Etanol betinget stedpreferanse og endringer i ΔFosB Følgende adolescent nikotinadministrasjon Ulike i rotter som viser høy eller lav adferdsreaktivitet til et nytt miljø (2014)

Behav Brain Res. Forfatter manuskript; tilgjengelig i PMC 2015 Jun 5.

Publisert i siste redigert form som:

Behav Brain Res. 2014 Apr 1; 262: 101-108.

Publisert på nettet 2014 Jan 7. gjør jeg:  10.1016 / j.bbr.2013.12.014

PMCID: PMC4457313

NIHMSID: NIHMS554276

Gå til:

Abstrakt

Denne studien avgjorde virkningen av ungdomsnikotinadministrasjon på voksenalkoholpreferanse hos rotter som utviser høy eller lav adferdsreaktivitet i et nytt miljø, og fastslått om nikotin endret ΔFosB i ventralstriatumet (vStr) og prefrontal cortex (PFC) umiddelbart etter administrering av legemiddel eller etter at rotter har modnet til voksen alder.

Dyr ble karakterisert som utholdende (HLA) eller lav (LLA) lokomotorisk aktivitet i det nye åpne feltet på postnatal dag (PND) 31 og mottatt injeksjoner av saltvann (0.9%) eller nikotin (0.56 mg fri base / kg) fra PND 35 -42. Etanol-indusert konditionert stedpreferanse (CPP) ble vurdert på PND 68 etter 8-dager kondisjonering i et forspent paradigme; ΔFosB ble målt på PND 43 eller PND 68. Etter ungdoms nikotineksponering, HLA-dyr viste en CPP når de ble kondensert med etanol; LLA dyr var upåvirket. Videre økte eksponeringen av ungdoms nikotin for 8-dager nivåer av FFosB i limbiske regioner i både HLA- og LLA-rotter, men denne økningen fortsatte i voksenlivet bare i LLA-dyr.

Resultater indikerer at ungdoms nikotineksponering letter etableringen av etanol-CPP i HLA-rotter, og at vedvarende forhøyninger i FFB er ikke nødvendige eller tilstrekkelig for etablering av etanol-CPP i voksen alder. Disse studiene understreker viktigheten av å vurdere adferdsmessig fenotype når man bestemmer atferdsmessige og cellulære effekter av ungdoms nikotineksponering.

nøkkelord: Avhengighet, ungdom, ΔFosB, etanol, nikotin, belønning

1. Innledning

Tallrike studier har vist at høy nyhetssøk og leting er forbundet med økt følsomhet for narkotikabelønning [1-8]. Ungdommer har vist seg å vise større nyhetssøk og utforskning enn voksne [9-11], og flere rapporter viser at ungdom er mer sannsynlig enn voksne for å utvikle seg til avhengighet når man starter medikamentbruk [12-18]. Dermed kan ungdommer være mer mottakelige for de forsterkende og givende effektene av misbrukte rusmidler, og ungdom med høy sensasjonssøkende profil kan utgjøre den mest sårbare befolkningen.

De to stoffene som vanligvis brukes av ungdom er nikotin og alkohol [19, 20], og bevis tyder på at bruken av nikotin påvirker alkoholforbruket. Røyke- og drikkegrad oppstår ofte sammen, med hyppigheten av hver oppførsel som er forbundet med frekvensen til den andre [21]. Grant [22] rapporterte at nesten 29% av personer som begynner å røyke før 14s alder, blir alkoholavhengige og 8% utvikler seg til alkoholmisbruk i løpet av livet. Videre blir 19% av de som begynner å røyke mellom 14 og 16, avhengig av alkohol, mens 7% av disse personene utvikler seg til alkoholmisbruk. Interessant er at personer som ikke begynner å røyke til 17 år, er halvparten like sannsynlig å bli alkoholavhengige eller utvikle seg til avhengighet. Dermed er tidlig påbegynt røyking en sterk forutsetning for livstidsdrikk, og alkoholavhengighet og misbruk [22].

Adolescent nikotineksponering har vist seg å øke de givende effektene av flere stoffer i voksne laboratoriedyr, inkludert nikotin, kokain og diazepam [23-26]. Videre Riley et al. [27] viste at administrering av nikotin til mus under ungdom, men ikke voksen alder, øker følsomheten for tilbaketrekning av etanol når den blir målt i voksen alder, og antydet at ungdomsår representerer en kritisk periode med sensitivitet for nikotin som resulterer i endringer i hjernen som vedvarer til voksen alder. Denne ideen støttes av flere studier som viser at ungdoms eksponering for nikotin fører til en anxiogen tilstand i voksen alder [28-30]. Det er mulig at vedvarende endringer etter ungdoms nikotineksponering innebærer transkripsjonsfaktoren ΔFosB, som har vist seg å gi vedvarende sensibilisering av mesolimbicbanen og å øke følsomheten mot motivasjonsegenskapene til flere rusmidler, inkludert alkohol [31-34], og hvis overeksprimering i det limbiske systemet forbedrer narkotikapreferanser [31, 35]. Interessant viser ungdommer større økninger enn voksne i ΔFosB i nucleus accumbens (NAcc) som svar på administrering av kokain eller amfetamin [36]; Effekten av nikotinadministrasjon under adolescens på ΔFosB er ikke undersøkt. Fordi ungdomsdyr viser økt oppregulering av ΔFosB i forhold til voksne som svar på misbruk, kan de være mer følsomme overfor givende stimuli etter gjentatt eksponering enn tilsvarende eksponerte voksne. Denne ideen støttes av studier som indikerer at ungdomsrotter som etablerer en nikotininducert betinget plasspreferanse (CPP) etter 4-injeksjoner, viser en økning i FosB-immunoreaktivitet (ΔFosB-spleisvarianten ble ikke spesifikt målt) i det ventrale tegmentale området (VTA), NAcc og prefrontal cortex (PFC) umiddelbart etter atferdstesting [37].

