J Neurosci. 2013 Nov 20; 33 (47):18381-95. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1875-13.2013.
Lobo MK, Zaman S, Damez-Werno DM, Koo JW, Bagot RC, Dinieri JA, Nugent A, Finkel E, Chaudhury D, Chandra R, Riberio E, Rabkin J, Mouzon E, Cachope R, Hei JF, Han MH, Dietz DM, Self DW, Hurd YL, Vialou V, Nestler EJ.
kilde
Institutt for anatomi og nevromobiologi, University of Maryland School of Medicine, Baltimore, Maryland 21201, Fishberg Avdeling for nevrovitenskap og Friedman Brain Institute, Icahn School of Medicine i Mount Sinai, New York, New York 10029, Psykiatriske institutter og farmakologi og systemer Therapeutics, Icahn School of Medicine i Mount Sinai, New York, New York 10029, Psykiatriske institutt, Universitetet i Texas Southwestern Medical Center, Dallas, Texas 75390, Institutt for farmakologi og toksikologi og Forskningsinstituttet om avhengighet, State University of New York i Buffalo, New York, New York 14214 og Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale, U952, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7224, UPMC, Paris, 75005, Frankrike.
Abstrakt
Transkripsjonsfaktoren, ΔFosB, er robust og vedvarende indusert i striatum av flere kroniske stimuli, for eksempel rusmidler, antipsykotiske stoffer, naturlige belønninger og stress. Imidlertid har svært få studier undersøkt graden av ΔFosB-induksjon i de to striatalmediene spiny neuron (MSN) subtyper. Vi benytter fluorescerende reporter BAC transgene mus for å evaluere induksjon av ΔFosB i dopaminreseptor 1 (D1) beriket og dopaminreceptor 2 (D2) beriket MSN i ventral striatum, nukleobatteri (NAc) skall og kjerne og i dorsal striatum (dStr ) etter kronisk eksponering for flere rusmidler, inkludert kokain, etanol, Δ (9) -tetrahydrocannabinol og opiater; antipsykotisk legemiddel, haloperidol; juvenil anrikning; sukrose drikking; kalorirestriksjon; serotonin selektiv reuptake inhibitor antidepressiva, fluoksetin; og sosial nederlagsstress. Våre funn viser at kronisk eksponering for mange stimuli induserer ΔFosB i et MSN-subtype selektivt mønster i alle tre striatalregioner. For å undersøke kretsmidlet induksjon av ΔFosB i striatum bruker vi optogenetika til å forbedre aktiviteten i limbiske hjerneområder som sender synaptiske innganger til NAc; Disse områdene inkluderer det ventrale tegmentale området og flere glutamatergiske avferente regioner: medial prefrontal cortex, amygdala og ventral hippocampus. Disse optogenetiske forholdene fører til svært distinkte mønstre av ΔFosB-induksjon i MSN-undertyper i NAc-kjernen og skallet. Sammen oppnår disse funnene selektive mønstre av ΔFosB-induksjon i striatal MSN-subtyper som respons på kroniske stimuli og gir ny innsikt i kretsnivåmekanismene for ΔFosB-induksjon i striatum.
Introduksjon
Kroniske stimuli, inkludert rusmidler, antipsykotiske stoffer, stress og naturlige fordeler, forårsaker stabil akkumulering av FosB, et avkortet produkt av FosB gen, i striatum (f.eks. Håper et al., 1994; Hiroi og Graybiel, 1996; Hiroi et al., 1997; Moratalla et al., 1996; Perrotti et al., 2004, 2008; Muller og Unterwald, 2005; McDaid et al., 2006; Teegarden og Bale, 2007; Wallace et al., 2008; Solinas et al., 2009; Vialou et al., 2010, 2011; Kaplan et al., 2011). Denne akkumuleringen fører til toveisregulering av mange gener av ΔFosB i denne hjernegionen (McClung og Nestler, 2003; Renthal et al., 2008, 2009; Vialou et al., 2010; Robison og Nestler, 2011). Streatum består hovedsakelig av ~ GABAergic projection medium spiny neurons (MSNs), som er separert i to subtyper basert på deres anrikning av mange gener, inkludert dopaminreseptor 95 (D1) eller dopaminreseptor 1 (D2) (D2) (Gerfen, 1992; Graybiel, 2000; Lobo et al., 2006; Heiman et al., 2008) og ved deres differensiale utganger til forskjellige subkortiske strukturer (Albin et al., 1989; Gerfen, 1992; Kalivas et al., 1993; Graybiel, 2000; Nicola, 2007; Smith et al., 2013). Nylig har det vært en overflod av rapporter som demonstrerer distinkte molekylære og funksjonelle roller av disse MSN subtypene i ventral striatum (nucleus accumbens [NAc]) og dorsal striatum (dStr) i formidlende motiverende og motorisk adferd (Lobo og Nestler, 2011; Gittis og Kreitzer, 2012).
Tidligere studier har vist at ΔFosB er indusert primært i D1-MSNs ved kronisk behandling med kokain eller kronisk hjulkjøring, en form for naturlig belønning (Moratalla et al., 1996; Werme et al., 2002; Lee et al., 2006), mens kronisk begrensningsspenning induserer ΔFosB i begge MSN-subtyper (Perrotti et al., 2004). Videre viser overbevisende bevis fra celletypespesifikke transgene linjer eller virusmediert genoverføring at ΔFosB-induksjon i D1-MSN øker atferdsmessig og strukturell plastisitet til kokain, atferdsresponser mot morfin, hjulløp, matbelønning og motstand mot kronisk sosialt nederlag stress, mens ΔFosB induksjon i D2-MSNs regulerer negativt adferdsresponser mot hjulkjøring (Kelz et al., 1999; Werme et al., 2002; Colby et al., 2003; Olausson et al., 2006; Zachariou et al., 2006; Vialou et al., 2010; Grueter et al., 2013; Robison et al., 2013).
Gitt den avgjørende rollen for ΔFosB i regulering av disse kroniske motivasjonsstimulatene, med forskjellige virkninger i D1-MSNs versus D2-MSN, utfører vi her en omfattende studie på mønstrene av ΔFosB-induksjon i MSN-subtyper ved flere kroniske stimuli, inkludert kronisk eksponering for rusmidler av misbruk, kronisk behandling med et antipsykotisk legemiddel, kronisk eksponering for endrede miljømessige og appetitive stimuli, kronisk sosial nederlagsstress og kronisk behandling med et antidepressivt middel. For å forstå kretsmekanismer som styrer ΔFosB-induksjon i striatum av flere afferente limbiske hjerneområder, bruker vi optogenetiske teknologier til gjentatte ganger å aktivere celleorganer i dopaminerge eller glutamatergiske afferente hjerneområder og undersøke den resulterende ΔFosB-induksjonen i MSN-subtyper. Våre resultater gir ny innsikt i induksjon av ΔFosB i striatal D1-MSNs og D2-MSNs ved kroniske stimuli, og demonstrerer for første gang den kretsmidlede induksjonen av ΔFosB i striatum og innenfor selektive MSN-subtyper.
Materialer og metoder
Dyr.
D1-GFP or D2-GFP hemizygote mus (Gong et al., 2003) på en C57BL / 6 bakgrunn ble opprettholdt på en 12 h lys mørk syklus med ad libitum mat og vann. Alle studier ble gjennomført i samsvar med retningslinjene fastsatt av Institutt for dyrepleie og brukskomiteer ved University of Maryland School of Medicine og Icahn School of Medicine på Mount Sinai. Mannmus (alder 8 uker) ble brukt til alle eksperimenter. Alle musene ble perfusjonert, og hjernen ble samlet om ettermiddagen i lyssyklusen. Hemizygote D1-GFP og D2-GFP mus på en C57BL / 6- eller FVB / N-bakgrunn har vist seg å være ekvivalent med wild-type mus med hensyn til oppførsel, fysiologi av D1-MSN og D2-MSN, og utvikling av MSNene (Lobo et al., 2006; Chan et al., 2012; Nelson et al., 2012). Videre er de generelle mønstrene av FFB-induksjon sett i denne undersøkelsen sammenlignbare med de som er sett i villtype dyr med ikke-celletype-selektive verktøy (f.eks. Perrotti et al., 2004, 2008).
Kokainbehandling.
D1-GFP (n = 4 per behandling) og D2-GFP (n = 4 per behandling) fikk musene 7 daglig intraperitoneale injeksjoner av kokain (20 mg / kg) eller 0.9% saltvann i hjemmet. For injeksjoner av 1 eller 3 d-kokain (20 mg / kg) fikk musen 6 eller 4 d av 0.9% saltinjeksjon, henholdsvis henholdsvis 1 eller 3 d av kokaininjeksjoner. Alle mus ble perfusjonert 24 h etter siste injeksjon. Denne dosen kokain ble valgt ut fra tidligere studier (f.eks. Maze et al., 2010).
Haloperidolbehandling.
D1-GFP (n = 3 eller 4 per behandling) og D2-GFP (n = 4 per behandling) fikk musen haloperidol (2 mg / kg) i drikkevannet, pH 6.0 (Narayan et al., 2007) eller vanlig drikkevann, pH 6.0, for 3 uker (21 d). Mus ble perfusert på dag 22.
Morfinbehandling.
D2-GFP mus (n = 4 eller 5 per behandling) ble kort bedøvet med isofluran og mottatt subkutane implantater av morfin (25 mg) eller sham pellets på dag 1 og dag 3 som tidligere beskrevet (Mazei-Robison et al., 2011). Mus ble perfusert på dag 5.
Etanolbehandling.
D2-GFP mus (n = 4 eller 5 per behandling) ble utsatt for 10% etanol (EtOH), en dose som C57BL / 6 har blitt vist å drikke (Yoneyama et al., 2008). Mus ble gitt en toflaskevalgstest for 10% EtOH (flaske A) og vann (flaske B), mens D2-GFP kontrollerer mottatt vann i begge flasker (flaske A og B) for 10 d. Alle mus som mottok EtOH-flasker viste en preferanse for EtOH som beregnet ved (100 × flaske A volum / [flaske A volum + flaske B volum]). Mus som fikk 10% EtOH-flasken, forbruket betydelig mer EtOH sammenlignet med vann, mens mus som mottok vann i begge flasker, viste ingen forskjell i væskekonsum. På kvelden på dagen 10 ble alle mus gitt normalt drikkevann og perfusjonert på dag 11.
Δ (9) -tetrahydrocannabinol (A (9) -THC) behandling.
D2-GFP (n = 3 per behandling) fikk musene intraperitoneale injeksjoner av Δ (9) -THC (10 mg / kg) eller vehikel (0.9% saltløsning med 0.3% Tween) to ganger daglig for 7 d (Perrotti et al., 2008). Mus ble perfusert 24 h etter siste injeksjon.
Kokain selvadministrasjon.
D2-GFP mus (n = 4 eller 5 per behandling) ble først opplært til trykkstang for 20 mg sukrose pellets på en forsterkningsplan for 1 (FR1), inntil et oppkjøpskriterium for 30 sukrose pellets konsumert for 3 påfølgende testdager ble nådd i henhold til standard prosedyrer (Larson et al., 2010). Mus som lærte å løfte press ble implantert kirurgisk med et intravenøst jugulært kateter for å tillate etterfølgende intravenøs administrering av kokain. En uke etter operasjonen ble musene introdusert til selvadministrasjonsparadigmet under 2 h daglige sesjoner på en FR1-skjema for forsterkning. Selvadministrasjonsutstyret (Med Associates) ble programmert slik at et svar på den aktive hendelen resulterte i levering av kokain (over 2.5 s) av kokain (0.5 mg / kg / infusjon per korrekt trykknapp), mens et svar på den inaktive armen hadde ingen programmert konsekvens. Mus selvadministrasjon kokain på en FR1 tidsplan i daglige 2 h økter, 5 d per uke, for 3 uker. D2-GFP mus som mottok 0.9% saltinjeksjonene over den tilsvarende tidsperioden ble brukt som kontroller. Mus ble perfusert 24 h etter siste kokain- eller saltoppløsning.
