Zwiększona impulsywność podczas wycofywania z samodzielnego podawania kokainy: rola DeltaFosB w korze oczodołowo-czołowej (2009)

Cereb Cortex. 2009 Feb;19(2):435-44. doi: 10.1093/cercor/bhn094.

Winstanley CA., Bachtell RK, Theobald DE, Laali S, Zielony TA, Kumar A, Czakravarty S, Self DW, Nestler EJ.

Abstrakcja

Uważa się, że zwiększona impulsywność spowodowana przez narkotyki przyczynia się do utrzymywania się uzależnienia i wiąże się z niedoczynnością kory oczodołowo-czołowej (OFC). Najnowsze dane wskazują, że „samodzielne” przyjmowanie kokainy indukuje czynnik transkrypcyjny DeltaFosB w OFC, który zmienia efekty kokainy podawanej przez badacza na impulsywność. Tutaj, wykorzystując wirusowy transfer genów, oceniono skutki nadmiernej ekspresji DeltaFosB w OFC w następstwach poznawczych przewlekłego samopodawania kokainy, mierzone za pomocą zadania reakcji seryjnej z 5 wyborami (5CSRT). Testy poznawcze przeprowadzano rano, a sesje samopodawania wieczorem, aby umożliwić progresywną ocenę powtarzanego dobrowolnego przyjmowania narkotyku na wydajność. Zwierzęta samopodawane kokainę początkowo częściej pomijały i reagowały przedwczesnie lub impulsywnie w teście 5CSRT, ale szybko rozwinęły tolerancję na te zakłócające efekty. Jednak odstawienie kokainy dramatycznie zwiększyło przedwczesne reakcje. WKiedy zwiększono dostęp do kokainy, zwierzęta z nadmierną ekspresją DeltaFosB nie potrafiły tak skutecznie regulować jej spożycia i były bardziej impulsywne podczas odstawiania. In podsumowanie, rats rozwijają tolerancję na zaburzenia poznawcze spowodowane samopodawaniem kokainy i wykazują deficyt kontroli impulsów, który ujawnia się podczas odstawienia. Nasze odkrycia sugerują, że indukcja DeltaFosB w OFC jest jednym z mediatorów tych efektów i tym samym zwiększa podatność na uzależnienie.

Słowa kluczowe: uzależnienie, 5-wyborowe zadanie czasu reakcji, nawrót, czynniki transkrypcyjne, odstawienie

Wprowadzenie

Coraz częściej uznaje się, że impulsywność wiąże się z rozwojem i utrzymywaniem się uzależnienia oraz stanowi główny czynnik ryzyka nawrotu poszukiwania narkotyków (Jentsch i Taylor 1999; Moeller i in. 2001; Rogers i Robbins 2001; Bechara 2005). Liczne badania sugerują, że osoby uzależnione są bardziej impulsywne, jednak trudno jest rozszyfrować na podstawie danych klinicznych, czy osoby, które stają się uzależnione, są z natury bardziej impulsywne, czy też zwiększona impulsywność jest spowodowana przewlekłym nadużywaniem narkotyków. Fco więcej, w większości badań biorą udział osoby będące w abstynencji, a nie osoby aktualnie używające narkotyków, co może wskazywać, że zwiększona impulsywność jest wynikiem odstawienia, a nie samego używania narkotyków. Badania modelujące uzależnienie i funkcje poznawcze u szczurów mogą pomóc w rozwiązaniu tego problemu i zasugerować, że okresowe „samodzielne przyjmowanie” kokainy upośledza wyniki testu reakcji na 5 pytań wyboru (5CSRT) obejmującego uwagę, impulsywność i motywację (Dalley i in. 2005). Ponadto zwierzęta, które reagują bardziej przedwcześnie lub impulsywnie w teście 5CSRT, częściej wykazują eskalujące lub „ciągłe” wzorce samopodawania narkotyków, co uważa się za wskaźnik kompulsywnego, a nie rekreacyjnego używania narkotyków (Dalley i in. 2007). Jednak w tych eksperymentach testowanie 5CSRT zawsze przeprowadzano podczas odstawienia, a nie nabywania samodzielnego podawania leku. Pozostają zatem pytania, w jaki sposób zmiany w funkcjach poznawczych przekładają się na przebieg uzależnienia.

Zasugerowano, że deficyty w zakresie kontroli impulsów i podejmowania decyzji obserwowane u osób uzależnionych od narkotyków wynikają częściowo z niedoczynności kory oczodołowo-czołowej (OFC) (Volkow i Fowler 2000; Rogers i Robbins 2001; Schoenbaum i in. 2006). Jednakże mechanizmy neurobiologiczne związane z tymi zmianami w funkcjonowaniu OFC są słabo poznane. Fakt, że uzależniające narkotyki powodują tak długotrwałe zmiany w zachowaniu i funkcjonowaniu mózgu, sugeruje, że transkrypcja genu może zostać zmieniona. Czynnik transkrypcyjny ΔFosB został zidentyfikowany jako obiecujący kandydat zdolny do mediacji niektórych zmian behawioralnych związanych z uzależnieniem, ponieważ gromadzi się w obszarach prążkowia mózgu tylko po przewlekłym, a nie ostrym podawaniu uzależniających narkotyków. ΔFosB jest również wysoce odporny na degradację i utrzymuje się w mózgu przez wiele tygodni po ostatnim podaniu leku (Nestler 2004). Większość prac badających jego funkcję skupiała się na prążkowiu, gdzie nadmierna ekspresja ΔFosB wzmacnia nagradzające efekty uzależniających narkotyków (Kelz i in. 1999; Colby i in. 2003; Zachariou i in. 2006). Niedawno zaobserwowano, że przewlekłe przyjmowanie kokainy zwiększa również ekspresję ΔFosB w OFC, co prowadzi do hipotezy, że może ona mieć związek z deficytami kontroli impulsów widocznymi również w uzależnieniu (Winstanley i in. 2007). Jednakże zamiast osłabiać działanie 5CSRT, nadmierna ekspresja ΔFosB w OFC zapobiegła zdolności ostrego wyzwania kokainowego do zwiększenia pominięć i impulsywnych reakcji, efektów, które były imitowane i potęgowane przez powtarzane dootrzewnowe (ip) wstrzyknięcia kokainy (Winstanley i in. 2007). Dane te podnoszą intrygującą możliwość, że chociaż odstawienie leku może powodować upośledzenie funkcji poznawczych, niektóre zmiany wywołane przez lek mogą mieć charakter adaptacyjny i potencjalnie mogą być wywoływane w celu ochrony funkcji korowych w obliczu powtarzającej się stymulacji lekiem.n (Kalivas i Volkow 2005), sw taki sposób, aby zminimalizować efekty zaburzeń poznawczych wywołanych przez lek. Otwartym pozostaje pytanie, czy w obu procesach biorą udział te same zmiany neurobiologiczne.

Niniejsze badanie miało zatem dwa główne cele: 2) określenie postępujących zmian w procesach poznawczych i impulsywności, które mogą wystąpić podczas rozwoju uporczywego przyjmowania narkotyków, poprzez umożliwienie zwierzętom dobrowolnego samodzielnego podawania sobie kokainy po południu i ocenę ich wyników testu 1CSRT następnego ranka oraz 5) ustalenie, czy indukcja ΔFosB w OFC może mieć wpływ na jakiekolwiek deficyty w zakresie kontroli impulsów wywołane narkotykami.

Materiały i Metody

Wszystkie eksperymenty przeprowadzono w ścisłej zgodności z wytycznymi Narodowych Instytutów Zdrowia dotyczącymi opieki nad zwierzętami laboratoryjnymi i ich wykorzystania. Zostały one zatwierdzone przez Komisję ds. opieki nad zwierzętami i ich wykorzystania na Uniwersytecie Teksańskim Southwestern.

