OPMERKINGEN: Delta FosB is een van de belangrijkste moleculen van verslaving. Het stijgt of hoopt zich op tijdens een verslavingsproces, waardoor verslavend gedrag wordt versterkt en de hersenen opnieuw worden bedraad. Het stijgt of de verslaving chemisch of gedragsmatig is. Deze studie laat zien dat het zich ophoopt tijdens seksuele activiteit en consumptie van suiker. Onderzoekers ontdekten ook dat seksuele activiteit de consumptie van suiker verhoogde. Delta FosB is mogelijk betrokken bij een verslaving en versterkt een andere verslaving. De vraag is - hoe beïnvloedt "overconsumptie" van porno Delta FosB? Omdat het dopamine is dat in DeltaFosB trapt, hangt het allemaal af van je hersenen.
J Neurosci. 2008 oktober 8; 28 (41): 10272-10277.
doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1531-08.2008.
Deanna L Wallace1,2, Vincent Vialou1,2, Loretta Rios1,2, Tiffany L. Carle-Florence1,2, Sumana Chakravarty1,2, Arvind Kumar1,2, Danielle L. Graham1,2, Thomas A. Green1,2, Anne Kirk1,2, Sergio D. Iñiguez3, Linda I. Perrotti1,2,4, Michel Barrot1,2,5, Ralph J. DiLeone1,2,6, Eric J. Nestler1,2 en Carlos A. Bolaños-Guzmán1,2,3 +
+ Notities van de auteur
Het huidige adres van DL Wallace: Helen Willis Neuroscience Institute, University of California, Berkeley, Berkeley, CA 94720.
Het huidige adres van TL Carle-Florence: Mary Kay Research Laboratories, Dallas, TX 75379.
Het huidige adres van DL Graham: Merck Laboratories, Boston, MA 02115.
Het huidige adres van TA Green: Virginia Commonwealth University, Richmond, VA 23284.
Het huidige adres van EJ Nestler: Department of Neuroscience, Mount Sinai School of Medicine, New York, NY 10029.
Abstract
Van de transcriptiefactor deltaFosB (ΔFosB), geïnduceerd in nucleus accumbens (NAc) door chronische blootstelling aan misbruikt drugs, is aangetoond dat het overgevoelig reageert op deze geneesmiddelen. Er is echter minder bekend over een rol voor ΔFosB bij het reguleren van reacties op natuurlijke beloningen. Hier laten we zien dat twee krachtige natuurlijke beloningsgedragingen, sucrose drinken en seksueel gedrag, de niveaus van ΔFosB in het NAc verhogen. Vervolgens gebruiken we virale gemedieerde genoverdracht om te bestuderen hoe dergelijke ΔFosB-inductie de gedragsreacties op deze natuurlijke beloningen beïnvloedt. We tonen aan dat overexpressie van ΔFosB in het NAc de inname van sucrose verhoogt en aspecten van seksueel gedrag bevordert. Daarnaast laten we zien dat dieren met eerdere seksuele ervaring, die verhoogde ΔFosB-niveaus vertonen, ook een toename in sucroseverbruik vertonen. Dit werk suggereert dat ΔFosB niet alleen wordt geïnduceerd in het NAc door drugs van misbruik, maar ook door natuurlijke belonende stimuli. Bovendien laten onze bevindingen zien dat chronische blootstelling aan stimuli die ΔFosB in het NAc induceren, de consumptie van andere natuurlijke beloningen kan verhogen.
Introductie
ΔFosB, een transcriptiefactor van de Fos-familie, is een ingekort product van het fosB-gen (Nakabeppu en Nathans, 1991). Het wordt op relatief lage niveaus tot expressie gebracht in vergelijking met andere Fos-familie-eiwitten in reactie op acute stimuli, maar accumuleert tot hoge niveaus in de hersenen na chronische stimulatie vanwege de unieke stabiliteit (Nestler, 2008). Deze accumulatie vindt plaats op een regiospecifieke manier in reactie op vele soorten chronische stimulatie, waaronder chronische toediening van drugs van misbruik, toevallen, antidepressiva, antipsychotica, neuronale laesies en verschillende soorten stress [voor een overzicht zie Cenci (2002 ) en Nestler (2008)].
De functionele gevolgen van ΔFosB-inductie worden het best begrepen voor drugsmisbruik, die het eiwit het meest prominent induceren in de nucleus accumbens (NAc), een reactie die werd gerapporteerd voor vrijwel alle soorten misbruik van drugs (Muller en Unterwald, 2005; McDaid et al. , 2006; Nestler, 2008; Perrotti et al., 2008). Het NAc maakt deel uit van het ventrale striatum en is een belangrijk neuraal substraat voor de belonende acties van misbruikte medicijnen. Dienovereenkomstig suggereert toenemend bewijs dat ΔFosB-inductie in deze regio de gevoeligheid van een dier voor de belonende effecten van drugs van misbruik verhoogt en ook de motivatie kan vergroten om ze te verkrijgen. Overexpressie van ΔFosB in het NAc zorgt er dus voor dat dieren plaatsvoorkeuren ontwikkelen voor cocaïne of morfine, of om cocaïne zelf toe te dienen, bij lagere geneesmiddeldoses, en versterkt het aandringen op cocaïne in een progressief ratio-paradigma (Kelz et al., 1999 ; Colby et al., 2003; Zachariou et al., 2006).
