Sursa
Grupul de Farmacologie Celulară și Moleculară, Departamentul de Farmacologie, Școala Universitară de Medicină, Murcia, Spania.
Abstract
Utilizarea cronică a drogurilor de abuz modifică profund sistemul sensibil la stres. Expunerea repetată la morfină duce la acumularea factorului de transcripție ΔFosB, în special în zonele creierului asociate cu recompensă și stres. Efectele persistente ale ΔFosB asupra genelor țintă pot juca un rol important în plasticitatea indusă de drogurile de abuz. Dovezi recente sugerează că hormonii legați de stres (de exemplu, glucocorticoizii, GC) pot induce adaptări în sistemul de stres al creierului care este probabil să implice modificarea expresiei genelor și a factorilor de transcripție. Acest studiu a examinat rolul GC în reglarea FosB/ΔFosB atât în sistemele de stres cerebral hipotalamic, cât și extrahipotalamic în timpul dependenței de morfină. Pentru aceasta, expresia FosB/ΔFosB a fost măsurată la șobolani martor (operați simulat) și adrenalectomizati (ADX) care au fost dependenți de opiacee după zece zile de tratament cu morfină. La șobolanii operați de simulare, FosB/ΔFosB a fost indus după administrarea cronică de morfină în toate zonele de stres cerebral investigate: nucleul accumbens(shell) (NAc), nucleul pat al striei terminale (BNST), amigdala centrală (CeA), nucleul paraventricular hipotalamic (PVN) și nucleul nucleului solergic al grupului noradrenitar. (NTS-A(2)). Adrenalectomia a atenuat producția crescută de FosB/ΔFosB observată după expunerea cronică la morfină în NAc, CeA și NTS. În plus, ADX a scăzut expresia FosB/ΔFosB în neuronii CRH-pozitivi ai BNST, PVN și CeA. Rezultate similare au fost obținute în neuronii NTS-A(2) TH-pozitivi și neuronii NAc pro-dinorfin-pozitivi. Aceste date sugerează că neuroadaptarea (estimată ca acumulare de FosB/ΔFosB) la opiacee în zonele creierului asociate cu stresul este modulată de GC, susținând dovezile unei legături între hormonii de stres din creier și dependență.
Introducere
Medicamentele opiacee, cum ar fi morfina, sunt agenți analgezici eficienți care sunt utilizați pentru tratarea multor forme de durere acută și cronică. Cu toate acestea, efectele adverse grave, cum ar fi toleranța și sevrajul, contribuie la dependența de opiacee și limitează utilizarea acestora. Mai mult, utilizarea nemedicală a opiaceelor (heroină, morfină) a crescut în ultimii ani. Creșterea dovezilor implică diferite mecanisme de reglare a genelor (inclusiv efecte epigenetice, moleculare, celulare și la nivel de circuit) în modificările pe care le induc drogurile de abuz în creier, indicând o potențială strategie terapeutică pentru terapia dependenței. [1]-[4].
O întrebare centrală în domeniul abuzului de droguri a fost identificarea proteinelor care mediază tranziția de la efectele acute la cele pe termen lung ale acestor medicamente. Un interes deosebit în studiul dependenței este familia Fos de factori de transcripție. Această familie include c-Fos, Fra-1 și Fra-2, FosB și ΔFosB, o variantă de îmbinare trunchiată a FosB de lungime completă [5]. Spre deosebire de alți membri ai familiei Fos, ΔFosB este indusă modest în creier după administrarea acută a medicamentelor, dar din cauza timpului său de înjumătățire lung neobișnuit, persistă săptămâni, chiar luni, după încetarea consumului de droguri. Ca urmare, Nivelurile ΔFosB se acumulează treptat odată cu expunerea repetată la medicament [6], [7], sugerând că ΔFosB ar putea reprezenta un mecanism prin care drogurile de abuz produc modificări de durată în modelul de expresie a genelor mult timp după retragerea medicamentului. [8].
S-a raportat că expunerea repetată la cocaină, amfetamină, canabinoizi sau morfină duce la o creștere a ΔFosB în zonele creierului legate de efectele pozitive de întărire ale medicamentelor, cum ar fi nucleul accumbens (NAc), cortexul prefrontal și striatul dorsal. Această creștere a fost propusă a fi o neuroadaptare care duce la creșterea sensibilității la droguri de abuz și la vulnerabilitate pentru a dezvolta comportamente caracteristice dependenței. [9]-[13]. Am arătat recent că thCreșterea nivelurilor de FosB/ΔFosB după administrarea cronică de morfină nu este limitată doar la sistemul de recompensă, ci are loc și în sistemul de stres al creierului (care a fost legat de efectele negative de întărire ale medicamentelor), cât şi în nucleul tractului solitar-A2 grup de celule noradrenergice (NTS-A2, principalul sistem noradrenergic care inervează neurocircuitul de stres) [14]. În consonanță cu aceste constatări, mai multe forme de stres cronic induc, de asemenea, ΔFosB în NAc și alte regiuni ale creierului [15], [16].