Zwierzęta

Samce szczurów Long-Evansa (n = 34, masa początkowa: 300–320 g; Charles River, Kingston, RI) były trzymane pojedynczo w wentylowanej półce pod odwróconym cyklem światła (światła włączane od 21:00 do 09:00) w klimatyzowanym pomieszczeniu kolonii. Zwierzętom ograniczono ilość pożywienia do 85% ich masy ciała podczas swobodnego karmienia i utrzymywano 14 g karmy dla szczurów dziennie. Woda była dostępna ad libitum. Aby zminimalizować ryzyko infekcji w miejscu cewnikowania, stosowano ściółkę z kolb kukurydzy o grubości ćwierć cala. Testy poznawczo-behawioralne odbywały się w godzinach 09:00–12:00, 5 dni w tygodniu, od poniedziałku do piątku. Samodzielne podawanie kokainy odbywało się w godzinach 15:00–02.00:6, XNUMX dni w tygodniu (od niedzieli do piątku).

Projekt eksperymentalny

Zwierzęta początkowo trenowano na 5CSRT do stabilnych kryteriów wydajności. Następnie podzielono je na 2 grupy dopasowane do poziomów wyjściowych wydajności, z których jedna otrzymywała wewnątrz-OFC infuzje AAV-ΔFosB (n = 18) i drugi AAV-GFP (n = 17) przy użyciu standardowych technik stereotaktycznych (patrz poniżej). Następnie zwierzęta testowano przez 4 tygodnie na 5CSRT, aby potwierdzić, że nadmierna ekspresja ΔFosB w OFC nie zmieniła tej miary zachowania poznawczego, jak wcześniej zgłoszono dla szczurów nieleczonych lekami (dane nie pokazano, patrz Winstanley i in. 2007). Te dwie grupy szczurów ponownie starannie dopasowano pod względem poziomu wyjściowej sprawności i podzielono na dwie kolejne grupy, z których jedna nauczyła się samodzielnie podawać sobie kokainę (łącznie n = 22—AAV-ΔFosB: n = 11; AAV-GFP: n = 11) i druga solanka (całkowita n = 13—AAV-ΔFosB: n = 7; AAV-GFP: n = 6) po wszczepieniu cewników wewnątrzszyjnych. Aby śledzić wszelkie zmiany w funkcjach poznawczych podczas rozwoju zachowania samopodawania kokainy, zwierzęta testowano na 5CSRT rano i samopodawanie kokainy po południu/wieczorem. Trzy tygodnie po ostatniej sesji samopodawania określono wpływ ostrego wyzwania kokainowego na wydajność 5CSRT. Zwierzętom podano dootrzewnowo kokainę (10 mg/kg/ml) lub sól fizjologiczną 10 minut przed rozpoczęciem zadania, zgodnie z projektem krzyżowym. Te zastrzyki prowokacyjne podawano we wtorek i piątek, a zwierzęta nie były testowane następnego dnia po zastrzyku. Zwierzęta uśmiercono 2 tygodnie później, a ich mózgi przetworzono na potrzeby immunohistochemii w celu potwierdzenia zakresu i lokalizacji infekcji wirusowej. W trakcie eksperymentu z analizy wykluczono 1 zwierzę z każdej grupy soli fizjologicznej i 2 zwierzęta z grupy kokainy ΔFosB ze względu na zły stan zdrowia i awarię cewnika.

Testowanie 5CSRT

Testy przeprowadzono w 8 komorach operacyjnych z 5 otworami (Med Associates, Georgia, VT); szczegółowe opisy aparatury oraz procedur szkoleniowych i testowych zostały już wcześniej podane (Winstanley i in. 2003, 2007). Krótko mówiąc, zwierzęta były szkolone do wykonywania reakcji wsuwania nosa do otworów reakcji po krótkim oświetleniu (0.5 s) umieszczonym w nich światłem. Światło bodźca mogło pojawić się w dowolnym z 5 otworów, a przestrzenne położenie celu zmieniało się losowo od próby do próby. Każda sesja składała się ze 100 prób i trwała około 30 minut. Zwierzęta rozpoczynały każdą próbę, wykonując reakcję wsuwania nosa do tacki z jedzeniem. Następnie następowała 5-sekundowa przerwa między testami, podczas której zwierzęta musiały powstrzymać się od wykonywania reakcji w układzie, zanim światło bodźca zostało zaprezentowane w jednym z otworów. Przedwczesne lub impulsywne reakcje wykonane w układzie w tym okresie czasu były karane 5-sekundowym okresem przerwy, podczas którego włączano światło w pomieszczeniu, a dalsze próby nie mogły być inicjowane. Prawidłowa reakcja w oświetlonym otworze była nagradzana dostarczeniem jednej kulki jedzenia do tacki z jedzeniem. Dostarczanie jedzenia było sygnalizowane włączeniem światła w tacy, które pozostawało włączone, dopóki zwierzę nie odebrało nagrody. Nieprawidłowa lub brak reakcji (pominięcie) nie była nagradzana i karana w taki sam sposób jak przedwczesne reakcje. Powtarzające się reagowanie w prawidłowym otworze klasyfikowano jako reagowanie perseweracyjne i, podczas monitorowania, nie było karane. Zwierzęta otrzymywały 5–6 sesji tygodniowo, aż osiągnięto wysoki poziom stabilnej wydajności (≥80% dokładności i ≤20% pominięć) przed operacją.

Operacja transferu genów wirusowych

Szczury znieczulono ketaminą (Ketaset, 100 mg/kg domięśniowo [im]) i ksylazyną (10 mg/kg im; oba leki od Henry Schein, Melville, NY). Wektory wirusa adenowirusowego (AAV) wstrzyknięto do OFC za pomocą 31-milimetrowego stalowego wstrzykiwacza (Small Parts, Miami Lakes, FL) podłączonego do pompy mikroinfuzyjnej Hamilton za pomocą rurki polietylenowej (Instech Solomon, Plymouth Meeting, PA). Wektory wirusowe (AAV-GFP i AAV-ΔFosB) wstrzyknięto z szybkością 0.1 μl/min zgodnie z następującymi współrzędnymi pobranymi z atlasu stereotaktycznego (Paxinos i Watson 1998): miejsce 1, przednio-tylne (AP) +4.0 mm, boczne (L) ±0.8, grzbietowo-brzuszne (DV) −3.4, 0.4 μl; miejsce 2, AP +3.7, L ±2.0, DV −3.6, 0.6 μl; miejsce 3, AP +3.2, L ±2.6, DV −4.4, 0.6 μl. Zobacz Hommel i in. (2003) aby uzyskać szczegółowe informacje na temat przygotowania AAV. AAV-GFP samo w sobie jest najbardziej odpowiednim stanem, z którym można porównać efekty AAV-ΔFosB, ponieważ pozwala nam kontrolować wszelkie efekty infekcji wirusowej i ogólnej nadmiernej ekspresji białka. Jednak serotyp AAV-2, którego użyliśmy, nie powoduje żadnych uszkodzeń neuronów ani nieprawidłowości (Howard i in. 2008) i nie zaobserwowano żadnych skutków behawioralnych po jego podaniu śródmózgowym w porównaniu z wlewami nośnika (np. Zachariou i in. 2006); dlatego nie uwzględniliśmy dodatkowej grupy kontrolnej „sham”. Współrzędna AP została pobrana z bregmy, współrzędna L z linii środkowej, a współrzędna DV z opony twardej. Zwierzętom pozwolono na 1 tydzień rekonwalescencji po operacji przed ponownym rozpoczęciem testów behawioralnych.