Heroin selvadministrasjon.
Før heroin selvadministrasjon, D2-GFP mus (n = 4 per behandling) ble trent til å trykke på trykk for sjokoladepellets (BioServ, Dustless Precision Pellets) i syv 1 h daglige økter. Mus som lærte å håndtere press ble implantert kirurgisk med et intravenøst jugulært kateter for å tillate etterfølgende intravenøs administrering av heroin. En uke etter operasjonen ble musene introdusert til selvadministrasjonsparadigmet under 3 h daglige sesjoner på en FR1-skjema for forsterkning i henhold til standard prosedyrer (Navarro et al., 2001). Selvadministrasjonsutstyret (Med Associates) ble programmert slik at et svar på den aktive spaken resulterte i leveranse (over 5 s) av heroin (30 μg / kg / injeksjon, NIDA Drug Supply Program), mens et svar på inaktive spaken hadde ingen programmert konsekvens. Dyr ble gitt tilgang til heroin-selvadministrasjonsprosedyren for 14 d. D2-GFP mus som mottok 0.9% saltinjeksjonene over den tilsvarende tidsperioden ble brukt som kontroller. Mus ble perfusert 24 h etter siste heroin eller saltoppløsning.
Juvenil miljømessig berikelse.
D2-GFP (n = 4 per gruppe) ble musene avvist til et beriket miljø eller normale boligforhold ved postnatal dag 21 (P21) ved hjelp av et paradigme tilpasset fra rotter (Green et al., 2010). Det berikede miljøet besto av et større hamsterbur med etrich-o-cob bedding (Andersons Laboratory sengetøy) fylt med anrikningsapparater som inkluderte mustunneler, kuppel og hjul, krypballer, hytter (Bio Serv) og andre leker. Mus forblir i boligforholdene for 4 uker til P50 og ble deretter perfusert.
Sukrose behandling.
D2-GFP mus (n = 4 eller 5 per behandling) ble gitt en toflaske valgetest for 10% sukrose tilsvarende en tidligere studie (Wallace et al., 2008). Mus ble gitt 10% sukrose (flaske A) og vann (flaske B), mens D2-GFP kontrollerer mottatt vann i begge flasker for 10 d. Alle mus som mottok sukroseflasker viste en preferanse for sukrose som beregnet ved (100 × flaske A volum / flaske A volum + flaske B volum). Mus som fikk 10% sukroseflasken, forbruket betydelig mer sukrose sammenlignet med vann, mens mus som mottok vann i begge flasker, viste ingen forskjell i væskekonsum. På kvelden på dagen 10 ble alle mus gitt normalt drikkevann og perfusjonert på dag 11.
Calorie restriksjon.
D2-GFP mus (n = 4 per genotype) gikk gjennom en kaloribegrensningsprotokoll, der de fikk 60% av ad libitum kalorier daglig (Vialou et al., 2011) for 10 d. D2-GFP kontrollmus fikk full tilgang til chow. På kvelden på dagen 10 fikk alle mus full tilgang til chow og ble perfused på dag 11.
Sosial nederlag stress.
D2-GFP mus (n = 4 eller 5 per gruppe) gjennomgikk 10 d av sosial tapsstress som tidligere beskrevet (Berton et al., 2006; Krishnan et al., 2007). Mus ble utsatt for aggressive CD1 pensjonerte oppdrettere for 5 min i et stort hamsterbur. Mus ble deretter plassert for 24 h i samme bur på den andre siden av en perforert divider for å opprettholde sensorisk kontakt. Neste dag ble musene utsatt for en ny CD1-mus under de samme forholdene og boligen. Dette ble gjentatt for 10 d med en ny CD1 hver dag. Kontrollmus ble plassert under lignende forhold uten tap av stress. Mus ble testet for sosial interaksjon på dag 11. Mus ble først testet for tid brukt sammen med et nytt kammer i en åpen feltboks uten en annen mus tilstede (ikke mål) og deretter testet for tid brukt sammen med en ny CD1-mus (mål) som var inneholdt bak kammeret (Berton et al., 2006; Krishnan et al., 2007). Mus ble segregert i følsomme eller elastiske grupper basert på parametere som tidligere er beskrevet (Krishnan et al., 2007). Dette inkluderte total tid brukt med romanmusen og samspillet: (tid brukt med mål / tid uten mål) × 100. Dette tiltaket har vist seg å identifisere følsomme og elastiske grupper pålitelig og er svært korrelert med andre atferdsforskjeller (Krishnan et al., 2007). Alle musene ble perfusert 24 h etter den sosiale interaksjonstesten (48 h etter den siste sosiale nederlagsepisoden).
Fluoksetbehandling.
D2-GFP mus (n = 3 eller 4 per gruppe) fikk 14 daglig intraperitoneale injeksjoner av fluoksetin (20 mg / kg) eller bærer (0.9% saltløsning med 10% cyklodekstrin) (Berton et al., 2006). Mus ble perfusert 24 h etter siste injeksjon.
Stereotaksisk kirurgi.
D2-GFP musene ble anestetisert med ketamin (100 mg / kg) / xylazin (10 mg / kg), plassert i et stereotaksisk instrument med liten dyre, og deres skalleoverflate ble eksponert. Trettisjå gauge sprøyte nåler ble brukt til å unilateralt infusjonere 0.5-1 μl, med en hastighet på 0.1 μl per minutt, av virus bilateralt inn i ventral tegmental området (VTA), medial prefrontal cortex (mPFC), amygdala eller ventral hippocampus ( vHippo). AAV [adeno-assosiert virus] -hSyn-ChR2 [channelrhodopsin 2] -EYFP eller AAV-hSyn-EYFP ble infundert i VTA av D2-GFP mus (n = 5 per gruppe) ved stereotaksiske koordinater (anterior-posterior, -3.3 mm, lateral-medial, 0.5 mm, dorsal-ventral, -4.4 mm, 0 ° vinkel). Dette ble fulgt av bilateral kanyle (26-gauge), med en lengde på 3.9 mm, implantasjon over VTA (anterior-posterior, -3.3 mm, lateral-medial, 0.5 mm, dorsal ventral, -3.7 mm) (Koo et al., 2012; Chaudhury et al., 2013). AAV-CaMKII-ChR2-mCherry eller AAV-CaMKII-mCherry ble injisert i mPFC (n = 4 eller 5 per gruppe), amygdala (n = 3 eller 4 per gruppe), eller vHippo (n = 3 eller 4 per gruppe) av D2-GFP mus etterfulgt av implantering av 105 μm kroniske implanterbare optiske fibre (Sparta et al., 2011). Koordinater var som følger: mPFC (infralimbic ble målrettet, men vi observerte spillover av virus til prelimbiske områder: anterior-posterior, 1.7 mm, lateral-medial, 0.75 mm, dorsal-ventral, -2.5 mm, 15 ° vinkel) og optisk fiber (dorsal ventral, -2.1 mm); amygdala (basolateral amygdala ble målrettet, men vi observerte spillover av virus i amygdala sentrale kjernen, anterior-posterior, -1.6 mm, lateral-medial, 3.1 mm, dorsal-ventral, -4.9 mm, 0 ° vinkel) og optisk fiber (dorsal ventral, -4.9 mm); vippo (ventral subikulum ble målrettet, men vi observerte spredning av virus i andre områder av ventral hippocampus, anterior-posterior, -3.9 mm, lateral-medial, 3.0 mm, dorsal-ventral, -5.0 mm, 0 ° vinkel) og optisk fiber (dorsal-ventral, -4.6 mm).
Optogenetiske forhold.
Til in vivo Optisk kontroll av VTA neuronal firing, ble en 200 μm kjerneoptisk fiber patch-ledning modifisert for festing til kanylen. Når fiberen ble festet til kanylen, økte fiberens spiss ~0.5 mm utover kanylen (Lobo et al., 2010; Chaudhury et al., 2013). Til in vivo Optisk kontroll av mPFC, amygdala og vHippo-neuronavfyring, en 62.5 μm splittet fiberpatchkabel ble festet til implanterbare hodefestefibrene (Sparta et al., 2011). Optiske fibre ble festet via en FC / PC-adapter til en 473 nm blå laser diode (Crystal Lasers, BCL-473-050-M), og lyspulser ble generert gjennom en stimulator (Agilent, 33220A). For VTA, blå lys (473 nm) phasic pulser, 20 Hz for 40 ms (Chaudhury et al., 2013), ble levert for 10 min om dagen over 5 d. For mPFC, amygdala og vHippo ble blått lys (473 nm) pulser, 20 Hz for 30 s, levert for 10 min om dagen for 5 d. Lys levering fant sted i hjemmet buret, og alle mus ble perfused 24 h etter siste lysstimulering.
In vitro patch-klemme elektrofysiologi.
Whole-cell-opptak ble oppnådd fra VTA-dopaminneuroner eller mPFC-glutamatergiske nevroner i akutte hjernesnitt fra mus injisert med virus som er nevnt ovenfor. Skiveopptak ble utført på mus uten nr in vivo stimulering, men med 1 d av skive stimulering (1 d) eller 4 d av in vivo stimulering og 1 d av skive stimulering (5 d). For å minimere stress og oppnå sunne skiver ble musene bedøvet umiddelbart etter å ha blitt brakt til elektrofysiologiområdet og perfusert for 40-60 s med iskald aCSF, som inneholdt 128 mm NaCl, 3 mm KCl, 1.25 mm NaH2PO4, 10 mm d-glukose, 24 mm NaHCO3, 2 mm CaCl2, og 2 mm MgCl2 (oksygenert med 95% O2 og 5% CO2, pH 7.4, 295-305 mOsm). Akutte hjernesnitt som inneholdt mPFC eller VTA ble kuttet ved hjelp av en microslicer (Ted Pella) i kaldt sukrose-aCSF, som ble avledet ved fullstendig erstatning av NaCl med 254 mm sukrose og mettet med 95% O2 og 5% CO2. Skiver ble opprettholdt i et holdekammer med aCSF for 1 h ved 37 ° C. Patchpipetter (3-5 MΩ), for helcellestrøm, ble fylt med intern oppløsning som inneholdt følgende: 115 mm kaliumglukonat, 20 mm KCl, 1.5 mm MgCl2, 10 mm fosfokreatin, 10 mm HEPES, 2 mm magnesium ATP og 0.5 mm GTP (pH 7.2, 285 mOsm). Whole-cell-opptak ble utført ved bruk av aCSF ved 34 ° C (strømningshastighet = 2.5 ml / min). Blå lystog (20 Hz for mPFC eller phasic 20 Hz, 40 ms for VTA) ble generert av en stimulator koblet via en FC / PC-adapter til en 473 nm blå laserdiode (OEM) og levert til mPFC og VTA skiver via en 200 μm optisk fiber. Nåværende klemmeeksperimenter ble utført under anvendelse av Multiclamp 700B-forsterkeren, og datainnsamling ble utført i pClamp 10 (Molecular Devices). Serieresistens ble overvåket under forsøkene, og membranstrømmer og spenninger ble filtrert ved 3 kHz (Bessel filter).
Immunhistokjemi.
