Natur- og narkotikarelaterte lov om felles nevrale plastisitetsmekanismer med ΔFosB som nøkkelmediator (2013)

Denne studien undersøkte effekten av seksuell belønning på DeltaFosB og effekten av DeltaFosB på seksuell oppførsel og belønning. De standardmolekylære endringene man visste om å oppstå med rusavhengighet, ble funnet å være de samme som forekommer med sex. Med andre ord, DeltaFosB utviklet seg for seksuelle stimuli, men narkotika kaprer akkurat den samme mekanismen. Dette avslutter debatten om hvordan narkotikamisbruk er forskjellig fra atferdsmisbruk, og hvordan atferdsmisbruk bare er tvang (hva det enn betyr). Samme kretsløp, samme mekanismer, samme cellulære endringer, samme tilhørende atferd - med mindre forskjeller.

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

FULLSTUDIE

Pitchers KK, Vialou V, Nestler EJ, Laviolette SR, Lehman MN, Kjøle LM.

kilde

Institutt for anatomi og cellebiologi, 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 and Friedman Brain Institute, Mount Sinai School of Medicine, New York, New York 10029, og avdelinger for nevrobiologi og anatomiske vitenskaper og fysiologi og biofysikk, University of Mississippi Medical Center, Jackson, Mississippi 39216.

Abstrakt

Misbruk av narkotika forårsaker nevroplastikk i den naturlige belønningsveien, spesielt Nucleus accumbens (NAc), og derved forårsaker utvikling og uttrykk for vanedannende oppførsel. Nylige bevis tyder på at naturlige belønninger kan føre til lignende endringer i NAc, noe som tyder på at narkotika kan aktivere plastisitetsmekanismer delt med naturlige belønninger, og tillater unikt samspill mellom naturlige og narkotikabelønninger.

I denne studien demonstrerer vi at seksuell erfaring med hannrotter etterfulgt av korte eller lange perioder med sexbelønning forårsaker forbedret amfetaminbelønning, indisert ved sensibilisert betinget stedspreferanse for amfetamin med lav dose (0.5 mg / kg). Videre var utbruddet, men ikke det langsiktige uttrykket, av forbedret amfetaminbelønning korrelert med en forbigående økning i dendritiske spines i NAc. Deretter ble en kritisk rolle for transkripsjonsfaktoren ΔFosB i sexopplevelsesinducert forbedret amfetaminbelønning og tilhørende økninger i dendritiske spines på NAc-neuroner etablert ved bruk av viral vektorgenoverføring av den dominant-negative bindingspartner ΔJunD. Videre ble det påvist at seksuell erfaring-indusert økt legemiddelbelønning, ΔFosB og spinogenese er avhengig av parring-indusert dopamin D1-reseptoraktivering i NAc. Farmakologisk blokkering av D1-reseptor, men ikke D2-reseptor, i NAc under seksuell adferd forsinket ΔFosB-induksjon og forhindret økt spinogenese og sensitiv amfetaminbelønning.

TSamtidig viser disse funnene at narkotika av misbruk og naturlig belønning oppfører seg på vanlige molekylære og cellulære mekanismer av plastisitet som styrer sårbarheten mot narkotikamisbruk, og at denne økte sårbarheten er formidlet av ΔFosB og dens nedstrøms transkripsjonelle mål.

Introduksjon

Naturlig belønningsadferd og narkotikabelønning konvergerer på en felles nevralbane, det mesolimbiske dopamin-systemet (DA), hvor nuklear accumbens (NAc) spiller en sentral rolle (Kelley, 2004). Misbruk av narkotika i mesolimbic-systemet, som spiller en antatt rolle i overgangen fra narkotikabruk til narkotikamisbruk (Hyman et al., 2006; Kauer og Malenka, 2007; Kalivas, 2009; Chen et al., 2010; Koob og Volkow, 2010; Wolf, 2010a; Mameli og Luscher, 2011). Det har blitt antatt at narkotika og naturlige belønninger ikke aktiverer de samme nevronene i mesolimbic-systemet, og dermed at legemidler unikt aktiverer og endrer denne kretsen (Cameron og Carelli, 2012). Det har imidlertid blitt stadig tydeligere at naturlige og narkotikabelønninger påvirker mesolimbic-systemet på både like og forskjellige måter som muliggjør samspill mellom naturlig belønning, spesifikt sexbelønning, og effektene av narkotika av misbruk (Frohmader et al., 2010a; Pitchers et al., 2010a; Olsen, 2011).

Seksuell oppførsel er svært givende (Tenk et al., 2009),

Disse funnene tyder på at naturlige og narkotikabelønte erfaringer deler felles mekanismer for neural plastisitet, som igjen påvirker sårbarheten for rusmisbruk.

Målet med den nåværende studien var å bestemme cellemekanismer mediating sex experience-induced plasticity, noe som igjen medfører økt legemiddelbelønning. Spesielt ble transkripsjonsfaktoren ΔFosBs rolle undersøkt fordi den er involvert i effektene av både naturlige og narkotikabelønninger (Nestler et al., 2001; Werme et al., 2002; Olausson et al., 2006; Wallace et al., 2008; Hedges et al., 2009; Pitchers et al., 2010b). I tillegg ble rollen av dopamin D1-reseptorer (D1R) for seksuell opplevelsesinducert nevralplastisitet undersøkt fordi NAcAFosB-induksjon og økt ryggradens tetthet etter psykostimulerende administrasjon er uttrykt i D1R-holdige neuroner (Lee et al., 2006; Kim et al., 2009) og avhengig av D1R-aktivering (Zhang et al., 2002).

Her brukte vi virusvektormediert uttrykk for en dominant-negativ bindingspartner for ΔFosB, diOlistic-merking og farmakologiske manipulasjoner for å teste hypotesen om at de krysssensibiliserende effektene av seksuell erfaring etterfulgt av belønningsavhengighet på forbedret Amph-belønning er formidlet av en D1R-avhengig induksjon av ΔFosB i NAc og etterfølgende økning av NAc-ryggradens tetthet. Sammen gir funnene bevis for at naturlige og narkotikabelønninger deler felles mekanismer for neural plastisitet, med ΔFosB som kritisk mellommann.

Materialer og metoder

Dyr.

Voksenhunne (225-250 g ved ankomst) og kvinnelige (210-220 g) Sprague Dawley-rotter (Charles River Laboratories) ble plassert i pleksiglassburer i samme kjønnspar gjennom hele eksperimentene under regulering av temperatur og fuktighet og på en 12 / 12 h Lys / mørk syklus med mat og vann fritt tilgjengelig. Kvinnelige partnere for parringsøkter var ovariektomiserte og fikk subkutane implantater som inneholdt 5% østradiolbenzoat (Sigma-Aldrich) og injeksjoner av 500 μg progesteron (i 0.1 ml sesamolje, Sigma-Aldrich) 4 h før testing. Alle prosedyrer ble godkjent av dyrepleie- og brukskomiteene ved Universitetet i Vest-Ontario og University of Michigan og i samsvar med Canadian Council for Animal Care og National Institutes of Health retningslinjer som involverer vertebrate dyr i forskning.

Seksuell oppførsel.

Parringstider oppstod i den tidlige mørke fasen (mellom 2 og 6 h etter den mørke perioden) under svak rød belysning, i rene testburar (60 × 45 × 50 cm). Mannlige rotter parret til utløsning under 4 eller 5 daglig parringsøkter. Fem økter ble valgt fordi vi tidligere har vist at dette paradigmet fører til langsiktig tilrettelegging av seksuell atferd (Pitchers et al., 2010b), kryss-sensibilisering til Amph lokomotorisk aktivitet (Pitchers et al., 2010a), og belønning (Pitchers et al., 2010a). Ejakulasjon ble valgt som endepunkt for hver parringsøkt, fordi vi tidligere viste at det var viktig for effekter av kjønnserfaring på Amph lokomotorisk sensibilisering (Pitchers et al., 2010a), som ikke skjedde da dyr fikk lov til å parre seg med kvinner uten utløsning av utløsning. Seksuelle oppførselsparametere (dvs. latens til første montering, intromisjon og utløsning, og antall fester og intromissjoner) ble registrert som beskrevet tidligere (Pitchers et al., 2010b). For alle eksperimenter ble seksuelt erfarne grupper tilpasset kjønnsadferd (totalt antall utløsninger og latens til utløsning i løpet av hver parringssesjon). Etter den femte parringsøkten forblev hanner plassert med samme sexpartner og fikk ikke lov til å parre seg under sex avholdelsesperioder av 1, 7 eller 28 d. Dyr som ble gjenstand for seksuelt naiv ble håndtert og plassert i samme rom som seksuelt erfarne hanner. I tillegg ble naive kontroller plassert i rene testburer i en time i 5 sammenhengende dager uten tilgang til en mottakelig kvinne.

