Natural and Drug Rewards handelen in op gemeenschappelijke neurale plasticiteitsmechanismen met ΔFosB als belangrijke bemiddelaar (2013)

Deze studie onderzocht de effecten van seksuele beloning op DeltaFosB en de effecten van DeltaFosB op seksueel gedrag en beloning. De standaard moleculaire veranderingen waarvan bekend is dat ze optreden bij drugsverslaving, bleken dezelfde te zijn als bij seks. Met andere woorden, DeltaFosB is geëvolueerd voor seksuele prikkels, maar medicijnen kapen hetzelfde mechanisme. Dit maakt een einde aan het debat over hoe drugsverslavingen verschillen van gedragsverslavingen, en hoe gedragsverslavingen gewoon dwanghandelingen zijn (wat dat ook mag betekenen). Dezelfde circuits, dezelfde mechanismen, dezelfde cellulaire veranderingen, hetzelfde bijbehorende gedrag - met kleine verschillen.

J Neurosci. 2013 Feb 20;33(8):3434-3442.

VOLLEDIGE STUDIE

Werpers KK, Vialou V, Nestler EJ, Laviolette SR, Lehman MN, Coolen LM.

bron

Afdeling Anatomie & Celbiologie, Schulich School of Medicine and Dentistry, University of Western Ontario, London, Ontario N6A 3K7, Canada, Department of Molecular & Integrative Physiology, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan 48109, Fishberg Department of Neuroscience en Friedman Brain Institute, Mount Sinai School of Medicine, New York, New York 10029, en afdelingen Neurobiologie en Anatomische Wetenschappen en Fysiologie en Biofysica, University of Mississippi Medical Center, Jackson, Mississippi 39216.

Abstract

Drugsmisbruik induceren neuroplasticiteit in de natuurlijke beloningsroute, met name de nucleus accumbens (NAc), waardoor ontwikkeling en expressie van verslavend gedrag wordt veroorzaakt. Recent bewijs suggereert dat natuurlijke beloningen soortgelijke veranderingen in het NAc kunnen veroorzaken, wat suggereert dat geneesmiddelen mechanismen van plasticiteit kunnen activeren die worden gedeeld met natuurlijke beloningen, en een uniek samenspel mogelijk maken tussen beloningen voor natuurlijke en drugsverslaafden..

In deze studie laten we zien dat seksuele ervaring bij mannelijke ratten bij het volgen van korte of langere perioden van verlies van seksbeloning een verhoogde amfetaminebeloning veroorzaakt, die wordt aangegeven door een gesensitiseerde geconditioneerde plaatsvoorkeur voor een laaggedoseerde (0.5 mg / kg) amfetamine. Bovendien was de aanvang, maar niet de uitdrukking op langere termijn, van versterkte amfetaminebeloning gecorreleerd met een voorbijgaande toename in dendritische stekels in het NAc. Vervolgens werd een cruciale rol voor de transcriptiefactor ΔFosB in seksbeleving geïnduceerde versterkte amfetaminebeloning en bijbehorende toenames in dendritische stekels op NAc-neuronen vastgesteld met behulp van virale vectorgenoverdracht van de dominant-negatieve bindingspartner ΔJunD. Bovendien werd aangetoond dat door seksuele ervaring geïnduceerde versterkte geneesmiddelbeloning, ΔFosB en spinogenese afhankelijk zijn van paring-geïnduceerde dopamine D1-receptoractivering in het NAc. Farmacologische blokkade van de D1-receptor, maar niet de D2-receptor, in het NAc tijdens seksueel gedrag verzwakte ΔFosB-inductie en voorkwam verhoogde spinogenese en gesensibiliseerde amfetaminebeloning.

Tsamen tonen deze bevindingen aan dat drugs van misbruik en natuurlijk beloningsgedrag handelen op gemeenschappelijke moleculaire en cellulaire mechanismen van plasticiteit die de kwetsbaarheid voor drugsverslaving beheersen, en dat deze toegenomen kwetsbaarheid wordt gemedieerd door ΔFosB en zijn stroomafwaartse transcriptiedoelen.

Introductie

Natuurlijk beloningsgedrag en drugsbeloning komen samen op een gemeenschappelijke neurale route, het mesolimbische dopamine (DA) -systeem, waarin de nucleus accumbens (NAc) een centrale rol speelt (Kelley, 2004). Drugsmisbruik induceren neuroplasticiteit in het mesolimbische systeem, dat een vermoedelijke rol speelt in de overgang van drugsgebruik naar drugsverslaving (Hyman et al., 2006; Kauer en Malenka, 2007; Kalivas, 2009; Chen et al., 2010; Koob en Volkow, 2010; Wolf, 2010a; Mameli en Luscher, 2011). Er werd verondersteld dat medicijnen en natuurlijke beloningen niet dezelfde neuronen activeren in het mesolimbische systeem, en dat geneesmiddelen op unieke wijze dit circuit activeren en veranderen (Cameron en Carelli, 2012). Het is echter steeds duidelijker geworden dat beloningen van natuurlijke en drugs het mesolimbische systeem beïnvloeden op zowel vergelijkbare als verschillende manieren die een wisselwerking mogelijk maken tussen natuurlijke beloning, specifiek seksbeloning, en de gevolgen van misbruik door drugs (Frohmader et al., 2010a; Pitchers et al., 2010a; Olsen, 2011).

Seksueel gedrag is zeer de moeite waard (Tenk et al., 2009),

  • en seksuele ervaring veroorzaakt gesensibiliseerd drugsgerelateerd gedrag, waaronder kruissensibilisatie voor door amfetamine (Amph) geïnduceerde locomotorische activiteit (Bradley en Meisel, 2001; Pitchers et al., 2010a)
  • en verbeterde Amph-beloning (Pitchers et al., 2010a).
  • Bovendien veroorzaakt seksuele ervaring neurale plasticiteit in het NAc, vergelijkbaar met die veroorzaakt door blootstelling aan psychostimulant, inclusief verhoogde dendritische werveldichtheid (Meisel en Mullins, 2006; Pitchers et al., 2010a),
  • veranderde glutamaat receptor trafficking en verminderde synaptische sterkte in prefrontale cortex-reagerende NAc shell neuronen (Pitchers et al., 2012).
  • Ten slotte bleken perioden van onthouding van seksuele ervaring van cruciaal belang voor verbeterde Amph-beloning, NAc-spinogenese (Pitchers et al., 2010a), en glutamaatreceptortrafficking (Pitchers et al., 2012).

Deze bevindingen suggereren dat ervaringen met natuurlijke en drugsbeloningen gemeenschappelijke mechanismen van neurale plasticiteit delen, die op hun beurt de kwetsbaarheid voor alcohol- en drugsmisbruik beïnvloeden.

Het doel van het huidige onderzoek was om de cellulaire mechanismen te bepalen die de door sekservaring geïnduceerde plasticiteit mediëren en die op hun beurt verbeterde geneesmiddelenbeloning veroorzaken. Specifiek werd de rol van de transcriptiefactor ΔFosB onderzocht omdat deze betrokken is bij de effecten van zowel natuurlijke als medicijnbeloningen (Nestler et al., 2001; Werme et al., 2002; Olausson et al., 2006; Wallace et al., 2008; Hedges et al., 2009; Pitchers et al., 2010b). Daarnaast werd de rol van dopamine D1-receptoren (D1R) voor seksuele ervaring-geïnduceerde neurale plasticiteit onderzocht omdat NAc ΔFosB-inductie en verhoogde ruggengraatdichtheid na toediening van psychostimulant tot expressie worden gebracht in D1R-bevattende neuronen (Lee et al., 2006; Kim et al., 2009) en afhankelijk van D1R-activering (Zhang et al., 2002.).

Hier gebruikten we virale vector-gemedieerde expressie van een dominant-negatieve bindingspartner voor ΔFosB, diOlistic labeling en farmacologische manipulaties om de hypothese te testen dat de kruis-sensitiserende effecten van seksuele ervaring gevolgd door beloning onthouding op versterkte Amph-beloning gemedieerd worden door een D1R-afhankelijke inductie van ΔFosB in de NAc en daaropvolgende toename van NAc-wervelkolomdichtheid. Samen leveren de bevindingen bewijs dat natuurlijke en drugsbeloningen gemeenschappelijke mechanismen van neurale plasticiteit delen, met ΔFosB als een cruciale bemiddelaar.

Materialen en methoden

Dieren.

Volwassen man (225-250 g bij aankomst) en vrouw (210-220 g) Sprague Dawley-ratten (Charles River Laboratories) werden gehuisvest in plexiglaskooien in paren van hetzelfde geslacht gedurende experimenten, onder temperatuur- en vochtigheidsregulatie en op een 12 / 12 h licht / donker cyclus met voedsel en water vrij beschikbaar. Vrouwelijke partners voor paringssessies werden geovariëctomiseerd en kregen subcutane implantaten met 5% estradiolbenzoaat (Sigma-Aldrich) en injecties van 500 μg progesteron (in 0.1 ml sesamolie; Sigma-Aldrich) 4 h vóór het testen. Alle procedures zijn goedgekeurd door de Animal Care and Use Committees van de University of Western Ontario en de University of Michigan en conform de Canadese Council on Animal Care en National Institutes of Health richtlijnen waarbij gewervelde dieren betrokken zijn bij onderzoek.

Seksueel gedrag.

Paringsessies deden zich voor tijdens de vroege donkere fase (tussen 2 en 6 h na het begin van de donkere periode) bij zwak rode verlichting, in schone testkooien (60 × 45 × 50 cm). Mannelijke ratten werden gekoppeld aan ejaculatie tijdens dagelijkse 4- of 5-sessies. Er zijn vijf sessies gekozen omdat we eerder hebben aangetoond dat dit paradigma langdurige versoepeling van seksueel gedrag veroorzaakt (Pitchers et al., 2010b), kruissensibilisatie voor de locomotorische activiteit van Amph (Pitchers et al., 2010a) en beloning (Pitchers et al., 2010a). Ejaculatie werd gekozen als het eindpunt van elke paarsessie omdat we eerder wezenloos leken te zijn voor effecten van seksbeleving op Amph locomotor sensibilisatie (Pitchers et al., 2010a), wat niet gebeurde wanneer dieren met vrouwen mochten paren zonder ejaculatie. Seksuele gedragsparameters (dwz latentie tot eerste mount, intromission en ejaculatie, en aantal mounts en intromissies) werden geregistreerd zoals eerder beschreven (Pitchers et al., 2010b). Voor alle experimenten werden seksueel ervaren groepen gematcht voor seksueel gedrag (totaal aantal ejaculaties en latentie tot ejaculatie tijdens elke paarssessie). Na de vijfde paar sessie bleven mannen bij dezelfde geslachtspartners gehuisvest en mochten ze niet paren tijdens perioden van onthouding tijdens seks van 1, 7 of 28 d. Dieren die seksueel naïef waren, werden behandeld en gehuisvest in dezelfde kamers als seksueel ervaren mannen. Bovendien werden naïeve controles gedurende een uur gedurende 5 opeenvolgende dagen in schone testkooien geplaatst, zonder toegang tot een receptieve vrouw.