Til tross for bevis for at ungdomsår er en periode med økt sensasjonssøkende og første gangs bruk av narkotika, er den nikotinbruken knyttet til økt etanolbruk, og at økt følsomhet overfor misbrukemiddel er forbundet med ΔFosB-akkumulering [31], er virkningen av ungdoms nikotineksponering på ΔFosB-nivåer og dens langsiktige konsekvenser for etanolbelønning uklart. Derfor, denne studien: 1) bestemte effekten av ungdomsnikotinadministrasjon på voksenalkoholpreferanse hos rotter karakterisert under ungdomsåren ved atferdsmessig reaktivitet til et nytt miljø, dvs. utviser høy eller lav lokomotorisk aktivitet; og 2) fastslått hvorvidt nikotin endret ΔFosB i ventralstriatumet (vStr) og PFC av disse dyrene umiddelbart etter administrering i ungdomsårene eller etter at rotter hadde modnet til voksenlivet.

2. metoder

2.1 Materialer

Etanol ble oppnådd fra AAPER Alcohol and Chemical Company (Shelbyville, KY). Alle andre reagenser ble kjøpt fra Sigma-Aldrich Life Sciences (St. Louis, MO) med mindre annet er angitt.

2.2-emner

Den mannlige og kvinnelige avkom (n = 89) av tidsbestemte, gravide rotter (n = 10) ble brukt som emner; Fødselsdagen ble definert som postnatal dag 0 (PND 0). For å sikre tilsvarende utvikling på tvers av kull, ble alle kull kastet til 10-12 pupper (5-6 hanner / 5-6 kvinner) på PND 1, og forblev plassert med sine respektive dams til PND 21, da dyrene ble avventet og plassert i samme kjønn grupper av 3 i standard polypropylen bur med corncob senger. Alle dyr ble plassert ved University of South Florida i et temperatur- og fuktighetsstyrt vivarium på en 12: 12-hr lysmyklus (7 am / 7 pm). Eksperimenter ble utført i lysfasen, og omsorg og bruk av dyr var i samsvar med retningslinjene fastsatt av Institutt for dyrepleie og bruk og National Institutes of Health Guide for pleie og bruk av laboratoriedyr. I samsvar med disse retningslinjene brukte eksperimenter det minste antall dyr per gruppe som er nødvendig for å oppnå meningsfylt data.

2.3 Karakterisering av adferdsreaktivitet til en ny miljø

Lokomotorisk aktivitet ble brukt til å karakterisere den adferdsmessige reaktiviteten til rotter til et nytt miljø. For å oppnå dette ble PND 31 fjernet fra hjemmet og plassert i en sirkelformet arena (100 cm-diameter) under moderat belysning (20 lux) for 5 min. Total avstand flyttet (TDM) ble automatisk tatt opp med et videokamera og analysert ved hjelp av EthoVision-programvare (Noldus Information Technology, Leesburg, VA) som beskrevet [38]. Dyrene ble klassifisert som å vise enten høy (HLA) eller lav (LLA) lokomotorisk aktivitet i det nye åpne feltet ved bruk av en median split-strategi, med den tidligere utstilte aktiviteten i den øvre 50%, og sistnevnte i den nedre 50% i forhold til deres littermates [4].

2.4 Nikotininjeksjoner

Dyr mottok injeksjoner (sc) av enten fosfatbuffert saltvann (PBS, 0.9%) eller nikotinhydrogenbitartrat i PBS (0.56 mg fri base nikotin / kg) en gang daglig i 4 eller 8 dager som begynner på PND 35. Denne dosen av nikotin har blitt vist å øke å reagere på betingede stimuli [39, 40] og øke breakpoints for forsterket respons [41] som indikerer at det er givende og forsterkende, og ble brukt i en tidligere studie av ungdommer [38]. For hver injeksjon ble dyrene transportert i hjemmet til et svakt opplyst rom, plassert i et nytt bur foret med ferskt sengetøy, injisert og returnert til hjemmet.

2.5 Conditioned Place Preference (CPP)

For tiltak av CPP mottok rotter injeksjoner av nikotin fra PND 35-42 og 18 dager etter den siste injeksjonen av nikotin, på PND 60, dyr (n = 40; 4-5 per gruppe) fri adgang til to sammenhengende pleksiglasskamre (hvert kammer: 21 cm bred × 18 cm lang × 21 cm høy) som inneholder tydelige visuelle (vertikale eller horisontale svart og hvite striper) og taktile signaler (gummierte eller sandpapirgulv) i tre 5 min. intervaller. Gjennomsnittlig tid brukt på hver side av apparatet ble brukt til å bestemme baseline kammer preferanse for hvert dyr. Selv om hvert dyr utstilte en sidepreferanse ved baseline, var det ingen tendens i populasjonen for et bestemt kammer å være foretrukket. I løpet av de neste 8-dagene, fra PND 61 til 68, ble et forspent kondisjoneringsparadigme brukt der dyr ble trent til å forbinde det ikke-foretrukne kammer med de subjektive effekter av etanol. For konditionering mottok hvert dyr en injeksjon av etanol (17%; 1.0 g / kg, ip) og ble deretter begrenset til det opprinnelig ikke-foretrukne kammer for 15 min. Denne dosen og konsentrasjonen av etanol har vist seg å etablere en CPP under sen ungdomsår [42] og å øke dopaminen betydelig i NAcc av unge og unge voksne dyr [43, 44]. Kontrolldyr ble begrenset for 15 min til det opprinnelig ikke-foretrukne kammer etter en injeksjon av saltoppløsning (0.9%, ip). Både etanolkondisjonerte og kontrolldyr fikk saltinjeksjon før de ble begrenset til det først foretrukne kammeret for 15 min hver dag. Dermed mottok hvert dyr 2 treningsøkter per dag, en for den første ikke-foretrukne og en for det foretrukne kammer. Ordren av disse øktene ble vekslet hver dag og skjedde om morgenen og ettermiddagen, skilt av minst 5 timer. På PND 69, ca. 16-18 timer etter siste treningsøkt, fikk dyr fri adgang til begge kamrene for 5 min, og tiden i hvert kammer ble målt for å vurdere CPP. En preferansepunkt ble beregnet ved å subtrahere tiden som ble brukt i det først foretrukne kammeret fra tiden brukt i det i utgangspunktet ikke-foretrukne kammer.

