Ustawa o przyznawaniu nagród w zakresie ochrony środowiska naturalnego i lekarstw w sprawie wspólnych mechanizmów plastyczności nerwowej z ΔFosB jako kluczowym mediatorem (2013)

W tym badaniu zbadano wpływ nagrody seksualnej na DeltaFosB oraz wpływ DeltaFosB na zachowania seksualne i nagrodę. Stwierdzono, że standardowe zmiany molekularne występujące w przypadku uzależnienia od narkotyków są takie same, jak w przypadku seksu. Innymi słowy, DeltaFosB ewoluował pod kątem bodźców seksualnych, ale leki przejmują ten sam mechanizm. To kończy debatę na temat tego, jak uzależnienia od narkotyków różnią się od uzależnień behawioralnych i jak uzależnienia behawioralne są po prostu kompulsjami (cokolwiek to oznacza). Te same obwody, te same mechanizmy, te same zmiany komórkowe, te same związane zachowania - z niewielkimi różnicami.

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

PEŁNE BADANIE

Dzbanki KK , Vialou V , Nestler EJ , Laviolette SR , Lehman MN , Coolen LM.

Źródło

Department of Anatomy & Cell Biology, Schulich School of Medicine and Dentistry, University of Western Ontario, London, Ontario N6A 3K7, Canada, Department of Molecular & Integrative Physiology, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan 48109, Fishberg Department of Neuroscience and Friedman Brain Institute, Mount Sinai School of Medicine, New York, New York 10029 oraz Departments of Neurobiology and Anatomical Sciences and Physiology and Biophysics, University of Mississippi Medical Center, Jackson, Mississippi 39216.

Abstrakcja

Narkotyki indukują neuroplastyczność w naturalnym szlaku nagrody, a konkretnie w jądrze półleżącym (NAc), powodując w ten sposób rozwój i ekspresję zachowań uzależniających. Najnowsze badania sugerują, że naturalne nagrody mogą powodować podobne zmiany w NAc, co sugeruje, że narkotyki mogą aktywować mechanizmy plastyczności wspólne z naturalnymi nagrodami i umożliwiać unikalną interakcję między nagrodami naturalnymi a nagrodami generowanymi przez narkotyki.

W tym badaniu wykazaliśmy, że doświadczenie seksualne u samców szczurów, po którym następuje krótki lub długotrwały okres utraty nagrody seksualnej, powoduje zwiększone wynagrodzenie za amfetaminę, wskazane w przypadku uczulonej preferencyjnej preferencji miejscowej amfetaminy o niskiej dawce (0.5 mg / kg). Ponadto, początkowa, ale nie długotrwała ekspresja, zwiększonej nagrody amfetaminowej była skorelowana z przejściowym wzrostem kolców dendrytycznych w NAc. Następnie, krytyczną rolę dla czynnika transkrypcyjnego ΔFosB w wywołanym doświadczeniem seksualnym zwiększonym nagromadzeniu amfetaminy i związanym z tym wzrostem kolców dendrytycznych na neuronach NAc ustalono przy użyciu transferu wektorowego genu wirusa dominującego negatywnego partnera ΔJunD. Co więcej, wykazano, że wywołane doświadczeniem seksualnym wzmocnione nagradzanie lekiem, ΔFosB i spinogeneza są zależne od aktywacji dopaminowej receptora D1 dopaminy w NAc. Farmakologiczna blokada receptora D1, ale nie receptora D2, w NAc podczas zachowań seksualnych osłabiała indukcję ΔFosB i zapobiegała zwiększonej spinogenezie i uwrażliwionej nagromadzeniu amfetaminy.

Łącznie wyniki te dowodzą, że narkotyki i naturalne zachowania nagradzające oddziałują na wspólne molekularne i komórkowe mechanizmy plastyczności, które kontrolują podatność na uzależnienie od narkotyków, a ta zwiększona podatność jest pośredniczona przez ΔFosB i jego dalsze cele transkrypcyjne.

Wprowadzenie

Naturalne zachowania nagród i nagroda narkotykowa zbiegają się na wspólnej ścieżce neuronalnej, mezolimbicznym układzie dopaminowym (DA), w którym jądro półleżące (NAc) odgrywa główną rolę (Kelley, 2004). Leki nadużywania indukują neuroplastyczność w systemie mezolimbicznym, który odgrywa domniemaną rolę w przejściu od używania narkotyków do narkomanii (Hyman i wsp., 2006; Kauer i Malenka, 2007; Kalivas, 2009; Chen i wsp., 2010; Koob i Volkow, 2010; Wolf, 2010a; Mameli i Luscher, 2011). Postawiono hipotezę, że narkotyki i nagrody naturalne nie aktywują tych samych neuronów w systemie mezolimbicznym, a zatem leki te aktywują i zmieniają ten obwód w wyjątkowy sposób. (Cameron i Carelli, 2012). Jednakże staje się coraz bardziej oczywiste, że nagrody naturalne i narkotyki wpływają na system mezolimbiczny zarówno w podobny, jak i odmienny sposób, pozwalający na grę pomiędzy naturalną nagrodą, konkretnie nagroda płeć, i skutki narkotyków (Frohmader i wsp., 2010a; Pitchers i wsp., 2010a; Olsen, 2011).

Zachowania seksualne są bardzo satysfakcjonujące ( Tenk i in., 2009 ),

  • a doświadczenie seksualne powoduje uczulone zachowania związane z narkotykami, w tym uczulanie krzyżowe na aktywność lokomotoryczną wywołaną przez amfetaminę (Amph) (Bradley i Meisel, 2001; Pitchers i wsp., 2010a)
  • i ulepszoną nagrodę Amph (Pitchers i wsp., 2010a).
  • Ponadto doświadczenie seksualne indukuje plastyczność neuronów w NAc, podobnie jak w przypadku ekspozycji na psychostymulant, w tym zwiększoną gęstość dendrytyczną kręgosłupa (Meisel i Mullins, 2006; Pitchers i wsp., 2010a),
  • zmieniony ruch receptora glutaminianu i zmniejszona siła synaptyczna w neuronach skorupowych NAc przedczołowych (Pitchers i wsp., 2012).
  • Wreszcie, stwierdzono, że okresy abstynencji w doświadczeniach seksualnych są kluczowe dla zwiększenia nagrody Ampha, spinogenezą NAc (Pitchers i wsp., 2010a), i przemyt receptora glutaminianu (Pitchers i wsp., 2012).

Te odkrycia sugerują, że doświadczenia związane z nagrodami naturalnymi i narkotykowymi mają wspólne mechanizmy plastyczności nerwowej, które z kolei wpływają na podatność na nadużywanie substancji.

Celem niniejszego badania było określenie mechanizmów komórkowych pośredniczących w plastyczności indukowanej doświadczeniem seksualnym, która z kolei powoduje nasilenie nagrody za narkotyki. W szczególności zbadano rolę czynnika transkrypcyjnego ΔFosB, ponieważ jest on zaangażowany w efekty zarówno nagród naturalnych, jak i nagród za narkotyki ( Nestler i in., 2001 ; Werme i in., 2002 ; Olausson i in., 2006 ; Wallace i in., 2008 ; Hedges i in., 2009 ; Pitchers i in., 2010b ). Ponadto zbadano rolę receptorów dopaminowych D1 (D1R) w neuroplastyczności wywołanej doświadczeniem seksualnym, ponieważ indukcja NAc ΔFosB i zwiększona gęstość kolców po podaniu psychostymulantów są wyrażane w neuronach zawierających D1R ( Lee i in., 2006 ; Kim i in., 2009 ) i zależą od aktywacji D1R ( Zhang i in., 2002 ).

W tym przypadku użyliśmy ekspresji dominującego negatywnego partnera wiążącego dla wektora wirusowego do ΔFosB, znakowania diOlistic i manipulacji farmakologicznych, aby przetestować hipotezę, że uczuleniowe efekty doświadczenia seksualnego, a następnie abstynencja nagroda w zwiększonej nagrodzie Amph są mediowane przez Zależna od D1R indukcja ΔFosB w NAc, a następnie wzrost gęstości NAc. Razem odkrycia dostarczają dowodów, że nagrody za naturalne i narkotyki dzielą wspólne mechanizmy plastyczności nerwowej, z ΔFosB jako krytycznym mediatorem.

Materiały i Metody

Zwierząt.

Dorosłe samce (225-250 g po przyjeździe) i samice (210-220 g) Sprague Dawley szczury (Charles River Laboratories) były trzymane w klatkach z pleksiglasu w tych samych parach płci podczas eksperymentów, w warunkach regulacji temperatury i wilgotności oraz na 12 / 12 h cykl światło / ciemność z wolnym dostępem do żywności i wody. Kobiety uczestniczące w sesjach godowych zostały poddane owariektomii i otrzymały podskórne implanty zawierające 5% benzoesanu estradiolu (Sigma-Aldrich) i wstrzyknięcia 500 μg progesteronu (w 0.1 ml oleju sezamowego, Sigma-Aldrich) 4 h przed testowaniem. Wszystkie procedury zostały zatwierdzone przez Komisje ds. Opieki nad zwierzętami i ich wykorzystania na University of Western Ontario oraz University of Michigan i dostosowały się do kanadyjskiej Rady na temat opieki nad zwierzętami i wytycznych National Institutes of Health dotyczących kręgowców w badaniach.

Zachowania seksualne.

Sesje godowe odbywały się w trakcie wczesnej fazy ciemności (pomiędzy 2 a 6 godzinami po rozpoczęciu okresu ciemności) przy słabym czerwonym oświetleniu, w czystych klatkach testowych (60 × 45 × 50 cm). Samce szczurów kopulowały do ​​ejakulacji podczas 4 lub 5 codziennych sesji kopulacyjnych. Wybrano pięć sesji, ponieważ wcześniej wykazaliśmy, że ten paradygmat powoduje długotrwałe ułatwianie zachowań seksualnych ( Pitchers i in., 2010b ), krzyżową sensytyzację na aktywność lokomotoryczną Amph ( Pitchers i in., 2010a ) i nagrodę ( Pitchers i in., 2010a ). Ejakulację wybrano jako punkt końcowy każdej sesji kopulacyjnej, ponieważ wcześniej wykazaliśmy, że jest ona niezbędna do określenia efektów doświadczenia seksualnego na sensytyzację lokomotoryczną Amph ( Pitchers i in., 2010a ), co nie miało miejsca, gdy zwierzętom pozwolono kopulować z samicami bez wykazywania ejakulacji. Parametry zachowań seksualnych (tj. czas oczekiwania na pierwszy stosunek, intromisję i ejakulację oraz liczbę zbliżeń i intromisji) rejestrowano zgodnie z wcześniejszym opisem ( Pitchers i in., 2010b ). We wszystkich eksperymentach grupy doświadczone seksualnie dobierano pod kątem zachowań seksualnych (całkowita liczba ejakulacji i czas oczekiwania na ejakulację podczas każdej sesji krycia). Po piątej sesji krycia samce pozostawały w klatkach z partnerkami tej samej płci i nie mogły kopulować przez okresy abstynencji płciowej wynoszące 1, 7 lub 28 dni. Zwierzęta, które nie były jeszcze aktywne seksualnie, były trzymane w tych samych pomieszczeniach co samce doświadczone seksualnie. Ponadto, nieaktywne osobniki kontrolne umieszczano w czystych klatkach testowych na godzinę przez 5 kolejnych dni, bez dostępu do podatnej na stosunek samicy.