ΔFosB-ekspresjon.

Dyrene ble dypt bedøvet (natriumpentobarbital, 390 mg / kg, ip) og perfusjonert intrakardielt med 50 ml 0.9% saltløsning, fulgt av 500 ml 4% paraformaldehyd (Sigma-Aldrich) i 0.1 m fosfatbuffer (PB) for tiden punkt- og DR-antagonisteksperimenter. Hjerner ble fjernet og postfixert for 1 h ved romtemperatur i samme fikseringsmiddel, deretter lagret ved 4 ° C i 20% sukrose og 0.01% natriumazid i 0.1 m PB. For DR-antagonisteksperimenter ble hjernene fjernet og halvert langs sagittalaksen. En halv lagret i PB og ble brukt til DiOlistics, og den andre ble behandlet for ΔFosB. Koronale seksjoner (35 μm) ble kuttet med et frysende mikrotom (Microm H400R), samlet i fire parallelle serier i krybeskyttelsesløsning (30% sukrose og 30% etylenglykol i 0.1 m PB) og lagret ved -20 ° C. Frittflytende seksjoner ble vasket omfattende med 0.1 m PBS, pH 7.35, mellom inkuberinger, og alle trinnene var ved romtemperatur. Seksjoner ble utsatt for 1% H2O2 (10 min) og inkubasjonsløsning (1 h; PBS som inneholder 0.1% BSA, Fisher; og 0.4% Triton X-100, Sigma-Aldrich). Seksjoner ble deretter inkubert over natten i pan-FosB kanin polyklonalt antistoff (1: 5K; sc-48 Santa Cruz Biotechnology), tidligere validert (Perrotti et al., 2004, 2008; Pitchers et al., 2010b). Pan-FosB-antistoffet ble hevet mot en indre region delt av FosB og ΔFosB, og har tidligere blitt karakterisert for å spesifikt visualisere ΔFosB-celler på tidspunktene som ble brukt i denne studien (> 1 d etter stimulus) (Perrotti et al., 2004, 2008; Pitchers et al., 2010b). Derefter ble seksjoner inkubert i biotinkonjugert geit-anti-kanin-IgG (1h; 1: 500 i PBS +; Vector Laboratories), avidin-biotin-pepperrotperoxidase (1h; ABC-elite; 1: 1000 i PBS; Vector Laboratories) , og 0.02% 3,3'-diaminobenzidin-tetrahydroklorid (10 min; Sigma-Aldrich) med 0.02% nikkelsulfat i 0.1 m PB med hydrogenperoksid (0.015%). Seksjoner ble montert på Superfrost pluss glassglass (Fisher) og dekslet med dibutylftalat-xylen.

Antall ΔFosB-IR-celler ble telt i NAc-skallet og -kjernen innenfor standardområder for analyse (400 × 600 μm) som tidligere beskrevet (Pitchers et al., 2010b). To seksjoner ble telt per NAc-subregion, i gjennomsnitt pr. Dyr. I tidspunktseksperimentet ble antall ΔFosB-IR-celler uttrykt som en faltendring av den naive kontrollgruppen på passende tidspunkt og sammenlignet mellom erfarne og naive grupper for hvert underregion ved hvert enkelt tidspunkt ved å bruke uparbert t tester med et signifikansnivå på p <0.05. I ΔJunD-AAV- og DR-antagonistforsøkene ble henholdsvis en toveis eller enveis ANOVA og Holm – Sidak-metoden brukt. I tillegg ble ΔFosB-IR-celler tellet i dorsal striatum (analyseområde: 200 × 600 μm), umiddelbart dorsalt til NAc og ved siden av sidekammeret, hos alle dyr i DR-antagonistforsøket. Enveis ANOVA og t tester ble brukt til å sammenligne mellom grupper.

DiOlistics.

For tidspunktet og ΔJunD viralvektoreksperiment ble rotter perfusert intrakardialt med 50 ml saltløsning (0.9%), etterfulgt av 500 ml 2% paraformaldehyd i 0.1 m PB. Hjerner ble delt (100 μm coronal) ved hjelp av et vibratom (Microm) og seksjoner lagret i 0.1 m PB med 0.01% natriumazid ved 4 ° C. Coating av wolframpartikler (1.3 μm diameter, Bio-Rad) med lipofile karbocyaninfargestoff DiI (1,1'-dioctadecyl-3,3,3'3'-tetrametylindokarbocyaninperklorat; Invitrogen) ble utført som tidligere beskrevet (Forlano og Woolley, 2010). DiI-belagte wolframpartikler ble levert inn i vevet ved 160-180 psi ved hjelp av Helios Gene Gun-systemet (Bio-Rad) gjennom et filter med 3.0 μm porestørrelse (BD Biosciences) og tillatt å diffusere gjennom nevronmembraner i 0.1 m PB for 24 h mens lysbeskyttet ved 4 ° C. Deretter ble skiver postfixert i 4% paraformaldehyd i PB for 3 h ved romtemperatur, vasket i PB, og montert i rammekapslede kamre (Bio-Rad) med gelvatol inneholdende anti-fading agent 1,4-diazabicyklo (2,2) oktan ( 50 mg / ml, Sigma-Aldrich) (Lennette, 1978).

DiI-merkede nevroner ble avbildet ved bruk Zeiss LSM 510 m konfokalmikroskop (Carl Zeiss) og helium / neon 543 nm laser. For hvert dyr ble 2-5-neuroner i hver NAc-subregion, eller i skallet (basert på plassering i forhold til landemerker, inkludert lateral ventrikel og fremre kommisjon) i ΔJunD-AAV og DR antagonistforsøk, brukt til å lokalisere en region av interesse for en andre rekkefølge dendrit for ryggradskvantifisering. For hver neuron ble 2-4-dendriter analysert for å kvantifisere en total dendritisk lengde på 40-100 μm. Dendritiske segmenter ble fanget ved bruk av 40 × vanndypningsmål ved 0.25 μm-intervaller langs z-aks, og et 3D-bilde ble rekonstruert (Zeiss) og gjennomgikk deconvolution (Autoquant X, Media Cybernetics) ved hjelp av adaptiv (blind) og teoretisk PSF-innstilling som anbefalt av programvaren. Spine tetthet ble kvantifisert ved hjelp av Filament-modulet i Imaris programvarepakke (versjon 7.0, Bitplane). Antall dendritiske spines ble uttrykt per 10 μm, i gjennomsnitt for hver nevron og deretter for hvert dyr. Statistiske forskjeller ble bestemt ved bruk av toveis-ANOVAer i tidsserienseksperimentet mellom seksuelt naive og erfarne dyr på hvert tidspunkt (faktorer: seksuell opplevelse og NAc-subregion) og i ΔJunD-eksperimentet (faktorer: seksuell opplevelse og viral vektor) og en -vei ANOVA i DR-antagonisteksperimentet. Gruppe sammenligninger ble gjort med Holm-Sidak metoden med et signifikansnivå på p < 0.05.

Foretrukket plasspreferanse.

