Potensi pembiakan dadah pada sinaps excitatory dalam VTA

Kajian perintis oleh Ungless dan rakan sekerja di Malaysia 2001 menunjukkan bahawa pendedahan tunggal terhadap kokain menyebabkan peningkatan kekuatan sinaptik pada sinapsik excitatory pada neuron VTA DA apabila diukur 24 h kemudian dalam irisan otak (Ungless et al., 2001). Ini diukur sebagai peningkatan nisbah arus postsynaptic yang digerakkan oleh AMPA (EPSC) terhadap EPSC yang disandarkan oleh NMDA (dinamakan nisbah AMPA / NMDA). LTP yang kemudian dibangkitkan secara elektrik telah ditunjukkan untuk disekat pada sinapsis VTA excitatory dalam tikus yang dirawat kokain manakala LTD telah dipertingkatkan. Pemerhatian-pemerhatian ini serta beberapa langkah elektrofisiologi lain menunjukkan bahawa perubahan plastisitas diperhatikan berpotensi berkongsi mekanisme yang serupa untuk menimbulkan sinapsik LTP (Ungless et al., 2001). Sejak itu telah ditunjukkan bahawa pentadbiran ubat penyalahgunaan lain termasuk amphetamine, morfin, etanol, nikotin, dan benzodiazepin juga boleh mendorong peningkatan kekuatan sinaptik dalam VTA, kesan yang tidak dilihat dengan ubat psikoaktif yang tidak mempunyai potensi penyalahgunaan (Saal et al., 2003; Gao et al., 2010; Tan et al., 2010). Pemerhatian ini menunjukkan penumpuan tindak balas sel dalam VTA oleh semua ubat-ubatan yang disalahgunakan dan menyediakan mekanisme neural yang mungkin di mana pencetus neuroadaptasi awal yang mendasari ketagihan dapat dicetuskan.

Kesan pentadbiran ubat bukan kontinjen pada plastisisme sinaptik VTA secara transiently dinyatakan, bertahan sekurang-kurangnya 5 tetapi kurang dari hari 10 dan telah ditunjukkan secara positif berkait dengan perkembangan awal pemekaan tingkah laku tetapi tidak dengan ekspresi (Ungless et al., 2001; Saal et al., 2003; Borgland et al., 2004). Sekiranya kokain ditadbir sendiri hasilnya agak berbeza kerana keplastikan dalam VTA menjadi berterusan dan boleh dikesan walaupun hari 90 ke dalam pengeluaran (Chen et al., 2008).

Potensi sinaps glutamatergik pada sel VTA DA mungkin dikaitkan dengan keupayaan ubat penyalahgunaan untuk meningkatkan DA ekstraselular dalam NAc (Di Chiara dan Imperato, 1988) Pihakdan berpotensi mewakili permulaan pembelajaran ganjaran "patologi" di mana berlaku "stamping" dalam persatuan ubat-ubatan. Sesungguhnya, peningkatan yang bergantung kepada reseptor NMDA dalam kekuatan sinaptik glutamaterik telah dilaporkan dalam neuron VTA DA semasa pengambilalihan persatuan penghargaan (Stuber et al., 2008) dan baru-baru ini ia mengesahkan bahawa kokain secara selektif meningkatkan nisbah AMPA / NMDA neuron VTA yang projek ke NAc bertentangan dengan PFC (Lammel et al., 2011); adalah jelas bahawa penghantaran dopamine dalam NAc adalah penting untuk perolehan persatuan Pavlov (Kelley, 2004). Oleh itu mungkin bahawa potentiasi neuron VTA DA mungkin mewakili pengekalan saraf yang serupa dengan LTP, mungkin proses pembelajaran bersekutu, yang mungkin penting untuk tindak balas tingkah laku yang disebabkan oleh kokain dan mempunyai keupayaan untuk memacu penyesuaian jangka panjang yang mendasari kecanduan, walaupun tidak mewakili keadaan ketagihan itu sendiri. Seperti yang dicadangkan oleh orang lain, mungkin ubat-ubatan yang ketagihan dapat memilih litar ganjaran otak untuk "melebihkan" nilai ubat kepada organisma (Kauer dan Malenka, 2007).

Asal-usul daripada unjuran glutamatergik yang berkaitan dengan VTA yang terlibat dalam kepekaan yang disebabkan oleh dadah masih dapat dijelaskan sepenuhnya. Satu kajian telah mendedahkan bahawa synthesis glutamatergic VTA disasarkan oleh unjuran dari kedua-dua VTA itu sendiri dan nukleus pedunculopontine (PPN) memperlihatkan potentiation yang lebih baik daripada kokain tetapi hanya sinaps yang menerima input daripada penyumbang PPN berpotensi dengan Δ⁹-tetrahydrocannabinol (THC) (Baik dan Lupica, 2010). Oleh itu, nampaknya penyerap glutamatergik yang terlibat dalam potentiasi yang disebabkan oleh dadah boleh berbeza-beza mengikut ubat yang dipersoalkan dan ia juga mungkin berlaku bahawa unjuran tertentu adalah perkara biasa untuk semua kepekaan menggugurkan ubat-ubatan dalam VTA; yang terakhir belum ditentukan. Tdia VTA menerima unjuran yang luas dari beberapa wilayah otak termasuk nukleus PFC, amygdala dan subthalamic (Geisler dan Bijaksana, 2008), kebanyakannya telah ditunjukkan untuk mempengaruhi tembakan pecah neuron VTA DA (Grillner dan Mercuri, 2002). Eksperimen masa depan yang menggunakan teknik optogenetik dapat membantu dalam menentukan unjuran tertentu yang bertanggungjawab terhadap potentiasi dadah yang ditimbulkan pada sinopsis VTA yang diperhatikan sebagai tindak balas terhadap pelbagai jenis penyalahgunaan dadah, sehingga menumpahkan cahaya pada sifat yang tepat dari neuroadaptation ini.

Mekanisme yang mendasari ubat plastik yang menimbulkan sinaptik pada sinaps excitatory dalam VTA

Seperti dengan LTP yang disebabkan oleh elektrik di neuron DA tengah, peningkatan kekuatan sinaptik dalam VTA yang disebabkan oleh kedua-dua kokain dan nikotin telah terbukti bergantung kepada pengaktifan reseptor NMDA (Bonci dan Malenka, 1999; Ungless et al., 2001; Mao et al., 2011). Sebaliknya, penyelenggaraan kokain yang membangkitkan kepelbagaian baru-baru ini ditunjukkan memerlukan kegiatan kinase protein Mζ (Ho et al., 2012), isoform protein kinase C (PKC) secara autonomi, manakala LTP yang bergantung kepada masa yang berlainan dalam tikus-tikus najis dadah VTA DA bergantung pada isoforms PKC konvensional (Luu dan Malenka, 2008). Dalam hal nikotin, potentiasi sinapsis VTA memerlukan pengujaan neuron DA yang diantarkan oleh reseptor asetilkola nikotinik α4β2 (nAChRs) (Mao et al., 2011). Pertambahan nikotin yang disebabkan oleh pembebasan glutamat presinaptik juga menyumbang kepada induksi keplastikan sinaptik ini, mungkin melalui peningkatan pengaktifan reseptor NMDA (Mao et al., 2011).