Δ Wyrażenie FosB.

Zwierzęta znieczulono głęboko (pentobarbitalem sodu; 390 mg/kg; ip) i perfundowano dożylnie 50 ml 0.9% roztworu soli fizjologicznej, a następnie 500 ml 4% paraformaldehydu (Sigma-Aldrich) w 0.1 m buforze fosforanowym (PB) w punkcie czasowym i eksperymentach z antagonistą receptora DR. Mózgi pobrano i utrwalono przez 1 godzinę w temperaturze pokojowej w tym samym utrwalaczu, a następnie przechowywano w temperaturze 4°C w 20% roztworze sacharozy i 0.01% azydku sodu w 0.1 m PB. W eksperymentach z antagonistą receptora DR mózgi pobrano i podzielono na pół wzdłuż osi strzałkowej. Jedną połowę przechowywano w PB i wykorzystano do badań DiOlistics, a drugą przetworzono pod kątem ΔFosB. Skrawki koronowe (35 μm) pocięto za pomocą mikrotomu zamrażającego (Microm H400R), zebrano w czterech równoległych seriach w roztworze krioochronnym (30% sacharozy i 30% glikolu etylenowego w 0.1 m PB) i przechowywano w temperaturze −20°C. Swobodnie pływające skrawki dokładnie przemyto 0.1 m PBS o pH 7.35 pomiędzy inkubacjami, a wszystkie etapy prowadzono w temperaturze pokojowej. Skrawki poddano działaniu 1% H 2 O 2 (10 min) i roztworu inkubacyjnego (1 h; PBS zawierający 0.1% BSA, Fisher; i 0.4% Triton X-100, Sigma-Aldrich). Następnie sekcje inkubowano przez noc w poliklonalnym przeciwciele króliczym pan-FosB (1:5K; sc-48 Santa Cruz Biotechnology), uprzednio zwalidowanym ( Perrotti i in., 2004 , 2008 ; Pitchers i in., 2010b ). Przeciwciało pan-FosB zostało wytworzone przeciwko wewnętrznemu regionowi współdzielonemu przez FosB i ΔFosB i zostało uprzednio scharakteryzowane jako specyficznie wizualizujące komórki ΔFosB w punktach czasowych wykorzystanych w tym badaniu (>1 dnia po stymulacji) ( Perrotti i in., 2004 , 2008 ; Pitchers i in., 2010b ). Następnie skrawki inkubowano w sprzężonym z biotyną kozim przeciwciałie anty-króliczym IgG (1 godz.; 1:500 w PBS+; Vector Laboratories), w awidynie, biotynie i peroksydazie chrzanowej (1 godz.; ABC elite; 1:1000 w PBS; Vector Laboratories) oraz w 0.02% czterochlorowodorku 3,3′-diaminobenzydyny (10 min; Sigma-Aldrich) z 0.02% siarczanem niklu w 0.1 m PB z nadtlenkiem wodoru (0.015%). Skrawki umieszczono na szkiełkach mikroskopowych Superfrost plus (Fisher) i przykryto szkiełkami nakrywkowymi z ftalanem dibutylu i ksylenem.

Liczbę komórek ΔFosB-IR zliczono w powłoce i rdzeniu NAc w standardowych obszarach analizy (400 × 600 μm), jak opisano wcześniej ( Pitchers i in., 2010b ). Liczono dwa przekroje na podregion NAc, uśredniając na zwierzę. W eksperymencie z punktami czasowymi liczbę komórek ΔFosB-IR wyrażono jako krotność zmiany grupy kontrolnej naiwnej w odpowiednim punkcie czasowym i porównano między grupą doświadczoną i naiwną dla każdego podregionu w każdym indywidualnym punkcie czasowym, używając niezależnych testów t z poziomem istotności p < 0.05. W eksperymentach z ΔJunD-AAV i antagonistą DR zastosowano odpowiednio dwukierunkową lub jednokierunkową analizę wariancji oraz metodę Holma-Sidaka. Ponadto, komórki ΔFosB-IR zliczono w prążkowiu grzbietowym (obszar analizy: 200 × 600 μm), bezpośrednio grzbietowo od NAc i w sąsiedztwie komory bocznej, u wszystkich zwierząt biorących udział w eksperymencie z antagonistą receptora DR. Do porównania między grupami zastosowano jednokierunkową analizę wariancji (ANOVA) i testy t .

DiOlistics.

W punkcie czasowym i eksperymencie z wektorem wirusowym ΔJunD szczury perfundowano wewnątrzsercowo 50 ml soli fizjologicznej (0.9%), a następnie 500 ml 2% paraformaldehydu w 0.1 m PB. Mózgi pocięto na sekcje (100 μm w kierunku czołowym) za pomocą wibratomu (Microm), a sekcje przechowywano w 0.1 m PB z dodatkiem 0.01% azydku sodu w temperaturze 4°C. Powlekanie cząstek wolframu (średnica 1.3 μm, Bio-Rad) lipofilowym barwnikiem karbocyjaninowym DiI (nadchloran 1,1′-dioktadecylo-3,3,3′3′-tetrametyloindokarbocyjaniny; Invitrogen) przeprowadzono zgodnie z wcześniejszymi opisami ( Forlano i Woolley, 2010 ). Cząstki wolframu pokryte DiI dostarczano do tkanki pod ciśnieniem 160–180 psi przy użyciu systemu Helios Gene Gun (Bio-Rad) przez filtr o średnicy porów 3.0 μm (BD Biosciences) i umożliwiono dyfuzję przez błony neuronalne w 0.1 m PB przez 24 godziny, chroniąc przed światłem w temperaturze 4°C. Następnie skrawki utrwalano w 4% paraformaldehydu w PB przez 3 godziny w temperaturze pokojowej, przemywano w PB i umieszczano w komorach z uszczelnieniem ramowym (Bio-Rad) z gelvatolem zawierającym środek zapobiegający blaknięciu 1,4-diazabicyklo(2,2)oktan (50 mg/ml, Sigma-Aldrich) ( Lennette, 1978 ).

Neurony znakowane DiI obrazowano za pomocą mikroskopu konfokalnego Zeiss LSM 510 m ( Carl Zeiss ) i lasera helowo-neonowego 543 nm. Dla każdego zwierzęcia, w eksperymentach z ΔJunD-AAV i antagonistą receptora DR, wykorzystano 2–5 neuronów w każdym podregionie NAc lub w powłoce (w zależności od położenia względem punktów orientacyjnych, w tym komory bocznej i spoidła przedniego), aby zlokalizować interesujący obszar na dendrycie drugiego rzędu w celu kwantyfikacji kolców nerwowych. Dla każdego neuronu przeanalizowano 2–4 dendryty, aby określić całkowitą długość dendrytu wynoszącą 40–100 μm. Segmenty dendrytyczne uchwycono za pomocą obiektywu 40x imersyjnego w wodzie w odstępach 0.25 μm wzdłuż osi z , a obraz 3D zrekonstruowano ( Zeiss ) i poddano dekonwolucji (Autoquant X, Media Cybernetics) przy użyciu adaptacyjnego (ślepego) i teoretycznego ustawienia PSF zgodnie z zaleceniami oprogramowania. Gęstość kolców dendrytycznych określono ilościowo za pomocą modułu Filament pakietu oprogramowania Imaris (wersja 7.0, Bitplane). Liczbę kolców dendrytycznych wyrażono na 10 μm, uśredniono dla każdego neuronu, a następnie dla każdego zwierzęcia. Różnice statystyczne określono za pomocą dwuczynnikowej analizy wariancji w eksperymencie szeregów czasowych między zwierzętami naiwnymi i doświadczonymi seksualnie w każdym punkcie czasowym (czynniki: doświadczenie seksualne i podregion NAc) oraz w eksperymencie ΔJunD (czynniki: doświadczenie seksualne i wektor wirusowy) i jednoczynnikowej analizy wariancji w eksperymencie z antagonistą DR. Porównania grup przeprowadzono metodą Holma-Sidaka przy poziomie istotności p < 0.05.

Warunkowa preferencja miejsca.

Projekt eksperymentu CPP był identyczny z opisanym wcześniej ( Pitchers i in., 2010a ), z wykorzystaniem niezależnego aparatu trójkomorowego (Med Associates) i niezależnego projektu, z pojedynczym parowaniem warunkowym siarczanu d-Amph (Amph; Sigma-Aldrich; 0.5 mg/ml/kg sc obliczone na podstawie wolnej zasady) w komorze parzystej i soli fizjologicznej w komorze nieparzystej, co drugi dzień, i przeprowadzanym w pierwszej połowie fazy światła. Zwierzęta kontrolne otrzymywały sól fizjologiczną w obu komorach.

Wyniki CPP obliczono dla każdego zwierzęcia jako czas spędzony (w sekundach) w komorze sparowanej podczas posttestu minus pretest. Jednokierunkowa ANOVA i metoda Holma-Sidaka zostały użyte do porównania grup w eksperymentach z punktami czasowymi. Niesparowany test t z istotnością ustawioną na p < 0.05 został użyty do porównania Naive-Sal i Naive Amph w każdym punkcie czasowym w eksperymencie z punktem czasowym oraz w ramach każdego leczenia wektorem wirusowym w eksperymencie ΔJunD. W eksperymencie czasowym, jednokierunkowa ANOVA i metoda Holma-Sidaka zostały użyte do porównania grup z doświadczeniem seksualnym (Exp-Sal, 7 dni Exp Amph i 28 dni Exp Amph), a niesparowany test t został użyty do porównania 2 grup naiwnych. Dwukierunkowa ANOVA i metoda Holma-Sidaka zostały użyte do porównania wszystkich grup w eksperymencie z antagonistą DR. Do porównania grup Naive-Sal i Naive Amph w każdym z warunków leczenia wektorem wirusowym (GFP lub ΔJunD) zastosowano dwa niezależne testy t , ponieważ dane w grupach ΔJunD były zbyt zmienne, aby umożliwić analizę wariancji (ANOVA). Wszystkie poziomy istotności ustalono na p < 0.05.

Wirusowe eksperymenty wektorowe.