Dependența este o tulburare complexă deoarece mulți factori contribuie la dezvoltarea și menținerea acestei tulburări neurologice. Un factor este stresul, care a fost implicat în aspecte specifice ale dependenței de droguri [17]-[21]. Atât axa hipotalamus-hipofizo-suprarenal (HPA, calea primară a stresului endocrin), cât și sistemul de stres extrahipotalamic (care cuprinde amigdala extinsă și NTS-A2) sunt dereglate prin administrarea cronică de medicamente cu potenţial de dependenţă [14], [22]. În plus, răspunsul pe axa HPA este similar atât după stimuli stresanți, cât și după expunerea acută la droguri de abuz [23], [24], cu eliberare crescută de hormon de eliberare a corticotropinei (CRH), hormon adrenocorticotrop (ACTH) și glucocorticoizi (GC). Trăspunsul său facilitează adaptarea la schimbările acute ale mediului, dar poate duce și la patologii comportamentale în timpul condițiilor de stres cronic, cum ar fi dependența și depresia [25]. Studiile nu au examinat încă relația dintre GC și inducția FosB/ΔFosB indusă de dependența de morfină în sistemul de stres al creierului. Prin urmare, am evaluat influența GC asupra expresiei FosB/ΔFosB după administrarea continuă de morfină în zonele legate de stresul creierului. Pentru a aborda această întrebare, am examinat mai întâi efectele adrenalectomiei bilaterale (ADX) asupra imunoreactivității FosB/ΔFosB (IR) în nucleele principale ale sistemului de stres la șobolanii dependenți de morfină.
Activitatea sistemului de stres cerebral este mediată de un număr de neurotransmițători/neuromodulatori. CRH este principala neuropeptidă care reglează activitatea sistemului de stres și s-a postulat contribuția sa atât la o vulnerabilitate preexistentă de a consuma droguri în mod dependent, cât și la o vulnerabilitate ulterioară la recidivă. [26]. EuÎn plus, munca abundentă susține importanța NTS-A2 inervează sistemul de stres al creierului în dependența de droguri și rolul esențial al noradrenalinei (NA) ca neurotransmițător care modulează acest neurocircuit [27]. În cele din urmă, dovezi substanțiale sugerează că expresia dinorfinei este activată în striat și amigdală în timpul administrării acute și cronice de medicamente. [28]. Având în vedere aceste fapte, următorul scop al acestui studiu a fost de a identifica rolul GC asupra expresiei FosB/ΔFosB în populații specifice ale sistemului de stres al creierului în timpul dependenței de morfină.
REZULTATE
Efectele adrenalectomiei asupra creșterii în greutate corporală și asupra concentrației plasmatice de ACTH și corticosteron la șobolanii dependenți de morfină
Înainte de efectuarea testelor de imunodetecție, am evaluat eficacitatea tratamentului cronic cu morfină. În acest scop, greutatea animalelor a fost înregistrată în ziua implantării peletelor și în ziua uciderii (ziua 10). ANOVA bidirecțională a evidențiat efecte principale semnificative asupra creșterii în greutate corporală pentru adrenalectomie [F(1,47)
=
13.24, p
=
0.0007), tratament cu morfină [F(1,47)
=
281.05, p<0.0001] și o interacțiune între ADX și tratamentul cu morfină [F(1,47)
=
4.13, p
=
0.0479]. În conformitate cu constatările anterioare [29], [30], post hoc analiza a indicat că atât grupurile simulate, cât și grupurile ADX, dependente de morfină, au arătat o influență semnificativă (p<0.001) creștere în greutate mai mică (−13.75±5.0 g, n
=
12; 3.84±2.45 g, n
=
13) decât cea observată la animalele simulate și ADX care au primit granule placebo (44.58±1.7 g, n
=
12; 49.57±2.4 g, n
=
12, respectiv), care a fost atribuită aportului alimentar redus observat la aceste animale [29].
Pentru a verifica eficacitatea adrenalectomiei, concentrațiile hormonale au fost măsurate în plasmă. ANOVA bidirecțională care examinează efectele adrenalectomiei și morfinei asupra concentrației plasmatice de ACTH și corticosteron a arătat efecte principale semnificative ale adrenalectomiei [ACTH: F(1,18)
=
68.12, p<0.0001; corticosteron: F(1,45)
=
10.42, p
=
0.0023). După cum era de așteptat, a lui Newman post hoc testul a arătat (Imaginea S1) că în placebo (n
=
6)- și morfină (n
=
4)-Concentrația plasmatică de ACTH la șobolani ADX a fost mai mare (p<0.001) comparativ cu animalele operate simulat pentru cele două tratamente evaluate (placebo, n
=
6; și morfină, n
=
6). Nu s-au observat modificări ale concentrației plasmatice de corticosteron între ADX-placebo (n
=
14) și ADX-morfină (n
=
13) șobolani tratați. Concentrația de corticosteron la șobolanii tratați cu ADX-morfină a fost semnificativ (p<0.01) mai mici decât cele observate în morfina simulată (n
=
10) șobolani tratați. Nu s-au observat modificări semnificative în grupul simulat cu morfină comparativ cu grupul simulat cu placebo (n
=
12).