Samorząd administracji kokainą

Nabycie

Szczurom wszczepiono cewniki wewnątrzszyjne w znieczuleniu chirurgicznym, jak opisano wcześniej (Self i in. 1998). Po rekonwalescencji po zabiegu chirurgicznym (ok. 1 tydzień) zwierzęta uczono samodzielnego podawania kokainy (0.5 mg/kg/infuzję: n = 22) lub solny (n = 13). W pierwszych 2 tygodniach zwierzęta były szkolone w ramach ustalonego współczynnika (FR) 1 harmonogramu wzmacniania, po czym wszystkie szczury wykazywały stabilny poziom reakcji (reakcje różniły się ≤10% średniej z 3 kolejnych sesji). Każda sesja trwała 2 godziny. Pojedyncza reakcja na aktywną dźwignię skutkowała 0.1 ml dożylnym wlewem (iv) podawanym przez 5 sekund, jednocześnie z zapaleniem okrągłego światła sygnalizacyjnego umieszczonego nad dźwignią. Po każdym wlewie następował 10-sekundowy okres przerwy, podczas którego światło w domu było zgaszone, a zwierzęta nie mogły zdobyć więcej nagrody w postaci kokainy. Podczas całej sesji rejestrowano reakcję na nieaktywną dźwignię, ale nie miała ona żadnych konsekwencji. W ciągu następnych 2 tygodni zwierzęta przełączono na harmonogram FR3, a następnie na harmonogram FR5.

Wypłata

Po czterech tygodniach nauki samodzielnego podawania substancji zwierzętom wprowadzono tygodniowy okres odstawienia, podczas którego rano kontynuowano testowanie 4CSRT, natomiast przez cały pozostały czas zwierzęta pozostawały w swoich klatkach.

Wygaśnięcie

Zwierzętom podawano 4 dni treningu wygaszania w pudełkach do samodzielnego podawania, podczas których reakcja nie była wzmacniana przez leki ani wskazówki dotyczące wstrzyknięć. Każda sesja wygaszania trwała 2 godziny. W ciągu 4 sesji reakcja na dźwignię aktywną była porównywalna u zwierząt szkolonych do samodzielnego podawania kokainy lub soli fizjologicznej.

Przywrócenie

Przywrócenie reakcji na dźwignię aktywną u zwierząt z historią samopodawania kokainy zostało wywołane przez podanie kokainy dootrzewnowo (15 mg/kg/ml). Sesja przywracania trwała 2 godziny. W pierwszej godzinie zwierzęta reagowały w sposób wygaszający, tak jak w poprzednich 4 sesjach, po czym zwierzętom wstrzykiwano kokainę lub sól fizjologiczną, a wzorce ich reakcji monitorowano przez 1 godzinę. Zwierzęta w grupie samopodawania soli fizjologicznej otrzymały zastrzyk soli fizjologicznej w celu kontroli podania zastrzyku. Tej grupie zwierząt nie podawano kokainy, ponieważ ważne było, aby zachowały swój status naiwny do momentu wystawienia na działanie kokainy podczas wykonywania 5CSRT na koniec eksperymentu.

Ponowna linia bazowa

W następnym tygodniu zwierzętom pozwolono na ponowne nabycie samopodawania kokainy w ramach schematu FR1. W trakcie pierwszej sesji zwierzęta wykazywały podobny wzorzec naciskania dźwigni, jak ten obserwowany podczas nabywania, a stabilne zachowanie samopodawania w ramach schematu FR5 zostało ustanowione w ciągu 7 sesji.

Dawka–Reakcja

Funkcja dawka-odpowiedź w obrębie sesji została uzyskana dla zwierząt reagujących na kokainę w ramach schematu FR5. Każda sesja trwała 5.5 h. Podczas pierwszych 30 min zwierzęta otrzymywały wlewy 0.5 mg/kg kokainy w fazie ładowania. Następnie dawkę kokainy zwiększono do 1 mg/kg na 1 h i sukcesywnie zmniejszano do 0.3, 0.1, 0.03 i 0.01 mg/kg w ciągu następnych 4 h. Dane uśredniono dla 2 sesji podawanych w kolejne dni.

Długi dostęp do kokainy

Model samodzielnego podawania leku był identyczny, jak ten stosowany w fazie akwizycji i ponownej linii bazowej, przy czym zwierzęta reagowały na wlewy zgodnie ze schematem FR5; jedynie długość sesji samodzielnego podawania leku została zwiększona z 2 do 6 godzin w ciągu 4 sesji.

Ostateczny okres odstąpienia od umowy

Zwierzęta poddano testowi 5CSRT jak poprzednio, ale przez cały pozostały czas pozostawały w swoich klatkach.

Immunohistochemia

Zwierzętom podawano płyn dożylnie, a tkankę poddawano obróbce immunohistochemicznej zgodnie z opisem (Perrotti i in. 2004). Podsumowując, komórki wyrażające zielone białko fluorescencyjne (GFP) lub ΔFosB wykryto przy użyciu poliklonalnych surowic króliczych (ΔFosB: SC-48 [Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA; 1:500]; GFP: ab6556 [Abcam, Cambridge, MA; 1:500]) i uwidoczniono przy użyciu przeciwciała wtórnego znakowanego fluoroforem CY2 (1:200, Jackson Immunoresearch, West Grove, PA). Jak wcześniej donoszono (Zachariou i in. 2006), wektory AAV zainfekowały tylko neurony i nie spowodowały wykrywalnej toksyczności większej niż ta obserwowana po infuzjach nośnika. Zastosowane przeciwciała wykryły zarówno endogenne FosB/ΔFosB, jak i nadmiernie ekspresjonowane ΔFosB wynikające z infekcji wirusowej; ponadto, nadmiernie ekspresjonowane wirusowo ΔFosB nie było jednolite w całym OFC, jak można by się spodziewać. Dlatego trudno było bezpośrednio określić ilościowo poziomy ΔFosB u zwierząt, które samodzielnie przyjmowały kokainę, w porównaniu z tymi, które również otrzymywały infuzje AAV-ΔFosB. Lokalizacja i zakres nadmiernej ekspresji wirusowej przedstawiono na Rysunek 1.

Rysunek 1. 

Lokalizacja i zakres nadmiernej ekspresji wirusa. Panel (A) przedstawia schemat obszaru zainfekowanego wirusem, na podstawie Paxinos i Watson (1998)Największy obszar dotknięty chorobą u danej osoby jest pokazany na szaro, a najmniejszy na czarno. Nadmierna ekspresja wirusa ...

Analiza danych

Wszystkie dane analizowano przy użyciu oprogramowania SPSS (SPSS, Chicago, IL) działającego na komputerze zgodnym z IBM (Dell, Round Rock, TX). Z 5CSRT analizowano 7 zmiennych: procent poprawnych odpowiedzi (liczba poprawnych odpowiedzi/całkowita liczba poprawnych i niepoprawnych odpowiedzi); procent pominiętych odpowiedzi (liczba pominięć/całkowita liczba poprawnych, niepoprawnych i pominiętych odpowiedzi); procent przedwczesnych odpowiedzi (liczba przedwczesnych odpowiedzi/całkowita liczba prób), opóźnienie w udzieleniu poprawnej odpowiedzi, opóźnienie w otrzymaniu nagrody, odpowiedzi perseweracyjne i całkowita liczba prób ukończonych na sesję. Zmienne wyrażone jako procenty poddano transformacji arcus sinus w celu ograniczenia wpływu sztucznie narzuconego pułapu (tj. 100%). Dane poddano analizie wariancji (ANOVA) z zabiegiem chirurgicznym (AAV-GFP lub −ΔFosB) i grupą iv (samodzielnie podawany roztwór soli fizjologicznej lub kokaina) jako czynnikami międzyprzedmiotowymi i sesją jako czynnikiem wewnątrzprzedmiotowym. Dane z ostrych wyzwań kokainowych analizowano przy użyciu ANOVA z zabiegiem chirurgicznym i grupą iv jako czynnikami międzyprzedmiotowymi i dawką kokainy (sól fizjologiczna, kokaina) jako czynnikiem wewnątrzprzedmiotowym. Istotne terminy wyjaśniono przy użyciu prostej analizy głównych efektów i, w stosownych przypadkach, analizy Studenta. t-Testy.

Stabilność behawioralna zarówno dla wyników 5CSRT, jak i zachowań samopodawania została ustalona, ​​gdy ANOVA wykazała, że ​​nie było już istotnego wpływu sesji w ciągu 5 dni. Podczas omawiania wyników, efekty poznawcze okresu samopodawania kokainy są oceniane w kolejnej sesji testowej 5CSRT, tj. zmiany poznawcze zaobserwowane w poniedziałkowej porannej sesji 5CSRT byłyby przypisywane niedzielnej wieczornej sesji samopodawania kokainy. Dane z 2 sesji 5CSRT musiały zostać wyłączone z fazy odstawienia z powodu awarii technicznej.

