Ontwenning induceert verschillende patronen van FosB / ΔFosB-expressie in gekruiste Zwitserse muizen die zijn geclassificeerd als gevoelig en resistent tegen door ethanol geïnduceerde locomotorisatie-sensitisatie (2014)

Trefwoorden

• FosB;
• DeltaFosB;
• Sensibilisatie van de locomotoriek;
• Opname;
• Gedragsvariabiliteit;
• Muizen

1. Inleiding

De uitdaging van het huidige neurobiologische onderzoek naar drugsverslaving is het begrijpen van de neuronale plasticiteitsmechanismen die de overgang van recreatief gebruik naar het verlies van gedragscontrole over drugsgebruik en drugsgebruik mediëren. Een van de belangrijkste theorieën over drugsverslaving, "de donkere kant van verslaving" genoemd, suggereert dat er een progressie is van impulsiviteit (gerelateerd aan positieve versterking) naar compulsiviteit (gerelateerd aan negatieve versterking). Deze progressie, in een samengevouwen cyclus, omvat de volgende toestanden: preoccupation / anticipation, binge intoxicatie, en ontwenning / negatieve affect (Koob en Le Moal, 2005, Koob en Le Moal, 2008 en Koob en Volkow, 2010). In dit scenario hebben drugsverslavingstudies zich gericht op de neurobiologische mechanismen die verband houden met negatieve emotionele toestanden die te voorschijn komen uit zowel acute als langdurige onthouding. Volgens de theorie van 'de donkere kant van verslaving' lijkt er sprake te zijn van langdurige en aanhoudende plasticiteitsveranderingen in neurale circuits die gericht zijn op het beperken van beloning. Deze plasticiteitsveranderingen leiden echter tot een negatieve emotionele toestand die ontstaat wanneer de toegang tot het medicijn wordt voorkomen. Dit mechanisme biedt een sterke motiverende motivatie voor het ontstaan ​​van verslaving en voor het onderhoud ervan (Koob en Le Moal, 2005 en Koob en Le Moal, 2008).

Sensibilisatie van de locomotor is een bruikbaar diermodel dat gebaseerd is op het feit dat verhogingen van de subjectieve effecten van de geneesmiddelen langs de herhaalde blootstelling vergelijkbaar zijn met de verhogingen van de door het medicijn veroorzaakte stimulerende locomotorische effecten (Vanderschuren en Kalivas, 2000 en Vanderschuren en Pierce, 2010). Hoewel sensibilisatie van de locomotieven niet meerdere gedragingen nabootst die verband houden met drugsverslaving, zijn de temporele morfologische en neurochemische kenmerken parallel aan die van de overgang van recreatief gebruik naar drugsverslaving zelf (Robinson en Kolb, 1999, Vanderschuren en Kalivas, 2000 en Vanderschuren en Pierce, 2010). Traditioneel omvat het locomotorisibiliseringsprotocol drie fasen: acquisitie (herhaalde blootstelling van het geneesmiddel), wachttijd en uitdaging (een nieuw contact met het geneesmiddel na de wachttijd). Helaas concentreerden de meeste onderzoeken met de locomotorisibilisatie zich alleen in de fase van acquisitie en uitdaging, waarbij de wachttijd werd overschreden.

Het staat vast dat herhaalde blootstelling aan drugs van misbruik (Perrotti et al., 2008) en chronische stress (Perrotti et al., 2004) verhoogt de expressie van de transcriptiefactor fosB / deltafosB in het corticolimbische systeem. Verwacht wordt dat accumulatie van FosB / DeltaFosB in deze regio's een centrale rol speelt in de veerkracht tegen stress (Berton et al., 2007 en Vialou et al., 2010) en de lonende effecten van cocaïne (Harris et al., 2007 en Muschamp et al., 2012), ethanol (Kaste et al., 2009 en Li et al., 2010) en opioïden (Zachariou et al., 2006 en Solecki et al., 2008). Daarom is het mogelijk dat FosB / DeltaFosB enkele neuronale plasticiteitsgebeurtenissen moduleert die verband houden met de ethanol-geïnduceerde locomotorisatie-sensitisatie, evenals de terugtrekking die de acquisitiefase van de locomotorisibilisatie volgt.

Het is opmerkelijk dat er individuele verschillen zijn waargenomen tijdens de overgang van recreatief gebruik naar drugsverslaving (Flagel et al., 2009, George en Koob, 2010 en Swendsen en Le Moal, 2011). DBA / 2 J-muizen reageren bijvoorbeeld meer dan C57BL / 6 J op door ethanol geïnduceerde locomotorische sensibilisatie (Phillips et al., 1997 en Melón en Boehm, 2011a). In outbred Zwitserse muizen werd de gedragsvariabiliteit met betrekking tot door ethanol geïnduceerde locomotorisibilisatie voor het eerst beschreven door Masur en dos Santos (1988). Vanaf dat moment hebben andere onderzoeken belangrijke neurochemische kenmerken aangetoond die verband houden met gedragsvariabiliteit bij de verwerving van door ethanol geïnduceerde locomotorisibilisatie (Souza-Formigoni et al., 1999, Abrahão et al., 2011, Abrahão et al., 2012, Quadros et al., 2002a en Quadros et al., 2002b). In deze studies werd echter niet ingegaan op de invloed van gedragsvariabiliteit tijdens de wachttijd na de acquisitiefase van de locomotorisibilisatie. In een recent onderzoek beschreef ons laboratorium een ​​significant verschil tussen gesensibiliseerde en niet-gesensibiliseerde gekruiste Zwitserse muizen met betrekking tot de expressie van cannabinoïde receptor type 1 (CB1R) gedurende de gehele opname. In die studie hadden gesensibiliseerde (maar niet niet-gesensibiliseerde muizen) verhoogde CB1R-expressie in de prefrontale cortex, het ventrale tegmentale gebied, amygdala, striatum en hippocampus (Coelhoso et al., 2013).

Gezien de gevestigde gedragsvariabiliteit bij gekruiste Zwitserse muizen met betrekking tot door ethanol geïnduceerde locomotorische sensibilisatie, en dat deze variabiliteit gepaard gaat met verschillende neurochemische kenmerken tijdens de daaropvolgende terugtrekking, onderzocht de huidige studie de expressie van FosB / DeltaFosB in gesensibiliseerde en niet-gesensibiliseerde muizen aan het begin. (18 uur) en na 5 dagen herroeping.