Relatif lebih banyak diketahui tentang mekanisme yang mendasari kelopak sinopik kokain yang membangkitkan daripada kepekaan yang mendasari yang disebabkan oleh penyalahgunaan dadah lain. Aplikasi kokain kepada kepingan tengah menghasilkan keputusan potentiasi penerima reseptor NMDA dalam beberapa minit dan dicadangkan untuk dimasukkan melalui NMDAR yang mengandungi NR2B ke dalam sinapsis melalui mekanisme yang memerlukan pengaktifan D₅ reseptor dan sintesis protein baru (Schilstrom et al., 2006; Argilli et al., 2008). Orexin A juga telah ditunjukkan diperlukan untuk memasukkan penyerapan kokain yang berpunca dari reseptor yang mengandungi NR2B dan peningkatan nisbah AMPA / NMDA; sesuai dengan orexin₁ reseptor antagonis SB334867 telah ditunjukkan untuk mencegah perkembangan kepekaan terhadap kokain (Borgland et al., 2006). Sebagai tambahan kepada perubahan dalam perwakilan subunit reseptor NMDA, peningkatan tahap GluR1 yang mengandungi (GluR2-kurang) reseptor AMPA pada sinapsis telah diperhatikan secepat 3 h selepas expose kokaine (Argilli et al., 2008). Pemerhatian ini digabungkan dengan bukti-bukti baru-baru ini telah membawa kepada hipotesis bahawa penyisipan sinaptik pengambilan GluR2 yang kurang berkhasiat menyumbang kepada ekspresi keragaman sinaptik yang disebabkan oleh kokain dalam VTA (Dong et al., 2004; Bellone dan Luscher, 2006; Mameli et al., 2007; Brown et al., 2010; Mameli et al., 2011), untuk ulasan lihat (Kauer dan Malenka, 2007; Wolf dan Tseng, 2012). Penyisipan reseptor GPAR2 yang kurang daripada AMPA ini bergantung kepada penghantaran penerima reseptor NMDA dalam neuron VTA DA kerana ia tidak hadir dalam tikus yang tidak mempunyai reseptor NMDA berfungsi di neuron DA (Engblom et al., 2008; Mameli et al., 2009). Sayansertion GluR2-kurang reseptor AMPA adalah penting kerana mereka mempunyai sifat unik; mereka kalsium telap, mempunyai konduktans saluran tunggal yang lebih besar daripada reseptor yang mengandungi GluR2, dan dengan itu mempunyai kapasiti yang besar untuk mengubah penghantaran sinaptik (Isaac et al., 2007). Oleh itu, penyisipan GluR2 yang kurang reseptor AMPA dalam VTA mewakili mekanisme yang mungkin di mana ubat-ubatan penderaan boleh menyuarakan penyesuaian plastik yang mendasari peringkat awal penggunaan dadah.

Penyisipan reseptor GluR2 yang kurang reseptor AMPA ke dalam sinaps excitatory VTA kini telah terbukti berlaku sebagai tindak balas terhadap pentadbiran ubat dari pelbagai kelas seperti nikotin dan morfin serta pada pengaktifan optogenetik neuron DA VTA (Brown et al., 2010). Tbeliau telah mengemukakan kepada cadangan bahawa penyisipan kalsium-telap GluR2-kurang reseptor AMPA mewakili satu mekanisme sejagat yang mungkin mendasari potentiasi dadah yang menyebabkan sinapsis VTA (Brown et al., 2010), walaupun data untuk amphetamine tidak semestinya konsisten dengan hipotesis ini (Faleiro et al., 2004). Selain itu, sebagai reseptor GluR2 yang kurang reseptor AMPA sedang membaik pulih dan dengan itu menjalankan arus yang sangat sedikit pada + 40 mV, penyisipan semata-mata tidak dapat menjelaskan kenaikan dadah dalam nisbah AMPA / NMDA. Kajian baru-baru ini yang mengukur tindak balas sinaptik yang dihasilkan oleh sumber glutamat yang sangat setempat (fotolisis dua-fotonis glutamat sangkar) menunjukkan, selain daripada memberi kesan kepada EPSC yang diselaraskan reseptor AMPA, pendedahan kokain juga menurunkan EPSC-mediated reseptor NMDA (Mameli et al., 2011), dengan itu menyediakan mekanisme yang mungkin di mana nisbah AMPA / NMDA dapat ditingkatkan dalam senario ini (dengan menurunkan penyebut nisbah). Ini masih belum disiasat dengan ubat penyalahgunaan yang lain.

Pertukaran yang disebabkan oleh dadah GluR2 yang mengandungi GluR2-kurang reseptor AMPA boleh diterbalikkan dengan mengaktifkan reseptor mGluR1 dalam VTA (Bellone dan Luscher, 2006; Mameli et al., 2007). Oleh itu, pertukaran mediasi mGluR1 dari reseptor AMPA menyediakan satu mekanisme yang boleh menjelaskan mengapa potentiasi ubat-ubatan VTA sinaran adalah bersifat sementara, berlanjutan 5 tetapi bukan hari-hari 10 (Ungless et al., 2001; Mameli et al., 2007). Sesungguhnya, jika fungsi mGluR1 dalam VTA dikurangkan 24 h sebelum pentadbiran kokain maka pembaikan masuk kokain yang disebabkan oleh kokain terus melebihi hari 7 (Mameli et al., 2007, 2009). Oleh itu satu penjelasan yang mungkin untuk kenapa cocaine-membangkitkan penguatkaan sinaptik berterusan dalam VTA berikut pentadbiran sendiri kokain (tidak seperti berikut pentadbiran bukan kontinjen) boleh bahawa pentadbiran sendiri kokain membawa kepada kemurungan mGluR1 isyarat dalam VTA.

Dadah yang menimbulkan keplastikan sinaptik pada sinapsulasi dalam VTA

ESinaps xcitatory bukan satu-satunya jenis sinaps dalam neuron VTA DA yang dipengaruhi oleh pentadbiran bukan kontinjen dadah penyalahgunaan. Sinaps penghambaan dalam VTA juga mempunyai peranan penting dalam mengawal kadar penembakan neuron DA, oleh itu kepekaan pada sinaps GABAergic mempunyai keupayaan untuk mempengaruhi transmisi DA secara dramatik. Sesungguhnya, kokain, morfin dan etanol boleh mempengaruhi plastisitas sinaptik yang menghalangi VTA (Melis et al., 2002; Liu et al., 2005; Nugent et al., 2007). Pendedahan kokain berulang dalam vivo untuk hari-hari 5-7 menyebabkan penurunan amplitud aliran sinaptik-GABA, dengan itu memudahkan induksi LTP dalam sel VTA dengan mengurangkan kekuatan perencatan GABAergic (Liu et al., 2005). Kajian seterusnya mendedahkan mekanisme perencatan ini endocannabinoid-dependent LTD di synapses GABAergic yang melibatkan pengaktifan ERK1 / 2 (Pan et al., 2008, 2011). GABA_A sinapsis reseptor pada neuron dopamin VTA juga memperlihatkan LTP yang bergantung kepada NMDA (disebut LTP_GABA) sebagai tindak balas kepada rangsangan frekuensi tinggi (Nugent et al., 2007). LTP ini_GABA tidak hadir dalam slaid VTA 2 dan / atau 24 h selepas dalam vivo pentadbiran morfin, nikotin, kokain atau etanol (Nugent et al., 2007; Guan dan Ye, 2010; Niehaus et al., 2010). Dalam kes etanol pencegahan LTP_GABA dimediasi oleh reseptor μ-opioid (Guan dan Ye, 2010) Bersama dengan potentiasi sinaptik pada sinaps excitatory, kehilangan LTP ini_GABA perlu meningkatkan penembakan neuron VTA DA berikutan pendedahan dadah.

