Wpływ ΔFosB w Nucleus Accumbens na zachowanie związane z naturalnym nagraniem (2008)

UWAGI: Delta FosB jest jedną z podstawowych cząsteczek uzależnienia. Wzrasta lub kumuluje się podczas procesu uzależnienia, wzmacniając uzależniające zachowanie i zmieniając okablowanie mózgu. Wzrasta niezależnie od tego, czy uzależnienie jest chemiczne, czy behawioralne. To badanie pokazuje, że gromadzi się podczas aktywności seksualnej i spożywania cukru. Naukowcy odkryli również, że aktywność seksualna zwiększa spożycie cukru. Delta FosB może być zaangażowana w jeden nałóg, wzmacniając inny nałóg. Pytanie brzmi - jak „nadmierna konsumpcja” pornografii wpływa na Delta FosB? Ponieważ to dopamina działa w DeltaFosB, wszystko zależy od twojego mózgu.


Pełne badanie: Wpływ ΔFosB w Nucleus Accumbens na zachowanie związane z naturalnym nagraniem

J Neurosci. 2008 października 8; 28 (41): 10272–10277. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1531-08.2008.

Deanna L Wallace1,2, Vincent Vialou1,2, Loretta Rios1,2, Tiffany L. Carle-Florence1,2, Sumana Chakravarty1,2, Arvind Kumar1,2, Danielle L. Graham1,2, Thomas A. Green1,2, Anne Kirk1,2, Sergio D. Iñiguez3, Linda I. Perrotti1,2,4, Michel Barrot1,2,5, Linda I. Perrotti1,2,6, Michel Barrot1,2, Ralph J. DiLeone1,2,3, Eric J. NestlerXNUMX i Carlos A. Bolaños-GuzmánXNUMX +

+ Notatki autora

Obecny adres DL Wallace: Helen Willis Neuroscience Institute, University of California, Berkeley, Berkeley, CA 94720.

Obecny adres TL Carle-Florence: Mary Kay Research Laboratories, Dallas, TX 75379.

Obecny adres DL Graham: Merck Laboratories, Boston, MA 02115.

Obecny adres TA Green: Virginia Commonwealth University, Richmond, VA 23284.

Obecny adres EJ Nestlera: Department of Neuroscience, Mount Sinai School of Medicine, New York, NY 10029.

Abstrakcyjny

Wykazano, że czynnik transkrypcyjny delta FosB (ΔFosB) indukowany w jądrze półleżącym (NAc) poprzez przewlekłą ekspozycję na leki nadużywające pośredniczy w uczulonych reakcjach na te leki. Jednak mniej wiadomo o roli ΔFosB w regulacji odpowiedzi na nagrody naturalne. Tutaj pokazujemy, że dwa potężne naturalne zachowania nagród, picie sacharozy i zachowania seksualne, zwiększają poziom ΔFosB w NAc. Następnie wykorzystujemy transfer genów za pośrednictwem wirusów, aby zbadać, w jaki sposób indukcja ΔFosB wpływa na reakcje behawioralne na te naturalne nagrody. Wykazujemy, że nadekspresja ΔFosB w NAc zwiększa spożycie sacharozy i promuje aspekty zachowań seksualnych. Ponadto pokazujemy, że zwierzęta z wcześniejszym doświadczeniem seksualnym, które wykazują podwyższone poziomy ΔFosB, również wykazują wzrost spożycia sacharozy. Ta praca sugeruje, że ΔFosB jest nie tylko indukowany w NAc przez leki nadużywające, ale także przez naturalne bodźce nagradzające. Dodatkowo, nasze odkrycia pokazują, że chroniczne narażenie na bodźce, które indukują ΔFosB w NAC może zwiększyć konsumpcję innych naturalnych nagród.

Słowa kluczowe: Zachowanie, Nucleus Accumbens, Otyłość, Nagroda, Płeć, Sacharoza, czynnik transkrypcyjny

Wprowadzenie

ΔFosB, czynnik transkrypcyjny z rodziny Fos, jest obciętym produktem fosB gen (Nakabeppu i Nathans, 1991). Jest wyrażany na stosunkowo niskim poziomie w porównaniu z innymi białkami z rodziny Fos w odpowiedzi na ostre bodźce, ale akumuluje się do wysokich poziomów w mózgu po przewlekłej stymulacji ze względu na jego wyjątkową stabilność (patrz Nestler, 2008). Ta akumulacja zachodzi w sposób specyficzny dla regionu w odpowiedzi na wiele rodzajów przewlekłej stymulacji, w tym przewlekłe podawanie leków, napadów padaczkowych, leków przeciwdepresyjnych, leków przeciwpsychotycznych, uszkodzeń neuronalnych i kilku rodzajów stresu (do przeglądu, patrz Cenci, 2002; Nestler, 2008).