Naast zijn rol bij het bemiddelen bij drugsbeloningen, is het NAc betrokken bij het reguleren van reacties op natuurlijke beloningen, en recent werk suggereert ook een verband tussen natuurlijke beloningen en ΔFosB. Vrij draaien van het wiel is aangetoond dat het de ΔFosB-niveaus in het NAc verhoogt, en overexpressie van ΔFosB in dit hersengebied veroorzaakt een gestage toename in het lopen, die enkele weken aanhoudt, in vergelijking met controledieren waarvan de lopende plateaus gedurende 2 weken (Werme et al. ., 2002). Evenzo induceert een vetrijk dieet ΔFosB in het NAc (Teegarden en Bale, 2007), terwijl ΔFosB-overexpressie in dit gebied de instrumentale respons op voedselbeloning verhoogt (Olausson et al., 2006). Bovendien is het fosB-gen betrokken bij het gedrag van de moeder (Brown et al., 1996). Er is echter weinig informatie beschikbaar over de relatie tussen ΔFosB en seksueel gedrag, een van de sterkste natuurlijke beloningen. Bovendien is minder duidelijk de mogelijke betrokkenheid van ΔFosB bij meer dwangmatige, zelfs 'verslavende' modellen van natuurlijk beloningsgedrag. Verschillende rapporten hebben bijvoorbeeld een verslavingsachtig aspect aangetoond in sucrose-inname-paradigma's (Avena et al., 2008).
Om onze kennis van ΔFosB-actie uit te breiden met natuurlijk beloningsgedrag, onderzochten we de inductie van ΔFosB in het NAc in modellen van sucrose drinken en seksueel gedrag. We hebben ook vastgesteld hoe overexpressie van ΔFosB in het NAc gedragsreacties op deze natuurlijke beloningen aanpast, en of eerdere blootstelling aan één natuurlijke beloning andere natuurlijke beloningsgedragingen kan verbeteren.
Materialen en methoden
Alle dierprocedures werden goedgekeurd door het Institutional Animal Care and Use Committee van het University of Texas Southwestern Medical Center.
Seksueel gedrag.
Seksueel ervaren mannelijke Sprague Dawley-ratten (Charles River) werden gegenereerd door hen te laten paren met receptieve vrouwtjes tot ejaculatie, ~1-2 keer per week voor 8-10 weken voor een totaal van 14-sessies. Seksueel gedrag werd beoordeeld zoals eerder beschreven (Barrot et al., 2005). Controlemannen werden gegenereerd door blootstelling aan dezelfde arena en bedding, voor dezelfde hoeveelheid tijd, als ervaren mannetjes. Vrouwtjes werden nooit met deze controlemannen in de arena geïntroduceerd. In een afzonderlijk experiment werd een aanvullende experimentele groep gegenereerd: mannetjes werden geïntroduceerd bij een met hormonen behandeld vrouwtje dat nog geen oestrus was binnengegaan. Deze mannen probeerden aanvallen en intromissies; omdat vrouwen echter niet ontvankelijk waren, werd seksueel gedrag in deze groep niet bereikt. Achttien uur na de laatste sessie werden dieren geperfuseerd of onthoofd en werden hersenen voor weefselverwerking genomen. Voor een andere groep dieren, ~5 d na de 14th-sessie, werd de voorkeur voor sucrose getest zoals hieronder beschreven. Zie Aanvullende methoden (beschikbaar op www.jneurosci.org als aanvullend materiaal voor meer informatie).
Sucrose consumptie.
In het eerste experiment (afb. 1a) kregen ratten onbeperkte toegang tot twee flessen water voor 2 d, gevolgd door één fles water en sucrose voor 2 d bij toenemende sucroseconcentraties (0.125-50%). Een 6 d-periode van twee flessen water volgde alleen, daarna 2 d van één fles water en een fles 0.125% sucrose. In het tweede experiment (Figuren 1b, c, 2) kregen ratten onbeperkte toegang tot één fles water en 10% sucrose voor 10 d. Controledieren ontvingen slechts twee flessen water. Dieren werden geperfuseerd of snel onthoofd en de hersenen werden verzameld voor weefselverwerking.
Keuzetest met twee flessen.
Een twee-flessen keuze-paradigma werd uitgevoerd zoals eerder beschreven (Barrot et al., 2002). Vóór de operatie werden dieren gecontroleerd tijdens de eerste 30 min van de donkere fase voor een operatie met twee flessen tussen water en 1% sucrose om mogelijke individuele verschillen te controleren. Drie weken na virale gemedieerde genoverdracht (zie hieronder) en voor eventuele aanvullende gedragstesten werden de dieren die alleen water kregen, vervolgens getest op een 30 min twee-fles keuzeprocedure tussen water en de 1% sucrose-oplossing.