Pemindahan GABA perlahan juga baru-baru ini telah terbukti terjejas oleh dadah penyalahgunaan. Oleh itu satu dos methamphetamine atau kokain cukup untuk melemahkan keupayaan GABA_B reseptor untuk mengawal penembakan neuron VTA GABA apabila diukur bekas vivo 24 h kemudian (Padgett et al., 2012). Kemerosotan yang disebabkan oleh methamphetamine dari potensi postsynaptic yang menghalang perlahan (IPSC) timbul daripada pengurangan GABA_B arus saluran potassium (GIRK) yang digabungkan dengan protein reseptor-G, yang disebabkan oleh perubahan dalam pemerdagangan protein, dan disertai oleh penurunan sensitiviti GABA presynaptic_B reseptor dalam neuron GABA daripada VTA. Tidak seperti pengaruh ubat-ubatan di GABA_A menyinarkan kemurungan GABA ini_BIsyarat R-GIRK berterusan selama beberapa hari selepas suntikan (Padgett et al., 2012).

Kelakuan tingkah laku ubat-ubatan yang ditimbulkan dadah dalam sel-sel VTA DA

Seperti yang dinyatakan sebelum ini, kesan pentadbiran ubat bukan contingent pada plastisitas sinaptik dalam neuron VTA DA secara transiently dinyatakan, bertahan sekurang-kurangnya 5 tetapi kurang dari hari 10 dan telah ditunjukkan secara positif berkaitan dengan perkembangan awal pemekaan tingkah laku tetapi tidak dengan ekspresi (Ungless et al., 2001; Saal et al., 2003; Borgland et al., 2004). Untuk menyokong hipotesis bahawa potentiasi ubat-ubatan yang timbul dari sinaran VTA mewakili induksi kepekaan tingkah laku, pentadbiran intra-VTA terhadap antagonis glutamate berkurang, dan regulasi up GluR1 yang diturunkan secara virally meningkatkan ciri-ciri kepekaan alat pemantau lokomotor (Carlezon et al., 1997; Carlezon dan Nestler, 2002). Bukti kuat penglibatan pengambilan NM2A- dan B yang mengandungi NMDA disediakan oleh pemerhatian bahawa perencatan farmakologi sama ada menghalang kedua-dua perkembangan pemekaan dan dikaitkan kenaikan kokain yang berkaitan dengan rasio AMPA / NMDA (Schumann et al., 2009). Walau bagaimanapun, tikus dengan pemadaman yang disasarkan oleh NR1 atau GluR1 (terpilih kepada neuron DA) atau pemantauan global GluR1 pemekaan tingkah laku yang utuh dan belum menunjukkan kerosakan arus reseptor AMPA selepas rawatan kokain (Dong et al., 2004; Engblom et al., 2008). Selingan tambahan disediakan dengan pemerhatian bahawa perilaku lokomotor CPP dan kondom tidak hadir dalam tikus knockout GluR1 (Dong et al., 2004) dan kepupusan kokain CPP tidak hadir dalam tikus dengan penghapusan GluR1 disasarkan kepada neuron DA tengah (Engblom et al., 2008), manakala dalam pengambilan tikus NR1 pengembalian kokain CPP dan ungkapan pemekaan tingkah laku dilemahkan (Engblom et al., 2008; Zweifel et al., 2008). Oleh itu, walaupun dengan kaveat pampasan pembangunan yang berpotensi dalam tikus mutan dan / atau mungkin penghapusan yang tidak lengkap, mungkin bahawa proses neural yang mengawal potentiasi ubat-ubatan neuron DA dan pemekaan tingkah laku dipisahkan. Sebaliknya mungkin potentiation syntax VTA boleh menyumbang kepada pengakuan insentif terhadap isyarat-isyarat berkaitan ubat.

Mengukur perubahan sinaptik berikutan pentadbiran ubat bukan kontinjen adalah terhad dengan memberi maklumat tentang keadaan penyakit sebenar yang ketagihan. Lebih relevan dengan keadaan manusia adalah kajian di mana perubahan plastisitas sinaptik diukur berikutan pentadbiran dadah kontingen contohnya pentadbiran kendiri kendali. Dalam hal ini, pengukuhan sinaptik sel-sel VTA DA yang disebabkan oleh pengambilan diri kokain adalah unik yang berterusan, bulan-bulan 3 yang berpanjangan ke dalam pantang dan ditunjukkan sebagai tahan terhadap latihan kepupusan (Chen et al., 2008). Oleh itu, walaupun pada mulanya dicadangkan untuk menjadi peristiwa sementara, nampaknya kepekaan narkoba yang menyebabkan VTA mempunyai keupayaan untuk bertahan lama, menunjukkan bahawa kaedah pentadbiran (contingent versus non-contingent) adalah penentu kritikal panjang umurnya . Ini disokong oleh pemerhatian bahawa kawalan yoked dalam kajian ini tidak menunjukkan peningkatan yang sama dalam nisbah AMPA / NMDA; mencadangkan ia adalah pembelajaran ganjaran-ganjaran atau persatuan tindakan-tindakan yang memandu plastik. Sebaliknya, pentadbiran diri makanan atau sukrosa di bawah parameter yang sama menghasilkan peningkatan dalam nisbah AMPA / NMDA yang berterusan untuk 7 tetapi tidak hari-hari 21 ke pantang, ditunjukkan secara sementara berbanding dengan yang disebabkan oleh kokain (Chen et al., 2008). Kekurangan keteguhan keplastikan disebabkan oleh makanan menunjukkan bahawa perubahan dalam kekuatan sinaptik yang disebabkan oleh kokain bukan sekadar representasi saraf dari proses belajar instrumental atau penghargaan yang terlibat dalam paradigma kendiri kendali kendali per se, sebaliknya kesan khusus dadah yang berpotensi mewakili penguatkuasaan patologi persatuan dadah. Seperti yang disebutkan sebelumnya, isyarat meramalkan ganjaran juga didapati menyebabkan peningkatan dalam nisbah AMPA / NMDA dalam VTA, walaupun tidak seperti yang berterusan, menyokong peranan untuk pengubahsuaian fungsi sinaptik excitatory ini dalam pembelajaran ganjaran (Stuber et al., 2008).