Funkcjonalne konsekwencje indukcji ΔFosB najlepiej zrozumieć w przypadku nadużywania leków, które indukują białko w sposób najbardziej widoczny w jądrze półleżącym (NAc), odpowiedź zgłaszana dla praktycznie wszystkich rodzajów narkotyków (patrz McDaid i in., 2006; Muller i Unterwald, 2005; Nestler, 2008; Perrotti i wsp., 2008). NAc jest częścią prążkowia brzusznego i jest ważnym substratem neuronalnym dla nagradzanych działań nadużywanych leków. W związku z tym coraz więcej dowodów sugeruje, że indukcja ΔFosB w tym regionie zwiększa wrażliwość zwierzęcia na nagradzające efekty nadużywania leków, a także może zwiększyć motywację do ich uzyskania. Tak więc, nadekspresja ΔFosB w NAc powoduje, że zwierzęta rozwijają preferencje miejsca dla kokainy lub morfiny, lub dla samodzielnego podawania kokainy, w niższych dawkach leku i zwiększają nacisk dźwigni na kokainę w paradygmacie progresywnego stosunku (Colby i wsp., 2003; Kelz i wsp., 1999; Zachariou i wsp., 2006).

Oprócz roli, jaką odgrywa w pośredniczeniu w nagradzaniu leków, NAc bierze udział w regulacji odpowiedzi na naturalne nagrody, a ostatnie prace sugerują związek między nagrodami naturalnymi a ΔFosB. Wykazano, że dobrowolne bieganie kół zwiększa poziomy ΔFosB w NAc, a nadekspresja ΔFosB w tym regionie mózgu powoduje stały wzrost biegu, który utrzymuje się przez kilka tygodni w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi, których biegnące plateau przez dwa tygodnie (Werme i wsp., 2002). Podobnie dieta wysokotłuszczowa indukuje ΔFosB w NAc (Teegarden i Bale, 2007), podczas gdy nadekspresja ΔFosB w tym regionie zwiększa odpowiedź instrumentalną na nagrodę żywnościową (Olausson i wsp., 2006). Dodatkowo fosB gen bierze udział w zachowaniu matki (Brown i wsp., 1996). Niewiele jest jednak informacji na temat związku między ΔFosB a zachowaniem seksualnym, jednej z najsilniejszych nagród naturalnych. Co więcej, mniej jasne jest jeszcze możliwe zaangażowanie ΔFosB w bardziej kompulsywne, nawet „uzależniające” modele naturalnych zachowań nagradzających. Na przykład kilka raportów wykazało aspekt podobny do uzależnienia w paradygmatach spożycia sacharozy (Avena i wsp., 2008).

Aby poszerzyć naszą wiedzę na temat działania ΔFosB w naturalnych zachowaniach nagrody, zbadaliśmy indukcję ΔFosB w NAc w modelach picia i zachowania seksualnego sacharozy. Określiliśmy również, jak nadekspresja ΔFosB w NAc modyfikuje reakcje behawioralne na te naturalne nagrody i czy wcześniejsze narażenie na jedną naturalną nagrodę może zwiększyć inne naturalne zachowania nagradzające.

Materiały i Metody

Wszystkie procedury na zwierzętach zostały zatwierdzone przez Institutional Animal Care and Use Committee w UT Southwestern Medical Center.

Zachowania seksualne

Doświadczone seksualnie samce szczurów Sprague-Dawley (Charles River, Houston, TX) zostały wygenerowane przez umożliwienie im kojarzenia się z samicami chłonnymi do wytrysku, w przybliżeniu 1 – 2 razy w tygodniu dla 8 – 10 tygodni w sumie sesji 14. Zachowania seksualne oceniono zgodnie z opisem (Barrot i wsp., 2005). Samce kontrolne były generowane przez ekspozycję na tę samą arenę i pościel, przez ten sam okres czasu, co doświadczeni mężczyźni. Samice nigdy nie zostały wprowadzone na arenę z tymi samcami kontrolnymi. W oddzielnym eksperymencie wygenerowano dodatkową grupę eksperymentalną: samce zostały wprowadzone do samicy leczonej hormonalnie, która jeszcze nie weszła w ruję. Te samce próbowały wspinać się na wierzch i intromizować, jednak ponieważ kobiety nie były chłonne, zachowania seksualne nie zostały osiągnięte w tej grupie. Osiemnaście godzin po ostatniej sesji zwierzęta poddano perfuzji lub dekapitacji, a mózgi pobrano do obróbki tkanek. Dla innej grupy zwierząt, około 5 dni po 14th sesja, preferencja sacharozy była testowana jak opisano poniżej. Widzieć Metody uzupełniające dla dalszych szczegółów.