CPP eksperimentell design var identisk som tidligere beskrevet (Pitchers et al., 2010a), ved hjelp av et upartisk tre-kammerapparat (Med Associates) og objektiv design, med enkeltparingskondisjoneringsforsøk av d-Amph-sulfat (Amph; Sigma-Aldrich; 0.5 mg / ml / kg SC beregnet på grunnlag av den frie base) i det parrede kammeret og saltoppløsningen i det opparbeide kammeret i løpet av alternative dager, og utført i løpet av den første halvdel av lysfasen. Kontrolldyr mottok saltoppløsning i begge kamre.

CPP-score ble beregnet for hvert dyr som tiden brukt (i sekunder) i parret kammer under etterprøven minus pretestet. One-way ANOVAs og Holm-Sidak-metoden ble brukt til å sammenligne grupper i tidspunkter eksperimenter. uparet t test med betydning satt til p <0.05 ble brukt til å sammenligne Naive-Sal og Naive Amph innen hvert tidspunkt i tidspunktet eksperimentet, og innenfor hver viral vektor behandling i ΔJunD eksperimentet. I tidseksperimentet ble enveis ANOVAer og Holm-Sidak-metoden brukt til å sammenligne de seksuelt erfarne gruppene (Exp-Sal, 7 d Exp Amph og 28 d Exp Amph), og uparret t test ble brukt til å sammenligne 2 naive grupper. Toveis ANOVA og Holm-Sidak-metoden ble brukt til å sammenligne alle grupper i DR-antagonisteksperimentet. To unpaired t test ble brukt til å sammenligne Naive-Sal- og Naive Amph-grupper med hver viral vektorbehandlingsbetingelse (GFP eller AJunD), da data var for variable i AJunD-gruppene for å tillate ANOVA-analyse. Alle signifikansnivåer ble satt til p < 0.05.

Virale vektoreksperimenter.

Mannrotter ble anestetisert med ketamin (87 mg / ml / kg, ip) og xylazin (13 mg / ml / kg ip), plassert i et stereotaksisk apparat (Kopf Instruments) og mottatt bilaterale mikroinjeksjoner av rekombinante adenoassosierte virusvektorer som koder for Kun GFP (grønt fluorescerende protein) eller ΔJunD (dominant-negativ bindingspartner av FosB) og GFP, inn i NAc (koordinater: AP + 1.5, ML ± 1.2 fra bregma; DV-7.6 fra skallen) i et volum 1.5 μl / halvkule over 7 min ved hjelp av en Hamilton sprøyte (Harvard Apparatus). ΔJunD reduserer ΔFosB-mediert transkripsjon ved å konkurrere heterodimeriserende med FFosB og dermed forhindre binding av FFosB til AP-1-regionen innenfor promotorregioner av målgener (Winstanley et al., 2007; Pitchers et al., 2010b). Selv om ΔJunD binder med høy affinitet til ΔFosB, er det mulig at noen av de observerte effektene av ΔJunD kan formidles ved å antagonisere andre AP-1 proteiner. Det ser imidlertid ut til at ΔFosB er det overveiende AP-1-proteinet uttrykt under de testede tilstandene (Pitchers et al., 2010b). Mellom 3 og 4 uker senere mottok dyr seksuell erfaring under 4 sammenhengende parringstimer eller ble naiv for å skape 4-grupper: seksuelt naiv GFP, seksuelt opplevd GFP, seksuelt naiv ΔJunD og seksuelt opplevd ΔJunD. Seksuell erfaring består av 4 sammenhengende daglig parringssesjon. Dyr ble testet for CPP og diOlistics. Verifikasjon av injeksjonssteder ble utført som beskrevet tidligere (Pitchers et al., 2010b). NAc-seksjoner (coronal; 100 μm) ble immunforedlet for GFP (1: 20,000; kanin anti-GFP antistoff; Invitrogen). Spredning av virus var primært begrenset til skalldelen av NAc, med ytterligere spredning til kjernen.

D1R / D2R antagonister.

Mannrotter ble anestetisert med en intraperitoneal injeksjon (0.1 ml / kg) ketamin (87 mg / ml) og xylazin (13 mg / ml) og plassert i et stereotaksisk apparat (Kopf Instruments). Bilaterale 21-gauge-guidekanyler (Plast One) ble senket mot NAc ved AP + 1.7, ML ± 1.2 fra bregma; -6.4 DV fra skallen og sikret med dental akryl, festet til tre skruer satt i skallen. Dyr ble håndtert daglig for tilførsel til infusjonsprosedyrer i en 2-ukers gjenvinningsperiode. Femten minutter før starten av hver av 4 daglige parringsøkter ved å introdusere den mottakelige kvinnen, fikk hanrotene bilaterale mikroinjeksjoner av D1R-antagonist R (+) SCH-23390 hydroklorid (Sigma-Aldrich), D2-reseptor (D2R) antagonist S- -) etiklopridhydroklorid (Sigma-Aldrich) ble oppløst i steril saltløsning (0.9%, hver ved 10 μg i 1 μl per halvkule, oppløst i 0.9% saltløsning) eller saltvann (1.0 μl per halvkule) ved en strømningshastighet på 1.0 μl / min over et 1-minintervall etterfulgt av 1 min med injeksjonskanylen igjen på plass for narkotika-diffusjon. Volumet av denne injeksjonen vil infisere både kjernen og skallet, da infusjoner av 0.5 μl er begrenset til skall- eller kjerneoppdelinger (Laviolette et al., 2008). Dosene ble basert på tidligere studier som viste at disse eller lavere doser påvirket legemiddel eller naturlig belønningsadferd (Laviolette et al., 2008; Roberts et al., 2012). Kontrollmannene forblir seksuelt naive, men mottok intra-NAc-saltoppløsning før de ble plassert i det tomme testburet under 4 daglig behandling. En uke etter avsluttende parrings- eller behandlingsøkt ble menn testet for Amph CPP, og ryggraden og ΔFosB analyse. Bruken av fire økter, i stedet for fem økter som i de andre forsøkene, ble valgt for å eliminere overdreven skade på NAc forårsaket av gjentatte infusjoner og dermed tillate ryggrad og ΔFosB analyse. Faktisk var det ikke klart, og analyser av ryggrad og ΔFosB i NAc av saltvannsinfiserte dyr viste lignende data som ikke-infunderte grupper i de tidligere forsøkene. Toveis ANOVA og Holm-Sidak metode med betydning satt til p <0.05 ble brukt til å bestemme sexopplevelsesindusert tilrettelegging av seksuell atferd.

Resultater

Sex erfaringsinducert ΔFosB oppregulering er langvarig

For det første ble de tidsrelaterte korrelasjonene mellom sex-erfarne induserte endringer i ΔFosB-ekspresjon, dendritiske spines i NAc og Amph-CPP bestemt, spesielt etter korte og lange perioder med avholdenhet fra seksuell belønning (7 eller 28 d). Tidligere ble det påvist at seksuell erfaring med 5 daglig parringssesjon forårsaket en akkumulering av ΔFosB gjennom hele mesolimbic systemet, spesielt i NAc (Wallace et al., 2008; Pitchers et al., 2010b). I disse tidligere studier ble ΔFosB-nivåer målt innenfor 1 d etter seksuell oppførsel, og det var ikke kjent hvorvidt ΔFosB-akkumulering var vedvarende etter lange perioder med belønning. Seksuelt erfarne menn ble perfused 1, 7, eller 28 d etter den endelige av 5 daglig parringssesjon, hvor hannene parret til en utløsning. Seksuelt naive kontroller ble perfusjonert samtidig peker etter den endelige av 5 daglig behandling økter. Antall ΔFosB-IR-celler i NAc-skallet og -kjernen var signifikant høyere enn seksuelt naive kontroller på alle tidspunkter (Fig. 1A, skallet; 1 d, p = 0.022; 7 d, p = 0.015; Fig. 1B: kjerne; 1 d, p = 0.024; 7 d, p <0.001; 28 d, p <0.001), unntatt i NAc-skallet etter 28 d avholdenhet (p = 0.280). Dermed fortsetter ΔFosB oppregulering under avholdenhet etter seksuell erfaring i en periode på minst 28 d.

Figur 1.      

Figur 1.      

