller RA, Breese GR. Kesan rawatan 1,3-butanediol akut dan kronik pada fungsi sistem saraf pusat: perbandingan dengan etanol. J Pharmacol Exp Ther. 1981; 216: 306-314. [PubMed]
11. Graybiel AM, Moratalla R, Robertson HA. Amphetamine dan kokain mendorong pengaktifan khusus dadah gen c-fos dalam petak strio-some-matrix dan subdivisi limbic striatum. Proc Natl Acad Sci USA. 1990; 87: 6912-6916. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
12. Hiroi N, Brown J, Haile C, Ye H, Greenberg ME, Nestler EJ. Tikus mutan FosB: Kehilangan induksi kokain kronik protein yang berkaitan dengan Fos dan kepekaan yang tinggi terhadap psikomotor kokain dan kesan ganjaran. Proc Natl Acad Sci USA. 1997; 94: 10397-10402. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
13. Hope BT, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Peraturan ekspresi gen segera dan AP-1 mengikat dalam nukleus tikus akrab dengan kokain kronik. Proc Natl Acad Sci US A. 1992; 89: 5764-5768. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
14. Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. Induksi kompleks AP-1 yang berpanjangan terdiri daripada protein seperti Fos yang diubah dalam otak oleh kokain kronik dan rawatan kronik yang lain. Neuron. 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 . Ekspresi faktor transkripsi ΔFosB di otak mengawal kepekaan terhadap kokain. Alam. 1999; 401: 272-276. [PubMed]
16. Knapp DJ, Duncan GE, Crews FT, Breese GR. Induksi protein seperti Fos dan penyokongan ultrasonik semasa pengeluaran etanol: bukti lanjut untuk kecemasan yang disebabkan oleh pengeluaran. Klinik Alkohol Exp Res. 1998; 22: 481-493. [PubMed]
17. Liu HF, Zhou WH, Zhu HQ, Lai MJ, Chen WS. Microinjection of M (5) reseptor muscarinic antisense oligonucleotide ke VTA menghalang ekspresi FosB dalam NAc dan hippocampus tikus peka heroin. Bull Neurosci. 2007; 23: 1-8. [PubMed]
18. McClung CA, Nestler EJ. Peraturan ekspresi gen dan ganjaran kokain oleh CREB dan ΔFosB. Nat neurosci. 2003; 6: 1208-1215. [PubMed]
19. McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. ΔFosB: Suis molekular untuk penyesuaian jangka panjang di dalam otak. Mol Brain Res. 2004; 132: 146-154. [PubMed]
20. McDaid J, Dallimore JE, Mackie AR, Napier TC. Perubahan pada pCREB accumbal dan pallidal dan ΔFosB dalam tikus yang sensitif morfin: Korelasi dengan reseptor-membangkitkan langkah elektrofisiologi di pallidum ventral. Neuropsychopharmacology. 2006a; 31: 1212-1226. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
21. McDaid J, Ahli Parlimen Graham, Napier TC. Pemekaan induksi methamphetamine secara berlainan mengubah pCREB dan Δ-FosB di seluruh litar limbik otak mamalia. Mol Pharmacol. 2006b; 70: 2064-2074. [PubMed]
22. Moratalla R, Elibol R, Vallejo M, Graybiel AM. Perubahan peringkat rangkaian dalam ekspresi protein Fos-Jun yang terinduksi dalam striatum semasa rawatan dan pengeluaran kokain kronik. Neuron. 1996; 17: 147-156. [PubMed]
23. Muller DL, Unterwald EM. Reseptor dopamine D1 memodulasi induksi ΔFosB dalam striatum tikus selepas pentadbiran morfin berselang. J Pharmacol Exp Ther. 2005; 314: 148-154. [PubMed]
24. Nestler EJ, Barrot M, Self DW. ΔFosB: Suis molekul berterusan untuk ketagihan. Proc Natl Acad Sci USA. 2001; 98: 11042-11046. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
