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 October 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.

Wprowadzenie

ΔFosB, czynnik transkrypcyjny z rodziny Fos, jest skróconym produktem genu fosB (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 z powodu jego wyjątkowej stabilności (Nestler, 2008). Ta akumulacja zachodzi w sposób specyficzny dla regionu w odpowiedzi na wiele rodzajów przewlekłej stymulacji, w tym przewlekłe podawanie leków, napadów, leków przeciwdepresyjnych, leków przeciwpsychotycznych, uszkodzeń neuronalnych i kilku rodzajów stresu [przegląd, patrz Cenci (2002 ) i Nestler (2008)].

Funkcjonalne konsekwencje indukcji ΔFosB są najlepiej poznane w przypadku nadużywanych leków, które indukują białko najwyraźniej w jądrze półleżącym (NAc), odpowiedź opisywana w przypadku praktycznie wszystkich rodzajów narkotyków (Muller i Unterwald, 2005; McDaid et al. , 2006; Nestler, 2008; Perrotti i in., 2008). NAc jest częścią prążkowia brzusznego i jest ważnym substratem neuronalnym dla nagradzającego działania nadużywanych leków. W związku z tym coraz więcej dowodów sugeruje, że indukcja ΔFosB w tym regionie zwiększa wrażliwość zwierzęcia na nagradzające skutki nadużywania leków, a także może zwiększać motywację do ich uzyskania. Zatem nadekspresja ΔFosB w NAc powoduje, że zwierzęta rozwijają preferencje miejscowe wobec kokainy lub morfiny, lub do samodzielnego podawania kokainy w niższych dawkach narkotyków i nasila naciskanie dźwigni w przypadku kokainy w paradygmacie stopniowego (Kelz et al., 1999 ; Colby i in., 2003; Zachariou i in., 2006).

Oprócz roli, jaką odgrywa w pośredniczeniu w nagradzaniu leków, NAc bierze udział w regulowaniu reakcji na naturalne nagrody, a ostatnie prace sugerują związek między nagrodami naturalnymi a ΔFosB. Wykazano, że dobrowolne prowadzenie koła zwiększa poziomy ΔFosB w NAc, a nadekspresja ΔFosB w tym regionie mózgu powoduje stały wzrost biegu, który trwa przez kilka tygodni, w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi, których bieżące plateau w porównaniu z 2 tygodniami (Werme i in. ., 2002). Podobnie dieta wysokotłuszczowa indukuje ΔFosB w NAc (Teegarden i Bale, 2007), podczas gdy nadekspresja ΔFosB w tym regionie zwiększa odpowiedź instrumentalną na nagrodę pokarmową (Olausson i in., 2006). Dodatkowo gen fosB jest związany z zachowaniem matki (Brown i in., 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 w kilku raportach wykazano aspekt podobny do uzależnienia w paradygmatach spożycia sacharozy (Avena i in., 2008).

Aby poszerzyć naszą wiedzę na temat działania ΔFosB w naturalnych zachowaniach nagradzających, 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 poprzednia ekspozycja na jedną naturalną nagrodę może wzmocnić inne naturalne zachowania nagradzające.

Materiały i Metody

Wszystkie procedury na zwierzętach zostały zatwierdzone przez Institutional Animal Care and Use Committee z University of Texas Southwestern Medical Center.

Zachowania seksualne.

Doświadczone seksualnie samce szczurów Sprague Dawley (Charles River) zostały wygenerowane przez umożliwienie im kojarzenia się z samicami chłonnymi do wytrysku, times1 – 2 razy na tydzień dla 8 – 10 tygodni w sumie sesji 14. Zachowania seksualne oceniono zgodnie z wcześniejszym opisem (Barrot i in., 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 wierzchowców i intromisji; jednak, ponieważ kobiety były niereceptywne, zachowania seksualne nie zostały osiągnięte w tej grupie. Osiemnaście godzin po ostatniej sesji zwierzęta poddano perfuzji lub dekapitacji i pobrano mózgi do obróbki tkanek. Dla innej grupy zwierząt, „5 d po sesji 14th, preferencję sacharozy badano jak opisano poniżej. Więcej informacji można znaleźć w dodatkowych metodach (dostępnych na stronie www.jneurosci.org jako materiał uzupełniający).