Menariknya, magnitud peningkatan dalam nisbah AMPA / NMDA adalah sama tanpa mengira jumlah suntikan (tunggal vs berbilang), protokol pentadbiran (contingent vs. non contingent), dan panjang akses (akses terhad berbanding akses yang diperpanjang) (Borgland et al., 2004; Chen et al., 2008; Mameli et al., 2009). Ini menunjukkan bahawa kenaikan nisbah AMPA / NMDA yang diperhatikan dalam sel-sel VTA DA berpotensi sebagai peristiwa permisif, mungkin menandakan "kesungguhan" berbanding dengan mewakili pemulaan neuropatologi yang mungkin akan meningkat dengan pendedahan yang berterusan.

Kepelbagaian ubat-ubatan pada sinaps excitatory di NAc

Tidak seperti VTA suntikan kokain tunggal tidak menyebabkan peningkatan dalam kekuatan sinaptik dalam NAc apabila diukur 24 h kemudian (Thomas et al., 2001; Kourrich et al., 2007). Pemerhatian ini dan skala masa bidirectional yang mengikuti pentadbiran dan pengeluaran berulang dmemperlihatkan keplastikan yang disebabkan oleh dadah dalam NAc adalah berbeza dengan yang dilihat dalam VTA. Malah, apabila suntikan berulang kokain ditadbir (untuk mendorong pemekaan tingkah laku), pengurangan dalam nisbah AMPA / NMDA diperhatikan pada sinaps cecair NAc apabila diukur 24 h selepas pentadbiran terakhirn (Kourrich et al., 2007). Kemurungan sinaptik dari kokain berulang kelihatan dikaitkan dengan keplastikan dalam VTA; apabila gangguan selektif fungsi mGluR1 dalam VTA hanya suntikan kokain tunggal kemudiannya dikehendaki menyebabkan kemurungan yang sama dari sinaps NAc (Mameli et al., 2009). Tbeliau menulis kajian ini bahawa pengujaan yang digalakkan terhadap unjuran VTA dapat memudahkan pembebasan DA dan glutamat secara serentak di NAc melalui pembebasan DA yang dipertingkatkan.. Ini kemudian boleh mengalih ambang untuk induksi kepekaan tempatan dalam NAc dengan mempengaruhi keceriaan litar atau dengan mengintegrasikan proses isyarat intraselular (Mameli et al., 2009).

Kepentingan berfungsi kemurungan sinaps NAc semasa pengeluaran akut tidak jelas pada tahap ini. Satu penjelasan yang mungkin mungkin adalah bahawa kemurungan neuron berduri sederhana NAc (MSN) mengurangkan tindak balas mereka terhadap rangsangan memberi semulajadi, oleh itu menyumbang kepada anhedonia yang mengalami semasa pengeluaran akut. Ia juga mungkin bahawa penurunan yang diperhatikan dalam nisbah AMPA / NMDA mungkin disebabkan oleh kemasukan membran NR2B yang mengandungi reseptor NMDA (dengan itu meningkatkan penyebut nisbah) kerana sinaps senyap baru didapati berlaku dalam cengkerang NAc apabila pendedahan kokain (Huang et al., 2009). Sinaps glutamatergat yang senyap, yang menyatakan arus reseptor-mediated NMDA yang berfungsi dengan tidak adanya arus pengira reseptor AMPA, difikirkan memiliki kapasiti yang meningkat untuk menjalani penguatan transmisi sinaptik (Isaac et al., 1995). Apabila dijana, sinapsis senyap ini boleh memudahkan pengambilan reseptor AMPA dengan itu meningkatkan penghantaran sinaptik excitatory. Ini menyediakan mekanisme yang mungkin untuk menjelaskan kenaikan paras permukaan reseptor AMPA dan nisbah AMPAR / NMDAR yang berikutnya yang diperhatikan dalam NAc semasa pengeluaran yang berlarutan (Boudreau dan Wolf, 2005; Boudreau et al., 2007; Kourrich et al., 2007; Conrad et al., 2008). Reseptor NMX yang mengandung NR2B di NAc juga mungkin terlibat dalam pembentukan persatuan konteks dadah sebagai siRNA mengetuk subunit ini mencegah CPP morfin dalam tikus tetapi bukan pemekaan tingkah laku (Kao et al., 2011).

Tidak seperti kokain, reaksi yang terulang dari pendedahan etanol seketika mengakibatkan potensi sinapsis sebagai tindak balas kepada protokol rangsangan yang mendorong LTD sebelum mengukur 24 selepas pendedahan terakhir (Jeanes et al., 2011). Potensi ini bergantung kepada NMDA sementara selepas 48 lagi penarikan balik ia telah hilang dan LTP atau LTD tidak dapat diinduksi (Jeanes et al., 2011). Para penulis menafsirkan perubahan teguh dalam kepekaan NAc sebagai penunjuk tentang potensi penting proses ini dalam neuroadaptations yang disebabkan etanol. Selain itu, tidak seperti psychostimulants, etanol boleh bertindak di reseptor NMDA oleh itu mempunyai keupayaan untuk secara langsung mempengaruhi isyarat glutamatergik.

Potensi sinaptik yang diamati dalam NAc selepas tempoh pengeluaran

Berbeza dengan kemurungan yang diperhatikan semasa pengeluaran akut, potentiasi sinaran cecair NAc diperhatikan selepas hari pengeluaran 10-14 dari pengambilan kokain atau morfin berulang (Kourrich et al., 2007; Wu et al., 2012). Selain itu, selepas penarikan hari 7 dari satu pentadbiran kokain, peningkatan amplitud mEPSC serta kehilangan LTP yang disebabkan oleh rangsangan frekuensi tinggi (HFS) didapati di kedua-dua inti dan cangkang neuron NAc yang mengekspresikan dopamin D₁ reseptor (Pascoli et al., 2012). Tperubahannya dalam keupayaan untuk mendorong plastisitas sinaptik dirujuk sebagai metaplasticity. Metaplasticity yang disebabkan oleh kokain juga diperhatikan berikutan penarikan diri dari pentadbiran sendiri kokain. Oleh itu, tikus yang mempunyai kokain sendiri yang diikuti oleh 3 minggu sama ada kepupusan atau pantang memaparkan dalam vivo defisit dalam keupayaan untuk membangunkan LTP dalam teras NAc selepas rangsangan PFC. Pemerhatian ini diiringi oleh pergeseran ke kiri pada lengkung input-output yang menunjukkan potentiasi amplitudo fEPSP (Moussawi et al., 2009). Potensi sinaps NAc juga diperhatikan dalam bentuk peningkatan arus-AMM yang diikuti selepas tempoh pantang larangan selepas pentadbiran diri (Conrad et al., 2008). Secara kolektif, data ini mencadangkan bahawa potentiasi sinaptik dalam NAC berkembang sama ada sebagai fungsi tempoh pengeluaran, atau sebagai fungsi masa sejak pentadbiran pertama kokain. Satu kajian baru-baru ini menyokong tafsiran terakhir sebagai peningkatan yang sama dalam kekerapan mEPSCs diperhatikan dalam D₁ reseptor-mengekspresikan MSN pada tikus walaupun tidak ada atau kehadiran tempoh pengeluaran yang berlarutan berikutan pentadbiran kokain berulang (Dobi et al., 2011). Oleh itu, nampaknya peristiwa-peristiwa yang membawa kepada perubahan dalam penghantaran glutamatergik di NAc mengambil masa untuk berkembang.