Seksuell erfaring forårsaket en umiddelbar og vedvarende økning i antall ΔFosB-IR-celler. Vik endring av antall ΔFosB-IR-celler i NAc-skallet (A) og kjerne (B) hos seksuelt erfarne (svarte) dyr sammenlignet med seksuelt naive (hvite) kontroller (n = 4 hver gruppe). Data er gruppens gjennomsnitt ± SEM. *p <0.05, signifikant forskjell sammenlignet med naive kontroller. Representant for bilder av Naive 1 d (C), Exp 1 d (D), Exp 7 d (E), og Exp 28 d (F). AC, Anterior commissure. Skalbjelke, 100 μm.

Seks erfarne-indusert økning i dendritiske spines er forbigående

Pitchers et al. (2010a) tidligere rapportert ved bruk av Golgi-impregneringsteknikker at seksuell erfaring etterfulgt av 7 d, men ikke 1 d, av belønningsfrihet, forårsaket betydelig økt dendritisk forgrening og antall dendritiske spines på NAc-skall og kjerneneuroner (Pitchers et al., 2010a). Her ble spinogenese hos seksuelt naive og erfarne menn undersøkt enten 7 d eller 28 d etter avsluttende paringsøkt. De nåværende funnene ved hjelp av en diOlistics-merkingsmetode bekreftet at seksuell opplevelse etterfulgt av en 7 d-seksuell avholdningsperiode økte antall dendritiske spines (F(1,8) = 9.616, p = 0.015; Fig. 2A-C). Nærmere bestemt ble antallet dendritiske spines økt betydelig i NAc-skallet og -kjernen (Fig. 2A: skall, p = 0.011; kjerne, p = 0.044). Imidlertid var denne økte ryggradens tetthet forbigående og ble ikke lenger oppdaget etter en forlenget kjønnshvileperiode av 28 d i enten NAc-subregion (Fig. 2B).

Figur 2.      

Figur 2.     

Seksuell erfaring forårsaket en økning i antall dendritiske spines i NAc og sensitiv Amph belønning. A, B, Antall dendritiske spines i NAc-skallet og kjerne av 7 d (A) eller 28 d (DB av seksuelt naive [hvite] og erfarne [svarte] dyr; n = 4 eller 5). Data er gruppens gjennomsnitt ± SEM. #p <0.05, signifikant forskjell sammenlignet med naive kontroller. C, Representative dendritiske segmenter fra Naive 7 d og Exp 7 d grupper som brukes til å kvantifisere ryggradens tetthet. Skalbjelke, 3 μm. D, Mengden tid brukt i parret kammer (Amph eller saltvann) under etterprøven minus pretest (CPP score) for sexuelt naive (hvite) eller erfarne (svarte) dyr, testet enten 7 d eller 28 d etter sluttparing eller håndteringsøkt: Naiv-Sal (7 d etter håndtering; n = 8), Naiv Amph (7 d etter håndtering; n = 9), Exp-Sal (kombinert gruppe dyr testet enten 7 d eller 28 d etter parring; n = 7), 7 d Exp Amph (7 d etter parring; n = 9), og 28 d Exp Amph (28 d etter parring; n = 11). Sal-grupper mottatt Sal parret med begge kamre. *p <0.05, signifikant forskjell sammenlignet med seksuelt erfarne saltoppløsningskontroller.

Sex erfarne-indusert sensitiv Amph belønning er langvarig

Vi har tidligere vist at seksuell opplevelse etterfulgt av 7-10 d av abstinens resulterte i forbedret Amph-belønning (Pitchers et al., 2010a). Spesielt dannet seksuelt erfarne dyr en signifikant betinget stedpreferanse (CPP) for lavere doser Amph (0.5 eller 1.0 mg / kg) som ikke induserte CPP i seksuelt naive kontroller. Den nåværende studien bekreftet og utvidet disse tidligere resultatene ved å demonstrere forbedret Amph-belønning hos seksuelt erfarne dyr, både etter en 7 d, samt en 28 d-seksuell avholdningsperiode (Fig. 2D; F(2,24) = 4.971, p = 0.016). Spesielt kjøpte seksuelt erfarne dyr med enten 7 eller 28 d abstinensperiode betydelig større tid i Amph-parret kammer under etterprøven sammenlignet med seksuelt erfarne negative kontroller som mottok saltoppløsning i begge kamrene (Fig. 2D: Exp-Sal vs 7 d Exp AMPH, p = 0.032; vs 28 d Exp AMPH, p = 0.021). Bekreftelse av tidligere funn, seksuelt naive dyr, brukte ikke mer tid i Amph-parret kammer under etterprøven og avviste ikke i preferanse fra den seksuelt naive saltvannsbehandlingsgruppen (Fig. 2D) (Pitchers et al., 2010a).

ΔFosB-aktivitet er kritisk for sex-erfaringsinducert sensitiv Amph-belønning

Resultatene så langt viser at seksuell opplevelse forårsaket langvarig akkumulering av ΔFosB i NAc-neuroner korrelert med forsterket Amph-belønning. For å avgjøre om økt ΔFosB-aktivitet er kritisk for forsterket Amph-belønning, ΔJunD, en dominant-negativ bindingspartner av ΔFosB som undertrykker ΔFosB-mediert transkripsjon (Winstanley et al., 2007), ble overuttrukket via viral vektor-mediert genoverføring i NAc (Fig. 3A,B). Resultatene fra Amph CPP-testene viste at demping av ΔFosB-aktivitet ved å uttrykke ΔJunD i NAc forhindret effekten av seksuell opplevelse og 7 d-seksbelønning avholdenhet på forbedret Amph-belønning. Seksuelt erfarne ΔJunD dyr utgjorde ikke en signifikant CPP for Amph og avviste ikke fra seksuelt naive ΔJunD dyr (Fig. 3B). I motsetning danner seksuelt erfarne GFP-kontrolldyr en CPP for Amph som indikert ved en signifikant høyere CPP-score sammenlignet med seksuelt naive GFP-kontroller (Fig. 3B, p = 0.018).

Figur 3.     

Attenuating ΔFosB-aktivitet i NAc-blokkert sensitiv AMPH-belønning og økning i antall NAc-spines hos seksuelt erfarne dyr. ARepresentative bilder av GFP-ekspresjon hos tre dyr som mottar en injeksjon av rekombinant adenoassosiert virus-AJunD rettet mot nucleus accumbens, som illustrerer små (venstre), mellomliggende (midtre) og store (høyre) injeksjonssteder. AC, Anterior commissure; LV, lateral ventrikel. Skalbjelke, 250 μm. B, Skjematisk illustrasjon av mest fremtredende steder og mønstre av spredning av virus. I alle dyr ble GFP påvist i skallet, men spredning til kjernen var variabel. C, Mengden tid brukt i Amph-parret kammer under etterprøven minus pretest (CPP score) for seksuelt naive (hvite) og erfarne (svarte) dyr som enten mottok en injeksjon av GFP kontrollvektor (Naive, n = 9; Exp, n = 10) eller AJunD vektor (Naiv, n = 9; Exp, n = 9). DRepresentative bilder av dendritiske segmenter fra seksuelt opplevd GFP og ΔJunD brukes til å kvantifisere ryggradens tetthet. Skalbjelke, 3 μm. EAntall dendritiske spines i NAc av seksuelt naive (hvite) og erfarne (svarte) dyr som enten mottok en injeksjon av GFP-kontrollvektor eller AJunD-vektor. Data er gruppens gjennomsnitt ± SEM. *p <0.05, signifikant forskjell sammenlignet med naive kontroller. #p <0.05, signifikant forskjell fra GFP-erfarne kontroller.