Zużycie sacharozy.

W pierwszym eksperymencie (ryc. 1a) szczury otrzymały nieograniczony dostęp do dwóch butelek wody dla 2 d, a następnie jedną butelkę wody i sacharozy dla 2 d przy wzrastających stężeniach sacharozy (0.125 – 50%). Nastąpił okres 6 dwóch butelek wody, a następnie 2 d jednej butelki wody i butelki 0.125% sacharozy. W drugim eksperymencie (ryc. 1b, c, 2) szczury otrzymały nieograniczony dostęp do jednej butelki każda z wodą i 10% sacharozy dla 10 d. Zwierzęta kontrolne otrzymały tylko dwie butelki wody. Zwierzęta perfundowano lub szybko dekapitowano, a mózgi zebrano do obróbki tkanek.

Test wyboru dwóch butelek.

Paradygmat wyboru dwóch butelek przeprowadzono jak opisano wcześniej (Barrot i in., 2002). Przed zabiegiem, w celu kontroli możliwych różnic indywidualnych, zwierzęta były wstępnie testowane podczas pierwszej 30 min fazy ciemnej w procedurze wyboru dwóch butelek między wodą a 1% sacharozą. Trzy tygodnie po przeniesieniu genu 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 sacharozy 1%.

Zwierzęta doświadczone seksualnie i kontrolne nie miały procedury wstępnej 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 ich 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 blot.

Preparaty NAc otrzymane przez wycięcie stempla analizowano metodą Western blot, jak opisano wcześniej (Perrotti i in., 2004), stosując królicze poliklonalne przeciwciało anty-FosB [do charakteryzowania przeciwciał, patrz Perrotti i in. (2004)] i przeciwciało monoklonalne przeciwko dehydrogenazie fosforanowej gliceraldehydu-3 (GAPDH) (RDI-TRK5G4-6C5; Research Diagnostics), które służyły jako białko kontrolne. Poziomy białka osFosB znormalizowano do GAPDH i porównano próbki doświadczalne i kontrolne. Więcej informacji można znaleźć w dodatkowych metodach (dostępnych na stronie www.jneurosci.org jako materiał uzupełniający).

Immunohistochemia.

Zwierzęta poddano perfuzji, a tkanki mózgowe poddano działaniu opublikowanych metod immunohistochemicznych (Perrotti i in., 2005). Ponieważ ostatnia ekspozycja na bodźce nagradzające wystąpiła 18 – 24 h przed analizą, rozważaliśmy całą immunoreaktywność podobną do FosB, wykrytą za pomocą przeciwciała pan-FosB (SC-48; Santa Cruz Biotechnology), w celu odzwierciedlenia ΔFosB (Perrotti i in., 2004 , 2005). Więcej informacji można znaleźć w dodatkowych metodach (dostępnych na stronie www.jneurosci.org jako materiał uzupełniający).

Transfer genów za pośrednictwem wirusa.

Operację przeprowadzono na samcach szczurów Sprague Dawley. Wektory związane z adenowirusami (AAV) wstrzykiwano obustronnie, 1.5 μl na stronę, do NAc, jak opisano wcześniej (Barrot i in., 2005). Prawidłowe umiejscowienie zweryfikowano 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). W oparciu o przebieg czasowy ekspresji transgenu w NAc, zwierzęta badano pod kątem zachowania 3-4 tygodnie po wstrzyknięciu wektorów AAV, gdy ekspresja transgenu jest maksymalna (Zachariou i in., 2006). Więcej informacji można znaleźć w dodatkowych metodach (dostępnych na stronie www.jneurosci.org jako materiał uzupełniający).

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 2 d po 2 d 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 (ryc. 1a, wstawka). Po tym paradygmacie zwierzęta zużyły 6 d tylko z dwiema butelkami wody, a następnie otrzymały wybór butelki 0.125% sacharozy lub wody dla 2 d. Zwierzęta pili więcej sacharozy niż wody w tym stężeniu i wykazywały znaczącą preferencję sacharozy w porównaniu z brakiem preferencji obserwowanym po początkowej ekspozycji na to stężenie sacharozy w dniu 1.

