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 20 februari;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

Drugs die misbruikt worden, induceren neuroplasticiteit in het natuurlijke beloningssysteem, met name in de nucleus accumbens (NAc), waardoor de ontwikkeling en uiting van verslavend gedrag wordt bevorderd. Recent onderzoek suggereert dat natuurlijke beloningen vergelijkbare veranderingen in de NAc kunnen veroorzaken, wat erop wijst dat drugs mogelijk plasticiteitsmechanismen activeren die ze delen met natuurlijke beloningen, waardoor een unieke wisselwerking tussen natuurlijke en drugsbeloningen mogelijk is.

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.

Deze bevindingen tonen gezamenlijk aan dat drugs en natuurlijk beloningsgedrag inwerken op gemeenschappelijke moleculaire en cellulaire plasticiteitsmechanismen die de kwetsbaarheid voor drugsverslaving bepalen, en dat deze verhoogde kwetsbaarheid wordt gemedieerd door ΔFosB en de daaraan gerelateerde transcriptionele doelwitten.

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 lonend ( 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 de huidige studie was om de cellulaire mechanismen te bepalen die de door seksuele ervaringen geïnduceerde plasticiteit mediëren, wat op zijn beurt leidt tot een versterkte beloning door drugs. In het bijzonder werd de rol van de transcriptiefactor ΔFosB onderzocht, omdat deze betrokken is bij de effecten van zowel natuurlijke als door drugs geïnduceerde beloningen ( 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) bij door seksuele ervaring geïnduceerde neurale plasticiteit onderzocht, omdat NAc ΔFosB-inductie en verhoogde dendritische dichtheid na toediening van psychostimulantia tot uiting komen in D1R-bevattende neuronen ( Lee et al., 2006 ; Kim et al., 2009 ) en afhankelijk zijn 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.

De paringssessies vonden plaats tijdens de vroege donkere fase (tussen 2 en 6 uur na het begin van de donkere periode) onder gedempt rood licht, in schone testkooien (60 × 45 × 50 cm). Mannelijke ratten paarden tot ejaculatie gedurende 4 of 5 dagelijkse paringssessies. Vijf sessies werden gekozen omdat we eerder hebben aangetoond dat dit paradigma leidt tot langdurige facilitatie van seksueel gedrag ( Pitchers et al., 2010b ), kruissensibilisatie voor Amph-locomotorische activiteit ( Pitchers et al., 2010a ) en beloning ( Pitchers et al., 2010a ). Ejaculatie werd gekozen als eindpunt van elke paringssessie omdat we eerder hebben aangetoond dat dit essentieel is voor de effecten van seksuele ervaring op Amph-locomotorische sensibilisatie ( Pitchers et al., 2010a ), die niet optraden wanneer de dieren mochten paren met vrouwtjes zonder ejaculatie. Parameters van seksueel gedrag (d.w.z. latentie tot de eerste paring, penetratie en ejaculatie, en het aantal paringen en penetraties) werden geregistreerd zoals eerder beschreven ( Pitchers et al., 2010b ). Voor alle experimenten werden seksueel ervaren groepen geselecteerd op basis van seksueel gedrag (totaal aantal ejaculaties en latentie tot ejaculatie tijdens elke paringssessie). Na de vijfde paringssessie bleven de mannetjes samen met partners van hetzelfde geslacht gehuisvest en mochten ze niet paren gedurende periodes van seksuele onthouding van 1, 7 of 28 dagen. Dieren die seksueel naïef bleven, werden behandeld en gehuisvest in dezelfde ruimtes als seksueel ervaren mannetjes. Daarnaast werden naïeve controledieren gedurende 5 opeenvolgende dagen een uur lang in schone testkooien geplaatst, zonder toegang tot een ontvankelijk vrouwtje.

ΔFosB-expressie.

De dieren werden diep verdoofd (natriumpentobarbital; 390 mg/kg; ip) en intracardiaal geperfuseerd met 50 ml 0.9% zoutoplossing, gevolgd door 500 ml 4% paraformaldehyde (Sigma-Aldrich) in 0.1 M fosfaatbuffer (PB) voor de experimenten met DR-antagonisten. De hersenen werden verwijderd en gedurende 1 uur bij kamertemperatuur nagefixeerd in hetzelfde fixatief, waarna ze bij 4°C werden bewaard in 20% sucrose en 0.01% natriumazide in 0.1 M PB. Voor de experimenten met DR-antagonisten werden de hersenen verwijderd en in tweeën gedeeld langs de sagittale as. De ene helft werd bewaard in PB en gebruikt voor DiOlistics, en de andere helft werd verwerkt voor ΔFosB. Coronale coupes (35 μm) werden gesneden met een vriesmicrotoom (Microm H400R), verzameld in vier parallelle series in een cryoprotectieve oplossing (30% sucrose en 30% ethyleenglycol in 0.1 M PB) en bewaard bij -20 °C. Vrij zwevende coupes werden tussen de incubaties grondig gewassen met 0.1 M PBS, pH 7.35, en alle stappen werden uitgevoerd bij kamertemperatuur. De coupes werden blootgesteld aan 1% H₂O₂ ( 10 min) en incubatieoplossing (1 uur; PBS met 0.1% BSA, Fisher; en 0.4% Triton X-100, Sigma-Aldrich ) . De coupes werden vervolgens een nacht geïncubeerd met een polyklonaal konijnenantilichaam tegen pan-FosB (1:5K; sc-48 Santa Cruz Biotechnology), dat eerder gevalideerd was ( Perrotti et al., 2004 , 2008 ; Pitchers et al., 2010b ). Het pan-FosB-antilichaam werd opgewekt tegen een intern gebied dat gedeeld wordt door FosB en ΔFosB, en is eerder gekarakteriseerd om specifiek ΔFosB-cellen te visualiseren op de tijdstippen die in dit onderzoek werden gebruikt (>1 dag na stimulus) ( Perrotti et al., 2004 , 2008 ; Pitchers et al., 2010b ). Vervolgens werden de coupes geïncubeerd in biotine-geconjugeerd geiten-anti-konijn IgG (1 uur; 1:500 in PBS+; Vector Laboratories), avidine-biotine-mierrettichperoxidase (1 uur; 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%). De coupes werden op Superfrost plus objectglaasjes (Fisher) gemonteerd en afgedekt met een dekglaasje met dibutylftalaatxyleen.