Efekty

Nabycie kokainy do samodzielnego administrowania

Zwierzęta, którym podano dożylnie OFC AAV-GFP lub AAV-ΔFosB, nauczyły się niezawodnie samodzielnie podawać sobie kokainę w tym samym stężeniu i wykazywały znacznie silniejsze reakcje na aktywną dźwignię niż zwierzęta, którym podano roztwór soli fizjologicznej (Rys. 2A, stosując analizę wariancji z zabiegiem chirurgicznym i grupą dożylną jako czynnikami międzyprzedmiotowymi i sesją jako czynnikiem wewnątrzprzedmiotowym — grupa dożylna: F1,15 = 5.333, P <0.036; operacja: F1,15 = 0.661, nieistotne statystycznie [NS]). Zwierzęta przyjmujące kokainę popełniły znacznie więcej pominięć w teście 5CSRT niż zwierzęta kontrolne otrzymujące roztwór soli fizjologicznej w pierwszym tygodniu treningu samodzielnego podawania, niezależnie od tego, czy otrzymały wewnątrz-OFC AAV-GFP czy AAV-ΔFosB (Rys. 2B, grupa IV: F1,26 = 4.484, P <0.044; operacja: F1,26 = 0.179, NS). To upośledzenie było selektywne, ponieważ nie towarzyszyły mu deficyty w dokładności wykrywania celu (grupa iv: F1,26 = 0.079, NS; operacja: F1,26 = 0.891, NS), liczba udzielonych odpowiedzi przedwczesnych (grupa IV: F1,26 = 1.501, NS; operacja: F1,26 = 0.042, NS) lub opóźnienie w udzieleniu prawidłowej odpowiedzi (grupa IV: F1,26 = 0.396, NS; operacja: F1,26 = 0.01, NS) lub odbierz nagrodę w postaci jedzenia (grupa IV: F1,26 = 0.045, NS; operacja: F1,26 = 0.553, NS).

Rysunek 2. 

Nabycie kokainy do samodzielnego podania przejściowo zwiększa liczbę pominięć i przedwczesnych reakcji na 5CSRT. Liczba wlewów kokainy lub soli fizjologicznej do samodzielnego podania w ciągu 24 sesji (A) i procent pominięć (B) i przedwczesnych reakcji ...

W drugim tygodniu treningu samodzielnego podawania kokainy u zwierząt, którym podawano ją samodzielnie, zaobserwowano wzrost tolerancji na efekty motywacyjne w teście 5CSRT i nie pomijano już większej liczby prób niż u zwierząt, którym podawano ją samodzielnie, czyli soli fizjologicznej (grupa iv.: F1,26 = 0.834, NS; operacja: F1,26 = 0.558, NS). Jednakże wszystkie zwierzęta w grupie kokainowej wykazywały znacznie bardziej przedwczesne reakcje w tym okresie (Rys. 2C, grupa IV: F1,26 = 5.559, P <0.026; operacja: F1,26 = 0.029, NS). Wszystkie inne miary sprawności behawioralnej były podobne w obu grupach kokainowej i soli fizjologicznej, niezależnie od warunków zabiegu. W tygodniach 3 i 4 treningu samodzielnego podawania nie było już żadnych oznak zaburzeń motywacyjnych ani zwiększonej impulsywności przypisywanych wielokrotnemu przyjmowaniu kokainy (pominięcia tydzień 3—grupa iv: F1,26 = 0.38, NS; pominięcia tydzień 4—grupa iv: F1,26 = 3.204, NS; odpowiedzi przedwczesne tydzień 3—grupa iv: F1,26 = 1.108, NS; wcześniak 4 tydzień – grupa IV: F1,26 = 0.033, NS).

Wypłata

Wszystkie zwierzęta, którym podawano samodzielnie kokainę, stały się bardziej impulsywne po odstawieniu narkotyku, niezależnie od tego, czy leczono je preparatem AAV-GFP czy AAV-ΔFosB (Rys. 3, stosując analizę wariancji z zabiegiem chirurgicznym i grupą dożylną jako czynnikami międzyprzedmiotowymi i sesją jako czynnikiem wewnątrzprzedmiotowym — grupa dożylna: F1.26 = 7.887, P <0.009; operacja: F1,26 = 1.103, NS). Ta zwiększona impulsywność była widoczna przez cały tydzień testowania (sesja: F2,52 = 2.598, P < 0.084) i było nadal widoczne podczas ostatniej sesji testowej (próbki niezależne) t-test porównujący samopodawanie zwierząt za pomocą soli fizjologicznej i kokainy: t(28) = −2.491, P < 0.019). Nie zaobserwowano żadnych zmian w liczbie pominięć ani żadnej innej zmiennej 5CSRT.

Rysunek 3. 

Odstawienie kokainy w wyniku samopodawania zwiększa przedwczesną odpowiedź na 5CSRT. Lewa kolumna pokazuje odsetek prób pominiętych przez oba zwierzęta kontrolne GFP (A) i te z nadmierną ekspresją ΔFosB (C). Prawa kolumna pokazuje ...

Wygaśnięcie

W trakcie treningu wygaszania reakcja na aktywną dźwignię spadała w grupie samodzielnie podającej kokainę, aż stała się statystycznie nieodróżnialna od reakcji zwierząt, którym samodzielnie podawano roztwór soli fizjologicznej (stosując analizę wariancji z grupą chirurgiczną i dożylną jako czynnikami międzyobiektowymi oraz sesją jako czynnikiem wewnątrzobiektowym — grupa dożylna): F1,26 = 4.983, P < 0.033; operacja F1,26 = 1.190, NS; sesja: F3,90 = 4.496, P < 0.005; sesja 4—grupa iv: t(28) = −2.69, NS; średnie odpowiedzi na aktywną dźwignię w sesji 4: sól fizjologiczna 40.92 ± 8.38, kokaina 47.71 ± 6.81). Nie było już istotnej różnicy między liczbą przedwczesnych odpowiedzi udzielonych przez osoby w grupie samopodawania kokainy lub soli fizjologicznej i było to widoczne od pierwszego dnia testów (wszystkie 4 sesje — grupa iv: F1,26 = 1.574, NS; sesja 1—grupa iv: F1,26 = 0.013, NS; liczba przedwczesnych odpowiedzi, sól fizjologiczna 3.3 ± 0.6 i kokaina 3.8 ± 0.6). Żadna inna zmienna 5CSRT nie została znacząco zmieniona w tej fazie eksperymentu i nie było różnic między zwierzętami nadmiernie ekspresującymi ΔFosB lub GFP w żadnym pomiarze.

Przywrócenie i ponowna linia bazowa samodzielnego podawania kokainy

Niekontyngentowa iniekcja kokainy znacząco zwiększyła odpowiedź na aktywną dźwignię u zwierząt, które wcześniej samodzielnie przyjmowały kokainę, a na to nie miała wpływu nadmierna ekspresja ΔFosB (przy użyciu analizy wariancji z grupą chirurgiczną i dożylną jako czynnikami międzyobiektowymi oraz godziną jako czynnikiem wewnątrzobiektowym — godzina × grupa dożylna): F1,26 = 12.455, P < 0.002; grupa kokainowa – godzina: F1,18 = 15.152, P < 0.001; liczba wlewów pobranych w godzinie 1, roztwór soli fizjologicznej 27 ± 3.70 i kokaina 25.5 ± 4.7; liczba wlewów pobranych w godzinie 2, roztwór soli fizjologicznej 16.5 ± 3.9 i kokaina 58.5 ± 9.7; zabieg chirurgiczny: F1,26 = 0.103, NS). Nie zaobserwowano żadnych zmian w wynikach 5CSRT po tej sesji samodzielnego podawania (dane nieprzedstawione). W następnym tygodniu stabilna samodzielna aplikacja kokainy została przywrócona na poziomie porównywalnym do tego obserwowanego pod koniec okresu nabywania. W przeciwieństwie do zmian w zachowaniu poznawczym, które zaobserwowano, gdy zwierzęta początkowo uczyły się samodzielnego podawania kokainy, wydajność 5CSRT pozostała zadziwiająco stabilna w tej fazie (dane nieprzedstawione). Tolerancja, jaką zwierzęta rozwinęły na poznawcze następstwa samodzielnego podawania kokainy, była nadal wyraźnie widoczna.