Rysunek 1.

Paradygmaty wyboru sacharozy w dwóch butelkach wskazują na rosnące spożycie sacharozy. a, Zwiększenie stężenia sacharozy prowadzi do zachowań związanych z przyjmowaniem „odwróconej litery U”, wraz z nawrotami i zachowaniami przypominającymi uczulenie po okresie odstawienia [istotna różnica między spożyciem wody i sacharozy na 2 dni przy każdym stężeniu 0.25% oraz późniejsza ekspozycja na sacharozę (t (30) = 4.81; p <0.001; n = 8, skorygowana o wielokrotne porównania)]. Początek, Spożycie reprezentowane jako całkowite gramy sacharozy spożytej w każdym stężeniu w ciągu 2 dni, co wskazuje na ustabilizowane spożycie przy wyższych stężeniach. b, Zwierzęta w 10 dniach paradygmatu wyboru dwóch butelek wykazują rosnące ilości spożycia sacharozy w ciągu 1 dnia (spożycie pokazano tylko dla jednego dnia). Dwuskładnikowa analiza ANOVA z powtarzanymi pomiarami wykazała główny efekt dnia (F (3,27) = 42.3; p <0.001), sacharozy (F (1,9) = 927.2; p <0.001) i sacharozy × dzień (F (3,27) = 44.8; p <0.001; n = 10 / grupę). c, Zwiększony przyrost masy ciała w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi (tylko woda) z ekspozycją na sacharozę. Dwuskładnikowa analiza ANOVA z powtórzonymi pomiarami pokazuje istotny efekt główny dnia (F (5,70) = 600; p <0.001), w którym obie grupy przybierają na wadze w czasie i istotną interakcję sacharozy i dnia (F (5,70 ) = 17.1; p <0.001; n = 10 / grupę), co sugeruje, że grupa sacharozy przybiera na wadze z czasem.

Ponieważ osiągnięto maksymalne spożycie objętościowe przy stężeniu 10%, zwierzętom nieleczonym podawano jedną butelkę wody i jedną butelkę 10% sacharozy dla 10 d i porównano z grupą kontrolną, której podano tylko dwie butelki wody. Zwierzęta sacharozy budowane do wyższych poziomów spożycia sacharozy w ciągu dnia 10 (Fig. 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 (ryc. 1c).

Picie sacharozy zwiększa poziomy ΔFosB w NAc

Analizowaliśmy te zwierzęta na paradygmacie 10% sacharozy pod kątem poziomów ΔFosB w NAc za pomocą Western blotting (Fig. 2a) i immunohistochemii (Fig. 2b). Obie metody ujawniły indukcję białka ΔFosB w tym regionie mózgu w sacharozie doświadczanym 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 in., 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 obserwowany na Figurze 2b stwierdzono w rdzeniu i powłoce NAc, ale nie w prążkowiu grzbietowym (dane nie pokazane).

Rysunek 2.

Spożycie sacharozy i zachowania seksualne zwiększają ekspresję ΔFosB w NAc. a, Przewlekłe spożycie 10% sacharozy w paradygmacie wyboru dwóch butelek, a także zachowania seksualne, zwiększają ekspresję ΔFosB w NAc metodą Western blot (sacharoza, t (11) = 2.685; * p = 0.021; n = 5– 8; zachowania seksualne, t (12) = 2.351; * p = 0.037; n = 6–8). Samce z grupy kontrolnej nie różnią się istotnie od kontrolnych samców bezpłciowych (t (10) = 0.69; p> 0.50; n = 4–8). NS, nieistotne. b, Skrawki mózgu zwierząt, które doświadczyły sacharozy, wykazują zwiększoną immunoreaktywność ΔFosB w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi w NAc na podstawie immunohistochemii. Zdjęcia (10 ×) są reprezentatywne dla wielu skrawków mózgu sześciu szczurów w każdej leczonej grupie. AC, spoidło przednie. c, Skrawki mózgu zwierząt doświadczonych seksualnie wykazują zwiększoną immunoreaktywność ΔFosB w porównaniu z odpowiednikami kontrolnymi w NAc na podstawie immunohistochemii. Zdjęcia (10 ×) są reprezentatywne dla wielu sekcji mózgu od sześciu do ośmiu szczurów w każdej leczonej grupie.