Het aantal ΔFosB-IR-cellen werd geteld in de NAc-schil en -kern binnen standaard analysegebieden (400 × 600 μm), zoals eerder beschreven ( Pitchers et al., 2010b ). Per NAc-subregio werden twee secties geteld, waarna het gemiddelde per dier werd berekend. In het experiment met verschillende tijdstippen werd het aantal ΔFosB-IR-cellen uitgedrukt als een vouwverandering ten opzichte van de naïeve controlegroep op het betreffende tijdstip. Vervolgens werden de ervaren en naïeve groepen voor elke subregio op elk afzonderlijk tijdstip vergeleken met behulp van ongepaarde t- toetsen met een significantieniveau van p < 0.05. In de experimenten met ΔJunD-AAV en DR-antagonisten werd respectievelijk een tweeweg- of eenweg-ANOVA en de Holm-Sidak-methode gebruikt. Daarnaast werden ΔFosB-IR-cellen geteld in het dorsale striatum (analysegebied: 200 × 600 μm), direct dorsaal van de NAc en grenzend aan de laterale ventrikel, bij alle dieren in het DR-antagonistexperiment. Eenrichtingsvariantieanalyse (ANOVA) en t- toetsen werden gebruikt om de groepen te vergelijken.

DiOlistics.

Voor het experiment met het ΔJunD-virusvector werden ratten intracardiaal geperfuseerd met 50 ml fysiologische zoutoplossing (0.9%), gevolgd door 500 ml 2% paraformaldehyde in 0.1 M PB. De hersenen werden in coupes gesneden (100 μm coronaal) met behulp van een vibratoom (Microm) en de coupes werden bewaard in 0.1 M PB met 0.01% natriumazide bij 4 °C. Het coaten van wolfraamdeeltjes (1.3 μm diameter, Bio-Rad) met de lipofiele carbocyaninekleurstof DiI (1,1′-dioctadecyl-3,3,3′3′-tetramethylindocarbocyanineperchloraat; Invitrogen) werd uitgevoerd zoals eerder beschreven ( Forlano en Woolley, 2010 ). Met DiI gecoate wolfraamdeeltjes werden met behulp van het Helios Gene Gun-systeem (Bio-Rad) bij een druk van 160-180 psi in het weefsel gebracht via een filter met een poriegrootte van 3.0 μm (BD Biosciences). Vervolgens werden de deeltjes gedurende 24 uur bij 4°C in 0.1 M PB door de neuronale membranen gediffundeerd, beschermd tegen licht. Daarna werden de coupes gedurende 3 uur bij kamertemperatuur nagefixeerd in 4% paraformaldehyde in PB, gewassen in PB en ingebed in frame-afgesloten kamers (Bio-Rad) met gelvatol dat het anti-vervagingsmiddel 1,4-diazabicyclo(2,2)octaan (50 mg/ml, Sigma-Aldrich) bevatte ( Lennette, 1978 ).

Met DiI gelabelde neuronen werden afgebeeld met behulp van een Zeiss LSM 510 m confocale microscoop ( Carl Zeiss ) en een helium/neon 543 nm laser. Voor elk dier werden 2-5 neuronen in elk NAc-subgebied, of in de shell (gebaseerd op de locatie ten opzichte van oriëntatiepunten, waaronder de laterale ventrikel en de commissura anterior) in de ΔJunD-AAV- en DR-antagonistexperimenten, gebruikt om een ​​regio van interesse op een dendriet van de tweede orde te lokaliseren voor kwantificering van de dendritische uitlopers. Voor elk neuron werden 2-4 dendrieten geanalyseerd om een ​​totale dendritische lengte van 40-100 μm te kwantificeren. Dendritische segmenten werden vastgelegd met een 40× waterimmersie-objectief met intervallen van 0.25 μm langs de z- as. Vervolgens werd een 3D-beeld gereconstrueerd ( Zeiss ) en gedeconvolueerd (Autoquant X, Media Cybernetics) met behulp van adaptieve (blinde) en theoretische PSF-instellingen, zoals aanbevolen door de software. De dichtheid van dendritische spines werd gekwantificeerd met behulp van de Filament-module van het Imaris-softwarepakket (versie 7.0, Bitplane). Het aantal dendritische spines werd uitgedrukt per 10 μm, gemiddeld voor elk neuron en vervolgens voor elk dier. Statistische verschillen werden bepaald met behulp van tweeweg-ANOVA's in het tijdreeks-experiment 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 eenweg-ANOVA in het DR-antagonist-experiment. Groepsvergelijkingen werden uitgevoerd met de Holm-Sidak-methode met een significantieniveau van p < 0.05.

Geconditioneerde plaatsvoorkeur.

Het experimentele ontwerp van de CPP was identiek aan dat eerder beschreven ( Pitchers et al., 2010a ), waarbij gebruik werd gemaakt van een onbevooroordeeld driekamersysteem (Med Associates) en een onbevooroordeeld ontwerp, met een eenmalige conditioneringsproef met d-amfamidesulfaat (amfamide; Sigma-Aldrich; 0.5 mg/ml/kg sc, berekend op basis van de vrije base) in de gekoppelde kamer en fysiologische zoutoplossing in de niet-gekoppelde kamer, om de dag, en uitgevoerd tijdens de eerste helft van de lichtfase. Controledieren kregen fysiologische zoutoplossing in beide kamers.

