Supraexpresia DeltaFosB în nucleul accumbens imită fenomenul de dependență de protecție, dar nu fenotipul de protecție a îmbogățirii mediului (2014)

PMCID: PMC4148937

Abstract

Îmbogățirea de mediu produce fenotipuri de dependență de protecție și depresie la șobolani. ΔFosB este un factor de transcriere care reglementează recompensarea în creier și este indusă de stres psihologic, precum și de droguri de abuz. Cu toate acestea, rolul jucat de ΔFosB în fenotipurile de protecție a îmbogățirii mediului nu a fost bine studiat. Aici, demonstrăm că ΔFosB este diferențiat la șobolani crescuți într-o stare izolată (IC), comparativ cu cei aflați într-o stare îmbogățită (EC) ca răspuns la stresul de reținere sau cocaina.

Stresul cronic sau tratamentul cronic cu cronică cresc fiecare nivelul de proteine ​​ΔFosB în nucleul accumbens (NAc) al șobolanilor IC, dar nu și al șobolanilor CE datorită acumulării bazale deja ridicată a ΔFosB observată în condiții EC.

Supraexpresia mediată de virusul ΔFosB în carcasa NAc a șobolanilor adulți (adică independent de îmbogățirea / izolarea mediului) crește răspunsul operatorului pentru zaharoză atunci când este motivat de foame, dar scade răspunsul la animalele săturate. În plus, supraexpresia ΔFosB scade autocompatimentul cocainei, sporește extincția căutării de cocaină și scade restabilirea indusă de cocaină a autoadministrării cocainei intravenoase; toate constatările comportamentale sunt compatibile cu fenotipul de îmbogățire.

În contrast, totuși, supraexpresia ΔFosB nu a modificat răspunsurile șobolanilor adăpostiți în perechi în mai multe teste de comportament legate de anxietate și depresie.

Astfel, ΔFosB în Caracterele NAC imită fenotipul de dependență de protecție, dar nu și fenotipul de protecție a îmbogățirii mediului.

Cuvinte cheie: [creştere]FosB, îmbogățirea mediului, depresie, autoadministrarea cocainei, virusul adeno-asociat (AAV), supraexprimarea

Introducere

Experiența în viață, în special în stadiile incipiente ale vieții, are un impact profund asupra comportamentului animalelor pe tot parcursul vieții. Mediul joacă un rol esențial în vulnerabilitatea și rezistența la tulburările psihice la om (Elisei et al., 2013; Akdeniz și colab., 2014; Kato și Iwamoto, 2014; van Winkel și colab., 2014). În modelele de rozătoare, a fost raportat faptul că trăiesc într-un mediu îmbogățit de la înțărcare până la vârsta adultă a tinerilor pentru a produce fenotipuri dependente de protecția și depresie (Green și colab., 2002, 2003, 2010; Laviola și colab., 2008; Solinas și colab., 2008, 2009; El Rawas și colab., 2009; Thiel și colab., 2009, 2010). În această paradigmă, animalele sunt încadrate fie într-o stare îmbogățită (EC), în care animalele sunt adăpostite în grup și au acces zilnic la obiecte noi, fie o condiție izolată (IC) în care animalele sunt adăpostite fără o noutate sau un contact social. Animalele crescute în stare îmbogățită, care include contactul social, exercițiul și noutatea, prezintă o mai mică întărire și căutare a cocainei sau a amfetaminei în paradigma de administrare intravenoasă a drogurilor (Green și colab., 2002, 2010). În plus față de fenotipul dependenței, o astfel de expunere la îmbogățire produce un efect asemănător cu antidepresivul în modelele de depresie animală (Green și colab., 2010; Jha și colab., 2011). În mod specific, animalele îmbogățite prezintă un comportament asemănător anhedoniei în testul de preferință pentru zaharoză, mai puțin retragerea socială într-un test de interacțiune socială și mai puțin imobilizarea în testul de înot forțat (FST). În ciuda efectelor de îmbogățire anti-dependență și antidepresivă, mecanismele care stau la baza acestor fenotipuri de protecție a îmbogățirii mediului rămân incomplet înțelese, deși cercetarea noastră anterioară a implicat un rol de scădere a activității factorului de transcripție, CREB, în nucleul accumbens (NAc ) în medierea unor efecte ale îmbogățirii mediului (Green și colab., 2010; Larson și colab., 2011). Astfel, scopul acestor studii de creștere diferențială este de a utiliza o abordare științifică fundamentală pentru a identifica mecanismele moleculare de rezistență care pot fi traduse mai târziu în clinică. Această abordare este echivalentul mediului cu strategiile genetice bine stabilite, cum ar fi creșterea selectivă (McBride et al., 2014).