Seksueel ervaren en controledieren hadden geen pretest-procedure vóór seksueel gedrag. Vijf dagen na de 14th-sessie van seksueel (of controle) gedrag kregen dieren een tweekolomskeuzetest tussen water en een 1% sucrose-oplossing tijdens de eerste 30 min van hun donker-lichtcyclus. Afzonderlijke groepen seksueel ervaren en controledieren werden gebruikt voor het meten van ΔFosB-niveaus na seksueel gedrag en voor het bestuderen van het effect van seksueel gedrag op de voorkeur van sucrose.
Western blotting.
NAc-dissecties verkregen door stansdissectie werden geanalyseerd door Western blotting zoals eerder beschreven (Perrotti et al., 2004), met behulp van een polyklonaal konijnantilichaam tegen FosB [voor antilichaamkarakterisering, zie Perrotti et al. (2004)] en een monoklonaal antilichaam tegen glyceraldehyde-3-fosfaatdehydrogenase (GAPDH) (RDI-TRK5G4-6C5; Research Diagnostics), dat diende als een controleproteïne. ΔFosB-eiwitniveaus werden genormaliseerd naar GAPDH en experimentele en controlemonsters werden vergeleken. Zie Aanvullende methoden (beschikbaar op www.jneurosci.org als aanvullend materiaal voor meer informatie).
Immunohistochemie.
Dieren werden geperfuseerd en hersenweefsels werden behandeld met behulp van gepubliceerde immunohistochemische werkwijzen (Perrotti et al., 2005). Omdat de laatste blootstelling aan belonende stimuli plaatsvond vóór 18-24 h, hebben we alle FosB-achtige immunoreactiviteit, gedetecteerd met een pan-FosB-antilichaam (SC-48; Santa Cruz Biotechnology), beschouwd als een weerspiegeling van ΔFosB (Perrotti et al., 2004 , 2005). Zie Aanvullende methoden (beschikbaar op www.jneurosci.org als aanvullend materiaal voor meer informatie).
Virale gemedieerde genoverdracht.
Chirurgie werd uitgevoerd op mannelijke Sprague Dawley-ratten. Adeno-geassocieerd virus (AAV) vectoren werden bilateraal, 1.5 pl per kant, geïnjecteerd in het NAc zoals eerder beschreven (Barrot et al., 2005). Correcte plaatsing werd geverifieerd na experimenten op 40 μm cresyl-violet gekleurde coupes. Vectoren omvatten een controle die alleen groen fluorescerend eiwit (GFP) (AAV-GFP) tot expressie brengt of een AAV die wild-type AFosB en GFP tot expressie brengt (AAV-AFosB) (Zachariou et al., 2006). Gebaseerd op het tijdsverloop van transgenexpressie binnen het NAc, werden dieren getest op gedrag 3-4 weken na injectie van AAV-vectoren, wanneer transgene expressie maximaal is (Zachariou et al., 2006). Zie Aanvullende methoden (beschikbaar op www.jneurosci.org als aanvullend materiaal voor meer informatie).
Statistische analyse.
De significantie werd gemeten met behulp van ANOVA's met herhaalde metingen met twee factoren, evenals met Student's t-tests, die werden gecorrigeerd waar opgemerkt voor meerdere vergelijkingen. Gegevens worden uitgedrukt als gemiddelden ± SEM. Statistische significantie werd gedefinieerd als p <0.05.
Resultaten
Chronische blootstelling aan sucrose induceert verhoogde sucrose-inname en sensitisatie-achtig gedrag
We implementeerden een twee-flessen keuze-paradigma waarin de concentratie van sucrose ongeveer elke 2 d na 2 d van twee flessen water ongeveer verdubbelde. De sucroseconcentratie begon bij 0.125% en steeg tot 50%. Dieren vertoonden geen sucrosevoorkeur tot 0.25% sucrose en dronken toen meer saccharose dan water bij alle hogere concentraties. Met ingang van de 0.25% -concentratie dronken dieren toenemende volumes sucrose totdat een maximum sucrosevolume werd bereikt bij 5 en 10%. Bij 20% en hoger begonnen ze hun sucrosevolume te verlagen om een stabiel niveau van totale sucroseverbruik te handhaven (Fig. 1a, inzet). Na dit paradigma brachten de dieren 6 d uit met slechts twee flessen water en kregen ze vervolgens de keuze uit een 0.125% sucrosefles of water voor 2 d. Dieren dronken in deze concentratie meer sucrose dan water en vertoonden een significante voorkeur voor sucrose in vergelijking met het gebrek aan voorkeur dat werd waargenomen na initiële blootstelling aan deze sucroseconcentratie op dag 1.
Figuur 1.