Adrenalectomia atenuează diferențial FosB/ΔFosB indus de dependența de morfină în subregiuni ale sistemului de stres cerebral
La animalele de control (șobolani implantați cu placebo), a fost identificată expresia constitutivă slabă a FosB/ΔFosB-IR în toate zonele sistemului cerebral legat de stres. Tratamentul cronic cu morfină a dus la apariția FosB/ΔFosB în toate zonele creierului investigate. În NAc(shell), ANOVA bidirecțional a arătat efecte principale semnificative ale adrenalectomiei [F(1,16)
=
6.44, p
=
0.0220] și tratamente cronice cu morfină [F(1,16)
=
19.98, p
=
0.0004]. Testul post-hoc al lui Newman-Keuls a arătat (Fig. 2A–E) că la șobolanii tratați cu morfină a existat o creștere semnificativă (p<0.01) a expresiei FosB/ΔFosB. La șobolanii ADX dependenți de morfină, a existat o reducere semnificativă (p<0.05) a expresiei proteinei FosB/ΔFosB în NAc. ANOVA bidirecțională pentru BNST a arătat efectul principal semnificativ al tratamentului cronic cu morfină [F(1,16)
=
48.92, p<0.0001]. Analiza post-hoc a relevat o creștere (p<0.001) în FosB/ΔFosB la animalele dependente de morfină și ADX, indicând faptul că reglarea FosB/ΔFosB a fost legată de expunerea cronică la morfină, indiferent de concentrația GC (Fig. 2F–J). ANOVA bidirecțională pentru FosB/ΔFosB în CeA a arătat efecte semnificative ale adrenalectomiei [F(1,15)
=
20.51, p
=
0.0004] și pretratare cu morfină [F(1,15)
=
27.52, p<0.0001]. Post hoc testul a arătat o creștere semnificativă (p<0.01) a nivelurilor FosB/ΔFosB la șobolanii simulați cu morfină comparativ cu șobolanii simulați cu placebo, care a fost atenuat (p<0.01) în grupul dependent de morfină ADX (Fig. 2K–O). În plus, șobolanii peleți cu placebo ADX au prezentat niveluri mai mici (p<0.01) de FosB/ΔFosB decât grupul placebo simulat.
ANOVA bidirecțională care examinează efectele adrenectomiei și morfinei asupra expresiei FosB/ΔFosB în PVN (subdiviziunea parvocelulară) a evidențiat un efect semnificativ al tratamentului cu morfină [F(1,16)
=
16.31, p<0.0001]. Post hoc analiza a arătat o semnificativă (Fig. 3A–E) creștere (pag<0.05) în FosB/ΔFosB-IR în PVN de la șobolani tratați cu morfină și ADX. În NTS-A2 grupul de celule catecolaminergice, ANOVA bidirecțional a evidențiat un efect principal al tratamentului cu morfină [F(1,11)
=
76.33, p<0.0001]. Post hoc analiza a arătat o semnificativă (Fig. 3F–J) creșterea FosB/ΔFosB-IR la șobolanii simulați cu morfină în comparație cu grupul simulat cu placebo (p<0.001), care a fost atenuat (p<0.05) în grupul dependent de morfină ADX.
Expunerea cronică la morfină induce expresia FosB/ΔFosB în neuronii CRH în PVN, BNST și CeA. Influența glucocorticoizilor
ANOVA bidirecțională pentru neuronii FosB/ΔFosB-pozitivi/CRH-pozitivi în BNST a arătat efectul principal al adrenalectomiei [F(1,20)
=
64.43, p<0.0001] și interacțiune semnificativă între adrenalectomie și tratamentul cu morfină [F(1,20)
=
6.80, p
=
0.0169]. În PVN, ANOVA bidirecțional a evidențiat efectul principal semnificativ al adrenalectomiei [F(1,19)
=
11.35, p
=
0.0032]. ANOVA bidirecțională pentru neuronii FosB/ΔFosB-pozitivi/CRH-pozitivi din CeA a arătat un efect principal semnificativ al adrenalectomiei [F(1,20)
=
106.85, p<0.0001], tratament cu morfină [F(1,20)
=
7.33, p
=
0.0136] și interacțiune semnificativă între adrenalectomie și pretratamentul medicamentos [F(1,20)
=
7.07, p
=
0.0151]. Cifrele 4, , 5,5, ,66 arată imagini reprezentative ale secțiunilor BNST, PVN și CeA de la controale simulate sau ADX și șobolani dependenți de morfină. Post hoc analiza a arătat că un număr semnificativ de neuroni FosB/ΔFosB pozitivi s-au dovedit a coexprima CRH în BNST (p<0.01; Fig. 4E), PVN (pag<0.05; Fig. 6E) și CeA (pag<0.01; Fig. 6E) la șobolani simulat-morfină în comparație cu grupul simulat-placebo. În plus, numărul de neuroni FosB/ΔFosB pozitivi care exprimă CRH la șobolanii peleți cu placebo ADX și la șobolanii dependenți de morfină a fost semnificativ mai mic în cele trei nuclee în comparație cu tratamentul corespunzător la animalele simulate, așa cum se arată în Cifrele 4, , 5,5, ,66 (BNST: p<0.01 față de simulare plus placebo; p<0.001 față de simulare plus morfină; PVN: p<0.05 față de simulare plus placebo; p<0.001 față de simulare plus morfină; CeA: p<0.001 față de simulare plus placebo și față de simulare plus morfină).