Zużycie sacharozy

W pierwszym eksperymencie (Rysunek 1a) szczurom zapewniono nieograniczony dostęp do dwóch butelek wody na dni 2, a następnie po jednej butelce wody i sacharozy na dni 2 przy każdym rosnącym stężeniu sacharozy (0.125 do 50%). Nastąpił 6-dniowy okres dwóch butelek wody, a następnie dwa dni jednej butelki wody i butelki 0.125% sacharozy. W drugim eksperymencie (Rysunek 1b – c, Rysunek 2), szczury otrzymały nieograniczony dostęp do jednej butelki każda z wodą i 10% sacharozy dla 10 dni. Zwierzęta kontrolne otrzymały tylko dwie butelki wody. Zwierzęta perfundowano lub szybko dekapitowano, a mózgi zebrano do obróbki tkanek.

Rysunek 1  

Paradygmaty wyboru dwóch butelek sacharozy pokazują rosnące spożycie sacharozy
Rysunek 2  

Zużycie sacharozy i zachowanie seksualne zwiększają ekspresję ΔFosB w NAc

Test wyboru dwóch butelek

Paradygmat wyboru dwóch butelek przeprowadzono zgodnie z wcześniejszym opisem (Barrot i wsp., 2002). Przed zabiegiem chirurgicznym, w celu kontroli możliwych różnic indywidualnych, zwierzęta poddawano wstępnym testom podczas pierwszej 30 min fazy ciemnej w procedurze wyboru dwóch butelek między wodą a 1% sacharozą. Trzy tygodnie po transferze genów za pośrednictwem wirusa (patrz poniżej) i przed jakimikolwiek dodatkowymi testami behawioralnymi zwierzęta, którym podano tylko wodę, testowano następnie w procedurze wyboru dwóch butelek 30-min między wodą a roztworem 1% sacharozy.

Zwierzęta doświadczone seksualnie i kontrolne nie miały procedury przed testem przed zachowaniem seksualnym. Pięć dni po sesji 14th zachowania seksualnego (lub kontrolnego), zwierzęta otrzymały test wyboru dwóch butelek między wodą a roztworem 1% sacharozy podczas pierwszej 30 min cyklu ciemnego światła. Oddzielne grupy doświadczonych seksualnie i kontrolnych zwierząt stosowano do pomiaru poziomów AfosB po zachowaniu seksualnym i do badania wpływu zachowania seksualnego na preferencję sacharozy.

Western Blotting

Rozwarstwienie NAc uzyskane przez wycięcie stempla analizowano metodą Western blot, jak opisano wcześniej (Perrotti i wsp., 2004), stosując królicze poliklonalne przeciwciało anty-FosB (patrz Perrotti i wsp., 2004 do charakteryzowania przeciwciał) i monoklonalne przeciwciało na dehydrogenazę fosforanową gliceraldehydu-3 (GAPDH) (RDI-TRK5G4-6C5; Research Diagnostics, Concord, MA, USA), które służyły jako białko kontrolne. Poziomy białka osFosB znormalizowano do GAPDH, porównano próbki eksperymentalne i kontrolne. Widzieć Metody uzupełniające dla dalszych szczegółów.

Immunohistochemia

Zwierzęta poddano perfuzji, a tkanki mózgowe leczono za pomocą opublikowanych metod immunohistochemicznych (Perrotti i wsp., 2005). Od czasu ostatniej ekspozycji na bodźce nagradzające występowały 18 – 24 przed analizą, rozważaliśmy całą immunoreaktywność podobną do FosB, wykrywaną za pomocą przeciwciała pan-FosB (SC-48; Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA), w celu odzwierciedlenia ΔFosB (Perrotti i wsp., 2004, 2005). Widzieć Metody uzupełniające dla dalszych szczegółów.

Transfer genów za pośrednictwem wirusów

Operację przeprowadzono na samcach szczurów Sprague-Dawley. Wektory związane z adenowirusami (AAV) wstrzykiwano dwustronnie, 1.5 µl na stronę, do NAc, jak opisano wcześniej (Barrot i wsp., 2005). Prawidłowe umiejscowienie potwierdzono po eksperymentach na skrawkach barwionych krezolem 40 µm. Wektory obejmowały kontrolę wyrażającą tylko białko zielonej fluorescencji (GFP) (AAV-GFP) lub AAV eksprymujące ΔFosB typu dzikiego i GFP (AAV-ΔFosB) (Zachariou i wsp., 2006). Na podstawie przebiegu czasowego ekspresji transgenu w obrębie NAc, zwierzęta badano pod kątem zachowania 3-4 tygodnie po wstrzyknięciu wektorów AAV, gdy ekspresja transgenu jest maksymalna (Zachariou i wsp., 2006). Widzieć Metody uzupełniające dla dalszych szczegółów.