2. Materiaal en methoden

2.1. vakken

Er werden mannelijke gekruiste Swiss Webster-muizen (EPM-1 Colony, São Paulo, SP, Brazilië) gebruikt, oorspronkelijk afgeleid van de Albino Swiss Webster-lijn van het Center for the Development of Animal Models in Biology and Medicine aan de Universidade Federal de São Paulo. . Muizen waren bij aanvang van de test 12 weken oud (30-40 g). Groepen van 10 muizen werden gehuisvest in kooien (40 x 34 x 17 cm) met strooisel van houtsnippers. De temperatuur (20-22 ° C) en vochtigheid (50%) gecontroleerde dierkolonie werd gehandhaafd op een licht / donker cyclus (12/12 uur), met lichten aan om 07:00 uur, met muizenvoerpellets en kraanwateradvertentie libitum, behalve tijdens testen. Muizen werden gedurende ten minste 7 dagen in deze huisvestingsomstandigheden gehouden voordat de medicamenteuze behandeling en gedragstesten begonnen. Dierverzorging en experimentele procedures werden uitgevoerd volgens protocollen die zijn goedgekeurd door de Animal Care and Use Ethics Committee van de universiteit (protocolnummer: 2043/09), volgens EU-richtlijn 2010/63 / EU voor dierproeven (http://ec.europa.eu/environmental/chemicals/lab_animals/legislation_en.htm).

2.2. Sensibilisatie van de locomotoriek

Het protocol van locomotorisibilisatie was gebaseerd op een eerdere studie van ons eigen laboratorium (Coelhoso et al., 2013). Aan het begin van het protocol werden alle dieren intraperitoneaal (ip) geïnjecteerd met zoutoplossing en onmiddellijk getest in een geautomatiseerde activiteitendoos (Insight, Brazilië) gedurende 15 minuten om basale voortbeweging vast te stellen. Twee dagen later werden de dieren dagelijks geïnjecteerd met ethanol (2 g / kg, 15% g / v in 0.9% NaCl, ip - EtOH-groep, N = 40) of zoutoplossing (vergelijkbaar volume, ip, - Controlegroep, N = 12), gedurende 21 dagen. Direct na de 1e, de 7e, de 14e en de 21e injectie werden de dieren 15 minuten in de activiteitenkooi geplaatst. De horizontale voortbeweging in elke situatie werd gemeten door een gedragsanalysesysteem (Pan Lab, Spanje). Zoals verwacht ( Masur en dos Santos, 1988 en Coelhoso et al., 2013), gedragsvariabiliteit in de locomotorische activiteit op de 21st -dag van acquisitie stelt ons in staat om de dieren van de EtOH-groep in 2-subgroepen te verdelen: EtOH_High (ontleend aan de bovenste 30% van de verdeling) en EtOH_Low (genomen uit de lagere 30% van de distributie). Dus alleen het 60% van dieren werd in de analyse opgenomen. Deze strategie is identiek aan die gebruikt in de onderzoeken naar individuele variabiliteit binnen het ethanol sensitisatie paradigma ( Masur en dos Santos, 1988, Souza-Formigoni et al., 1999, Quadros et al., 2002a, Quadros et al., 2002b, Abrahão et al., 2011, Abrahão et al., 2012 en Coelhoso et al., 2013).

Na de classificatie die de experimentele groepen definieerde, hebben we 2 onafhankelijke experimenten uitgevoerd volgens de temporele criteria van de wachttijd: (i) dieren die aan de verwervingsfase zijn onderworpen en na 18 uur van terugtrekking zijn opgeofferd en (ii) dieren die aan de verwervingsfase zijn onderworpen en zijn opgeofferd na 5 dagen herroeping. Deze studie omvatte dus 3 experimentele groepen (Control, EtOH_High en EtOH_Low) die waren onderverdeeld in 2 subgroepen (18 uur en 5 dagen intrekking) (N = 6 per subgroep). De keuze van deze twee tijdelijke markeringen binnen de wachttijd was te wijten aan de kinetische aspecten van FosB- en DeltaFosB-expressie na 18 uur ontwenning (zoals uitgelegd in het discussiegedeelte), en na 5 dagen intrekking, gebaseerd op eerdere studies van ons Lab die enkele neurochemische kenmerken met betrekking tot de wachttijd binnen het locomotorische sensibilisatieparadigma ( Fallopa et al., 2012 en Escosteguy-Neto et al., 2012). Tenslotte, om correlaties tussen locomotorische sensibilisatie en FosB / DeltaFosB-expressie uit te voeren, hebben we de score van locomotorische sensitisatie voor elk dier berekend met de formule: score = (Locomotion in the 21st day - Locomotion in the 1st day) * 100 / Locomotion in the 1e dag.

2.3. immunohistochemie

Na de respectievelijke wachttijd werden de dieren diep verdoofd met een cocktail die ketamine (75 mg / kg, ip) en xylazine (25 mg / kg, ip) bevatte. Na het verlies van hoornvliesreflex werden ze transcardiaal geperfuseerd met 100 ml fosfaatbufferoplossing 0.1 M [fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS)], gevolgd door 100 ml 4% paraformaldehyde (PFA). De hersenen werden onmiddellijk na perfusie verwijderd, 24 uur in PFA bewaard en vervolgens 30 uur in een 48% sucrose / PBS-oplossing bewaard. Seriële coronale secties (30 μm) werden gesneden met behulp van een ijskoude microtoom en in een antivriesoplossing bewaard om te worden gebruikt in de immunohistochemische procedures door middel van vrij zwevende kleuring.