2.6 Western Blot Analyser

For immunoblot-analyser ble rotter deapitert raskt og vStr og PFC isolert 24 timer etter enten 4th eller 8th nikotininjeksjonen henholdsvis på henholdsvis PND 39 eller 43 (n = 32; 4 per gruppe) eller 26 dager etter 8th-injeksjonen på PND 69 (n = 16; 4 per gruppe), tilsvarende den dagen CPP ble vurdert i en egen gruppe dyr. Vev ble raskt frosset på tøris og lagret ved -80 ° C inntil homogenisert som beskrevet [38]. Proteiner ble separert ved natriumdodecylsulfatpolyakrylamidgelelektroforese (10% polyakrylamid) og overført elektroforetisk til polyvinylidenfluoridmembraner. Membranene ble blokkert for 1 time i Tris-bufret saltoppløsning inneholdende 0.1% Tween 20 og 5% ikke-tørr tørrmelk. Deretter ble primær antistoff [FosB (5G4) # 2251, 1: 4000; Cell Signaling, Danvers, MA], som gir robust merking av ΔFosB [45] ble tilsatt i blokkeringsoppløsning og membranene ble inkubert natten over ved 4 ° C. Seksten timer senere ble membranene vasket og inkubert med sekundært antistoff [geit-anti-kanin IgG-HRP, 1: 2000, Santa Cruz Biotechnology, Inc., Santa Cruz, CA] i blokkeringsoppløsning for 1 time ved romtemperatur og signaler visualisert ved å øke kjemiluminescensen. Etter immunodeteksjon ble blottene fjernet, blokkert og inkubert med et primært antistoff rettet mot p-tubulin [H-235, Santa Cruz Biotechnology, Inc., 1: 16,000] som en lastekontroll. 35 / 37 kDa-båndet som representerer ΔFosB og 50 kDa-båndet tilsvarende β-tubulin ble kvantifisert på hver blot ved bruk av et densitometer og Un-Scan-It gel-digitaliseringsprogramvare (Silk Scientific Inc., Orem, Utah). Den optiske tettheten til den førstnevnte ble normalisert til sistnevnte for hver prøve, og resultatene ble uttrykt som prosent av tilsvarende saltkontroller på hver blot for å eliminere variabilitet over blottene.

2.7 Statistiske analyser

En 4-faktor variansanalyse (ANOVA) ble brukt for å bestemme effekter på CPP [(mann eller kvinne) × (HLA eller LLA) × (saltoppløsning eller nikotineksponering) × (saltoppløsning eller etanol-kondisjonering)] og Tukeys test ble brukt post hoc for å fastslå betydelige forskjeller mellom grupper. En 3-faktor ANOVA ble brukt for å bestemme forskjeller i ΔFosB mellom HLA- og LLA-dyr av hann og hun [(hann eller hunn) × (HLA eller LLA) × (saltvann eller nikotin)] med Studentens t-test utført post hoc for å fastslå signifikant forskjeller mellom grupper. Et nivå på p <0.05 ble akseptert som bevis på en signifikant effekt. Fordi prøvestørrelsen i disse studiene var liten, noe som førte til redusert statistisk kraft, effektstørrelse (η2ρ) eller Cohens D) ble bestemt for alle analyser og ikke-signifikante effekter med en effektstørrelse større enn 0.06 (η2ρ) eller 0.4 (D) er rapportert.

3. resultater

3.1 Behavioral Reaktivitet til et nytt miljø

Lokomotorisk aktivitet utstilt av unge rotter i et nytt åpent felt for 5 min er vist i Figur 1. TDM ble normalt distribuert (Kolmogorov-Smirnov D = 0.083, p> 0.05), med dyr som hadde et bevegelsesområde mellom 4339 og 7739 cm / 5 min. Median TDM var 5936 cm / 5 min med ett dyr ved medianen (vist i den grå sirkelen), som ble fjernet fra videre studier. TDM for HLA- og LLA-gruppene var signifikant forskjellige [t (86) = 12.15, p <0.05; Cohens D = 2.56] med en TDM på 6621 TDM ± 71 cm / 5 min for HLA-dyr og 5499 ± 59 cm / 5 min for LLA-dyr. Dyr ble systematisk tildelt eksperimentelle grupper i henhold til atferdsreaktivitet mot det nye miljøet for å sikre at alle gruppene utviste ekvivalens i romanaktivitet i åpent felt, og inneholdt like mange HLA- og LLA-dyr (Tabell 1). Videre ble ikke mer enn 1 hann og 1 kvinne fra et gitt kull tildelt hver gruppe.

Fig. 1  

Klassifisering av adferdsmessig reaktivitet hos ungdomsrotter til et nytt miljø. Den lokomotoriske aktiviteten til ungdomsdyr (N = 89) ble bestemt ved å måle total avstand flyttet (TDM) i et nytt åpent felt for 5 min. Dyrene ble klassifisert ...
Tabell 1  

Nye åpne feltaktiviteter utstilles av ungdomsrotter

3.2-etanol-CPP i voksenlivet etter nikotineksponering under ungdomsårene

Det første settet av eksperimenter bestemte om nikotineksponering i ungdomsårene økte sårbarheten for alkoholens givende effekter i voksen alder, og ble fastslått om responsene var avhengige av atferdsmessige reaktivitet hos rotter til et nytt miljø. Etter klassifisering av rotter som HLA eller LLA fikk dyr injeksjoner av saltvann eller nikotin fra PND 35-42, og CPP til etanol ble bestemt når rotter var unge voksne på PND 69. Resultatene vises i Figur 2. ANOVA indikerte en signifikant 3-veis interaksjon blant roman åpen feltaktivitet (HLA eller LLA), nikotineksponering og etanol-kondisjonering [F (1,19) = 5.165, p <0.05], med en observert effekt på 0.578 og en estimert effekt størrelse (η2ρ) av 0.214. Ingen signifikante forskjeller ble observert mellom menn og kvinner som en hovedvirkning eller interaksjon og effektstørrelsen (η2ρ) var i alle tilfeller mindre enn 0.06, noe som indikerer at denne variabelen hadde liten innvirkning på de observerte resultatene. HLA-dyr eksponert for nikotin i ungdomsårene og kondisjonert med etanol i voksen alder utviste en preferanse for etanolparret kammer sammenlignet med HLA-dyr som enten var nikotineksponert og saltkondisjonert eller saltoppløst og etanolkondisjonert [p <0.05]. Nikotineksponerte LLA-dyr så ut til å utvise en aversjon mot det etanolparede kammeret sammenlignet med korresponderende saltoppløsningsdyr med en effektstørrelse (Cohen's D) på 0.80, men denne effekten nådde ikke betydning [t (7) = 1.346, p> 0.05] med en observert effekt på 0.425. Således indikerte data at HLA-ungdommer har en sårbarhet overfor etanolbelønning som kan startes, eller initieres, av ungdomseksponering for nikotin, mens LLA og saltvannseksponerte HLA-dyr viser respons på etanol typisk for voksne rotter [42, 46].