De CPP-scores werden voor elk dier berekend als de tijd (in seconden) die in de gepaarde kamer werd doorgebracht tijdens de posttest min de tijd tijdens de pretest. Eénwegs ANOVA's en de Holm-Sidak-methode werden gebruikt om groepen te vergelijken in de experimenten met verschillende tijdstippen. Een ongepaarde t- test met een significantieniveau van p < 0.05 werd gebruikt om Naive-Sal en Naive Amph te vergelijken binnen elk tijdstip in het experiment met verschillende tijdstippen, en binnen elke virale vectorbehandeling in het ΔJunD-experiment. In het tijdsexperiment werden éénwegs ANOVA's en de Holm-Sidak-methode gebruikt om de seksueel ervaren groepen (Exp-Sal, 7 dagen Exp Amph en 28 dagen Exp Amph) te vergelijken, en een ongepaarde t- test werd gebruikt om de twee naïeve groepen te vergelijken. Tweewegs ANOVA's en de Holm-Sidak-methode werden gebruikt om alle groepen te vergelijken in het DR-antagonistexperiment. Er werden twee ongepaarde t- toetsen gebruikt om de Naive-Sal- en Naive Amph-groepen te vergelijken met elke virale vectorbehandelingsconditie (GFP of ΔJunD), aangezien de gegevens in de ΔJunD-groepen te variabel waren voor een ANOVA-analyse. Alle significantieniveaus werden ingesteld op p < 0.05.

Virale vector-experimenten.

Mannelijke ratten werden verdoofd met ketamine (87 mg/ml/kg; ip) en xylazine (13 mg/ml/kg ip), in een stereotaxisch apparaat geplaatst (Kopf Instruments) en kregen bilaterale micro-injecties van recombinante adeno-geassocieerde virale vectoren die alleen GFP (groen fluorescerend eiwit) of ΔJunD (dominant-negatieve bindingspartner van ΔFosB) en GFP codeerden, in de NAc (coördinaten: AP +1.5, ML ±1.2 vanaf bregma; DV −7.6 vanaf schedel), in een volume van 1.5 μl/hemisfeer gedurende 7 min met behulp van een Hamilton-spuit (Harvard Apparatus). ΔJunD vermindert de ΔFosB-gemedieerde transcriptie door competitief heterodimerisatie met ΔFosB en zo de binding van ΔFosB aan het AP-1-gebied binnen de promotorregio's van doelgenen te voorkomen ( Winstanley et al., 2007 ; Pitchers et al., 2010b ). Hoewel ΔJunD met een hoge affiniteit aan ΔFosB bindt, is het mogelijk dat sommige van de waargenomen effecten van ΔJunD worden gemedieerd door de antagonisering van andere AP-1-eiwitten. Het lijkt er echter op dat ΔFosB het overheersende AP-1-eiwit is dat onder de geteste omstandigheden tot expressie komt ( Pitchers et al., 2010b ). Drie tot vier weken later kregen de dieren seksuele ervaring tijdens vier opeenvolgende paringssessies of bleven ze naïef, waardoor vier groepen ontstonden: seksueel naïeve GFP, seksueel ervaren GFP, seksueel naïeve ΔJunD en seksueel ervaren ΔJunD. De seksuele ervaring bestond uit vier opeenvolgende dagelijkse paringssessies. De dieren werden getest op CPP en diOlistics. De injectieplaatsen werden geverifieerd zoals eerder beschreven ( Pitchers et al., 2010b ). NAc-secties (coronaal; 100 μm) werden immuunbehandeld voor GFP (1:20,000; konijn anti-GFP-antilichaam; Invitrogen). De verspreiding van het virus was voornamelijk beperkt tot het buitenste deel van de NAc, met verdere verspreiding naar de kern.

D1R / D2R-antagonisten.

Mannelijke ratten werden verdoofd met een intraperitoneale injectie (0.1 ml/kg) van ketamine (87 mg/ml) en xylazine (13 mg/ml) en in een stereotaxisch apparaat (Kopf Instruments) geplaatst. Bilaterale geleidingscanules van 21 gauge (Plastics One) werden neergelaten richting de nucleus accumbens (NAc) op AP +1.7, ML ±1.2 vanaf bregma; −6.4 DV vanaf de schedel en vastgezet met tandheelkundig acryl, bevestigd aan drie schroeven in de schedel. De dieren werden gedurende een herstelperiode van 2 weken dagelijks gehanteerd om ze te laten wennen aan de infusieprocedures. Vijftien minuten voor aanvang van elk van de 4 dagelijkse paringssessies, door het introduceren van het ontvankelijke vrouwtje, kregen de mannelijke ratten bilaterale micro-injecties met D1R-antagonist R(+)SCH-23390 hydrochloride (Sigma-Aldrich) en D2-receptor (D2R)-antagonist S-(-)eticlopride hydrochloride (Sigma-Aldrich). Deze stoffen werden opgelost in steriele zoutoplossing (0.9%; elk 10 μg in 1 μl per hemisfeer; opgelost in 0.9% zoutoplossing) of in zoutoplossing (1.0 μl per hemisfeer), met een stroomsnelheid van 1.0 μl/min gedurende 1 minuut, gevolgd door 1 minuut waarin de injectiecanule op zijn plaats bleef voor diffusie van het geneesmiddel. Het volume van deze injectie is voldoende om zowel de kern als de schil te bereiken, aangezien infusies van 0.5 μl beperkt zijn tot de schil of de kern ( Laviolette et al., 2008 ). De doseringen waren gebaseerd op eerdere studies die aantoonden dat deze of lagere doseringen het gedrag met betrekking tot drugs of natuurlijke beloning beïnvloedden ( Laviolette et al., 2008 ; Roberts et al., 2012 ). Controlemannetjes bleven seksueel naïef, maar kregen intra-NAc-zoutoplossing toegediend voordat ze in de lege testkooi werden geplaatst, gedurende 4 dagelijkse hanteringssessies. Een week na de laatste paring of hanteringssessie werden de mannetjes getest op Amph CPP, en werden spine- en ΔFosB-analyses uitgevoerd. Het gebruik van vier sessies, in plaats van vijf zoals in de andere experimenten, werd gekozen om overmatige schade aan de NAc door de herhaalde infusies te voorkomen en zo spine- en ΔFosB-analyses mogelijk te maken. Er was inderdaad geen schade zichtbaar en analyses van spine en ΔFosB in de NAc van met zoutoplossing geïnfuseerde dieren lieten vergelijkbare gegevens zien als de niet-geïnfuseerde groepen in de eerdere experimenten. Tweeweg-ANOVA en de Holm-Sidak-methode met een significantieniveau van p < 0.05 werden gebruikt om de door seksuele ervaring geïnduceerde facilitatie van seksueel gedrag te bepalen.