Voor immunohistochemie werd een conventionele techniek van avidine-biotine-immunoperoxidase uitgevoerd. De hersencoupes van alle experimentele groepen werden in dezelfde run opgenomen, 3 minuten voorbehandeld met waterstofperoxidase (15%) en vervolgens 30 minuten gewassen met PBS. Vervolgens werden alle secties gedurende 30 minuten blootgesteld in een PBS-BSA 5% om niet-specifieke reacties te vermijden. Daarna werden secties 's nachts geïncubeerd met het primaire antilichaam konijn-anti-FosB / DeltaFosB (1: 3,000; Sigma Aldrich, St Louis, MO, USA. Nr. Kat. AV32519) in PBS-T-oplossing (30 ml PBS, 300 μl Triton X-100). Vervolgens werden coupes 2 uur geïncubeerd in een gebiotinyleerd geit-anti-konijn IgG secundair antilichaam (1: 600; Vector, Burlingame, CA, VS) bij kamertemperatuur. De secties werden vervolgens gedurende 90 minuten behandeld met avidine-biotinecomplex (Vectastain ABC Standard-kit; Vector, Burlingame, CA, VS) en onderworpen aan nikkel-geïntensiveerde diaminobenzidinereactie. Tussen de stappen werden de secties gespoeld in PBS en geroerd op een rotator. Secties werden gemonteerd op met gelatine beklede objectglaasjes, gedroogd, gedehydrateerd en afgedekt.

De volgende encefale gebieden werden geanalyseerd: prefrontale cortex [anterieure cingulate cortex (Cg1), prelimbische cortex (PrL) en infralimbic cortex (IL)], motorische cortex [primaire (M1) en secundaire (M2)], dorsale striatum [dorsomediale striatum ( Dms) en dorsolateraal striatum (Dls)], ventraal striatum [nucleus accumbens core (Acbco) en shell (Acbsh), ventrale pallidum (VP)], hippocampus [piramidale laag van Cornus Ammong 1 en 3 (respectievelijk CA1 en CA3), korrelige laag van dentate gyrus (DG)], amygdala [basolaterale nucleus (BlA), en centrale kern (CeA)], ventromediale kern van hypothalamus (VMH) en ventrale tegmentale gebied [anterieure (VTAA) en posterieure (VTAP) delen] ( Zien figuur 1). Een Nikon Eclipse E200-microscoop die op een computer was aangesloten, werd gebruikt om beelden van elke sectie met een vergroting van 20 × vast te leggen. De afbeeldingen werden opgeslagen als .tiff-archieven voor posterieure analyse van FosB / DeltaFosB-immunoreactiviteit. De immuunreactieve cellen werden geteld met behulp van de ImageJ-software (NIH Image, Bethesda, MD, VS). De hersengebieden werden op elke foto afgebakend volgens The Stereotaxic Mouse Brain Atlas (Franklin en Paxinos, 1997). Omdat microfoto's gemaakt door de microscoop 2.5 x 10 vertegenwoordigen³ um² bij een vergroting van 20 × wordt de kwantificering van met FosB / DeltaFosB gemerkte cellen uitgedrukt als het gemiddelde van immuunkleurende cellen per 2.5 × 10³ um². De waarden die werden verkregen in de EtOH-groepen werden genormaliseerd naar de controlewaarden en uitgedrukt als%. (Controle = 100%).

2.4. statistische analyse

Aanvankelijk werd Shapiro-Wilk gebruikt om de normaliteit van de distributie van alle variabelen te verifiëren. De gedragsresultaten werden geanalyseerd door een eenrichtings-ANOVA voor herhaalde metingen waarbij de 5 perioden van locomotorische sensibilisatie als factor werden beschouwd: basaal, dag 1, dag 7, dag 14 en dag 21. De histologische resultaten werden geanalyseerd door middel van tweeweg-ANOVA, rekening houdend met als factoren: wachttijd (18 uur en 5 dagen) en experimentele groep (controle, EtOH_High en EtOH_Low). De niet-parametrische variabelen werden gestandaardiseerd in Z-scores om de verspreiding van gegevens te verminderen, en vervolgens toegepast in de tweeweg-ANOVA, zoals eerder beschreven. Newman Keuls post-hoc werd gebruikt wanneer dat nodig was. Ten slotte onderzochten we mogelijke correlaties tussen FosB / DeltaFosB-positieve cellen en de scores van locomotorische sensibilisatie. Deze correlaties werden alleen berekend voor de kernen waar statistische verschillen tussen experimentele groepen waren gevonden. Omdat deze verschillen beperkt waren tot de 5 dagen van intrekking (zie de resultatensectie), verwijzen de FosB / DeltaFosB-waarden die in deze correlaties worden beschouwd naar deze specifieke periode van intrekking. Omdat deze verschillen beperkt waren tot de 5 dagen van intrekking (zie de resultatensectie), verwijzen de FosB / DeltaFosB-waarden die in deze correlatie worden beschouwd naar deze specifieke tijd van intrekking. Het significantieniveau was vastgesteld op 5% (p <0.05).

3. Resultaten

3.1. Sensibilisatie van de locomotoriek

ANOVA voor herhaalde metingen detecteerde significante verschillen in de groepsfactor [F_(2,32) = 68.33, p <0.001], in de periode van protocol [F_(4,128) = 9.13, p <0.001], en de interactie tussen hen [F_(8,128) = 13.34, p <0.001]. Er waren geen verschillen in de basale voortbeweging en beide EtOH-groepen hadden vergelijkbare toenames in voortbeweging op de eerste dag van acquisitie, in vergelijking met de controlegroep (p <0.01). EtOH_High (maar niet EtOH_Low) vertoonde echter een progressieve toename van locomotorische activiteit gedurende de acquisitiefase (p <0.01, met betrekking tot de groepen Control en EtOH_Low, op de laatste dag van acquisitie; p <0.01 in relatie tot zijn locomotorische activiteit op de eerste dag van acquisitie) ( figuur 2). Deze gegevens bevestigden de resultaten van de oorspronkelijke studie ( Masur en dos Santos, 1988) en uit ons vorige verslag ( Coelhoso et al., 2013) met betrekking tot gedragsvariabiliteit bij outbred Zwitserse muizen onderworpen aan ethanol-geïnduceerde locomotor sensibilisatie.