Sumbangan subunit reseptor AMPA khusus untuk perubahan ini berbeza-beza mengikut tahap pengeluaran dan kaedah pentadbiran; 10-21 hari ke pengeluaran dari kedua-dua pasif dan pentadbiran diri GluR2 yang mengandungi reseptor AMPA kelihatan bertanggungjawab terhadap perubahan dalam penghantaran AMPA (Boudreau dan Wolf, 2005; Boudreau et al., 2007; Kourrich et al., 2007; Ferrario et al., 2010) sedangkan di luar 21 hari GluR2-kurang reseptor AMPA ditambah kepada sinapsis. Temuan yang kedua nampaknya hanya berlaku apabila kokain ditadbir sendiri (Conrad et al., 2008; McCutcheon et al., 2011), walaupun lihat (Mameli et al., 2009). Memandangkan peningkatan konduktor GluR2 yang kurang reseptor AMPA mungkin penyisipan mereka berlaku sebagai tindak balas kepada kemurungan sinaps NAc yang disebabkan oleh pentadbiran sendiri kokain, sehingga mengakibatkan peningkatan respons MSN kepada input excitatory yang mencetuskan pencarian kokain pada masa akan datang. Sesungguhnya, menyekat GluR2-kurang reseptor AMPA di NAc menghalang ekspresi mencari kokain yang terukir yang ditimbulkan (Conrad et al., 2008), dan mencari kokain yang disebabkan oleh AMPA atau kokain juga disekat oleh suntikan antioxidant oligonucleotides daripada mRNA GluR1 ke NAc (Ping et al., 2008).

Cabaran dadah selepas penarikan diri membalikkan kepincangan sinaptik kepada kemurungan

Peningkatan kekuatan synaptik dan ekspresi permukaan subunit reseptor AMPA yang diinduksi oleh kokain di NAC selepas penarikan daripada pentadbiran bukan kontingen kemudiannya diterbalikkan apabila pentadbiran suntikan cocaine lebih lanjut (re-challenge) (Thomas et al., 2001; Boudreau et al., 2007; Kourrich et al., 2007; Ferrario et al., 2010). Oleh itu, kemurungan sinaptik sekali lagi diperhatikan di dalam shell NAc apabila diukur 24 h selepas suntikan cocaine ini (Thomas et al., 2001), walaupun lihat (Pascoli et al., 2012). Behaviorally ini nampaknya berkait rapat dengan ekspresi pemekaan, dan dalam hal amfetamin sekurang-kurangnya, telah terbukti berinteraksi clathrin dan bergantung pada endositosis GluR2 yang bergantung kepada reseptor AMPA postsynaptik (Brebner et al., 2005). Penurunan dalam ekspresi permukaan reseptor AMPA berikutan cabaran kokain adalah sementara seperti dalam ekspresi permukaan hari 7 pulih semula ke paras yang setanding dengan tikus-kokain yang tidak dicela kokain (Ferrario et al., 2010). Oleh itu, ternyata sejarah pendedahan dan pengeluaran kokain mudah mengubah arah plastisitas sinaptik di NAc.

Pautan langsung baru-baru ini dibuat antara potentiation synapses cortico-accumbal pada D₁ sel positif reseptor berikutan pengeluaran hari 7 dan ekspresi pemekaan. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, selepas penarikan hari 7 dari pentadbiran kokain tunggal, sinapsinya didapati berpotensi dalam teras dan shell (seperti diukur oleh peningkatan amplitud mEPSC) dan LTP yang disebabkan oleh HFS dikurangkan. Perkara yang sama tidak dijumpai untuk sinaps pada D₂ sel positif reseptor (Pascoli et al., 2012). Apabila terbalik optogenetically dalam vivo melalui protokol yang dikenali untuk mendorong LTD, sinopsis cortico-accumbal pada D₁sel positif reseptor dipaparkan mEPSCs yang dikurangkan dan ungkapan pemekaan locomotor dihalang. Yang penting, keupayaan HFS untuk mendorong LTP dipulihkan kepada neuron ini (Pascoli et al., 2012), dengan itu menunjukkan hubungan langsung antara penyesuaian sinaptik tertentu pada sinaps cortico-accumbal dan ekspresi pemekaan kepada kokain.

Faktor transkripsi

Faktor transkripsi adalah protein yang mengikat urutan DNA khusus untuk mengawal transkripsi gen dengan berinteraksi dengan kompleks polimerase II RNA (Mitchell dan Tjian, 1989). Faktor transkripsi boleh diinduksi atau ditindas sebagai tindak balas terhadap rangsangan alam sekitar, menyebabkan perubahan dalam ekspresi gen dan fungsi neuron akhirnya. Sejumlah faktor transkripsi telah dikenal pasti untuk peranan mereka yang berpotensi dalam ketagihan kerana ekspresi dan pengaktifan mereka dikawal selia dalam laluan mesokortikolimbi apabila terdedah kepada dadah penyalahgunaan. ΔFosB adalah salah satu faktor transkripsi yang telah mendapat perhatian khusus kerana kestabilannya yang luar biasa. ΔFosB adalah sejenis sambutan yang dipenggal oleh gen FosB, dan ia berkongsi homologi dengan ahli keluarga Fos yang lain termasuk c-Fos, FosB, Fra1, dan Fra2 yang semua heterodimerise dengan protein keluarga Jun (c-Jun, JunB, atau JunD) untuk membentuk faktor penukar protein protein-1 (AP-1) (Morgan dan Curran, 1995). Ahli-ahli keluarga Fos yang lain diinduksi dengan cepat di striatum sebagai tindak balas kepada pentadbiran akut psikostimulus, namun disebabkan ketidakstabilannya ungkapan ini bersifat sementara dan kembali ke tahap basal dalam beberapa jam (Graybiel et al., 1990; Young et al., 1991; Hope et al., 1992). Sebaliknya, ΔFosB berkumpul di striatum berikut pentadbiran ubat kronik, dan ungkapannya berterusan selama beberapa minggu selepas pendedahan dadah terakhir (Hope et al., 1994; Nye et al., 1995; Nye dan Nestler, 1996; Pich et al., 1997; Muller dan Unterwald, 2005; McDaid et al., 2006). Data dari eksperimen tingkah laku menyokong peranan untuk ΔFosB dalam beberapa kesan berkekalan yang disampaikan oleh ubat penyalahgunaan. Ekspresi ΔFosB di striatum menyebabkan tindak balas locomotor meningkat kepada kokain akut dan kronik, dan meningkatkan sifat pengukuhan kokain dan morfin (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003; Zachariou et al., 2006), manakala perencatan ΔFosB menghasilkan kesan tingkah laku yang bertentangan (Peakman et al., 2003). Oleh kerana keupayaannya meningkatkan sifat motivasi insentif ubat penyalahgunaan, faktor transkripsi ini telah dicadangkan untuk mewakili "suis molekul" yang memudahkan peralihan kepada ketagihan (Nestler, 2008).