La nivelul BNST, ANOVA bidirecțional pentru numărul de neuroni CRH pozitivi a arătat că a existat un efect principal al ADX [F(1,20)
=
103.92, p<0.0001] precum și morfina cronică [F(1,20)
=
4.35, p<0.05]. După cum se arată în Tabelul 1, Newman-Keuls post hoc testul a arătat că șobolanii peleți cu placebo și morfină ADX au prezentat neuroni CRH mai mici (p<0.001) decât grupurile dependente de placebo sau morfină. La PVN, ANOVA bidirecțional a arătat un efect semnificativ al adrenalectomiei [F(1,19)
=
11.35, p
=
0.0032]. ANOVA bidirecțională pentru neuronii CRH totale la nivelul CeA a dezvăluit efecte semnificative ale ADX [F(1,20)
=
240.09, p<0.0001] și interacțiunea principală dintre ADX și morfina cronică [F(1,20)
=
4.49, p
=
0.0467]. Tabelul 1 arată că a existat o scădere semnificativă a neuronilor CRH la CeA de la șobolanii tratați cu placebo sau morfină ADX. Tabelul 1 de asemenea, arată că expunerea cronică la morfină induce o creștere (p<0.05) a neuronilor CRH-pozitivi la nivelurile BNST și CeA.
Efectele adrenalectomiei asupra FosB/ΔFosB în neuronii DYN-pozitivi din NAc (shell)
Nu am observat modificări semnificative ale numărului de celule pro-DYN-pozitive care coexprimă FosB/ΔFosB în NAc(shell) după expunerea cronică la morfină (Fig. 7) referitor la grupul placebo. ANOVA bidirecțională pentru neuronii FosB/ΔFosB-pozitivi/pro-DYN-pozitivi din NAc(shell) a arătat efectul principal al ADX [F(1,19)
=
10.11, p
=
0.0049]. După cum se arată în Fig. 7C, numărul de neuroni FosB/ΔFosB-pozitivi care coexprimă pro-DYN la șobolanii dependenți de morfină ADX a fost semnificativ (p<0.05) mai mic în ceea ce privește tratamentul corespunzător la animalele simulate. După cum se arată în Tabelul 1, ADX nu a indus modificări ale celulei pro-DYN totale din NAc(shell).
Adrenalectomia inhibă FosB/ΔFosB indusă de dependența de morfină în neuronii TH-pozitivi din NTS-A2 Grupul de celule noradrenergice
ANOVA bidirecțională pentru neuronii FosB/ΔFosB-pozitivi/TH-pozitivi în NTS-A2 a arătat efectul principal al ADX [F(1,15)
=
64.86, p<0.0001], tratament cu morfină [F(1,15)
=
29.62, p<0.0001] și interacțiune semnificativă între adrenalectomie și tratamentul cu morfină [F(1,15)
=
19.24, p
=
0.0005]. Newman-Keuls post hoc testul indică faptul că un număr semnificativ de neuroni FosB/ΔFosB-pozitivi s-a dovedit a co-exprima TH în NTS (p<0.001; Fig. 7F) la șobolani simulat-morfină. În plus, numărul de neuroni FosB/ΔFosB pozitivi care coexprimă TH la șobolanii dependenți de morfină ADX a fost semnificativ mai mic (p<0.001) în comparație cu tratamentul corespunzător la animalele simulate, așa cum se arată în Fig. 7F. Pe de altă parte, așa cum se arată în Tabelul 1, ADX nu a indus modificări ale neuronilor TH-pozitivi totali în NTS.
Discuție
Rezultatele actuale au indicat, pentru prima dată, că semnalizarea GC a creierului a modulat expresia FosB/ΔFosB indusă de administrarea cronică de morfină în sistemul de stres al creierului într-o manieră specifică regiunii.
Dovezile convergente indică faptul că stresul crește riscul de comportamente care creează dependență [18]. Stimulii stresanți persistenti modifică sinteza, expresia și semnalizarea în căile legate de stres (de exemplu, CRH, GC, NA, etc). În plus, drogurile de abuz afectează căile de stres, ceea ce duce la alterarea expresiei genelor, cu efecte de semnalizare asupra recompensei și a moleculelor legate de stres. [31]. Stresul și drogurile abuzate au capacitatea de a declanșa modele suprapuse de activare neuronală în sistemul nervos central, rezultând în activarea expresiei genice imediate.
S-a descris pe larg că substanțele care creează dependență și stimulii stresanți cronici cresc expresia factorului de transcripție ΔFosB în principalele nuclee implicate în efectele lor pozitive de întărire. [12], [13], [32], [33]și s-a propus că efectele persistente ale ΔFosB asupra genelor țintă ar putea juca un rol important în dezvoltarea adaptărilor care caracterizează dependența. [9], [34]. Cu toate acestea, se știe puțin despre expresia ΔFosB în sistemul de stres al creierului după administrarea cronică de droguri de abuz sau despre mecanismele moleculare ale acumulării ΔFosB evocate de morfină în zonele legate de stres.
În studiul de față, am investigat implicarea GC în expresia FosB/ΔFosB indusă de morfină în sistemul de stres hormonal (axa HPA), care este controlat de CRH în PVN, precum și în sistemele de stres extrahipotalamic (care includ amigdala extinsă; [35]), mediată de CRH și alte sisteme legate de stres (inclusiv NA și dinorfină; [19]).