Mus ble bedøvet med klorhydrat og perfusert med 0.1 m PBS etterfulgt av 4% paraformaldehyd i PBS. Hjerner ble etterfiks i 4% paraformaldehyd over natten og deretter cyropreservert i 30% sukrose. Hjerner ble delt på en kryostat (Leica) ved 35 μm i PBS med 0.1% natriumazid. For immunhistokjemi ble seksjoner blokkert i 3% normalt eselserum med 0.01% Triton-X i PBS for 1 h på rysteren ved romtemperatur. Seksjoner ble deretter inkubert i primære antistoffer i blokk over natten på risteren ved romtemperatur. Tilstedeværende antistoffer var følgende: Kanin anti-FosB (1: 2000, katalog # sc-48, Santa Cruz bioteknologi), mus anti-NeuN (1: 1000, katalog #MAB377, Millipore), kylling anti-GFP (1: 5000 , katalog # 10-20, Aves) og kanin-anti-CREB (cAMP-responselementbindende protein; 1: 1000, katalog # 06-863, Millipore). Neste dag ble deler skyllet i PBS etterfulgt av en 1 h inkubasjon i sekundære antistoffer: esel anti-kanin Cy3, esel anti-mus Cy5 og esel-anti-kylling DyLight-488 eller Alexa-488 (Jackson ImmunoResearch Laboratories). For mCherry og tyrosinhydroksylaseimmunhistokjemi ble det utført eksperimenter som tidligere beskrevet (Lobo et al., 2010; Mazei-Robison et al., 2011). Seksjoner ble skyllet i PBS, montert på lysbilder, og dekslet.
Imaging og celle telling.
Immunofluorescens ble avbildet på et Zeiss Axioscope eller Olympus Bx61 konfokalmikroskop. Celltelling ble utført med ImageJ-programvare. Bilder prøvetaking bregma 1.42-1.1 av NAc (kjerne og skall) og dorsal striatum ble tatt fra 2 eller 3 hjerneseksjoner / dyr (se Fig. 1A). Totalt 400-500-celler ble telt per hjerneområde per mus ved bruk av 250 μm × 250 μm bilder. Celler ble talt ved hjelp av ImageJ-programvare som ligner på en tidligere studie (Lobo et al., 2010). Omtrent 400-500 totalt NeuN-celler ble telt per hjerneområde per mus, og deretter antall GFP+, GFP+: ΔFosB+, GFP-, og GFP-: ΔFosB+ celler ble telt i hver region. Dataene ble kvantifisert som følger: (GFP+: ΔFosB+ nevroner × 100%) / (totalt GFP+ nevroner) og (GFP-: ΔFosB+ nevroner × 100%) / (totalt GFP- neuroner). Statistiske analyser ble utført ved hjelp av GraphPad Prism-programvare. Toveis-ANOVAer etterfulgt av Bonferroni-posttester ble brukt for alle celleanalyser.
Resultater
ΔFosB induceres differensielt i D1-MSN og D2-MSN etter gjentatt eksponering mot kokain versus haloperidol
Vi undersøkte først ΔFosB induksjon i MSN subtyper i D1-GFP og D2-GFP mus ved bruk av kroniske kokainforhold som tidligere vist seg å foretrekke å indusere ΔFosB-protein i D1-MSNs (Moratalla et al., 1996). D1-GFP og D2-GFP BAC-transgene mus, som uttrykker forbedret grønt fluorescerende protein under D1- eller D2-reseptorgenet (Fig. 1A), fikk intraperitoneale injeksjoner av kokain (20 mg / kg) eller saltvann for 7 d, og hjernene ble samlet 24 h etter den endelige injeksjonen (Fig. 1B). Vi utførte da immunhistokjemi på hjerneseksjoner ved hjelp av antistoffer mot NeuN, GFP eller FosB og avbildet og tellte celler i NAc-kjernen, NAc-skallet og dStr (Fig. 1A,C). Mens anti-FosB-antistoffet gjenkjenner full lengde FosB og FosB, har mange studier ved bruk av Western blotting eller immunohistokjemi bekreftet at ΔFosB er den eneste detekterbare arten som er tilstede ved 24 h-tilbaketrekningspunktet (f.eks. Perrotti et al., 2008). Vi brukte derfor 24 h eller lenger tidspunkt for å samle hjerner etter alle forhold i denne studien for å sikre at vi bare oppdager ΔFosB. Fordi striatal MSNs omfatter ~95% av alle neuroner i striatum, brukte vi NeuN immunolabeling for å identifisere GFP- nevroner, som er beriket i den motsatte MSN-subtypen (dvs. D2-MSNs i D1-GFP mus og D1-MSNer i D2-GFP mus). Vi fant det D1-GFP mus behandlet med kokain viser en signifikant induksjon av ΔFosB i GFP+/ Neun+ nevroner (D1-MSNs) i NAc-kjernen, NAc-skallet og dStr, mens GFP-/ Neun+ celler (D2-MSNs) viste ingen signifikant induksjon av FFosB i alle striatale regioner (Fig. 1D): toveis ANOVA, NAc-kjernen: narkotika × celletype F(1,12) = 16.41, p <0.05, Bonferroni-posttest: p <0.01; NAc skall: medikament × celletype F(1,12) = 12.41, p <0.05, Bonferroni-posttest: p <0.001; dStr: medikament × celletype F(1,12) = 12.07, p <0.05, Bonferroni-posttest: p <0.01. I samsvar med disse funnene observerte vi i D2-GFP mus ingen signifikant induksjon av ΔFosB i GFP+/ Neun+ nevroner (D2-MSNs), men en signifikant induksjon avΔFosB i GFP-/ Neun+ (D1-MSN) i alle striatal regioner etter kokainbehandling (Fig. 1D): toveis ANOVA, NAc-kjernen: narkotika × celletype F(1,12) = 15.76, p <0.01, Bonferroni-posttest: p <0.0001; NAc skall: medikament × celletype: F(1,12) = 20.33, p <0.05, Bonferroni-posttest: p <0.01; dStr: medikament × celletype: F(1,12) = 35.96, p <0.01, Bonferroni-posttest: p <0.001. Vi undersøkte kinetikken til ΔFosB induksjon i MSNs etter 1, 3 eller 7 d kokaininjeksjoner (20 mg / kg, ip). Vi observerte en signifikant induksjon av ΔFosB i D1-MSNs med 3 eller 7 d kokainbehandling sammenlignet med saltvannsbehandling i alle striatale regioner (Fig. 1F): representativ graf fra dStr; toveis ANOVA, celletype × dag F(2,13) = 17.87, p <0.01, Bonferroni-posttest: p <0.01, p <0.001. Dette er i samsvar med tidsforløpet for ΔFosB-akkumulering i striatum sett tidligere ved Western blotting (Håper et al., 1994) og bekrefter selektiv induksjon av ΔFosB utelukkende i D1-MSNs gjennom et kurs av kokaineksponering.
Vi undersøkte neste gang ΔFosB-induksjon ved immunhistokjemi i MSN-subtyper etter kronisk eksponering for haloperidol (Fig. 2). Tidligere arbeid foreslo indirekte at kronisk haloperidol kunne indusere ΔFosB fortrinnsvis i D2-MSNs (Hiroi og Graybiel, 1996; Atkins et al., 1999), selv om dette hittil ikke har blitt undersøkt direkte. D1-GFP og D2-GFP mus fikk haloperidol (2 mg / kg) i drikkevannet, pH 6.0, mens D1-GFP og D2-GFP kontrollmus fikk regelmessig drikkevann, pH 6.0, for 21 d (3 uker) og hjernen ble samlet på dag 22 (Fig. 2A). Som med kokain, vet vi at all FosB-lignende immunoreaktivitet i striatum på dette tidspunktet representerer ΔFosB, ikke full lengde FosB (Atkins et al., 1999). Vi fant det D1-GFP mus som mottok haloperidol viste ingen signifikant induksjon av ΔFosB i GFP+/ Neun+ nevroner (D1-MSNs) i NAc-kjernen, NAc-shell eller dStr; Imidlertid ble en signifikant økning i ΔFosB observert i GFP-/ Neun+ nevroner (D2-MSNs) i alle striatale regioner (Fig. 2B,C): toveis ANOVA, NAc-kjerne: narkotika × celletype: F(1,10) = 23.29, p <0.05, Bonferroni-posttest: p <0.01; NAc skall: medikament: medikament × celletype: F(1,10) = 30.14, p <0.05, Bonferroni-posttest: p <0.01; dStr: medikament × celletype: F(1,10) = 37.63, p <0.001, Bonferroni-posttest: p <0.0001. Dette ble bekreftet ved undersøkelse av D2-GFP mus: Vi observerte en signifikant induksjon av ΔFosB i GFP+/ Neun+ nevroner (D2-MSNs) i alle tre striatale regioner, men ingen signifikant endring i ΔFosB i GFP-/ Neun+ (D1-MSNs) etter behandling med haloperidol (Fig. 2B,C): toveis ANOVA, NAc-kjerne: narkotika × celletype: F(1,12) = 24.30, p <0.05, Bonferroni-posttest: p <0.05; NAc skall: medikament × celletype: F(1,12) = 26.07, p <0.01, Bonferroni-posttest: p <0.001; dStr: medikament × celletype: F(1,12) = 21.36, p <0.01, Bonferroni-posttest: p <0.01. Gitt at vi observerte et lignende mønster av ΔFosB induksjon i D1-MSN ved gjentatt kokaineksponering i begge D1-GFP (GFP+/ Neun+) Og D2-GFP (GFP-/ Neun+) mus og ved gjentatt haloperidol i D2-MSNs i D1-GFP (GFP-/ Neun+) Og D2-GFP (GFP+/ Neun+) mus, resten av våre eksperimenter brukt D2-GFP mus for å undersøke ΔFosB induksjon i D1-MSNs (GFP-/ Neun+) og D2-MSNs (GFP+/ Neun+) etter andre kroniske stimuli.
Som kontroll undersøkte vi nivåer av CREB-ekspresjon i kokain- og haloperidolbetingelsene for å avgjøre om funnene våre kunne generaliseres til andre transkripsjonsfaktorer (Fig. 3). Vi observerte ingen signifikant forskjell i CREB-ekspresjon mellom kontroll- og medikamentbehandlede mus. Videre observerte vi ingen forskjell på CREB nivåer mellom D2-MSNs og D1-MSNs (Fig. 3B,C).
Distinkte mønstre av ΔFosB-induksjon i MSN-subtyper av misbruk
Fordi tidligere studier har vist at andre stoffer med misbruk kan potensielt indusere ΔFosB i striatal subregions (Perrotti et al., 2008), undersøkte vi ΔFosB i MSN-subtyper etter kronisk eksponering for opiater, EtOH eller A (9) -THC. Vi undersøkte først om kronisk morfineksponering induserer ΔFosB i spesifikke MSN-subtyper på tvers av striatalområder. D2-GFP mus fikk to subkutane implantater av en sham eller morfin (25 mg) pellet på dagene 1 og 3, og hjernene ble samlet på dag 5 (Fig. 4A) når ΔFosB, men ikke FosB, induseres (Zachariou et al., 2006). I slående kontrast til kokain viste begge MSN-subtypene en signifikant (og omtrent sammenlignbar) økning i ΔFosB i NAc-kjernen, NAc-skallet og dStr i morfin-gruppen sammenlignet med sham-kontroller, uten differensialcelle-subtype-induksjon av ΔFosB sett over alle striatala regioner (Fig. 4A): toveis ANOVA; NAc kjerne: narkotika F(1,14) = 75.01, p <0.0001, Bonferroni-posttest: p <0.01 (D2-MSN), p <0.001 (D1-MSN); NAc skall: medikament F(1,14) = 62.87, p <0.0001, Bonferroni-posttest: p <0.01 (D2-MSN), p <0.05 (D1-MSN); dStr: medikament F(1,14) = 60.11, p <0.001, Bonferroni-posttest: p <0.01 (D2-MSN), p <0.05 (D1-MSN).