3.2. FosB / DeltaFosB-expressie

De illustratieve fotomicrografie van de immunoreactiviteit van FosB / DeltaFosB zijn afgebeeld in figuur 3 en de genormaliseerde waarden worden getoond in figuur 4, figuur 5, figuur 6 en figuur 7. Tweezijdige ANOVA detecteerde significante verschillen in de M1, M2, DmS, DlS, Acbco, Acbsh, VP en VTA (voor niet-genormaliseerde waarden van de immunoreactiviteit van FosB / DeltaFosB en statistische analyses van alle structuren, zie Tabel Suppl1 en tafel 1, respectievelijk). In de structuren waar statistische verschillen konden worden waargenomen, waren er vier verschillende patronen van FosB / DeltaFosB-expressie. In de eerste, waargenomen in M1 en M2, was er een toename in FosB / DeltaFosB-expressie op de vijfde dag van ethanolonttrekking alleen in de EtOH_High-groep (vergeleken met EtOH_High-waarden na 18 uur na terugtrekking, evenals voor de controle en EtOH_Low groepen op 5 dagen na terugtrekking) (zie figuur 4). In het tweede patroon, waargenomen in de VTAA, nam de FosB / DeltaFosB-expressie alleen toe na 5 dagen ethanolonttrekking in de EtOH_Low-groep (vergeleken met EtOH_Low-waarden na 18 uur na terugtrekking, evenals met de controlegroep na 5 dagen na terugtrekking) ) (zien figuur 5). In het derde patroon, waargenomen in de DmS, Acbco en Acbsh, nam de FosB / DeltaFosB-expressie toe na 5 dagen ethanolonttrekking in zowel EtOH_High- als EtOH_Low-groepen (vergeleken met hun respectieve waarden na 18 uur na terugtrekking), echter alleen EtOH_Low-groep verschilde van de controlegroep (zie figuur 6). Ten slotte, in het vierde patroon, waargenomen in DlS en VP, nam de FosB / DeltaFosB-expressie toe na 5 dagen ethanolonttrekking in zowel EtOH_High- als EtOH_Low-groepen (vergeleken met hun respectieve waarden na 18 uur ontwenning), hoewel deze toename statistisch meer expressief was. in EtOH_Low dan in EtOH_High-groep, en alleen EtOH_Low-groep verschilde van Controlegroep (zie figuur 7).

Om te bevestigen dat veranderingen in FosB / DeltaFosB-expressie te wijten waren aan terugtrekking en niet aan blootstelling aan ethanol, hebben we correlaties uitgevoerd tussen de score van locomotorisibilisatie en de FosB / DeltaFosB-cellen met immunolabel op de 5-dag van terugtrekking in de hierboven genoemde nuclei (M1, M2, Acbco, Acbsh, DmS, DlS, VP, VTAA). Zoals verwacht waren er geen significante correlaties voor een van deze kernen (M1 - r² = 0.027862, p = 0.987156; M2 - r² = 0.048538, p = 0.196646; Acbco - r² = 0.001920, p = 0.799669; Acbsh - r² = 0.006743, p = 0.633991; DmS - r² = 0.015880, p = 0.463960; DlS - r² = 0.023991, p = 0.914182; VP - r² = 0.002210, p = 0.785443; VTAA - r² = 0.001482, p = 0.823630).

4. Discussie

De resultaten die in de huidige studie zijn waargenomen, suggereren dat de verhoogde expressie van FosB / DeltaFosB die wordt waargenomen in het ethanol-geïnduceerde sensibiliseringsparadigma van locomotoriek waarschijnlijk gerelateerd is aan opname in plaats van aan chronische blootstelling aan geneesmiddelen. Echter, de gedragsvariabiliteit in de ontwikkeling van locomotorische sensitisatie ging gepaard met verschillende patronen van FosB / DeltaFosB-expressie tijdens ontwenning. De rol van motorische cortex, ventrale tegmentale gebied en striatum bij de verwerving en expressie van locomotorisibiliseringsparadigma is goed ingeburgerd (Vanderschuren en Pierce, 2010). Verder is deregulering van de mesolimbische route een van de centrale neurobiologische kenmerken van de wachttijd, samen met de opkomst van uitgebreide amygdala (Koob en Le Moal, 2005 en Koob en Le Moal, 2008). In slechts enkele onderzoeken werd echter de wachttijd van het locomotorensensibilisatieparadigma verkend. Onze resultaten stuitten in deze periode op interessante veranderingen in de FosB / DeltaFosB-expressie in de motorische cortex, het ventrale tegmentale gebied en het striatum.

FosB-cDNA codeert voor de expressie van eiwitten van 33, 35 en 37 kDa. Acute blootstelling aan stimuli leidt tot sterke 33- en discrete 35- en 37- kDa Fos-eiwitinductie. Als gevolg hiervan is bij acute activering de overheersende FosB-expressie gerelateerd aan 33 kDa (McClung et al., 2004 en Nestler, 2008). Er is nog een opmerkelijk verschil tussen deze eiwitten: alleen 35-37 kDa-eiwitten zijn zeer stabiele isovormen. Vanwege deze hoge stabiliteit hopen deze afgeknotte vormen van FosB, ook wel DeltaFosB genoemd, zich op in de hersenen en worden ze sterk uitgedrukt als reactie op chronische stimuli, zoals psychotrope medicamenteuze behandelingen, chronische elektroconvulsieve aanvallen en stress (Kelz en Nestler, 2000, Nestler et al., 2001 en McClung et al., 2004). Dientengevolge werd DeltaFosB gezien als een aanhoudende moleculaire switch om te mediëren tot vormen van langdurige neurale en gedragsmatige plasticiteit. Interessant is dat een elegant onderzoek met muislijnen die differentieel FosB en DeltaFosB tot expressie brachten aantoonde dat FosB essentieel is voor de verbetering van stresstolerantie en ook de correlatie neutraliseert tussen psychostimulant-geïnduceerde locomotorisibilisatie en accumulatie van DeltaFosB in het striatum (Ohnishi et al., 2011). Daarom kunnen beide eiwitten een belangrijke rol spelen in het experimentele protocol dat in de huidige studie wordt gebruikt. Het is opmerkelijk dat het gebruikte FosB-antilichaam zowel FosB als DeltaFosB herkent. Omdat FosB binnen 6 uur na een acute stimulus (Nestler et al., 2001) en DeltaFosB accumuleren na herhaalde blootstelling aan stimuli, hebben we besloten om de dieren 18 uur na de acquisitiefase op te offeren om mogelijke vooroordelen van ethanolbehandeling ten opzichte van FosB-expressie te voorkomen. Om technisch precies te zijn, zullen we in de huidige studie echter verwijzen als FosB / DeltaFosB-expressie. Het is belangrijk op te merken dat deze strategie is gebruikt in andere onderzoeken, inclusief die waarin hetzelfde primaire antilichaam werd gebruikt dat hier wordt beschreven (Conversi et al., 2008, Li et al., 2010, Flak et al., 2012 en García-Pérez et al., 2012). Als gevolg hiervan zullen we, naast deze experimentele beperkingen, onze resultaten bespreken met het oog op de rol van DeltaFosB in neuronale plasticiteit.