Am demonstrat recent că administrarea cronică de morfină timp de șapte zile a crescut expresia FosB/ΔFosB în amigdala extinsă, PVN și NTS-A.2 [14]. În concordanță cu aceste date, rezultatele prezente arată că administrarea cronică de morfină a evocat o creștere a FosB/ΔFosB în CeA, BNST și NAc(shell), precum și în PVN și NTS-A2. Amigdala extinsă a fost asociată cu recompensa de droguri. De fapt, toate drogurile majore de abuz activează transmiterea dopaminergică de la VTA la NAc(shell) și CeA. Această activare și efectele pozitive de întărire ale substanțelor de abuz s-au dovedit a fi legate de acțiunile GC asupra GR situate în VTA. [28]. Susținând această ipoteză, rezultatele noastre arată că FosB/ΔFosB-IR în NAc (shell) și CeA a fost atenuat la animalele ADX, ceea ce ar putea indica o interacțiune între factorii de transcripție AP-1 și GR în timpul dependenței de morfină. [36]. Spre deosebire de efectele observate ale ADX asupra expresiei FosB în NAc și CeA, rezultatele prezente sugerează că morfina cronică a crescut expresia Fos/ΔFosB în PVN și BNST într-o manieră independentă de GC.
Mai mulți neurotransmițători ai sistemului de stres al creierului, cum ar fi CRH, NA și DYN, au fost legați cu stările aversive caracteristice procesului de dependență. [35], [37]-[39]. Descoperirile prezente au arătat că expunerea cronică la morfină a evocat o creștere semnificativă a expresiei Fos/ΔFosB în neuronii care conțin CRH în BNST, CeA și PVN. Familia Fos de factori de transcripție poate acționa la situsurile elementului de răspuns AMP ciclic (CRE). [40]. Dovezi considerabile indică faptul că ΔFosB poate acționa fie ca represor transcripțional, fie ca activator [40], [41]. GDeși gena CRH are un motiv CRE în secvența sa de promotor, s-ar putea propune că acumularea de FosB/ΔFosB în neuronii CRH poate media modificările induse de morfină ale nivelurilor de CRH, așa cum s-a raportat pentru efectele cocainei. [42], în special în CeA și BNST, unde, pentru prima dată, am raportat o creștere a numărului de neuroni CRH-pozitivi în timpul dependenței de morfină. În sprijinul acestei ipoteze, a fost descrisă o creștere a nivelurilor de ARNm de CRH în CeA după administrarea cronică de morfină. [43]. Cu toate acestea, numărul de neuroni CRH-pozitivi a fost neschimbat în PVN după tratamentul cronic cu morfină. Aceste rezultate sunt în concordanță cu constatările anterioare care arată că expunerea cronică la morfină nu induce modificări în ARNhn PVN CRH [44]. Deoarece expresia PVN CRH este reglată în jos de GC [45], și având în vedere că lucrarea prezentă și altele [29], [44] a arătat că expunerea cronică la opiacee nu a modificat eliberarea de corticosteron, pare logic că administrarea cronică de morfină nu a modificat numărul de celule CRH.
Administrarea periferică a corticosteronului crește expresia ARNm a CRH în CeA și BNST [46], [47]. În plus, ADX a scăzut expresia CRH în CeA [48], [49]. În consecință, am observat că creșterea numărului de neuroni CRH în BNST și CeA în timpul dependenței de morfină a fost abolită după adrenalectomie. Având în vedere că creșterea Fos/ΔFosB în neuronii CRH în timpul dependenței de morfină a fost atenuată la animalele ADX, s-ar putea sugera un rol pentru Fos/ΔFosB în reglarea expresiei CRH de către GC în amigdala extinsă. Pe de altă parte, este bine cunoscut faptul că GC reglează negativ expresia genei CRH în PVN [45]. De acord, datele prezente au arătat în mod clar că adrenalectomia a abolit creșterea Fos/ΔFosB-IR în neuronii care conțin CRH în timpul dependenței de morfină în acest nucleu.
În acest studiu, datele imunochimice au arătat că tratamentul cronic cu morfină a crescut semnificativ colorarea pentru Fos/ΔFosB în NTS-A.2, care a fost scăzut în urma ADX. Când am examinat populațiile neuronale specifice care au exprimat FosB/ΔFosB, am găsit o creștere robustă a Fos/ΔFosB-IR în neuronii pozitivi TH (enzima care limitează viteza în sinteza catecolaminelor). S-a demonstrat că NA joacă un rol principal în dependență [50]. În lucrările anterioare, expunerea cronică la morfină a evocat o creștere a nivelurilor de TH în NTS-A2 [14], [29]. Se știe că gena TH are un situs AP-1 în promotorul său [51]. Rezultatele noastre ar putea sugera că FosB/ΔFosB este implicat în creșterea indusă de opiacee a nivelurilor de TH în NTS-A2. Grupul de celule noradrenergice din trunchiul cerebral exprimă niveluri ridicate de receptori GC (GR). S-a demonstrat că GC au un rol permisiv în neurotransmisia noradrenergică [29], [30], [52]. În consecință, administrarea antagoniștilor GR a afectat mai multe aspecte ale activității NA, inclusiv activarea TH și activitatea neuronală. [30]. Rezultatele prezente au arătat că, după ADX, a existat o scădere a celulelor TH-pozitive care exprimă FosB/ΔFosB în NTS-A2. Luat în considerare faptul că adrenalectomia a blocat creșterea nivelurilor de proteină TH în NTS-A2 în timpul dependenței de morfină [29], şi că un situs GRE/AP-1 a fost descris în promotorul genei TH [53], datele noastre ar putea indica ΔFosB ca mediator în efectele GC asupra activității noradrenergice în NTS-A2 în timpul dependenței de opiacee.