ΔFosB-expressie.

Dieren werden diep geanesthetiseerd (natriumpentobarbital; 390 mg / kg; ip) en intracardiaal geperfusceerd met 50 ml 0.9% zoutoplossing, gevolgd door 500 ml 4% paraformaldehyde (Sigma-Aldrich) in 0.1 m fosfaatbuffer (PB) voor de tijd punt- en DR-antagonist experimenten. Hersenen werden verwijderd en achteraf gefixeerd voor 1 h bij kamertemperatuur in hetzelfde fixeermiddel, vervolgens bewaard bij 4 ° C in 20% sucrose en 0.01% natriumazide in 0.1 m PB. Voor de DR-antagonistsexperimenten werden hersenen verwijderd en gehalveerd langs de sagittale as. De ene helft werd opgeslagen in PB en gebruikt voor DiOlistics en de andere werd verwerkt voor ΔFosB. Coronale secties (35 μm) werden gesneden met een bevriezende microtoom (Microm H400R), verzameld in vier parallelle series in cryoprotectantoplossing (30% sucrose en 30% ethyleenglycol in 0.1 m PB) en opgeslagen bij -20 ° C. Vrij-zwevende secties werden uitgebreid gewassen met 0.1 m PBS, pH 7.35, tussen incubaties en alle stappen waren op kamertemperatuur. Secties werden blootgesteld aan 1% H2O2 (10 min) en incubatieoplossing (1 h; PBS met 0.1% BSA, Fisher; en 0.4% Triton X-100, Sigma-Aldrich). Secties werden vervolgens gedurende de nacht geïncubeerd in pan-FosB konijn polyklonaal antilichaam (1: 5K; sc-48 Santa Cruz Biotechnology), eerder gevalideerd (Perrotti et al., 2004, 2008; Pitchers et al., 2010b). Het pan-FosB-antilichaam werd opgewekt tegen een intern gebied dat wordt gedeeld door FosB en ΔFosB en is eerder gekarakteriseerd om specifiek ΔFosB-cellen te visualiseren op de tijdstippen die in deze studie worden gebruikt (> 1 d na stimulus) (Perrotti et al., 2004, 2008; Pitchers et al., 2010b). Vervolgens werden coupes geïncubeerd in aan biotine geconjugeerd anti-konijn-IgG van geit (1 h; 1: 500 in PBS +; Vector Laboratories), avidine-biotine-mierikswortelperoxidase (1 h; ABC-elite; 1: 1000 in PBS; Vector Laboratories). en 0.02% 3,3'-diaminobenzidine tetrahydrochloride (10 min. Sigma-Aldrich) met 0.02% nikkelsulfaat in 0.1 m PB met waterstofperoxide (0.015%). Secties werden gemonteerd op Superfrost plus glasplaatjes (Fisher) en bedekt met dibutylftalaat xyleen.

Getallen van ΔFosB-IR-cellen werden geteld in de NAc-schil en de kern binnen standaard analysegebieden (400 x 600 μm) zoals eerder beschreven (Pitchers et al., 2010b). Twee secties werden geteld per NAc subregio, gemiddeld per dier. In het tijdpuntsexperiment werden aantallen van ΔFosB-IR-cellen uitgedrukt als een vouwverandering van de naïeve controlegroep op het juiste tijdstip en vergeleken tussen ervaren en naïeve groepen voor elke subregio op elk individueel tijdstip met behulp van ongepaard t tests met een significantieniveau van p <0.05. In de ΔJunD-AAV- en DR-antagonist-experimenten werden respectievelijk een tweeweg- of eenrichtings-ANOVA en de Holm-Sidak-methode gebruikt. Bovendien werden ΔFosB-IR-cellen geteld in het dorsale striatum (analysegebied: 200 × 600 μm), onmiddellijk dorsaal van het NAc en grenzend aan het laterale ventrikel, bij alle dieren in het DR-antagonist-experiment. Eenrichtings ANOVA en t tests werden gebruikt om groepen te vergelijken.

DiOlistics.

Voor het tijdstip en het AJunD-virusvector-experiment werden ratten intracardiaal geperfundeerd met 50 ml zoutoplossing (0.9%), gevolgd door 500 ml 2% paraformaldehyde in 0.1 m PB. Hersenen werden gesegmenteerd (100 μm coronaal) met behulp van een vibratome (Microm) en secties opgeslagen in 0.1 m PB met 0.01% natriumazide bij 4 ° C. Coating van wolfraamdeeltjes (1.3 μm diameter, Bio-Rad) met de lipofiele carbocyanine kleurstof DiI (1,1'-dioctadecyl-3,3,3'3'-tetramethylindocarbocyanine perchloraat; Invitrogen) werd uitgevoerd zoals eerder beschreven (Forlano en Woolley, 2010). DiI-gecoate wolfraamdeeltjes werden in het weefsel toegediend met 160-180 psi met behulp van het Helios Gene Gun-systeem (Bio-Rad) door een filter met 3.0 μm poriegrootte (BD Biosciences) en toegestaan ​​te diffunderen door neuronale membranen in 0.1 m PB voor 24 h terwijl het is beveiligd tegen licht bij 4 ° C. Vervolgens werden plakjes achteraf gefixeerd in 4% paraformaldehyde in PB voor 3 h bij kamertemperatuur, gewassen in PB en gemonteerd in in een skelet afgesloten kamers (Bio-Rad) met gelvatol dat het anti-fadingmiddel 1,4-diazabicyclo (2,2) octaan bevat ( 50 mg / ml, Sigma-Aldrich) (Lennette, 1978).

DiI-gelabelde neuronen werden afgebeeld met behulp van Zeiss LSM 510 m confocale microscoop (Carl Zeiss) en helium / neon 543 nm-laser. Voor elk dier werden 2-5-neuronen in elk NAc-subgebied of in de schaal (op basis van locatie met betrekking tot oriëntatiepunten, waaronder het laterale ventrikel en de voorste commissuur) in AJunD-AAV- en DR-antagonistexperimenten, gebruikt om een ​​regio van interesse voor een tweede orde dendriet voor spine kwantificering. Voor elk neuron werden 2-4-dendrieten geanalyseerd om een ​​totale dendritische lengte van 40-100 μm te kwantificeren. Dendritische segmenten werden gevangen met behulp van 40 × wateronderdompeling objectief met 0.25 μm intervallen langs de z-as, en een 3D-afbeelding werd gereconstrueerd (Zeiss) en onderging deconvolutie (Autoquant X, Media Cybernetics) met behulp van adaptieve (blinde) en theoretische PSF-instelling zoals aanbevolen door de software. De dichtheid van de wervelkolom werd gekwantificeerd met behulp van de filamentmodule van het Imaris-softwarepakket (versie 7.0, Bitplane). Aantallen dendritische stekels werden uitgedrukt per 10 μm, gemiddeld voor elk neuron en vervolgens voor elk dier. Statistische verschillen werden bepaald met behulp van tweezijdige ANOVA's in het tijdreeksexperiment tussen seksueel naïeve en ervaren dieren op elk tijdstip (factoren: seksuele ervaring en NAc-subregio) en in het ΔJunD-experiment (factoren: seksuele ervaring en virale vector), en één -weg-ANOVA in het DR-antagonist-experiment. Groepsvergelijkingen werden gemaakt met de Holm-Sidak-methode met een significantieniveau van p <0.05.

Geconditioneerde plaatsvoorkeur.

Het CPP-experimentele ontwerp was identiek zoals eerder beschreven (Pitchers et al., 2010a), met behulp van een onbevooroordeeld apparaat met drie compartimenten (Med Associates), en een onbevooroordeeld ontwerp, met een onderzoek met enkelvoudige paarconditionering van d-amf sulfaat (Amph; Sigma-Aldrich; 0.5 mg / ml / kg sc berekend op basis van de vrije base) in de gepaarde kamer en zoutoplossing in de ongepaarde kamer gedurende afwisselende dagen en uitgevoerd gedurende de eerste helft van de lichte fase. Controledieren kregen zoutoplossing in beide kamers.

CPP-scores werden berekend voor elk dier als de tijd besteed (in seconden) in de gepaarde kamer tijdens de achteraftest min de voormeting. One-way ANOVA's en de Holm-Sidak-methode werden gebruikt om groepen in de tijdpuntexperimenten te vergelijken. ongepaarde t test met betekenis ingesteld op p <0.05 werd gebruikt om Naive-Sal en Naive Amph te vergelijken binnen elk tijdspunt in het tijdpuntexperiment en binnen elke virale vectorbehandeling in het ΔJunD-experiment. In het tijdsexperiment werden one-way ANOVA's en de Holm-Sidak-methode gebruikt om de seksueel ervaren groepen (Exp-Sal, 7 d Exp Amph en 28 d Exp Amph) te vergelijken, en ongepaarde t test werd gebruikt om de 2 naïeve groepen te vergelijken. Twee-weg ANOVA en de Holm-Sidak-methode werden gebruikt om alle groepen in het DR-antagonist-experiment te vergelijken. Twee ongepaard t de test werd gebruikt om Naive-Sal en Naive Amph-groepen te vergelijken met elke virale vectorbehandelingsconditie (GFP of ΔJunD), omdat gegevens te variabel waren in de ΔJunD-groepen om ANOVA-analyse mogelijk te maken. Alle significantieniveaus zijn ingesteld op p <0.05.

Virale vector-experimenten.

Mannelijke ratten werden geanesthetiseerd met ketamine (87 mg / ml / kg; ip) en xylazine (13 mg / ml / kg ip), geplaatst in een stereotaxisch apparaat (Kopf Instruments), en kregen bilaterale micro-injecties van recombinante adeno-geassocieerde virale vectoren coderend Alleen GFP (groen fluorescerend eiwit), of ΔJunD (dominant-negatieve bindingspartner van ΔFosB) en GFP, in de NAc (coördinaten: AP + 1.5, ML ± 1.2 van bregma; DV -7.6 van schedel), in een volume van 1.5 μl / halfrond boven 7 min met een Hamilton-spuit (Harvard-apparaat). ΔJunD verlaagt ΔFosB-gemedieerde transcriptie door competitief heterodimeriseren met ΔFosB en daarmee het voorkomen van binding van ΔFosB aan het AP-1-gebied binnen promotorregio's van doelgenen (Winstanley et al., 2007; Pitchers et al., 2010b). Hoewel AJunD met hoge affiniteit bindt aan ΔFosB, is het mogelijk dat sommige van de waargenomen effecten van ΔJunD worden gemedieerd door andere AP-1-eiwitten te antagoniseren. Het lijkt er echter op dat AFosB het overheersende AP-1-eiwit is dat onder de geteste omstandigheden tot expressie wordt gebracht (Pitchers et al., 2010b). Tussen 3 en 4 weken later ontvingen dieren seksuele ervaring tijdens 4 opeenvolgende paringsessies of bleven naïef om 4-groepen te maken: seksueel naïeve GFP, seksueel ervaren GFP, seksueel naïeve ΔJunD en seksueel ervaren ΔJunD. Seksuele ervaring bestond uit 4 opeenvolgende dagelijkse paring sessie. Dieren werden getest op CPP en diOlistics. Verificatie van injectieplaatsen werd uitgevoerd zoals eerder beschreven (Pitchers et al., 2010b). NAc-secties (coronaal; 100 μm) waren immuun-bewerkt voor GFP (1: 20,000; konijn anti-GFP antilichaam; Invitrogen). Verspreiding van het virus was primair beperkt tot het schaalgedeelte van het NAc, met extra verspreiding naar de kern.