25. Nye HE, Nestler EJ. Induksi antigen yang berkaitan dengan Fos kronik pada otak tikus oleh pentadbiran morfin kronik. Mol Pharmacol. 1996; 49: 636-645. [PubMed]
26. Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Kajian farmakologi peraturan oleh kokain Fra kronik (antigen yang berkaitan dengan Fos) di striatum dan nukleus accumbens. J Pharmacol Exp Ther. 1995; 275: 1671-1680. [PubMed]
27. Olausson P, Jentsch JD, Tronson N, Neve R, Nestler EJ, Taylor FR. ΔFosB dalam accumbens nukleus mengawal kelakuan dan motivasi instrumental yang diperkuatkan oleh makanan. 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, , Schaeffer E. Abah, ekspresi spesifik rantau otak mutan negatif dominan c-Jun dalam tikus transgenik mengurangkan kepekaan terhadap kokain. Brain Res. 2003; 970: 73-86. [PubMed]
29. Perrotti LI, Hadeishi Y, Barrot M, Duman RS, Nestler EJ. Induksi ΔFosB dalam struktur otak berkaitan ganjaran selepas tekanan kronik. 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 menumpuk dalam populasi sel GABAergic pada ekor posterior kawasan tegegalal selepas rawatan psikostimulus. Eur J Neurosci. 2005; 21: 2817-2824. [PubMed]
31. Pich EM, Pagliusi SR, Tessari M, Talabot-Ayer D, Hooft van Huijsduijnen R, Chiamulera C. substrat saraf umum untuk sifat-sifat ketagihan nikotin dan kokain. Sains. 1997; 275: 83-86. [PubMed]
32. SAMHSA. O. o. A. Pengajian, Clearinghouse Negara untuk Maklumat Alkohol dan Dadah. Rockville, MD: NSDUH Series H-28; 2005. Hasil daripada Kajian Nasional mengenai Penggunaan dan Kesihatan Dadah 2004: Temuan Kebangsaan.
33. Sim-Selley LJ, Martin BR. Kesan pentadbiran kronik R - (+) - [2,3-dihydro-5-methyl-3 - [(morpholinyl) metil] pyrrolo [1,2-3-de] -1,4-b enzoxazinyl] - (1-naphthenyenyl) (WIN55,212-2) atau delta (9) -tetrahydrocannabinol pada penyesuaian reseptor cannabinoid pada tikus. J Pharmacol Exp Ther. 2002; 303: 36-44. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
34. Sutton MA, Karanian DA, Self DW. Faktor-faktor yang menentukan kecenderungan untuk mencari tingkah laku kokain semasa menahan tikus. Neuropsychopharmacology. 2000; 22: 626-641. [PubMed]
35. Ulery PG, Rudenko G, Nestler EJ. Peraturan kestabilan FOSB oleh fosforilasi. J Neurosci. 2006; 26: 5131-5142. [PubMed]
36. Vanderschuren LJ, Di Ciano P, Everitt BJ. Penglibatan striatum dorsal dalam mencari cocaine yang dikendalikan oleh cue. J Neurosci. 2005; 25: 8665-8670. [PubMed]
37. Werme M, Messer C, Olson L, Gilden L, Thoren P, Nestler EJ, Brené S. ΔFosB mengawal roda berjalan. 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. ΔFoB induksi dalam korteks orbitofrontal mengantarkan toleransi kepada disfungsi kognitif akibat cocaine. J Neurosci. 2007; 27: 10497-10507. [PubMed]
39. Young ST, Porrino LJ, Iadarola MJ. Cocaine mendorong protein c-fos-immunoreaktif yang striatal melalui reseptor D1 dopaminergik. Proc Natl Acad Sci USA. 1991; 88: 1291-1295. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
40. Zachariou V, Bolanos CA, Selley DE, Theobald D, MP Cassidy, Kelz MB, Shaw-Lutchman T, Berton O, Sim-Selley LJ, DiLeone RJ, Kumar A, Nestler EJ. ΔFosB: Peranan penting untuk ΔFosB dalam nukleus akrab dalam tindakan morfin. Nat neurosci. 2006; 9: 205-211. [PubMed]
;