Resultaten

Door seks geïnduceerde ΔFosB-upregulatie duurt lang

Ten eerste werden de temporele correlaties tussen door seksuele ervaring geïnduceerde veranderingen in ΔFosB-expressie, dendritische spines in de NAc en Amph-CPP bepaald, specifiek na korte en langere perioden van onthouding van seksuele beloning (7 of 28 dagen). Eerder is aangetoond dat seksuele ervaring met 5 dagelijkse paringssessies een accumulatie van ΔFosB in het gehele mesolimbische systeem veroorzaakt, met name in de NAc ( Wallace et al., 2008 ; Pitchers et al., 2010b ). In deze eerdere studies werden de ΔFosB-niveaus binnen 1 dag na seksueel gedrag gemeten, en het was niet bekend of de ΔFosB-accumulatie aanhield na langere perioden van onthouding van beloning. Seksueel ervaren mannetjes werden geperfuseerd 1, 7 of 28 dagen na de laatste van 5 dagelijkse paringssessies, waarbij de mannetjes tot één ejaculatie paarden. Seksueel naïeve controledieren werden op hetzelfde tijdstip geperfuseerd na de laatste van 5 dagelijkse hanteringssessies. Het aantal ΔFosB-IR-cellen in de NAc-schil en -kern was significant hoger dan bij seksueel naïeve controledieren op alle tijdstippen ( Fig. 1A , schil; 1 dag, p = 0.022; 7 dagen, p = 0.015; Fig. 1B : kern; 1 dag, p = 0.024; 7 dagen, p < 0.001; 28 dagen, p < 0.001), behalve in de NAc-schil na 28 dagen onthouding ( p = 0.280). De opregulatie van ΔFosB houdt dus aan tijdens onthouding na seksuele ervaring gedurende een periode van ten minste 28 dagen.

Figuur 1.     

Figuur 1.     

Seksuele ervaring veroorzaakte een onmiddellijke en aanhoudende toename van het aantal ΔFosB-IR-cellen. Vouwverandering van het aantal ΔFosB-IR-cellen in de NAc-schil ( A ) en -kern ( B ) bij seksueel ervaren (zwarte) dieren vergeleken met seksueel naïeve (witte) controledieren ( n = 4 per groep). De gegevens zijn groepsgemiddelde ± SEM. * p < 0.05, significant verschil vergeleken met naïeve controledieren. Representatieve afbeeldingen van Naïef 1 dag ( C ), Exp 1 dag ( D ), Exp 7 dagen ( E ) en Exp 28 dagen ( F ). ac, Commissura anterior. Schaalbalk, 100 μm.

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

Pitchers et al. (2010a) rapporteerden eerder, met behulp van Golgi-impregnatietechnieken, dat seksuele ervaring gevolgd door 7 dagen, maar niet 1 dag, onthouding van beloning leidde tot een significant verhoogde dendritische vertakking en een groter aantal dendritische stekels op NAc shell- en core-neuronen ( Pitchers et al., 2010a ). Hier werd de spinogenese bij seksueel naïeve en ervaren mannetjes onderzocht, 7 of 28 dagen na de laatste paringssessie. De huidige bevindingen, verkregen met behulp van een diOlistics-labelingsmethode, bevestigden dat seksuele ervaring gevolgd door een periode van 7 dagen seksuele onthouding het aantal dendritische stekels verhoogde ( F (1,8) = 9.616, p = 0.015; Fig. 2 A–C ). Het aantal dendritische stekels was met name significant verhoogd in de NAc shell en core ( Fig. 2 A : shell, p = 0.011; core, p = 0.044). Deze toegenomen dichtheid van dendritische uitlopers was echter van voorbijgaande aard en werd na een langdurige periode van seksuele onthouding van 28 dagen niet meer waargenomen in beide 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 dagen onthouding, resulteerde in een versterkte beloning door amfetamine ( Pitchers et al., 2010a ). Specifiek ontwikkelden seksueel ervaren dieren een significante geconditioneerde plaatsvoorkeur (CPP) voor lagere doses amfetamine (0.5 of 1.0 mg/kg) die geen CPP induceerden bij seksueel naïeve controledieren. De huidige studie bevestigde en breidde deze eerdere resultaten uit door een versterkte beloning door amfetamine aan te tonen bij seksueel ervaren dieren, zowel na een periode van 7 dagen als na een periode van 28 dagen seksuele onthouding ( Fig. 2 D ; F (2,24) = 4.971, p = 0.016). Meer specifiek brachten seksueel ervaren dieren met een onthoudingsperiode van 7 of 28 dagen significant meer tijd door in de kamer met amfotericine tijdens de posttest, vergeleken met seksueel ervaren negatieve controledieren die in beide kamers zoutoplossing kregen ( Fig. 2 D : Exp-Sal vs 7 d Exp AMPH, p = 0.032; vs 28 d Exp AMPH, p = 0.021). In overeenstemming met eerdere bevindingen brachten seksueel naïeve dieren niet meer tijd door in de kamer met amfotericine tijdens de posttest en verschilden ze niet in voorkeur van de seksueel naïeve controlegroep die zoutoplossing kreeg ( Fig. 2 D ) ( Pitchers et al., 2010a ).

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

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

Figuur 3.    

Figuur 3.    