D1R / D2R-antagonisten.

Mannelijke ratten werden geanesthetiseerd met een intraperitoneale injectie (0.1 ml / kg) ketamine (87 mg / ml) en xylazine (13 mg / ml) en geplaatst in een stereotaxisch apparaat (Kopf Instruments). Bilaterale 21-gauge leidcanules (Plastics One) werden verlaagd naar het NAc bij AP + 1.7, ML ± 1.2 van bregma; -6.4 DV van de schedel en vastgezet met tandheelkundig acryl, gehecht aan drie schroeven in de schedel. Dieren werden dagelijks behandeld voor gewenning aan infusieprocedures tijdens een 2-weekherstelperiode. Vijftien minuten vóór het begin van elk van de dagelijkse paringsessies van 4 door het receptieve vrouwtje te introduceren, ontvingen de mannelijke ratten bilaterale micro-injecties van D1R-antagonist R (+) SCH-23390-hydrochloride (Sigma-Aldrich), D2-receptor (D2R) -antagonist S- ( -) eticlopride-hydrochloride (Sigma-Aldrich) werden opgelost in steriele zoutoplossing (0.9%, elk bij 10 μg in 1 μl per halve bol, opgelost in 0.9% zoutoplossing), of zoutoplossing (1.0 μl per halve bol), bij een stroomsnelheid van 1.0 μl / min over een 1 min-interval gevolgd door 1 min met de injectiecanule op zijn plaats gelaten voor medicijnverspreiding. Het volume van deze injectie zal zowel de kern als de schaal infuseren, omdat infusies van 0.5 μl beperkt zijn tot schaal- of kernonderverdelingen (Laviolette et al., 2008). De doseringen waren gebaseerd op eerdere onderzoeken die aantoonden dat deze of lagere doseringen het gedrag van geneesmiddelen of natuurlijk beloning beïnvloedden (Laviolette et al., 2008; Roberts et al., 2012). Controlemannen bleven seksueel naïef, maar kregen een intra-NAc-zoutoplossing vóór plaatsing in de lege testkooi, tijdens 4 dagelijkse behandelsessies. Een week na de definitieve parings of behandelsessie werden de mannetjes getest op Amph CPP- en wervelkolom- en ΔFosB-analyse. Het gebruik van vier sessies, in plaats van vijf sessies, zoals in de andere experimenten, werd gekozen om overmatige schade aan het NAc, veroorzaakt door de herhaalde infusies, te elimineren en aldus wervelkolom- en ΔFosB-analyse mogelijk te maken. Inderdaad was schade niet evident en analyses van wervelkolom en AFosB in NAc van met zoutoplossing geïnfuseerde dieren vertoonden vergelijkbare gegevens als niet-geïnfundeerde groepen in de voorgaande experimenten. Twee-weg ANOVA- en Holm-Sidak-methode met betekenis ingesteld op p <0.05 werd gebruikt om door seksbeleving geïnduceerde facilitering van seksueel gedrag te bepalen.

Resultaten

Door seks geïnduceerde ΔFosB-upregulatie duurt lang

Eerst werden de temporele correlaties tussen door seks ervaren geïnduceerde veranderingen in ΔFosB-expressie, dendritische stekels in het NAc en Amph-CPP bepaald, specifiek na korte en langdurige perioden van onthouding van seksuele beloning (7 of 28 d). Eerder werd aangetoond dat seksuele ervaring met dagelijkse 5-paringsessies een accumulatie van ΔFosB veroorzaakte door het mesolimbische systeem, met name in het NAc (Wallace et al., 2008; Pitchers et al., 2010b). In deze eerdere onderzoeken werden ΔFosB-niveaus gemeten binnen 1 d na seksueel gedrag en het was niet bekend of ΔFosB-accumulatie aanhield na langdurige onthoudingsperiodes. Seksueel ervaren mannen kregen 1, 7 of 28 d geperfundeerd na de finale van de 5 dagelijkse paring sessies, waarbij de mannetjes gepaard waren met één ejaculatie. Seksueel naïeve controles werden geperfuseerd op hetzelfde tijdstip na de finale van 5 dagelijkse behandelsessies. Het aantal ΔFosB-IR-cellen in de NAc-schaal en kern waren significant hoger dan bij seksueel naïeve controles op alle tijdstippen (Fig 1A, schaal; 1 d, p = 0.022; 7 d, p = 0.015; Fig 1B: kern; 1 d, p = 0.024; 7 d, p <0.001; 28 dagen, p <0.001), behalve in de NAc-shell na 28 dagen onthouding (p = 0.280). De AOFB-opregulatie duurt dus voort tijdens onthouding na seksuele ervaring gedurende een periode van ten minste 28 d.

Figuur 1.     

Figuur 1.     

Seksuele ervaring veroorzaakte een onmiddellijke en aanhoudende toename van het aantal ΔFosB-IR-cellen. Vouw de verandering van het aantal ΔFosB-IR-cellen in de NAc-schaal (A) en kern (B) bij seksueel ervaren (zwarte) dieren in vergelijking met seksueel naïeve (witte) controles (n = 4 elke groep). Gegevens zijn groepsgemiddelde ± SEM. *p <0.05, significant verschil vergeleken met naïeve controles. Vertegenwoordiger van afbeeldingen van Naive 1 d (C), Exp 1 d (D), Exp 7 d (E) en Exp 28 d (F). ac, Anterior commissure. Schaalbalk, 100 μm.

Door seks ervaren geïnduceerde toename van dendritische stekels is van voorbijgaande aard

Pitchers et al. (2010a) eerder gerapporteerd met behulp van Golgi-impregnatietechnieken die seksuele ervaring gevolgd door 7 d, maar niet 1 d, van beloning onthouding veroorzaakte significant toegenomen dendritische vertakking en aantal dendritische stekels op NAc-schaal en kernneuronen (Pitchers et al., 2010a). Hier werd spinogenese bij seksueel naïeve en ervaren mannetjes onderzocht, hetzij 7 d of 28 d na de uiteindelijke paarssessie. De huidige bevindingen met behulp van een diOlisticum labelingmethode bevestigden dat seksuele ervaring gevolgd door een 7-periode voor het onthouden van seks het aantal dendritische stekels verhoogde (F(1,8) = 9.616, p = 0.015; Fig 2A-C). Specifiek was het aantal dendritische stekels significant verhoogd in de NAc schaal en kern (Fig 2A: shell, p = 0.011; kern, p = 0.044). Deze verhoogde ruggengraatdichtheid was echter van voorbijgaande aard en werd niet langer gedetecteerd na een langdurige periode van onthouding van seks van 28 d in elk van de NAc-subregio's (Fig 2B).

Figuur 2.     

Figuur 2.    

Seksuele ervaring veroorzaakte een toename van het aantal dendritische stekels in de NAc en de gesensibiliseerde Amph-beloning. A, B, Het aantal dendritische stekels in de NAc-schil en kern van 7 d (A) of 28 d (DB van seksueel naïeve [witte] en ervaren [zwarte] dieren; n = 4 of 5). Gegevens zijn groepsgemiddelde ± SEM. #p <0.05, significant verschil vergeleken met naïeve controles. C, Representatieve dendritische segmenten van Naive 7 d en Exp 7 d-groepen die worden gebruikt om de dichtheid van de wervelkolom te kwantificeren. Schaalbalk, 3 μm. D, De hoeveelheid tijd doorgebracht in de gepaarde kamer (Amph of zoutoplossing) tijdens de posttest minus de pretest (CPP-score) voor seksueel naïeve (witte) of ervaren (zwarte) dieren getest ofwel 7 d of 28 d na de definitieve dekking of handling sessie: Naive-Sal (7 d na gebruik; n = 8), Naive Amph (7 d na gebruik; n = 9), Exp-Sal (gecombineerde groepen dieren testten ofwel 7 d of 28 d na het paren; n = 7), 7 d Exp Amph (7 d na paring; n = 9) en 28 d Exp Amph (28 d na paring; n = 11). Sal-groepen ontvangen Sal gekoppeld met beide kamers. *p <0.05, significant verschil vergeleken met seksueel ervaren controles met zoutoplossing.

Geslacht ervaren geïnduceerde lichtgevoelige Amph-beloning is langdurig

We hebben eerder aangetoond dat seksuele ervaring gevolgd door 7-10 van onthouding resulteerde in een verbeterde Amph-beloning (Pitchers et al., 2010a). Specifiek vormden seksueel ervaren dieren een significante geconditioneerde plaatsvoorkeur (CPP) voor lagere doses Amph (0.5 of 1.0 mg / kg) die geen CPP induceerden bij seksueel naïeve controles. De huidige studie bevestigde en verlengde deze eerdere resultaten door een verbeterde Amph-beloning in seksueel ervaren dieren te demonstreren, zowel na een 7 d als een 28 d periode van onthouding van seks (Fig 2D; F(2,24) = 4.971, p = 0.016). Specifiek, seksueel ervaren dieren met een 7 of 28 d onthouding periode besteed significant meer tijd in de Amph-gepaarde kamer tijdens de post-test in vergelijking met seksueel ervaren negatieve controles die zoutoplossing in beide kamers (Fig 2D: Exp-Sal vs 7 d Exp AMPH, p = 0.032; vs 28 d Exp AMPH, p = 0.021). Bevestigende eerdere bevindingen, seksueel naïeve dieren brachten niet meer tijd door in de Amph-gepaarde kamer tijdens de posttest en verschilden niet in voorkeur van de seksueel naïeve zoutgroep controlegroep (Fig 2D) (Pitchers et al., 2010a).

ΔFosB-activiteit is van cruciaal belang voor door sekservaring geïnduceerde, gesensibiliseerde Amph-beloning

De resultaten tonen tot nu toe aan dat seksuele ervaring langdurige accumulatie van ΔFosB in NAc-neuronen veroorzaakt, gecorreleerd met versterkte Amph-beloning. Om te bepalen of verhoogde ΔFosB-activiteit essentieel is voor versterkte Amph-beloning, ΔJunD, een dominant-negatieve bindingspartner van ΔFosB die ΔFosB-gemedieerde transcriptie onderdrukt (Winstanley et al., 2007), werd tot overexpressie gebracht via virale vector-gemedieerde genoverdracht in het NAc (Fig 3A,B). De resultaten van de Amph CPP-tests toonden aan dat verzwakking van ΔFosB-activiteit door ΔJunD in de NAc uit te drukken, de effecten van seksuele ervaring en 7 d-seksbeloning onthouding op versterkte Amph-beloning belette. Seksueel ervaren ΔJunD-dieren vormden geen significante CPP voor Amph en verschilden niet van seksueel naïeve ΔJunD-dieren (Fig 3B). Daarentegen vormden seksueel ervaren GFP-controledieren een CPP voor Amph, zoals aangegeven door een significant hogere CPP-score in vergelijking met seksueel naïve GFP-controles (Fig 3B, p = 0.018).