Samce szczurów znieczulono ketaminą (87 mg/ml/kg; ip) i ksylazyną (13 mg/ml/kg ip), umieszczono w aparacie stereotaktycznym (Kopf Instruments) i podano im obustronne mikroiniekcje rekombinowanych wektorów wirusowych związanych z adenowirusem, kodujących wyłącznie GFP (zielone białko fluorescencyjne) lub ΔJunD (dominujący negatywny partner wiążący ΔFosB) i GFP, do NAc (współrzędne: AP +1.5, ML ±1.2 od bregmy; DV −7.6 od czaszki), w objętości 1.5 μl/półkulę przez 7 minut za pomocą strzykawki Hamiltona (Harvard Apparatus). ΔJunD zmniejsza transkrypcję pośredniczoną przez ΔFosB poprzez heterodimeryzację konkurencyjną z ΔFosB, a tym samym zapobiega wiązaniu ΔFosB z regionem AP-1 w regionach promotorowych genów docelowych ( Winstanley i in., 2007 ; Pitchers i in., 2010b ). Chociaż ΔJunD wiąże się z dużym powinowactwem do ΔFosB, możliwe jest, że niektóre z obserwowanych efektów ΔJunD mogą być pośredniczone przez antagonizację innych białek AP-1. Wydaje się jednak, że ΔFosB jest dominującym białkiem AP-1 ekspresjonowanym w testowanych warunkach ( Pitchers i in., 2010b ). Pomiędzy 3 a 4 tygodniami później zwierzęta otrzymywały doświadczenie seksualne podczas 4 kolejnych sesji godowych lub pozostawały naiwne, aby utworzyć 4 grupy: seksualnie naiwne GFP, seksualnie doświadczone GFP, seksualnie naiwne ΔJunD i seksualnie doświadczone ΔJunD. Doświadczenie seksualne składało się z 4 kolejnych codziennych sesji godowych. Zwierzęta zostały przebadane na obecność CPP i diOlistics. Weryfikację miejsc wstrzyknięcia przeprowadzono zgodnie z wcześniejszym opisem ( Pitchers i in., 2010b ). Skrawki NAc (koronalne; 100 μm) poddano immunoobróbce na obecność GFP (1:20 000; królicze przeciwciało anty-GFP; Invitrogen). Rozprzestrzenianie się wirusa było głównie ograniczone do części otoczkowej NAc, z dodatkowym rozprzestrzenianiem się do rdzenia.

Antagoniści D1R / D2R.

Samce szczurów znieczulono dootrzewnowo (0.1 ml/kg) ketaminą (87 mg/ml) i ksylazyną (13 mg/ml), a następnie umieszczono w aparacie stereotaktycznym (Kopf Instruments). Obustronne kaniule prowadzące 21-gauge (Plastics One) opuszczono w kierunku NAc w punkcie AP +1.7, ML ±1.2 od bregmy; -6.4 DV od czaszki i zabezpieczono akrylem dentystycznym, przytwierdzając go do trzech śrub osadzonych w czaszce. Zwierzęta były codziennie poddawane zabiegom infuzyjnym w ciągu 2 tygodni rekonwalescencji. Piętnaście minut przed rozpoczęciem każdej z czterech codziennych sesji krycia poprzez wprowadzenie receptywnej samicy, samce szczurów otrzymywały obustronne mikroiniekcje antagonisty receptora D1R R(+)SCH-23390 chlorowodorku (Sigma-Aldrich), antagonisty receptora D2 (D2R) chlorowodorku S-(-)etiklopridu (Sigma-Aldrich) rozpuszczonych w sterylnym roztworze soli fizjologicznej (0.9%; każdy w stężeniu 10 μg w 1 μl na półkulę; rozpuszczony w 0.9% roztworze soli fizjologicznej) lub roztworze soli fizjologicznej (1.0 μl na półkulę) przy szybkości przepływu 1.0 μl/min w odstępie 1 minuty, a następnie przez 1 minutę kaniulę do wstrzykiwań pozostawiono na miejscu w celu dyfuzji leku. Objętość tego zastrzyku będzie obejmować zarówno rdzeń, jak i skorupę, ponieważ wlewy 0.5 μl są ograniczone do podziałów skorupy lub rdzenia ( Laviolette i in., 2008 ). Dawki ustalono na podstawie wcześniejszych badań, które wykazały, że te lub niższe dawki wpłynęły na zachowanie związane z narkotykami lub naturalną nagrodą ( Laviolette i in., 2008 ; Roberts i in., 2012 ). Samce kontrolne pozostały naiwne seksualnie, ale otrzymywały wewnątrznaczyniowy roztwór soli fizjologicznej przed umieszczeniem w pustej klatce testowej, podczas 4 codziennych sesji obsługi. Tydzień po ostatniej sesji krycia lub obsługi samce zostały przebadane pod kątem Amph CPP oraz analizy spine i ΔFosB. Wybrano zastosowanie czterech sesji, a nie pięciu sesji jak w innych eksperymentach, aby wyeliminować nadmierne uszkodzenia NAc spowodowane wielokrotnymi wlewami, a tym samym umożliwić analizę spine i ΔFosB. Rzeczywiście, uszkodzenia nie były widoczne, a analizy kolców i ΔFosB w NAc u zwierząt, którym podawano roztwór soli fizjologicznej, wykazały podobne dane, jak w grupach, którym nie podawano roztworu soli fizjologicznej w poprzednich eksperymentach. Do określenia indukowanego doświadczeniami seksualnymi ułatwienia zachowań seksualnych zastosowano dwuczynnikową analizę wariancji (ANOVA) i metodę Holma-Sidaka z istotnością statystyczną ustaloną na poziomie p < 0.05.

Efekty

Wywoływana przez populację podwyższona regulacja ΔFosB jest długotrwała

Najpierw określono korelacje czasowe między zmianami ekspresji ΔFosB, kolcami dendrytycznymi w NAc i Amph-CPP wywołanymi doświadczeniem seksualnym, szczególnie po krótkich i dłuższych okresach abstynencji od nagrody seksualnej (7 lub 28 dni). Wcześniej wykazano, że doświadczenie seksualne 5 codziennych sesji godowych powodowało akumulację ΔFosB w całym układzie mezolimbicznym, zwłaszcza w NAc ( Wallace i in., 2008 ; Pitchers i in., 2010b ). W tych poprzednich badaniach poziomy ΔFosB mierzono w ciągu 1 dnia po zachowaniu seksualnym i nie było wiadomo, czy akumulacja ΔFosB utrzymywała się po dłuższych okresach abstynencji od nagrody. Samce, które miały doświadczenie seksualne, były perfundowane 1, 7 lub 28 dni po ostatniej z 5 codziennych sesji godowych, podczas których samce kopulowały do ​​jednej ejakulacji. U osób kontrolnych, które nie były seksualne, perfundowano w tym samym punkcie czasowym po ostatniej z 5 codziennych sesji dotykania. Liczba komórek ΔFosB-IR w powłoce i rdzeniu NAc była istotnie wyższa niż u osób kontrolnych, które nie były seksualne we wszystkich punktach czasowych ( Ryc. 1A , powłoczka; 1 dzień, p = 0.022; 7 dni, p = 0.015; Ryc. 1B : rdzeń; 1 dzień, p = 0.024; 7 dni, p < 0.001; 28 dni, p < 0.001), z wyjątkiem powłoczki NAc po 28 dniach abstynencji ( p = 0.280). Zatem, podwyższona ekspresja ΔFosB utrzymuje się podczas abstynencji po doświadczeniu seksualnym przez okres co najmniej 28 dni.

Rysunek 1.     

Zobacz większą wersję:     

Rysunek 1.     

Doświadczenie seksualne spowodowało natychmiastowy i trwały wzrost liczby komórek ΔFosB-IR. Krotność zmiany liczby komórek ΔFosB-IR w powłoce NAc ( A ) i rdzeniu ( B ) u zwierząt doświadczonych seksualnie (czarnych) w porównaniu z kontrolami naiwnymi (białymi) ( n = 4 w każdej grupie). Dane są średnią grupową ± SEM. * p < 0.05, istotna różnica w porównaniu z kontrolami naiwnymi. Reprezentatywne dla obrazów Naive 1 d ( C ), Exp 1 d ( D ), Exp 7 d ( E ) i Exp 28 d ( F ). ac, Spoidło przednie. Skala, 100 μm.

Wywołany doświadczeniem seksualnym wzrost dendrytycznych kolców jest przejściowy

Pitchers i in. (2010a) wcześniej donieśli, że stosując techniki Golgiego, doświadczenie seksualne, po którym nastąpił 7-dniowy, ale nie 1-dniowy okres abstynencji od nagród, spowodowało znacząco zwiększone rozgałęzienia dendrytyczne i liczbę kolców dendrytycznych na neuronach powłoki i rdzenia NAc ( Pitchers i in., 2010a ). W tym przypadku zbadano spinogenezę u samców niepodchodzących seksualnie i doświadczonych seksualnie 7 lub 28 dni po ostatniej sesji godowej. Obecne wyniki badań z wykorzystaniem metody znakowania diOlistics potwierdziły, że doświadczenie seksualne, po którym nastąpił 7-dniowy okres abstynencji seksualnej, zwiększyło liczbę kolców dendrytycznych ( F (1,8) = 9.616, p = 0.015; Rys. 2 A–C ). W szczególności liczba kolców dendrytycznych znacznie wzrosła w powłoce i rdzeniu NAc ( Rys. 2 A : powłoka, p = 0.011; rdzeń, p = 0.044). Jednakże zwiększona gęstość kolców miała charakter przejściowy i nie była już wykrywana po dłuższym okresie abstynencji seksualnej trwającym 28 dni w żadnym z podregionów NAc ( ryc. 2 B ).

Rysunek 2.     

Zobacz większą wersję:     

Rysunek 2.    

Doświadczenie seksualne spowodowało wzrost liczby kolców dendrytycznych w NAc i uczulonej nagrody Amph. A, B, Liczba kolców dendrytycznych w powłoce NAc i rdzeniu 7 d (A) lub 28 d (DB naiwnych seksualnie [białych] i doświadczonych [czarnych] zwierząt; n = 4 lub 5). Dane są średnią grupy ± SEM. #p <0.05, istotna różnica w porównaniu z naiwnymi kontrolami. CReprezentatywne segmenty dendrytyczne z Naive 7 d i Exp 7 d grupy stosowane do ilościowego określania gęstości kręgosłupa. Pasek skali, 3 μm. D, Ilość czasu spędzonego w sparowanej komorze (Amph lub soli fizjologicznej) podczas post-testu minus próba wstępna (punktacja CPP) dla nieświadomych płciowo (białych) lub doświadczonych (czarnych) zwierząt poddanych testowi 7 d lub 28 d po końcowym kryciu lub obsługa sesji: Naive-Sal (7 d po obsłudze; n = 8), Naive Amph (7 d po obsłudze; n = 9), Exp-Sal (połączone grupy zwierząt badały 7 d lub 28 d po kryciu; n = 7), 7 d Exp Amph (7 d po kryciu; n = 9) i 28 d Exp Amph (28 d po kryciu; n = 11). Grupy Sal otrzymały Sal w połączeniu z obiema komorami. *p <0.05, istotna różnica w porównaniu z doświadczonymi seksualnie kontrolnymi solanką.