Het verzwakken van de ΔFosB-activiteit in de NAc blokkeerde de gesensibiliseerde AMPH-beloning en de toename van het aantal NAc-spines bij seksueel ervaren dieren . A , Representatieve afbeeldingen van GFP-expressie in drie dieren die een injectie kregen met recombinant adeno-geassocieerd viraal-ΔJunD gericht op de nucleus accumbens, met kleine (links), middelgrote (midden) en grote (rechts) injectieplaatsen. ac, anterieure commissuur; LV, laterale ventrikel. Schaalbalk, 250 μm. B , Schematische illustratie van de meest prominente locaties en verspreidingspatronen van het virus. Bij alle dieren werd GFP gedetecteerd in de schil, maar de verspreiding naar de kern was variabel. C , De hoeveelheid tijd doorgebracht in de Amph-gekoppelde kamer tijdens de posttest minus de pretest (CPP-score) voor seksueel naïeve (wit) en ervaren (zwart) dieren die een injectie met GFP-controlevector (Naïef, n = 9; Exp, n = 10) of ΔJunD-vector (Naïef, n = 9; Exp, n = 9) kregen. D , Representatieve afbeeldingen van dendritische segmenten van seksueel ervaren GFP- en ΔJunD-dieren, gebruikt om de dichtheid van dendritische stekels te kwantificeren. Schaalbalk, 3 μm. E , Het aantal dendritische stekels in de NAc van seksueel naïeve (wit) en ervaren (zwart) dieren die een injectie met GFP-controlevector of ΔJunD-vector kregen. De gegevens zijn groepsgemiddelde ± SEM. * p < 0.05, significant verschil vergeleken met naïeve controles. # p < 0.05, significant verschil ten opzichte van GFP-ervaren controles.

De verzwakkende effecten van ΔJunD-overexpressie waren niet het gevolg van een verstoring van het seksuele gedrag tijdens het verwerven van seksuele ervaring. Eerder is aangetoond dat expressie van ΔJunD in de NAc de bevordering van seksueel gedrag na seksuele ervaring voorkomt ( Pitchers et al., 2010b ). Dit werd inderdaad bevestigd in het huidige experiment. GFP-controledieren vertoonden kortere latentietijden tot het bestijgen, de penetratie en de ejaculatie, en minder bestijgingen en penetraties gedurende de vierde opeenvolgende dag van de paringstests, vergeleken met de eerste dag van de paring ( Tabel 1 ). Daarentegen vertoonden met ΔJunD geïnjecteerde dieren geen significant kortere latentietijden tot het bestijgen of de penetratie, noch een lager aantal bestijgingen gedurende de vierde dag van de paring vergeleken met de eerste. Infusies van ΔJunD in de NAc verzwakten dus de effecten van seksuele ervaring. Er werden echter geen significante verschillen gevonden in de paringsparameters tussen de GFP-controlegroep en de met ΔJunD geïnfuseerde groepen tijdens de paringsproeven. Dit wijst erop dat de effecten van ΔJunD-infusies op de door seksuele ervaring 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 het verwerven van seksuele ervaring in groepen die NAc-infusies ontvingen van GFP- of ΔJunD-expresserende virale vectoren a

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 de NAc tijdens de paring vereist is voor de door seksuele ervaring geïnduceerde ΔFosB-upregulatie en de gesensibiliseerde Amph CPP, kregen de dieren lokale infusies van een D1R- of D2R-antagonist (of zoutoplossing) in de NAc 15 minuten vóór elk van 4 opeenvolgende dagelijkse paringssessies. Belangrijk is dat noch de infusies van D1R- noch D2R-antagonisten in de NAc de initiatie of expressie van seksueel gedrag tijdens de paringssessies beïnvloedden ( Fig. 4 D–F ). Evenzo verhinderde D1R- of D2R-antagonisme de faciliterende effecten van seksuele ervaring op de paring niet, aangezien alle groepen een facilitatie van seksueel gedrag vertoonden , wat bleek uit kortere ejaculatietijden op dag 4 vergeleken met dag 1 ( Fig. 4 F ) ( F (1,40) = 37.113, p < 0.001; Sal, p = 0.004; D1R Ant, p = 0.007; D2R Ant, p < 0.001).

Figuur 4.    

Figuur 4.    

Dopaminereceptorantagonisten die in de NAc werden geïnfuseerd, hadden geen invloed op het seksuele gedrag. Coronale doorsneden van de NAc ( A , +2.2; B , +1.7; C , +1.2 vanaf bregma) tonen de intra-NAc injectieplaatsen voor alle dieren. De canules waren bilateraal, maar worden unilateraal weergegeven voor een betere presentatie van alle dieren (Naïef-Zout, wit, n = 7; Exp-Zout; donkergrijs, n = 9; Exp D1R Ant, lichtgrijs, n = 9; Exp D2R Ant, zwart, n = 8). ac, anterieure commissuur; LV, laterale ventrikel; CPu, caudate-putamen. Latentie van de paring ( D ), latentie van de intromissie ( E ) en latentie van de ejaculatie ( F ) voor alle seksueel ervaren groepen (Zout, wit; D1R Ant, grijs; D2R Ant, zwart). De gegevens representeren het 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.     

Blokkeren van D1R in de NAc vermindert de toename van het aantal ΔFosB-IR-cellen in de NAc van seksueel ervaren dieren. Vouwverandering van het aantal ΔFosB-IR-cellen in de NAc-schil ( A ) en -kern ( B ) bij seksueel ervaren (zwart) dieren vergeleken met seksueel naïeve (wit) controledieren (Naïef-Zout, n = 6; Exp-Zout, n = 7; Exp D1R-antagonist, n = 9; Exp D2R-antagonist, n = 8). De gegevens zijn groepsgemiddelde ± SEM. * p < 0.05, significant verschil vergeleken met naïeve controledieren. # p < 0.05, significant verschil vergeleken met dieren behandeld met zoutoplossing en D2R-antagonist. Representatieve afbeeldingen van Naïef-Zout ( C ), Exp-Zout ( D ), Exp D1R-antagonist ( E ) en Exp D2R-antagonist ( F ). ac, Commissura anterior. Schaalbalk, 100 μm.