Vi undersøkte neste mønsteret for induksjon av ΔFosB i MSN-subtyper etter kronisk eksponering for EtOH. D2-GFP mus ble gitt en to-flaskevalgstest for 10% EtOH (flaske A) og vann (flaske B), mens D2-GFP kontrollerer mottatt vann i begge flasker (flasker A og B), for 10 d og hjerner ble samlet på dag 11 (Fig. 4B). Mus som mottok 10% EtOH-flasken, forbrukes betydelig mer EtOH sammenlignet med vann, mens mus som mottok vann i begge flasker viste ingen forskjell i væskekonsum (Fig. 4B): preferanse for flaske A-vanngruppe: 50.00 ± 4.551%, EtOH-gruppe: 84.44 ± 8.511%; Studentens t test p <0.05. Kronisk EtOH-administrasjon resulterte i en signifikant induksjon av ΔFosB selektivt i D1-MSNs i NAc-kjerne, NAc-skall og dStr, uten endring i D2-MSNs (Fig. 4B): toveis ANOVA, NAc-kjerne: narkotika × celletype: F(1,14) = 24.58, p <0.05, Bonferroni-posttest: p <0.05; NAc skall: medikament × celletype: F(1,14) = 36.51, p <0.01, Bonferroni-posttest: p <0.01; dStr: medikament × celletype: F(1,14) = 29.03, p <0.01, Bonferroni-posttest: p < 0.01.
D2-GFP mus ble også behandlet med Δ (9) -THC (10 mg / kg, ip) to ganger daglig for 7 d, og hjernene ble samlet 24 h etter siste injeksjon. På samme måte som kokain- og EtOH-forholdene, observerte vi en signifikant økning av ΔFosB selektivt i D1-MSN i alle striatale regioner hos mus som mottok kronisk A (9) -THC (XNUMX)Fig. 3E): toveis ANOVA, NAc-kjernen: narkotika × celletype F(1,8) = 26.37, p <0.01, Bonferroni-posttest: p <0.01; NAc skall: medikament × celletype: F(1,8) = 44.49, p <0.05, Bonferroni-posttest: p <0.001; dStr: medikament × celletype F(1,8) = 29.30, p <0.05, Bonferroni-posttest: p < 0.01.
Vi undersøkte neste gang om det observerte mønsteret av ΔFosB-induksjon i MSN-subtyper ved undersøkelsesadministrasjon av kokain eller opiater forekommer i betingede paradigmer der mus selvstendig administrerer medikamentet selv. Først, D2-GFP mus ble utdannet til selvadministrerende kokain (0.5 mg / kg / infusjon) på en FR1-skjema for 2 ha-dag i 3-uker, og hjernene ble samlet 24 h etter siste infusjon (Fig. 4D), når ΔFosB, men ikke FosB, er kjent for å bli indusert (Larson et al., 2010). Mus brukte betydelig mer tid på å trykke på den aktive versus inaktive armen (Fig. 4D; Studentens t test p <0.01). Gjennomsnittlig daglig dose kokain var 19.1 mg / kg intravenøst (Fig. 4D), som ligner den intravenøse dosen 20 mg / kg brukt ovenfor (Fig. 1). Som med noncontingent kokain eksponering (Fig. 1), fant vi at kokain selvadministrasjon forårsaket en signifikant induksjon av ΔFosB bare i D1-MSN i alle striatale regioner sammenlignet med saltvannseksponering (Fig. 4D): toveis ANOVA, NAc-kjernen: narkotika × celletype F(1,14) = 21.75, p <0.05, Bonferroni-posttest: p <0.01; NAc skall: medikament × celletype: F(1,14) = 26.52, p <0.01, Bonferroni-posttest: p <0.01; dStr: medikament × celletype F(1,14) = 33.68, p <0.001, Bonferroni-posttest: p <0.001. På samme måte som ikke-kontingent opiat (morfin) eksponering (Fig. 4A), fant vi det D2-GFP mus som selvadministrert heroin (30 μg / kg per infusjon), på en FR1-plan 3 ha-dag for 2-uker undersøkt 24 h etter siste legemiddeleksponering, viste signifikant ΔFosB-induksjon i både D2-MSN og D1-MSN i alle striatala regioner (Fig. 4E): toveis ANOVA, NAc-kjerne: stoff F(1,12) = 68.88, p <0.001, Bonferroni-posttest: p <0.01 (D2-MSN), p <0.05 (D1-MSN); NAc skall: medikament F(1,12) = 80.08, p <0.0001, Bonferroni-posttest: p <0.01 (D2-MSN), p <0.001 (D1-MSN); dStr: medikament F(1,12) = 63.36, p <0.001, Bonferroni-posttest: p < 0.05 (D2-MSN), p <0.05 (D1-MSN). Den gjennomsnittlige daglige dosen for heroin var 0.459 mg / kg, og mus brukte betydelig mer tid på å trykke på den aktive versus inaktive spaken (Studentens t test p <0.05) (Fig. 4E).
Miljøberigelse og appetitive stimuli indusere ΔFosB i både D1-MSN og D2-MSNs
Fordi tidligere studier viste at naturlige belønninger induserer ΔFosB i striatale regioner (Werme et al., 2002; Teegarden og Bale, 2007; Wallace et al., 2008; Solinas et al., 2009; Vialou et al., 2011), med induksjon med hjul som kjører selektivt for D1-MSN (Werme et al., 2002), undersøkte vi om induksjon med andre naturlige fordeler viste cellespesifikkitet. Vi brukte først et juvenilberigelsesparadigm der D2-GFP mus ble plassert i et beriket miljø fra avvenning (3 uker) i en 4 ukeperiode (Fig. 5A). Denne tilnærmingen ble tidligere vist å indusere ΔFosB i mus NAc og dStr (Solinas et al., 2009; Lehmann og Herkenham, 2011). Sammenliknet med normale boligforhold økte det berikede miljøet betydelig ΔFosB i alle striatale regioner, men gjorde det ikke på en celletype-spesifikk måte, med tilsvarende induksjon sett i D1-MSNs og D2-MSNs (DXNUMX-MSNs)Fig. 5A): toveis ANOVA, NAc-kjerne: miljø F(1,12) = 89.13, p <0.0001, Bonferroni-posttest: p <0.0001 (D2-MSN), p <0.0001 (D1-MSN); NAc skall: miljø F(1,12) = 80.50, p <0.0001, Bonferroni-posttest: p <0.001 (D2-MSN), p <0.001 (D1-MSN); dStr: miljø F(1,12) = 56.42, p <0.01, Bonferroni-posttest: p <0.05 (D2-MSN), p <0.05 (D1-MSN).
Vi undersøkte neste ΔFosB-uttrykk i MSN-subtyper etter kronisk appetitiv stimuli. Vi testet først effekten av kronisk sukrose-drikking, som tidligere ble påvist å indusere ΔFosB i rotte NAc (Wallace et al., 2008). D2-GFP mus ble gitt en toflaske valgetest for 10% sukrose (flaske A) og vann (flaske B), mens D2-GFP kontrollerer mottatt vann i begge flasker (flaske A og B) for 10 d og hjerner ble samlet på dag 11 (Fig. 5B). Mus som fikk 10% sukrose forbruket betydelig mer sukrose, mens mus som mottok vann i begge flasker viste ingen forskjell i væskekonsum (Fig. 5B): preferanse for flaske A, vann: 50.00 ± 4.749%, sukrose: 89.66 ± 4.473%; Studentens t test p <0.001. Vi fant at kronisk sukrose-forbruk induserte ΔFosB i NAc-kjerne, NAc-skall og dStr, og at dette skjedde i begge MSN-undertyper (Fig. 5B): toveis ANOVA, NAc-kjerne: behandling F(1,12) = 76.15 p <0.0001, Bonferroni-posttest: p <0.01 (D2-MSN), p <0.01 (D1-MSN); NAc skall: behandling F(1,12) = 63.35, p <0.001, Bonferroni-posttest: p <0.05 (D2-MSN), p <0.01 (D1-MSN); dStr: behandling F(1,12) = 63.36, p <0.001, Bonferroni-posttest: p <0.01 (D2-MSN), p <0.05 (D1-MSN).
Endelig undersøkte vi ΔFosB-uttrykk i MSN-subtyper etter kalorirestriksjon fordi denne tilstanden, som øker den lokomotoriske aktiviteten og motivasjonsstatusen, tidligere ble vist å øke ΔFosB-nivåene i mus NAc (Vialou et al., 2011). D2-GFP mus gikk gjennom en kaloribegrenset protokoll, der de fikk 60% av ad libitum kalorier daglig for 10 d og hjerner ble samlet på dag 11 (Fig. 5C). Kalsiumbegrensning økte ΔFosB-nivåene i NAc-kjernen og NAc-skallet som tidligere demonstrert (Vialou et al., 2011) og økte også ΔFosB nivåer i dStr. Vi observerte imidlertid ingen differensial induksjon i D1-MSNs versus D2-MSNs (Fig. 5C): toveis ANOVA, NAc-kjerne: behandling F(1,12) = 67.94 p <0.0001, Bonferroni-posttest: p <0.01 (D2-MSN), p <0.01 (D1-MSN); NAc skall: behandling F(1,12) = 67.84, p <0.0001, Bonferroni-posttest: p <0.001 (D2-MSN), p <0.01 (D1-MSN); dStr: behandling F(1,12) = 82.70, p <0.0001, Bonferroni-posttest: p <0.001 (D2-MSN), p <0.001 (D1-MSN).
Kronisk sosialt tap og antidepressiv behandling forårsaker differensial induksjon av ΔFosB i MSN subtyper
Vi har tidligere vist at ΔFosB er økt i NAc av mus etter kronisk sosial nederlagsstress (Vialou et al., 2010). Selv om denne induksjonen ble observert i begge mottakelige mus (de som viser skadelige følger av stresset), så vel som hos mus som er motstandsdyktige (de som unnslipper de fleste av disse skadelige effektene), var ΔFosB-induksjon større i den elastiske undergruppen og ble vist direkte å formidle en tilstand av motstandskraft. I den foreliggende studien fant vi påfallende cellulær spesifisitet for ΔFosB induksjon i disse to fenotypiske grupper. D2-GFP mus ble utsatt for 10 d for sosial tapstrykk og separert i følsomme og elastiske populasjoner basert på et mål for sosial interaksjon (Fig. 6A), som korrelerer høyt med andre atferdssymptomer (Krishnan et al., 2007). Mus som utviklet mottakelig oppførsel etter sosial nederlagsstress, viste en signifikant induksjon av ΔFosB i D2-MSN i NAc-kjernen, NAc-skallet og dStr sammenlignet med kontroll og elastiske mus, uten induksjon som var tydelig i D1-MSN. I slående kontrast viste elastiske mus signifikant ΔFosB-induksjon i D1-MSN over alle striatale regioner sammenlignet med følsomme og kontrollmus, uten induksjon som var tydelig i D2-MSN (Fig. 6A; toveis ANOVA, NAc-kjerne: gruppe × celletype F(1,20) = 20.11, p <0.05, Bonferroni-posttest: D2-MSN / mottakelig p <0.05, D1-MSN / elastisk p <0.05; NAc-skall: gruppe × celletype F(1,20) = 27.79, p <0.01, Bonferroni-posttest: D2-MSN / mottakelig p <0.001, D1-MSN / elastisk p <0.01; dStr: gruppe × celletype F(1,20) = 19.76, p <0.01, Bonferroni-posttest: D2-MSN / mottakelig p <0.05, D1-MSN / elastisk p <0.01).
Kronisk behandling med SSRI-antidepressiva, fluoksetin, reverserer depresjonlignende atferd som utsettes av følsomme mus etter kronisk sosial nederlagsstress (Berton et al., 2006). Videre induserer slik behandling ΔFosB i NAc av følsomme så vel som kontrollmus, og vi har vist at slik induksjon er nødvendig for fluoksetins gunstige atferdsmessige effekter (Vialou et al., 2010). Vi undersøkte således cellens spesifisitet av ΔFosB-induksjon etter kronisk fluoksetinadministrasjon. D2-GFP mus fikk fluoxetin (20 mg / kg, ip) for 14 d, og hjernene ble samlet på dag 15 (Fig. 6B). Vi observerte en signifikant induksjon av ΔFosB i D1-MSNs, men ikke i D2-MSN, i fluoksetinbehandlede mus sammenlignet med vehikelkontroller (Fig. 6B; toveis ANOVA, NAc-kjerne: narkotika × celletype F(1,10) = 14.59, p <0.05, Bonferroni-posttest: p <0.01; NAc skall: medikament × celletype: F(1,10) = 26.14, p <0.05, Bonferroni-posttest: p <0.01; dStr: medikament × celletype F(1,10) = 8.19, p <0.05, Bonferroni-posttest: p <0.001).