Protein pengikat elemen tindak balas CAMP (CREB) adalah satu lagi faktor transkripsi yang telah menjadi tumpuan penyelidikan yang banyak disebabkan oleh peranan yang dicadangkan dalam kepekaan yang disebabkan oleh dadah (McPherson dan Lawrence, 2007). CREB diungkapkan di mana-mana di otak, dan boleh diaktifkan oleh pelbagai laluan isyarat intraselular yang berpuncak dalam fosforilasinya di serine 133 (Mayr dan Montminy, 2001). CREB fosforilasi (pCREB) merangsang pengambilan protein mengikat CREB (CBP) yang memudahkan transkripsi pelbagai gen aliran bawah (Arias et al., 1994). pCREB dengan cepat didorong di striatum apabila pendedahan kepada psikostimulan (Konradi et al., 1994; Kano et al., 1995; Walters dan Blendy, 2001; Choe et al., 2002) dan ini adalah hipotesis untuk mewakili mekanisme homeostatik yang melawan tindak balas tingkah laku terhadap dadah penyalahgunaan (McClung dan Nestler, 2003; Dong et al., 2006). Selaras dengan ini, overexpression CREB dalam cangkang NAc mengurangkan sifat-sifat ganjaran kokain dalam paradigma keutamaan tempat (ACP), sedangkan yang bertentangan diamati apabila menghalang CREB di rantau ini (Carlezon et al., 1998; Pliakas et al., 2001). Begitu juga, ketukan genetik atau perencatan CREB di striatum punggung memberikan sensitiviti kepada sifat-sifat psikostimulan yang mengaktifkan sifat locomotor, sambil menambah sokongan selanjutnya terhadap hipotesis ini (Fasano et al., 2009; Madsen et al., 2012).

Walaupun data dari eksperimen CPP menyokong idea CREB yang bertindak sebagai modulator negatif ganjaran dadah, sekurang-kurangnya berkenaan dengan kokain, ini mungkin menjadi terlalu besar. Beberapa kajian yang menggunakan pelbagai teknik untuk mengubah fungsi CREB dalam shell NAc telah mendedahkan bahawa perencatan CREB mengurangkan penguatan kokain dalam paradigma kendiri (Choi et al., 2006; Green et al., 2010; Larson et al., 2011), manakala penguat kokain dipertingkatkan oleh overexpression CREB di rantau ini (Larson et al., 2011). Penemuan yang berbeza ini mungkin disebabkan oleh perbezaan fundamental antara prosedur penyelenggaraan instrumental dan Pavlovan serta sukarela vs. pentadbiran dadah sukarela. CPP melibatkan proses pembelajaran bersekutu, dan dianggap sebagai langkah tidak langsung sifat-sifat hedonik ubat daripada penguat dadah per se (Bardo dan Bevins, 2000). Pengambilan diri secara sukarela dadah boleh dipengaruhi oleh beberapa faktor emosi, dan keupayaan aktiviti CREB di NAc untuk mengurangkan tindak balas terhadap rangsangan anxiogenik (Barrot et al., 2002) dan melemahkan tingkah laku kemurungan (Pliakas et al., 2001) boleh mempengaruhi kecenderungan untuk mengendalikan diri sendiri. Menariknya, penghapusan CREB dari PFC menyebabkan motivasi menurun untuk mengendalikan diri kokain (McPherson et al., 2010), menunjukkan bahawa kesan manipulasi CREB terhadap tingkah laku juga berbeza untuk kawasan otak yang berbeza. Ini mungkin tidak mengejutkan memandangkan transkrip teks CREB berbeza dengan ketara mengikut jenis sel (Cha-Molstad et al., 2004) dan oleh itu adalah penting untuk mengenal pasti perubahan dalam ungkapan gen yang berlaku di bawah aliran CREB yang menyumbang kepada fenotip ini. Perkara yang lebih rumit adalah pemerhatian bahawa CREB dalam cangkang NAc adalah penting untuk nikotin CPP (Brunzell et al., 2009), menunjukkan bahawa mekanisme yang mendasari ganjaran nikotin yang terkondisi berbeza daripada kokain dan morfin yang mendasari, yang kedua-duanya dipertingkatkan oleh perencatan CREB dalam shell NAc (Carlezon et al., 1998; Pliakas et al., 2001; Barrot et al., 2002).

Mekanisme epigenetik

Epigenetics mempunyai beberapa definisi, tetapi dalam neurosains ia lazimnya ditakrifkan sebagai perubahan dalam ekspresi gen yang terjadi melalui modulasi kromatin yang tidak diakibatkan oleh perubahan dalam urutan DNA yang mendasari (McQuown dan Wood, 2010). Chromatin menerangkan keadaan DNA apabila ia dibungkus dalam sel. Unit pengulangan asas chromatin adalah nukleosom, yang terdiri daripada pasang asas 147 DNA yang dibungkus sekitar octamer yang terdiri daripada pasangan empat histon teras (H2A, H2B, H3, dan H4) (Luger et al., 1997). Ekor terminal amino dari histon teras ini boleh menjalani beberapa pengubahsuaian pasca translasi termasuk asetilasi, metilasi, fosforilasi, ubiquitination, dan sumolasi (Berger, 2007). Penambahan dan penyingkiran kumpulan-kumpulan berfungsi dari ekor histon ini dilakukan oleh sejumlah besar enzim pengubah histone, termasuk asetiltransferase, deacetylases, metiltransferases, demethylases, dan kinase (Kouzarides, 2007). Pengubahsuaian histon ini memberi isyarat kepada pengambilan faktor transkripsi dan protein lain yang terlibat dalam pengawalan transkripsi, dan mengubah kesesuaian kromatin untuk menjadikan DNA lebih mudah diakses oleh mesin transkrip (Strahl dan Allis, 2000; Kouzarides, 2007; Taverna et al., 2007). Oleh itu, mekanisme epigenetik mewakili satu cara yang penting di mana rangsangan alam sekitar dapat mengawal selia ekspresi gen dan akhirnya tingkah laku.

Baru-baru ini, pengubahsuaian chromatin telah diiktiraf sebagai mekanisme penting yang mendasari perubahan yang disebabkan oleh dadah dalam keplastikan dan kelakuan (Renthal dan Nestler, 2008; Bredy et al., 2010; McQuown dan Wood, 2010; Maze dan Nestler, 2011; Robison dan Nestler, 2011). Bukti pertama untuk ini datang dari eksperimen oleh Kumar dan rakan sekerja yang menggunakan chromatin immunoprecipitation (ChIP) untuk menunjukkan bahawa kokain mendorong pengubahsuaian histon pada promoter gen spesifik di striatum (Kumar et al., 2005). Khususnya, pentadbiran kokain akut mengakibatkan hyperacetylation H4 cFos penganjur, sedangkan pentadbiran kronik mengakibatkan hyperacetylation H3 BDNF and Cdk5 penganjur. Asetilasi histon melibatkan pemindahan enzimatik kumpulan asetil ke ekor N-terminal asas histone, yang meneutralkan interaksi elektrostatik antara histon dan DNA bermuatan negatif, menjadikannya lebih mudah untuk alat transkrip (Loidl, 1994). Ini konsisten dengan keupayaan kokain untuk meningkatkan ekspresi faktor transkripsi keluarga Fos dengan akut (Graybiel et al., 1990; Young et al., 1991), sedangkan BDNF dan Cdk5 hanya disebabkan pendedahan kronik (Bibb et al., 2001; Grimm et al., 2003).