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 z otwartą samicą do wytrysku dla sesji 14 w okresie czasu 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 (ryc. 2a), przy czym nie zaobserwowano wykrywalnych poziomów FosB pełnej długości. Zgodnie z tymi danymi, immunohistochemia ujawniła wzrost barwienia ΔFosB zarówno w rdzeniu, jak i powłoce NAc (Fig. 2c), ale nie w prążkowiu grzbietowym (dane nie pokazane).

Aby upewnić się, że wzrost ΔFosB obserwowany u zwierząt doświadczanych seksualnie nie był związany z interakcją społeczną lub jakimś innym bodźcem nie związanym z kryciem, wygenerowaliśmy niemających płci męskiej, którzy byli narażeni na samice leczone hormonalnie, ale nie wolno im kopulować. Samce te nie wykazały różnic w poziomach ΔFosB w porównaniu z oddzielnym zestawem zwierząt kontrolnych z węchową areną (Fig. 2a), co sugeruje, że indukcja ΔFosB występuje w odpowiedzi na zachowania seksualne, a nie sygnały społeczne lub niematerialne.

Nadekspresja ΔFosB w NAc zwiększa spożycie sacharozy

Używając systemu nadekspresji za pośrednictwem wirusów, który umożliwia stabilną ekspresję ΔFosB przez kilka tygodni (Zachariou i in., 2006) (Ryc. 3a), zbadaliśmy wpływ wyższych poziomów ΔFosB, ukierunkowanego szczególnie na NAc, na picie sacharozy zachowanie (rys. 3b). Po raz pierwszy upewniliśmy się, że nie było różnic w wyjściowym zachowaniu sacharozy przed operacją z wstępnym 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 poddawano pooperacyjny test sacharozy. Grupa AAV-ΔFosB piła znacznie więcej sacharozy niż grupa kontrolna AAV-GFP (Fig. 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. a, Opis miejsca docelowego NAc przez dwustronny transfer genetyczny za pośrednictwem wirusa i przykład ekspresji ΔFosB, wykrywany immunohistochemicznie, po wstrzyknięciu AAV-ΔFosB. b, Wstrzyknięcie AAV-ΔFosB w NAc powoduje zwiększenie spożycia sacharozy w porównaniu z kontrolami wstrzykniętymi AAV-GFP (t (28) = 2.208; * p = 0.036; n = 15 / grupa). Podobnie, 10 tygodnie zachowań seksualnych, w porównaniu z naiwnymi kontrolami płciowymi, zwiększają spożycie sacharozy (t (14) = 2.240; * p = 0.042; n = 7 – 9). c, nadekspresja ΔFosB zmniejsza liczbę introminiów wymaganych do osiągnięcia ejakulacji u zwierząt naiwnych seksualnie w porównaniu z kontrolami GFP (t (30) = 2.145; * p = 0.04; n = 15 – 17) i powoduje tendencję do zmniejszonego odstępu postejakulacji ( t (30) = 1.916; #p = 0.065; n = 15 – 17).