Seks wywoływana uczuleniem na nagrodę Ampha jest długotrwały

Wcześniej wykazaliśmy, że doświadczenie seksualne, po którym nastąpiła 7–10-dniowa abstynencja, skutkowało zwiększoną nagrodą Amph ( Pitchers i in., 2010a ). Konkretnie, zwierzęta doświadczone seksualnie wykształciły istotną warunkową preferencję miejsca (CPP) dla niższych dawek Amph (0.5 lub 1.0 mg/kg), która nie indukowała CPP u kontroli niepoddających się eksperymentom seksualnym. Obecne badanie potwierdziło i rozszerzyło te wcześniejsze wyniki, wykazując zwiększoną nagrodę Amph u zwierząt doświadczonych seksualnie zarówno po 7-dniowym, jak i 28-dniowym okresie abstynencji seksualnej ( Ryc. 2 D ; F (2,24) = 4.971, p = 0.016). Dokładniej, zwierzęta doświadczające kontaktów seksualnych z 7 lub 28-dniowym okresem abstynencji spędziły znacząco więcej czasu w komorze parzystej Amph podczas testu post-testowego w porównaniu z doświadczającymi kontaktów seksualnych negatywnymi kontrolami, którym podano roztwór soli fizjologicznej w obu komorach ( Rys. 2 D : Exp-Sal vs. 7 dni Exp AMPH, p = 0.032; vs. 28 dni Exp AMPH, p = 0.021). Potwierdzając wcześniejsze ustalenia, zwierzęta nie doświadczające kontaktów seksualnych nie spędzały więcej czasu w komorze parzystej Amph podczas testu post-testowego i nie różniły się preferencjami od grupy kontrolnej doświadczającej kontaktów seksualnych z roztworem soli fizjologicznej ( Rys. 2 D ) ( Pitchers i in., 2010a ).

Aktywność ΔFosB ma krytyczne znaczenie dla wywołanej doświadczeniem seksualnym uczulonej nagrody Ampha

Dotychczasowe wyniki pokazują, że doświadczenie seksualne powodowało długotrwałą akumulację ΔFosB w neuronach NAc skorelowaną ze zwiększoną nagrodą Amph . Aby ustalić, czy zwiększona aktywność ΔFosB jest krytyczna dla zwiększonej nagrody Amph, ΔJunD, dominujący negatywny partner wiążący ΔFosB, który tłumi transkrypcję pośredniczoną przez ΔFosB ( Winstanley i in., 2007 ), został nadmiernie wyrażony poprzez transfer genów za pomocą wektora wirusowego w NAc ( ryc. 3 A , B ). Wyniki testów Amph CPP pokazały, że osłabienie aktywności ΔFosB poprzez ekspresję ΔJunD w NAc zapobiegło efektom doświadczenia seksualnego i 7-dniowej abstynencji seksualnej na zwiększoną nagrodę Amph. Seksualnie doświadczone zwierzęta ΔJunD nie wytworzyły istotnego CPP dla Amph i nie różniły się od seksualnie naiwnych zwierząt ΔJunD ( ryc. 3 B ). W przeciwieństwie do tego, zwierzęta kontrolne GFP, które przeżyły doświadczenia seksualne, wytworzyły CPP dla Amph, o czym świadczy znacząco wyższy wynik CPP w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi GFP, które nie przeżywały doświadczeń seksualnych ( ryc. 3 B , p = 0.018).

Rysunek 3.    

Rysunek 3.    

Osłabienie aktywności ΔFosB w jądrze półleżącym (NAc) zablokowało uwrażliwioną nagrodę AMPH i wzrost liczby kolców NAc u zwierząt doświadczających seksu . A , Reprezentatywne obrazy ekspresji GFP u trzech zwierząt otrzymujących wstrzyknięcie rekombinowanego wirusa związanego z adenowirusem ΔJunD skierowanego do jądra półleżącego, ilustrujące małe (po lewej), pośrednie (w środku) i duże (po prawej) miejsca wstrzyknięcia. ac, Spoidło przednie; LV, komora boczna. Skala 250 μm. B , Schematyczna ilustracja najważniejszych lokalizacji i wzorców rozprzestrzeniania się wirusa. U wszystkich zwierząt GFP wykryto w powłoce, ale rozprzestrzenianie się do jądra było zmienne. C , Ilość czasu spędzonego w komorze sparowanej z Amph podczas testu post-test minus test wstępny (wynik CPP) dla zwierząt seksualnie naiwnych (białych) i doświadczonych (czarnych), które otrzymały zastrzyk kontrolnego wektora GFP (Naive, n = 9; Exp, n = 10) lub wektora ΔJunD (Naive, n = 9; Exp, n = 9). D , Reprezentatywne obrazy segmentów dendrytycznych z seksualnie doświadczonych GFP i ΔJunD użyte do ilościowego określenia gęstości kolców. Podziałka 3 μm. E , Liczba kolców dendrytycznych w NAc seksualnie naiwnych (białych) i doświadczonych (czarnych) zwierząt, które otrzymały zastrzyk kontrolnego wektora GFP lub wektora ΔJunD. Dane są średnią grupową ± SEM. * p < 0.05, istotna różnica w porównaniu z kontrolami naiwnymi. # p < 0.05, istotna różnica w porównaniu z kontrolami doświadczonymi GFP.

Osłabiające efekty nadmiernej ekspresji ΔJunD nie były wynikiem zakłócenia zachowań seksualnych podczas nabywania doświadczenia seksualnego. Wykazano wcześniej, że ekspresja ΔJunD w NAc zapobiega ułatwianiu zachowań seksualnych po doświadczeniu seksualnym ( Pitchers i in., 2010b ). Rzeczywiście, zostało to potwierdzone w obecnym eksperymencie. Zwierzęta kontrolne GFP wykazywały krótsze latencje do montażu, intromisji i ejakulacji oraz mniej montażu i intromisji podczas czwartego kolejnego dnia testów krycia, w porównaniu z pierwszym dniem krycia ( Tabela 1 ). Natomiast zwierzęta, którym wstrzyknięto ΔJunD, nie wykazywały istotnie krótszych latencji do montażu lub intromisji ani mniejszej liczby montażu podczas czwartego dnia krycia w porównaniu z pierwszym. Zatem wlewy ΔJunD do NAc osłabiły efekty doświadczenia seksualnego. Jednakże nie zaobserwowano żadnych istotnych różnic w parametrach kojarzenia pomiędzy grupą kontrolną GFP a grupą otrzymującą ΔJunD podczas żadnego z testów kojarzenia, co wskazuje, że efekty dawkowania ΔJunD na uwrażliwienie Amph CPP wywołane doświadczeniem seksualnym nie są wynikiem różnic w doświadczeniu kojarzenia jako takim ( Tabela 1 ).

Wyświetl tę tabelę:     

Tabela 1.    

Parametry zachowań seksualnych podczas zdobywania doświadczenia seksualnego w grupach, którym podawano infuzje NAc wektorów wirusowych ekspresujących GFP lub ΔJunD

ΔFosB jest krytyczny dla indukowanego przez doświadczenie seksualne wzrostu kolców dendrytycznych NAc

Aktywność ΔFosB była również wymagana dla zwiększonej gęstości neuronów NAc po doświadczeniu seksu i abstynencji nagród 7 d sex (Rys. 3C,D). W analizie kręgosłupa w NAc zwierząt opisanych powyżej dla CPP, dwukierunkowa ANOVA wykazała znaczące efekty obu doświadczeń seksualnych (F(1,34) = 31.768, p <0.001) i leczenie wektorem wirusowym (F(1,34) = 14.969, p = 0.001), a także interakcja (F(1,34) = 10.651, p = 0.005). W szczególności, doświadczone seksualnie zwierzęta kontrolujące GFP miały większą liczbę kolców NAc w porównaniu z naiwnymi narządami płciowymi GFP (Rys. 3D: p <0.001), potwierdzając nasze poprzednie wyniki (Pitchers i wsp., 2010a). W przeciwieństwie do tego doświadczane seksualnie zwierzęta AJduD nie różniły się znacząco od płciowych naiwnych grup AJunD i były znacząco niższe w porównaniu z doświadczonymi seksualnie zwierzętami kontrolnymi GFP (Rys. 3D: p <0.001). Zatem ekspresja ΔJunD w NAc blokowała wpływ doświadczenia seksualnego i abstynencji nagrody na spinogenezę NAc.

Antagonista D1R blokuje indukowaną wrażeń seksualnych Δpodatność FosB

Aby ustalić, czy aktywacja receptora D1R lub D2R w NAc podczas krycia jest niezbędna do indukowanego doświadczeniem seksualnym wzrostu ekspresji ΔFosB i uwrażliwienia na Amph CPP, zwierzętom podawano miejscowo antagonistę receptora D1R lub D2R (lub sól fizjologiczną) do NAc na 15 minut przed każdą z 4 kolejnych sesji krycia. Co istotne, ani infuzje antagonisty receptora D1R, ani antagonisty receptora D2R do NAc nie wpływały na inicjację ani ekspresję zachowań seksualnych podczas żadnej z sesji krycia ( ryc. 4 D–F ). Podobnie antagonizm receptorów D1R lub D2R nie zapobiegł ułatwiającym efektom doświadczenia seksualnego na krycie, ponieważ wszystkie grupy wykazały ułatwianie zachowań seksualnych , o czym świadczył krótszy czas latencji wytrysku w 4. dniu w porównaniu z dniem 1. ( ryc. 4 F ) ( F (1,40) = 37.113, p < 0.001; Sal, p = 0.004; D1R Ant, p = 0.007; D2R Ant, p < 0.001).

Rysunek 4.    

Rysunek 4.    

Antagoniści receptora dopaminy podawane do NAc nie miały wpływu na zachowania seksualne. Przekroje czołowe NAc ( A , +2.2; B , +1.7; C , +1.2 z bregma) wskazujące miejsca wstrzyknięcia do NAc u wszystkich zwierząt. Kaniule były obustronne, ale przedstawiono je jednostronnie dla ułatwienia prezentacji u wszystkich zwierząt (Naive-Sal, biały, n = 7; Exp-Solny; ciemnoszary, n = 9; Exp D1R Ant, jasnoszary, n = 9; Exp D2R Ant, czarny, n = 8). ac, spoidło przednie; LV, komora boczna; CPu, jądro ogoniaste-skorupa. Latencja montażu ( D ), latencja intromisji ( E ) i latencja ejakulacji ( F ) dla wszystkich grup z doświadczeniem seksualnym (Solny, biały; D1R Ant, szary; D2R Ant, czarny). Dane przedstawiono jako średnią ± SEM. * p < 0.05, istotna różnica pomiędzy dniem 1. i dniem 4. leczenia.

Analiza liczby komórek ΔFosB-IR w NAc 7 d po ostatniej infuzji NAc i sesji krycia lub obsługi wykazała istotne różnice między grupami w obu powłokach NAc (F(3,29) = 18.070, p <0.001) i rdzeń (F(3,29) = 10.017, p <0.001). Po pierwsze, doświadczenie seksualne w grupie kontrolnej, której podawano sól fizjologiczną, spowodowało znaczną regulację w górę ΔFosB w porównaniu z grupą kontrolną, która nie miała wcześniej kontaktu seksualnego (Rys. 5A, powłoka p <0.001; Rys. 5B: rdzeń, p <0.001), potwierdzając powyższe wyniki. Antagonizm D1R, ale nie D2R, zapobiegał lub osłabiał tę regulację w górę ΔFosB. W powłoce NAc u doświadczonych seksualnie mężczyzn leczonych antagonistą D1R nie wykazano wzrostu liczby komórek ΔFosB-IR w porównaniu z grupą kontrolną, która nie miała wcześniej kontaktu seksualnego (Rys. 5A: p = 0.110), a ekspresja ΔFosB była znacznie niższa w porównaniu z samcami doświadczonymi seksualnie (Rys. 5A: p = 0.002). W rdzeniu NAc antagonizm D1R miał częściowy efekt: ΔFosB był istotnie zwiększony u mężczyzn leczonych antagonistą D1R w porównaniu z nieskutecznymi kontrolami soli fizjologicznej (Rys. 5B: p = 0.031), ale ta zwiększona ekspresja była znacznie niższa w porównaniu z mężczyznami doświadczonymi seksualnie solą fizjologiczną (Rys. 5B: p = 0.012). Leczenie antagonistą D2R nie wpłynęło na indukcję ΔFosB, ponieważ doświadczeni seksualnie mężczyźni, którzy otrzymali antagonistę D2R, mieli znacznie większą liczbę komórek ΔFosB-IR w porównaniu z nieskutecznymi kontrolami soli fizjologicznej (Rys. 5A: muszla, p <0.001; Rys. 5B: rdzeń, p <0.001) i mężczyzn leczonych antagonistą D1R (Rys. 5A: muszla, p <0.001; Rys. 5B: rdzeń, p = 0.013) i nie różniły się od doświadczonych seksualnie mężczyzn.