DYN a fost postulat ca o posibilă genă țintă a ΔFosB [54], [55]. Rezultatele noastre arată că expunerea cronică la morfină nu a modificat semnificativ expresia FosB/ΔFosB în neuronii care exprimă pro-DYN din NAc (shell). În ceea ce privește reglarea ΔFosB a expresiei DYN, Zachariou și colab [33] a raportat o scădere mică, dar semnificativă a nivelurilor de ARNm DYN în NAc de la șoarecii care supraexprimă ΔFosB, postulând astfel că acest factor de transcripție inhibă expresia DYN. Din datele noastre, nu se poate concluziona că morfina cronică modifică expresia DYN prin activitatea FosB/ΔFosB, având în vedere că rezultatele noastre au fost obținute la nivel de proteine.
S-a postulat că sistemul opioid DYN/kappa pare să induce stări asemănătoare pro-depresive care implică elemente de aversiune. Acest răspuns aversiv poate implica interacțiuni reciproce cu NAc, DA și sistemul CRH extrahipotalamic [35]. Cu toate acestea, se știe puțin despre o posibilă reglare GC a expresiei DYN în NAc. S-a propus că ΔFosB din NAc, parțial prin reprimarea expresiei DYN, crește sensibilitatea la efectele pline de satisfacție ale morfinei și cocainei și duce la rezistența la stres. [9], [33]. Datele noastre susțin un rol pentru GC în reglarea efectelor pozitive de întărire ale morfinei mediate de sistemul DA mezocorticolimbic, având în vedere că numărul de neuroni FosB/ΔFosB/pro-DYN-pozitivi scade în NAc de la șobolanii ADX. Aceste efecte ar putea fi mediate direct de GR, care sunt prezente pe parcursul căii recompensei mezolimbice, sau indirect prin proiecțiile CRH care decurg din CeA și/sau BNST către VTA și NAc, care sunt subactivate în timpul dependenței de morfină la șobolanii ADX.
În rezumat, acest studiu oferă dovezi că GC sunt implicate în mod critic în acumularea de FosB/ΔFosB în sistemele de stres cerebrale după expunerea cronică la morfină, ceea ce ar putea duce la modificări de durată ale modelului de expresie a genelor în zonele legate de stres. Prezentele descoperiri indică, de asemenea, că FosB/ΔFosB poate contribui la modificările dependente de GC asupra plasticității sistemului de stres cerebral în timpul dependenței de opiacee. Sunt necesare studii suplimentare pentru a determina mecanismele intracelulare prin care opiaceele cronice induc FosB/ΔFosB în regiuni selectate legate de stres, precum și mecanismul care este responsabil pentru suprimarea expresiei FosB/ΔFosB indusă de morfină de către GC.
Aplicate
Materiale
Corticosteronul și colesterolul au fost achiziționate de la Sigma Chemical Co. (St Louis, MO, SUA). Pelete de corticosteron au fost realizate de Dr. Márton Vajna, (Departamentul de Administrare Farmacie, Universitatea de Farmacie, Universitatea Semmelweis, Budapesta, Ungaria). Peleți de morfină bază (Alcaliber Laboratories, Madrid, Spania) sau lactoză (control) au fost preparate în Departamentul de Farmacie și Tehnologie Farmaceutică (Școala de Farmacie, Granada, Spania). Pentobarbital a fost achiziționat de la Hospira (Hoofddorp, Țările de Jos). Clorhidratul de ketamina și xilazina au fost achiziționate de la Labs. Merial (Lyon, Franța) și Labs. Calier (Barcelona, respectiv Spania).
animale
Șobolani masculi Sprague-Dawley (220–240 g la începutul experimentului; Harlan, Barcelona, Spania) au fost găzduiți în perechi în cuști (lungime, 45 cm; lățime, 24 cm; înălțime, 20 cm) la sosirea într-o cameră cu temperatură controlată (22±2°C) și umiditate (50H±10%) și umiditate (12H±08%), cu apă și hrană standard. Harlan Interfauna Ibérica, Barcelona, Spania). Animalele au fost adaptate la un ciclu standard de 00 ore lumină-întuneric (lumini aprinse: 20 h 00 min – 7 h 24 min) timp de 1986 zile înainte de începerea experimentelor. Toate procedurile chirurgicale și experimentale au fost efectuate în conformitate cu Directiva Consiliului Comunităților Europene din 86 noiembrie 609 (300305440012/1201/EEC) și au fost aprobate de Comitetele locale de cercetare pe animale (REGA ES2005). Studiul a fost aprobat de comitetul de bioetică al Universității din Murcia (RD 2009/07178) și Ministerul de Ciencia și Tecnología (SAF/FEDER XNUMX-XNUMX), Spania.