Het is bekend dat chronische blootstelling aan drugs de FosB / DeltaFosB-expressie in verschillende hersengebieden verhoogt (Nestler et al., 2001 en Perrotti et al., 2008). Vreemd genoeg verschilden in de huidige studie noch met ethanol gesensibiliseerde noch met ethanol niet-gesensibiliseerde muizen van met chronische zoutoplossing behandelde muizen met betrekking tot FosB / DeltaFosB-expressie 18 uur na de acquisitiefase. Bovendien waren er geen significante correlaties tussen FosB / DeltaFosB-expressie en de scores van locomotorische sensibilisatie. Deze divergentie kan, althans gedeeltelijk, worden verklaard door de verschillen die in het experimentele protocol worden gevonden. Als we bijvoorbeeld rekening houden met de blootstelling aan ethanol, werd in twee onderzoeken het paradigma van twee flessen vrije keuze gebruikt in 15 intermitterende drinksessies (Li et al., 2010) of uit voedingsoogpunt volledig vloeibaar dieet dat automatisch wordt toegediend gedurende 17 dagen (waarbij dieren ethanol consumeren in doses variërend van 8 tot 12 g / kg / dag) (Perrotti et al., 2008). In een ander onderzoek, hoewel de auteurs verwijzen naar chronische behandeling, bestond het protocol alleen in 4 ethanolblootstellingen (Ryabinin en Wang, 1998). De protocollen die elders worden gebruikt, zijn dus totaal verschillend van de protocollen die hier worden gebruikt, die bestond uit 21 dagen behandeling waarbij dagelijkse ethanolinjecties werden toegediend door een experimentator. Ondanks deze verschillen zijn er verschillende onderzoeken met intraperitoneale injecties die verhogingen van FosB / DeltaFosB-expressie rapporteren na protocollen van locomotorische sensibilisatie geïnduceerd door psychostimulantia (Brenhouse en Stellar, 2006, Conversi et al., 2008 en Vialou et al., 2012) en opioïden (Kaplan et al., 2011). Echter, de protocollen van locomotor sensibilisatie in die studies betrekken veel minder dan 21 blootstelling aan geneesmiddelen, en in sommige van hen werd medicijn toegediend met tussenpozen. Ons protocol gebruikte daarentegen dezelfde behandeling als beschreven in eerdere onderzoeken met 21 dagelijkse ethanolinjecties (Masur en dos Santos, 1988, Souza-Formigoni et al., 1999, Quadros et al., 2002a, Quadros et al., 2002b, Abrahão et al., 2011 en Abrahão et al., 2012). Er zijn aanwijzingen dat, hoewel chronische toediening van cocaïne de accumulatie van DeltaFosB-expressie in de nucleus accumbens bevordert, het ook de tolerantie voor inductie van DeltaFosB-mRNA in ventrale en dorsale striatum bevordert (Larson et al., 2010). Daarom veronderstelden we dat het gebrek aan verschillen in onze experimentele groepen in de acquisitiefase te wijten zou kunnen zijn aan een tolerantie ten aanzien van FosB / DeltaFosB-inductie, aangezien er in het huidige protocol een langere periode van verwervingsfase was in vergelijking met perioden die werden gebruikt voor psychostimulant en opioïden in andere studies.

Studies met knock-out en transgene muizen toonden aan dat FosB-mutante muizen een verbeterde gedragsreactie op cocaïne hebben, zoals stimulerende locomotorische effecten en geconditioneerde plaatsvoorkeur. Verder is de expressie van zowel basale als cocaïne-induceerbare DeltaFosB afwezig in deze mutante muizen (Hiroi et al., 1997). Daarentegen vertonen transgene muizen met induceerbare overexpressie van DeltaFosB een verhoogde gevoeligheid voor de belonende effecten van cocaïne en morfine (Muschamp et al., 2012). Deze resultaten leverden direct bewijs voor een nauwe correlatie tussen DeltaFosB en het belonende proces. Naast herhaalde blootstelling aan geneesmiddelen verhoogt chronische stress ook de DeltaFosB-expressie in corticolimbische circuits (Perrotti et al., 2004). Interessant is dat transgene muizen die DeltaFosB tot overexpressie brengen minder gevoelig zijn voor de pro-depressieve effecten van kappa-opioïde agonisten, waarvan bekend is dat ze dysforie en stressachtige effecten bij knaagdieren veroorzaken (Muschamp et al., 2012). Dus naast het beloningsproces speelt DeltaFosB ook een cruciale rol in de emotionele aspecten van de verschijnselen. In dit scenario kan terugtrekking ook FosB / DeltaFosB-expressie veroorzaken, aangezien stress een belangrijk onderdeel is van het terugtrekken van geneesmiddelen. Dit perspectief is in overeenstemming met onze resultaten, omdat er geen correlaties waren tussen FosB / DeltaFosB-expressie en de scores van sensibilisatie, en bovendien werd de toename in FosB / DeltaFosB-expressie pas op de vijfde dag van terugtrekking waargenomen.