Rysunek 5.     

Zobacz większą wersję:     

Rysunek 5.     

Blokowanie D1R w NAc osłabia wzrost liczby komórek ΔFosB-IR w NAc zwierząt, które doświadczyły kontaktów seksualnych. Krotność zmiany liczby komórek ΔFosB-IR w powłoce NAc ( A ) i rdzeniu ( B ) u zwierząt, które doświadczyły kontaktów seksualnych (czarne) w porównaniu z kontrolami, które nie doświadczyły kontaktów seksualnych (białe) (Naive-Sal, n = 6; Exp-Saline, n = 7; Exp D1R Ant, n = 9; Exp D2R Ant, n = 8). Dane są średnią grupy ± SEM. * p < 0.05, istotna różnica w porównaniu z kontrolami naiwnymi. # p < 0.05, istotna różnica w porównaniu ze zwierzętami, u których wystąpił kontakt z solą fizjologiczną i D2R Ant. Reprezentatywne dla obrazów Naive Sal ( C ), Exp Sal ​​( D ), Exp D1R Ant ( E ) i Exp D2R Ant ( F ). ac, Spoidło przednie. Skala: 100 μm.

Aby kontrolować potencjalne rozprzestrzenianie się antagonistów D1R lub D2R do grzbietowego prążkowia, analizowano ekspresję ΔFosB w obszarze bezpośrednio grzbietowym do NAc i przylegającym do komory bocznej, ponieważ indukcja ΔFosB w grzbietowym prążkowiu przez psychostymulanty i opiaty jest zależna od aktywności D1R ( Zhang i in., 2002 ; Muller i Unterwald, 2005 ). Doświadczenie seksualne zwiększyło liczbę komórek ΔFosB-ir w grzbietowym prążkowiu u samców leczonych roztworem soli fizjologicznej (Naive-Sal: 35.6 ± 4.8 vs. Exp-Sal: 82.9 ± 5.1; p < 0.001), co potwierdza nasze wcześniejsze doniesienia ( Pitchers i in., 2010b ). Co więcej, ani infuzje antagonistów receptora D1R ani D2R do jądra NAc nie wpłynęły na indukowany doświadczeniem seksualnym poziom ΔFosB w prążkowiu grzbietowym (Exp-D1R: 82.75 ± 2.64 komórek ir; Exp-D2R: 83.9 ± 4.4 komórek ir; p < 0.001 w porównaniu z grupą kontrolną Naive-Sal). Wyniki te sugerują, że rozprzestrzenianie się infuzji antagonistów ograniczało się głównie do jądra NAc.

Antagonista D1R w NAc blokuje uczuloną nagrodę Amph

Blokada D1R w NAc podczas krycia również zablokowała wzmocnioną doświadczeniem seksualnym wzmocnioną nagrodę Amph, przetestowała 7 d po ostatniej infuzji NAc i test krycia (F(3,29) = 2.956, p = 0.049). Doświadczone seksualnie zwierzęta, które otrzymywały sól fizjologiczną w NAc podczas sesji godowych, spędzały znacznie więcej czasu w komorze sparowanej przez Amph w porównaniu z samcami naiwnych płciowo (Rys. 6A, p = 0.025), potwierdzając powyższe wyniki. W przeciwieństwie do tego, doświadczone seksualnie zwierzęta, które otrzymywały antagonistę D1R wewnątrz NAc podczas krycia nie tworzyły CPP dla Amph. Nie różniły się one od kontroli naiwnych na tle płciowym i spędzały znacznie mniej czasu w komorze sparowanej z Amph w porównaniu z solą fizjologiczną (Rys. 6A: p = 0.049) lub antagonistę D2R (Rys. 6A: p = 0.038) infuzji samców doświadczonych seksualnie. Infuzje antagonistów D2R nie wpłynęły na zwiększenie nagrody Ampha, ponieważ doświadczane seksualnie zwierzęta z infuzjami antagonisty NAX D2R tworzyły znaczący Amph-CPP w porównaniu z nieskutecznymi kontrolami soli fizjologicznej (Rys. 6A: p = 0.040) i doświadczonych zwierząt z antagonistą D1R (Rys. 6A: p = 0.038) i nie różniły się od doświadczonych seksualnie mężczyzn.

Rysunek 6.     

Zobacz większą wersję:     

Rysunek 6.     

Blokowanie receptorów D1 w NAc powoduje zmniejszenie uczulonej nagrody Amph i zwiększenie dendrytycznych kolców u zwierząt doświadczonych seksualnie. A, Ilość czasu spędzonego w sparowanej z Amphem komorze podczas post-testu minus wstępny wynik (punktacja CPP, sekundy) dla płciowej naiwności (biała, n = 6) i doświadczonych (czarne) zwierzęta, które otrzymały sól fizjologiczną (n = 7), antagonista D1R (n = 9) lub antagonistę D2R (n = 8). Dane są średnią grupy ± SEM. *p <0.05, istotna różnica w porównaniu z naiwnymi kontrolami z solą fizjologiczną. #p <0.05, istotna różnica w porównaniu ze zwierzętami doświadczonymi mrówkami D1R. B, Liczba kolców dendrytycznych (na 10 μm) dla płciowo naiwnej (biała, n = 7) i doświadczonych (czarne) zwierzęta, które otrzymały sól fizjologiczną (n = 8), antagonista D1R (n = 8) lub antagonistę D2R (n = 8). Dane są średnią grupy ± SEM. *p <0.05, istotna różnica w porównaniu z naiwnymi kontrolami z solą fizjologiczną. #p <0.05, istotna różnica w porównaniu do doświadczonych kontroli z solą fizjologiczną.

Leczenie antagonistą D1R blokuje spinogenezę NAc wywołaną doświadczeniem seksualnym

Analiza gęstości kręgosłupa w NAc tych samych zwierząt wykazała, że ​​aktywacja D1R podczas krycia była wymagana do zwiększenia gęstości grzbietu NAc po doznaniu seksualnym i 7 d abstynencji nagości seksualnej (Rys. 6B; F(3,26) = 41.558, p <0.001). W szczególności, doświadczone seksualnie kontrole z solą fizjologiczną i zwierzęta będące antagonistami D2R miały znacznie większą liczbę kolców w porównaniu z kontrolami z solą fizjologiczną naiwną seksualnie (Rys. 6B: p <0.001) potwierdzające nasze poprzednie ustalenia (Pitchers i wsp., 2010a) i wyniki z wektorami wirusów kontrolnych GFP opisanymi powyżej. W przeciwieństwie do tego, doświadczone seksualnie zwierzęta, którym podawano antagonistę D1R nie różniły się od zwierząt z naiwną drogą płciową (Rys. 6B). Występował częściowy efekt wlewu antagonistycznego D2R, ponieważ zwierzęta, którym podawano D2R, wykazywały istotnie mniejsze gęstości kręgosłupa niż doświadczalnie kontrolowane sole fizjologiczne w soli (Rys. 6B: p = 0.02), ale znacznie wyższa liczba kolców w porównaniu do płciowo nieskutecznych kontroli soli i doświadczonych mężczyzn leczonych D1R (p <0.001; Rys. 6B). Tak więc blokada D1R w NAc podczas krycia zablokowała efekty doświadczenia seksualnego i nagrodziła abstynencję w spinogenezie NAc.

Dyskusja

W obecnych badaniach wykazaliśmy krzyżową sensytyzację między nagrodą naturalną a nagrodą narkotykową, gdy po nagrodzie naturalnej następuje okres abstynencji. W szczególności wykazaliśmy, że doświadczenie z zachowaniem seksualnym, po którym następuje 7 lub 28 dni abstynencji, powoduje zwiększoną nagrodę Amph . Odkrycia te są podobne do ustalonej krytycznej roli okresu abstynencji od narkotyków w inkubacji głodu narkotykowego ( Lu i in., 2005 ; Thomas i in., 2008 ; Wolf, 2010b , 2012 ; Xue i in., 2012 ). Ponadto, indukowane naturalną nagrodą ΔFosB w NAc ma kluczowe znaczenie dla krzyżowych efektów sensytyzujących abstynencji od naturalnej nagrody na nagrodę psychostymulującą, potencjalnie poprzez spinogenezę w NAc podczas okresu abstynencji od nagrody. Wykazaliśmy, że akumulacja ΔFosB w NAc po doświadczeniu seksualnym jest długotrwała i zależna od aktywności NAc D1R podczas krycia. Z kolei wykazano, że ta zależna od receptora D1R regulacja ΔFosB w NAc ma kluczowe znaczenie dla zwiększonego nagradzania Amph i zwiększonej gęstości kolców w NAc, mimo że te wyniki doświadczeń seksualnych zależą od okresu abstynencji od nagród seksualnych ( Pitchers i in., 2010a ). Wreszcie wykazaliśmy, że spinogeneza NAc może przyczyniać się do początkowego rozwoju krótkotrwałej ekspresji uwrażliwionej nagrody Amph, ale nie jest kluczowa dla dalszej ekspresji zwiększonej nagrody lekowej, ponieważ zwiększona gęstość kolców w NAc była przejściowa i obserwowana po 7-dniowym, ale nie 28-dniowym okresie abstynencji.