Om te controleren op mogelijke verspreiding van D1R- of D2R-antagonisten naar het dorsale striatum, werd de ΔFosB-expressie geanalyseerd in een gebied direct dorsaal van de NAc en grenzend aan de 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 mannetjes (Naïef-Zout: 35.6 ± 4.8 versus Exp-Zout: 82.9 ± 5.1; p < 0.001), wat ons eerdere rapport bevestigt ( Pitchers et al., 2010b ). Bovendien hadden noch de infusies van D1R- noch D2R-antagonisten in de NAc invloed op de door seksuele ervaring 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 de verspreiding van antagonistinfusies voornamelijk beperkt bleef tot de 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 hebben we kruissensibilisatie aangetoond tussen natuurlijke en drugsbeloning, wanneer de natuurlijke beloning wordt gevolgd door een periode van onthouding. Specifiek hebben we aangetoond dat ervaring met seksueel gedrag, gevolgd door 7 of 28 dagen onthouding, leidt tot een versterkte beloning door amfetaminen . Deze bevindingen vertonen overeenkomsten met de reeds vastgestelde cruciale rol van een onthoudingsperiode van drugsgebruik bij de incubatie van drugsverlangen ( Lu et al., 2005 ; Thomas et al., 2008 ; Wolf, 2010b , 2012 ; Xue et al., 2012 ). Bovendien is de door natuurlijke beloning geïnduceerde ΔFosB in de nucleus accumbens (NAc) cruciaal voor de kruissensibiliserende effecten van onthouding van natuurlijke beloning op de beloning door psychostimulantia, mogelijk via spinogenese in de NAc tijdens een periode van beloningsonthouding. We hebben aangetoond dat de accumulatie van ΔFosB in de NAc na seksuele ervaring langdurig is en afhankelijk is van de D1R-activiteit in de NAc tijdens de paring. Op zijn beurt bleek deze D1R-gemedieerde ΔFosB-upregulatie in de NAc cruciaal te zijn voor een verhoogde beloning voor amfetamine en een verhoogde dichtheid van dendritische uitlopers in de NAc, ook al zijn deze uitkomsten van seksuele ervaring afhankelijk van een periode van onthouding van seksuele beloning ( Pitchers et al., 2010a ). Ten slotte toonden we aan dat spinogenese in de NAc kan bijdragen aan de initiële ontwikkeling van de kortetermijnexpressie van gesensibiliseerde amfetaminebeloning, maar niet cruciaal is voor de voortdurende expressie van verhoogde drugsbeloning, aangezien de verhoogde dichtheid van dendritische uitlopers in de NAc van voorbijgaande aard was en werd waargenomen na een onthoudingsperiode van 7 dagen, maar niet na 28 dagen.

Het is al langer bekend dat dopamine vrijkomt in de nucleus accumbens (NAc) tijdens natuurlijk beloningsgedrag, waaronder seksueel gedrag. Bij de introductie van een ontvankelijke vrouwelijke muis neemt de extracellulaire dopamine in de NAc toe en blijft verhoogd tijdens de paring ( Fiorino et al., 1997 ). De huidige studie toonde aan dat het toedienen van dopamine-receptorantagonisten in de NAc tijdens de paring geen effect had op het initiëren of uitvoeren van seksueel gedrag. Dit is consistent met de gedachte dat dopamine niet direct betrokken is bij de expressie van beloningsgedrag, maar eerder bij de toekenning van de motivationele saillantie van seksgerelateerde signalen ( Berridge en Robinson, 1998 ). Signalen die een seksuele beloning voorspellen, activeren inderdaad neuronen binnen het mesolimbische dopamine-beloningssysteem, waaronder de dopaminerge cellen in het ventrale tegmentale gebied en hun doelwit, de NAc ( Balfour et al., 2004 ). Herhaald seksueel gedrag induceert ΔFosB in de NAc, wat op zijn beurt de ervaringsgerelateerde bekrachtiging van seksueel gedrag medieert ( Pitchers et al., 2010b ). De huidige resultaten tonen aan dat de door paring geïnduceerde ΔFosB-upregulatie inderdaad afhankelijk is van D1R-activering in de NAc tijdens de paring. Deze bevinding is consistent met eerdere studies die aantonen dat herhaalde toediening van psychostimulantia de ΔFosB-expressie in medium spiny neuronen in de NAc die D1R tot expressie brengen, persistent verhoogt ( Lee et al., 2006 ; Kim et al., 2009 ) en dat een dergelijke ΔFosB-upregulatie afhankelijk is van D1R-activering ( Zhang et al., 2002 ). Bovendien kunnen gesensibiliseerde reacties op geneesmiddelen, die normaal gesproken worden waargenomen bij een dier dat eerder aan een geneesmiddel is blootgesteld, worden opgewekt zonder voorafgaande blootstelling aan het geneesmiddel door de overexpressie van ΔFosB in D1R-expresserende neuronen in het striatum ( Kelz et al., 1999 ). Zowel natuurlijke als door drugs geïnduceerde beloningen verhogen dus ΔFosB in de NAc via een D1R-afhankelijk mechanisme om beloningsgedrag te versterken.

Bovendien tonen de huidige bevindingen aan dat ΔFosB een cruciale mediator is van de kruissensibilisatie tussen natuurlijke beloningservaring en psychostimulerende beloning. Zoals eerder vermeld, is ΔFosB-activiteit in de NAc al eerder in verband gebracht met gesensibiliseerde reacties op drugs, aangezien ΔFosB-overexpressie in de NAc de locomotorische activatie voor cocaïne sensibiliseert na eerdere acute of herhaalde toediening ( Kelz et al., 1999 ), de gevoeligheid voor cocaïne en morfine CPP verhoogt ( Kelz et al., 1999 ; Zachariou et al., 2006 ) en zelfadministratie van lagere doses cocaïne veroorzaakt ( Colby et al., 2003 ). De huidige studie toont aan dat blokkering van D1R- of ΔFosB-activiteit in de NAc tijdens de paring de door seksuele ervaring geïnduceerde sensibilisatie van Amph-beloning tenietdoet.