Krzywa dawka-odpowiedź

Kształt krzywej dawka–odpowiedź był bardzo podobny dla zwierząt nadmiernie ekspresujących ΔFosB lub GFP w OFC. Jednakże zwierzęta nadmiernie ekspresujące ΔFosB miały tendencję do przyjmowania większej ilości kokainy tylko przy najwyższej dawce (używając analizy wariancji z zabiegiem chirurgicznym jako czynnikiem międzypodmiotowym i dawką jako czynnikiem wewnątrzpodmiotowym: Rys. 4A, dawka × operacja: F4,56 = 2.163, P < 0.085).

Rysunek 4. 

Zmiany w zachowaniu, gdy zwiększa się ilość dostępnej kokainy. Krzywa dawka-odpowiedź wskazuje, że zwierzęta nadmiernie ekspresujące ΔFosB mają tendencję do przyjmowania większej ilości kokainy przy najwyższej oferowanej dawce (A). Zwierzęta nadmiernie ekspresujące ΔFosB ...

Długi dostęp do kokainy

Zgodnie z oczekiwaniami zwierzęta same podały sobie znacznie więcej kokainy podczas pierwszej sesji długiego dostępu (Rys. 4B, stosując analizę wariancji z zabiegiem chirurgicznym i grupą dożylną jako czynnikami międzyprzedmiotowymi i sesją jako czynnikiem wewnątrzprzedmiotowym — grupa dożylna: F1,21 = 43.375, P < 0.0001; sesja: F3,63 = 4.586, P < 0.006; operacja × sesja × grupa dożylna: F3,63 = 2.254, P < 0.061). Ograniczając analizę do zwierząt samodzielnie podających kokainę, podczas gdy kontrolne zwierzęta z ekspresją GFP wykazywały tendencję do utrzymywania lub zmniejszania przyjmowania narkotyku w trakcie sesji, zwierzęta z nadmierną ekspresją ΔFosB wykazywały inny wzorzec reakcji, drastycznie zmniejszając przyjmowanie w dniu 2, ale następnie zwiększając przyjmowanie w dniach 3 i 4 (używając analizy wariancji z zabiegiem chirurgicznym jako czynnikami międzyprzedmiotowymi i sesją jako czynnikiem wewnątrzprzedmiotowym — sesja × zabieg chirurgiczny: F3,36 = 3.140, P < 0.037; dzień 2 w porównaniu z dniem 3 — sesja × operacja: F1,11 = 5.683, P < 0.036; dzień 4—t(10) = −2.011, P < 0.089). W połączeniu z danymi dawka-odpowiedź, wyniki te sugerują, że nadmierna ekspresja ΔFosB w OFC zmniejszyła zdolność zwierzęcia do regulowania spożycia kokainy po zwiększeniu ilości dostępnego narkotyku.

Analizując dane 5CSRT, można zauważyć, że zwiększenie ilości przyjmowanej kokainy na sesję prowadziło do zwiększenia liczby pominiętych prób w pierwszych 2 sesjach, co przypomina początkowe efekty obserwowane podczas nabywania umiejętności samodzielnego przyjmowania kokainy (Rys. 4C,E, stosując analizę wariancji z operacją i grupą dożylną jako czynnikami międzyprzedmiotowymi i sesją jako czynnikiem wewnątrzprzedmiotowym — sesja: F3,78 = 2.856, P < 0.042; porównanie szczurów podających sobie roztwór soli fizjologicznej i kokainę, sesja 1: t(28) = −2.215, P < 0.035; sesja 2: t(28) = −1.966, P < 0.06). Efekty te były krótkotrwałe i nie były już widoczne 3 dnia (t(28) = −0.264, brak zmian).

Odstawienie kokainy po długim dostępie

Nadmierna ekspresja ΔFosB w obrębie OFC wydaje się uwrażliwiać zwierzęta na skutki odstawienia kokainy, ponieważ szczury te stają się bardziej impulsywne w tej fazie eksperymentu (Rys. 5). Efekt ten osiągnął istotność w drugim tygodniu testów (z zastosowaniem analizy wariancji z operacją i grupą dożylną jako czynnikami międzyprzedmiotowymi i sesją jako czynnikiem wewnątrzprzedmiotowym — grupa dożylna × operacja: F1,26 = 4.063, P < 0.05; ΔFosB tylko — grupa iv: F1,12 = 5.175, P < 0.042, tylko kontrole GFP — grupa iv: F1,14 = 0.017, NS), ale nieobecny w trzecim tygodniu (grupa dożylna × zabieg: F1,26 = 0.801, NS). Żadna inna zmienna nie została znacząco zmieniona, a wydajność 5CSRT szczurów kontrolnych z ekspresją GFP pozostała zasadniczo niezmieniona podczas tego drugiego okresu wycofania.

Rysunek 5. 

Efekty odstawienia kokainy o długim dostępie na wydajność 5CSRT. Lewa kolumna pokazuje procent prób pominiętych przez oba zwierzęta kontrolne GFP (A) i te z nadmierną ekspresją ΔFosB (C). Prawa kolumna pokazuje procent ...

Efekty ostrego wyzwania kokainowego na wydajność 5CSRT

Zgodnie z poprzednimi obserwacjami (Winstanley i in. 2007), wcześniejsza historia powtarzającej się ekspozycji na kokainę zmniejszyła efekty ostrego wyzwania kokainowego na zadanie 5CSRT, a ten efekt podobny do tolerancji został naśladowany przez nadmierną ekspresję ΔFosB w OFC. Kokaina zwiększyła przedwczesną odpowiedź u zwierząt, które nie przyjmowały narkotyków, ale zostało to osłabione u zwierząt, które miały historię samodzielnego podawania kokainy i u zwierząt z nadmierną ekspresją ΔFosB (Rys. 6A,D, stosując analizę wariancji z zabiegiem chirurgicznym i grupą dożylną jako czynnikami międzyosobniczymi i dawką jako czynnikiem wewnątrzosobniczym — dawka × grupa dożylna: F1,26 = 12.644, P < 0.002; dawka × operacja: F1,26 = 3.528, P < 0.044). Podobnie, ta dawka kokainy powodowała tendencję do łagodnego upośledzenia dokładności wykrywania celu, co wydawało się mniej widoczne u zwierząt z wcześniejszą historią samodzielnego podawania kokainy, a także u zwierząt nadmiernie ekspresujących ΔFosB (Ryc. 6B,E, dawka × grupa dożylna × zabieg chirurgiczny: F1,26 = 3.296, P < 0.081; tylko GFP — dawka × grupa iv: F1,11 = 10.770, P < 0.007; ΔFosB—dawka × grupa iv: F1,14 = 0.006, NS).

Rysunek 6. 

Efekty ostrego wyzwania kokainowego (10 mg/kg) na wydajność 5CSRT w porównaniu z wydajnością po wstrzyknięciu soli fizjologicznej. xoś oznacza zastrzyk podany zwierzętom w trakcie sesji, natomiast kolor symboli oznacza samopodanie ...