Od dawna wiadomo, że dopamina jest uwalniana w NAc podczas naturalnych zachowań nagradzających, w tym zachowań seksualnych. Po wprowadzeniu receptywnej samicy, zewnątrzkomórkowa dopamina w NAc wzrasta i pozostaje podwyższona podczas krycia ( Fiorino i in., 1997 ). Aktualne badanie wykazało, że wlew antagonistów receptora dopaminy do NAc podczas krycia nie miał wpływu na inicjację ani realizację zachowań seksualnych, co jest zgodne z poglądem, że dopamina nie bierze udziału w ekspresji zachowań nagradzających per se, ale raczej w przypisywaniu bodźców związanych z płcią ( Berridge i Robinson, 1998 ). Rzeczywiście, wskazówki przewidujące nagrodę seksualną powodują aktywację neuronów w mezolimbicznym układzie nagrody dopaminowej, w tym komórek dopaminergicznych w brzusznym obszarze nakrywki i ich celu, NAc ( Balfour i in., 2004 ). Powtarzające się zachowania seksualne indukują ΔFosB w NAc, co z kolei pośredniczy we wzmocnieniu zachowania seksualnego wywołanym doświadczeniem ( Pitchers i in., 2010b ). Aktualne wyniki pokazują, że indukowany kopulacją wzrost ΔFosB jest rzeczywiście zależny od aktywacji D1R w NAc podczas kopulacji. Odkrycie to jest zgodne z wcześniejszymi badaniami wykazującymi, że powtarzane podawanie psychostymulantów trwale zwiększało ΔFosB w średnich neuronach kolczastych NAc ekspresujących D1R ( Lee i in., 2006 ; Kim i in., 2009 ) i że taki wzrost ΔFosB jest zależny od aktywacji D1R ( Zhang i in., 2002 ). Ponadto, uwrażliwione odpowiedzi na lek, normalnie obserwowane u zwierzęcia doświadczonego na lek, mogą być wywoływane w przypadku braku wcześniejszej ekspozycji na lek poprzez nadmierną ekspresję ΔFosB w neuronach ekspresujących D1R w prążkowiu ( Kelz i in., 1999 ). Zatem zarówno nagrody naturalne, jak i te w postaci leków zwiększają poziom ΔFosB w NAc poprzez mechanizm zależny od receptora D1R, który uwrażliwia zachowania związane z nagrodą.

Ponadto, obecne odkrycia wykazują, że ΔFosB jest krytycznym mediatorem krzyżowej sensytyzacji między naturalnym doświadczeniem nagrody a nagrodą psychostymulującą. Jak zauważono, aktywność ΔFosB w NAc była wcześniej powiązana z uwrażliwionymi reakcjami na leki, ponieważ nadmierna ekspresja ΔFosB w NAc uwrażliwia aktywację lokomotoryczną na kokainę po wcześniejszym ostrym lub wielokrotnym podaniu ( Kelz i in., 1999 ), zwiększa wrażliwość na kokainę i morfinę CPP ( Kelz i in., 1999 ; Zachariou i in., 2006 ) i powoduje samodzielne podawanie mniejszych dawek kokainy ( Colby i in., 2003 ). Obecne badanie pokazuje, że blokada D1R lub aktywności ΔFosB w NAc podczas krycia znosiła uwrażliwienie na nagrodę Amph wywołane doświadczeniem seksualnym.

Niniejsze badanie wykazało, że okres abstynencji od nagrody seksualnej jest niezbędny do uwrażliwienia na nagrodę Amph i spinogenezę NAc. Stawiamy hipotezę, że ΔFosB w tym okresie abstynencji wpływa na funkcje neuronów poprzez zmianę ekspresji genów w dalszej części szlaku, inicjując spinogenezę i zmieniając siłę synaptyczną . Rzeczywiście, zablokowanie indukcji ΔFosB w NAc podczas krycia zapobiegło wzrostowi gęstości kolców w NAc wykrytemu po abstynencji od nagrody. Co więcej, wlew antagonisty receptora D1R do NAc przed każdą sesją krycia zapobiegał wzrostowi ΔFosB indukowanemu doświadczeniem seksualnym i wynikającemu z niego wzrostowi gęstości kolców.

ΔFosB jest czynnikiem transkrypcyjnym, który może działać jako aktywator transkrypcji lub represor, aby wpływać na ekspresję niezliczonej liczby docelowych genów, co z kolei może wpływać na gęstość kręgosłupa i siłę synaptyczną w NAC (Nestler, 2008). Dokładniej, ΔFosB aktywuje cykliczną zależną kinazę-5 (Bibb i wsp., 2001; Kumar i wsp., 2005), czynnik jądrowy κ B (NF-κB) (Russo i wsp., 2009b), oraz podjednostkę GluA2 receptora AMPA glutaminianu (Vialou i wsp., 2010) i rtranskrypcja epresów natychmiastowego genu wczesnego c-fos (Pitchers i wsp., 2010b) i metylotransferaza histonowa G9 (Maze i wsp., 2010). doKinaza zależna od jodu-5 reguluje białka cytoszkieletu i wzrost neurytów (Taylor i wsp., 2007). Co więcej, aktywacja NF-κB zwiększa liczbę kolców dendrytycznych w NAc, podczas gdy hamowanie NF-κB zmniejsza podstawowe kolce dendrytyczne i blokuje wzrost kolców wywołany kokainą (Russo i wsp., 2009b). Dlatego też, nagroda seksualna zwiększa ΔFosB w NAc, co może zmieniać gęstość grzbietu NAc poprzez wiele celów (tj. Cykliczna zależna kinaza-5, NF-κB) i że ogólną konsekwencją jest uwrażliwienie na lek, jak to zostało postawione hipotezą Russo i in. (2009a) za działania związane z powtarzającą się kokainą.

Nieoczekiwanym odkryciem w obecnym badaniu było to, że zwiększona gęstość kolców w NAc była przejściowa i nie była już wykrywana po 28 dniach od doświadczenia seksualnego. Zatem zwiększona gęstość kolców była skorelowana z początkiem zwiększonej nagrody Amph i może przyczyniać się do początkowego rozwoju lub krótkotrwałej ekspresji uwrażliwionych odpowiedzi Amph. Jednakże zwiększona gęstość kolców nie była wymagana do utrzymania uwrażliwionej nagrody Amph po dłuższych okresach abstynencji. Wcześniej wykazaliśmy, że doświadczenie seksualne powoduje krótkotrwały (7, ale nie 28 dni po ostatnim kryciu) wzrost podjednostki receptora NMDA NR-1 w NAc, który powracał do poziomów wyjściowych po dłuższych okresach abstynencji od nagrody ( Pitchers i in., 2012 ). Postawiono hipotezę, że zwiększona ekspresja receptora NMDA wskazuje na ciche synapsy wywołane doświadczeniami seksualnymi ( Huang i in., 2009 ; Brown i in., 2011 ; Pitchers i in., 2012 ) i sugeruje, że wzrost kolców indukowany doświadczeniami seksualnymi może zależeć od zwiększonej aktywności receptora NMDA ( Hamilton i in., 2012 ).

Podsumowując, obecne badania podkreślają sensybilizację nagrody narkotykowej poprzez naturalną nagrodę (płeć) i jej zależność od okresu abstynencji. Co więcej, w tej behawioralnej plastyczności pośredniczył ΔFosB poprzez aktywację D1R w NAc. Dlatego dane sugerują, że utrata naturalnej nagrody po doświadczeniu nagrody może sprawić, że osoby są podatne na rozwój uzależnienia od narkotyków i że jednym z pośredników tej zwiększonej podatności jest ΔFosB i jego docelowe transkrypcje w dół.

Przypisy

  • Otrzymano w październiku 16, 2012.
  • Wersja otrzymana grudzień 12, 2012.
  • Zaakceptowano grudzień 23, 2012.

  • Prace te uzyskały wsparcie kanadyjskich instytutów badań nad zdrowiem (LMC), Narodowego Instytutu Zdrowia Psychicznego (EJN) oraz Kanady Nauk Przyrodniczych i Badań Naukowych Kanady (KKP i LMC). Dziękujemy dr Catherine Woolley (Northwestern University) za pomoc w technice znakowania diOlistic.

  • Autorzy deklarują brak konkurencyjnych interesów finansowych.

  • Korespondencja powinna być kierowana do Dr Lique M. Coolen, Departament Fizjologii i Biofizyki, University of Mississippi Medical Center, 2500 North State Street, Jackson, MS 39216. [email chroniony]

Referencje

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

    (2004) Zachowania seksualne i związane z płcią wskaźniki środowiskowe aktywują system mezolimbiczny u samców szczurów. Neuropsychopharmacology 29: 718-730.

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

    (1998) Jaka jest rola dopaminy w nagrodzie: wpływ hedoniczny, uczenie się nagrody lub motywacja? Brain Res Brain Res Rev 28: 309-369.

  3. ↵
    1. Bibb JA,
    2. Chen J,
    3. Taylor JR,
    4. Svenningsson P,
    5. Nishi A,
    6. Snyder GL,
    7. Yan Z,
    8. Sagawa ZK,
    9. Ouimet CC,
    10. Nairn AC,
    11. Nestler EJ,
    12. Greengard P

    (2001) Wpływ przewlekłej ekspozycji na kokainę regulowany jest przez białko neuronowe Cdk5. Nature 410: 376-380.

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

    (2001) Indukowanie zachowań seksualnych c-Fos w jądrze półleżącym i stymulowana amfetaminą aktywność lokomotoryczna są uwrażliwione na doświadczenia seksualne u samic chomików syryjskich. J Neurosci 21: 2123-2130.

  5. ↵
    1. Brown TE,
    2. Lee BR,
    3. Mu P,
    4. Ferguson D,
    5. Dietz D,
    6. Ohnishi YN,
    7. Lin Y,
    8. Suska A,
    9. Ishikawa M,
    10. Huang YH,
    11. Shen H,
    12. Kalivas PW,
    13. Sorg BA,
    14. Zukin RS,
    15. Nestler EJ,
    16. Dong Y,
    17. Schlüter OM

    (2011) Milczący mechanizm oparty na synapsie, wywoływany przez kokainę uczuleniem lokomotorycznym. J Neurosci 31: 8163-8174.

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

    (2012) Abstynencja kokainy zmienia dynamikę spalania jądra półleżącego podczas celowanych zachowań kokainy i sacharozy. Eur J Neurosci 35: 940-951.

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

    (2010) Plastyczność synaptyczna w układzie mezolimbicznym: implikacje terapeutyczne dla nadużywania substancji. Ann NY Acad Sci 1187: 129-139.

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

    (2003) Nadprodukcja ΔFosB specyficzna dla komórek macierzystych sprzyja zwiększeniu zachęt do kokainy. J Neurosci 23: 2488-2493.

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

    (1997) Dynamiczne zmiany w jądrze półleżącym dopływie dopaminy podczas efektu Coolidge u samców szczura. J Neurosci 17: 4849-4855.

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

    (2010) Ilościowa analiza przed- i postsynaptycznych różnic płciowych w jądrze półleżącym. J Comp Neurol 518: 1330-1348.

  11. ↵
    1. Frohmader KS,
    2. Dzbany KK,
    3. Balfour ME,
    4. Coolen LM

    (2010a) Mieszanie przyjemności: przegląd wpływu leków na zachowania seksualne u ludzi i modeli zwierzęcych. Horm Behav 58: 149-162.

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

    (2010b) Metamfetamina działa na subpopulacje neuronów regulujących zachowania seksualne u samców szczurów. Neuroscience 166: 771-784.

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

    (2012) Aktywny rozwój nowych kolców dendrytycznych jest regulowany przez proteasom. Neuron 74: 1023-1030.

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

    (2009) Δ Nadekspresja FosB w jądrze półleżącym poprawia seksualną nagrodę u samic chomików syryjskich. Genes Brain Behav 8: 442-449.

  15. ↵
    1. Huang YH,
    2. Lin Y,
    3. Mu P,
    4. Lee BR,
    5. Brown TE,
    6. Wayman G,
    7. Marie H,
    8. Liu W,
    9. Yan Z,
    10. Sorg BA,
    11. Schlüter OM,
    12. Zukin RS,
    13. Dong Y

    (2009) Doświadczenie kokainy in vivo generuje ciche synapsy. Neuron 63: 40-47.