Den dempende effekten av ΔJunD overekspresjon var ikke et resultat av en forstyrrelse av seksuell oppførsel under oppkjøpet av seksuell opplevelse. Ekspresjon av ΔJunD i NAc har tidligere vist seg å hindre tilrettelegging av seksuell oppførsel etter seksuell erfaring (Pitchers et al., 2010b). Faktisk ble dette bekreftet i dagens eksperiment. GFP-kontrolldyr viste kortere latenser til montering, intromisjon og ejakulasjon, og færre fester og intromisjon i løpet av fjerde påfølgende dag med parringstester, sammenlignet med den første dagen for parring (Tabell 1). I motsetning hevde ΔJunD-injiserte dyr ikke signifikant kortere latenser til montering eller intromisjon eller lavere antall monteringer i løpet av den fjerde dagen i parring sammenlignet med den første. Dermed reduserte ΔJunD-infusjoner i NAc effektene av seksuell opplevelse. Imidlertid var det ingen signifikante forskjeller i noen av parringsparametrene mellom GFP-kontroll og ΔJunD-infuserte grupper under noen av parningstestene, hvilket indikerer at effekter av ΔJunD-infusjoner på sex-erfaringsinducert sensibilisering av Amph CPP ikke er et resultat av forskjeller i parring erfaring i seg selv (Tabell 1).

Se denne tabellen:      

Tabell 1.     

Parametre for seksuell oppførsel under oppkjøpet av seksuell erfaring i grupper som mottok NAc-infusjoner av GFP- eller AJunD-uttrykkende virale vektorera

ΔFosB er kritisk for sex-erfaring-indusert økning i NAc dendritiske spines

ΔFosB-aktivitet var også nødvendig for den økte ryggradens tetthet av NAc-neuroner etter kjønnserfaring og 7 d-sexbelønning avholdenhet (Fig. 3C,D). For ryggradsanalyse i NAc av dyrene beskrevet ovenfor for CPP viste toveis ANOVA signifikante effekter av både seksuell erfaring (F(1,34) = 31.768, p <0.001) og viral vektorbehandling (F(1,34) = 14.969, p = 0.001), samt en interaksjon (F(1,34) = 10.651, p = 0.005). Spesielt hadde seksuelt erfarne GFP-kontrolldyr et større antall NAc-spines sammenlignet med seksuelt naive GFP-kontroller (Fig. 3D: p <0.001), bekrefter vårt forrige funn (Pitchers et al., 2010a). I motsetning til dette var seksuelt erfarne ΔJunD-dyr ikke signifikant forskjellig fra seksuelt naive ΔJunD-grupper, og var signifikant lavere sammenlignet med seksuelt erfarne GFP-kontrolldyr (Fig. 3D: p <0.001). Dermed blokkerte ΔJunD-uttrykk i NAc effekten av seksuell erfaring og belønning avholdenhet på NAc spinogenese.

D1R-antagonisten blokkerer seks-erfaring-indusert ΔFosB oppregulering

For å avgjøre om D1R eller D2R-aktivering i NAc under parring er nødvendig for sexopplevelsesinducert ΔFosB-oppregulering og sensitiv Amph CPP, mottok dyr lokale infusjoner av enten en D1R- eller D2R-antagonist (eller saltløsning) i NAc 15-minen før hver av 4 daglige sammenhengende økter. Det er viktig at verken D1R eller D2R-antagonistinfusjoner i NAc påvirket initiering eller uttrykk for seksuell oppførsel under noen av parringsøktene (Fig. 4D-F). Like måte, D1R eller D2R antagonisme hindret ikke tilretteleggende effekter av seksuell erfaring på parring, da alle grupper viste tilrettelegging av seksuell atferd, vist ved kortere ejakulasjonslatenser på dag 4 sammenlignet med dag 1 (Fig. 4F) (F(1,40) = 37.113, p <0.001; Sal, p = 0.004; D1R Ant, p = 0.007; D2R Ant, p <0.001).

Figur 4.     

Dopaminreseptorantagonister infundert i NAc påvirket ikke seksuell oppførsel. Koronale NAc-seksjoner (A, + 2.2; B, + 1.7; C, + 1.2 fra bregma) som indikerer intra-NAc injeksjonssteder for alle dyr. Kanander var bilaterale, men er representert ensidig for å presentere alle dyrene lett (Naive-Sal, hvit, n = 7; Exp-Saline; mørkegrå, n = 9; Exp D1R Ant, lysegrå, n = 9; Exp D2R Ant, svart, n = 8). AC, Anterior commissure; LV, lateral ventrikel; CPu, caudate-putamen. Mount latens (D), intromissjonsforsinkelse (E) og ejakulasjonslatens (F) for alle seksuelt erfarne grupper (Saline, hvit; D1R Ant, grå; D2R Ant, svart). Data representerer gjennomsnittlig ± SEM. *p <0.05, signifikant forskjell mellom dag 1 og dag 4 i behandlingen.

Analyse av antall ΔFosB-IR-celler i NAc 7 d etter den siste NAc-infusjonen og parrings- eller behandlingssesjonen viste betydelige forskjeller mellom grupper i begge NAc-skallene (F(3,29) = 18.070, p <0.001) og kjerne (F(3,29) = 10.017, p <0.001). For det første forårsaket seksuell erfaring i saltoppløsningskontroller en betydelig oppregulering av ΔFosB sammenlignet med seksuelt naive kontroller (Fig. 5A, skall p <0.001; Fig. 5B: kjerne, p <0.001), som bekrefter resultatene ovenfor. Antagonisme av D1R, men ikke D2R, forhindret eller dempet denne oppreguleringen av ΔFosB. I NAc-skallet viste D1R-antagonister som ble behandlet seksuelt erfarne menn ingen økning i ΔFosB-IR-celler sammenlignet med seksuelt naive kontroller (Fig. 5A: p = 0.110), og ΔFosB-ekspresjon var signifikant lavere sammenlignet med seksuelt erfarne saltvannsmann (Fig. 5A: p = 0.002). I NAc-kjerne hadde D1R-antagonisme en delvis effekt: ΔFosB var signifikant økt hos D1R-antagonistbehandlede hanner sammenlignet med naiv saltoppløsningskontroll (Fig. 5B: p = 0.031), men denne oppreguleringen var betydelig lavere sammenlignet med seksuelt erfarne saltvannbehandlede hanner (Fig. 5B: p = 0.012). D2R-antagonistbehandling påvirket ikke ΔFosB-induksjon som seksuelt erfarne hanner som fikk D2R-antagonist, hadde et betydelig større antall ΔFosB-IR-celler sammenlignet med naiv saltoppløsningskontroll (Fig. 5A: skall, p <0.001; Fig. 5B: kjerne, p <0.001) og D1R antagonistbehandlede menn (Fig. 5A: skall, p <0.001; Fig. 5B: kjerne, p = 0.013), og var ikke forskjellig fra seksuelt erfarne saltvannsmann.

Figur 5.      

Figur 5.      

Blokkering av D1R i NAc demper økningen i antall ΔFosB-IR-celler i NAc av seksuelt erfarne dyr. Vik endring av antall ΔFosB-IR-celler i NAc-skallet (A) og kjerne (B) hos seksuelt erfarne (svarte) dyr sammenlignet med seksuelt naive (hvite) kontroller (Naive-Sal, n = 6; Exp-Saline, n = 7; Exp D1R Ant, n = 9; Exp D2R Ant, n = 8). Data er gruppens gjennomsnitt ± SEM. *p <0.05, signifikant forskjell sammenlignet med naive kontroller. #p <0.05, signifikant forskjell sammenlignet med saltvann og D2R Ant opplevde dyr. Representant for bilder av Naive Sal (C), Exp Sal ​​(D), Exp D1R Ant (E), og Exp D2R Ant (F). AC, Anterior commissure. Skalbjelke, 100 μm.

For å kontrollere potensiell spredning av D1R- eller D2R-antagonister i dorsalstriatumet ble ΔFosB-ekspresjon analysert i et område umiddelbart dorsalt til NAc og ved siden av lateral ventrikel, da induksjon av ΔFosB i dorsalstriatum av psykostimulanter og opiater er avhengig av D1R aktivitet (Zhang et al., 2002; Muller og Unterwald, 2005). Seksuell erfaring økte antall ΔFosB-ir-celler i dorsalstriatum i saltvannsbehandlede hanner (Naive-Sal: 35.6 ± 4.8 vs Exp-Sal: 82.9 ± 5.1; p <0.001), som bekrefter vår forrige rapport (Pitchers et al., 2010b). Videre påvirket ingen av D1R- eller D2R-antagonistinfusjoner i NAc sex-erfaring-indusert ΔFosB i dorsalstriatumet (Exp-D1R: 82.75 ± 2.64 ir-celler; Exp-D2R: 83.9 ± 4.4 irceller; p <0.001 sammenlignet med Naive-Sal-kontroller). Disse funnene antyder at spredning av antagonistinfusjoner primært var begrenset til NAc.