adrenalectomiei
Șobolanii au fost adrenalectomizați bilateral și a fost implantat o pelete de corticosteron pentru a asigura niveluri scăzute, dar stabile de GC [29]. Șobolanii au fost adrenalectomizați bilateral (ADX) printr-o abordare dorsală sub 90 mg/kg de ketamină clorhidrat și 8 mg/kg xilazin (ip) anestezie și au fost implantați subcutanat (sc) cu granule de corticosteron cu eliberare lentă la intervenție chirurgicală. Compoziția granulelor de steroizi (25 mg corticosteron plus 75 mg colesterol) a fost aleasă pentru a asigura o concentrație stabilă de corticosteron corespunzătoare nadirului circadian până la 20 de zile după implantare. [56]. Șobolanii ADX cu înlocuire cu corticosteron (ADX plus corticosteron) nu generează o creștere indusă de provocare a corticosteronului plasmatic [56]. După operație, șobolanii ADX plus corticosteron au avut libertatea de a bea soluție salină izotonică (0.9% NaCl) pentru a înlocui sodiul epuizat secundar pierderii de aldosteron din cauza adrenalectomiei. Șobolanii martor au fost supuși aceleiași proceduri chirurgicale (simulare) fără extirpare suprarenală. Șobolanii Sham și ADX plus corticosteron au fost lăsați să se recupereze după intervenție chirurgicală timp de 5 zile înainte de procedura de dependență de morfină. Adrenalectomia bilaterală de succes a fost confirmată prin concentrația plasmatică de corticosteron și ACTH și prin examinarea post-mortem a animalelor ADX.
Tratamentul medicamentos și procedura experimentală
La cinci zile după operație, șobolanii au fost implantați sc cu două pelete de morfină de 75 mg sub anestezie cu eter ușor. Șobolanii de control au primit placebo granule care conțineau lactoză. S-a demonstrat că această procedură produce concentrații plasmatice consistente de morfină începând cu câteva ore după implantarea granulelor și un sindrom de abstinență completă după injectarea acută de antagoniști opioizi. [57]. Dependența de morfină se realizează la 24 de ore după implantarea granulelor și a rămas constantă timp de 15 zile. [58]. La zece zile după implantarea granulelor de morfină sau placebo, șobolanii au fost sacrificați. Cele patru condiții experimentale investigate pentru activitatea axei HPA (concentrația plasmatică de corticosteron și ACTH), expresia FosB/ΔFosB, expresia CRH, expresia DYN, expresia TH și expresia FosB/ΔFosB în neuronii CRH-, DYN- și TH-pozitivi au fost: (i) placebo simulat; (ii) simulare-morfină; (iii) ADX-placebo; (iv) ADX-morfină. Creșterea în greutate a șobolanilor a fost verificată în timpul tratamentului pentru a se asigura că morfina a fost eliberată corect din pelete, deoarece se știe că tratamentul pe termen lung cu morfină induce o scădere a creșterii în greutate corporală cauzată de un aport caloric mai mic. [29].
Perfuzia creierului și secționarea
Șobolanii au fost anesteziați profund cu o supradoză de pentobarbital (100 mg/kg ip) și perfuzați transcardial cu soluție salină urmat de fixativ care conține paraformaldehidă (4% paraformaldehidă în tampon borat 0.1 M, pH 9.5). După îndepărtarea creierului perfuzat, acestea au fost post fixate în același fixativ timp de 3 ore și păstrate la 4°C în PBS care conține 10% zaharoză până când secțiunile coronale (grosime de 30 µm) au fost tăiate rostrocaud pe un microtom de congelare (Leica, Nussloch, Germania). Atlasul lui Paxinos și Watson (2007) [59] a fost folosit pentru a identifica diferite regiuni ale creierului de șobolani: NAc(shell), BNST, PVN, CeA și NTS-A2 (Figura 1). Secțiunile au fost crioprotejate și depozitate la -20°C până la utilizare.
FosB/ΔFosB Imunohistochimie
Secțiunile au fost prelucrate pentru imunohistochimie așa cum este descris de Núñez și colab [29]. Pe scurt, după blocare cu 0.3% H2O2 și 2% secțiuni de țesut de ser normal de capră (Sigma, SUA) au fost incubate în antiser primar anti-FosB/ΔFosB (policlonal de iepure, #sc-48, Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, SUA; 1;
1000). Anticorpul primar utilizat în acest studiu nu face discriminări între FosB și varianta sa de îmbinare stabilă ΔFosB. S-a demonstrat că expunerea repetată la stimuli care induc FosB desensibilizează inductibilitatea acută a FosB [15], [40], [60]. Prin urmare, diferențele dintre colorarea FosB/ΔFosB la șobolanii pretratați cu morfină și nepretratați pot fi interpretate ca reflectând în primul rând diferențele în acumularea de ΔFosB. Antigenele au fost vizualizate prin protocolul convențional avidină-biotină-imunoperoxidază (Vectastain ABC Elite Kit; Vector Laboratories, Burlingame, CA, SUA). Reacția 3,3′-diaminobenzidină tetraclorhidrat (DAB; Sigma, SUA) a fost intensificată cu sulfat de nichel-amoniu. Secțiunile au fost montate pe lame acoperite cu gelatină de crom alaun, deshidratate și acoperite cu lame.
Imunohistochimia cu dublă etichetare a nucleilor imunoreactivi FosB/ΔFosB și a neuronilor pozitivi CRH, TH și DYN
Pentru marcarea dublă FosB/ΔFosB-TH, secțiunile de țesut de la fiecare șobolan din fiecare grup de tratament au fost prelucrate pentru imunoreactivitate FosB/ΔFosB folosind intensificarea cu nichel DAB și apoi TH a fost dezvăluit folosind numai cromogen DAB. Imunocolorarea FosB/ΔFosB a fost efectuată așa cum s-a descris anterior. După colorarea FosB/ΔFosB, secțiunile au fost clătite în PBS, tratate cu ser normal de capră 2% și apoi incubate peste noapte cu anticorp policlonal anti-TH de iepure (AB152, Chemicon, SUA; 1;
6000) la temperatura camerei. Au fost urmate aceleași proceduri de imunohistochimie descrise mai sus. Complexul anticorp TH-peroxidază a fost dezvoltat în DAB. Secțiunile au fost montate pe lame acoperite cu gelatină de crom-alaun și acoperite cu lame.