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

    (2006) Neuronowe mechanizmy uzależnienia: rola uczenia i pamięci związanej z nagrodzeniem. Annu Rev Neurosci 29: 565-598.

  17. ↵
    1. Kalivas PW

    (2009) Hipoteza homeostazy glutaminianu o uzależnieniu. Nat Rev Neurosci 10: 561-572.

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

    (2007) Synaptyczna plastyczność i uzależnienie. Nat Rev Neurosci 8: 844-858.

  19. ↵
    1. Kelley AE

    (2004) Pamięć i uzależnienie: wspólny układ nerwowy i mechanizmy molekularne. Neuron 44: 161-179.

  20. ↵
    1. Kelz MB,
    2. Chen J,
    3. Carlezon WA Jr.,
    4. Whisler K,
    5. Gilden L,
    6. Beckmann AM,
    7. Steffen C,
    8. Zhang YJ,
    9. Marotti L,
    10. Self DW,
    11. Tkatch T,
    12. Baranauskas G,
    13. Surmeier DJ,
    14. Neve RL,
    15. Duman RS,
    16. Picciotto MR,
    17. Nestler EJ

    (1999) Ekspresja czynnika transkrypcyjnego ΔFosB w mózgu kontroluje wrażliwość na kokainę. Nature 401: 272-276.

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

    (2009) Tworzenie dendrytycznych kręgosłupa indukowane metylofenidatem i ekspresja ΔFosB w jądrze półleżącym. Proc Natl Acad Sci USA 106: 2915-2920.

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

    (2010) Neurocircuitry of addiction. Neuropsychopharmacology 35: 217-238.

  23. ↵
    1. Kumar A,
    2. Choi KH,
    3. Renthal W,
    4. Tsankova NM,
    5. Theobald DE,
    6. Truong HT,
    7. Russo SJ,
    8. Laplant Q,
    9. Sasaki TS,
    10. Whistler KN,
    11. Neve RL,
    12. Self DW,
    13. Nestler EJ

    (2005) Modernizacja chromatyny jest kluczowym mechanizmem leżącym u podstaw indukowanej kokainą plastyczności w prążkowiu. Neuron 48: 303-314.

  24. ↵
    1. Laviolette SR,
    2. Lauzon NM,
    3. Bishop SF,
    4. Sun N,
    5. Tan H

    (2008) Sygnalizacja dopaminowa poprzez receptory podobne do D1 w porównaniu do receptorów D2 w rdzeniu jądra półleżącego w stosunku do powłoki różnicuje modulację wrażliwości na nikotynę. J Neurosci 28: 8025-8033.

  25. ↵
    1. Lee KW,
    2. Kim Y,
    3. Kim AM,
    4. Helmin K,
    5. Nairn AC,
    6. Greengard P

    (2006) Indukowany kokainowy dendrytyczny kręgosłup w D1 i D2 średnich neuronach kolczystych zawierających receptor w jądrze półleżącym. Proc Natl Acad Sci USA 103: 3399-3404.

  26. ↵
    1. Lennette DA

    (1978) Ulepszone medium montażowe do mikroskopii immunofluorescencyjnej. Am J Clin Pathol 69: 647-648.

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

    (2005) Centralny szlak sygnałowy ERK w jądrze migdałowatym ma kluczowe znaczenie dla inkubacji pragnienia kokainy. Nat Neurosci 8: 212-219.

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

    (2011) Synaptyczna plastyczność i uzależnienie: mechanizmy uczenia się poszły nie tak. Neuropharmacology 61: 1052-1059.

  29. ↵
    1. Labirynt I,
    2. Covington HE 3rd.,
    3. Dietz DM,
    4. LaPlant Q,
    5. Renthal W,
    6. Russo SJ,
    7. Mechanik M,
    8. Mouzon E,
    9. Neve RL,
    10. Haggarty SJ,
    11. Ren Y,
    12. Sampath SC,
    13. Hurd YL,
    14. Greengard P,
    15. Tarakhovsky A,
    16. Schaefer A,
    17. Nestler EJ

    (2010) Niezbędna rola metylotransferazy histonowej G9a w plastyczności indukowanej kokainą. Nauka 327: 213-216.

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

    (2011) Receptory AMPA przepuszczalne w wapń są obecne w synapsach jądra półleżącego po przedłużonym odstawianiu z samodzielnego podawania kokainy, ale bez kokainy podawanej eksperymentalnie. J Neurosci 31: 5737-5743.

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

    (2006) Doświadczenia seksualne u samic gryzoni: mechanizmy komórkowe i konsekwencje funkcjonalne. brain Res 1126: 56-65.

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

    (2005) Receptory dopaminy D1 modulują indukcję ΔFosB w prążkowiu szczura po przerywanym podawaniu morfiny. J Pharmacol Exp Ther 314: 148-154.

  33. ↵
    1. Nestler EJ

    (2008) Transkrypcyjne mechanizmy uzależnienia: rola ΔFosB. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 363: 3245-3255.

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

    (2001) ΔFosB: trwały przełącznik molekularny dla uzależnienia. Proc Natl Acad Sci USA 98: 11042-11046.

  35. ↵
    1. Olausson P,
    2. Jentsch JD,
    3. Tronson N,
    4. Neve RL,
    5. Nestler EJ,
    6. Taylor JR

    (2006) ΔFosB w jądrze półleżącym reguluje instrumentalne zachowanie i motywację wzmacnianą przez żywność. J Neurosci 26: 9196-9204.

  36. ↵
    1. Olsen CM

    (2011) Naturalne nagrody, neuroplastyczność i nielekowe uzależnienia. Neuropharmacology 61: 1109-1122.

  37. ↵
    1. Perrotti LI,
    2. Hadeishi Y,
    3. Ulery PG,
    4. Barrot M,
    5. Monteggia L,
    6. Duman RS,
    7. Nestler EJ

    (2004) Indukcja ΔFosB w strukturach mózgu związanych z nagrodą po przewlekłym stresie. J Neurosci 24: 10594-10602.

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

    (2008) Wyraźne wzorce indukcji ΔFosB w mózgu przez leki uzależniające. Synapse 62: 358-369.

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

    (2010a) Neuroplastyczność w układzie mezolimbicznym wywołana naturalną nagrodą i późniejszą abstynencją nagród. Biol Psychiatry 67: 872-879.

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

    (2010b) ΔFosB w jądrze półleżącym ma kluczowe znaczenie dla wzmocnienia efektów seksualnego wynagrodzenia. Genes Brain Behav 9: 831-840.

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

    (2012) Naturalne doświadczenie w nagradzaniu zmienia rozkład i funkcjonowanie receptorów AMPA i NMDA w jądrze półleżącym. PLoS ONE 7: e34700.

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

    (2012) Modulacja receptora dopaminy D1 w jądrze półleżącym obniża dobrowolne działanie kół u szczurów hodowanych w celu pokonywania dużych odległości. Physiol Behav 105: 661-668.

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

    (2009a) Czynniki neurotroficzne i plastyczność strukturalna w uzależnieniu. Neuropharmacology 56 (Suppl 1): 73-82.

  44. ↵
    1. Russo SJ,
    2. Wilkinson MB,
    3. Mazei-Robison MS,
    4. Dietz DM,
    5. Labirynt I,
    6. Krishnan V,
    7. Renthal W,
    8. Graham A,
    9. Birnbaum SG,
    10. Zielona TA,
    11. Robison B,
    12. Lesselyong A,
    13. Perrotti LI,
    14. Bolaños CA,
    15. Kumar A,
    16. Clark MS,
    17. Neumaier JF,
    18. Neve RL,
    19. Bhakar AL,
    20. Barker PA,
    21. i in.

    (2009b) Czynnik jądrowy Sygnalizacja κB reguluje morfologię neuronów i nagrodę kokainy. J Neurosci 29: 3529-3537.

  45. ↵
    1. Taylor JR,
    2. Lynch WJ,
    3. Sanchez H,
    4. Olausson P,
    5. Nestler EJ,
    6. Bibb JA

    (2007) Hamowanie Cdk5 w jądrze półleżącym zwiększa działanie aktywujące narząd i motywujące i motywujące kokainę. Proc Natl Acad Sci USA 104: 4147-4152.

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

    (2009) Nagroda seksualna u samców szczurów: wpływ doświadczenia seksualnego na uwarunkowane preferencje miejsca związane z ejakulacją i intrygami. Horm Behav 55: 93-97.

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

    (2008) Neuroplastyczność w mezolimbicznym układzie dopaminowym i uzależnieniu od kokainy. Br J Pharmacol 154: 327-342.

  48. ↵
    1. Vialou V,
    2. Robison AJ,
    3. Laplant QC,
    4. Covington HE 3rd.,
    5. Dietz DM,
    6. Ohnishi YN,
    7. Mouzon E,
    8. Rush AJ 3rd.,
    9. Watts EL,
    10. Wallace DL,
    11. Iñiguez SD,
    12. Ohnishi YH,
    13. Steiner MA,
    14. Warren BL,
    15. Krishnan V,
    16. Bolaños CA,
    17. Neve RL,
    18. Ghose S,
    19. Berton O,
    20. Tamminga CA,
    21. i in.

    (2010) ΔFosB w obwodach nagradzania mózgu pośredniczy w odporności na stres i odpowiedzi antydepresyjne. Nat Neurosci 13: 745-752.

  49. ↵
    1. Wallace DL,
    2. Vialou V,
    3. Rios L,
    4. Carle-Florence TL,
    5. Chakravarty S,
    6. Kumar A,
    7. Graham DL,
    8. Zielona TA,
    9. Kirk A,
    10. Iñiguez SD,
    11. Perrotti LI,
    12. Barrot M,
    13. DiLeone RJ,
    14. Nestler EJ,
    15. Bolaños-Guzmán CA

    (2008) Wpływ ΔFosB w jądrze półleżącym na naturalne zachowanie związane z nagrodą. J Neurosci 28: 10272-10277.

  50. ↵
    1. Werme M,
    2. Messer C,
    3. Olson L,
    4. Gilden L,
    5. Thorén P,
    6. Nestler EJ,
    7. Brené S

    (2002) Δ FosB reguluje pracę koła. J Neurosci 22: 8133-8138.

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

    (2007) Indukcja ΔFosB w korze oczodołowo-żylnej pośredniczy w tolerancji na zaburzenia poznawcze wywołane kokainą. J Neurosci 27: 10497-10507.

  52. ↵
    1. Wolf ME

    (2010a) Trójkąt Bermudzki neuroadaptacji wywołanych kokainą. Trendy Neurosci 33: 391-398.

  53. ↵
    1. Wolf ME

    (2010b) Regulacja handlu receptorami AMPA w jądrze półleżącym przez dopaminę i kokainę. Neurotox Res 18: 393-409.

  54. ↵
    1. Wolf ME

    (2012) Neuroscience: odwrócone działanie behawioralne kokainy. Nature 481: 36-37.