Analiza statystyczna

Istotność mierzono za pomocą dwuczynnikowych powtarzanych pomiarów ANOVA, a także testów t Studenta, które zostały skorygowane, jeśli odnotowano je dla wielokrotnych porównań. Dane wyrażono jako średnie ± SEM. Istotność statystyczną zdefiniowano jako * p <0.05.

wyniki

Przewlekła ekspozycja na sacharozę wywołuje zwiększone spożycie sacharozy i zachowanie podobne do uczulenia

Wprowadziliśmy paradygmat wyboru dwóch butelek, w którym stężenie sacharozy było w przybliżeniu podwojone co dwa dni po dniach 2 dwóch butelek wody. Stężenie sacharozy rozpoczęło się w 0.125% i wzrosło do 50%. Zwierzęta nie wykazywały preferencji sacharozy do 0.25% sacharozy, a następnie piły więcej sacharozy niż wody przy wszystkich wyższych stężeniach. Zaczynając od stężenia 0.25%, zwierzęta pili wzrastające objętości sacharozy, aż do osiągnięcia maksymalnej objętości sacharozy w 5 i 10%. W 20% i więcej zaczęli zmniejszać swoją objętość sacharozy, aby utrzymać stały poziom całkowitego zużycia sacharozy (Rysunek 1a i wstawka). Po tym paradygmacie zwierzęta spędzały 6 dni tylko z dwiema butelkami wody, a następnie przez dwa dni prezentowano im butelkę z sacharozą 0.125% lub wodę. Zwierzęta pili więcej sacharozy niż wody w tym stężeniu i wykazywały znaczną preferencję sacharozy w porównaniu z brakiem preferencji obserwowanym po początkowej ekspozycji na to stężenie sacharozy w dniu 1.

Ponieważ maksymalne spożycie objętości osiągnięto przy stężeniu 10%, naiwnym zwierzętom dano wybór pomiędzy jedną butelką wody i jedną butelką 10% sacharozy na dni 10 i porównano z grupą kontrolną, której podano tylko dwie butelki wody. Zwierzęta z sacharozy zbudowane do wyższego poziomu spożycia sacharozy w ciągu dnia 10 (Rysunek 1b). Zyskały one również znacznie większą wagę po ciągłej ekspozycji na sacharozę w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi, przy czym różnica w masie wzrastała z czasem (Rysunek 1c).

Picie sacharozy zwiększa poziomy ΔFosB w NAc

Przeanalizowaliśmy te zwierzęta na paradygmacie 10% sacharozy dla poziomów ΔFosB w NAc za pomocą Western blotting (Rysunek 2a) i immunohistochemia (Rysunek 2b). Obie metody ujawniły indukcję białka ΔFosB w tym obszarze mózgu w doświadczonej sacharozie w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi. Ponieważ cała sekwencja białka ΔFosB jest zawarta w sekwencji FosB pełnej długości, przeciwciała stosowane do wykrywania immunoreaktywności podobnej do FosB rozpoznają oba białka (Perrotti i wsp., 2004, 2005). Jednakże analiza Western blot wykazała, że ​​tylko ΔFosB było znacząco indukowane przez picie sacharozy. Wskazuje to, że różnica sygnału obserwowana przez immunohistochemię reprezentuje ΔFosB. Wzrost zaobserwowany w Rysunek 2b znaleziono w rdzeniu i powłoce NAc, ale nie w prążkowiu grzbietowym (nie pokazano).

Zachowania seksualne zwiększają poziomy FosB w NAc

Następnie zbadaliśmy wpływ przewlekłych zachowań seksualnych na indukcję ΔFosB w NAc. Doświadczonym seksualnie samcom szczurów umożliwiono nieograniczony dostęp do samicy do czasu wytrysku dla sesji 14 w okresie 8 – 10. Co ważne, zwierzęta kontrolne nie były kontrolami w klatkach domowych, ale zamiast tego były generowane przez podobne obchodzenie się podczas dni testowych i ekspozycję na arenę otwartą i ściółkę, w której kopulacja zachodziła przez ten sam czas, ale bez narażenia na podatną kobietę, kontrolującą efekty zapachowe i manipulacyjne. Za pomocą Western blotting stwierdziliśmy, że doświadczenie seksualne znacznie zwiększyło poziom ΔFosB w porównaniu z grupą kontrolną (Rysunek 2a), bez zauważalnych poziomów pełnej długości FosB. Zgodnie z tymi danymi immunohistochemia wykazała wzrost barwienia ΔFosB zarówno w rdzeniu, jak i powłoce NAc (Rysunek 2c), ale nie prążkowia grzbietowego (nie pokazano).

Aby upewnić się, że wzrost ΔFosB obserwowany u zwierząt doświadczanych seksualnie nie był spowodowany interakcją społeczną lub jakimś innym bodźcem nie związanym z kojarzeniem, wygenerowaliśmy samców niepokrewnych, które były narażone na samice leczone hormonalnie, ale nie mogły kopulować. Te samce nie wykazywały różnic w poziomach ΔFosB w porównaniu z oddzielnym zestawem zwierząt kontrolnych areny węchowej (Rys. 2a), sugerując, że indukcja ΔFosB występuje w odpowiedzi na zachowania seksualne, a nie sygnały społeczne lub nieślubne.