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 suplement Tabela S1, dostępny na stronie www.jneurosci.org jako materiał uzupełniający), nadekspresja ΔFosB u zwierząt nieleczonych znacząco zmniejszyła liczbę introminiów wymaganych do osiągnięcia wytrysku w celu pierwszego doświadczenia zachowania seksualnego (Rys. 3c). Zaobserwowano również tendencję do zmniejszania odstępu postejakulacyjnego dla grupy ΔFosB po pierwszym doświadczeniu seksualnym (ryc. 3c). W przeciwieństwie do tego, nie zaobserwowano żadnych różnic w opóźnieniach dla wierzchowców, intromisji lub ejakulacji u zwierząt naiwnych lub doświadczonych (patrz dodatkowa tabela S1, dostępna na stronie www.jneurosci.org jako materiał uzupełniający). Podobnie, nie zaobserwowano żadnej różnicy dla współczynnika 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 poprzednia 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 kontrolne, 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 piły znacznie więcej sacharozy niż kontrole (ryc. 3b). Nie zaobserwowano różnicy między zwierzętami doświadczanymi seksualnie i kontrolnymi przy przyjmowaniu wody (kontrola, 1.21 ± 0.142 ml; doświadczona płeć, 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 (ryc. 1) pokazuje aspekty zachowania podobnego do uzależnienia w porównaniu z innymi modelami przyjmowania sacharozy: wybór między nagrodą a kontrolą, odwróconą krzywą odpowiedzi w kształcie litery U, reakcję uczuloną po odstawieniu i nadmierne spożycie. Model ten powoduje również zwiększony przyrost masy ciała, nie spotykany w innych modelach, takich jak dzienny model przerywanego cukru (Avena i in., 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; stosowanie obu metod zapewnia, że ​​obserwowany produkt białkowy jest rzeczywiście ΔFosB, a nie pełnej długości FosB, inny produkt genu fosB. Selektywna indukcja ΔFosB przez sacharozę i płeć jest podobna do selektywnej indukcji ΔFosB w NAc po przewlekłym podawaniu praktycznie wszystkich rodzajów nadużywanych leków (patrz Wprowadzenie). Warto jednak zauważyć, że stopień indukcji ΔFosB w obserwowanym tu NAc w odpowiedzi na naturalne nagrody jest mniejszy niż obserwowany dla nagród za leki: picie sacharozy i zachowania seksualne spowodowały wzrost 40 – 60% w poziomie ΔFosB w kontraście do kilkukrotnej indukcji obserwowanej przy wielu narkotykach (Perrotti i in., 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, u 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 krążenie i odpowiedź instrumentalną 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 in., 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 introminiów wymaganych do wytrysku u zwierząt naiwnych seksualnie. Nie odpowiadało to innym różnicom w naiwnych zachowaniach seksualnych, w tym zmianach w opóźnieniach na górze, w intrydze lub w ejakulacji. Ponadto nadekspresja ΔFosB nie wpływała na żaden aspekt zachowań seksualnych u zwierząt doświadczonych 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 seksualne (Balfour i in., 2004; Hull i Dominguez, 2007). Indukowany ΔFosB spadek liczby introminacji może odzwierciedlać wzmocnienie 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 intromisji, aby osiągnąć wytrysk (Lumley i Hull, 1999). Ponadto tendencja do spadku okresu poejakulacyjnego z nadekspresją ΔFosB odzwierciedla również zachowania obserwowane u bardziej zmotywowanych seksualnie, doświadczonych mężczyzn (Kippin i van der Kooy, 2003). Łącznie te odkrycia sugerują, że nadekspresja ΔFosB 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, jak wcześniejsza ekspozycja na jedną naturalną nagrodę wpływa na reakcje behawioralne na inną. W szczególności określiliśmy wpływ wcześniejszych doświadczeń seksualnych na spożycie sacharozy. Chociaż zarówno zwierzęta kontrolne, jak i doświadczone seksualnie wykazywały silną preferencję dla sacharozy, zwierzęta doświadczone seksualnie piły znacznie więcej sacharozy, bez zmiany spożycia wody. Jest to interesujące odkrycie, ponieważ sugeruje, że wcześniejsza ekspozycja na jedną nagrodę może podnieść wartość nagradzającą innego bodźca nagradzającego, jak można by się spodziewać, gdyby istniała częściowo wspólna podstawa molekularna (np. ΔFosB) wrażliwości na nagrodę. Podobnie jak w tym badaniu, samice chomików wcześniej narażone 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 zbudowana na wcześniejszej ekspozycji nagrody.