Interessant is dat in sommige structuren FosB / DeltaFosB toenamen werden waargenomen in zowel EtOH_High als EtOH_Low groep, hoewel expressiever in de eerste groep, wat suggereert dat deze toenames verschillende functionele gevolgen zouden kunnen hebben, afhankelijk van hun intensiteit. Deze hypothese zou kunnen worden verklaard door verschillende onderscheiden functionele rollen van FosB / DeltaFosB. Bijvoorbeeld, ratten die chronisch waren blootgesteld aan cocaïne hadden een verhoogde DeltaFosB-expressie in de nucleus accumbens gedurende de wachttijd, een effect dat positief gecorreleerd was met cocaïnevoorkeur, maar negatief met de nieuwheidvoorkeur. Bovendien verhoogt stress tijdens het stoppen de gedragsreactie op psychostimulantia door de DeltaFosB-expressie in corticolimbische neuronen te verhogen (Nikulina et al., 2012). Dus, DeltaFosB kan de ontregeling van hedonische verwerking voorspellen die optreedt tijdens langdurige intrekking (Marttila et al., 2007). Aan de andere kant zijn zowel de weerstand tegen stress als de antidepressieve respons gerelateerd aan hogere DeltaFosB-expressie in striatum (Vialou et al., 2010). Daarom speculeren we dat verhoogde FosB / DeltaFosB op striatum in de EtOH_High de belonende effecten van ethanol zou kunnen hebben verbeterd, wat een hogere gevoeligheid voor latere blootstelling aan geneesmiddelen oplevert. Aan de andere kant kan een meer intense toename van FosB / DeltaFosB in de EtOH_Low-groep de gevoeligheid voor zowel dysforie- als stresseffecten hebben verlaagd, negatieve versterkingseffecten van daaropvolgende blootstelling aan geneesmiddelen minimaliseren en, als een gevolg daarvan, een hogere weerstand verklaren in deze groep. Interessant is dat deze paradox een neurochemische basis had. Bijvoorbeeld, transgene muizen die FosB tot overexpressie brengen in medium wervelkolom GABAergische neuronen van nucleus accumbens hadden verhoogde niveaus van zowel mu- als kappa-opioïde receptoren (Sim-Selley et al., 2011), en die receptoren verhogen respectievelijk remmen de mesolimbische toon (Manzanares et al., 1991 en Devine et al., 1993). Verder zou de expressie van het celtype ook de functionele gevolgen van de verhoogde FosB / DeltaFosB drastisch kunnen veranderen. In een elegant onderzoek waarbij muizen die DeltaFosB tot overexpressie brengen in D1- of D2-expresserende neuronen in de nucleus accumbens onthulden dat DeltaFosB in de D1- (maar niet in de D2-) neuronen gedragsreacties op cocaïne verbetert (Grueter et al., 2013).

Vreemd genoeg was er met betrekking tot de motorische cortex alleen een toename in FosB / DeltaFosB-expressie in de EtOH_High-groep, en deze was beperkt tot de 5e dag van terugtrekking. Het ontbreken van een toename na 18 uur ontwenning kan worden verklaard door een mogelijk tolerantiemechanisme in de FosB / DeltaFosB-expressie in deze regio na chronische blootstelling aan ethanol. Bovendien suggereren onze resultaten dat er actieve neurochemische veranderingen zijn in de motorische cortex tijdens de wachttijd, ondanks het feit dat de dieren tijdens deze periode niet werden gemanipuleerd. Dit is interessant omdat deze plasticiteit, althans gedeeltelijk, een rol zou kunnen spelen bij het in stand houden van locomotorische sensibilisatie. Hoewel de aanhoudende hyperlocomotie na enkele dagen ontwenning hier niet werd bestudeerd, zijn er verschillende onderzoeken, waaronder eerdere uit ons laboratorium, die aantonen dat gesensibiliseerde muizen (maar niet niet-gesensibiliseerd) de voortbeweging hadden verbeterd wanneer ze werden blootgesteld aan ethanol na een bepaalde wachttijd (Masur en dos Santos, 1988, Souza-Formigoni et al., 1999, Quadros et al., 2002a, Quadros et al., 2002b, Abrahão et al., 2011, Abrahão et al., 2012, Fallopa et al., 2012 en Coelhoso et al., 2013).

Ten slotte is het opmerkelijk dat alleen de EtOH_Low-groep een verhoogde FosB / DeltaFosB-expressie vertoonde in het voorste (maar niet posterieure) deel van het ventrale tegmentale gebied. Deze delen hebben verschillende projecties en neurochemische profielen en hun deelname aan het beloningsproces is afhankelijk van verschillende factoren (Ikemoto, 2007). De zelftoediening van ethanol door ratten is bijvoorbeeld gerelateerd aan het posterieure, maar niet aan het ventrale deel van het ventrale tegmentale gebied (Rodd-Henricks et al., 2000 en Rodd et al., 2004). Bovendien speelt het endocannabinoïdensysteem, evenals GABA-A, dopaminerge D1-D3 en serotoninerge 5HT3-receptoren, een belangrijke rol bij het zoeken naar alcohol (Linsenbardt en Boehm, 2009, Rodd et al., 2010, Melón en Boehm, 2011b en Hauser et al., 2011). GABA-B in het anterieure gedeelte van het ventrale tegmentale gebied is echter belangrijk in termen van beloning (Moore en Boehm, 2009) en stimulerende locomotorische effecten (Boehm et al., 2002) ethanol. Verder zijn cholinerge nicotinereceptoren in het voorste gedeelte betrokken bij de verhoogde accumulatie van dopaminegehalten veroorzaakt door ethanol (Ericson et al., 2008). Daarom, ongeacht het onderscheiden profiel van deze delen, is het mogelijk dat veranderingen in de EtOH_Low-groep in de voorste delen gerelateerd kunnen zijn aan het beloningsproces. Chronische cocaïne, maar niet chronische morfine of chronische stressblootstelling verhoogt DeltaFosB in het ventrale tegmentale gebied, met name in een gamma-aminoboterzuur (GABA) celpopulatie (Perrotti et al., 2005). Dit feit zou de normale niveaus van FosB / DeltaFosB tijdens onttrekking tijdens viraal tegmentaal gebied van EtOH High muizen kunnen verklaren, ongeacht de veronderstelde hoge stresservaring in deze periode. Bovendien bevestigen deze gegevens, althans gedeeltelijk, de hypothese dat de toename van FosB / DeltaFosB-expressie gedurende gehele onttrekking in EtOH_Low kan worden gekarakteriseerd als zijnde een adaptieve respons.