Nadekspresja ΔFosB w NAc zwiększa spożycie sacharozy

Zastosowanie systemu nadekspresji z udziałem wirusów, który umożliwia stabilną ekspresję ΔFosB przez kilka tygodni (Zachariou i wsp., 2006) (Rysunek 3a), badaliśmy wpływ wyższych poziomów ΔFosB, szczególnie skierowanych na NAc, na zachowania związane z piciem sacharozy (Rysunek 3b). Po raz pierwszy upewniliśmy się, że nie było różnic w wyjściowym zachowaniu sacharozy przed operacją z pre-testem spożycia sacharozy (AAV-GFP: 6.49 ± 0.879 ml; AAV-ΔFosB: 6.22 ± 0.621 ml, n = 15 / grupę, p> 0.80 ). Trzy tygodnie po operacji, gdy ekspresja ΔFosB była stabilna przez ~ 10 dni, zwierzętom poddano pooperacyjny test na sacharozę. Grupa AAV-ΔFosB piła znacznie więcej sacharozy niż grupa kontrolna AAV-GFP (Rysunek 3b). Nie było różnicy w ilości pobranej wody między dwiema grupami (AAV-GFP: 0.92 ± 0.019 ml; AAV-ΔFosB: 0.95 ± 0.007 ml, n = 15 / grupę, p> 0.15), co sugeruje, że wpływ ΔFosB jest specyficzny dla sacharozy.

Rysunek 3  

Nadekspresja ΔFosB w NAc reguluje aspekty naturalnego zachowania nagrody

Nadekspresja ΔFosB w NAc wpływa na zachowania seksualne

Następnie zbadaliśmy, czy nadekspresja ΔFosB w NAc reguluje zachowania seksualne naiwnych i doświadczonych zwierząt. Chociaż nie znaleźliśmy żadnych różnic w parametrach zachowania seksualnego między doświadczonymi zwierzętami leczonymi AAV-ΔFosB i -GFP (Patrz Tabela uzupełniająca S1), nadekspresja ΔFosB u zwierząt nieleczonych istotnie zmniejszyła liczbę introminiów wymaganych do osiągnięcia wytrysku dla pierwszego doświadczenia zachowania seksualnego (Rysunek 3c). Zaobserwowano również tendencję do zmniejszenia okresu po wytrysku dla grupy ΔFosB po pierwszym doświadczeniu seksualnym (Rysunek 3c). W przeciwieństwie do tego, nie zaobserwowano żadnych różnic w opóźnieniach w przypadku wierzchowców, wtrąceń lub wytrysku u zwierząt naiwnych lub doświadczonych (Patrz Tabela uzupełniająca S1). Podobnie, nie zaobserwowano żadnej różnicy w stosunku do intromisji (liczba intromisji / [liczba intromisiów + liczba montaży]), chociaż może to być spowodowane dużą zmiennością liczby montaży w każdej grupie.

Doświadczenia seksualne zwiększają spożycie sacharozy

Ponieważ stwierdziliśmy wzrost poziomu ΔFosB w NAc zarówno po piciu sacharozy, jak i doświadczeniu seksualnym, a nadekspresja ΔFosB wpływa na reakcje behawioralne na obie nagrody, interesujące było zbadanie, czy wcześniejsza ekspozycja na jedną z nagród znacząco wpłynęła na reakcje behawioralne na drugą. Przed doświadczeniem seksualnym naiwne zwierzęta przydzielano losowo do warunków kontrolnych lub płciowych. Zwierzęta były następnie narażone na doświadczenia seksualne lub warunki kontroli, jak opisano wcześniej, w ciągu 8 – 10 tygodni. Pięć dni po ostatniej sesji seksu, zwierzęta poddano paradygmatowi wyboru dwóch butelek 30-min między jedną butelką wody a jedną butelką sacharozy. Odkryliśmy, że doświadczone seksualnie zwierzęta wypiły znacznie więcej sacharozy niż kontrolis (Rysunek 3b). Nie zaobserwowano różnicy między zwierzętami doświadczanymi seksualnie i kontrolnymi przy przyjmowaniu wody (kontrola: 1.21 ± 0.142 ml; płeć doświadczona: 1.16 ± 0.159 ml, n = 7-9, p = 0.79), sugerując, że efekt jest specyficzny dla sacharozy.