Figuur 3.    

Verzwakkende ΔFosB-activiteit in de NAc blokkeert de gesensibiliseerde AMPH-beloning en de toename van het aantal NAc-stekels bij seksueel getinte dieren. A, Representatieve beelden van GFP-expressie in drie dieren die een injectie van recombinant adeno-geassocieerd viraal-AJunD kregen, gericht tegen de nucleus accumbens, illustrerende kleine (links), tussenliggende (midden) en grote (rechter) injectieplaatsen. ac, Anterior commissure; LV, lateraal ventrikel. Schaalbalk, 250 μm. B, Schematische illustratie van de meest prominente locaties en patronen van verspreiding van het virus. Bij alle dieren werd GFP gedetecteerd in de schaal, maar de verspreiding naar de kern was variabel. C, De hoeveelheid tijd doorgebracht in de Amph-gepaarde kamer tijdens de posttest minus de pretest (CPP-score) voor seksueel naïeve (witte) en ervaren (zwarte) dieren die ofwel een injectie met GFP-controlevector hebben ontvangen (Naive, n = 9; Exp, n = 10) of ΔJunD-vector (naïef, n = 9; Exp, n = 9). D, Representatieve beelden van dendritische segmenten van seksueel ervaren GFP en AJunD gebruikt om de dichtheid van de wervelkolom te kwantificeren. Schaalbalk, 3 μm. E, Het aantal dendritische stekels in het NAc van seksueel naïeve (witte) en ervaren (zwarte) dieren die ofwel een injectie van GFP-controlevector of AJunD-vector ontvingen. Gegevens zijn groepsgemiddelde ± SEM. *p <0.05, significant verschil vergeleken met naïeve controles. #p <0.05, significant verschil met GFP-ervaren controles.

De verzwakkende effecten van ΔJunD-overexpressie waren niet het gevolg van een verstoring van seksueel gedrag tijdens het verwerven van seksuele ervaring. Van de expressie van ΔJunD in het NAc is eerder aangetoond dat het faciliteren van seksueel gedrag na seksuele ervaring (Pitchers et al., 2010b). Inderdaad, dit werd bevestigd in het huidige experiment. GFP-controledieren vertoonden kortere latencies voor mount, intromission en ejaculatie, en minder mounts en intromission tijdens de vierde opeenvolgende dag van paringstests, vergeleken met de eerste dag van de paring (Tabel 1). In tegenstelling daarmee vertoonden AJunD-geïnjecteerde dieren geen significant kortere latencies om te monteren of intromission of lager aantal mounts tijdens de vierde dag van paring vergeleken met de eerste. Aldus hebben AJunD-infusies in het NAc de effecten van seksuele ervaring verzacht. Er waren echter geen significante verschillen in een van de paringsparameters tussen GFP-controle en ΔJunD-geïnfundeerde groepen tijdens een van de paringstests, wat aangeeft dat de effecten van ΔJunD-infusies op door sekservaring geïnduceerde sensibilisatie van Amph CPP niet het gevolg zijn van verschillen in paringservaring op zich (Tabel 1).

Bekijk deze tafel:     

Tafel 1.    

Parameters van seksueel gedrag tijdens verwerving van seksuele ervaring in groepen die NAc-infusies van GFP- of ΔJunD-expresserende virale vectoren hebben ontvangena

ΔFosB is van cruciaal belang voor door sekservaring geïnduceerde toename van NAc dendritische stekels

ΔFosB-activiteit was ook vereist voor de verhoogde ruggengraatdichtheid van NAc-neuronen na seksuele ervaring en 7 d sex-beloning onthouding (Fig 3C,D). Voor wervelkolomanalyse in het NAc van dieren die hierboven zijn beschreven voor CPP, vertoonde tweewegs-ANOVA significante effecten van beide seksuele ervaringen (F(1,34) = 31.768, p <0.001) en virale vectorbehandeling (F(1,34) = 14.969, p = 0.001), evenals een interactie (F(1,34) = 10.651, p = 0.005). Specifiek hadden seksueel ervaren GFP-controledieren een groter aantal NAc-stekels in vergelijking met seksueel naïeve GFP-controles (Fig 3D: p <0.001), wat onze eerdere bevinding bevestigt (Pitchers et al., 2010a). Daarentegen waren seksueel ervaren ΔJunD-dieren niet significant verschillend van seksueel naïeve ΔJunD-groepen en waren deze significant lager in vergelijking met seksueel ervaren GFP-controledieren (Fig 3D: p <0.001). Aldus blokkeerde ΔJunD-expressie in het NAc de effecten van seksuele ervaring en beloonde onthouding op NAc-spinogenese.

D1R-antagonist blokkeert op sekservaring geïnduceerde ΔFosB-upregulatie

Om te bepalen of D1R- of D2R-activering in het NAc tijdens paring nodig is voor door sekservaring geïnduceerde ΔFosB-regeling en gesensibiliseerde Amph CPP, ontvingen dieren lokale infusies van ofwel een D1R- of D2R-antagonist (of zoutoplossing) in de NAc 15 min voor elk van 4 dagelijks opeenvolgende koppelsessies. Belangrijk is dat noch D1R noch D2R antagonistinfusies in de NAc de initiatie of expressie van seksueel gedrag tijdens een van de paring sessies beïnvloedden (Fig 4D-F). Hetzelfde, D1R- of D2R-antagonisme heeft de faciliterende effecten van seksuele ervaring op de paring niet voorkomen, omdat alle groepen aantoonden dat ze seksueel gedrag faciliteren, wat blijkt uit kortere ejaculatielatenties op dag 4 in vergelijking met dag 1 (Fig 4F) (F(1,40) = 37.113, p <0.001; Sal, p = 0.004; D1R Ant, p = 0.007; D2R Ant, p <0.001).

Figuur 4.    

Dopamine-receptorantagonisten ingebracht in het NAc hadden geen invloed op seksueel gedrag. Coronal NAc-secties (A, + 2.2; B, + 1.7; C, + 1.2 van bregma) die intra-NAc-injectieplaatsen voor alle dieren aangeeft. Cannula's waren bilateraal maar worden eenzijdig weergegeven voor een gemakkelijke presentatie van alle dieren (Naive-Sal, wit, n = 7; Exp-Saline; donkergrijs, n = 9; Exp D1R Ant, lichtgrijs, n = 9; Exp D2R Ant, zwart, n = 8). ac, Anterior commissure; LV, lateraal ventrikel; CPu, caudate-putamen. Mount latentie (D), introissie latentie (E) en ejaculatie latency (F) voor alle seksueel ervaren groepen (zoutoplossing, wit; D1R Ant, grijs; D2R Ant, zwart). Gegevens vertegenwoordigen gemiddelde ± SEM. *p <0.05, significant verschil tussen dag 1 en dag 4 binnen de behandeling.

Analyse van het aantal ΔFosB-IR-cellen in de NAc 7 d na de laatste NAc-infusie en paring of hanteringssessie bracht significante verschillen tussen groepen in beide NAc-schaal aan het licht (F(3,29) = 18.070, p <0.001) en kern (F(3,29) = 10.017, p <0.001). Ten eerste veroorzaakte seksuele ervaring in met zoutoplossing geïnfundeerde controles een significante opwaartse regulatie van ΔFosB in vergelijking met seksueel naïeve controles (Fig 5A, shell p <0.001; Fig 5B: kern, p <0.001), waarmee de bovenstaande resultaten worden bevestigd. Antagonisme van D1R, maar niet D2R, voorkwam of verzwakte deze opregulatie van ΔFosB. In de NAc-schaal vertoonden met D1R-antagonist behandelde seksueel ervaren mannen geen toename van ΔFosB-IR-cellen vergeleken met seksueel naïeve controles (Fig 5A: p = 0.110), en ΔFosB-expressie was significant lager in vergelijking met seksueel ervaren mannelijke saline (Fig 5A: p = 0.002). In de NAc-kern had het antagonisme van D1R een gedeeltelijk effect: ΔFosB was significant verhoogd bij D1R-antagonist-behandelde mannen in vergelijking met naïeve zoutcontroles (Fig 5B: p = 0.031), maar deze upregulatie was significant lager in vergelijking met seksueel ervaren met zoutoplossing behandelde mannen (Fig 5B: p = 0.012). Behandeling met D2R-antagonisten had geen invloed op FosB-inductie, aangezien seksueel ervaren mannen die een D2R-antagonist kregen een significant groter aantal ΔFosB-IR-cellen hadden vergeleken met naïeve zoutcontroles (Fig 5A: shell, p <0.001; Fig 5B: kern, p <0.001) en met D1R-antagonisten behandelde mannen (Fig 5A: shell, p <0.001; Fig 5B: kern, p = 0.013), en verschilde niet van seksueel ervaren mannelijke zouten.

Figuur 5.     

Figuur 5.     

Het blokkeren van D1R in de NAc verzwakt de toename van het aantal ΔFosB-IR-cellen in het NAc van seksueel ervaren dieren. Vouw de verandering van het aantal ΔFosB-IR-cellen in de NAc-schaal (A) en kern (B) bij seksueel ervaren (zwarte) dieren in vergelijking met seksueel naïeve (witte) controles (Naive-Sal, n = 6; Exp-Saline, n = 7; Exp D1R Ant, n = 9; Exp D2R Ant, n = 8). Gegevens zijn groepsgemiddelde ± SEM. *p <0.05, significant verschil vergeleken met naïeve controles. #p <0.05, significant verschil vergeleken met met zoutoplossing en met D2R Ant ervaren dieren. Vertegenwoordiger van afbeeldingen van Naive Sal (C), Exp Sal ​​(D), Exp D1R Ant (E) en Exp D2R Ant (F). ac, Anterior commissure. Schaalbalk, 100 μm.

Om de mogelijke verspreiding van D1R- of D2R-antagonisten in het dorsale striatum te beheersen, werd ΔFosB-expressie geanalyseerd in een gebied dat direct dorsaal was ten opzichte van het NAc en grenzend aan het laterale ventrikel, aangezien de inductie van ΔFosB in het dorsale striatum door psychostimulantia en opiaten afhankelijk is van D1R activiteit (Zhang et al., 2002.; Muller en Unterwald, 2005). Seksuele ervaring verhoogde het aantal ΔFosB-ir-cellen in het dorsale striatum bij met zoutoplossing behandelde mannen (Naive-Sal: 35.6 ± 4.8 versus Exp-Sal: 82.9 ± 5.1; p <0.001), ter bevestiging van ons vorige rapport (Pitchers et al., 2010b). Bovendien beïnvloedden noch D1R noch D2R antagonistinfusies in het NAc sex-experience-geïnduceerde ΔFosB in het dorsale striatum (Exp-D1R: 82.75 ± 2.64 ir-cellen; Exp-D2R: 83.9 ± 4.4 ir-cellen; p <0.001 vergeleken met Naive-Sal-controles). Deze bevindingen suggereren dat verspreiding van antagonistinfusies voornamelijk beperkt was tot het NAc.