In vivo-optogenetisk manipulering av NAc-afferente hjernegrupper forårsaker forskjellige mønstre av ΔFosB-induksjon i striatale regioner og MSN-subtyper
Gitt at dopaminerge og glutamatergiske afferente innganger til NAc kan lette belønning som søker og endrer depresjonlignende atferd (Tsai et al., 2009; Covington et al., 2010; Adamantidis et al., 2011; Witten et al., 2011; Britt et al., 2012; Lammel et al., 2012; Stuber et al., 2012; Chaudhury et al., 2013; Kumar et al., 2013; Tye et al., 2013), undersøkte vi ΔFosB induksjon i striatal MSN subtyper etter manipulering av aktivitet av flere viktige avferente hjerneområder. Vi uttrykte viruset ChR2 i hver av flere regioner og aktiverte dem med blått lys (473 nm) som tidligere beskrevet (Gradinaru et al., 2010; Yizhar et al., 2011). Fordi en nylig studie viste at fasisk stimulering med blått lys, etter ikke-celle-selektiv ekspresjon av ChR2 i VTA, resulterte i samme atferdsfenotype som selektiv ChR2 fasestimulering av VTA dopaminneuroner (Chaudhury et al., 2013), uttrykte vi ChR2 ved bruk av AAV-hsyn-ChR2-EYFP i VTA av D2-GFP mus; Kontrollmus ble injisert med AAV-hsyn-EYFP. VTA-seksjoner ble coimmunostainet med tyrosinhydroksylase og GFP for å visualisere ChR2-EYFP-ekspresjon (Fig. 7C). D2-GFP mus som uttrykker ChR2-EFYP eller EYFP alene i VTA, mottok 5 d av 10 min for blå lysfasisk stimulering av VTA som tidligere beskrevet (Koo et al., 2012; Chaudhury et al., 2013) (Fig. 7A), og hjernen ble samlet 24 h etter siste stimulering. Det var ingen desensibilisering av evnen til ChR2 å aktivere VTA dopaminneuroner etter 5 d for stimulering (Fig. 7B). Vi fant at gjentatt phasisk stimulering av VTA-neuroner som uttrykker ChR2-EYFP, øker ΔFosB i begge MSN-subtyper i NAc-kjerne, men bare i D1-MSN i NAc-skall (Fig. 7C; toveis ANOVA, NAc-kjerne: optogenetiske stimuli F(1,16) = 51.97, p <0.0001, Bonferroni-posttest: p <0.001; (begge MSN-undertyper) NAc-skall: optogenetiske stimuli × celletype: F(1,16) = 13.82, p <0.05, Bonferroni-posttest: p <0.01). Vi observerte ingen induksjon av ΔFosB i dStr etter faselysstimulering med blått lys til VTA-uttrykkende ChR2-EYFP sammenlignet med EYFP-kontroller. Disse resultatene bør tolkes med forsiktighet, da vi ikke målrettet selektivt VTA-dopaminneuroner for optisk stimulering, og nylige studier har vist ikke-dopaminerge projeksjonsneuroner i VTA samt betydelig heterogenitet av VTA, noe som kan føre til divergerende atferdsresponser avhengig av avfyring parametere og delpopulasjoner av nevroner som er berørt (Tsai et al., 2009; Lammel et al., 2011, 2012; Witten et al., 2011; Kim et al., 2012, 2013; Tan et al., 2012; van Zessen et al., 2012; Stamatakis og Stuber, 2012; Chaudhury et al., 2013; Tye et al., 2013).
Vi brukte deretter AAV-CaMKII-ChR2-mCherry og AAV-CaMKII-mCherry-vektorer for å uttrykke ChR2-mCherry, eller mCherry alene som en kontroll, i mPFC, amygdala eller vHippo av D2-GFP mus (Fig. 7D-F). ChR2 og mCherry-uttrykk mediert av CaMKII-ChR2-viruset har tidligere vist seg å kolokalisere med CaMKII-ekspresjon, som overveiende merker glutamatergiske nevroner (Gradinaru et al., 2009; Warden et al., 2012). Vi aktiverte celler som uttrykte ChR2 i disse regionene med 20 Hz blå lys for 10 min om dagen for 5 d, og hjernene ble samlet 24 h etter siste stimulering (Fig. 7A). Dette stimuleringsmønsteret oppsto ~27-33 Hz-avfyring, hovedsakelig på grunn av observert dobbeltspaltning. Ingen tilsynelatende desensibilisering av ChR2 oppsto med 5 d for stimulering; Vi observerte imidlertid en liten økning i avfyring fra 1 til 5 d (32-33 Hz) av stimulering. Vi fant at optogenetisk aktivering av mPFC-neuroner resulterte i ΔFosB-induksjon i D1-MSN i NAc-kjerne, mens FFB-induksjon oppstod i begge MSN-subtyper i NAc-skall (Fig. 7D; toveis ANOVA, NAc-kjerne: optogenetiske stimuli × celletype F(1,14) = 10.31, p <0.05, Bonferroni-posttest: p <0.01; NAc skall: optogenetiske stimuli F(1,14) = 57.17, p <0.001, Bonferroni-posttest: p <0.05 (D2-MSN), p <0.01 (D1-MSN)). Ingen endring i ΔFosB-nivåer ble observert i dStr etter mPFC-aktivering. I motsetning til dette induserte optogenetisk aktivering av amygdala-neuroner ΔFosB i begge MSN-undertyper i NAc-kjerne, og selektivt i D1-MSNs i NAc-skall, uten at det skjedde noen endring i dStr (Fig. 7E; toveis ANOVA, NAc-kjerne: optogenetiske stimuli F(1,10) = 78.92, p <0.0001, Bonferroni-posttest: p <0.001 (D2-MSN), p <0.0001 (D1-MSN); NAc skall: optogenetiske stimuli × celletype: F(1,10) = 30.31, p <0.0001, Bonferroni-posttest: p <0.0001). Til slutt forårsaket optogenetisk aktivering av vHippo-neuroner signifikant ΔFosB-induksjon bare i D1-MSNs i både NAc-kjernen og NAc-skallet, med igjen ingen endring observert i dStr (Fig. 7F; toveis ANOVA, NAc-kjerne: optogenetiske stimuli × celletype F(1,10) = 18.30, p <0.05, Bonferroni-posttest: p <0.01; NAc skall: optogenetiske stimuli × celletype: F(1,10) = 22.69, p <0.05, Bonferroni-posttest: p <0.01).
Diskusjon
Den foreliggende studien undersøker ΔFosB-induksjon i D1-MSN og D2-MSN i striatal regioner etter flere kroniske stimuli (Tabell 1). Vi etablerer først muligheten til å bruke D1-GFP og D2-GFP reporterlinjer for å demonstrere selektiv ΔFosB-induksjon i D1-MSN etter kronisk kokain og i D2-MSN etter kronisk haloperidol. Kokainfunnene stemmer overens med tidligere studier (Moratalla et al., 1996; Lee et al., 2006) og den etablerte rollen for ΔFosB i D1-MSNs for å fremme kokainbelønning (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003; Grueter et al., 2013). Vi har tidligere vist at etterforsker- og selvforvaltet kokain induserer ΔFosB i tilsvarende grad i NAc (Winstanley et al., 2007; Perrotti et al., 2008), og viktigere viser vi at begge modi av kokaininntak induserer ΔFosB selektivt i D1-MSN i alle tre striatalregioner. Våre funn er konsistente med tidligere studier som viser at akutt kokain induserer andre umiddelbare tidliggener og fosforylering av flere intracellulære signalproteiner bare i D1-MSN (Bateup et al., 2008; Bertran-Gonzalez et al., 2008). På samme måte er det motsatte mønsteret av ΔFosB-induksjon etter kronisk haloperidol konsistent med blokkaden av denne induksjonen av D2-lignende reseptoragonister (Atkins et al., 1999), og med akutt haloperidols selektive induksjon av umiddelbare tidlige gener og fosforylering av flere signalproteiner i D2-MSN (Bateup et al., 2008; Bertran-Gonzalez et al., 2008).
Som med kokain fant vi at kronisk eksponering for to andre misbruksmidler, EtOH og Δ (9) -THC, induserer ΔFosB selektivt i D1-MSN over alle striatale regioner. Vi har tidligere vist at EtOH induserer ΔFosB i NAc-kjernen, NAc-skallet og dStr, men at Δ (9) -THC signifikant oppregulerer ΔFosB i NAc-kjernen, med en trend sett i de andre regionene (Perrotti et al., 2008). Vi observerte tilsvarende her den største Δ (9) -THC-induksjonen av FFosB i NAc-kjernen i D1-MSNs; vår evne til å demonstrere induksjon i andre striatal regioner er sannsynligvis på grunn av den cellespesifikke analysen som brukes. Interessant nok induserte ΔFosB i begge MSN-subtyper i en sammenlignbar grad over alle striatalregioner, kronisk morfin- og heroin-selvadministrasjon, i motsetning til de andre misbruksmedisinene. En nylig studie viste at akutt morfin induserer c-Fos i D1-MSN, mens naloksonfelt tilbaketrekning etter kronisk morfin inducerer c-Fos i D2-MSN (Enoksson et al., 2012). Selv om vi ikke observerte tegn på opiatavtak i studien, er det tenkelig at mer subtil tilbaketrekking som forekommer med morfin eller heroinadministrasjon på tidspunktet som studeres, er ansvarlig for ΔFosB-induksjonen i D2-MSN som er sett her. Vi viste tidligere at ΔFosB i D1-MSNs, men ikke D2-MSNs, øker givende responser på morfin (Zachariou et al., 2006). Det ville nå være interessant å teste muligheten for at ΔFosB induksjon i D2-MSN bidrar til aversive effekter av opiatuttak. På samme måte bør det potensielle bidraget av legemiddeluttak og trang til ΔFosB-induksjon sett med alle legemidler undersøkes.
Tidligere studier viser at miljømessig anrikning under utvikling induserer ΔFosB i NAc og dStr (Solinas et al., 2009; Lehmann og Herkenham, 2011). Våre data viser at denne akkumuleringen skjer like i D1-MSN og D2-MSN over alle striatal regioner. Berikningsparadigmet ble tidligere vist å stumme givende og lokomotoriske svar på kokain (Solinas et al., 2009); Denne adferdsmessige fenotypen er imidlertid sannsynligvis ikke en konsekvens av ΔFosB-akkumulering fordi ΔFosB-induksjon i D1-MSN-ene alene forbedrer atferdsresponsene mot kokain, mens slik induksjon i D2-MSN ikke har noen merkbar effekt (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003; Grueter et al., 2013). Kronisk sukroseforbruk ble tidligere vist å øke FFosB i NAc, og overekspresjon avFosB, enten i D1-MSNs alene eller i begge subtyper, i NAc øker sukroseforbruket (Olausson et al., 2006; Wallace et al., 2008). Her observerte vi sammenlignbar ΔFosB-induksjon i begge MSN-undertyper i NAc og dStr etter sukrose-drikking. Til slutt viste vi tidligere at induksjon av ΔFosB i NAc medierer bestemte adaptive responser på kaloribegrensning gjennom økt motivasjon for høy fettmat og redusert energiforbruk (Vialou et al., 2011). Samlet viser disse resultatene at ΔFosB-akkumulering i NAc og dStr forekommer i både D1-MSN og D2-MSN som respons på flere naturlige fordeler. Dette funnet er overraskende gitt iakttagelse av at ΔFosB akkumulerer i D1-MSNs bare etter en annen naturlig belønning, kronisk hjulkjøring, og at overekspresjon av ΔFosB i D1-MSNs forbedret hjul kjører mens ΔFosB overeksprimering i D2-MSNs reduseres hjulet kjører (Werme et al., 2002). Hjulkjøring kan imidlertid aktivere forskjellige motorveier, som er ansvarlige for sitt forskjellige mønster av ΔFosB induksjon. Uansett viser resultater med de andre naturlige fordelene at de differensielt styrer ΔFosB i striatum sammenlignet med mer potente legemiddelbelønninger, for eksempel kokain, EtOH og Δ (9) -THC. ΔFosB-induksjon i begge MSN-subtypene under disse naturlig givende forholdene stemmer overens med en nylig studie som viser at actioninitiering for en matbelønning aktiverer begge MSN-undertyper (Cui et al., 2013).