Podsumowując, praca przedstawiona tutaj dostarcza dowodów na to, że oprócz narkotyków, naturalne nagrody wywołują poziomy ΔFosB w NAc. Podobnie, nadekspresja ΔFosB w tym regionie mózgu reguluje behawioralną odpowiedź zwierzęcia na naturalne nagrody, jak zaobserwowano wcześniej w przypadku nagród lekowych. Odkrycia te sugerują, że ΔFosB odgrywa bardziej ogólną rolę w regulacji mechanizmów nagrody i może pomóc w pośredniczeniu w uczuleniu krzyżowym obserwowanym w przypadku wielu rodzajów leków i naturalnych korzyści. Ponadto nasze wyniki wskazują na możliwość, że indukcja ΔFosB w NAc może pośredniczyć nie tylko w kluczowych aspektach uzależnienia od narkotyków, ale także w aspektach tak zwanych naturalnych nałogów polegających na kompulsywnym spożywaniu naturalnych nagród.

Przypisy

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

• Korespondencję należy kierować do Carlosa A. Bolanosa pod powyższy adres. [email chroniony]

• Copyright © 2008 Society for Neuroscience 0270-6474 / 08 / 2810272-06 $ 15.00 / 0

Poprzednia sekcja

Referencje

1. ↵

1. Avena NM,

2. Rada P,

3. Hoebel BG

(2008) Dowody na uzależnienie od cukru: skutki behawioralne i neurochemiczne przerywanego, nadmiernego spożycia cukru. Neurosci Biobehav Rev 32: 20 – 39.

CrossRefMedline

2. ↵

1. Balfour ME,

2. Yu L,

3. Coolen LM

(2004) Zachowania seksualne i związane z płcią sygnały środowiskowe aktywują układ mezolimbiczny u samców szczurów. Neuropsychopharmacology 29: 718 – 730.

CrossRefMedline

3. ↵

1. Barrot M,

2. Olivier JD,

3. Perrotti LI,

4. DiLeone RJ,

5. Berton O,

6. Eisch AJ,

7. Impey S,

8. Storm DR,

9. Neve RL,

10. Yin JC,

11. Zachariou V,

12. Nestler EJ

(2002) Aktywność CREB w powłoce jądra półleżącego kontroluje bramkowanie reakcji behawioralnych na bodźce emocjonalne. Proc Natl Acad Sci USA 99: 11435 – 11440.

Streszczenie / BEZPŁATNY pełny tekst

4. ↵

1. Barrot M,

2. Wallace DL,

3. Bolaños CA,

4. Graham DL,

5. Perrotti LI,

6. Neve RL,

7. Chambliss H,

8. Yin JC,

9. Nestler EJ

(2005) Regulacja lęku i inicjowanie zachowań seksualnych przez CREB w jądrze półleżącym. Proc Natl Acad Sci USA 102: 8357 – 8362.

Streszczenie / BEZPŁATNY pełny tekst

5. ↵

1. Bradley KC,

2. Meisel RL

(2001) Indukcja seksualna c-Fos w jądrze półleżącym i aktywność lokomotoryczna stymulowana amfetaminą jest uwrażliwiona przez wcześniejsze doświadczenia seksualne u samic chomików syryjskich. J Neurosci 21: 2123 – 2130.

Streszczenie / BEZPŁATNY pełny tekst

6. ↵

1. Brown JR,

2. Tak,

3. Bronson RT,

4. Dikkes P,

5. Greenberg ME

(1996) Wada w pielęgnacji u myszy pozbawionych bezpośredniego wczesnego genu fosB. Cell 86: 297 – 309.

CrossRefMedline

7. ↵

1. Cenci MA

(2002) Czynniki transkrypcyjne zaangażowane w patogenezę dyskinez wywołanych przez L-DOPA w szczurzym modelu choroby Parkinsona. Amino Acids 23: 105–109.

CrossRefMedline

8. ↵

1. Colby CR,

2. Whisler K,

3. Steffen C,

4. Nestler EJ,

5. Self DW

(2003) Nadekspresja DeltaFosB specyficzna dla komórek prążkowia zwiększa motywację do kokainy. J Neurosci 23: 2488 – 2493.

Streszczenie / BEZPŁATNY pełny tekst

9. ↵

1. Hull EM,

2. Dominguez JM

(2007) Zachowania seksualne u męskich gryzoni. Horm Behav 52: 45 – 55.