D1R-antagonist in NAc blokkeert lichtgevoelige Amph-beloning

D1R-blokkade in NAc tijdens het paren blokkeerde ook door sekservaring geïnduceerde verbeterde Amph-beloning, getest 7 d na de laatste NAc-infusie en paringstest (F(3,29) = 2.956, p = 0.049). Seksueel ervaren dieren die een zoutoplossing in het NAc kregen tijdens paringsessies brachten significant meer tijd door in de Amph-gepaarde kamer in vergelijking met seksueel naïeve mannen (Fig 6A, p = 0.025), bevestigt bovenstaande resultaten. Daarentegen vormden seksueel ervaren dieren die een intra-NAc D1R-antagonist tijdens de paring hadden gekregen geen CPP voor Amph. Ze verschilden niet van seksueel naïeve controles en brachten significant minder tijd door in de Amph-gepaarde kamer vergeleken met zoutoplossing (Fig 6A: p = 0.049) of D2R-antagonist (Fig 6A: p = 0.038) toegediend seksueel ervaren reuen. D2R-antagonistinfusies hadden geen effect op de verbeterde Amph-beloning omdat seksueel ervaren dieren met NAc D2R-antagonistinfusies een significante Amph-CPP vormden in vergelijking met naïeve zoutcontroles (Fig 6A: p = 0.040) en D1R-antagonist ervaren dieren (Fig 6A: p = 0.038), en verschilde niet van seksueel ervaren mannelijke zouten.

Figuur 6.     

Figuur 6.     

Het blokkeren van D1-receptoren in het NAc maakt de gevoelig gemaakte Amph-beloning en verhoogde dendritische stekels bij seksueel ervaren dieren ongeldig. A, De hoeveelheid tijd doorgebracht in de Amph-gepaarde kamer tijdens de posttest minus de pretest (CPP-score, seconden) voor seksueel naïef (wit, n = 6) en ervaren (zwarte) dieren die zoutoplossing ontvingen (n = 7), D1R-antagonist (n = 9), of D2R-antagonist (n = 8). Gegevens zijn groepsgemiddelde ± SEM. *p <0.05, significant verschil vergeleken met naïeve zoutcontroles. #p <0.05, significant verschil met D1R Ant-ervaren dieren. B, Het aantal dendritische stekels (per 10 μm) voor seksueel naïef (wit, n = 7) en ervaren (zwarte) dieren die zoutoplossing ontvingen (n = 8), D1R-antagonist (n = 8), of D2R-antagonist (n = 8). Gegevens zijn groepsgemiddelde ± SEM. *p <0.05, significant verschil vergeleken met naïeve zoutcontroles. #p <0.05, significant verschil met ervaren zoutcontroles.

Behandeling met D1R-antagonisten blokkeert door sekservaring geïnduceerde NAc-spinogenese

Analyse van de dichtheid van de wervelkolom in het NAc van dezelfde dieren toonde aan dat activering met D1R tijdens het paren nodig was voor een verhoogde NAc-dichtheid van de wervelkolom na seksuele ervaring en 7 d voor onthouding van seksbeloning (Fig 6B; F(3,26) = 41.558, p <0.001). In het bijzonder hadden seksueel ervaren controles met zoutoplossing en dieren met D2R-antagonisten een significant groter aantal stekels vergeleken met seksueel naïeve controles met zoutoplossing (Fig 6B: p <0.001) die onze eerdere bevindingen bevestigen (Pitchers et al., 2010a) en bevindingen met GFP-controle virale vectoren die hierboven zijn beschreven. Daarentegen verschilden seksueel ervaren D1R-antagonist-geïnfundeerde dieren niet van seksueel naïeve met zoutoplossing geïnfundeerde controles (Fig 6B). Er was een gedeeltelijk effect van D2R-antagonistinfusie aangezien dieren met D2R-infuus beduidend lagere werveldichtheden vertoonden dan seksueel ervaren zoutcontroles (Fig 6B: p = 0.02), maar significant hogere aantallen stekels in vergelijking met seksueel naïeve zoutcontroles en met D1R behandelde ervaren mannetjes (p <0.001; Fig 6B). Dus blokkeerde de D1R-blokkade in het NAc tijdens het paren de effecten van seksuele ervaring en beloonde onthouding op NAc-spinogenese.

Discussie

In de huidige studie toonden we kruissensibilisatie tussen natuurlijke en medicinale beloning, wanneer de natuurlijke beloning wordt gevolgd door een periode van onthouding. Concreet toonden we aan dat ervaring met seksueel gedrag, gevolgd door 7 of 28 d van onthouding, verbeterde Amph-beloning veroorzaakt. Deze bevindingen hebben overeenkomsten met de vastgestelde cruciale rol van een onthoudingsperiode van drugsmisbruik bij de incubatie van hunkering naar drugs (Lu et al., 2005; Thomas et al., 2008; Wolf, 2010b, 2012; Xue et al., 2012). Bovendien is natuurlijk beloningsgevoelig ΔFosB in het NAc van cruciaal belang voor kruis-sensibiliserende effecten van natuurlijke beloningsonthouding op de beloning van psychostimulanten, mogelijk via spinogenese in het NAc gedurende een periode van beloningsonthouding. We hebben aangetoond dat AFFAB-accumulatie in het NAc na seksuele ervaring langdurig is en afhankelijk is van NAc D1R-activiteit tijdens paring. Op zijn beurt bleek deze D1R-gemedieerde ΔFosB-regeling in het NAc van cruciaal belang te zijn voor een betere beloning voor Amph en een verhoogde ruggengraatdichtheid in het NAc, hoewel deze uitkomsten van seksuele ervaring afhankelijk zijn van een periode van onthouding van seksuele beloning (Pitchers et al., 2010a). Ten slotte toonden we aan dat NAc-spinogenese kan bijdragen aan de initiële ontwikkeling van kortetermijnexpressie van gesensibiliseerde Amph-beloning, maar niet essentieel is voor doorgaande expressie van versterkte medicijnbeloning, omdat een verhoogde ruggengraatdichtheid in NAc van voorbijgaande aard was en werd waargenomen na een 7 d, maar niet 28 d, onthoudingsperiode.

Het is al lang bekend dat dopamine vrijkomt in het NAc tijdens natuurlijk beloningsgedrag, inclusief seksueel gedrag. Na introductie van een receptieve vrouw, wordt extracellulair dopamine in de NAc verhoogd en blijft het tijdens de paring verhoogd (Fiorino et al., 1997). Het huidige onderzoek toonde aan dat het inbrengen van dopamine-receptorantagonisten in het NAc tijdens het paren geen effect had op de initiatie of uitvoering van seksueel gedrag, wat consistent is met het idee dat dopamine niet betrokken is bij de expressie van beloningsgedrag op zich, maar eerder voor het toekennen van incentive saillantie van sex-gerelateerde signalen (Berridge en Robinson, 1998). Inderdaad, signalen die voorspellend zijn voor seksuele beloning veroorzaken activering van neuronen binnen het mesolimbische dopamine-beloningssysteem, inclusief de dopaminerge cellen in het ventrale tegmentale gebied en hun doel, het NAc (Balfour et al., 2004). Herhaald seksueel gedrag induceert ΔFosB in het NAc, wat op zijn beurt de door ervaring geïnduceerde versterking van seksueel gedrag medieert (Pitchers et al., 2010b). De huidige resultaten laten zien dat paring-geïnduceerde ΔFosB-opregulatie inderdaad afhankelijk is van D1R-activering in de NAc tijdens paring. Deze bevinding komt overeen met eerdere onderzoeken die aantoonden dat herhaalde psychostimulant-toediening persistent verhoogde ΔFosB in NAc medium spiny-neuronen die D1R tot expressie brengen (Lee et al., 2006; Kim et al., 2009) en dat dergelijke ΔFosB-upregulatie afhankelijk is van D1R-activatie (Zhang et al., 2002.). Bovendien kunnen gesensibiliseerde geneesmiddelenreacties, die normaal worden waargenomen in een door geneesmiddelen ervaren dier, worden geproduceerd in afwezigheid van eerdere blootstelling van geneesmiddelen door de overexpressie van ΔFosB in D1R tot expressie brengende neuronen in het striatum. (Kelz et al., 1999). Thus, zowel natuurlijke als medicinale beloningen verhogen ΔFosB in het NAc via een D1R-afhankelijk mechanisme om beloningsgedrag gevoelig te maken.

Bovendien laten de huidige bevindingen zien dat ΔFosB een cruciale bemiddelaar is van de kruissensibilisatie tussen natuurlijke beloningsbeleving en beloning voor psychostimulanten. Zoals opgemerkt, is ΔFosB-activiteit in het NAc eerder geïmpliceerd geweest in gesensibiliseerde geneesmiddelresponsen, omdat AFosB-overexpressie in het NAc de activering van het locomotief tot cocaïne sensibiliseert na voorafgaande acute of herhaalde toediening (Kelz et al., 1999), verhoogt de gevoeligheid voor cocaïne en morfine CPP (Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006) en veroorzaakt zelftoediening van lagere doses cocaïne (Colby et al., 2003). De huidige studie toont aan dat blokkade van D1R of ΔFosB-activiteit in het NAc tijdens paring de door sekservaring veroorzaakte sensitisatie van Amph-beloning heeft geëlimineerd.

De huidige studie toonde aan dat een onthoudingsperiode van seksuele beloning vereist is voor de sensitisatie van Amph-beloning en NAc-spinogenese. We veronderstellen dat ΔFosB tijdens deze onthoudingsperiode de neuronale functie beïnvloedt door stroomafwaartse genexpressie te veranderen om spinogenese te initiëren en de synaptische sterkte te veranderen. Inderdaad, het blokkeren van de inductie van ΔFosB in de NAc tijdens de paring verhinderde een verhoogde ruggengraatdichtheid in de NAc gedetecteerd na beloning onthouding. Bovendien voorkwam de infusie van een D1R-antagonist in het NAc vóór elke paringsessie de sekservaring-geïnduceerde toename in AFosB en de daaropvolgende verhoogde ruggengraatdichtheid.

ΔFosB is een transcriptiefactor die kan werken als een transcriptieactivator of -repressor om de expressie van een groot aantal doelgenen te beïnvloeden die op zijn beurt de dichtheid van de wervelkolom en synaptische sterkte in het NAc kunnen beïnvloeden. (Nestler, 2008). Specifieker, ΔFosB activeert cyclisch-afhankelijk kinase-5 (Bibb et al., 2001; Kumar et al., 2005), kernfactor κ B (NF-κB) (Russo et al., 2009b), en de GluA2-subeenheid van de glutamaat-AMPA-receptor (Vialou et al., 2010) en repressie van transcriptie van het directe vroege gen c-fos (Pitchers et al., 2010b) en histon methyltransferase G9 (Maze et al., 2010). Cyclic-dependent kinase-5 reguleert cytoskeletale eiwitten en neurietuitgroei (Taylor et al., 2007). Bovendien verhoogt activering van NF-KB het aantal dendritische stekels in het NAc, terwijl remming van NF-KB basale dendritische stekels verlaagde en de door cocaïne geïnduceerde toename van stekels blokkeerde (Russo et al., 2009b). Daarom verhoogt de seksuele beloning ΔFosB in de NAc, die de dichtheid van de NAc-wervelkolom door meerdere doelen (dwz cyclisch-afhankelijk kinase-5, NF-κB) kan veranderen en dat de algemene consequentie een gesensibiliseerde geneesmiddelbeloning is, zoals werd verondersteld door Russo et al. (2009a) voor de acties van herhaalde cocaïne.