D1R antagonist i NAc blokker sensitiv Amph belønning

D1R blokkering i NAc under parring også blokkert sex erfaring-indusert forbedret Amph belønning, testet 7 d etter den siste NAc infusjonen og parringstest (F(3,29) = 2.956, p = 0.049). Seksuelt erfarne dyr som mottok saltoppløsning i NAc under parringsøkter, brukte en betydelig større mengde tid i Amph-parret kammer sammenlignet med seksuelt naive menn (Fig. 6A, p = 0.025), bekrefter resultatene ovenfor. I motsetning danner seksuelt erfarne dyr som mottok intra-NAc D1R-antagonist under parring ikke en CPP for Amph. De avviste ikke fra seksuelt naive kontroller, og brukte betydelig mindre tid i Amph-parret kammer sammenlignet med saltvann (Fig. 6A: p = 0.049) eller D2R-antagonist (Fig. 6A: p = 0.038) infundert seksuelt erfarne hanner. D2R-antagonistinfusjoner påvirket ikke den forbedrede Amph-belønningen som seksuelt erfarne dyr med NAc D2R-antagonistinfusjoner dannet en signifikant Amph-CPP sammenlignet med naiv saltoppløsningskontroll (Fig. 6A: p = 0.040) og D1R antagonist opplevde dyr (Fig. 6A: p = 0.038), og var ikke forskjellig fra seksuelt erfarne saltvannsmann.

Figur 6.      

Figur 6.      

Blokkering av D1-reseptorer i NAc avskaffer sensitiv Amph-belønning og økte dendritiske spines hos seksuelt erfarne dyr. A, Mengden tid brukt i Amph-parret kammer under post-test minus pretest (CPP score, sekunder) for seksuelt naiv (hvit, n = 6) og erfarne (svarte) dyr som mottok saltvann (n = 7), D1R-antagonist (n = 9) eller D2R-antagonist (n = 8). Data er gruppens gjennomsnitt ± SEM. *p <0.05, signifikant forskjell sammenlignet med naive saltoppløsninger. #p <0.05, signifikant forskjell fra D1R Ant-opplevde dyr. B, Antall dendritiske spines (per 10 μm) for seksuelt naiv (hvit, n = 7) og erfarne (svarte) dyr som mottok saltvann (n = 8), D1R-antagonist (n = 8) eller D2R-antagonist (n = 8). Data er gruppens gjennomsnitt ± SEM. *p <0.05, signifikant forskjell sammenlignet med naive saltoppløsninger. #p <0.05, signifikant forskjell fra erfarne saltoppløsninger.

D1R-antagonistbehandling blokkerer seks-erfaring-indusert NAc-spinogenese

Analyse av ryggradens tetthet i NAc av de samme dyrene viste at D1R-aktivering under parring var nødvendig for økt NAc-ryggradens tetthet etter seksuell erfaring og 7 d for sexbelønning avholdenhet (Fig. 6B; F(3,26) = 41.558, p <0.001). Spesielt hadde seksuelt erfarne saltvannskontroller og D2R-antagonistdyr et betydelig større antall ryggrader sammenlignet med seksuelt naive saltvannskontroller (Fig. 6B: p <0.001) som bekrefter våre tidligere funn (Pitchers et al., 2010a) og funn med GFP-kontrollvirusvektorer beskrevet ovenfor. I motsetning hevde seksuelt erfarne D1R-antagonistinfiserte dyr ikke fra seksuelt naive saltoppløsningsinfiserte kontroller (Fig. 6B). Det var en delvis effekt av D2R-antagonistinfusjon, da D2R-infiserte dyr viste signifikant lavere ryggradsdensiteter enn seksuelt erfarne saltvannskontroller (Fig. 6B: p = 0.02), men signifikant høyere antall spines sammenlignet med seksuelt naive saltvannskontroller og D1R-behandlede erfarne hanner (p <0.001; Fig. 6B). Dermed blokkerte D1R blokkering i NAc under parring effektene av seksuell opplevelse og belønnet avholdenhet på NAc spinogenese.

Diskusjon

I den nåværende studien demonstrerte vi kryss-sensibilisering mellom naturlig og narkotikabelønning, når den naturlige belønningen følges av en periode med avholdenhet. Spesielt viste vi at erfaring med seksuell oppførsel, etterfulgt av 7 eller 28 d for avholdenhet, fører til forbedret Amph-belønning. Disse funnene har likheter med den etablerte kritiske rollen som en avholdelsesperiode fra rusmiddelmisbruk i inkubasjon av legemiddelbehov (Lu et al., 2005; Thomas et al., 2008; Wolf, 2010b, 2012; Xue et al., 2012). Videre er naturlig belønning-indusert ΔFosB i NAc kritisk for kryss-sensibiliserende effekter av naturlig belønning avholdenhet på psykostimulant belønning, potensielt via spinogenese i NAc i en periode med belønning avholdenhet. Vi viste at ΔFosB akkumulering i NAc etter seksuell erfaring er langvarig og avhengig av NAc D1R aktivitet under parring. I sin tur ble denne D1R-medierte ΔFosB oppreguleringen i NAc vist å være kritisk for forbedret belønning for Amph og økt ryggradens tetthet i NAc, selv om disse utfallene av seksuell opplevelse er avhengig av en periode for avholdenhet fra seksuell belønning (Pitchers et al., 2010a). Endelig viste vi at NAc spinogenese kan bidra til den første utviklingen av kortsiktige uttrykk for sensitiv Amph-belønning, men er ikke kritisk for fortsatt uttrykk for økt legemiddelbelønning, da økt ryggradens tetthet i NAc var forbigående og observert etter en 7 d, men ikke 28 d, abstinensperiode.

Det har lenge vært kjent at dopamin frigjøres i NAc under naturlig belønningsadferd, inkludert seksuell oppførsel. Ved introduksjon av en mottakelig kvinne økes ekstracellulær dopamin i NAc og forblir forhøyet under parring (Fiorino et al., 1997). Den nåværende studien viste at infusjon av dopaminreseptorantagonister i NAc under parring ikke hadde noen effekt på initiering eller utførelse av seksuell oppførsel, noe som er i tråd med tanken om at dopamin ikke er involvert i uttrykket av belønningsadferd i seg selv, men heller for tilskrivning av stimulerende salience av kjønnsrelaterte tegn (Berridge og Robinson, 1998). Faktisk, signalene som forutsier seksuell belønning, forårsaker aktivering av nevroner i det mesolimbiske dopaminbelønningssystemet, inkludert de dopaminerge celler i det ventrale tegmentale området og deres mål, NAc (Balfour et al., 2004). Gjentatt seksuell oppførsel induserer ΔFosB i NAc, som igjen medierer den erfaringsinducerte forsterkningen av seksuell atferd (Pitchers et al., 2010b). Nåværende resultater viser at parringsinducert ΔFosB oppregulering faktisk er avhengig av D1R-aktivering i NAc under parring. Dette funnet er i samsvar med tidligere studier som viser at gjentatt psykostimulerende administrasjon vedvarende økte ΔFosB i NAc-medium spiny nevroner som uttrykker D1R (Lee et al., 2006; Kim et al., 2009) og at slik ΔFosB oppregulering er avhengig av D1R-aktivitet (Zhang et al., 2002). I tillegg kan sensibiliserte legemiddelresponser, som normalt observeres i et medikamentopplevd dyr, bli produsert i fravær av tidligere eksponering av eksponering ved overekspresjon av FFosB i D1R-uttrykkende neuroner i striatumet (Kelz et al., 1999). Thus, øker både natur- og narkotikabelønningene ΔFosB i NAc via en D1R-avhengig mekanisme for å føle belønningshensyn.