Individuele verschillen waargenomen tijdens de overgang van recreatief gebruik naar drugsverslaving zijn opmerkelijk (Flagel et al., 2009, George en Koob, 2010 en Swendsen en Le Moal, 2011). Daarom is het noodzakelijk om de neurobiologische kenmerken van individuele variabiliteit te bestuderen. Gedragssensibilisatie is een diermodel dat gewoonlijk wordt gebruikt om de neurobiologische kenmerken van drugsverslaving te onderzoeken. De basis van dit model is dat de subjectieve effecten van de geneesmiddelen toenemen door hun herhaalde blootstelling. Eenmaal verworven, is de sensibilisering van de locomotor langdurig en heeft deze een directe relatie met de morfologische en neurochemische veranderingen in de mesolimbische route en verschillende encefale kernen die verband houden met emotionaliteit en motorisch gedrag (Robinson en Kolb, 1999 en Vanderschuren en Pierce, 2010). Een pioniersstudie uitgevoerd door Masur en dos Santos (1988) aangetoond dat er een grote gedragsvariabiliteit is in gekruiste Zwitserse muizen met betrekking tot door ethanol geïnduceerde locomotorisibilisatie. Vanaf dat moment hebben andere onderzoeken een belangrijke correlatie aangetoond tussen neurochemische kenmerken en gedragsvariabiliteit, voornamelijk die gerelateerd aan de dopaminerge (Abrahão et al., 2011, Abrahão et al., 2012 en Souza-Formigoni et al., 1999) en de glutamaterge systemen (Quadros et al., 2002a en Quadros et al., 2002b). Bovendien toonde een eerdere studie van ons laboratorium met behulp van het ethanol-geïnduceerde locomotor sensibilisatieparadigma dat gesensibiliseerde (maar niet niet-gesensibiliseerde) muizen een opmerkelijke toename van cannabinoïde receptor type 1 (CB1R) tijdens de wachttijd (Coelhoso et al., 2013). Hier identificeerden we verschillende patronen van FosB / DeltaFosB-expressie tijdens onttrekking tussen EtOH_High en EtOH_Low-groepen.

Samenvattend, gedragsvariabiliteit waargenomen in de acquisitiefase van ethanolgeïnduceerde locomotorisibilisatie gaat gepaard met duidelijke neuronale plasticiteit gedurende de wachttijd. Interessant is dat onze resultaten suggereren dat verschillende patronen van FosB / DeltaFosB-expressie gedetecteerd in gesensibiliseerde en niet-gesensibiliseerde muizen meer gerelateerd zijn aan de terugtrekkingsperiode dan aan de blootstelling aan chronische geneesmiddelen, waarschijnlijk als gevolg van de tolerantie van geneesmiddel-geïnduceerde FosB / DeltaFosB-transcriptie.

Het volgende is de aanvullende gegevens met betrekking tot dit artikel.

Referenties

• Nikulina et al., 2012
• EM Nikulina, MJ Lacagnina, S. Fanous, J. Wang, RP Hammer Jr.
• Intermitterende sociale nederlaag stress verbetert mesocorticolimbische ΔFosB / BDNF co-expressie en activeert persistent corticotegmentale neuronen: implicatie voor kwetsbaarheid voor psychostimulantia
• Neuroscience, 212 (2012), pp. 38-48
• Artikel

  |

   PDF (1552 K)

  |

  Bekijk record in Scopus

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (12)
•  
• Vialou et al., 2012
• V. Vialou, J. Feng, AJ Robison, SM Ku, D. Ferguson, KN Scobie, et al.
• Serumresponsfactor en cAMP-responselement bindend eiwit zijn beide vereist voor cocaïne-inductie van AFosB
• J Neurosci, 32 (2012), pp. 7577-7584
• Bekijk record in Scopus

  |

  Volledige tekst via CrossRef

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (17)
• Vanderschuren en Pierce, 2010
• LJ Vanderschuren, RC Pierce
• Overgevoeligheidsprocessen bij drugsverslaving
• Curr Top Behav Neurosci, 3 (2010), pp. 179-195
• Bekijk record in Scopus

  |

  Volledige tekst via CrossRef

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (53)
• Vanderschuren en Kalivas, 2000
• LJ Vanderschuren, PW Kalivas
• Veranderingen in dopaminerge en glutamaterge transmissie bij de inductie en expressie van gedragssensibilisatie: een kritische beoordeling van preklinische studies
• Psychopharmacology (Berl), 151 (2000), pp. 99-120
• Bekijk record in Scopus

  |

  Volledige tekst via CrossRef

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (884)
• Swendsen en Le Moal, 2011
• J. Swendsen, M. Le Moal
• Individuele kwetsbaarheid voor verslaving
• Ann NY Acad Sci, 1216 (2011), pp. 73-85
• Bekijk record in Scopus

  |

  Volledige tekst via CrossRef

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (35)
• Souza-Formigoni et al., 1999
• ML Souza-Formigoni, EM De Lucca, DC Hipólide, SC Enns, MG Oliveira, JN Nobrega
• Sensibilisatie voor het stimulerende effect van ethanol hangt samen met gelokaliseerde verhogingen van de binding van brein-D2-receptoren
• Psychopharmacology, 146 (1999), pp. 262-267
• Bekijk record in Scopus

  |

  Volledige tekst via CrossRef

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (54)
• Solecki et al., 2008
• W. Solecki, T. Krowka, J. Kubik, L. Kaczmarek, R. Przewlocki
• De rol van fosB in gedrag gerelateerd aan beloning morfine en ruimtelijk geheugen
• Gedrag Brain Res, 190 (2008), pp. 212-217
• Artikel

  |

   PDF (328 K)

  |

  Bekijk record in Scopus

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (7)
• Sim-Selley et al., 2011
• LJ Sim-Selley, MP Cassidy, A. Sparta, V. Zachariou, EJ Nestler, DE Selley
• Effect van ΔFosB-overexpressie op opioïde en cannabinoïde receptor-gemedieerde signalering in de nucleus accumbens
• Neuropharmacology, 61 (2011), pp. 1470-1476
• Artikel

  |

   PDF (446 K)

  |

  Bekijk record in Scopus

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (10)
• Ryabinin en Wang, 1998
• AE Ryabinin, YM Wang
• Herhaalde toediening van alcohol heeft een differentiële invloed op de immunoreactiviteit van c-Fos- en FosB-eiwit in DBA / 2 J-muizen
• Alcohol Clin Exp-verlenging, 22 (1998), pp. 1646-1654
• Bekijk record in Scopus