Fig. 2  

Effekter av ungdoms nikotineksponering på etanol-indusert konditionert stedpreferanse (CPP) hos voksne. Rotter ble klassifisert som å vise HLA eller LLA på PND 31 som beskrevet, og fikk injeksjoner av enten saltvann (0.9%) eller nikotin (0.56 mg fri base / kg) ...

3.3 ΔFosB i ungdomsår under gjentatt nikotineksponering

Fordi økninger i ΔFosB i limbiske strukturer øker stoffets preferanse [15,16], bestemte eksperimenter om ungdoms nikotineksponering hadde en differensiell effekt på nivåene av denne transkripsjonsfaktoren i vStr og PFC fra HLA og LLA-rotter. Etter atferdsklassifisering fikk mannlige og kvinnelige rotter injeksjoner av enten saltoppløsning eller nikotin for 4 eller 8 dager som begynte på PND 35. Hjerneprøver ble isolert 24 timer etter den endelige injeksjonen på henholdsvis PND 39 eller 43, og underkastet Western immunoblot-analyser. Resultater av ΔFosB målinger i vStr (Figur 3) indikerte en signifikant hovedeffekt av både antall dager med injeksjoner [F (1, 16) = 4.542, p <0.05; η2ρ=0.221] og legemiddeleksponering [F (1, 16) = 18.132, p <0.05; η2ρ=0.531] og en interaksjon mellom stoffeksponering og fenotype som nærmet seg betydning [F (1, 16) = 3.594, p = 0.076; η2ρ=0.183]. Det var ingen signifikante forskjeller observert mellom menn og kvinner som en hovedvirkning eller interaksjon, og effektstørrelse (η2ρ) var under 0.025 i alle tilfeller, noe som indikerer at sex hadde liten effekt på de observerte resultatene. Fire dager med nikotineksponering økte ΔFosB-nivåene betydelig (p <0.05) bare i vStr av HLA-rotter, og denne økningen vedvarte etter 8 dager med nikotineksponering, en tid da nikotin også signifikant (p <0.05) økte ΔFosB-nivåer i vStr fra LLA rotter. Analyse av ΔFosB i PFC avdekket en signifikant interaksjon mellom antall dager med injeksjoner og legemiddeleksponering [F (1, 16) = 7.912, p = 0.05; η2ρ=0.331]. Det var ingen signifikante forskjeller observert mellom menn og kvinner som en hovedvirkning eller interaksjon; Men samspillet mellom sex med injeksjons- og legemiddeleksponeringstidspunktet nærmet seg betydning (p = 0.055; η2ρ=0.211) med menn som har en tendens til å utvise høyere ΔFosB-verdier etter 4 dagers nikotin enn kvinner. Samlet sett var nivåene av ΔFosB i PFC uendret etter 4 dagers nikotineksponering hos enten HLA- eller LLA-dyr, men 8 dager med nikotineksponering førte til tilsvarende signifikante (p <0.5) økninger i ΔFosB i vev fra både HLA- og LLA-rotter. Dermed hadde nikotin en differensiell tidseffekt på nivåer av ΔFosB i vStr fra HLA- og LLA-rotter, men ikke på nivåer i PFC.

Fig. 3  

Effekter av ungdoms nikotineksponering på nivåer av ΔFosB i ventralstriatum og prefrontal cortex. Rotter ble klassifisert som å vise HLA eller LLA på PND 31 som beskrevet, mottatt injeksjoner av enten saltoppløsning (0.9%) eller nikotin (0.56 mg fri ...

3.4 ΔFosB i voksenlivet etter nikotineksponering under ungdomsårene

For å avgjøre om nikotininducerte forhøyninger i ΔFosB observert i ungdomsårene vedvarende gjennom ung voksenliv, mottok dyr injeksjoner av saltvann eller nikotin for 8 dager fra PND 35-42 og 27 dager senere på PND 69, vStr og PFC ble isolert og ΔFosB kvantifisert. Resultater av ΔFosB målinger i vStr (Figur 4) indikerte en signifikant hovedeffekt av begge fenotypene [F (1, 16) = 14.349, p <0.05; η2ρ=0.642] og legemiddeleksponering [F (1, 16) = 7.368, p <0.05; η2ρ=0.479]. Tilsvarende indikerte resultater av ΔFosB-målinger i PFC en signifikant hovedeffekt av fenotype [F (1, 16) = 9.17, p <0.05; η2ρ=0.534] og legemiddeleksponering [F (1, 16) = 10.129, p <0.05; η2ρ=0.559]. Det var ingen signifikante forskjeller observert mellom menn og kvinner som en hovedvirkning eller interaksjon for ΔFosB målinger i vStr eller PFC. Men effektstørrelsen (η2ρ) for hovedeffekten av kjønn var henholdsvis 0.143 og 0.191 for vStr og PFC, med menn som hadde en tendens til å utvise høyere ΔFosB-verdier enn kvinner. Nivåene av ΔFosB var uendret i både vStr og PFC hos HLA-dyr som fikk nikotin i ungdomsårene i forhold til deres kollegaeksponerte kolleger. I motsetning til dette var nivåene av ΔFosB i både vStr og PFC fra LLA-rotter som fikk nikotin i ungdomsårene signifikant (p <0.05) større enn de fra saltvannsinjiserte LLA-dyr [vStr t (3) = 2.47, p <0.05; PFC t (3) = 2.013, p <0.05] eller nikotininjiserte HLA-dyr [vStr t (6) = 3.925, p <0.05; PFC t (6) = 2.864, p <0.05]. Således, selv om 8 dager med ungdoms nikotineksponering førte til umiddelbar økning i ΔFosB-nivåer i vStr og PFC fra både HLA- og LLA-dyr, vedvarte denne effekten bare i voksen alder hos LLA-dyr.