Videre viser de nåværende funnene at ΔFosB er en kritisk mediator av kryss-sensibiliseringen mellom naturlig belønning erfaring og psykostimulant belønning. Som nevnt er ΔFosB-aktivitet i NAc tidligere blitt implisert i sensibiliserte medikamentresponser, idet ΔFosB-overekspresjon i NAc sensibiliserer den lokomotoriske aktiveringen til kokain etter tidligere akutt eller gjentatt administrering (Kelz et al., 1999), øker følsomheten for kokain og morfin CPP (Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006), og forårsaker selvadministrasjon av lavere doser kokain (Colby et al., 2003). Den nåværende studien viser at blokkering av D1R eller ΔFosB aktivitet i NAc under parring avskaffet seksuell erfaring-indusert sensitisering av Amph belønning.

Den nåværende studien viste at en avholdelsesperiode fra seksuell belønning er nødvendig for sensibilisering av Amph-belønning og NAc-spinogenese. Vi antar at ΔFosB i denne avholdelsesperioden påvirker nevronfunksjonen ved å endre nedstrøms genuttrykk for å initiere spinogenese og endre synaptisk styrke. Faktisk blokkerte induksjonen av ΔFosB i NAc under parring forhindret økt ryggradens tetthet i NAc oppdaget etter belønning avholdenhet. Videre forhindret infusjon av en D1R-antagonist i NAc før hver parringssesjon den seksuell erfaringsinducerte økningen i ΔFosB og den påfølgende økte ryggradens tetthet.

ΔFosB er en transkripsjonsfaktor som kan fungere som en transkripsjonal aktivator eller repressor for å påvirke uttrykket av et myriade av målgener som igjen kan påvirke ryggradens tetthet og synaptisk styrke i NAc (Nestler, 2008). Mer spesifikt, ΔFosB aktiverer syklisk-avhengig kinase-5 (Bibb et al., 2001; Kumar et al., 2005), nukleær faktor κ B (NF-KB) (Russo et al., 2009b), og GluA2-underenheten av glutamat-AMPA-reseptoren (Vialou et al., 2010) og reprerer transkripsjon av det umiddelbare tidlige gen c-fos (Pitchers et al., 2010b) og histon-metyltransferase G9 (Maze et al., 2010). Cyclic-avhengig kinase-5 regulerer cytoskeletale proteiner og neuritt utvækst (Taylor et al., 2007). Videre øker aktiveringen av NF-KB antall dendritiske spines i NAc, mens inhibering av NF-KB reduserer basale dendritiske spines og blokkerer kokaininducert økning i spines (Russo et al., 2009b). Derfor øker seksuell belønning ΔFosB i NAc, som kan endre NAc-ryggradens tetthet gjennom flere mål (dvs. syklisk-avhengig kinase-5, NF-KB), og at den generelle konsekvensen er sensibilisert legemiddelbelønning, som det var hypoteset av Russo et al. (2009a) for tiltakene av gjentatt kokain.

En uventet observasjon i den nåværende studien var at økt ryggradens tetthet i NAc var forbigående og ikke lenger oppdaget ved 28 d etter seksuell erfaring. Dermed var økt ryggradens tetthet korrelert med utbruddet av forsterket Amph-belønning og kan bidra til den første utviklingen eller kortsiktige ekspresjon av sensibiliserte Amph-responser. Det var imidlertid ikke nødvendig med økt tetthetstetthet for persistensen av sensitiv Amph belønning etter langvarig avholdenhet. Vi har tidligere vist at seksuell opplevelse forårsaker en kortvarig (7, men ikke 28, dager etter siste parring) økning av NMDA-reseptor subunit NR-1 i NAc, som returnerte til baseline nivåer etter lengre perioder av belønning avholdenhet (Pitchers et al., 2012). Dette økte NMDA-reseptoruttrykket ble hypotetisert til å være indikativ for seks-erfarne inducerte stille synapser (Huang et al., 2009; Brown et al., 2011; Pitchers et al., 2012), og tyder på muligheten for at seksuell erfaring-indusert ryggradsvekst er avhengig av forbedret NMDA-reseptoraktivitet (Hamilton et al., 2012).

Som konklusjon, gjenspeiler den nåværende studien kryss-sensibiliseringen av narkotikabelønning ved en naturlig belønning (sex) og dens avhengighet av en belønningsfrist. Dessuten ble denne adferdsmessige plastisiteten formidlet av ΔFosB via D1R-aktivering i NAc. Data tyder derfor på at tap av en naturlig belønning etter belønningserfaring kan gjøre individer sårbare for utvikling av narkotikamisbruk og at en mediator av denne økte sårbarheten er ΔFosB og dens nedstrøms transkripsjonelle mål.

Fotnoter

  • Mottatt oktober 16, 2012.
  • Revisjon mottatt desember 12, 2012.
  • Godta desember 23, 2012.

  • Dette arbeidet ble støttet av de kanadiske instituttene for helseforskning (LMC), National Institute of Mental Health (EJN), og Canadas naturvitenskapelige og tekniske forskningsråd (KKP og LMC). Vi takker Dr. Catherine Woolley (Northwestern University) for hjelp med diOlistic merkingsteknikk.

  • Forfatterne erklærer ingen konkurrerende økonomiske interesser.

  • Korrespondanse skal rettes til Dr. Lique M. Coolen, Institutt for fysiologi og biofysikk, Universitetet i Mississippi Medical Center, 2500 North State Street, Jackson, MS 39216. [e-postbeskyttet]

Referanser

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

    (2004) Seksuell oppførsel og kjønnsrelaterte miljøveiledninger aktiverer mesolimbic systemet hos hannrotter. Neuropsychopharmacology 29: 718-730.

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

    (1998) Hva er rollen som dopamin i belønning: hedonisk påvirkning, belønning læring eller incitament 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) Effekter av kronisk eksponering mot kokain reguleres av nevronproteinet Cdk5. Natur 410: 376-380.

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

    (2001) Seksuell atferd induksjon av c-Fos i kjernen accumbens og amfetaminstimulert lokomotorisk aktivitet er sensibilisert av tidligere seksuell erfaring i kvinnelige syriske hamstere. J Neurosci 21: 2123-2130.

  5. ↵
    1. Brun 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) En stille synaps-basert mekanisme for kokaininducert lokomotorisk sensibilisering. J Neurosci 31: 8163-8174.

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

    (2012) Kokainavhengighet endrer kjernen accumbens firing dynamikk under målrettet oppførsel for kokain og sukrose. Eur J Neurosci 35: 940-951.

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

    (2010) Synaptisk plastisitet i mesolimbic-systemet: terapeutiske implikasjoner for rusmisbruk. Ann NY Acad Sci 1187: 129-139.

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

    (2003) Striatal celletype-spesifikk overekspresjon av ΔFosB øker incitamentet til kokain. J Neurosci 23: 2488-2493.

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

    (1997) Dynamiske endringer i kjernen oppnår dopaminutløp under Coolidge-effekten i hannrotter. J Neurosci 17: 4849-4855.

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

    (2010) Kvantitativ analyse av pre- og postsynaptiske kjønnsforskjeller i kjernen accumbens. J Comp Neurol 518: 1330-1348.

  11. ↵
    1. Frohmader KS,
    2. Pitchers KK,
    3. Balfour ME,
    4. Kjøle LM

    (2010a) Blanding fornøyelser: gjennomgang av effekten av legemidler på kjønnsadferd i mennesker og dyremodeller. Horm Behav 58: 149-162.

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

    (2010b) Metamfetamin virker på subpopulasjoner av nevroner som regulerer seksuell oppførsel hos hannrotter. Neuroscience 166: 771-784.

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

    (2012) Aktivitetsavhengig vekst av nye dendritiske spines reguleres av proteasomet. Neuron 74: 1023-1030.

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

    (2009) Δ FosB overekspresjon i kjernen accumbens forbedrer seksuell belønning i kvinnelige syriske hamstere. Genes Brain Behav 8: 442-449.