De huidige studie toonde aan dat een periode van onthouding van seksuele beloning nodig is voor de sensibilisatie van de beloning in de nucleus accumbens (Amph) en de spinogenese in de nucleus accumbens (NAc). We veronderstellen dat ΔFosB tijdens deze onthoudingsperiode de neuronale functie beïnvloedt door de expressie van stroomafwaartse genen te veranderen, waardoor spinogenese wordt geïnitieerd en de synaptische sterkte verandert . Het blokkeren van de inductie van ΔFosB in de NAc tijdens de paring voorkwam inderdaad de toename van de dendritische stekeldichtheid in de NAc die werd waargenomen na de periode van onthouding van beloning. Bovendien voorkwam infusie van een D1R-antagonist in de NAc vóór elke paringssessie de door seksuele ervaring geïnduceerde toename van ΔFosB en de daaropvolgende toename van de dendritische stekeldichtheid.

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 bevinding in de huidige studie was dat de verhoogde dichtheid van dendritische uitlopers in de nucleus accumbens (NAc) van voorbijgaande aard was en niet langer werd gedetecteerd 28 dagen na seksuele ervaring. De verhoogde dichtheid van dendritische uitlopers was dus gecorreleerd met het begin van een versterkte amfibische beloning en kan bijdragen aan de initiële ontwikkeling of kortetermijnexpressie van gesensibiliseerde amfibische responsen. De verhoogde dichtheid van dendritische uitlopers was echter niet vereist voor het voortbestaan ​​van de gesensibiliseerde amfibische beloning na langdurige onthoudingsperioden. We hebben eerder aangetoond dat seksuele ervaring een kortdurende (7, maar niet 28 dagen na de laatste paring) toename van de NMDA-receptor-subeenheid NR-1 in de NAc veroorzaakt, die na langdurige onthoudingsperioden terugkeert naar het basisniveau ( Pitchers et al., 2012 ). Er werd verondersteld dat deze verhoogde expressie van NMDA-receptoren een indicatie was van door seksuele ervaringen geïnduceerde stille synapsen ( Huang et al., 2009 ; Brown et al., 2011 ; Pitchers et al., 2012 ), en dat dit de mogelijkheid suggereerde dat door seksuele ervaringen geïnduceerde groei van dendritische uitlopers afhankelijk is van een verhoogde activiteit van NMDA-receptoren ( 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 en wandelen 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 en wandelen 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 en wandelen 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 vertonen overeenkomsten met de reeds vastgestelde cruciale rol van een periode van onthouding van drugs bij de ontwikkeling van drugsverlangen (Lu et al., 2005; Thomas et al., 2008; Wolf, 2010b, 2012; Xue et al., 2012). Bovendien is de door natuurlijke beloning geïnduceerde FosB in de NAc cruciaal voor de kruisgevoeligmakende effecten van natuurlijke onthouding van beloning op de beloning door psychostimulantia, mogelijk via spinogenese in de NAc tijdens een periode van onthouding van beloning.

We hebben aangetoond dat de accumulatie van FosB in de NAc na seksuele ervaring langdurig is en afhankelijk van de D1R-activiteit in de NAc tijdens de paring . Deze D1R-gemedieerde opregulatie van FosB in de NAc bleek cruciaal te zijn voor een verhoogde beloning voor amfotericine (Amph) en een verhoogde dichtheid van dendritische uitlopers in de NAc, ook al zijn deze uitkomsten van seksuele ervaring afhankelijk van een periode van onthouding van seksuele beloning (Pitchers et al., 2010a). Ten slotte hebben we aangetoond dat spinogenese in de NAc kan bijdragen aan de initiële ontwikkeling van de kortetermijnexpressie van de gesensibiliseerde Amph-beloning, maar niet cruciaal is voor de voortdurende expressie van de verhoogde beloning door drugs, aangezien de verhoogde dichtheid van dendritische uitlopers in de NAc van voorbijgaande aard was en werd waargenomen na een onthoudingsperiode van 7 dagen, maar niet na 28 dagen.

Het is al langer bekend dat dopamine vrijkomt in de nucleus accumbens (NAc) tijdens natuurlijk beloningsgedrag, waaronder seksueel gedrag . Bij de introductie van een ontvankelijke vrouwelijke muis neemt de extracellulaire dopamine in de NAc toe en blijft verhoogd tijdens de paring (Fiorino et al., 1997). De huidige studie toonde aan dat het toedienen van dopamine-receptorantagonisten in de NAc tijdens de paring geen effect had op het initiëren of uitvoeren van seksueel gedrag. Dit is consistent met de gedachte dat dopamine niet direct betrokken is bij de expressie van beloningsgedrag, maar eerder bij de toekenning van de motivationele saillantie van seksgerelateerde signalen (Berridge en Robinson, 1998). Signalen die een seksuele beloning voorspellen, activeren inderdaad neuronen binnen het mesolimbische dopamine-beloningssysteem, waaronder de dopaminerge cellen in het ventrale tegmentale gebied en hun doelwit, de NAc (Balfour et al., 2004).

Herhaald seksueel gedrag induceert FosB in de nucleus accumbens (NAc), wat op zijn beurt de door ervaring geïnduceerde bekrachtiging van seksueel gedrag medieert (Pitchers et al., 2010b). De huidige resultaten tonen aan dat de door paring geïnduceerde FosB-upregulatie inderdaad afhankelijk is van D1R-activering in de NAc tijdens de paring. Deze bevinding is consistent met eerdere studies die aantonen dat herhaalde toediening van psychostimulantia de FosB-expressie in medium spiny neuronen in de NAc die D1R tot expressie brengen, persistent verhoogt (Lee et al., 2006; Kim et al., 2009) en dat een dergelijke FosB-upregulatie afhankelijk is van D1R-activering (Zhang et al., 2002). Bovendien kunnen gesensibiliseerde reacties op geneesmiddelen, die normaal gesproken worden waargenomen bij een dier dat eerder aan een geneesmiddel is blootgesteld, worden opgewekt zonder voorafgaande blootstelling aan het geneesmiddel door de overexpressie van FosB in D1R-expresserende neuronen in het striatum (Kelz et al., 1999). Zowel natuurlijke beloningen als beloningen door drugs verhogen dus de FosB-spiegel in de nucleus accumbens via een D1R-afhankelijk mechanisme, waardoor beloningsgedrag gevoeliger wordt.