Fig. 4  

Effekter av ungdoms nikotineksponering på nivåer av ΔFosB i ventralstriatum og prefrontale cortex hos voksne. Rotter ble klassifisert som å vise HLA eller LLA på PND 31, mottatt 8 injeksjoner av enten saltvann (0.9%) eller nikotin (0.56 mg fri ...

4. Diskusjon

Den foreliggende studien viser at eksponering for nikotin under ungdomsårene har forskjellig effekt på etanol-CPP og endringer i FosB i limbiske regioner fra rotter med forskjellige adferdsreaktiviteter til et nytt miljø. Adolescent nikotineksponering lette etableringen av et etanol-CPP i voksenlivet bare hos dyr som hadde høy lokomotorisk aktivitet i det nye miljøet i ungdomsårene. Videre, selv om ungdoms nikotineksponering økte nivåene avΔFosB i vStr og PFC etter 8 administreringsdagen, fortsatte denne økningen kun i voksenlivet hos dyr som viste lav lokomotorisk aktivitet i et nytt miljø.

Resultatene indikerer således at effekten av ungdoms nikotineksponering på etanol-CPP i voksen alder avhenger av den adferdsmessige fenotypen til dyrene, og foreslår at vedvarende forhøyninger i FosB i limbiske områder ikke er nødvendige eller tilstrekkelige for å lette et etanol-CPP i voksen alder.

Funnet om at ungdoms nikotineksponering letter en CPP til etanol i voksen alder hos HLA-dyr, er i samsvar med funn at personer med økt atferdsreaktivitet overfor nye stimuli har større følsomhet overfor de givende effektene av misbrukte forbindelser enn personer med lavere reaktivitet [1-8]. Det skal imidlertid bemerkes at en CPP kan produseres ved forsterkning av spesifikke atferd under kondisjonering eller som følge av betingede medisinske effekter [47], og derfor bør forsiktighet brukes når man tolker CPP-resultater som indikativ for økt legemiddelbelønning. Faktisk Smith et al. [48] observert ikke økt etanolinntak hos voksne Sprague-Dawley-rotter etter ungdoms nikotineksponering, noe som tyder på at de givende egenskapene til etanol ikke ble endret ved tidligere erfaring med nikotin. Imidlertid brukte disse forfatterne et kontinuerlig eksponeringsparadigm i løpet av 21-dager og skiltet ikke dyr basert på lokomotorisk aktivitet i et nytt miljø. Resultatene av den foreliggende studien antyder at konsekvensene av daglige injeksjoner av nikotin kan avvike fra de som produseres ved kontinuerlig nikotineksponering og vise betydningen av å skille mellom HLA og LLA-rotter, en forskjell som kan være spesielt viktig når man studerer ungdom. Selv om mange etterforskere har rapportert at ungdomsbefolkningen kan være mer følsom overfor de givende og forsterkende effektene av narkotika [49-51], denne observasjonen reflekterer sannsynligvis utviklingsmessigheten for ungdom å ha egenskaper av HLA dyr [10]. Faktisk har studier i den menneskelige befolkningen vist at sensasjonssøkende topper under ungdomsårene og avtar etterpå, med de som opprettholder ungdomslignende sensasjonssøkende som mest sannsynlig å eskalere alkoholbruk [52].

Resultater som indikerer en differensiell effekt av ungdoms nikotineksponering på ΔFosB i hjernen fra HLA- og LLA-rotter understreker iboende forskjeller mellom disse gruppene av dyr. Resultatene viser en klar økning i FosB-nivåene i vStr og PFC fra begge grupper av rotter etter 8 dager med ungdoms nikotineksponering, men denne effekten fortsatte bare i voksenlivet i hjernen fra LLA-rotter. Soderstrom et al. [53] viste at 10-dager med nikotineksponering (0.4 mg / kg, ip) fra PND 34-43 økte FosB-immunoreaktiviteten i NAcc ved 37 dager etter den siste nikotininjeksjonen, men disse forfatterne mente ikke spesifikt ΔFosB eller karakteriserer den adferdsmessige fenotypen av dyrene. Resultater som indikerer at lengre stigninger i ΔFosB etter ungdoms nikotineksponering bare forekommer hos LLA-ungdommer, antyder at LLA-ungdommer er mer "voksenlignende" enn deres HLA-kolleger. Faktisk er en langvarig forhøyelse av ΔFosB følgende legemiddeladministrasjon blitt demonstrert gjentatte ganger hos voksne dyr [31, 33, 34].

Det var ventet at HLA-dyr utsatt for nikotin under ungdomsårene ville demonstrere både et etanolinducert CPP i voksen alder og en vedvarende forhøyelse av ΔFosB som antagelig sensibiliserte belønningsveiene. Imidlertid viser resultatene at vedvarende forhøyninger i ΔFosB etter ungdoms nikotineksponering ikke er nødvendige eller tilstrekkelige for etablering av etanol-CPP i voksen alder. Fordi det partisk CPP-paradigmet som brukes i denne studien er følsomt overfor de anxiolytiske effektene av etanol [54, 55], kan den etanolinduserte CPP som er observert etter ungdoms nikotineksponering, formidles av endringer i følsomhet for etanols angstdempende effekter, snarere enn resultatet av en sensibilisert belønningsvei. Voksne dyr som er utsatt for nikotin i ungdomsårene, har økt følsomhet for stress og angst i voksen alder, som det fremgår av forhøyet kortikosteron [28], redusert utforskning av det nye åpne feltet og redusert tid i de åpne armene til den forhøyede pluss labyrinten [29, 30]. Således virker det sannsynlig at voksne dyr utsatt for nikotin som ungdommer kan vise et etanol-CPP i et forspent paradigme som en følge av de anxiolytiske egenskapene til etanol. Interessant kan dyr som utviser forhøyet AVFosB-uttrykk, være mindre følsomme overfor stress og angst som indikert ved økt tid brukt i de åpne armer av den forhøyede pluss labyrinten [56], øk svømmetiden i Porsolt tvunget svømmetest [56], økt motstandskraft etter sosiale nederlagsstress [57] og en redusert kortikosteronrespons mot spenningsspenning [58]. Nikotin-eksponerte LLA-dyr, som utviser vedvarende ΔFosB-ekspresjon som voksne, kan således ikke finne de anxiolytiske effektene av etanolbelønning, og som en konsekvens, mislykkes i å vise en CPP i det forspente paradigmet. Faktisk viste etanolinsprøytede LLA-dyr en stor reduksjon (D = 0.80) i tid brukt på den etanolparede siden sammenlignet med saltvannsinjiserte LLA-dyr, hvilket tyder på et etanol-indusert, betinget stedaversjon. Videre studier er nødvendige for å bekrefte forskjeller mellom HLA og LLA dyr i engstelig oppførsel og stress følsomhet etter ungdoms nikotin eksponering.