Kokaina zwiększyła również liczbę pominięć popełnianych przez zwierzęta (Rys. 6C,F, dawka: F1,26 = 47.945, P < 0.0001), co zależało od tego, czy zwierzęta miały historię kokainową (dawka × grupa iv: F1,26 = 3.735, P < 0.065). Zwierzęta, którym podawano samodzielnie roztwór soli fizjologicznej, częściej pomijały, gdy podawano im kokainę podczas wykonywania zadania, ale efekt ten został zablokowany u zwierząt, u których występowała nadmierna ekspresja ΔFosB w OFC (dawka: F1,9 = 27.044, P <0.001; operacja: F1,9 = 7.981, P < 0.02), co jest zgodne z efektem tolerancji ΔFosB. Jednakże zwierzęta, którym podawano samodzielnie kokainę, wykazywały wyraźną odpowiedź na lek niezależnie od tego, czy były leczone AAV-GFP czy AAV-ΔFosB (dawka: F1,16 = 38.111, P <0.0001; operacja: F1,16 = 0.001, NS).

Dyskusja

Po raz pierwszy zmiany w funkcjach poznawczych i impulsywności zostały prześledzone w trakcie postępu zachowań związanych z przyjmowaniem narkotyków i wskazują, że najbardziej wyraźne zmiany poznawcze wystąpiły podczas początkowego zaangażowania w poszukiwanie narkotyków, podczas odstawiania i gdy przyjmowanie narkotyków zostało zwiększone. W początkowej fazie nabywania kokainy w ramach samopodawania, zwierzęta stały się przejściowo bardziej impulsywne i mniej zmotywowane w 5CSRT. Chociaż tolerancja na te zakłócające efekty przyjmowania narkotyków wkrótce się rozwinęła, impulsywne reakcje ponownie wzrosły podczas odstawiania, efekt ten zanikł po treningu wygaszania, a niewielka zmiana w działaniu 5CSRT została zaobserwowana, gdy wznowiono samopodawanie kokainy. Jednakże, gdy zwiększono ilość dostępnej kokainy, zwierzęta z nadmierną ekspresją ΔFosB wydawały się mniej zdolne do regulowania przyjmowania narkotyku i tylko te zwierzęta stawały się bardziej impulsywne podczas drugiej fazy odstawienia.Dane te sugerują, że zwiększona ekspresja ΔFosB w OFC może nasilać cykl uzależnienia, ułatwiając utratę kontroli nad zachowaniem w okresach częstego zażywania narkotyków, a także zwiększać podatność na nawrót choroby, zwiększając impulsywność w trakcie późniejszego odstawiania narkotyków.

Niezależnie od upośledzenia funkcji poznawczych wywołanego przyjmowaniem kokainy lub jej odstawieniem, wszystkie zwierzęta z wcześniejszą historią narkotykową wykazywały mniej przedwczesnych reakcji w teście 5CSRT po podaniu ostrej dawki kokainy. Podobny efekt zaobserwowano u zwierząt, którym nie podawano wcześniej leków, a które nadmiernie ekspresjonowały ΔFosB, a wcześniej zaobserwowaliśmy, że nadmierna ekspresja ΔJunD (dominującego negatywnego antagonisty ΔFosB) zapobiega rozwojowi zjawiska podobnego do tolerancji (Winstanley i in. 2007). Dane te wskazują, że wzrastające poziomy ΔFosB w OFC znacząco przyczyniają się do zmniejszenia skutków ostrego zatrucia narkotykowego, chociaż manipulacja ta zwiększa również impulsywność podczas odstawiania leku. TŁącznie dane te sugerują, że indukcja ΔFosB w OFC może odzwierciedlać adaptacyjną, kompensacyjną reakcję mózgu, mającą na celu utrzymanie funkcji korowych w obliczu powtarzającej się stymulacji lekiem, ale która może również prowadzić do upośledzenia funkcji poznawczych podczas odstawiania leku. Jest to zgodne z wynikami wcześniejszych badań obejmujących kokainę podawaną przez badacza (Winstanley i in. 2007). Biorąc pod uwagę pobudzające działanie psychostymulantów, taka kompensacyjna odpowiedź może działać w celu stłumienia funkcji korowych (Kalivas i Volkow 2005; Homayoun i Moghaddam 2006). jaRzeczywiście, rola indukcji ΔFosB jako środka zmniejszającego aktywację kory mózgowej została już wcześniej zasugerowana (Powell i in. 2006). Na poparcie tej hipotezy analiza mikromacierzy wykazała, że ​​zarówno zwiększenie ΔFosB w OFC, jak i powtarzane podawanie kokainy prowadzi do wzorca zmian w transkrypcji genu sugerującego zmniejszoną funkcję OFC, potencjalnie poprzez zwiększoną aktywację lokalnych obwodów hamujących (Winstanley i in. 2007).

Chociaż mechanizm ten może umożliwiać zwierzęciu lepsze funkcjonowanie pod wpływem kokainy, może on również zaburzać normalną regulację przyjmowania narkotyku i przyczyniać się do niedoczynności i deficytów kontroli impulsów obserwowanych podczas odstawiania kokainy (bieżące badanie, Volkow i Fowler 2000; Rogers i Robbins 2001). Wykazano, że uszkodzenia OFC upośledzają zdolność szczurów do regulowania swojego spożycia podczas sesji samodzielnego podawania kokainy, a także wpływają na testy kontroli impulsów u ludzi i zwierząt laboratoryjnych (Bechara i in. 1999; Mobini i in. 2002; Chudasama i in. 2003; Hutcheson i Everitt 2003; Winstanley i in. 2004). Zakres, w jakim zapobieganie budowaniu tolerancji na efekty poznawcze kokainy zapobiegałoby również zwiększonemu przyjmowaniu narkotyków i późniejszemu upośledzeniu funkcji poznawczych, jest obecnie niejasny, ale dane z bieżącego badania sugerują, że niektóre z tych samych mechanizmów neurobiologicznych mogą wpływać na oba procesy.

Liczne badania sugerują, że przetwarzanie informacji związanych z nagrodą ulega zmianie podczas odstawiania leku. Na przykład zwierzęta będą pracować coraz ciężej w celu uzyskania wskazówek związanych z lekiem, gdy okres odstawiania się wydłuża, co uważa się za zjawisko, które odzwierciedla inkubację craving (Lu i in. 2004). redeficyty w zakresie kontroli impulsów sprzyjają nawrotom, a osoby uzależnione od kokainy, u których występuje wyższy poziom impulsywności, rezygnują z programów leczenia szybciej niż osoby mniej impulsywne (Moeller i in. 2001). Strategie leczenia mające na celu zmniejszenie impulsywności, farmakologicznie lub behawioralnie, mogą zatem przynieść korzyści osobom używającym narkotyków, szczególnie na wczesnym etapie procesu odstawiania. Na poparcie tej sugestii, 5-HT2A Wykazano, że antagonista receptora M100907 zarówno zmniejsza przedwczesną odpowiedź na 5CSRT, jak i zmniejsza poszukiwanie leku w modelu nawrotu wygaszenia–przywrócenia (Fletcher i in. 2002; Higgins i in. 2003; Winstanley i in. 2003).

Chociaż wcześniejsze badania przedkliniczne wykorzystujące przerywane samodzielne przyjmowanie kokainy powiązały wzrost impulsywności ze zwiększonym spożyciem narkotyku (Dalley i in. 2007), jest to pierwsze potwierdzenie, że takie impulsywne zachowanie występuje w wyniku odstawienia kokainy w wyniku przewlekłego, codziennego samodzielnego przyjmowania leku, a nie w wyniku narażenia na działanie kokainy; okresowe samodzielne przyjmowanie kokainy prowadzi do postępującego spadku dokładności wykonania testu podczas pierwszej sesji 5CSRT każdej fazy odstawiania, ale przedwczesne reakcje nie zostały naruszone (Dalley i in. 2005, 2007). Jedna z interpretacji tych danych jest taka, że ​​ciągłe codzienne testy samopodawania są wymagane do wywołania deficytów w kontroli impulsów, podczas gdy przerywana ekspozycja na narkotyki ma większy wpływ na funkcje uwagi. Wydaje się, że powtarzające się cykle między samopodawaniem a wykonaniem testu 5CSRT generują inny fenotyp niż jednoczesne testowanie obu zachowań, a te harmonogramy testowania mogą nawet modelować różne wzorce zażywania narkotyków obserwowane klinicznie. Na przykład, biorąc pod uwagę stosunkowo krótki czas trwania większości sesji samopodawania użytych tutaj (2 w porównaniu z 6–8 godzinami), jednoczesne testowanie może lepiej modelować wysoko wydajnego uzależnionego, który często używa narkotyków, niż tych zaangażowanych w powtarzające się objadanie się i odstawianie. Warto również zauważyć, że w badaniach tego rodzaju wcześniejsze doświadczenie zwierząt z testami behawioralnymi mogłoby teoretycznie wpływać na wykonanie samopodawania. Chociaż jest to możliwe, wzorce samopodawania obserwowane przez nas i przez Dalley i in. (2007) są podobne do innych badań nad samodzielnym podawaniem kokainy zarówno pod względem ilości podanej kokainy, jak i czasu potrzebnego do nabycia zachowania samodzielnego podawania (np. Kostena i in. 2007).