Twee-fles sucrose keuze paradigma's laten een escalerende sucrose consumptie zien. a, Toenemende concentraties sucrose leiden tot "omgekeerde U-vorm" innamegedrag, samen met terugval-achtig en sensibiliserend gedrag na een periode van ontwenning [significant verschil tussen water- en sucrose-inname per 2 dagen bij elke concentratie van 0.25% en daaropvolgende blootstelling aan sucrose (t (30) = 4.81; p <0.001; n = 8, gecorrigeerd voor meerdere vergelijkingen)]. Inzet, inname weergegeven als totaal aantal gram sacharose ingenomen bij elke concentratie gedurende 2 dagen, wat wijst op een gestabiliseerde inname bij hogere concentraties. b, Dieren op 10 dagen van een keuzeparadigma met twee flessen vertonen toenemende hoeveelheden sucrose-inname gedurende dag 1 (inname getoond voor slechts één dag). ANOVA met herhaalde metingen met twee factoren onthulde een hoofdeffect van dag (F (3,27) = 42.3; p <0.001), sucrose (F (1,9) = 927.2; p <0.001) en sucrose × dag (F (3,27) = 44.8; p <0.001; n = 10 / groep). c, Verhoogde gewichtstoename vergeleken met controledieren (alleen water) met blootstelling aan sucrose. ANOVA met herhaalde metingen met twee factoren vertoont een significant hoofdeffect van de dag (F (5,70) = 600; p <0.001) waarbij beide groepen na verloop van tijd aankomen, en een significante interactie van sucrose en dag (F (5,70) ) = 17.1; p <0.001; n = 10 / groep), wat suggereert dat de sucrosegroep na verloop van tijd meer gewicht wint.
Omdat de maximale volume-inname werd bereikt bij een 10% concentratie, kregen naïeve dieren de keuze tussen een fles water en een fles 10% sucrose voor 10 d en vergeleken met een controlegroep die alleen twee flessen water kreeg. Sucrose dieren gebouwd tegen hogere niveaus van inname van sucrose op dag 10 (Fig. 1b). Ze namen ook significant meer toe na voortgezette blootstelling aan sucrose in vergelijking met controledieren, waarbij het verschil in gewicht in de loop van de tijd toenam (Fig. 1c).
Het drinken van sucrose neemt toe ΔFosB-niveaus in het NAc
We analyseerden deze dieren op het 10% sucroseparadigma voor niveaus van ΔFosB in het NAc door gebruik van Western blotting (Fig. 2a) en immunohistochemie (Fig. 2b). Beide methoden onthulden de inductie van het ΔFosB-eiwit in dit hersengebied in sucrose die werd ervaren in vergelijking met controledieren. Omdat de volledige ΔFosB-eiwitsequentie is vervat in die van FOSB van volledige lengte, herkennen antilichamen die worden gebruikt voor het detecteren van op FosB gelijkende immunoreactiviteit beide eiwitten (Perrotti et al., 2004, 2005). Western-blotting toonde echter aan dat alleen ΔFosB significant werd geïnduceerd door sucrose-drinken. Dit geeft aan dat het verschil in signaal dat wordt waargenomen door immunohistochemie, AFosB vertegenwoordigt. De toename waargenomen in Figuur 2b werd gevonden in de NAc core en shell, maar niet dorsale striatum (gegevens niet getoond).
Figuur 2.
Sucrose-consumptie en seksueel gedrag verhogen de ΔFosB-expressie in het NAc. a, Chronische consumptie van 10% sucrose in een keuzeparadigma met twee flessen, evenals seksueel gedrag, verhogen de ΔFosB-expressie in het NAc door Western blot (sucrose, t (11) = 2.685; * p = 0.021; n = 5– 8; seksueel gedrag, t (12) = 2.351; * p = 0.037; n = 6-8). Reukcontrolemannetjes verschillen niet significant van controlemannetjes zonder geslacht (t (10) = 0.69; p> 0.50; n = 4-8). NS, niet significant. b, Hersensecties van met sucrose ervaren dieren vertonen verhoogde ΔFosB-immunoreactiviteit vergeleken met controledieren in het NAc door immunohistochemie. Afbeeldingen (10 ×) zijn representatief voor meerdere hersendelen van zes ratten in elke behandelingsgroep. AC, voorste commissuur. c, Hersensecties van seksueel ervaren dieren vertonen verhoogde ΔFosB-immunoreactiviteit vergeleken met controle-tegenhangers in het NAc door immunohistochemie. Afbeeldingen (10 ×) zijn representatief voor meerdere hersendelen van zes tot acht ratten in elke behandelingsgroep.
Seksueel gedrag verhoogt ΔFosB-niveaus in het NAc
We onderzochten vervolgens de effecten van chronisch seksueel gedrag op de inductie van ΔFosB in het NAc. Seksueel ervaren mannelijke ratten kregen onbeperkte toegang met een receptieve vrouw tot ejaculatie voor 14-sessies gedurende een 8-10-weekperiode. Belangrijk is dat controledieren geen controles waren op de thuiskooi, maar in plaats daarvan werden gegenereerd door vergelijkbare behandeling op testdagen en blootstelling aan open veldarena en bedding waarin copulatie plaatsvond gedurende dezelfde tijd maar zonder blootstelling aan een receptieve vrouw, controle voor olfactorische en hanteringseffecten. Met behulp van Western blotting vonden we dat seksuele ervaring significant verhoogde niveaus van ΔFosB vergeleken met de controlegroep (figuur 2a), zonder detecteerbare niveaus van FosB van volledige lengte waargenomen. Consistent met deze gegevens onthulde immunohistochemie een toename in AFosB-kleuring in zowel de kern als de schil van het NAc (Fig. 2c), maar niet dorsale striatum (gegevens niet getoond).