Selv om det ikke var observert statistisk signifikante forskjeller mellom mannlige og kvinnelige dyr, var det noen moderate til store kjønnsrelaterte effekter. ΔFosB-målinger i PFC var omtrent 25% lavere hos mannlige ungdommer enn deres kvinnelige motsvarigheter etter 4-saltinjeksjon, og om 19% høyere hos hann enn kvinnelige ungdommer etter 4-nikotininjeksjoner, noe som tyder på at ungdoms hanner kan vise en økning i ΔFosB etter færre eksponeringer til nikotin enn unge kvinner. I tillegg var ΔFosB-målinger 15-17% høyere i vStr og PFC hos voksne hanner enn observert hos voksne kvinner, uansett om disse dyrene ble utsatt for saltvann eller nikotin som ungdom. Sistnevnte funn er i samsvar med en rapport som viser at voksne menn utviser noe høyere nivåer av ΔFosB i kjernen accumbens kjerne og skallområder enn deres kvinnelige kolleger, og at denne forskjellen er tilstede hos dyr injisert med enten saltvann eller kokain (15 mg / kg) for 2 uker som indikerer at denne forskjellen er uavhengig av stoffeksponering [45]. Etter vår erfaring har ingen studier av ungdoms- eller voksne dyr undersøkt kjønnsforskjeller i ΔFosB-ekspresjon etter nikotineksponering; disse funnene garanterer videre undersøkelse.

Alt i alt viser ungdomsdyr som viser forskjeller i atferdsmessig reaktivitet overfor et nytt miljø også forskjeller i: 1) de langsiktige konsekvensene av nikotineksponering på følsomhet for etanolets effekter i voksen alder; 2) induksjon av ΔFosB under gjentatt eksponering for nikotin; og 3) persistens av ΔFosB etter gjentatt eksponering for nikotin. Disse funnene gir grunnlag for å undersøke forskjeller i de iboende sårbarhetene til ungdyr, egenskaper som kan screenes ved hjelp av relativt enkle atferdsmessige tiltak.

Høydepunkter

  • Ungdoms nikotineksponering resulterer i en alkohol-CPP i høy sensasjon som søker voksne
  • Adolescent nikotineksponering øker ΔFosB-ekspresjon
  • ΔFosB-uttrykk etter ungdoms nikotin vedvarer til voksenlivet hos personer med lav følsomhet

Erkjennelsene

Forskning ble støttet av staten Florida og NIAAA av National Institutes of Health under prisnummer F32AA016449. Innholdet er bare forfatterens ansvar og representerer ikke nødvendigvis den offisielle visningen av staten Florida eller National Institutes of Health.

Fotnoter

Ansvarsfraskrivelse: Dette er en PDF-fil av et unedited manuskript som har blitt akseptert for publisering. Som en tjeneste til våre kunder gir vi denne tidlige versjonen av manuskriptet. Manuskriptet vil gjennomgå copyediting, typeetting og gjennomgang av det resulterende beviset før det publiseres i sin endelige form. Vær oppmerksom på at under produksjonsprosessen kan det oppdages feil som kan påvirke innholdet, og alle juridiske ansvarsfraskrivelser som gjelder for journalen gjelder.