Dyskusja

Badanie to stanowi uzupełnienie wcześniejszej luki w literaturze dotyczącej wyjaśnienia roli ΔFosB w naturalnych zachowaniach związanych z płcią i sacharozą. Najpierw postanowiliśmy ustalić, czy ΔFosB gromadzi się w NAc, kluczowym regionie nagradzania mózgu, po długotrwałym narażeniu na naturalne nagrody. Ważną cechą tej pracy było danie zwierzętom wyboru w ich zachowaniu, analogicznie do paradygmatów samopodawania narkotyków. Miało to zapewnić, że jakikolwiek wpływ na poziomy ΔFosB był związany z dobrowolnym wykorzystaniem nagrody. Model sacharozy (Rysunek 1) pokazuje aspekty zachowania podobnego do uzależnienia w porównaniu z innymi modelami przyjmowania sacharozy: wybór między nagrodą a kontrolą, odwróconą krzywą odpowiedzi na dawkę w kształcie litery U, uczuloną odpowiedź po odstawieniu i nadmierne spożycie. Tjego model powoduje również zwiększony przyrost masy ciała, nieobecny w innych modelach, takich jak model przerywanego cukru codziennie (Avena i wsp., 2008).

Nasze dane ustalają po raz pierwszy, że dwa kluczowe typy nagród naturalnych, sacharozy i seksu, oba zwiększają poziomy FosB w NAc. Te wzrosty obserwowano metodą Western blotting i immunohistochemii; użycie obu metod gwarantuje, że obserwowany produkt białkowy jest rzeczywiście ΔFosB, a nie pełnej długości FosB, inny produkt fosB gen. Selektywna indukcja ΔFosB przez sacharozę i płeć jest podobna do selektywnej indukcji ΔFosB w NAc po przewlekłym podawaniu praktycznie wszystkich rodzajów narkotyków (patrz Wprowadzenie). Należy jednak zauważyć, że stopień indukcji ΔFosB w obserwowanym tu NAc w odpowiedzi na naturalne nagrody jest mniejszy w porównaniu do obserwowanego dla nagród za leki: picie sacharozy i zachowania seksualne spowodowały wzrost 40-60% poziomów ΔFosB w kontrast z kilkakrotną indukcją obserwowaną w przypadku wielu narkotyków (Perrotti i wsp., 2008).

Drugim celem tego badania było zbadanie funkcjonalnej konsekwencji indukcji ΔFosB w NAc w odniesieniu do naturalnych zachowań związanych z nagrodami. Wiele z naszych wcześniejszych prac dotyczących wpływu ΔFosB na nagrodę za lek wykorzystało indukowane bitransgeniczne myszy, w których ekspresja ΔFosB jest skierowana do NAc i prążkowia grzbietowego. Te myszy wykazujące nadekspresję ΔFosB wykazują zwiększone reakcje behawioralne na kokainę i opiaty, jak również zwiększone bieganie kół i reagowanie instrumentalne na jedzenie (patrz Wprowadzenie). W tym badaniu wykorzystaliśmy niedawno opracowany wirusowy system transferu genów do stabilnej nadekspresji ΔFosB w docelowych regionach mózgu samców szczurów (Zachariou i wsp., 2006). Odkryliśmy tutaj, że nadekspresja ΔFosB zwiększa spożycie sacharozy w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi, bez różnic w poborze wody między dwiema grupami.

Zbadaliśmy również, jak ΔFosB wpływa na zachowania seksualne. Wykazaliśmy, że nadekspresja ΔFosB w NAc zmniejsza liczbę potrzebnych do ejakulacji introminacji u zwierząt nie naiwnych seksualnie. Nie odpowiadało to innym różnicom w zachowaniach seksualnych naiwnych, w tym zmianach w opóźnieniach typu mount, intromission lub ejakulacji. Ponadto nadekspresja ΔFosB nie wpływała na żaden aspekt zachowań seksualnych u zwierząt doświadczanych seksualnie. Zdolność manipulacji w NAc do wpływania na zachowania seksualne nie jest zaskakująca, biorąc pod uwagę rosnące dowody, że ten region nagrody mózgowej reguluje zachowania seksualner (Balfour i wsp., 2004; Hull and Dominguez, 2007). Indukowany ΔFosB spadek liczby introminacji może odzwierciedlać nasilenie zachowań seksualnych, ponieważ naiwne zwierzęta z nadekspresją ΔFosB w NAc zachowują się bardziej jak doświadczone zwierzęta. Na przykład w testach powtarzających się doświadczeń seksualnych zwierzęta wymagają mniejszej liczby intromincji, aby osiągnąć wytrysk (Lumley i Hull, 1999). Ponadto tendencja do spadku okresu po wytrysku (PEI) z nadekspresją ΔFosB odzwierciedla również zachowania obserwowane u bardziej doświadczonych seksualnie mężczyzn (Kippin i van der Kooy, 2003). Tte wyniki sugerują, że ΔFosB Nadekspresja u zwierząt naiwnych może ułatwiać zachowania seksualne, sprawiając, że zwierzęta naiwne przypominają bardziej doświadczone lub motywowane seksualnie zwierzęta. Z drugiej strony nie zaobserwowaliśmy istotnego wpływu nadekspresji ΔFosB na doświadczane zachowania seksualne. Bardziej złożone badania behawioralne zachowań seksualnych (np. Warunkowa preferencja miejsca) mogą lepiej rozróżniać możliwe skutki ΔFosB.