Om ervoor te zorgen dat de toename van ΔFosB die werd waargenomen bij seksueel getinte dieren niet kon worden toegeschreven aan sociale interactie of een andere niet-paringgerelateerde stimulus, hebben we niet-matende mannetjes gegenereerd die werden blootgesteld aan met hormonen behandelde vrouwtjes, maar niet mochten copuleren. Deze mannetjes vertoonden geen verschil in ΔFosB-niveaus in vergelijking met een afzonderlijke reeks olfactie-arena controledieren (Fig. 2a), wat suggereert dat ΔFosB-inductie optreedt als reactie op seksueel gedrag en niet als sociale of niet-overeenkomende signalen.
Overmatige expressie van ΔFosB in de NAc verhoogt de inname van sucrose
Met behulp van een viraal gemedieerd overexpressiesysteem, dat de stabiele expressie van ΔFosB gedurende meerdere weken mogelijk maakt (Zachariou et al., 2006) (Fig. 3a), onderzochten we de invloed van hogere niveaus van ΔFosB, specifiek gericht op het NAc, op het drinken van sucrose. gedrag (Fig. 3b). We verzekerden ons eerst dat er geen verschillen waren in baseline sucrosegedrag vóór de operatie met een sucrose-inname pretest (AAV-GFP, 6.49 ± 0.879 ml; AAV-ΔFosB, 6.22 ± 0.621 ml; n = 15 / groep; p> 0.80). Drie weken na de operatie, toen ΔFosB-expressie stabiel was gedurende ∼10 d, kregen dieren een sucrosetest na de operatie. De AAV-ΔFosB-groep dronk significant meer sucrose dan de AAV-GFP-controlegroep (Fig. 3b). Er was geen verschil in de hoeveelheid wateropname tussen de twee groepen (AAV-GFP, 0.92 ± 0.019 ml; AAV-ΔFosB, 0.95 ± 0.007 ml; n = 15 / groep; p> 0.15), wat suggereert dat het effect van ΔFosB is specifiek voor sucrose.
Figuur 3.
Overexpressie van ΔFosB in de NAc regelt aspecten van natuurlijk beloningsgedrag. a, Afbeelding van NAc-doelwitplaats door bilaterale virale gemedieerde genetische overdracht en voorbeeld van ΔFosB-expressie, gedetecteerd door immunohistochemie, na AAV-ΔFosB-injectie. b, Injectie van AAV-ΔFosB in het NAc resulteert in verhoogde sucrose-inname vergeleken met AAV-GFP-geïnjecteerde controles (t (28) = 2.208; * p = 0.036; n = 15 / groep). Evenzo verhoogt 10 weken aan seksueel gedrag, vergeleken met seksueel naïeve controles, de inname van sucrose (t (14) = 2.240; * p = 0.042; n = 7-9). c, ΔFosB-overexpressie vermindert het aantal intromissies dat vereist is om ejaculatie in seksueel naïeve dieren te bereiken in vergelijking met GFP-controles (t (30) = 2.145; * p = 0.04; n = 15-17) en resulteert in een trend voor verlaagd postejaculatie-interval ( t (30) = 1.916; #p = 0.065; n = 15-17).
Overexpressie van ΔFosB in het NAc beïnvloedt seksueel gedrag
Vervolgens onderzochten we of AFosB-overexpressie in de NAc seksueel gedrag van naïeve en ervaren dieren reguleert. Hoewel we geen verschillen vonden in parameters van seksueel gedrag tussen met AAV-ΔFosB- en-GFP behandelde ervaren dieren (zie aanvullende tabel S1, beschikbaar op www.jneurosci.org als aanvullend materiaal), overexpressie van ΔFosB bij naïeve dieren verminderde het aantal intromissies dat nodig is om de ejaculatie te bereiken aanzienlijk voor de eerste ervaring met seksueel gedrag (Fig. 3c). Er was ook een trend voor een afname van het postejaculatie-interval voor de ΔFosB-groep na de eerste seksuele ervaring (Fig. 3c). Daarentegen werden geen verschillen waargenomen in latencies voor mounts, intromissies of ejaculatie bij de naïeve of ervaren dieren (zie aanvullende tabel S1, beschikbaar op www.jneurosci.org als aanvullend materiaal). Evenzo werd geen verschil waargenomen voor de intromission-ratio [aantal intromissies / (aantal intromissies + aantal mounts)], hoewel dit mogelijk het gevolg is van de hoge variabiliteit in het aantal mounts in elke groep.