Referanser

[1] Dellu F, Piazza PV, Mayo W, Le Moal M, Simon H. Nyhetssøkende hos rotter - bioadferdsmessige egenskaper og mulig sammenheng med den sensasjonssøkende egenskapen hos mennesket. Nevropsykobiologi. 1996; 34: 136–45. [PubMed]
[2] Deminiere JM, Piazza PV, Le Moal M, Simon H. Eksperimentell tilnærming til individuell sårbarhet for psykostimulerende avhengighet. Neurosci Biobehav Rev. 1989; 13: 141-7. [PubMed]
[3] Klebaur JE, Bardo MT. Individuelle forskjeller i nyhetssøk på lekeplassen labyrint forutser amfetaminkonditionert stedpreferanse. Pharmacol Biochem Behav. 1999, 63: 131-6. [PubMed]
[4] Klebaur JE, Bevins RA, Segar TM, Bardo MT. Individuelle forskjeller i atferdsresponser til nyhet og amfetamin selvadministrasjon hos mannlige og kvinnelige rotter. Behav Pharmacol. 2001, 12: 267-75. [PubMed]
[5] Nadal R, Armario A, Janak PH. Positivt forhold mellom aktivitet i et nytt miljø og operant etanol selvadministrasjon hos rotter. Psykofarmakologi (Berl) 2002; 162: 333-8. [PubMed]
[6] Piazza PV, Deminiere JM, Le Moal M, Simon H. Faktorer som forutsier individuell sårbarhet for amfetamin selvadministrasjon. Vitenskap. 1989, 245: 1511-3. [PubMed]
[7] Zheng X, Ke X, Tan B, Luo X, Xu W, Yang X, et al. Følsomhet for morfinplassering: forhold til stressinducert lokomotiv og nyhetssøkende oppførsel hos unge og voksne rotter. Pharmacol Biochem Behav. 2003, 75: 929-35. [PubMed]
[8] Zheng XG, Tan BP, Luo XJ, Xu W, Yang XY, Sui N. Nyhetssøkende atferd og stressinducert lokomotiv hos rotter av ungdomsperiode differensielt relatert til morfinplassering i voksen alder. Behav Prosesser. 2004, 65: 15-23. [PubMed]
[9] Crawford AM, Pentz MA, Chou CP, Li C, Dwyer JH. Parallelle utviklingsbaner av sensasjonssøk og vanlig stoffbruk hos ungdom. Psychol Addict Behav. 2003, 17: 179-92. [PubMed]
[10] Philpot RM, Wecker L. Avhengighet av ungdoms nyhetssøkende oppførsel på responsfenotype og effekter av apparatskalering. Behav Neurosci. 2008, 122: 861-75. [PubMed]
[11] Spyd LP. Den ungdomshjerne og aldersrelaterte atferdsmessige manifestasjoner. Neurosci Biobehav Rev. 2000; 24: 417-63. [PubMed]
[12] Anthony JC, Petronis KR. Tidlig bruk av stoffet og risiko for senere legemiddelproblemer. Drug Alcohol Depend. 1995, 40: 9-15. [PubMed]
[13] Bonomo YA, Bowes G, Coffey C, Carlin JB, Patton GC. Teenage drikking og begynnelsen av alkoholavhengighet: en kohortstudie over syv år. Avhengighet. 2004, 99: 1520-8. [PubMed]
[14] Grant BF, Stinson FS, Harford TC. Alder ved begynnelsen av alkoholbruk og DSM-IV alkoholmisbruk og avhengighet: en 12-års oppfølging. J Subst Abuse. 2001, 13: 493-504. [PubMed]
[15] Kandel DB, Yamaguchi K, Chen K. Scenarier for progresjon i legemiddelinnblanding fra ungdom til voksenliv: Ytterligere bevis for gateway-teorien. J Stud Alkohol. 1992, 53: 447-57. [PubMed]
[16] Lynskey MT, Heath AC, Bucholz KK, Slutske WS, Madden PA, Nelson EC, et al. Eskalering av narkotikabruk hos cannabisbrukere som begynner med tidlig bruk, mot tvillingkontroller. Jama. 2003, 289: 427-33. [PubMed]
[17] Patton GC, McMorris BJ, Toumbourou JW, Hemphill SA, Donath S, Catalano RF. Pubertet og begynnelsen av stoffbruk og misbruk. Pediatrics. 2004, 114: e300-6. [PMC gratis artikkel] [PubMed]
[18] Taioli E, Wynder EL. Effekt av alderen hvor røyking begynner på hyppig røyking i voksen alder. N Engl J Med. 1991, 325: 968-9. [PubMed]
[19] Johnston LD, O'Malley PM, Bachman JG, Schulenberg JE. Nasjonale resultater om bruk av narkotika: Oversikt over viktige funn, 2008. NIH-publikasjon; Bethesda, MD: 2009.
[20] Johnston LD, O'Malley PM, Bachman JG, Schulenberg JE. Monitoring the Future nasjonale resultater om bruk av narkotika: Oversikt over viktige funn, 2011. Institute for Social Research, University of Michigan; Ann Arbor: 2012.
[21] Johnson KA, Jennison KM. Drikke-røyke-syndromet og sosial kontekst. Int J Addict. 1992, 27: 749-92. [PubMed]
[22] Grant BF. Alder ved røyking og tilknytning til alkoholforbruk og DSM-IV alkoholmisbruk og avhengighet: Resultater fra National Longitudinal Alcohol Epidemiological Survey. J Subst Abuse. 1998, 10: 59-73. [PubMed]
[23] Adriani W, Spijker S, Deroche-Gamonet V, Laviola G, Le Moal M, Smit AB, et al. Bevis for økt sikkerhetsproblemer for nikotin under periadolescens hos rotter. J Neurosci. 2003, 23: 4712-6. [PubMed]
[24] James-Walke NL, Williams HL, Taylor DA, McMillen BA. Periadolescent nikotineksponering gir sensitivitet til forsterkning av diazepam i rotte. Neurotoxicol Teratol. 2007, 29: 31-6. [PubMed]
[25] McMillen BA, Davis BJ, Williams HL, Soderstrom K. Periadolescent nikotineksponering forårsaker heterolog sensitisering til kokainforsterkning. Eur J Pharmacol. 2005, 509: 161-4. [PubMed]
[26] McQuown SC, Belluzzi JD, Leslie FM. Nøytbehandling av lavdose i løpet av tidlig ungdomsår øker etterfølgende kokainbelønning. Neurotoxicol Teratol. 2007, 29: 66-73. [PMC gratis artikkel] [PubMed]
[27] Riley HH, Zalud AW, Diaz-Granados JL. Innflytelsen av en kronisk ung nikotineksponering på etanolavviksgrad i løpet av voksen alder i C3H-mus. Alkohol. 2010, 44: 81-7. [PMC gratis artikkel] [PubMed]
[28] Klein LC. Effekter av ungdoms nikotineksponering på opioidforbruk og nevroendokrine respons hos voksne hann- og hunrotter. Exp Clin Psychopharmacol. 2001, 9: 251-61. [PubMed]
[29] Slawecki CJ, Gilder A, Roth J, Ehlers CL. Økt angstliknende oppførsel hos voksne rotter utsatt for nikotin som ungdom. Pharmacol Biochem Behav. 2003, 75: 355-61. [PubMed]