  55. ↵
    1. Xue YX,
    2. Luo YX,
    3. Wu P,
    4. Shi HS,
    5. Xue LF,
    6. Chen C,
    7. Zhu WL,
    8. Ding ZB,
    9. Bao YP,
    10. Shi J,
    11. Epstein DH,
    12. Shaham Y,
    13. Lu L

    (2012) Procedura pobierania i wymazywania pamięci w celu zapobiegania głodu narkotyków i nawrotów. Nauka 336: 241-245.

  56. ↵
    1. Zachariou V,
    2. Bolanos CA,
    3. Selley DE,
    4. Theobald D,
    5. Cassidy MP,
    6. Kelz MB,
    7. Shaw-Lutchman T,
    8. Berton O,
    9. Sim-Selley LJ,
    10. Dileone RJ,
    11. Kumar A,
    12. Nestler EJ

    (2006) Istotna rola ΔFosB w jądrze półleżącym w działaniu morfiny. Nat Neurosci 9: 205-211.

  57. ↵
    1. Zhang D,
    2. Zhang L,
    3. Lou DW,
    4. Nakabeppu Y,
    5. Zhang J,
    6. Xu M

    (2002) Receptor dopaminy D1 jest krytycznym mediatorem dla indukowanej kokainą ekspresji genu. J. Neurochem 82: 1453-1464.

artykuły cytujące ten artykuł

  • Możliwe wkłady nowej formy plastyczności synaptycznej w Aplysii w nagradzanie, pamięć i ich dysfunkcje w mózgu ssaka Uczenie się i pamięć, 18 września 2013, 20 (10): 580-591

PEŁNE BADANIE - SEKCJA DYSKUSYJNA:

W obecnym badaniu wykazaliśmy nadwrażliwość między nagrodą naturalną a nagrodą za narkotyki, kiedy po naturalnej nagrodzie następuje okres abstynencji. W szczególności pokazaliśmy, że doświadczenie z zachowaniami seksualnymi, po których następuje 7 lub 28 d abstynencji, powoduje zwiększenie nagrody Ampha.

Odkrycia te są zbieżne z potwierdzoną kluczową rolą okresu abstynencji od narkotyków w inkubacji głodu narkotykowego (Lu i in., 2005; Thomas i in., 2008; Wolf, 2010b, 2012; Xue i in., 2012). Co więcej, naturalnie indukowany przez nagrodę FosB w jądrze półkulistym (NAc) ma kluczowe znaczenie dla krzyżowego uwrażliwienia naturalnego abstynencji od nagrody na nagrodę psychostymulującą, potencjalnie poprzez spinogenezę w jądrze półkulistym (NAc) w okresie abstynencji od nagrody.

Wykazaliśmy, że akumulacja FosB w NAc po doświadczeniu seksualnym jest długotrwała i zależna od aktywności receptora D1 receptora NAc podczas kopulacji . Z kolei ta indukowana przez receptor D1 regulacja poziomu FosB w NAc okazała się kluczowa dla zwiększonej nagrody dla Amph i zwiększonej gęstości kolców w NAc, mimo że te skutki doświadczenia seksualnego zależą od okresu abstynencji od nagrody seksualnej (Pitchers i in., 2010a). Wreszcie, wykazaliśmy, że spinogeneza NAc może przyczyniać się do początkowego rozwoju krótkotrwałej ekspresji uwrażliwionej nagrody Amph, ale nie jest kluczowa dla dalszej ekspresji zwiększonej nagrody lekowej, ponieważ zwiększona gęstość kolców w NAc była przejściowa i obserwowana po 7-dniowym, ale nie 28-dniowym okresie abstynencji.

Od dawna wiadomo, że dopamina jest uwalniana w NAc podczas naturalnych zachowań nagradzających, w tym zachowań seksualnych . Po wprowadzeniu receptywnej samicy, zewnątrzkomórkowa dopamina w NAc wzrasta i pozostaje podwyższona podczas krycia (Fiorino i in., 1997). Aktualne badanie wykazało, że wlew antagonistów receptora dopaminy do NAc podczas krycia nie miał wpływu na inicjację ani realizację zachowań seksualnych, co jest zgodne z poglądem, że dopamina nie jest zaangażowana w ekspresję zachowań nagradzających per se, ale raczej w przypisywanie bodźców związanych z płcią (Berridge i Robinson, 1998). Rzeczywiście, bodźce przewidujące nagrodę seksualną powodują aktywację neuronów w mezolimbicznym układzie nagrody dopaminowej, w tym komórek dopaminergicznych w brzusznym obszarze nakrywki i ich celu, NAc (Balfour i in., 2004).

Powtarzające się zachowania seksualne indukują FosB w jądrze NAc, co z kolei pośredniczy we wzmocnieniu zachowań seksualnych wywołanym doświadczeniem (Pitchers i in., 2010b). Aktualne wyniki pokazują, że wzrost poziomu FosB indukowany kopulacją jest rzeczywiście zależny od aktywacji receptora D1R w jądrze NAc podczas kopulacji. Odkrycie to jest zgodne z wcześniejszymi badaniami, które wykazały, że powtarzane podawanie psychostymulantów trwale zwiększało poziom FosB w średnich neuronach kolczastych NAc z ekspresją receptora D1R (Lee i in., 2006; Kim i in., 2009) i że taki wzrost poziomu FosB jest zależny od aktywacji receptora D1R (Zhang i in., 2002). Ponadto, uwrażliwione reakcje na lek, normalnie obserwowane u zwierząt, którym podano lek, mogą być wywoływane bez wcześniejszej ekspozycji na lek poprzez nadmierną ekspresję FosB w neuronach z ekspresją receptora D1R w prążkowiu (Kelz i in., 1999). Zatem zarówno nagrody naturalne, jak i te w postaci leków zwiększają poziom FosB w NAc poprzez mechanizm zależny od receptora D1R, który uwrażliwia zachowania związane z nagrodą.

Co więcej, obecne odkrycia wskazują, że FosB jest kluczowym mediatorem krzyżowej sensytyzacji między naturalnym doświadczeniem nagrody a nagrodą psychostymulującą. Jak zauważono, aktywność FosB w NAc była wcześniej powiązana z uwrażliwionymi reakcjami na leki, ponieważ nadmierna ekspresja FosB w NAc uwrażliwia aktywację lokomotoryczną na kokainę po wcześniejszym ostrym lub wielokrotnym podaniu (Kelz i in., 1999), zwiększa wrażliwość na kokainę i morfinę CPP (Kelz i in., 1999; Zachariou i in., 2006) i powoduje samopodawanie niższych dawek kokainy (Colby i in., 2003). Aktualne badanie pokazuje, że blokada receptora D1R lub aktywności FosB w NAc podczas krycia znosiła uwrażliwienie na nagrodę Amph wywołaną doświadczeniem seksualnym . W ten sposób nagrody naturalne i leki nie tylko zbiegają się na tej samej ścieżce neuronalnej, ale także na tych samych mediatorach molekularnych (Nestler i in., 2001; Wallace i in., 2008; Hedges i in., 2009; Pitchers i in., 2010b) i prawdopodobnie na tych samych neuronach w jądrze NAc (Frohmader i in., 2010b), wpływając na atrakcyjność bodźca i „chcenie” obu typów nagród (Berridge i Robinson, 1998).

Niniejsze badanie wykazało, że okres abstynencji od nagrody seksualnej jest wymagany do uwrażliwienia nagrody Amph i spinogenezy NAc. Stawiamy hipotezę, że FosB podczas tego okresu abstynencji wpływa na funkcje neuronalne poprzez zmianę ekspresji genów w dół szlaku, aby zainicjować spinogenezę i zmienić siłę synaptyczną. Rzeczywiście, zablokowanie indukcji FosB w NAc podczas krycia zapobiegło wzrostowi gęstości kolców w NAc wykrytemu po abstynencji od nagrody. Ponadto, infuzja antagonisty D1R do NAc przed każdą sesją krycia zapobiegła wzrostowi FosB wywołanemu doświadczeniem seksualnym i późniejszemu wzrostowi gęstości kolców . FosB jest czynnikiem transkrypcyjnym, który może działać jako aktywator lub represor transkrypcji, wpływając na ekspresję niezliczonej liczby genów docelowych, które z kolei mogą wpływać na gęstość kolców i siłę synaptyczną w NAc (Nestler, 2008). Dokładniej rzecz ujmując, FosB aktywuje kinazę zależną od cykli 5 (Bibb i in., 2001; Kumar i in., 2005), czynnik jądrowy B (NF-B) (Russo i in., 2009b) oraz podjednostkę GluA2 receptora glutaminianowego AMPA (Vialou i in., 2010) oraz hamuje transkrypcję genu wczesnego c-fos (Pitchers i in., 2010b) i metylotransferazy histonowej G9 (Maze i in., 2010). Kinaza zależna od cykli 5 reguluje białka cytoszkieletu i wzrost wyrostków neurytowych (Taylor i in., 2007). Co więcej, aktywacja NF-B zwiększa liczbę kolców dendrytycznych w NAc, podczas gdy hamowanie NF-B zmniejsza liczbę kolców dendrytycznych u podstawy i blokuje wzrost liczby kolców wywołany kokainą (Russo i in., 2009b). Zatem nagroda seksualna zwiększa FosB w NAc, co może zmieniać gęstość kolców NAc poprzez wiele celów (tj. kinazę cykliczną-5, NF-B) i że ogólną konsekwencją jest uwrażliwienie na nagrodę narkotykową , jak hipotezowali Russo i in. (2009a) w odniesieniu do działania powtarzanej kokainy.

Nieoczekiwanym odkryciem w niniejszym badaniu było to, że zwiększona gęstość kolców w jądrze NAc miała charakter przejściowy i nie była już wykrywana po 28 dniach od doświadczenia seksualnego. Zatem zwiększona gęstość kolców była skorelowana z początkiem zwiększonej nagrody Amph i może przyczyniać się do początkowego rozwoju lub krótkotrwałej ekspresji uwrażliwionych reakcji Amph. Jednakże zwiększona gęstość kolców nie była wymagana do utrzymania uwrażliwionej nagrody Amph po dłuższych okresach abstynencji. Wcześniej wykazaliśmy, że doświadczenie seksualne powoduje krótkotrwały (7, ale nie 28 dni po ostatnim kryciu) wzrost podjednostki receptora NMDA NR-1 w jądrze NAc, który powracał do poziomu wyjściowego po dłuższych okresach abstynencji od nagrody (Pitchers i in., 2012). Postawiono hipotezę, że zwiększona ekspresja receptora NMDA wskazuje na ciche synapsy wywołane doświadczeniami seksualnymi (Huang i in., 2009; Brown i in., 2011; Pitchers i in., 2012) i sugeruje, że wzrost kolców indukowany doświadczeniami seksualnymi może zależeć od zwiększonej aktywności receptora NMDA (Hamilton i in., 2012).

Podsumowując, obecne badania podkreślają krzyżową reakcję nagród narkotykowych poprzez naturalną nagrodę (płeć) i jej zależność od okresu abstynencji nagród. Co więcej, w tej behawioralnej plastyczności pośredniczył pFB poprzez aktywację D1R w NAc. Dlatego dane sugerują, że utrata naturalnej nagrody po doświadczeniu nagrody może sprawić, że osoby są podatne na rozwój uzależnienia od narkotyków i że jednym z pośredników tej zwiększonej podatności jest FosB i jego docelowe transkrypcje w dół.