Kronisk sosial nederlagspenning induserer ΔFosB i NAc-skall av følsomme og elastiske mus, men i NAc-kjernen bare i elastiske mus (Vialou et al., 2010). Videre fremmer ΔFosB overekspresjon i D1-MSNs motstandskraft etter kronisk sosial nederlagsstress. Kronisk behandling med fluoksetin forårsaker også ΔFosB-akkumulering i NAc av stress-naive mus og i følsomme mus etter kronisk sosial nederlagsspanning, og ΔFosB-overekspresjon ble vist for å formidle antidepressive-lignende adferdsrespons under sistnevnte tilstander (Vialou et al., 2010). Endelig demonstrerte en tidligere studie ΔFosB-induksjon i begge MSN-subtyper etter kronisk spenningsspenning (Perrotti et al., 2004). Resultatene fra den foreliggende studien, hvor vi viser ΔFosB-induksjon selektivt i D1-MSN i resistente og fluoksetbehandlede mus, men selektivt i D2-MSNs i følsomme mus, gir viktig innsikt i disse tidligere funn og støtter hypotesen om at ΔFosB i D1- MSNer medierer elastisitet og antidepressiv virkning, mens ΔFosB i D2-MSNs kan formidle følsomhet. Ytterligere arbeid er nå nødvendig for å teste denne hypotesen.
Nyere arbeid ved bruk av optogenetikk demonstrerer den sterke rollen som dopaminerge og glutamaterge avferenter til NAc i modulerende belønning og stressresponser (se resultater). Vi benytter disse optogenetiske verktøyene til å undersøke ΔFosB-induksjon i D1-MSN og D2-MSN etter gjentatt aktivering av NAc-afferente regioner. Vi fant at fasisk stimulering av VTA-neuroner, eller aktivering av hovedsakelig glutamatergiske nevroner i amygdala, induserer ΔFosB i D1-MSN i NAc-skall og i begge MSN-undertyper i NAc-kjernen. I motsetning til dette resulterer aktivering av mPFC-neuroner i motsatt mønster av FosB-induksjon, med økte nivåer i D1-MSN i NAc-kjerne, men induksjon i begge MSN-subtyper i NAc-skall. Endelig forårsaker optogenetisk aktivering av vHippo-neuroner ΔFosB-akkumulering bare i D1-MSNer i NAc-kjernen og skallet. VHippo-funnene stemmer overens med nyere studier som viser at hippocampale innganger er mye svakere på D2-MSNs sammenlignet med D1-MSN (MacAskill et al., 2012) og at disse inngangene kontrollerer kokaininducert lokomotiv (Britt et al., 2012). Videre er vår demonstrasjon av ΔFosB-induksjon hovedsakelig i D1-MSN med alle innganger i overensstemmelse med tidligere studier som viser at ΔFosB i D1-MSNs forbedrer belønningssvar på misbrukemidler samt studier som viser at optogenisk stimulering av VTA dopaminneuroner eller mPFC, amygdala eller vHippo terminaler i NAc fremme belønning (Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006; Tsai et al., 2009; Witten et al., 2011; Britt et al., 2012; Grueter et al., 2013).
Endelig er det sannsynlig at det er selektive neuronale ensembler innenfor disse to MSN-subtypene som aktiveres differensielt av positive eller negative stimuli. Dette kan utgjøre vår observasjon av ΔFosB-induksjon i D2-MSN i visse givende forhold (opiater og naturlige belønninger) samt aversive (sosiale nederlag) forhold. Striatum er svært heterogen utover MSN-subtyper, inkludert patch- og matriskekammer i både dorsal og ventral striatum (Gerfen, 1992; Watabe-Uchida et al., 2012). Videre viser tidligere studier aktivering av en svært liten prosentandel av striatalneuronale ensembler av psykostimulerende midler, med forbedret induksjon av FosB gen i disse aktiverte nevronene (Guez-Barber et al., 2011; Liu et al., 2013), selv om det ikke er kjent om disse aktiverte nevronene er D1-MSN eller D2-MSN. Funksjonen av ΔFosB i kjerne versus skallet i formidlende givende og aversive oppførsel er heller ikke kjent. ΔFosB overeksprimering i D1-MSNs økte lydsynapsene i både kjerne og skall, men uttrykk i D2-MSNs reduserte tydelige synapser i skall bare (Grueter et al., 2013). Videre er ΔFosB-induksjon i kjernen mot skallet sannsynligvis formidlet gjennom forskjellige mekanismer, da vi fant kokainmediert CaMKIIa-stabilisering av FosB i skall, men ikke kjerne som fører til større ΔFosB-akkumulering i skallet (Robison et al., 2013). Fremtidige studier som selektivt retter seg mot MSN-undertyper i kjerne versus skall, aktiverte nevonale ensembler eller patch versus matriksrom, vil bidra til å definere adferdsrolle av ΔFosB innenfor disse heterogene regioner.
Samlet sett antyder disse kretsmedierte celletype-selektive induksjonsmønstre av ΔFosB i NAc at belønning og stressende stimuli differensielt involverer forskjellige NAc afferenter for å kode bestemte egenskaper av disse stimuli. Våre resultater gir ikke bare omfattende innsikt i induksjon av ΔFosB i striatal MSN-subtyper ved kroniske stimuli, men illustrerer også bruken ved bruk av ΔFosB som en molekylær markør for å forstå de varige effektene av spesifikke nevrale kretser ved påvirkning av NAc-funksjonen.
Referanser
- Adamantidis AR, Tsai HC, Boutrel B, Zhang F, Stuber GD, Budygin EA, Touriño C, Bonci A, Deisseroth K, de Lecea L. Optogenetisk undersøkelse av dopaminerg modulering av de flere faser av belønningsøkende oppførsel. J Neurosci. 2011, 31: 10829-10835. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.2246-11.2011. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Albin RL, Young AB, Penney JB. Den funksjonelle anatomien til basale ganglia lidelser. Trender Neurosci. 1989, 12: 366-375. doi: 10.1016 / 0166-2236 (89) 90074-X. [PubMed] [Kors Ref]
- Atkins JB, Chlan-Fourney J, Nye HE, Hiroi N, Carlezon WA, Jr, Nestler EJ. Regionsspesifikk induksjon av δFosB ved gjentatt administrering av typiske versus atypiske antipsykotiske medikamenter. Synaps. 1999; 33: 118–128. doi: 10.1002 / (SICI) 1098-2396 (199908) 33: 2 <118 :: AID-SYN2> 3.0.CO% 3B2-L. [PubMed] [Kors Ref]
- Bateup HS, Svenningsson P, Kuroiwa M, Gong S, Nishi A, Heintz N, Greengard P. Celltypespesifikk regulering av DARPP-32 fosforylering av psykostimulerende og antipsykotiske legemidler. Nat Neurosci. 2008, 11: 932-939. doi: 10.1038 / nn.2153. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Berton O, McClung CA, Dileone RJ, Krishnan V, Renthal W, Russo SJ, Graham D, Tsankova NM, Bolanos CA, Rios M, Monteggia LM, Self DW, Nestler EJ. Viktig rolle BDNF i mesolimbic dopaminveien i sosial nederlagsstress. Vitenskap. 2006, 311: 864-868. doi: 10.1126 / science.1120972. [PubMed] [Kors Ref]
- Bertran-Gonzalez J, Bosch C, Maroteaux M, Matamales M, Hervé D, Valjent E, Girault JA. Motsatte mønstre for signalaktivisering i dopamin D1 og D2-reseptor-uttrykkende striatalneuroner som svar på kokain og haloperidol. J Neurosci. 2008, 28: 5671-5685. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1039-08.2008. [PubMed] [Kors Ref]
- Britt JP, Benaliouad F, McDevitt RA, Stuber GD, Wise RA, Bonci A. Synaptisk og atferdsmessig profil av flere glutamatergiske innganger til nucleus accumbens. Neuron. 2012, 76: 790-803. doi: 10.1016 / j.neuron.2012.09.040. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Chan CS, Peterson JD, Gertler TS, Glajch KE, Quintana RE, Cui Q, Sebel LE, Plotkin JK, Heiman M, Heintz N, Greengard P, Surmeier DJ. Stammespesifikk regulering av striatalfenotype i Drd2-eGFP BAC-transgene mus. J Neurosci. 2012, 32: 9124-9132. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.0229-12.2012. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Chaudhury D, Walsh JJ, Friedman AK, Juarez B, Ku SM, Koo JW, Ferguson D, Tsai HC, Pomeranz L, Christoffel DJ, Nectow AR, Ekstrand M, Domingos A, Mazei-Robison MS, Mouzon E, Lobo MK, Neve RL, Friedman JM, Russo SJ, Deisseroth K, et al. Raskt regulering av depresjonsrelaterte atferd ved kontroll av midbrain dopaminneuroner. Natur. 2013, 493: 532-536. doi: 10.1038 / nature11713. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. ΔFosB øker incitamentet til kokain. J Neurosci. 2003, 23: 2488-2493. [PubMed]
- Covington HE, 3rd, Lobo MK, Maze I, Vialou V, Hyman JM, Zaman S, LaPlant Q, Mouzon E, Ghose S, Tamminga CA, Neve RL, Deisseroth K, Nestler EJ. Antidepressiv effekt av optogenetisk stimulering av medial prefrontal cortex. J Neurosci. 2010, 30: 16082-16090. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1731-10.2010. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Cui G, Juni SB, Jin X, Pham MD, Vogel SS, Lovinger DM, Costa RM. Samtidig aktivering av striatal direkte og indirekte veier under tiltakets initiering. Natur. 2013, 494: 238-242. doi: 10.1038 / nature11846. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Enoksson T, Bertran-Gonzalez J, Christie MJ. Nucleus accumbens D2- og D1-reseptor-uttrykksmediet spiny nevroner aktiveres selektivt ved henholdsvis morfinavtak og akutt morfin. Neuropharmacology. 2012, 62: 2463-2471. doi: 10.1016 / j.neuropharm.2012.02.020. [PubMed] [Kors Ref]
- Gerfen CR. Neostriatal mosaikk: flere nivåer av romorganisering i basalganglia. Annu Rev Neurosci. 1992, 15: 285-320. doi: 10.1146 / annurev.ne.15.030192.001441. [PubMed] [Kors Ref]
- Gittis AH, Kreitzer AC. Striatal mikrokredsløft og bevegelsesforstyrrelser. Trender Neurosci. 2012, 35: 557-564. doi: 10.1016 / j.tins.2012.06.008. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Gong S, Zheng C, Doughty ML, Losos K, Didkovsky N, Schambra UB, Nowak NJ, Joyner A, Leblanc G, Hatten ME, Heintz N. En genuttrykksatlas av sentralnervesystemet basert på bakterielle kunstige kromosomer. Natur. 2003, 425: 917-925. doi: 10.1038 / nature02033. [PubMed] [Kors Ref]
- Gradinaru V, Mogri M, Thompson KR, Henderson JM, Deisseroth K. Optisk dekonstruksjon av parkinsonske neurale kretser. Vitenskap. 2009, 324: 354-359. doi: 10.1126 / science.1167093. [PubMed] [Kors Ref]