  15. ↵
    1. Huang YH,
    2. Lin Y,
    3. Mu P,
    4. Lee BR,
    5. Brun 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 kokain erfaring genererer stille synapser. Neuron 63: 40-47.

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

    (2006) Neural mekanismer av avhengighet: rollen som belønningsrelatert læring og minne. Annu Rev Neurosci 29: 565-598.

  17. ↵
    1. Kalivas PW

    (2009) Glutamat homeostasis hypotese av avhengighet. Nat Rev Neurosci 10: 561-572.

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

    (2007) Synaptisk plastisitet og avhengighet. Nat Rev Neurosci 8: 844-858.

  19. ↵
    1. Kelley AE

    (2004) Minne og avhengighet: felles nevrale kretser og molekylære mekanismer. 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. Selv DW,
    11. Tkatch T,
    12. Baranauskas G,
    13. Surmeier DJ,
    14. Neve RL,
    15. Duman RS,
    16. Picciotto MR,
    17. Nestler EJ

    (1999) Ekspresjon av transkripsjonsfaktoren ΔFosB i hjernen styrer følsomheten for kokain. Natur 401: 272-276.

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

    (2009) Metylfenidat-indusert dendritisk ryggradsdannelse og FFosB-ekspresjon i nukleobatterier. Proc Natl Acad Sci USA 106: 2915-2920.

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

    (2010) Neurokrets av avhengighet. 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. Selv DW,
    13. Nestler EJ

    (2005) Chromatin remodeling er en nøkkelmekanisme som ligger til grunn for kokaininducert plastisitet i striatum. Neuron 48: 303-314.

  24. ↵
    1. Laviolette SR,
    2. Lauzon NM,
    3. Biskop sf,
    4. Søn n,
    5. Tan H

    (2008) Dopamin-signalering gjennom D1-lignende versus D2-lignende reseptorer i kjernen accumbens-kjerne versus skallet modulerer differensielt nikotinbelønningsfølsomhet. 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) Kokain-indusert dendritisk ryggradsdannelse i D1 og D2 dopaminreseptor-holdige medium-spiny-neuroner i nukleobatterier. Proc Natl Acad Sci USA 103: 3399-3404.

  26. ↵
    1. Lennette DA

    (1978) Et forbedret monteringsmedium for immunfluorescensmikroskopi. Am J Clin Pathol 69: 647-648.

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

    (2005) Central amygdala ERK signalvei er avgjørende for inkubasjon av kokainbehov. Nat Neurosci 8: 212-219.

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

    (2011) Synaptisk plastisitet og avhengighet: læringsmekanismer gått galt. neuropharmacology 61: 1052-1059.

  29. ↵
    1. Labyrint jeg,
    2. Covington HE 3rd.,
    3. Dietz DM,
    4. LaPlant Q,
    5. Renthal W,
    6. Russo SJ,
    7. Mekaniker 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) Vesentlig rolle av histon-metyltransferasen G9a i kokaininducert plastisitet. Vitenskap 327: 213-216.

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

    (2011) Kalsiumgennemtrængelige AMPA-reseptorer er tilstede i nucleus accumbens synapses etter langvarig tilbaketrekking fra kokain selvadministrasjon, men ikke eksperimentert administrert kokain. J Neurosci 31: 5737-5743.

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

    (2006) Seksuell erfaring med kvinnelige gnagere: mobilmekanismer og funksjonelle konsekvenser. Brain Res 1126: 56-65.

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

    (2005) D1 dopaminreseptorer modulerer ΔFosB-induksjon i rottestriatum etter intermittent morfinadministrasjon. J Pharmacol Exp Ther 314: 148-154.

  33. ↵
    1. Nestler EJ

    (2008) Transkripsjonsmekanismer av avhengighet: ΔFosBs rolle. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 363: 3245-3255.

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

    (2001) ΔFosB: en vedvarende molekylær bryter for avhengighet. 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 i kjernen accumbens regulerer matforsterket instrumentell oppførsel og motivasjon. J Neurosci 26: 9196-9204.

  36. ↵
    1. Olsen CM

    (2011) Naturlige belønninger, neuroplasticitet og ikke-narkotikaavhengighet. neuropharmacology 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) Induksjon av ΔFosB i belønningsrelaterte hjernestrukturer etter kronisk stress. J Neurosci 24: 10594-10602.

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

    (2008) Distinkte mønstre av ΔFosB induksjon i hjernen av misbruk. Synapse 62: 358-369.

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

    (2010a) Neuroplasticity i mesolimbic systemet indusert av naturlig belønning og etterfølgende belønning avholdenhet. Biolpsykiatri 67: 872-879.

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

    (2010b) ΔFosB i kjernen accumbens er kritisk for forsterkende effekter av seksuell belønning. Genes Brain Behav 9: 831-840.

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

    (2012) Naturlig belønning erfaring forandrer AMPA og NMDA reseptor distribusjon og funksjon i nucleus accumbens. PLoS One 7: e34700.

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

    (2012) Dopamin D1 reseptormodulasjon i kjernen accumbens senker frivillig hjul som går i rotter avlet for å kjøre høye avstander. Fysiol Behav 105: 661-668.

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

    (2009a) Neurotrofiske faktorer og strukturell plastisitet i avhengighet. neuropharmacology 56 (Suppl 1): 73-82.

  44. ↵
    1. Russo SJ,
    2. Wilkinson MB,
    3. Mazei-Robison MS,
    4. Dietz DM,
    5. Labyrint jeg,
    6. Krishnan V,
    7. Renthal W,
    8. Graham A,
    9. Birnbaum SG,
    10. Grønn 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) Kjernefaktor KKB signalering regulerer neuronal morfologi og kokain belønning. 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) Inhibering av Cdk5 i kjernen accumbens forbedrer de lokomotoriske aktiverende og incitament-motiverende virkningene av kokain. Proc Natl Acad Sci USA 104: 4147-4152.

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

    (2009) Seksuell belønning hos hannrotter: effekter av seksuell erfaring på betingede stedpreferanser assosiert med utløsning og intromissjoner. Horm Behav 55: 93-97.

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

    (2008) Neuroplasticitet i mesolimbic dopaminsystemet og kokainavhengighet. 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 i hjernekompensasjonskretser medierer elastisitet mot stress og antidepressive responser. 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. Grønn TA,
    9. Kirk A,
    10. Iñiguez SD,
    11. Perrotti LI,
    12. Barrot M,
    13. DiLeone RJ,
    14. Nestler EJ,
    15. Bolaños-Guzmán CA

    (2008) Innflytelsen av ΔFosB i kjernen accumbens på naturlig belønningsrelatert oppførsel. 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 regulerer hjulløp. J Neurosci 22: 8133-8138.

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

    (2007) ΔFosB-induksjon i orbitofrontal cortex medierer toleranse mot kokain-indusert kognitiv dysfunksjon. J Neurosci 27: 10497-10507.

  52. ↵
    1. Wolf ME

    (2010a) Bermuda-trekanten av kokaininducerte nevroadaptasjoner. Trender Neurosci 33: 391-398.

  53. ↵
    1. Wolf ME

    (2010b) Regulering av AMPA-reseptorhandel i nukleinsammenhengene av dopamin og kokain. Neurotox Res 18: 393-409.

  54. ↵
    1. Wolf ME

    (2012) Neurovitenskap: Atferdsmessige effekter av kokain reversert. Natur 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) En hukommelseshenting-utryddelsesprosedyre for å forhindre narkotikabasert og tilbakefall. Vitenskap 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) En viktig rolle for ΔFosB i nucleus accumbens i morfinvirkning. 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) Dopamin D1-reseptoren er en kritisk mediator for kokain-indusert genuttrykk. J Neurochem 82: 1453-1464.

Artikler som refererer til denne artikkelen

  • Mulige bidrag av en ny form for synaptisk plastisitet i Aplysia for å belønne, minne og deres dysfunksjoner i pattedyrs hjerne Læring og minne, 18. september 2013, 20 (10): 580-591