Pentru etichetarea dublă FosB/ΔFosB-CRH și FosB/ΔFosB-pro-DYN, procesul a fost același cu cel descris anterior pentru FosB/ΔFosB-TH. Pentru detectarea neuronilor care exprimă DYN în NAc, a fost aplicată o procedură de extragere a antigenului prin incubarea secțiunilor de creier în tampon citrat (10 mM acid citric, 0.05% Tween 20, pH 6.0) la 60°C timp de 20 de minute înainte de procedura de blocare. Antiserul de iepure anti-CRH primar a fost oferit cu amabilitate de Wylie W. Vale (Institutul Salk, La Jolla, CA, SUA) și a fost utilizat la 1
500 diluare timp de 72 ore la 4°C. Anticorpul primar pro-DYN a fost achiziționat de la Neuromics (# GP10110, Neuromics, Edina, MN, SUA) și a fost diluat 1
2000 (72 ore, 4°C).
Analiza imaginilor
Imaginile au fost capturate cu ajutorul microscopului Leica (DM 4000B; Leica) conectat la o cameră video (DFC290, Leica). Nucleele celulare FosB/ΔFosB pozitive au fost numărate folosind un sistem de analiză a imaginii asistată de computer (QWIN, Leica). Limitele NTS-A2, BNST, CeA, NAc(shell) și subdiviziunea parvocelulară a PVN au fost subliniate și a fost înregistrat numărul de profiluri pozitive. Numărul de profile nucleare FosB/ΔFosB în limitele grupurilor de celule de interes a fost numărat bilateral în patru până la cinci secțiuni de la fiecare șobolan și a fost mediat pentru a obține o singură valoare pentru fiecare șobolan. Pentru a evita părtinirea observatorului, toate secțiunile au fost cuantificate de un investigator orb. Numărările totale pentru diferite regiuni ale creierului sunt exprimate ca medie ± SEM.
Cuantificarea celulelor pozitive TH, CRH și DYN și a profilelor duble colorate FosB/ΔFosB
Nucleele pozitive pentru imunoreactivitatea FosB/ΔFosB au fost detectate folosind aceeași microscopie cu lumină convențională descrisă mai sus și numărate la mărire x40. Celulele CRH, TH sau DYN FosB/ΔFosB pozitive au fost identificate ca celule cu depozite citosolice maro pentru colorarea CRH-pozitivă, TH-pozitivă și DYN-pozitivă și colorare nucleară albastră/întunecată pentru FosB/ΔFosB. Un câmp pătrat (195 um) a fost suprapus peste imaginea capturată pentru a fi utilizată ca zonă de referință. Numărul de neuroni dublu marcați observați bilateral a fost numărat în patru până la cinci secțiuni de la fiecare animal în PVN, BNST și CeA pentru neuronii CRH, NTS pentru neuronii TH și NAc pentru neuronii DYN. Celulele pozitive CRH, TH și DYN fără un nucleu vizibil (celule CRH, TH sau DYN FosB/ΔFosB negative) au fost de asemenea incluse în analiză.
radioimunologic
Sângele a fost colectat în tuburi răcite cu gheață care conțineau 5% EDTA și apoi a fost centrifugat (500 g; 4°C; 15 min). Plasma a fost separată, împărțită în două părți alicote și depozitată la -80°C până la testarea corticosteronului sau ACTH. Concentrația plasmatică de corticosteron și ACTH a fost cuantificată folosind anticorpi specifici de corticosteron și ACTH pentru șobolani ([125I]-CORT și [125I]-ACTH RIA; MP Biomedicals, Orangeburg, NY, SUA). Sensibilitatea testului a fost de 7.7 ng/mL pentru corticosteron și 5.7 pg/mL pentru ACTH.
Analiza statistică
Datele sunt prezentate ca medie ± SEM și au fost analizate folosind pachetul statistic GraphPad Prism (San Diego, CA, SUA). Datele au fost analizate prin analiza bidirecțională a varianței (ANOVA) cu tratament (placebo, morfină) și intervenție chirurgicală (simulare, ADX) ca variabile independente. Newman-Keuls post hoc testul a fost utilizat pentru compararea grupurilor individuale. Diferențele cu ap<0.05 au fost considerate semnificative.
informatii justificative
Figura S1
Efectele adrenalectomiei (ADX) asupra concentrațiilor plasmatice de ACTH (A) și corticosteron (B) la martori și la animalele tratate cu morfină. ADX chirurgical a crescut nivelurile de ACTH atât la șobolanii tratați cu placebo, cât și la morfină, în timp ce a scăzut concentrația plasmatică de corticosteron la șobolanii tratați cu morfină. Datele reprezintă media ± SEM a nivelurilor plasmatice de ACTH și corticosteron la șobolanii pretratați cu placebo sau morfină timp de 10 zile. ***p<0.001 față de placebo-simulat; ++p<0.01, +++p<0.001 față de morfină simulată.
(TIF)
recunoasteri
Mulțumim Dr. Márton Vajna și Anna Földes, de la Universitatea Semmelweis (Budapest, Ungaria) pentru prepararea peletelor de corticosteron.