Keadaan hyperacetylated histon juga boleh dicapai secara eksperimen dengan pemberontakan perencat histone deacetylase (HDAC), dan ubat-ubatan ini telah digunakan untuk mengkaji kesan peningkatan global dalam asetilasi histon atas tindak balas tingkah laku terhadap dadah penyalahgunaan. Penstabilan sistemik penghambat HDAC secara sinergis meningkatkan hiperetilasi yang dilihat sebagai tindak balas terhadap kokain dalam striatum (Kumar et al., 2005), dan ini membekalkan ganjaran dan pengambilan cocaine yang disebabkan kokain (Kumar et al., 2005; Sun et al., 2008; Sanchis-Segura et al., 2009). Penghambatan HDAC juga boleh meningkatkan sensitisasi locomotor kepada etanol dan morfin, dan memudahkan morfin CPP (Sanchis-Segura et al., 2009), Walau bagaimanapun, penghambat HDAC juga didapati untuk mencegah pemekaan kepada pendedahan morfin tunggal (Jing et al., 2011), dan mengurangkan motivasi untuk mengawal diri kokain (Romieu et al., 2008). Penemuan yang berbeza ini mungkin mencerminkan perbezaan dalam protokol pentadbiran, dan pentingnya mereka menunjukkan bahawa perencat HDAC tidak membebankan tindak balas tingkah laku secara sembarangan terhadap dadah dalam semua keadaan.

Oleh kerana kesan permisif mereka terhadap transkripsi gen, perencat HDAC juga boleh bertindak untuk memudahkan jenis pembelajaran tertentu (Bredy et al., 2007; Lattal et al., 2007). Ia baru-baru ini telah menunjukkan bahawa pentadbiran perencat HDAC berikutan pendedahan semula kepada persekitaran cocaine yang dipasangkan sebelum ini boleh memudahkan kepupusan CPP yang disebabkan oleh kokain, dan ini mungkin berkaitan dengan peningkatan asetilasi H3 di NAc (Malvaez et al., 2010). Penyerapan penghalang HDAC suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA) langsung ke NAc selama fase penyejuk PKP meningkatkan penghargaan kokain yang dihabiskan (Renthal et al., 2007), yang menunjukkan bahawa perencatan HDAC di rantau ini dapat memudahkan pembelajaran dan penghapusan pembelajaran yang berkaitan dengan ganjaran, bergantung kepada konteks di mana ubat diberikan. Eksperimen selanjutnya telah menunjukkan peranan untuk HDAC5, dan HDAC endogenous menyatakan sangat dalam NAc dalam modulasi ganjaran kokain. Pentadbiran kokain meningkatkan fungsi HDAC5 dengan mengawal dephosphorylation dan import nuklear seterusnya, dan deposforasi HDAC5 dalam NAc merosakkan pembangunan kokain CPP (Taniguchi et al., 2012). Begitu juga, HDAC5 yang melebihi ekspresi dalam NAc semasa fasa penyaman CPP menyampaikan ganjaran kokain, dan kesan ini dibalikkan apabila wujud bentuk mutan HDAC5 dalam NAc (Renthal et al., 2007). Ia mungkin HDAC5 mengenakan kesan ini dengan menghalang transkripsi gen yang disebabkan oleh dadah yang biasanya meningkatkan sifat ganjaran kokain.

Analisis luas genom terhadap pengubahsuaian kromatin yang berlaku di NAc sebagai akibat pendedahan kokain telah menunjukkan banyak pengubahsuaian kromatin di kawasan promoter gen ke bawah aliran kedua CREB dan ΔFosB (Renthal et al., 2009). Analisis ini juga mendedahkan pengawalseliaan dua sirtuins, SIRT1 dan SIRT2, yang merupakan protein yang mempunyai aktiviti HDAC dan juga boleh meneutralkan protein sel-sel lain (Denu, 2005). Induksi SIRT1 dan SIRT2 dikaitkan dengan asetilasi H3 yang meningkat dan peningkatan pengikatan ΔFosB pada penganjur gen mereka, menunjukkan bahwa mereka adalah target turun aliran ΔFosB (Renthal et al., 2009). Pengawalseliaan SIRT1 dan SIRT2 dianggap mempunyai kaitan tingkah laku; sirtuin mengurangkan kegembiraan MSNs NAc vitro, dan perencatan farmakologi sirtuin menurunkan ganjaran kokain, manakala pengaktifan mereka meningkatkan tindak balas yang memberi ganjaran kepada kokain (Renthal et al., 2009).

Sebagai tambahan kepada peranan fungsi HDACs, kajian genetik juga telah menunjukkan peranan untuk asetiltransferase histon (HATs) dalam mengantara beberapa tindak balas tingkah laku terhadap dadah penyalahgunaan. Boleh dikatakan mekanisme yang paling penting di mana CBP dapat meningkatkan transkripsi gen melalui aktiviti HAT intrinsiknya (Bannister dan Kouzarides, 1996), dan penemuan baru-baru ini membabitkan aktiviti HAT CBP dalam beberapa perubahan epigenetik yang disebabkan oleh pendedahan dadah. Sebagai tindak balas terhadap kokain akut, CBP direkrut ke FosB promoter di mana ia menyerupai histone H4 dan meningkatkan ekspresi FosB (Levine et al., 2005). Dalam tikus haploinsufficient untuk CBP, kurang CBP direkrut untuk promoter yang mengakibatkan asetilasi histon menurun dan ekspresi FosB. Ini juga sepadan dengan kurang pengumpulan ΔFosB di striatum, dan tidak menghairankan tikus ini mempamerkan penurunan sensitisasi sebagai tindak balas terhadap cabaran kokain (Levine et al., 2005). Baru-baru ini, menggunakan sistem rekombinasi crevip Malvaez dan rakan-rakan menyiasat peranan aktiviti CBP yang terletak khusus di NAc apabila transkripsi dan tingkah laku gen yang disebabkan oleh cocaine (Malvaez et al., 2011). Telah dilaporkan bahawa penghapusan sasaran CBP di NAc mengakibatkan asetilasi histon yang dikurangkan dan ekspresi c-Fos, dan pengurangan pengaktifan locomotor sebagai tindak balas terhadap kokain akut dan kronik (Malvaez et al., 2011). Ganjaran kokain yang dianggarkan juga menghalangi tikus ini, memberikan bukti pertama bahawa aktiviti CBP di NAc adalah penting untuk pembentukan kenangan berkaitan dadah (Malvaez et al., 2011).