Een onverwachte waarneming in het huidige onderzoek was dat verhoogde ruggengraatdichtheid in het NAc van voorbijgaande aard was en niet meer werd gedetecteerd bij 28 d na seksuele ervaring. Dus verhoogde werveldichtheid was gecorreleerd met het begin van versterkte Amph-beloning en kan bijdragen aan de initiële ontwikkeling of kortetermijnexpressie van gesensitiseerde Amph-responsen. Een verhoogde ruggengraatdichtheid was echter niet vereist voor de persistentie van een gesensibiliseerde Amph-beloning na langdurige onthoudingsperioden. We hebben eerder aangetoond dat seksuele ervaring een korte-termijn (7, maar niet 28, dagen na de laatste paring) toename van NMDA-receptorsubeenheid NR-1 in het NAc veroorzaakt, die na langdurige beloningsperioden terugkeerde naar basislijnniveaus (Pitchers et al., 2012). Deze verhoogde NMDA-receptor-expressie werd verondersteld indicatief te zijn voor door seks ervaren-geïnduceerde stille synapsen (Huang et al., 2009; Brown et al., 2011; Pitchers et al., 2012), en suggererend voor de mogelijkheid dat door sexervaring geïnduceerde wervelkolomgroei afhankelijk is van verbeterde NMDA-receptoractiviteit (Hamilton et al., 2012).

Concluderend benadrukt de huidige studie de kruiselingse sensibilisering van geneesmiddelenbeloning door een natuurlijke beloning (seks) en de afhankelijkheid van een beloningsonthouding. Bovendien werd deze gedragsplasticiteit gemedieerd door ΔFosB via D1R-activering in het NAc. Daarom suggereren gegevens dat het verlies van een natuurlijke beloning na beloningsbeleving individuen kwetsbaar kan maken voor de ontwikkeling van drugsverslaving en dat een van de bemiddelaars van deze toegenomen kwetsbaarheid ΔFosB en zijn stroomafwaartse transcriptiedoelwitten zijn.

voetnoten

  • Oktober 16, 2012 ontvangen.
  • Herziening ontvangen december 12, 2012.
  • Geaccepteerd december 23, 2012.

  • Dit werk werd ondersteund door de Canadese Institutes of Health Research (LMC), het National Institute of Mental Health (EJN) en de Natural Sciences and Engineering Research Council van Canada (KKP en LMC). We danken dr. Catherine Woolley (Northwestern University) voor hulp bij de diOlistic labelingtechniek.

  • De auteurs verklaren geen concurrerende financiële belangen.

  • Correspondentie moet worden gericht aan Dr. Lique M. Coolen, Afdeling Fysiologie en Biofysica, Universitair Medisch Centrum van de Mississippi, 2500 North State Street, Jackson, MS 39216. [e-mail beveiligd]

Referenties

  1. ↵
    1. Balfour ME,
    2. Yu L,
    3. Coolen LM

    (2004) Seksueel gedrag en seksgerelateerde omgevingsfactoren activeren het mesolimbische systeem bij mannelijke ratten. Neuropsychopharmacology 29: 718-730.

  2. ↵
    1. Berridge KC,
    2. Robinson TE

    (1998) Wat is de rol van dopamine bij belonen: hedonische impact, beloningsleren of incentive-salience? Brain Res Brain Res Rev 28: 309-369.

  3. ↵
    1. Bibb JA,
    2. Chen J,
    3. Taylor JR,
    4. Svenningsson P,
    5. Nishi A,
    6. Snyder GL,
    7. Yan Z,
    8. Sagawa ZK,
    9. Ouimet CC,
    10. Nairn AC,
    11. Nestler EJ,
    12. Greengard P

    (2001) Effecten van chronische blootstelling aan cocaïne worden gereguleerd door het neuronale eiwit Cdk5. NATUUR 410: 376-380.

  4. ↵
    1. Bradley KC,
    2. Meisel RL

    (2001) Seksueel gedrag inductie van c-Fos in de nucleus accumbens en door amfetamine gestimuleerde locomotorische activiteit worden gesensibiliseerd door eerdere seksuele ervaring bij vrouwelijke Syrische hamsters. J Neurosci 21: 2123-2130.

  5. ↵
    1. Brown TE,
    2. Lee BR,
    3. Mu P,
    4. Ferguson D,
    5. Dietz D,
    6. Ohnishi YN,
    7. Lin Y,
    8. Suska A,
    9. Ishikawa M,
    10. Huang YH,
    11. Shen H,
    12. Kalivas PW,
    13. Sorg BA,
    14. Zukin RS,
    15. Nestler EJ,
    16. Dong Y,
    17. Schlüter OM

    (2011) Een silent synaps gebaseerd mechanisme voor door cocaïne geïnduceerde locomotorisatie. J Neurosci 31: 8163-8174.

  6. ↵
    1. Cameron CM,
    2. Carelli RM

    (2012) Onthouding van cocaïne verandert nucleus accumbens-schietdynamiek tijdens doelgericht gedrag voor cocaïne en sucrose. Eur J Neurosci 35: 940-951.

  7. ↵
    1. Chen BT,
    2. Hopf FW,
    3. Bonci A

    (2010) Synaptische plasticiteit in het mesolimbische systeem: therapeutische implicaties voor middelenmisbruik. Ann NY Acad Sci 1187: 129-139.

  8. ↵
    1. Colby CR,
    2. Whisler K,
    3. Steffen C,
    4. Nestler EJ,
    5. Self DW

    (2003) Striatale celtypespecifieke overexpressie van ΔFosB verhoogt de stimulans voor cocaïne. J Neurosci 23: 2488-2493.

  9. ↵
    1. Fiorino DF,
    2. Coury A,
    3. Phillips AG

    (1997) Dynamische veranderingen in nucleus accumbens dopamine-efflux tijdens het Coolidge-effect bij mannelijke ratten. J Neurosci 17: 4849-4855.

  10. ↵
    1. Forlano PM,
    2. Woolley CS

    (2010) Kwantitatieve analyse van pre- en postsynaptische geslachtsverschillen in de nucleus accumbens. J Comp Neurol 518: 1330-1348.

  11. ↵
    1. Frohmader KS,
    2. Werpers KK,
    3. Balfour ME,
    4. Coolen LM

    (2010a) Mixplezier: overzicht van de effecten van medicijnen op seksueel gedrag bij mensen en diermodellen. Horm Behav 58: 149-162.

  12. ↵
    1. Frohmader KS,
    2. Wiskerke J,
    3. Verstandige RA,
    4. Lehman MN,
    5. Coolen LM

    (2010b) Methamfetamine werkt op subpopulaties van neuronen die seksueel gedrag reguleren bij mannelijke ratten. Neurowetenschap leerprogramma 166: 771-784.

  13. ↵
    1. Hamilton AM,
    2. Oh WC,
    3. Vega-Ramirez H,
    4. Stein IS,
    5. Hell JW,
    6. Patrick GN,
    7. Zito K

    (2012) Activiteitsafhankelijke groei van nieuwe dendritische stekels wordt gereguleerd door het proteasoom. Neuron 74: 1023-1030.

  14. ↵
    1. Hedges VL,
    2. Chakravarty S,
    3. Nestler EJ,
    4. Meisel RL

    (2009) Δ FosB-overexpressie in de nucleus accumbens verhoogt de seksuele beloning bij vrouwelijke Syrische hamsters. Genen Brain Behav 8: 442-449.

  15. ↵
    1. Huang YH,
    2. Lin Y,
    3. Mu P,
    4. Lee BR,
    5. Brown TE,
    6. Wayman G,
    7. Marie H,
    8. Liu W,
    9. Yan Z,
    10. Sorg BA,
    11. Schlüter OM,
    12. Zukin RS,
    13. Dong Y

    (2009) In vivo cocaïne-ervaring genereert stille synapsen. Neuron 63: 40-47.

  16. ↵
    1. Hyman SE,
    2. Malenka RC,
    3. Nestler EJ

    (2006) Neurale mechanismen van verslaving: de rol van beloningsgerelateerd leren en geheugen. Annu Rev Neurosci 29: 565-598.

  17. ↵
    1. Kalivas PW

    (2009) De hypothese van de homeostase van glutamaat van verslaving. Nat Rev Neurosci 10: 561-572.

  18. ↵
    1. Kauer JA,
    2. Malenka RC

    (2007) Synaptische plasticiteit en verslaving. Nat Rev Neurosci 8: 844-858.

  19. ↵
    1. Kelley AE

    (2004) Geheugen en verslaving: gedeelde neurale circuits en moleculaire mechanismen. Neuron 44: 161-179.

  20. ↵
    1. Kelz MB,
    2. Chen J,
    3. Carlezon WA Jr.,
    4. Whisler K,
    5. Gilden L,
    6. Beckmann AM,
    7. Steffen C,
    8. Zhang YJ,
    9. Marotti L,
    10. Zelf DW,
    11. Tkatch T,
    12. Baranauskas G,
    13. Surmeier DJ,
    14. Neve RL,
    15. Duman RS,
    16. Picciotto MR,
    17. Nestler EJ

    (1999) Expressie van de transcriptiefactor ΔFosB in de hersenen regelt de gevoeligheid voor cocaïne. NATUUR 401: 272-276.

  21. ↵
    1. Kim Y,
    2. Teylan MA,
    3. Baron M,
    4. Sands A,
    5. Nairn AC,
    6. Greengard P

    (2009) Door methylfenidaat geïnduceerde dendritische wervelkolomvorming en ΔFosB-expressie in nucleus accumbens. Proc Natl Acad Sci USA 106: 2915-2920.

  22. ↵
    1. Koob GF,
    2. Volkow ND

    (2010) Neurocircuit van verslaving. Neuropsychopharmacology 35: 217-238.

  23. ↵
    1. Kumar A,
    2. Choi KH,
    3. Renthal W,
    4. Tsankova NM,
    5. Theobald DE,
    6. Truong HT,
    7. Russo SJ,
    8. Laplant Q,
    9. Sasaki TS,
    10. Whistler KN,
    11. Neve RL,
    12. Zelf DW,
    13. Nestler EJ

    (2005) Chromatine hermodellering is een sleutelmechanisme dat ten grondslag ligt aan door cocaïne geïnduceerde plasticiteit in striatum. Neuron 48: 303-314.

  24. ↵
    1. Laviolette SR,
    2. Lauzon NM,
    3. Bisschop SF,
    4. Sun N,
    5. Tan H

    (2008) Dopamine-signalering via D1-achtige versus D2-achtige receptoren in de nucleus accumbens-kern versus shell differentieert op differentiële wijze gevoeligheid van de nicotine-beloning. J Neurosci 28: 8025-8033.