Twierdzono, że jedynie zwierzęta, u których rozwijają się narastające wzorce przyjmowania narkotyków przez dłuższy czas samopodawania, powinny być klasyfikowane jako „uzależnione” (np. patrz Ahmed i Koob 1998; Piazza i in. 2000). Ze względu na nieodłączne wyzwania związane z testowaniem zarówno samopodawania, jak i wydajności 5CSRT w tym samym dniu, okazało się możliwe włączenie do projektu eksperymentalnego jedynie ograniczonej liczby sesji samopodawania o długim dostępie. Jednakże ta krótka ekspozycja na przedłużony, codzienny dostęp okazała się wystarczająca, aby wywołać bardziej uwrażliwioną reakcję u zwierząt nadmiernie ekspresjonujących ΔFosB, zarówno pod względem zwiększonego przyjmowania narkotyku, jak i podwyższonej impulsywności podczas odstawienia. Z tej perspektywy indukcja ekspresji ΔFosB w OFC, która jest szczególnie wyraźna po samopodaniu kokainy (Winstanley i in. 2007), Mmogą zwiększać podatność na uzależnienia. Ponieważ nie każde rekreacyjne używanie narkotyków prowadzi do uzależnienia, indywidualne różnice w indukcji ΔFosB podczas używania narkotyków mogą ułatwiać rozwój stanu uzależnienia, szczególnie dlatego, że wzrosty ΔFosB obserwowano również w modelach przewlekłego stresu i psychozy (Perrotti i in. 2004; Powell i in. 2006), warunki, które mogą zaostrzać używanie narkotyków.

Zwiększona impulsywność obserwowana podczas odstawiania kokainy nie była już widoczna po pierwszej sesji wygaszania. Trening wygaszania osłabia związek między reakcją na dźwignię sparowaną z narkotykiem a dostarczeniem kokainy, a tym samym zmniejsza nawrót do poszukiwania narkotyków (Bouton i Schwarzberg 1991). Zasugerowano, że korzystne efekty treningu wygaszania wynikają częściowo ze zwiększonej ekspresji podjednostek receptora kwasu alfa-amino-1-hydroksy-3-metylo-5-izoksazolopropionowego (AMPA) GluR4 w jądrze półleżącym (NAc) (Sutton i in. 2003; Ja i Choi 2004). Przewlekłe przyjmowanie narkotyków osłabia czołowo-korowe działanie glutaminergiczne na NAc, częściowo z powodu internalizacji receptorów AMPA, co prowadzi do długotrwałej depresji synaps korowo-prążkowiowych (Thomas i in. 2001) ale także z powodu niedoczynności w okolicach czołowych (Volkow i Fowler 2000). Wywołane wygaszenie zwiększenie ekspresji podjednostek GluR1 może zatem wzmocnić pobudzającą kontrolę korową NAc i przyczynić się do zmniejszenia reakcji impulsywnych, a także zmniejszenia skłonności do nawrotów. Jednakże nie można wyciągnąć z obecnego badania wniosku, czy spadek przedwczesnej reakcji obserwowany, gdy zwierzęta były zaangażowane w trening wygaszania, był spowodowany wygaszeniem reakcji na dźwignię sparowaną z lekiem, czy też funkcją wydłużenia czasu od ostatniej ekspozycji na lek. Analiza tego problemu wymaga dalszych badań. Nie ustalono, czy strategie terapeutyczne oparte na zachowaniu dla ludzi uzależnionych, oparte na treningu wygaszania, mogą zmniejszyć impulsywny komponent nawrotu u ludzi.

Podsumowując, badanie to opiera się na wcześniejszych raportach sugerujących, że niedoczynność i zmiany w transkrypcji genów w obrębie OFC mogą zmieniać reakcje poznawcze na kokainę. Choć zmiany te mogą minimalizować ostre skutki działania leku, wydaje się, że uwrażliwiają zwierzęta na zwiększoną dawkę leku i zwiększają impulsywność podczas odstawiania leku, co jest fenotypem, który prawdopodobnie sprzyja utrzymywaniu się uzależnienia i nawrotom do zażywania narkotyków. Nasze dane potwierdzają hipotezę, że indukcja ΔFosB w OFC jest jednym z mechanizmów molekularnych leżących u podstaw tych zjawisk. Poprawa naszej wiedzy na temat wpływu przewlekłego przyjmowania narkotyków na funkcjonowanie kory czołowej przyniesie nowe spojrzenie na dysfunkcje poznawcze związane z uzależnieniem od narkotyków i ułatwi opracowanie zasadniczo nowych strategii leczenia behawioralnego i farmakologicznego.

Podziękowanie

Prace te były finansowane dotacjami przyznanymi EJN przez Narodowy Instytut Narkomanii (R01 DA 07359, P01 DA 08227). Konflikt interesów: Brak deklaracji.