Seksuele ervaring verhoogt de inname van sucrose
Omdat we een toename in ΔFosB-niveaus in het NAc vonden na zowel sucrose drinken als seksuele ervaring, en ΔFosB overexpressie beïnvloedt gedragsreacties op beide beloningen, was het van belang om te onderzoeken of eerdere blootstelling aan een van de beloningen significant de gedragsreacties op de andere beïnvloedde . Vóór seksuele ervaring werden naïeve dieren willekeurig toegewezen aan controle- of seksomstandigheden. Dieren werden vervolgens blootgesteld aan seksuele ervaringen of controlevoorwaarden, zoals eerder beschreven, gedurende 8-10 weken. Vijf dagen na de laatste sekssessie werden de dieren onderworpen aan een 30 min twee-fles keuze-paradigma tussen een fles water en een flesje sucrose. We ontdekten dat de seksueel ervaren dieren significant meer sucrose dronken dan de controles (Fig. 3b). Er werd geen verschil waargenomen tussen seksueel ervaren dieren en controledieren met waterinname (controle, 1.21 ± 0.142 ml, geslachtsgebonden, 1.16 ± 0.159 ml; n = 7-9; p = 0.79), wat suggereert dat het effect specifiek is voor sucrose.
Discussie
Deze studie overbrugt een eerdere leemte in de literatuur om de rol van ΔFosB op te helderen in natuurlijk beloningsgedrag gerelateerd aan seks en sucrose. We zijn eerst gaan kijken of ΔFosB zich opstapelt in het NAc, een cruciale regio voor hersenbeloningen, na chronische blootstelling aan natuurlijke beloningen. Een belangrijk kenmerk van dit werk was om de dieren een keuze in hun gedrag te geven, naar analogie van zelfmedezegoedparadigma's. Dit moest ervoor zorgen dat elk effect op ΔFosB-niveaus verband hield met de vrijwillige consumptie van de beloning. Het sucrosemodel (figuur 1) vertoont aspecten van verslavingsgedrag in vergelijking met andere sucrose-innamemodellen: een keuze tussen beloning en controle, een omgekeerde U-vormige dosisresponscurve, een gesensibiliseerde respons na intrekking en overmatige inname. Dit model veroorzaakt ook een verhoogde gewichtstoename, niet te zien in andere modellen, zoals het dagelijks intermitterende suikermodel (Avena et al., 2008).
Onze gegevens bepalen voor de eerste keer dat twee belangrijke soorten natuurlijke beloningen, sucrose en geslacht, beide FFosB-niveaus verhogen in het NAc. Deze toenames werden waargenomen door Western blotting en immunohistochemie; het gebruik van beide methoden verzekert dat het waargenomen eiwitproduct inderdaad ΔFosB is en niet FosB van volledige lengte, een ander product van het fosB-gen. De selectieve inductie van ΔFosB door sucrose en geslacht is vergelijkbaar met de selectieve inductie van ΔFosB in de NAc na chronische toediening van vrijwel alle soorten drugs van misbruik (zie Inleiding). Van belang is echter de waarneming dat de graad van ΔFosB-inductie in de NAc die hier wordt waargenomen als reactie op natuurlijke beloningen kleiner is dan die voor geneesmiddelbeloningen: sucrose-drinken en seksueel gedrag produceerden een 40-60% toename in ΔFosB-niveaus in contrast tot de meervoudige inductie die werd gezien met veel misbruikmiddelen (Perrotti et al., 2008).
Het tweede doel van deze studie was om de functionele consequenties van ΔFosB-inductie in het NAc voor natuurlijk beloningsgerelateerd gedrag te onderzoeken. Veel van ons eerdere werk over de invloed ΔFosB op de beloning van geneesmiddelen heeft gebruik gemaakt van induceerbare bitransgene muizen, waarin ΔFosB-expressie is gericht op het NAc en het dorsale striatum. Deze ΔFosB-totexpressie-muizen vertonen verbeterde gedragsreacties op cocaïne en opiaten, evenals een verhoogde wielloop en instrumentele respons voor voedsel (zie Inleiding). In deze studie gebruikten we een meer recent ontwikkeld door virussen gemedieerd genoverdrachtssysteem om ΔFosB stabiel tot overexpressie te brengen in doelgerichte hersengebieden van mannelijke ratten (Zachariou et al., 2006). We hebben hier gevonden dat AF-B-overexpressie de sucrose-inname verhoogde in vergelijking met controledieren, zonder verschillen in waterinname tussen de twee groepen.