- Gradinaru V, Zhang F, Ramakrishnan C, Mattis J, Prakash R, Diester I, Goshen I, Thompson KR, Deisseroth K. Molekylære og cellulære tilnærminger for diversifisering og utvidelse av optogenetikk. Celle. 2010, 141: 154-165. doi: 10.1016 / j.cell.2010.02.037. [PubMed] [Kors Ref]
- Graybiel AM. Den basale ganglia. Curr Biol. 2000, 10: R509-R511. doi: 10.1016 / S0960-9822 (00) 00593-5. [PubMed] [Kors Ref]
- Green TA, Alibhai IN, Roybal CN, Winstanley CA, Theobald DE, Birnbaum SG, Graham AR, Unterberg S, Graham DL, Vialou V, Bass CE, Terwilliger EF, Bardo MT, Nestler EJ. Miljøberigelse gir en atferdsfenotype mediert av lav cyklisk adenosinmonofosfatresponselementbindende (CREB) -aktivitet i nukleobatteriene. Biolpsykiatri. 2010, 67: 28-35. doi: 10.1016 / j.biopsych.2009.06.022. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Grueter BA, Robison AJ, Neve RL, Nestler EJ, Malenka RC. ΔFosB modulerer differensielt kjernen accumbens direkte og indirekte banefunksjon. Proc Natl Acad Sci USA A. 2013; 110: 1923-1928. doi: 10.1073 / pnas.1221742110. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Guez-Barber D, Fanous S, Golden SA, Schrama R, Koya E, Stern AL, Bossert JM, Harvey BK, Picciotto MR, Hope BT. FACS identifiserer unikt kokaininducert genregulering i selektivt aktiverte voksne striatalneuroner. J Neurosci. 2011, 31: 4251-4259. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.6195-10.2011. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Heiman M, Schaefer A, Gong S, Peterson JD, Dag M, Ramsey KE, Suárez-Farinas M, Schwarz C, Stephan DA, Surmeier DJ, Greengard P, Heintz N. En translationell profilering tilnærming til molekylær karakterisering av CNS celletyper . Celle. 2008, 135: 738-748. doi: 10.1016 / j.cell.2008.10.028. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Hiroi N, Graybiel AM. Atypiske og typiske neuroleptiske behandlinger induserer forskjellige programmer for transkripsjonsfaktoruttrykk i striatum. J Comp Neurol. 1996; 374: 70–83. doi: 10.1002 / (SICI) 1096-9861 (19961007) 374: 1 <70 :: AID-CNE5> 3.0.CO% 3B2-K. [PubMed] [Kors Ref]
- Hiroi N, Brown JR, Haile CN, Ye H, Greenberg ME, Nestler EJ. FosB-mutante mus: Tap av kronisk kokaininduksjon av Fos-relaterte proteiner og økt følsomhet for kokainens psykomotoriske og givende effekter. Proc Natl Acad Sci US A. 1997; 94: 10397–10402. doi: 10.1073 / pnas.94.19.10397. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Håper BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. Induksjon av et langvarig AP-1-kompleks bestående av endrede fos-lignende proteiner i hjernen ved kronisk kokain og andre kroniske behandlinger. Neuron. 1994, 13: 1235-1244. doi: 10.1016 / 0896-6273 (94) 90061-2. [PubMed] [Kors Ref]
- Kalivas PW, Churchill L, Klitenick MA. GABA og enkephalinprojeksjon fra nukleinsystemet og ventral pallidum til det ventrale tegmentale området. Neuroscience. 1993, 57: 1047-1060. doi: 10.1016 / 0306-4522 (93) 90048-K. [PubMed] [Kors Ref]
- Kaplan GB, Leite-Morris KA, Fan W, Young AJ, Guy MD. Opiat sensibilisering induserer FosB / FosB ekspresjon i prefrontale kortikale, striatal og amygdala hjerneområder. PLOS One. 2011, 6: e23574. doi: 10.1371 / journal.pone.0023574. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Kelz MB, Chen J, Carlezon WA, Jr, Whisler K, Gilden L, Beckmann AM, Steffen C, Zhang YJ, Marotti L, Self DW, Tkatch T, Baranauskas G, Surmeier DJ, Neve RL, Duman RS, Picciotto MR, Nestler EJ. Ekspresjon av transkripsjonsfaktoren ΔFosB i hjernen styrer følsomheten for kokain. Natur. 1999, 401: 272-276. doi: 10.1038 / 45790. [PubMed] [Kors Ref]
- Kim KM, Baratta MV, Yang A, Lee D, Boyden ES, Fiorillo CD. Optogenetisk etterligning av transient aktivering av dopaminneuroner med naturlig belønning er tilstrekkelig for operantforsterkning. PLOS One. 2012, 7: e33612. doi: 10.1371 / journal.pone.0033612. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Kim TI, McCall JG, Jung YH, Huang X, Siuda ER, Li Y, Song J, Song YM, Pao HA, Kim RH, Lu C, Lee SD, Sang IS, Shin G, Al-Hasani R, Kim S, Tan MP, Huang Y, Omenetto FG, Rogers JA, et al. Injiserbar optoelektronikk med mobilskala med applikasjoner for trådløs optogenetikk. Vitenskap. 2013, 340: 211-216. doi: 10.1126 / science.1232437. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Koo JW, Mazei-Robison MS, Chaudhury D, Juarez B, LaPlant Q, Ferguson D, Feng J, Sun H, Scobie KN, Damez-Werno D, Crumiller M, Ohnishi YN, Ohnishi YH, Mouzon E, Dietz DM, Lobo MK, Neve RL, Russo SJ, Han MH, Nestler EJ. BDNF er en negativ modulator av morfinvirkning. Vitenskap. 2012, 338: 124-128. doi: 10.1126 / science.1222265. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Krishnan V, Han MH, Graham DL, Berton O, Renthal W, Russo SJ, Laplant Q, Graham A, Lutter M, Lagace DC, Ghose S, Reister R, Tannøs P, Grønne TA, Neve RL, Chakravarty S, Kumar A , Eisch AJ, Self DW, Lee FS, et al. Molekylære tilpasninger som ligger til grunn for følsomhet og motstand mot sosiale nederlag i hjernebelønningsregioner. Celle. 2007, 131: 391-404. doi: 10.1016 / j.cell.2007.09.018. [PubMed] [Kors Ref]
- Kumar S, Black SJ, Hultman R, Szabo ST, DeMaio KD, Du J, Katz BM, Feng G, Covington HE, 3rd, Dzirasa K. Kortikal kontroll av affektive nettverk. J Neurosci. 2013, 33: 1116-1129. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.0092-12.2013. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Lammel S, Ion DI, Roeper J, Malenka RC. Projeksjonsspesifikk modulering av synkope av dopaminneuron ved aversive og givende stimuli. Neuron. 2011, 70: 855-862. doi: 10.1016 / j.neuron.2011.03.025. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Lammel S, Lim BK, Ran C, Huang KW, Betley MJ, Tye KM, Deisseroth K, Malenka RC. Input-spesifikk kontroll av belønning og aversjon i det ventrale tegmentalområdet. Natur. 2012, 491: 212-217. doi: 10.1038 / nature11527. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Larson EB, Akkentli F, Edwards S, Graham DL, Simmons DL, Alibhai IN, Nestler EJ, Self DW. Striatal regulering av ΔFosB, FosB og cFos under kokain selvadministrasjon og uttak. J Neurochem. 2010, 115: 112-122. doi: 10.1111 / j.1471-4159.2010.06907.x. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Lee KW, Kim Y, Kim AM, HELMIN K, Nairn AC, Greengard P. kokainindusert dendritter i ryggmargen dannelse i D1 og D2 dopamin-reseptor-inneholdende medium pigg neuroner i nucleus accumbens. Proc Natl Acad Sci USA A. 2006; 103: 3399-3404. doi: 10.1073 / pnas.0511244103. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Lehmann ML, Herkenham M. Miljøberigelse gir stressresistens til sosial nederlag gjennom en infralimbisk cortexavhengig nevroanatomisk vei. J Neurosci. 2011, 31: 6159-6173. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.0577-11.2011. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Liu QR, Rubio FJ, Bossert JM, Marchant NJ, Fanous S, Hou X, Shaham Y, Håper BT. Påvisning av molekylære endringer i metamfetaminaktiverte Fos-uttrykkende nevroner fra en enkelt rotte dorsalstriatum ved hjelp av fluorescensaktivert cellesortering (FACS) J Neurochem. 2013 doi: 10.1111 / jnc.12381. doi: 10.1111 / jnc.12381. Advance online publisering. Hentet juli 29, 2013. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Lobo MK, Covington HE, 3rd, Chaudhury D, Friedman AK, Sun H, Damez-Werno D, Dietz DM, Zaman S, Koo JW, Kennedy PJ, Mouzon E, Mogri M, Neve RL, Deisseroth K, Han MH, Nestler EJ. Celltypespesifikt tap av BDNF-signalering etterligner optogenetisk kontroll av kokainbelønning. Vitenskap. 2010, 330: 385-390. doi: 10.1126 / science.1188472. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Lobo MK, Nestler EJ. Den striatalavbalansehandlingen i narkotikamisbruk: forskjellige roller av direkte og indirekte baneformede spiny nevroner. Front Neuroanat. 2011, 5: 41. doi: 10.3389 / fnana.2011.00041. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Lobo MK, Karsten SL, Grey M, Geschwind DH, Yang XW. FACS-array profilering av striatalprojeksjon neuron subtyper i juvenile og voksne mus hjerner. Nat Neurosci. 2006, 9: 443-452. doi: 10.1038 / nn1654. [PubMed] [Kors Ref]
- MacAskill AF, Little JP, Cassel JM, Carter AG. Subcellulær tilkobling underveier banespesifikk signalering i kjernen accumbens. Nat Neurosci. 2012, 15: 1624-1626. doi: 10.1038 / nn.3254. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Maze I, Covington HE, 3rd, Dietz DM, LaPlant Q, Renthal W, Russo SJ, Mekaniker M, Mouzon E, Neve RL, Haggarty SJ, Ren Y, Sampath SC, Hurd YL, Greengard P, Tarakhovsky A, Schaefer A, Nestler EJ. Viktig rolle av histon-metyltransferasen G9a i kokaininducert plastisitet. Vitenskap. 2010, 327: 213-216. doi: 10.1126 / science.1179438. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Mazei-Robison MS, Koo JW, Friedman AK, Lansink CS, Robison AJ, Vinish M, Krishnan V, Kim S, Siuta MA, Galli A, Niswender KD, Appasani R, Horvath MC, Neve RL, Worley PF, Snyder SH, Hurd YL, Cheer JF, Han MH, Russo SJ, et al. Rolle for mTOR-signalering og nevronaktivitet i morfininducerte tilpasninger i dopaminneuroner i ventral tegmentalområdet. Neuron. 2011, 72: 977-990. doi: 10.1016 / j.neuron.2011.10.012. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- McClung CA, Nestler EJ. Regulering av genuttrykk og kokainbelønning av CREB og ΔFosB. Nat Neurosci. 2003, 6: 1208-1215. doi: 10.1038 / nn1143. [PubMed] [Kors Ref]
- McDaid J, Graham MP, Napier TC. Metamfetamininducert sensibilisering endrer differensielt pCREB og ΔFosB gjennom hele limbic kretsen av pattedyrhjernen. Mol Pharmacol. 2006, 70: 2064-2074. doi: 10.1124 / mol.106.023051. [PubMed] [Kors Ref]