Na koniec zbadaliśmy, w jaki sposób wcześniejsza ekspozycja na jedną nagrodę naturalną wpływa na reakcje behawioralne na inną. Konkretnie, określiliśmy wpływ wcześniejszych doświadczeń seksualnych na spożycie sacharozy. Chociaż zarówno zwierzęta kontrolne, jak i doświadczone seksualnie wykazały silną preferencję dla sacharozy, doświadczone seksualnie zwierzęta wypiły znacznie więcej sacharozy, bez zmian w zużyciu wody. To interesujące odkrycie sugeruje, że wcześniejsze narażenie na jedną nagrodę może zwiększyć wartość nagradzającą innego bodźca nagradzającego, jak można by się spodziewać, gdyby istniała częściowo podzielona podstawa molekularna (np. ΔFosB) wrażliwości nagrody. Podobnie jak w tym badaniu, samice chomików wcześniej narażonych na zachowania seksualne wykazywały zwiększoną wrażliwość na behawioralne skutki kokainy (Bradley i Meisel, 2001). Odkrycia te potwierdzają pojęcie plastyczności w obwodzie nagrody w mózgu, ponieważ postrzegana wartość obecnych nagród jest budowana na podstawie wcześniejszych ekspozycji nagrody.

Podsumowując, przedstawione tu prace dostarczają dowodów, że oprócz narkotyków nadużywanie naturalnych nagród wywołuje poziomy FosB w NAc. Podobnie, nadekspresja ΔFosB w tym regionie mózgu reguluje behawioralne reakcje zwierzęcia na nagrody naturalne, jak zaobserwowano wcześniej dla nagród za leki. Odkrycia te sugerują, że ΔFosB odgrywa bardziej ogólną rolę w regulacji mechanizmów nagrody i może pomóc w pośredniczeniu w uczulaniu krzyżowym obserwowanym w wielu rodzajach leków i naturalnych nagrodach. Nasze wyniki podnoszą również prawdopodobieństwo, że indukcja ΔFosB w NAc może pośredniczyć nie tylko w kluczowych aspektach uzależnienia od narkotyków, ale także w aspektach tak zwanych uzależnień naturalnych obejmujących kompulsywne spożywanie naturalnych nagród.

Materiał uzupełniający

Materiał uzupełniający

Tabela S1

Podziękowania

Praca ta była wspierana przez dotacje z Narodowego Instytutu Zdrowia Psychicznego i Narodowego Instytutu ds. Nadużywania Narkotyków oraz z Narodowego Sojuszu na rzecz Badań nad Schizofrenią i Depresją.