CrossRefMedline

10. ↵

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 deltaFosB w mózgu kontroluje wrażliwość na kokainę. Nature 401: 272 – 276.

CrossRefMedline

11. ↵

1. Kippin TE,

2. van der Kooy D

(2003) Ekscytotoksyczne zmiany patologiczne w jądrze nakłucia szypułkowego nakłucia kopulują u naiwnych samców szczurów i blokują satysfakcjonujące efekty kopulacji u doświadczonych samców szczurów. Eur J Neurosci 18: 2581 – 2591.

CrossRefMedline

12. ↵

1. Lumley LA,

2. Hull EM

(1999) Wpływ antagonisty D1 i doświadczeń seksualnych na indukowaną kopulacją immunoreaktywność Fos-podobną w przyśrodkowym jądrze preoptycznym. Brain Res 829: 55 – 68.

CrossRefMedline

13. ↵

1. McDaid J,

2. Graham MP,

3. Napier TC

(2006) Uwrażliwienie wywołane metamfetaminą różnicuje zmiany pCREB i DeltaFosB w obwodzie limbicznym mózgu ssaków. Mol Pharmacol 70: 2064 – 2074.

Streszczenie / BEZPŁATNY pełny tekst

14. ↵

1. Muller DL,

2. Unterwald EM

(2005) D1 receptory dopaminy modulują indukcję deltaFosB w prążkowiu szczura po przerywanym podawaniu morfiny. J Pharmacol Exp Ther 314: 148 – 154.

Streszczenie / BEZPŁATNY pełny tekst

15. ↵

1. Nakabeppu Y,

2. Nathans D

(1991) Naturalnie występująca skrócona forma FosB, która hamuje aktywność transkrypcyjną Fos / Jun. Cell 64: 751 – 759.

CrossRefMedline

16. ↵

1. Nestler EJ

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

Streszczenie / BEZPŁATNY pełny tekst

17. ↵

1. Olausson P,

2. Jentsch JD,

3. Tronson N,

4. Neve RL,

5. Nestler EJ,

6. Taylor JR

(2006) DeltaFosB w jądrze półleżącym reguluje wzmacniane żywnością zachowanie instrumentalne i motywację. J Neurosci 26: 9196 – 9204.

Streszczenie / BEZPŁATNY pełny tekst

18. ↵

1. Perrotti LI,

2. Hadeishi Y,

3. Ulery PG,

4. Barrot M,

5. Monteggia L,

6. Duman RS,

7. Nestler EJ

(2004) Indukcja deltaFosB w związanej z nagrodami strukturze mózgu po przewlekłym stresie. J Neurosci 24: 10594 – 10602.

Streszczenie / BEZPŁATNY pełny tekst

19. ↵

1. Perrotti LI,

2. Bolaños CA,

3. Choi KH,

4. Russo SJ,

5. Edwards S,

6. Ulery PG,

7. Wallace DL,

8. Self DW,

9. Nestler EJ,

10. Barrot M

(2005) DeltaFosB gromadzi się w populacji komórek GABAergicznych w tylnym ogonie brzusznego obszaru nakrywkowego po leczeniu psychostymulantem. Eur J Neurosci 21: 2817 – 2824.

CrossRefMedline

20. ↵

1. Perrotti LI,

2. Tkacz 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 wzory indukcji DeltaFosB w mózgu przez narkotyki. Synapse 62: 358 – 369.

CrossRefMedline

21. ↵

1. Teegarden SL,

2. Bale TL

(2007) Wpływ stresu na preferencje żywieniowe i spożycie zależy od dostępu i wrażliwości na stres. Biol Psychiatry 61: 1021 – 1029.

CrossRefMedline

22. ↵

1. Werme M,

2. Messer C,

3. Olson L,

4. Gilden L,

5. Thorén P,

6. Nestler EJ,

7. Brené S

(2002) DeltaFosB reguluje pracę kół. J Neurosci 22: 8133 – 8138.

Streszczenie / BEZPŁATNY pełny tekst

23. ↵

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 DeltaFosB w jądrze półleżącym w działaniu morfiny. Nat Neurosci 9: 205 – 211.

CrossRefMedline