Referencje

  1. Ahmed SH, Koob GF. Przejście od umiarkowanego do nadmiernego spożycia narkotyków: zmiana hedonicznej wartości zadanej. Nauka. 1998; 282: 298-300. [PubMed]
  2. Bechara A. Podejmowanie decyzji, kontrola impulsów i utrata siły woli, by stawić opór narkotykom: perspektywa neurokognitywna. Nat Neurosci. 2005; 8: 1458-1463. [PubMed]
  3. Bechara A, Damasio H, Damasio AR, Lee GP. Różny udział ludzkiej ciała migdałowatego i brzuszno-przyśrodkowej kory przedczołowej w podejmowaniu decyzji. J Neurosci. 1999; 19: 5473 – 5481. [PubMed]
  4. Bouton ME, Schwartzberg D. Źródła nawrotu po wygaśnięciu w uczeniu się pawłowowskim i instrumentalnym. Clin Psychiatry Rev. 1991;11:123–140.
  5. Chudasama Y, Passetti F, Rhodes SEV, Lopian D, Desai A, Robbins TW. Rozłączne aspekty wykonania zadania polegającego na określeniu czasu reakcji na 5 wyborów po uszkodzeniach przedniej części zakrętu obręczy, kory podkorowej i oczodołowo-czołowej u szczura: zróżnicowane skutki dla selektywności, impulsywności i kompulsywności. Behav Brain Res. 2003;146:105–119. [PubMed]
  6. Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. Nadekspresja DeltaFosB specyficzna dla komórek prążkowia zwiększa zachętę do kokainy. J Neurosci. 2003; 23: 2488 – 2493. [PubMed]
  7. Dalley JW, Fryer TD, Brichard L, Robinson ES, Theobald DE, Laane K, Pena Y, Murphy ER, Shah Y, Probst K i in. Receptory D2/3 jądra półleżącego przewidują impulsywność cechową i wzmocnienie kokainą. Science. 2007;315:1267–1270. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
  8. Dalley JW, Laane K, Pena Y, Theobald DE, Everitt BJ, Robbins TW. Deficyty uwagi i motywacji u szczurów po dożylnym samopodawaniu kokainy lub heroiny. Psychopharmacology (Berl) 2005;182:579–587. [PubMed]
  9. Fletcher PJ, Grottick AJ, Higgins GA. Zróżnicowane efekty antagonisty receptora 5-HT(2A) M100907 i antagonisty receptora 5-HT(2C) SB242084 na aktywność lokomotoryczną wywołaną kokainą, samopodawanie kokainy i przywrócenie odpowiedzi wywołane kokainą. Neuropsychopharmacology. 2002;27:576–586. [PubMed]
  10. Higgins GA, Enderlin M, Haman M, Fletcher PJ. 5-HT2A antagonista receptora M100,907 osłabia zachowania ruchowe i „impulsywne” wywołane przez antagonizm receptora NMDA. Psychofarmakologia. 2003;170:309–319. [PubMed]
  11. Homayoun H, Moghaddam B. Postęp adaptacji komórkowych w środkowej korze przedczołowej i oczodołowo-czołowej w odpowiedzi na powtarzane amfetaminy. J Neurosci. 2006;26:8025–8039. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
  12. Hommel JD, Sears RM, Georgescu D, Simmons DL, DiLeone RJ. Lokalne niszczenie genów w mózgu za pomocą interferencji RNA za pośrednictwem wirusów. Nat Med. 2003; 9: 1539 – 1544. [PubMed]
  13. Howard DB, Powers K, Wang Y, Harvey BK. Tropizm i toksyczność serotypów wektorów wirusowych adenowirusowych 1, 2, 5, 6, 7, 8 i 9 w neuronach szczura i komórkach glejowych in vitro. Wirusologia. 2008;372:24–34. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
  14. Hutcheson DM, Everitt BJ. Wpływ selektywnych uszkodzeń kory oczodołowo-czołowej na nabywanie i wykonywanie kontrolowanego bodźcem poszukiwania kokainy u szczurów. Ann NY Acad Sci. 2003;1003:410–411. [PubMed]
  15. Jentsch JD, Taylor JR. Impulsywność wynikająca z dysfunkcji czołowo-prążkowiowej w nadużywaniu narkotyków: implikacje dla kontroli zachowania przez bodźce związane z nagrodą. Psychofarmakologia. 1999;146:373–390. [PubMed]
  16. Kalivas PW, Volkow ND. Neuralna podstawa uzależnienia: patologia motywacji i wyboru. Am J Psychiatry. 2005; 162: 1403-1413. [PubMed]
  17. Kelz MB, Chen J, Carlezon WA, Jr, Whisler K, Gilden L, Beckmann AM, Steffen C, Zhang YJ, Marotti L, Self DW, i in. Ekspresja czynnika transkrypcyjnego deltaFosB w mózgu kontroluje wrażliwość na kokainę. Nature. 1999;401:272–276. [PubMed]
  18. Kosten TA, Zhang XY, Haile CN. Różnice szczepów w utrzymaniu samopodawania kokainy i ich związek z reakcjami na aktywność nowości. Behav Neurosci. 2007;121:380–388. [PubMed]
  19. Lu L, Grimm JW, Hope BT, Shaham Y. Inkubacja łaknienia kokainy po odstawieniu: przegląd danych przedklinicznych. Neuropharmacology. 2004; 47 (Suppl 1): 214-226. [PubMed]
  20. Mobini S, Body S, Ho MY, Bradshaw CM, Szabadi E, Deakin JFW, Anderson IM. Wpływ uszkodzeń kory oczodołowo-czołowej na wrażliwość na opóźnione i probabilistyczne wzmocnienie. Psychopharmacology. 2002;160:290–298. [PubMed]
  21. Moeller FG, Dougherty DM, Barratt ES, Schmitz JM, Swann AC, Grabowski J. Wpływ impulsywności na używanie kokainy i rezygnację z leczenia. J Subst Abuse Treat. 2001;21:193–198. [PubMed]
  22. Nestler EJ. Molekularne mechanizmy uzależnienia od narkotyków. Neuropharmakologia. 2004; 47 (Suppl 1): 24 – 32. [PubMed]
  23. Paxinos G, Watson C. Mózg szczura w stereotaktycznych współrzędnych. Sydney (Australia): Academic Press; 1998.
  24. 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]
  25. Piazza PV, Deroche-Gamonent V, Rouge-Pont F, Le Moal M. Pionowe przesunięcia w funkcjach dawka-odpowiedź przy samodzielnym podawaniu leków przewidują fenotyp podatny na leki i predysponowany do uzależnienia. J Neurosci. 2000;20:4226–4232. [PubMed]
  26. Powell KJ, Binder TL, Hori S, Nakabeppu Y, Weinberger DR, Lipska BK, Robertson GS. Noworodkowe uszkodzenia brzusznego hipokampa powodują podwyższenie poziomu białka(ów) podobnego do DeltaFosB w neokorze gryzoni. Neuropsychopharmacology. 2006;31:700–711. [PubMed]
  27. Rogers RD, Robbins TW. Badanie deficytów neuropoznawczych związanych z przewlekłym nadużywaniem narkotyków. Curr Opin Neurobiol. 2001;11:250–257. [PubMed]
  28. Schoenbaum G, Roesch MR, Stalnaker TA. Kora oczodołowo-czołowa, podejmowanie decyzji i uzależnienie od narkotyków. Trends Neurosci. 2006;29:116–124. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
  29. Self DW, Choi KH. Neuroplastyczność wywołana wygaszaniem osłabia stresogenne poszukiwanie kokainy: hipoteza uczenia się zależnego od stanu. Stres. 2004;7:145–155. [PubMed]
  30. Self DW, Genova LM, Hope BT, Barnhart WJ, Spencer JJ, Nestler EJ. Udział zależnej od cAMP kinazy białkowej w jądrze półleżącym w samopodawaniu kokainy i nawrocie zachowań związanych z poszukiwaniem kokainy. J Neurosci. 1998; 18: 1848 – 1859. [PubMed]
  31. Sutton MA, Schmidt EF, Choi KH, Schad CA, Whisler K, Simmons D, Karanian DA, Monteggia L, Neve RL, Self DW. Wzmożona regulacja receptorów AMPA wywołana wygaszaniem zmniejsza zachowania związane z poszukiwaniem kokainy. Nature. 2003;421:70–75. [PubMed]
  32. Thomas MJ, Beurrier C, Bonci A, Malenka RC. Długotrwała depresja jądra półleżącego: neuronalny korelator uczulenia behawioralnego na kokainę. Nat Neurosci. 2001; 4: 1217 – 1223. [PubMed]
  33. Volkow ND, Fowler JS. Uzależnienie, choroba kompulsywno-popędowa: zaangażowanie kory oczodołowo-czołowej. Kora mózgowa. 2000;10:318–325. [PubMed]
  34. Winstanley CA, Chudasama Y, Dalley JW, Theobald DE, Glennon JC, Robbins TW. Wewnątrzczołowy 8-OH-DPAT i M100907 poprawiają uwagę wzrokowo-przestrzenną i zmniejszają impulsywność w zadaniu pięciu odpowiedzi na szereg reakcji u szczurów. Psychofarmakologia. 2003;167:304–314. [PubMed]
  35. Winstanley CA, LaPlant Q, Theobald DEH, Green TA, Bachtell RK, Perrotti LI, DiLeone RJ, Russo SJ, Garth WJ, Self DW i in. Indukcja DeltaFosB w korze oczodołowo-czołowej pośredniczy w tolerancji na dysfunkcję poznawczą wywołaną kokainą. J Neurosci. 2007;27:10497–10507. [PubMed]
  36. Winstanley CA, Theobald DE, Cardinal RN, Robbins TW. Kontrastujące role jądra migdałowatego bocznego i kory oczodołowo-czołowej w impulsywnym wyborze. J Neurosci. 2004;24:4718–4722. [PubMed]
  37. Zachariou V, Bolanos CA, Selley DE, Theobald D, Cassidy MP, Kelz MB, Shaw-Lutchman T, Berton O, Sim-Selley LJ, Dileone RJ i in. Zasadnicza rola DeltaFosB w jądrze półleżącym w działaniu morfiny. Nat Neurosci. 2006;9:205–211. [PubMed]