- Moratalla R, Vallejo M, Elibol B, Graybiel AM. Dopaminreceptorer av D1-klasse påvirker kokaininducert vedvarende ekspresjon av fosrelaterte proteiner i striatum. NeuroReport. 1996, 8: 1-5. doi: 10.1097 / 00001756-199612200-00001. [PubMed] [Kors Ref]
- Muller DL, Unterwald EM. D1 dopaminreseptorer modulerer δFosB-induksjon i rottestriatum etter intermittent morfinadministrasjon. J Pharmacol Exp Ther. 2005, 314: 148-154. doi: 10.1124 / jpet.105.083410. [PubMed] [Kors Ref]
- Narayan S, Kass KE, Thomas EA. Kronisk haloperidolbehandling resulterer i en reduksjon i uttrykket av myelin / oligodendrocyt-relaterte gener i musens hjerne. J Neurosci Res. 2007, 85: 757-765. doi: 10.1002 / jnr.21161. [PubMed] [Kors Ref]
- Navarro M, Carrera MR, Fratta W, Valverde O, Cossu G, Fattore L, Chowen JA, Gomez R, del Arco I, Villanua MA, Maldonado R, Koob GF, Rodriguez de Fonseca F. Funksjonsinteraksjon mellom opioid- og cannabinoidreseptorer i selvbehandling av narkotika. J Neurosci. 2001, 21: 5344-5350. [PubMed]
- Nelson AB, Hang GB, Grueter BA, Pascoli V, Luscher C, Malenka RC, Kreitzer AC. En sammenligning av striatalavhengig atferd hos villtype og hemizygotiske Drd1a og Drd2 BAC transgene mus. J Neurosci. 2012, 32: 9119-9123. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.0224-12.2012. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Nicola SM. Kjernen accumbens som en del av en basal ganglia action seleksjonskrets. Psykofarmakologi. 2007, 191: 521-550. doi: 10.1007 / s00213-006-0510-4. [PubMed] [Kors Ref]
- Olausson P, Jentsch JD, Tronson N, Neve RL, Nestler EJ, Taylor JR. ΔFosB i kjernen accumbens regulerer matforsterket instrumentell oppførsel og motivasjon. J Neurosci. 2006, 26: 9196-9204. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1124-06.2006. [PubMed] [Kors Ref]
- Perrotti LI, Hadeishi Y, Ulery PG, Barrot M, Monteggia L, Duman RS, Nestler EJ. Induksjon av δFosB i belønningsrelaterte hjernestrukturer etter kronisk stress. J Neurosci. 2004, 24: 10594-10602. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.2542-04.2004. [PubMed] [Kors Ref]
- Perrotti LI, Weaver RR, Robison B, Renthal W, Maze I, Yazdani S, Elmore RG, Knapp DJ, Selley DE, Martin BR, Sim-Selley L, Bachtell RK, Self DW, Nestler EJ. Distinkte mønstre av DeltaFosB induksjon i hjernen av misbruk. Synapse. 2008, 62: 358-369. doi: 10.1002 / syn.20500. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Renthal W, Carle TL, Maze I, Covington HE, 3rd, Truong HT, Alibhai I, Kumar A, Montgomery RL, Olson EN, Nestler EJ. ΔFosB medierer epigenetisk desensibilisering av c-fos-genet etter kronisk amfetamineksponering. J Neurosci. 2008, 28: 7344-7349. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1043-08.2008. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Renthal W, Kumar A, Xiao G, Wilkinson M, Covington HE, 3rd, Maze I, Sikder D, Robison AJ, LaPlant Q, Dietz DM, Russo SJ, Vialou V, Chakravarty S, Kodadek TJ, Stack A, Kabbaj M, Nestler EJ. Genetisk bred analyse av kromatinregulering av kokain avslører en ny rolle for sirtuins. Neuron. 2009, 62: 335-348. doi: 10.1016 / j.neuron.2009.03.026. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Robison AJ, Nestler EJ. Transkripsjonelle og epigenetiske avhengighetsmekanismer. Nat Rev Neurosci. 2011, 12: 623-637. doi: 10.1038 / nrn3111. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Robison AJ, Vialou V, Mazei-Robison M, Feng J, Kourrich S, Collins M, Wee S, Koob G, Turecki G, Neve R, Thomas M, Nestler EJ. Behavioral og strukturelle responser på kronisk kokain krever en feedforward-sløyfe som involverer ΔFosB og kalsium / calmodulin-avhengig proteinkinase II i nucleus accumbens-skallet. J Neurosci. 2013, 33: 4295-4307. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.5192-12.2013. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Smith RJ, Lobo MK, Spencer S, Kalivas PW. Kokain-induserte tilpasninger i D1 og D2 accumbens projiseringsnekroner (en dikotomi som ikke nødvendigvis er synonymt med direkte og indirekte veier) Curr Opin Neurobiol. 2013, 23: 546-552. doi: 10.1016 / j.conb.2013.01.026. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Solinas M, Thiriet N, El Rawas R, Lardeux V, Jaber M. Miljøberigelse i tidlige stadier av livet reduserer atferdsmessige, neurokemiske og molekylære effekter av kokain. Neuropsychopharmacology. 2009, 34: 1102-1111. doi: 10.1038 / npp.2008.51. [PubMed] [Kors Ref]
- Sparta DR, Stamatakis AM, Phillips JL, Hovelsø N, van Zessen R, Stuber GD. Konstruksjon av implanterbare optiske fibre for langsiktig optogenetisk manipulering av nevrale kretser. Nat Protoc. 2012, 7: 12-23. doi: 10.1038 / nprot.2011.413. [PubMed] [Kors Ref]
- Stamatakis AM, Stuber GD. Aktivering av laterale habenula innganger til den ventrale midterbanen fremmer adferdssvikt. Nat Neurosci. 2012, 24: 1105-1107. doi: 10.1038 / nn.3145. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Stuber GD, Britt JP, Bonci A. Optogenetisk modulering av nevrale kretser som ligger til grunn for belønning. Biolpsykiatri. 2012, 71: 1061-1067. doi: 10.1016 / j.biopsych.2011.11.010. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Tan KR, Yvon C, Turiault M, Mirzabekov JJ, Doehner J, Labouèbe G, Deisseroth K, Tye KM, Lüscher C. GABA-neuronene i VTA-kjøretøysystemet Neuron. 2012, 73: 1173-1183. doi: 10.1016 / j.neuron.2012.02.015. [PubMed] [Kors Ref]
- Teegarden SL, Bale TL. Nedgang i kostholds preferanse gir økt følelsesmessighet og risiko for kostholdsfall. Biolpsykiatri. 2007, 61: 1021-1029. doi: 10.1016 / j.biopsych.2006.09.032. [PubMed] [Kors Ref]
- Tsai HC, Zhang F, Adamantidis A, Stuber GD, Bonci A, de Lecea L, Deisseroth K. Phasic-avfyring i dopaminerge neuroner er tilstrekkelig for atferdsmessig kondisjonering. Vitenskap. 2009, 324: 1080-1084. doi: 10.1126 / science.1168878. [PubMed] [Kors Ref]
- Tye KM, Mirzabekov JJ, Warden MR, Ferenczi EA, Tsai HC, Finkelstein J, Kim SY, Adhikari A, Thompson KR, Andalman AS, Gunaydin LA, Witten IB, Deisseroth K. Dopaminneuroner modulerer nevralkoding og uttrykk for depresjonsrelaterte oppførsel. Natur. 2013, 493: 537-541. doi: 10.1038 / nature11740. [PubMed] [Kors Ref]
- Van Zessen R, Phillips JL, Budygin EA, Stuber GD. Aktivering av VTA GABA nevroner forstyrrer belønning forbruk. Neuron. 2012, 73: 1184-1194. doi: 10.1016 / j.neuron.2012.02.016. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Vialou V, Robison AJ, Laplant QC, Covington HE, 3rd, Dietz DM, Ohnishi YN, Mouzon E, Rush AJ, 3rd, Watts EL, Wallace DL, Iñiguez SD, Ohnishi YH, Steiner MA, Warren BL, Krishnan V, Bolaños CA, Neve RL, Ghose S, Berton O, Tamminga CA, et al. ΔFosB i hjernekompensasjonskretser medierer motstandskraft mot stress og antidepressive responser. Nat Neurosci. 2010, 13: 745-752. doi: 10.1038 / nn.2551. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Vialou V, Cui H, Perello M, Mahgoub M, Yu HG, Rush AJ, Pranav H, Jung S, Yangisawa M, Zigman JM, Elmquist JK, Nestler EJ, Lutter M. En rolle for ΔFosB i kaloribegrensningsinducerte metabolske forandringer . Biolpsykiatri. 2011, 70: 204-207. doi: 10.1016 / j.biopsych.2010.11.027. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Wallace DL, Vialou V, Rios L, Carle-Florence TL, Chakravarty S, Kumar A, Graham DL, Green TA, Kirk A, Iñiguez SD, Perrotti LI, Barrot M, DiLeone RJ, Nestler EJ, Bolaños-Guzmán CA. DeltaFosBs innflytelse i kjernen accumbens på naturlig belønningsrelatert oppførsel. J Neurosci. 2008, 28: 10272-10277. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1531-08.2008. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Warden MR, Selimbeyoglu A, Mirzabekov JJ, Lo M, Thompson KR, Kim SY, Adhikari A, Tye KM, Frank LM, Deisseroth K. En prefrontal cortex-hjernestam neuronal projeksjon som styrer respons på atferdsmessig utfordring. Natur. 2012, 492: 428-432. doi: 10.1038 / nature11617. [PubMed] [Kors Ref]
- Watabe-Uchida M, Zhu L, Ogawa SK, Vamanrao A, Uchida N. Hele hjernekartlegging av direkte innganger til midbrain dopaminneuroner. Neuron. 2012, 74: 858-873. doi: 10.1016 / j.neuron.2012.03.017. [PubMed] [Kors Ref]
- Werme M, Messer C, Olson L, Gilden L, Thorén P, Nestler EJ, Brené S. ΔFosB regulerer hjulkjøring. J Neurosci. 2002, 22: 8133-8138. [PubMed]
- Winstanley CA, LaPlant Q, Theobald DE, Green TA, Bachtell RK, Perrotti LI, DiLeone RJ, Russo SJ, Garth WJ, Self DW, Nestler EJ. ΔFosB induksjon i orbitofrontal cortex medierer toleranse mot kokain-indusert kognitiv dysfunksjon. J Neurosci. 2007, 27: 10497-10507. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.2566-07.2007. [PubMed] [Kors Ref]
- Witten IB, Steinberg EE, Lee SY, Davidson TJ, Zalocusky KA, Brodsky M, Yizhar O, Cho SL, Gong S, Ramakrishnan C, Stuber GD, Tye KM, Janak PH, Deisseroth K. Recombinase-driver rotte linjer: verktøy, teknikker og optogenetisk anvendelse på dopamin-mediert forsterkning. Neuron. 2011, 72: 721-733. doi: 10.1016 / j.neuron.2011.10.028. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Yizhar O, Fenno LE, Davidson TJ, Mogri M, Deisseroth K. Optogenetikk i nevrale systemer. Neuron. 2011, 71: 9-34. doi: 10.1016 / j.neuron.2011.06.004. [PubMed] [Kors Ref]
- Yoneyama N, Crabbe JC, Ford MM, Murillo A, Finn DA. Frivillig etanolforbruk i 22 innavlede musestammer. Alkohol. 2008, 42: 149-160. doi: 10.1016 / j.alcohol.2007.12.006. [PMC gratis artikkel] [PubMed] [Kors Ref]
- Zachariou V, Bolanos CA, Selley DE, Theobald D, Cassidy MP, Kelz MB, Shaw-Lutchman T, Berton O, Sim-Selley LJ, Dileone RJ, Kumar A, Nestler EJ. En viktig rolle for DeltaFosB i kjernen accumbens i morfin handling. Nat Neurosci. 2006, 9: 205-211. doi: 10.1038 / nn1636. [PubMed] [Kors Ref]