  |

  Volledige tekst via CrossRef

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (33)
• Rodd-Henricks et al., 2000
• ZA Rodd-Henricks, DL McKinzie, RS Crile, JM Murphy, WJ McBride
• Regionale heterogeniteit voor de intracraniële zelftoediening van ethanol in het ventrale tegmentale gebied van vrouwelijke Wistar-ratten
• Psychopharmacology (Berl), 149 (2000), pp. 217-224
• Bekijk record in Scopus

  |

  Volledige tekst via CrossRef

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (130)
• Rodd et al., 2010
• ZA Rodd, RL Bell, SM Oster, JE Toalston, TJ Pommer, WJ McBride, et al.
• Serotonine-3-receptoren in het achterste ventrale tegmentale gebied reguleren ethanol zelf-toediening van alcohol-prefererende (P) ratten
• Alcohol, 44 (2010), pp. 245-255
• Artikel

  |

   PDF (604 K)

  |

  Bekijk record in Scopus

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (19)
• Rodd et al., 2004
• ZA Rodd, RI Melendez, RL Bell, KA Kuc, Y. Zhang, JM Murphy, et al.
• Intracraniële zelftoediening van ethanol in het ventrale tegmentale gebied van mannelijke Wistar-ratten: bewijs voor betrokkenheid van dopamine-neuronen
• J Neurosci, 24 (2004), pp. 1050-1057
• Bekijk record in Scopus

  |

  Volledige tekst via CrossRef

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (111)
• Robinson en Kolb, 1999
• TE Robinson, B. Kolb
• Veranderingen in de morfologie van dendrieten en dendritische stekels in de nucleus accumbens en prefrontale cortex na herhaalde behandeling met amfetamine of cocaïne
• Eur J Neurosci, 11 (1999), pp. 1598-1604
• Bekijk record in Scopus

  |

  Volledige tekst via CrossRef

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (427)
• Quadros et al., 2002b
• IM Quadros, JN Nóbrega, DC Hipolide, EM de Lucca, ML Souza-Formigoni
• Differentiële neiging tot ethanolsensibilisatie wordt niet geassocieerd met gewijzigde binding aan D1-receptoren of dopaminetransporters in muizenhersenen
• Addic Biol, 7 (2002), pp. 291-299
• Bekijk record in Scopus

  |

  Volledige tekst via CrossRef

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (21)
• Quadros et al., 2002a
• IM Quadros, DC Hipólide, R. Frussa Filho, EM De Lucca, JN Nóbrega, ML Souza-Fomigoni
• Weerstand tegen ethanol sensibilisatie is geassocieerd met verhoogde NMDA-receptorbinding in specifieke hersengebieden
• Eur J Pharmacol, 442 (2002), pp. 55-61
• Artikel

  |

   PDF (128 K)

  |

  Bekijk record in Scopus

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (36)
• Phillips et al., 1997
• TJ Phillips, AJ Roberts, CN Lessov
• Gedragssensibilisatie voor ethanol: genetica en effecten van stress
• Pharmacol Biochem Behav, 57 (1997), pp. 487-493
• Artikel

  |

   PDF (186 K)

  |

  Bekijk record in Scopus

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (101)
• Perrotti et al., 2008
• LI Perrotti, RR Weaver, B. Robison, W. Renthal, I. Maze, S. Yazdani, et al.
• Verschillende patronen van DeltaFosB-inductie in de hersenen door misbruik van drugs
• Synapse, 62 (2008), pp. 358-369
• Bekijk record in Scopus

  |

  Volledige tekst via CrossRef

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (79)
• Perrotti et al., 2004
• LI Perrotti, Y. Hadeishi, PG Ulery, M. Barrot, L. Monteggia, RS Duman, et al.
• Inductie van deltaFosB in beloningsgerelateerde hersenstructuren na chronische stress
• J Neurosci, 24 (2004), pp. 10594-10602
• Bekijk record in Scopus

  |

  Volledige tekst via CrossRef

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (148)
• Perrotti et al., 2005
• LI Perrotti, CA Bolaños, KH Choi, SJ Russo, S. Edwards, PG Ulery, et al.
• DeltaFosB accumuleert in een GABAergische celpopulatie in de achterste staart van het ventrale tegmentale gebied na behandeling met psychostimulantia
• Eur J Neurosci, 21 (2005), pp. 2817-2824
• Bekijk record in Scopus

  |

  Volledige tekst via CrossRef

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (85)
• Ohnishi et al., 2011
• YN Ohnishi, YH Ohnishi, M. Hokama, H. Nomaru, K. Yamazaki, Y. Tominaga, et al.
• FosB is essentieel voor de verbetering van stresstolerantie en antagoniseert de locomotorische sensitisatie door ΔFosB
• Biol Psychiatry, 70 (2011), pagina 487-495
• Artikel

  |

   PDF (2016 K)

  |

  Bekijk record in Scopus

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (13)
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  

• Vialou et al., 2010
• V. Vialou, AJ Robison, QC Laplant, HE Covington III, DM Dietz, YN Ohnishi, et al.
• DeltaFosB in hersenkredietcircuits medieert veerkracht tegen stress en antidepressieve reacties
• Nat Neurosci, 13 (2010), pp. 745-752
• Bekijk record in Scopus

  |

  Volledige tekst via CrossRef

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (141)
•  
• Zachariou et al., 2006
• V. Zachariou, CA Bolanos, DE Selley, D. Theobald, MP Cassidy, MB Kelz, et al.
• Een essentiële rol voor DeltaFosB in de nucleus accumbens in morfineactie
• Nat Neurosci, 9 (2006), pp. 205-211
• Bekijk record in Scopus

  |

  Volledige tekst via CrossRef

   | 

  Onder verwijzing naar artikelen (138)

•  
• Corresponderende auteur bij: Rua Cesário Mota Jr, 61, 12 andar, São Paulo, SP 01221-020, Brazilië. Tel./fax: + 55 11 33312008.
• 1
• Deze auteurs namen gelijkelijk deel aan de huidige studie.