Referencje

  • Avena NM, Rada P, Hoebel BG. Dowody na uzależnienie od cukru: behawioralne i neurochemiczne skutki przerywanego, nadmiernego spożycia cukru. Neurosci Biobehav Rev. 2008;32: 20-39. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
  • Balfour ME, Yu L, Coolen LM. Zachowania seksualne i związane z płcią wskaźniki środowiskowe aktywują system mezolimbiczny u samców szczurów. Neuropsychopharmacology. 2004;29: 718-730. [PubMed]
  • Barrot M., Olivier JD, Perrotti LI, DiLeone RJ, Berton O, Eisch AJ, Impey S, Storm DR, Neve RL, Yin JC, Zachariou V, Nestler EJ. Aktywność CREB w powłoce jądra półleżącego kontroluje bramkowanie reakcji behawioralnych na bodźce emocjonalne. Proc Natl Acad Sci US A. 2002;99: 11435-11440. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
  • Barrot M., Wallace DL, Bolanos CA, Graham DL, Perrotti LI, Neve RL, Chambliss H, Yin JC, Nestler EJ. Regulacja lęku i inicjowanie zachowań seksualnych przez CREB w jądrze półleżącym. Proc Natl Acad Sci US A. 2005;102: 8357-8362. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
  • Bradley KC, Meisel RL. Zachowanie seksualne c-Fos w jądrze półleżącym i stymulowana amfetaminą aktywność lokomotoryczna są uwrażliwione na doświadczenia seksualne u samic chomików syryjskich. J Neurosci. 2001;21: 2123-2130. [PubMed]
  • Brown JR, Ye H, Bronson RT, Dikkes P, Greenberg ME. Wada w pielęgnacji u myszy pozbawionych bezpośredniego wczesnego genu fosB. Komórka. 1996;86: 297-309. [PubMed]
  • Cenci MA. Czynniki transkrypcyjne zaangażowane w patogenezę dyskinez wywołanych przez L-DOPA w szczurzym modelu choroby Parkinsona. Aminokwasy. 2002;23: 105-109. [PubMed]
  • Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. Nadprodukcja DeltaFosB specyficzna dla komórek macierzystych wzmacnia motywację do kokainy. J Neurosci. 2003;23: 2488-2493. [PubMed]
  • Hull EM, Dominguez JM. Zachowania seksualne u męskich gryzoni. Horm Behav. 2007;52: 45-55. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
  • Kelz MB, Chen J, Carlezon WA, Jr, Whisler K, Gilden L, Beckmann AM, Steffen C, Zhang YJ, Marotti L, Self DW, Tkatch T, Baranauskas G, Surmeier DJ, Neve RL, Duman RS, Picciotto MR, Nestler EJ. Ekspresja czynnika transkrypcyjnego deltaFosB w mózgu kontroluje wrażliwość na kokainę. Natura. 1999;401: 272-276. [PubMed]
  • Kippin TE, van der Kooy D. Ekscytotoksyczne zmiany patologiczne w jądrze nakłucia szypułkowego umiejscawiają kopulację naiwnych samców szczurów i blokują satysfakcjonujące efekty kopulacji u doświadczonych samców szczurów. Eur J Neurosci. 2003;18: 2581-2591. [PubMed]
  • Lumley LA, Hull EM. Wpływ antagonisty D1 i doświadczeń seksualnych na indukowaną kopulacją immunoreaktywność Fos-podobną w przyśrodkowym jądrze preoptycznym. Brain Res. 1999;829: 55-68. [PubMed]
  • McDaid J, Graham MP, Napier TC. Uczulanie indukowane metamfetaminą w różny sposób zmienia pCREB i DeltaFosB w obwodzie limbicznym mózgu ssaka. Mol Pharmacol. 2006;70: 2064-2074. [PubMed]
  • Muller DL, Unterwald EM. Receptory dopaminy D1 modulują indukcję deltaFosB w prążkowiu szczura po nieregularnym podawaniu morfiny. J Pharmacol Exp Ther. 2005;314: 148-154. [PubMed]
  • Nakabeppu Y, Nathans D. Naturalnie występująca skrócona postać FosB, która hamuje aktywność transkrypcyjną Fos / Jun. Komórka. 1991;64: 751-759. [PubMed]
  • Nestler EJ. Transkrypcyjne mechanizmy uzależnienia: rola ΔFosB. Phil Trans R Soc Londyn B Biol Sci. 2008 w prasie.
  • Olausson P, Jentsch JD, Tronson N, Neve RL, Nestler EJ, Taylor JR. DeltaFosB w jądrze półleżącym reguluje instrumentalne zachowanie i motywację wzmacnianą przez żywność. J Neurosci. 2006;26: 9196-9204. [PubMed]
  • Perrotti LI, Bolanos CA, Choi KH, Russo SJ, Edwards S, Ulery PG, Wallace DL, Self DW, Nestler EJ, Barrot M. DeltaFosB gromadzi się w populacji komórek GABAergicznych w tylnym ogonie brzusznej części nakrywki po leczeniu psychostymulującym. Eur J Neurosci. 2005;21: 2817-2824. [PubMed]
  • Perrotti LI, Hadeishi Y, Ulery PG, Barrot M, Monteggia L, Duman RS, Nestler EJ. Indukcja deltaFosB w strukturach mózgu związanych z nagrodą po przewlekłym stresie. J Neurosci. 2004;24: 10594-10602. [PubMed]
  • Perrotti LI, Weaver RR, Robison B, Renthal W, Maze I, Yazdani S, Elmore RG, Knapp DJ, Selley DE, Martin BR, Sim-Selley L, Bachtell RK, Self DW, Nestler EJ. Wyraźne wzorce indukcji DeltaFosB w mózgu przez leki uzależniające. Synapse. 2008;62: 358-369. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
  • Teegarden SL, Bale TL. Wpływ stresu na preferencje żywieniowe i spożycie zależy od dostępu i wrażliwości na stres. Biol Psychiatry. 2007;61: 1021-1029. [PubMed]
  • Werme M, Messer C, Olson L, Gilden L, Thoren P, Nestler EJ, Brene S. DeltaFosB regulują pracę kół. J Neurosci. 2002;22: 8133-8138. [PubMed]
  • Zachariou V, Bolanos CA, Selley DE, Theobald D, Cassidy MP, Kelz MB, Shaw-Lutchman T, Berton O, Sim-Selley LJ, Dileone RJ, Kumar A, Nestler EJ. Istotna rola DeltaFosB w jądrze półleżącym w działaniu morfiny. Nat Neurosci. 2006;9: 205-211. [PubMed]