We onderzochten ook hoe ΔFosB seksueel gedrag beïnvloedt. We hebben aangetoond dat AFFB overexpressie in het NAc het aantal intromissies vermindert dat vereist is voor ejaculatie bij seksueel naïeve dieren. Dit kwam niet overeen met andere verschillen in naïef seksueel gedrag, inclusief veranderingen in mount, intromission of ejaculatie latencies. Bovendien had ΔFosB-overexpressie geen invloed op enig aspect van seksueel gedrag bij seksueel ervaren dieren. Het vermogen van een manipulatie in het NAc om seksueel gedrag te beïnvloeden is niet verrassend, gezien het groeiende bewijs dat deze hersenbeloningsregio seksueel gedrag reguleert (Balfour et al., 2004; Hull en Dominguez, 2007). De ΔFosB-geïnduceerde afname van het aantal intromissies zou een verbetering van seksueel gedrag kunnen weerspiegelen, in die zin dat naïeve dieren met ΔFosB-overexpressie in het NAc zich meer gedragen als ervaren dieren. In tests van herhaalde seksuele ervaring vereisen dieren bijvoorbeeld minder intromissies om ejaculatie te bereiken (Lumley and Hull, 1999). Bovendien weerspiegelt de trend voor een afname van het postejaculatie-interval met ΔFosB-overexpressie ook het gedrag dat wordt waargenomen bij meer seksueel gemotiveerde, ervaren mannen (Kippin en van der Kooy, 2003). Samen suggereren deze bevindingen dat ΔFosB-overexpressie bij naïeve dieren seksueel gedrag kan vergemakkelijken door naïeve dieren te laten lijken op meer ervaren of seksueel gemotiveerde dieren. Aan de andere kant hebben we geen significant effect waargenomen van ΔFosB-overexpressie op ervaren seksueel gedrag. Meer complexe gedragsstudies van seksueel gedrag (bijv. Geconditioneerde plaatsvoorkeur) kunnen de mogelijke effecten van ΔFosB beter onderscheiden.
Als laatste hebben we onderzocht hoe eerdere blootstelling aan de ene natuurlijke beloning gedragsreacties op een andere beïnvloedt. Specifiek bepaalden we het effect van eerdere seksuele ervaringen op de inname van sucrose. Hoewel zowel controledieren als seksueel ervaren dieren een sterke voorkeur voor sucrose vertoonden, dronken de seksueel ervaren dieren veel meer sucrose, zonder verandering in waterconsumptie. Dit is een interessante bevinding, omdat het suggereert dat eerdere blootstelling aan één beloning de belonende waarde van een andere belonende stimulus kan verhogen, zoals zou worden verwacht als er een gedeeltelijk gedeelde moleculaire basis was (bijv. ΔFosB) van beloningsgevoeligheid. Net als bij deze studie vertoonden vrouwelijke hamsters die eerder waren blootgesteld aan seksueel gedrag een verhoogde gevoeligheid voor de gedragseffecten van cocaïne (Bradley en Meisel, 2001). Deze bevindingen ondersteunen het idee van plasticiteit in het beloningscircuit van de hersenen, in die zin dat de waargenomen waarde van huidige beloningen is gebaseerd op eerdere beloningsblootstellingen.
Samenvattend levert het hier gepresenteerde werk bewijs dat, naast drugsmisbruik, natuurlijke beloningen ΔFosB-niveaus in het NAc induceren. Evenzo reguleert overexpressie van ΔFosB in dit hersengebied de gedragsreacties van een dier op natuurlijke beloningen, zoals eerder is waargenomen voor medicijnbeloningen. Deze bevindingen suggereren dat ΔFosB een meer algemene rol speelt bij de regulatie van beloningsmechanismen en kan helpen bij het mediëren van de kruissensibilisatie die wordt waargenomen bij vele soorten geneesmiddelen en natuurlijke beloningen. Onze resultaten verhogen ook de mogelijkheid dat ΔFosB-inductie in het NAc niet alleen belangrijke aspecten van drugsverslaving kan bemiddelen, maar ook aspecten van zogenaamde natuurlijke verslavingen waarbij dwangmatige consumptie van natuurlijke beloningen betrokken is.
voetnoten
• Dit werk werd ondersteund door subsidies van het National Institute of Mental Health en het National Institute on Drug Abuse en van de National Alliance for Research in Schizophrenia and Depression.
• Correspondentie moet worden gericht aan Carlos A. Bolanos op het bovenstaande adres. [e-mail beveiligd]
• Copyright © 2008 Society for Neuroscience 0270-6474 / 08 / 2810272-06 $ 15.00 / 0
Vorige
Referenties
1. ↵
1. Avena NM,
2. Rada P,
3. Hoebel BG
(2008) Bewijs voor suikerverslaving: gedrags- en neurochemische effecten van intermitterende, overmatige suikerinname. Neurosci Biobehav Rev 32: 20-39.
CrossRefMedline
2. ↵
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.
CrossRefMedline
3. ↵
1. Barrot M,
2. Olivier JD,
3. Perrotti LI,
4. DiLeone RJ,
5. Berton O,
6. Eisch AJ,
7. Impey S,
8. Storm DR,
9. Neve RL,
10. Yin JC,
11. Zachariou V,
12. Nestler EJ
(2002) CREB-activiteit in de nucleus accumbens-schaal bestuurt de gating van gedragsreacties op emotionele stimuli. Proc Natl Acad Sci USA 99: 11435-11440.
Abstract / GRATIS volledige tekst
4. ↵
1. Barrot M,
2. Wallace DL,
3. Bolaños CA,
4. Graham DL,
5. Perrotti LI,
6. Neve RL,
7. Chambliss H,
8. Yin JC,
9. Nestler EJ
(2005) Regulatie van angst en initiatie van seksueel gedrag door CREB in de nucleus accumbens. Proc Natl Acad Sci USA 102: 8357-8362.
Abstract / GRATIS volledige tekst
5. ↵
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.