[30] Slawecki CJ, Thorsell AK, El Khoury A, Mathe AA, Ehlers CL. Økt CRF-lignende og NPY-lignende immunreaktivitet hos voksne rotter utsatt for nikotin under ungdomsårene: Relasjon til angstliknende og depressiv-lignende atferd. Nevropeptider. 2005, 39: 369-77. [PubMed]
[31] Nestler EJ, Kelz MB, Chen J. DeltaFosB: en molekylær mediator av langsiktig neural og atferdsplastisitet. Brain Res. 1999, 835: 10-7. [PubMed]
[32] Nestler EJ. Molekylær nevobiologi av avhengighet. Er j addict 2001, 10: 201-17. [PubMed]
[33] Nestler EJ. Molekylær basis av langsiktig plastisitet underliggende avhengighet. Nat Rev Neurosci. 2001, 2: 119-28. [PubMed]
[34] Håper BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, et al. 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: 1235-44. [PubMed]
[35] Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. Striatal celletype-spesifikk overekspresjon av DeltaFosB øker incitamentet til kokain. J Neurosci. 2003, 23: 2488-93. [PubMed]
[36] Ehrlich ME, Sommer J, Canas E, Unterwald EM. Periadolescentmus viser forbedret DeltaFosB oppregulering som respons på kokain og amfetamin. J Neurosci. 2002, 22: 9155-9. [PubMed]
[37] Pascual MM, Pastor V, Bernabeu RO. Nikotin-betinget stedpreferanse indusert CREB-fosforylering og Fos-ekspresjon i den voksne rottehjerne. Psykofarmakologi (Berl) 2009; 207: 57-71. [PubMed]
[38] Philpot RM, Engberg ME, Wecker L. Effekter av nikotineksponering på lokomotorisk aktivitet og pCREB nivåer i ventral striatum hos ungdomsrotter. Behav Brain Res. 2012, 230: 62-8. [PubMed]
[39] Raiff BR, Dallery J. Effekter av akutt og kronisk nikotin på responser opprettholdt av primære og betingede forsterkere hos rotter. Exp Clin Psychopharmacol. 2006, 14: 296-305. [PubMed]
[40] Raiff BR, Dallery J. Generelliteten av nikotin som forsterkerforsterker hos rotter: virkninger på å respondere opprettholdt av primære og betingede forsterkere og motstand mot utryddelse. Psykofarmakologi (Berl) 2008; 201: 305-14. [PubMed]
[41] Popke EJ, Mayorga AJ, Fogle CM, Paule MG. Effekter av akutt nikotin på flere operative atferd hos rotter. Pharmacol Biochem Behav. 2000, 65: 247-54. [PubMed]
[42] Philpot RM, Badanich KA, Kirstein CL. Plasser konditionering: aldersrelaterte endringer i alkoholens givende og aversive effekter. Alkohol Clin Exp Res. 2003, 27: 593-9. [PubMed]
[43] Philpot R, Kirstein C. Utviklingsforskjeller i akkumulert dopaminerg respons på gjentatt etanol eksponering. Ann NY Acad Sci. 2004, 1021: 422-6. [PubMed]
[44] Philpot RM, Wecker L, Kirstein CL. Gjentatt etanoleksponering under ungdomsårene endrer utviklingsbanen for dopaminerg utgang fra nucleus accumbens septi. Int J Dev Neurosci. 2009, 27: 805-15. [PubMed]
[45] Sato SM, Wissman AM, McCollum AF, Woolley CS. Kvantitativ kartlegging av kokaininducert DeltaFosB-ekspresjon i striatum hos han- og hunrotter. PLOS One. 2011, 6: e21783. [PMC gratis artikkel] [PubMed]
[46] Asin KE, Wirtshafter D, Tabakoff B. Manglende etablering av et betinget stedpreferanse med etanol hos rotter. Pharmacol Biochem Behav. 1985, 22: 169-73. [PubMed]
[47] Huston JP, Silva MA, Emne B, Muller CP. Hva er betinget av betinget stedinnstilling? Trender Pharmacol Sci. 2013; 34: 162–6. [PubMed]
[48] Smith AM, Kelly RB, Chen WJ. Kronisk kontinuerlig nikotineksponering under periadolescens øker ikke etanolinntaket under voksen alder hos rotter. Alkohol Clin Exp Res. 2002, 26: 976-9. [PubMed]
[49] Adriani W, Laviola G. Windows av sårbarhet mot psykopatologi og terapeutisk strategi i ungdoms gnagermodell. Behav Pharmacol. 2004, 15: 341-52. [PubMed]
[50] Chambers RA, Taylor JR, Potenza MN. Utviklingsnervirkulering av motivasjon i ungdomsår: en kritisk periode med avhengighetsproblemer. Am J Psykiatri. 2003, 160: 1041-52. [PMC gratis artikkel] [PubMed]
[51] Crews F, He J, Hodge C. Adolescent cortical utvikling: en kritisk periode med sårbarhet for avhengighet. Pharmacol Biochem Behav. 2007, 86: 189-99. [PubMed]
[52] Quinn PD, Harden KP. Differensielle endringer i impulsivitet og sensasjonssøk og eskalering av stoffbruk fra ungdom til tidlig voksenliv. Dev Psychopathol. 2012: 1-17. [PMC gratis artikkel] [PubMed]
[53] Soderstrom K, Qin W, Williams H, Taylor DA, McMillen BA. Nikotin øker FosB-uttrykk i en delmengde av belønning og minnerelaterte hjerneområder under både peri- og post-adolescens. Psykofarmakologi (Berl) 2007; 191: 891-7. [PubMed]
[54] Tzschentke TM. Måle belønning med det betingede stedspreferanseparadigmet: En omfattende gjennomgang av narkotikaeffekter, nylige fremskritt og nye problemer. Prog Neurobiol. 1998, 56: 613-72. [PubMed]
[55] Tzschentke TM. Måle belønning med CPP-paradigmet (CPP): oppdatering av det siste tiåret. Addict Biol. 2007, 12: 227-462. [PubMed]
[56] Ohnishi YN, Ohnishi YH, Hokama M, Nomaru H, Yamazaki K, Tominaga Y, et al. FosB er avgjørende for å øke stresstoleransen og motvirker lokomotorisk sensibilisering av DeltaFosB. Biolpsykiatri. 2011, 70: 487-95. [PMC gratis artikkel] [PubMed]
[57] Vialou V, Robison AJ, Laplant QC, Covington HE, 3rd, Dietz DM, Ohnishi YN, et al. DeltaFosB i hjernekompetanse kretser medierer motstandskraft mot stress og antidepressive responser. Nat Neurosci. 2010, 13: 745-52. [PMC gratis artikkel] [PubMed]
[58] Christiansen AM, Dekloet AD, Ulrich-Lai YM, Herman JP. "Snacking" forårsaker langsiktig demping av HPA-aksespenningsreaksjoner og forbedring av FosB / deltaFosB-ekspresjon hos hjernen hos rotter. Fysiol Behav. 2011, 103: 111-6. [PMC gratis artikkel] [PubMed]