  25. ↵
    1. Lee KW,
    2. Kim Y,
    3. Kim AM,
    4. Helmin K,
    5. Nairn AC,
    6. Greengard P

    (2006) Cocaïne-geïnduceerde dendritische wervelkolomvorming in D1 en D2 dopamine receptor-bevattende middelgrote stekelige neuronen in nucleus accumbens. Proc Natl Acad Sci USA 103: 3399-3404.

  26. ↵
    1. Lennette DA

    (1978) Een verbeterd bevestigingsmedium voor immunofluorescentiemicroscopie. Am J Clin Pathol 69: 647-648.

  27. ↵
    1. Lu L,
    2. Hope BT,
    3. Dempsey J,
    4. Liu SY,
    5. Bossert JM,
    6. Shaham Y

    (2005) Centrale ERK-signaleringsroute van amygdala is van cruciaal belang voor het incuberen van cocaïnecraving. Nat Neurosci 8: 212-219.

  28. ↵
    1. Mameli M,
    2. Lüscher C

    (2011) Synaptische plasticiteit en verslaving: leermechanismen verkeerd gegaan. Neurofarmacologie 61: 1052-1059.

  29. ↵
    1. Maze I,
    2. Covington HE 3rd.,
    3. Dietz DM,
    4. LaPlant Q,
    5. Renthal W,
    6. Russo SJ,
    7. Mechanic M,
    8. Mouzon E,
    9. Neve RL,
    10. Haggarty SJ,
    11. Ren Y,
    12. Sampath SC,
    13. Hurd YL,
    14. Greengard P,
    15. Tarakhovsky A,
    16. Schaefer A,
    17. Nestler EJ

    (2010) Essentiële rol van het histon-methyltransferase G9a in door cocaïne geïnduceerde plasticiteit. Wetenschap 327: 213-216.

    1. McCutcheon JE,
    2. Wang X,
    3. Tseng KY,
    4. Wolf ME,
    5. Marinelli M

    (2011) Calcium-permeabele AMPA-receptoren zijn aanwezig in nucleus accumbens-synapsen na langdurige terugtrekking uit cocaïne zelftoediening maar niet door cocaïne toegediend als experimentator. J Neurosci 31: 5737-5743.

  31. ↵
    1. Meisel RL,
    2. Mullins AJ

    (2006) Seksuele ervaring bij vrouwelijke knaagdieren: cellulaire mechanismen en functionele gevolgen. Brain Res 1126: 56-65.

  32. ↵
    1. Muller DL,
    2. Unterwald EM

    (2005) D1-dopaminereceptoren moduleren ΔFosB-inductie in rattenstriatum na intermitterende toediening van morfine. J Pharmacol Exp Ther 314: 148-154.

  33. ↵
    1. Nestler EJ

    (2008) Transcriptionele verslavingsmechanismen: rol van ΔFosB. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 363: 3245-3255.

  34. ↵
    1. Nestler EJ,
    2. Barrot M,
    3. Self DW

    (2001) ΔFosB: een aanhoudende moleculaire switch voor verslaving. Proc Natl Acad Sci USA 98: 11042-11046.

  35. ↵
    1. Olausson P,
    2. Jentsch JD,
    3. Tronson N,
    4. Neve RL,
    5. Nestler EJ,
    6. Taylor JR

    (2006) ΔFosB in de nucleus accumbens reguleert voedselversterkt instrumentaal gedrag en motivatie. J Neurosci 26: 9196-9204.

  36. ↵
    1. Olsen CM

    (2011) Natuurlijke beloningen, neuroplasticiteit en niet-drugsverslavingen. Neurofarmacologie 61: 1109-1122.

  37. ↵
    1. Perrotti LI,
    2. Hadeishi Y,
    3. Ulery PG,
    4. Barrot M,
    5. Monteggia L,
    6. Duman RS,
    7. Nestler EJ

    (2004) Inductie van ΔFosB in beloningsgerelateerde hersenstructuren na chronische stress. J Neurosci 24: 10594-10602.

  38. ↵
    1. Perrotti LI,
    2. Weaver RR,
    3. Robison B,
    4. Renthal W,
    5. Maze I,
    6. Yazdani S,
    7. Elmore RG,
    8. Knapp DJ,
    9. Selley DE,
    10. Martin BR,
    11. Sim-Selley L,
    12. Bachtell RK,
    13. Zelf DW,
    14. Nestler EJ

    (2008) Verschillende patronen van ΔFosB-inductie in de hersenen door misbruik door drugs. Synaps 62: 358-369.

  39. ↵
    1. Werpers KK,
    2. Balfour ME,
    3. Lehman MN,
    4. Richtand NM,
    5. Yu L,
    6. Coolen LM

    (2010a) Neuroplasticiteit in het mesolimbische systeem veroorzaakt door natuurlijke beloning en daaropvolgende beloningsonthouding. Biol Psychiatry 67: 872-879.

  40. ↵
    1. Werpers KK,
    2. Frohmader KS,
    3. Vialou V,
    4. Mouzon E,
    5. Nestler EJ,
    6. Lehman MN,
    7. Coolen LM

    (2010b) ΔFosB in de nucleus accumbens is van cruciaal belang voor het versterken van de effecten van seksuele beloning. Genen Brain Behav 9: 831-840.

  41. ↵
    1. Werpers KK,
    2. Schmid S,
    3. Di Sebastiano AR,
    4. Wang X,
    5. Laviolette SR,
    6. Lehman MN,
    7. Coolen LM

    (2012) Natuurlijke beloningsbeleving verandert de AMPA- en NMDA-receptorverdeling en functioneert in de nucleus accumbens. PLoS One 7: e34700.

  42. ↵
    1. Roberts MD,
    2. Gilpin L,
    3. Parker KE,
    4. Childs TE,
    5. Zal MJ,
    6. Stand FW

    (2012) Dopamine D1-receptormodulatie in nucleus accumbens verlaagt vrijwillig wielrennen bij ratten die gefokt zijn om grote afstanden af ​​te leggen. Physiol Behav 105: 661-668.

  43. ↵
    1. Russo SJ,
    2. Mazei-Robison MS,
    3. Ables JL,
    4. Nestler EJ

    (2009a) Neurotrofe factoren en structurele plasticiteit bij verslaving. Neurofarmacologie 56 (Suppl 1): 73-82.

  44. ↵
    1. Russo SJ,
    2. Wilkinson MB,
    3. Mazei-Robison MS,
    4. Dietz DM,
    5. Maze I,
    6. Krishnan V,
    7. Renthal W,
    8. Graham A,
    9. Birnbaum SG,
    10. Groene TA,
    11. Robison B,
    12. Lesselyong A,
    13. Perrotti LI,
    14. Bolaños CA,
    15. Kumar A,
    16. Clark MS,
    17. Neumaier JF,
    18. Neve RL,
    19. Bhakar AL,
    20. Barker PA,
    21. et al.

    (2009b) Kernfactor κB-signalering reguleert neuronale morfologie en cocaïnebeloning. J Neurosci 29: 3529-3537.

  45. ↵
    1. Taylor JR,
    2. Lynch WJ,
    3. Sanchez H,
    4. Olausson P,
    5. Nestler EJ,
    6. Bibb JA

    (2007) Remming van Cdk5 in de nucleus accumbens verbetert de locomotor-activerende en motiverende motivatie-effecten van cocaïne. Proc Natl Acad Sci USA 104: 4147-4152.

  46. ↵
    1. Tenk CM,
    2. Wilson H,
    3. Zhang Q,
    4. Werpers KK,
    5. Coolen LM

    (2009) Seksuele beloning bij mannelijke ratten: effecten van seksuele ervaring op geconditioneerde plaatsvoorkeuren geassocieerd met ejaculatie en intromissies. Horm Behav 55: 93-97.

  47. ↵
    1. Thomas MJ,
    2. Kalivas PW,
    3. Shaham Y

    (2008) Neuroplasticiteit in het mesolimbische dopamine-systeem en cocaïneverslaving. Br J Pharmacol 154: 327-342.

  48. ↵
    1. Vialou V,
    2. Robison AJ,
    3. Laplant QC,
    4. Covington HE 3rd.,
    5. Dietz DM,
    6. Ohnishi YN,
    7. Mouzon E,
    8. Rush AJ 3rd.,
    9. Watts EL,
    10. Wallace DL,
    11. Iñiguez SD,
    12. Ohnishi YH,
    13. Steiner MA,
    14. Warren BL,
    15. Krishnan V,
    16. Bolaños CA,
    17. Neve RL,
    18. Ghose S,
    19. Berton O,
    20. Tamminga CA,
    21. et al.

    (2010) ΔFosB in hersen-beloningscircuits bemiddelt veerkracht tegen stress en antidepressieve responsen. Nat Neurosci 13: 745-752.

  49. ↵
    1. Wallace DL,
    2. Vialou V,
    3. Rios L,
    4. Carle-Florence TL,
    5. Chakravarty S,
    6. Kumar A,
    7. Graham DL,
    8. Groene TA,
    9. Kirk A,
    10. Iñiguez SD,
    11. Perrotti LI,
    12. Barrot M,
    13. DiLeone RJ,
    14. Nestler EJ,
    15. Bolaños-Guzmán CA

    (2008) De invloed van ΔFosB in de nucleus accumbens op natuurlijk beloningsgerelateerd gedrag. J Neurosci 28: 10272-10277.

  50. ↵
    1. Werme M,
    2. Messer C,
    3. Olson L,
    4. Gilden L,
    5. Thorén P,
    6. Nestler EJ,
    7. Brené S

    (2002) Δ FosB regelt het draaiende wiel. J Neurosci 22: 8133-8138.

  51. ↵
    1. Winstanley CA,
    2. LaPlant Q,
    3. Theobald DE,
    4. Groene TA,
    5. Bachtell RK,
    6. Perrotti LI,
    7. DiLeone RJ,
    8. Russo SJ,
    9. Garth WJ,
    10. Zelf DW,
    11. Nestler EJ

    (2007) ΔFosB-inductie in orbitofrontale cortex medieert tolerantie voor door cocaïne geïnduceerde cognitieve stoornissen. J Neurosci 27: 10497-10507.

  52. ↵
    1. Wolf ME

    (2010a) De Bermudadriehoek van door cocaïne geïnduceerde neuroadaptaties. Trends Neurosci 33: 391-398.

  53. ↵
    1. Wolf ME

    (2010b) Regulering van AMPA-receptortrafficking in de nucleus accumbens door dopamine en cocaïne. Neurotox Res 18: 393-409.

  54. ↵
    1. Wolf ME

    (2012) Neurowetenschappen: gedragseffecten van omgekeerde cocaïne. NATUUR 481: 36-37.

  55. ↵
    1. Xue YX,
    2. Luo YX,
    3. Wu P,
    4. Shi HS,
    5. Xue LF,
    6. Chen C,
    7. Zhu WL,
    8. Ding ZB,
    9. Bao YP,
    10. Shi J,
    11. Epstein DH,
    12. Shaham Y,
    13. Lu L

    (2012) Een procedure voor het ophalen en terughalen van geheugen om het verlangen naar drugs en terugval te voorkomen. Wetenschap 336: 241-245.