Abstract / GRATIS volledige tekst
6. ↵
1. Brown JR,
2. Gij H,
3. Bronson RT,
4. Dikkes P,
5. Greenberg ME
(1996) Een tekort aan voeding bij muizen zonder het directe vroege gen fosB. Cel 86: 297-309.
CrossRefMedline
7. ↵
1. Cenci MA
(2002) Transcriptiefactoren die betrokken zijn bij de pathogenese van door L-DOPA geïnduceerde dyskinesie in een rattenmodel van de ziekte van Parkinson. Aminozuren 23: 105-109.
CrossRefMedline
8. ↵
1. Colby CR,
2. Whisler K,
3. Steffen C,
4. Nestler EJ,
5. Self DW
(2003) Striatale celtypespecifieke overexpressie van DeltaFosB verhoogt de stimulans voor cocaïne. J Neurosci 23: 2488-2493.
Abstract / GRATIS volledige tekst
9. ↵
1. Hull EM,
2. Dominguez JM
(2007) Seksueel gedrag bij mannelijke knaagdieren. Horm Behav 52: 45-55.
CrossRefMedline
10. ↵
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 deltaFosB in de hersenen regelt de gevoeligheid voor cocaïne. Natuur 401: 272-276.
CrossRefMedline
11. ↵
1. Kippin TE,
2. van der Kooy D
(2003) Excitotoxische laesies van de tegmentale pedunculopontinekern schaden copulatie in naïeve mannelijke ratten en blokkeren de lonende effecten van copulatie bij ervaren mannelijke ratten. Eur J Neurosci 18: 2581-2591.
CrossRefMedline
12. ↵
1. Lumley LA,
2. Hull EM
(1999) Effecten van een D1-antagonist en van seksuele ervaring op door copulatie geïnduceerde Fos-achtige immunoreactiviteit in de mediale preoptische kern. Brain Res 829: 55-68.
CrossRefMedline
13. ↵
1. McDaid J,
2. Graham MP,
3. Napier TC
(2006) Methamphetamine-geïnduceerde sensitisatie verandert op verschillende wijze pCREB en DeltaFosB in het gehele limbische circuit van de hersenen van zoogdieren. Mol Pharmacol 70: 2064-2074.
Abstract / GRATIS volledige tekst
14. ↵
1. Muller DL,
2. Unterwald EM
(2005) D1-dopaminereceptoren moduleren deltaFosB-inductie in rattenstriatum na intermitterende toediening van morfine. J Pharmacol Exp Ther 314: 148-154.
Abstract / GRATIS volledige tekst
15. ↵
1. Nakabeppu Y,
2. Nathans D
(1991) Een van nature voorkomende ingekorte vorm van FosB die de transcriptionele activiteit van Fos / Jun remt. Cel 64: 751-759.
CrossRefMedline
16. ↵
1. Nestler EJ
(2008) Transcriptionele verslavingsmechanismen: rol van ΔFosB. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 363: 3245-3255.
Abstract / GRATIS volledige tekst
17. ↵
1. Olausson P,
2. Jentsch JD,
3. Tronson N,
4. Neve RL,
5. Nestler EJ,
6. Taylor JR
(2006) DeltaFosB in de nucleus accumbens reguleert voedselversterkt instrumentaal gedrag en motivatie. J Neurosci 26: 9196-9204.
Abstract / GRATIS volledige tekst
18. ↵
1. Perrotti LI,
2. Hadeishi Y,
3. Ulery PG,
4. Barrot M,
5. Monteggia L,
6. Duman RS,
7. Nestler EJ
(2004) Inductie van deltaFosB in beloningsgerelateerde hersenstructuren na chronische stress. J Neurosci 24: 10594-10602.
Abstract / GRATIS volledige tekst
19. ↵
1. Perrotti LI,
2. Bolaños CA,
3. Choi KH,
4. Russo SJ,
5. Edwards S,
6. Ulery PG,
7. Wallace DL,
8. Zelf DW,
9. Nestler EJ,
10. Barrot M
(2005) DeltaFosB accumuleert in een GABAergische celpopulatie in de achterste staart van het ventrale tegmentale gebied na behandeling met psychostimulantia. Eur J Neurosci 21: 2817-2824.
CrossRefMedline
20. ↵
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 DeltaFosB-inductie in de hersenen door misbruik door drugs. Synapse 62: 358-369.
CrossRefMedline
21. ↵
1. Teegarden SL,
2. Bale TL
(2007) Effecten van stress op de voedingsvoorkeur en -inname zijn afhankelijk van toegang en stressgevoeligheid. Biol Psychiatry 61: 1021-1029.
CrossRefMedline
22. ↵
1. Werme M,
2. Messer C,
3. Olson L,
4. Gilden L,
5. Thorén P,
6. Nestler EJ,
7. Brené S
(2002) DeltaFosB regelt wielrennen. J Neurosci 22: 8133-8138.
Abstract / GRATIS volledige tekst
23. ↵
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 DeltaFosB in de nucleus accumbens bij morfineactie. Nat Neurosci 9: 205-211.
CrossRefMedline
;