Baru-baru ini, eksperimen dari makmal Kandel telah mendedahkan bahawa mekanisme epigenetik dapat mendasari kemampuan hipotesis nikotin untuk bertindak sebagai "ubat gateway". Tikus yang dirawat secara kronik dengan nikotin sebelum pendedahan kokain menunjukkan peningkatan kepekaan lokomotor dan ganjaran kokain berbanding dengan tikus naif nikotin (Levine et al., 2011). Selain itu, pretreatment nikotin menghasilkan kemerosotan kokain yang diinduksi oleh LTP dalam sinaps excitatory dalam teras NAc, kesan yang tidak dilihat dengan nikotin sahaja. Analisis pengubahsuaian histon yang disebabkan oleh pendedahan nikotin 7 hari mendedahkan peningkatan H3 dan asetilasi H4 di FosB promoter di striatum, kesan yang tidak begitu ketara sebagai tindak balas terhadap pentadbiran kokain selama 7 hari. Aktiviti HDAC dikurangkan pada striatum tikus yang dirawat dengan nikotin, tetapi tidak berubah pada tikus yang dirawat dengan kokain. Hebatnya, kemasukan inhibitor HDAC terus ke NAc dapat meniru kesan pretreatment nikotin dalam memperkuatkan kesan kokain. Tidak ada perubahan yang diamati ketika tikus diberi kokain sebelum nikotin, yang mengesahkan kekhususan temporal kesan ini. Kumpulan eksperimen yang elegan ini telah memberikan penjelasan epigenetik yang mungkin mengapa merokok adalah selalu mendahului penggunaan kokain pada populasi manusia (Kandel, 1975; Kandel et al., 1992).

Selain asetilasi histon, methylation histon juga baru-baru ini diiktiraf sebagai pengubahsuaian kromatin yang berkait dengan tingkah laku yang disebabkan oleh dadah penyalahgunaan (Laplant et al., 2010; Maze et al., 2010, 2011). Metilasi histon melibatkan penambahan enzimatik satu, dua, atau tiga kumpulan metil kepada residu lisin atau arginin di terminal N-ekor histon, dan dikaitkan dengan pengaktifan atau penindasan transkrip, bergantung kepada sifat pengubahsuaian (Beras dan Allis , 2001). Kajian pertama untuk mengkaji methylation histon yang disebabkan oleh kokain membawa kepada pengenalan dua methyltransferases histone, protein G9a dan G9a (GLP), yang terus dikawal selia di NAc 24 h berikutan pendedahan kokain bukan kontingen dan kokain sendiri -administration (Renthal et al., 2009; Maze et al., 2010). Peraturan bawah ini dikaitkan dengan pengurangan yang sama dalam metilasi histone H3 lysine 9 (H3K9) dan 27 (H3K27). Selepas itu, overexpression G9a dalam NAc ditunjukkan untuk mengurangkan ekspresi kokain yang diinduksi dari gen terpilih, mengurangkan reaksi kokain yang diukur oleh CPP, dan menghalang peningkatan ketumpatan tulang belakang dendritik yang biasanya dilihat sebagai tindak balas terhadap kokain berulang (Maze et al., 2010). Sebaliknya berlaku apabila ekspresi G9a dalam NAc telah dihalang, menyebabkan ketumpatan tulang dendritik meningkat dan ganjaran kokain ditingkatkan. Terdapat bukti bahawa perubahan yang disebabkan oleh kokain dalam ekspresi G9a dan penurunan seterusnya dalam H3K9 dan H3K27 dikawal oleh ΔFosB (Maze et al., 2010). Secara kolektif, eksperimen ini mengenal pasti peranan penting untuk metilasi histon oleh G9a dalam beberapa kesan perilaku dan biokimia jangka panjang pendedahan berulang kepada kokain.

Baru-baru ini, trimethylation histone H3 lysine 9 (H3K9me3) yang sebelum ini dianggap sebagai tanda heterokromatik yang agak stabil, ditunjukkan secara dinamik di dalam NAc oleh pendedahan kokain akut dan kronik (Maze et al., 2011). Kokain berulang mengakibatkan pengurangan berterusan dalam menindas H3K9me3 yang menindas yang terutamanya diperkayakan di kawasan genomik bukan pengkodan (Maze et al., 2011). Penemuan awal ini mencadangkan bahawa pendedahan kokain berulang dapat membawa kepada unsur-unsur retrotransposable tertentu dalam neuron NAc, dan ia akan menjadi sangat menarik untuk memastikan kesan tingkah laku adaptasi epigenetik novel ini.

Memandangkan sifat ketagihan yang berterusan, penyelidikan baru-baru ini juga telah meneroka peranan metilasi DNA, yang merupakan penyesuaian epigenetik yang lebih stabil berbanding pengubahsuaian histon. Metilasi DNA melibatkan penambahan kumpulan metil ke pangkal cysteine ​​dalam DNA, dan umumnya dikaitkan dengan penindasan transkripori (Stolzenberg et al., 2011). Analisis otak tikus yang menerima suntikan kokain pasif selama hari 7, atau kokain yang ditadbir sendiri pada hari-hari 13 mendedahkan pengawalan DNA methyltransferase DNMT3a di NAc 24 h selepas pendedahan kokain terakhir (Laplant et al., 2010). Sebaliknya, selepas pendedahan kokain yang lebih kronik (kedua-dua pasif dan dikendalikan sendiri untuk minggu 3 atau lebih) dan tempoh pengeluaran hari 28, dnmt3a mRNA didapati sangat dipertingkatkan dalam NAc (Laplant et al., 2010). Perencatan metilasi DNA / DNMT3a khusus dalam NAc kemudiannya ditunjukkan untuk meningkatkan pemekaan CPP dan locomotor pada kokain, sedangkan sebaliknya diperhatikan berikutan overexpression DNMT3a di rantau ini. Selain itu, perencatan DNMT3a dalam NAc juga menghalang peningkatan kokain yang disebabkan oleh ketumpatan tulang belakang dendritik (Laplant et al., 2010). Perkaitan tingkah laku pengubahan kokain yang disebabkan oleh ketumpatan tulang belakang NAc masih belum difahami dengan baik. Manipulasi yang menghalang induksi tulang belakang yang disebabkan oleh dadah telah ditunjukkan untuk mengurangkan sifat ganjaran kokain (Russo et al., 2009; Maze et al., 2010); Walau bagaimanapun, kajian-kajian lain telah mendapati bahawa perencatan spinogenesis memotivasi ganjaran kokain (Pulipparacharuvil et al., 2008; Laplant et al., 2010). Kerana kokain nampaknya mendorong peraturan yang sangat rumit dari pelbagai dendritik duri semasa proses pendedahan dan pengeluaran (Shen et al., 2009), telah dicadangkan bahawa perbezaan ini mungkin bergantung pada jenis dendritik duri yang diubah (Laplant et al., 2010).

Dari eksperimen yang dijelaskan di sini, jelas bahawa peraturan yang disebabkan oleh dadah mengenai potensi transkripsi sel mewakili mekanisme utama yang mempengaruhi tindak balas tingkah laku terhadap ubat-ubatan dan pembelajaran yang berkaitan dengan ganjaran. Langkah seterusnya yang penting adalah untuk mengenal pasti mana mana perubahan epigenetik ini yang paling relevan dengan keadaan ketagihan penyakit manusia. Memandangkan pendedahan hanya kepada dadah tidak mencukupi untuk menghasilkan "ketagihan" pada manusia dan haiwan, pemasukan model yang lebih dekat mengukur ciri-ciri ketagihan perilaku, seperti penggunaan dadah kompulsif dan kambuh akan menjadi nilai yang signifikan.