Bovendien tonen de huidige bevindingen aan dat FosB een cruciale mediator is van de kruissensibilisatie tussen natuurlijke beloningservaring en psychostimulerende beloning. Zoals eerder vermeld, is FosB-activiteit in de NAc al eerder in verband gebracht met gesensibiliseerde reacties op drugs, aangezien FosB-overexpressie in de NAc de locomotorische activatie voor cocaïne sensibiliseert na eerdere acute of herhaalde toediening (Kelz et al., 1999), de gevoeligheid voor cocaïne en morfine CPP verhoogt (Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006) en zelfadministratie van lagere doses cocaïne veroorzaakt (Colby et al., 2003). De huidige studie toont aan dat blokkering van D1R- of FosB-activiteit in de NAc tijdens de paring de door seksuele ervaring geïnduceerde sensibilisatie van Amph-beloning tenietdoet . Natuurlijke en door drugs geïnduceerde beloningen komen dus niet alleen samen in hetzelfde neurale pad, maar ook in dezelfde moleculaire mediatoren (Nestler et al., 2001; Wallace et al., 2008; Hedges et al., 2009; Pitchers et al., 2010b), en waarschijnlijk in dezelfde neuronen in de nucleus accumbens (NAc ) (Frohmader et al., 2010b), om de motivationele saillantie en het 'verlangen' naar beide soorten beloningen te beïnvloeden (Berridge en Robinson, 1998).

De huidige studie toonde aan dat een periode van onthouding van seksuele beloning nodig is voor de sensibilisatie van de beloning in de nucleus accumbens (Amph) en de spinogenese in de nucleus accumbens (NAc). We veronderstellen dat FosB tijdens deze onthoudingsperiode de neuronale functie beïnvloedt door de expressie van stroomafwaartse genen te veranderen, waardoor spinogenese wordt geïnitieerd en de synaptische sterkte verandert. Het blokkeren van de inductie van FosB in de NAc tijdens de paring voorkwam inderdaad de toename van de dichtheid van dendritische uitlopers in de NAc die werd waargenomen na onthouding van beloning. Bovendien voorkwam infusie van een D1R-antagonist in de NAc vóór elke paringssessie de door seksuele ervaring geïnduceerde toename van FosB en de daaropvolgende toename van de dichtheid van dendritische uitlopers . FosB is een transcriptiefactor die kan fungeren als een transcriptionele activator of repressor om de expressie van een groot aantal doelgenen te beïnvloeden, die op hun beurt de dichtheid van dendritische uitlopers en de synaptische sterkte in de NAc kunnen beïnvloeden (Nestler, 2008). Meer specifiek activeert FosB cyclisch-afhankelijke kinase-5 (Bibb et al., 2001; Kumar et al., 2005), nucleaire factor B (NF-κB) (Russo et al., 2009b) en de GluA2-subeenheid van de glutamaat-AMPA-receptor (Vialou et al., 2010) en onderdrukt het de transcriptie van het immediate early gene c-fos (Pitchers et al., 2010b) en histonmethyltransferase G9 (Maze et al., 2010). Cyclisch-afhankelijke kinase-5 reguleert cytoskeletale eiwitten en neurietgroei (Taylor et al., 2007). Bovendien verhoogt activering van NF-κB het aantal dendritische stekels in de nucleus accumbens (NAc), terwijl remming van NF-κB het aantal basale dendritische stekels vermindert en de door cocaïne geïnduceerde toename van stekels blokkeert (Russo et al., 2009b). Seksuele beloning verhoogt dus de hoeveelheid Fosβ in de NAc, wat de dichtheid van NAc-stekels via meerdere doelwitten (bijv. cyclisch-afhankelijke kinase-5, NF-κB) kan veranderen, met als gevolg een verhoogde gevoeligheid voor drugsbeloning , zoals Russo et al. (2009a) veronderstelden voor de effecten van herhaaldelijk cocaïnegebruik.

Een onverwachte bevinding in de huidige studie was dat de verhoogde dichtheid van dendritische uitlopers in de nucleus accumbens (NAc) van voorbijgaande aard was en niet langer werd gedetecteerd 28 dagen na seksuele ervaring. De verhoogde dichtheid van dendritische uitlopers correleerde dus met het begin van een versterkte amfibische beloning en kan bijdragen aan de initiële ontwikkeling of kortetermijnexpressie van gesensibiliseerde amfibische responsen. De verhoogde dichtheid van dendritische uitlopers was echter niet vereist voor het voortbestaan ​​van de gesensibiliseerde amfibische beloning na langdurige onthoudingsperioden. We hebben eerder aangetoond dat seksuele ervaring een kortdurende (7, maar niet 28 dagen na de laatste paring) toename van de NMDA-receptor-subeenheid NR-1 in de NAc veroorzaakt, die na langdurige onthoudingsperioden terugkeert naar het basisniveau (Pitchers et al., 2012). Er werd verondersteld dat deze verhoogde expressie van NMDA-receptoren een indicatie was van door seksuele ervaringen geïnduceerde stille synapsen (Huang et al., 2009; Brown et al., 2011; Pitchers et al., 2012), en dat dit de mogelijkheid suggereerde dat door seksuele ervaringen geïnduceerde groei van dendritische uitlopers afhankelijk is van een verhoogde activiteit van NMDA-receptoren (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.