  56. ↵
    1. Zachariou V,
    2. Bolanos CA,
    3. Selley DE,
    4. Theobald D,
    5. Cassidy MP,
    6. Kelz MB,
    7. Shaw-Lutchman T,
    8. Berton O,
    9. Sim-Selley LJ,
    10. Dileone RJ,
    11. Kumar A,
    12. Nestler EJ

    (2006) Een essentiële rol voor ΔFosB in de nucleus accumbens bij morfineactie. Nat Neurosci 9: 205-211.

  57. ↵
    1. Zhang D,
    2. Zhang L,
    3. Lou DW,
    4. Nakabeppu Y,
    5. Zhang J,
    6. Xu M

    (2002) De dopamine D1-receptor is een cruciale bemiddelaar voor door cocaïne geïnduceerde genexpressie. J Neurochem 82: 1453-1464.

Artikelen die dit artikel citeren

  • Mogelijke bijdragen van een nieuwe vorm van synaptische plasticiteit in Aplysia aan beloning, geheugen en hun disfuncties in hersenen van zoogdieren Leren en geheugen, 18 september 2013, 20 (10): 580-591

DE VOLLEDIGE STUDIE - DEEL BESPREKING:

In de huidige studie toonden we kruissensibilisatie tussen natuurlijke en medicinale beloning, wanneer de natuurlijke beloning wordt gevolgd door een periode van onthouding. Concreet toonden we aan dat ervaring met seksueel gedrag, gevolgd door 7 of 28 d van onthouding, verbeterde Amph-beloning veroorzaakt.

Deze bevindingen hebben overeenkomsten met de gevestigde cruciale rol van een onthoudingsperiode van drugsmisbruik in de incubatie van het hunkeren naar drugs (Lu et al., 2005; Thomas et al., 2008; Wolf, 2010b, 2012; Xue et al., 2012). Bovendien is natuurlijke beloning geïnduceerd? FosB in het NAc is van cruciaal belang voor kruis-sensibiliserende effecten van natuurlijke beloning onthouding op psychostimulant beloning, mogelijk via spinogenese in het NAc gedurende een periode van beloning onthouding.

We hebben aangetoond dat FosB-accumulatie in het NAc na seksuele ervaring langdurig is en afhankelijk is van NAc D1R-activiteit tijdens de paring. Op zijn beurt bleek deze D1R-gemedieerde? FosB-regulering in het NAc van cruciaal belang te zijn voor een betere beloning voor Amph en een verhoogde ruggengraatdichtheid in het NAc, hoewel deze uitkomsten van seksuele ervaring afhankelijk zijn van een periode van onthouding van seksuele beloning (Werpers et al., 2010a). Ten slotte toonden we aan dat NAc-spinogenese kan bijdragen aan de initiële ontwikkeling van kortetermijnexpressie van gesensibiliseerde Amph-beloning, maar niet essentieel is voor doorgaande expressie van versterkte medicijnbeloning, omdat een verhoogde ruggengraatdichtheid in NAc van voorbijgaande aard was en werd waargenomen na een 7 d, maar niet 28 d, onthoudingsperiode.

Het is al lang bekend dat dopamine vrijkomt in het NAc tijdens natuurlijk beloningsgedrag, inclusief seksueel gedrag. Bij het inbrengen van een receptieve vrouw wordt extracellulair dopamine in het NAc verhoogd en blijft het tijdens de paring verhoogd (Fiorino et al., 1997). Het huidige onderzoek toonde aan dat het inbrengen van dopamine-receptorantagonisten in het NAc tijdens het paren geen effect had op de initiatie of uitvoering van seksueel gedrag, wat consistent is met het idee dat dopamine niet betrokken is bij de expressie van beloningsgedrag op zich, maar eerder voor het toekennen van incentive saillantie van sex-gerelateerde signalen (Berridge en Robinson, 1998). Inderdaad, signalen die voorspellend zijn voor seksuele beloning veroorzaken activatie van neuronen binnen het mesolimbische dopamine-beloningssysteem, inclusief de dopaminerge cellen in het ventrale tegmentale gebied en hun doelwit, het NAc (Balfour et al., 2004).

Herhaald seksueel gedrag induceert? FosB in het NAc, wat op zijn beurt de door ervaring geïnduceerde versterking van seksueel gedrag veroorzaakt (Pitchers et al., 2010b). De huidige resultaten tonen aan dat paring-geïnduceerde? FosB upregulation inderdaad afhankelijk is van D1R activering in de NAc tijdens de paring. Deze bevinding komt overeen met eerdere onderzoeken die aantoonden dat herhaalde toediening van psychostimulant aanhoudend toeneemt? FosB in NAc medium spiny-neuronen die D1R tot expressie brengen (Lee et al., 2006; Kim et al., 2009) en dat dergelijke? FosB upregulatie afhankelijk is van D1R-activatie (Zhang et al., 2002). Bovendien kunnen gesensibiliseerde geneesmiddelenreacties, die normaal worden waargenomen in een door geneesmiddelen ervaren dier, worden geproduceerd in afwezigheid van eerdere blootstelling van geneesmiddelen door de overexpressie van? FosB in D1R tot expressie brengende neuronen in het striatum (Kelz et al., 1999). Dus zowel natuurlijke als medicinale beloningen verhogen? FosB in het NAc via een D1R-afhankelijk mechanisme om beloningsgedrag gevoelig te maken.

Bovendien tonen de huidige bevindingen aan dat? FosB een cruciale bemiddelaar is van de kruissensibilisatie tussen natuurlijke beloningsbeleving en beloning voor psychostimulanten. Zoals opgemerkt, is de FosB-activiteit in het NAc eerder geïmpliceerd geweest in gesensibiliseerde geneesmiddelenresponsen, omdat FosB-overexpressie in het NAc de locomotoractivatie sensibiliseert voor cocaïne na voorafgaande acute of herhaalde toediening (Kelz et al., 1999), verhoogt de gevoeligheid voor cocaïne en morfine CPP (Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006), en veroorzaakt zelftoediening van lagere doses cocaïne (Colby et al., 2003). De huidige studie toont dat blokkering van D1R of? FosB-activiteit in het NAc tijdens paring afgeschaft sekservaring geïnduceerde sensitisatie van Amph-beloning. Thus, natuurlijke en drugsbeloningen komen niet alleen samen op dezelfde neurale route, ze komen samen op dezelfde moleculaire bemiddelaars (Nestler et al., 2001; Wallace et al., 2008; Hedges et al., 2009; Pitchers et al., 2010b), en waarschijnlijk in dezelfde neuronen in het NAc (Frohmader et al., 2010b), om de incentive-salience en het 'willen' van beide soorten beloningen te beïnvloeden (Berridge en Robinson, 1998).

De huidige studie toonde aan dat een onthoudingsperiode van seksuele beloning vereist is voor de sensitisatie van Amph-beloning en NAc-spinogenese. We veronderstellen dat FosB tijdens deze onthoudingsperiode de neuronale functie beïnvloedt door stroomafwaartse genexpressie te veranderen om spinogenese te initiëren en de synaptische sterkte te veranderen. Inderdaad, het blokkeren van de inductie van? FosB in de NAc tijdens de paring verhinderde een verhoogde ruggengraatdichtheid in de NAc gedetecteerd na beloning onthouding. Bovendien, iknfusie van een D1R-antagonist in het NAc vóór elke paringssessie verhinderde de door sekservaring geïnduceerde toename van FosB en de daaropvolgende verhoogde stekeldichtheid. ? FosB is een transcriptiefactor die als een transcriptionele activator of repressor kan werken om de expressie van een groot aantal doelwitgenen te beïnvloeden die op hun beurt de dichtheid van de wervelkolom en synaptische sterkte in de NAc (Nestler, 2008) kunnen beïnvloeden. Meer specifiek, activeert FosB cyclisch-afhankelijk kinase-5 (Bibb et al., 2001; Kumar et al., 2005), nucleaire factor? B (NF-? B) (Russo et al., 2009b) en de GluA2-subeenheid van de glutamaat-AMPA-receptor (Vialou et al., 2010) en onderdrukt de transcriptie van het directe vroege gen c-fos (Pitchers et al., 2010b) en histon-methyltransferase G9 (Maze et al., 2010). Cyclisch-afhankelijk kinase-5 reguleert cytoskeletale eiwitten en neurietuitgroei (Taylor et al., 2007). Bovendien verhoogt activering van NF-? B het aantal dendritische stekels in het NAc, terwijl remming van NF-? B basale dendritische stekels verlaagde en de door cocaïne geïnduceerde toename van stekels blokkeerde (Russo et al., 2009b). Daarom neemt de seksuele beloning toe? FosB in de NAc, die de dichtheid van de NAc-wervelkolom door meerdere doelen kan veranderen (dat wil zeggen, cyclisch-afhankelijk kinase-5, NF-? B) aen dat het algemene gevolg een gesensibiliseerde geneesmiddelbeloning is, zoals werd verondersteld door Russo et al. (2009a) voor de acties van herhaalde cocaïne

Een onverwachte waarneming in het huidige onderzoek was dat verhoogde ruggengraatdichtheid in het NAc van voorbijgaande aard was en niet meer werd gedetecteerd bij 28 d na seksuele ervaring. Dus verhoogde werveldichtheid was gecorreleerd met het begin van versterkte Amph-beloning en kan bijdragen aan de initiële ontwikkeling of kortetermijnexpressie van gesensitiseerde Amph-responsen. Hoewel, ikverhoogde wervelkolomdichtheid was niet vereist voor de persistentie van gesensibiliseerde Amph-beloning na langdurige onthoudingsperioden. We hebben eerder aangetoond dat seksuele ervaring een korte-termijn (7, maar niet 28, dagen na de laatste paring) toename van NMDA-receptorsubeenheid NR-1 in het NAc veroorzaakt, die na langdurige beloningsperioden terugkeerde naar basislijnniveaus (Pitchers et al., 2012). Deze verhoogde NMDA-receptorexpressie werd verondersteld indicatief te zijn voor door seks ervaren geïnduceerde stille synapsen (Huang et al., 2009; Brown et al., 2011; Pitchers et al., 2012), en suggereert de mogelijkheid dat door sekservaring geïnduceerde de groei van de wervelkolom is afhankelijk van verbeterde NMDA-receptoractiviteit (Hamilton et al., 2012).

Concluderend wijst de huidige studie op de kruisovergevoeligheid van geneesmiddelenbeloning door een natuurlijke beloning (seks) en de afhankelijkheid van een beloningsonthoudingsperiode. Bovendien werd deze gedragsplasticiteit gemedieerd door? FosB via D1R-activering in het NAc. Daarom suggereren gegevens dat het verlies van een natuurlijke beloning na beloningsbeleving individuen kwetsbaar kan maken voor de ontwikkeling van drugsverslaving en dat een van de bemiddelaars van deze verhoogde kwetsbaarheid FosB en zijn stroomafwaartse transcriptiedoelwitten zijn.