Aici ne concentrăm asupra unui alt factor de transcripție, ΔFosB, care este indus în mod proeminent în NAc prin anumite forme de stres sau prin practic toate drogurile de abuz, inclusiv cocaină, morfină, alcool, nicotină și amfetamină (Hope și colab. 1992; Kelz și Nestler, 2000; Perrotti și colab., 2004, 2008). Ca factor de transcripție, ΔFosB dimerizează cu proteine ​​familiale Jun, preferabil JunD, pentru a forma un complex activ AP-1 care se leagă la elementul de răspuns AP-1 pentru a amplifica sau reprima transcripția genelor țintă (Nestler, 2001), deși noi cercetări sugerează că ΔFosB poate acționa și ca un homodimer (Wang și colab., 2012). Proteina ΔFosB este o varianta trunchiată a îmbinării FosB care cauzează lipsa proteinelor ΔFosB la două domenii de degronare C-terminal, prevenind proteina ΔFosB de degradarea rapidă observată la FosB și la toate celelalte proteine ​​de familie Fos. Deoarece ΔFosB este extraordinar de stabil în NAc, ΔFosB acționează foarte diferit ca răspuns la stimuli acută vs. cronici comparativ cu alte proteine ​​Fos. Expunerea repetată la medicamente de abuz sau stres Proteina ΔFosB se acumulează treptat și persistă de zile până la săptămâni, în timp ce FosB și alte proteine ​​Fos sunt induse doar pentru o perioadă scurtă de timp (ore) și dezvoltă o inducție atenuată la expunerea ulterioară (Nestler și colab. 2001; Nestler, 2008).

Importanța ΔFosB nu este numai că este foarte indusă de droguri de abuz și de stres, dar că sa demonstrat că manipularea ΔFosB în creier afectează comportamentul animalelor. Inducerea selectivă a ΔFosB în neuronii spinați din mediul dynorfinei la șoarecii adulți crește sensibilitatea locomotorie ca răspuns la cocaina acută și repetată, precum și răspunsurile satisfăcătoare la cocaină în paradigma preferențială a locului condiționat și întărirea paradigmei de autoadministrare (Kelz și colab., 1999; Kelz și Nestler, 2000; Colby și colab., 2003).

Deși fenotipurile de dependență de protecție și de depresie au fost descrise în detaliu pentru șobolanii îmbogățiți cu mediu, un rol posibil pentru ΔFosB în medierea acestor fenotipuri de protecție nu a fost evaluat pe deplin. Studiile anterioare privind îmbogățirea mediului au arătat că, în comparație cu mediul standard (SE), un mediu îmbogățit crește nivelul ΔFosB bazal în ambele neuroni D1 și D2 spinal mediu din regiunile striatale la șoareci (Solinas și colab., 2009; Lobo și colab., 2013). În plus, șobolanii îmbogățiți cu Wistar au prezentat celule pozitive ΔFosB pozitive în NAc și cortexul prefrontal comparativ cu șobolani SE, sugerând un rol posibil al ΔFosB în fenotipul de dependență de protecție față de nicotină (Venebra-Muñoz și colab., 2014). Mai mult decât atât, supraexprimarea ΔFosB în întregul striat al șoarecilor crește zgomotul zilnic, care poate fi analog activității crescute a șobolanilor într-un mediu îmbogățit (Werme și colab., 2002).

În studiul actual, am presupus că: (1) îmbogățirea mediului ar crește acumularea de niveluri bazale ΔFosB în NAc; și (2) această acumulare de ΔFosB ar contribui la efectele protectoare ale îmbogățirii mediului.

materiale si metode

animale

Pentru îmbogățirea cu mediul, șobolanii masculi Sprague-Dawley (Harlan, Houston, TX, SUA) au fost repartizați aleatoriu în locuințe EC sau IC de la ziua postnatală 21 la ziua 51. Șobolanii CE au fost adăpostiți în grup (20 per cușcă) într-o cușcă mare de metal (70 × 70 × 70 cm) cu mai multe obiecte din plastic dur (jucării pentru copii, recipiente din plastic, tuburi din PVC etc.). Aceste obiecte au fost înlocuite cu obiecte noi și rearanjate zilnic într-o configurație nouă. Sobolanii IC au fost izolați individual în cuști standard din policarbonat. Șobolanii au rămas în aceste condiții pe parcursul tuturor experimentelor și toate testele comportamentale și testele biochimice au început după zilele 51 (adică cel puțin 30 zile de îmbogățire / izolare). Pentru supraexpresia ΔFosB, șobolani masculi Sprague-Dawley (Harlan, Houston, TX, USA) au fost obținuți la dimensiunea 225-250g și adunați în perechi în colivii standard de policarbonat înainte de a fi injectați stereotactic cu un vector viral adenoasociativ (AAV2) supraexprimând ΔFosB cu proteina fluorescentă verde (GFP) sau doar GFP ca control (vezi mai jos). Cantitatea standard de șobolan și apă a fost disponibilă gratuit tuturor șobolanilor, cu excepția testelor comportamentale și a reglementării alimentelor. Toți șobolanii s-au menținut într-un mediu controlat (temperatura, 22 ° C, umiditatea relativă, 50% și ciclul 12 h lumină / întuneric, lumini pe 600 h) într-o colonie aprobată de Asociația pentru evaluarea și acreditarea îngrijirii animalelor de laborator (AAALAC) . Toate experimentele s-au conformat Ghidului NIH pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator și a Comitetului pentru îngrijirea și utilizarea animalelor instituționale din cadrul Universității din Texas.

Îmbogățirea mediului este o manipulare compusă, constând în noutate, contact social și exercițiu. Perechile de locuințe asigură contact social și, prin urmare, reprezintă un CE (vezi Ghidul NIH). Astfel, grupul de control adecvat pentru o condiție cu noutate, contact social și exercițiu ar fi un grup fără noutate, contact social sau exercițiu, condiția IC. Șobolanii IC prezintă mai puține semne de stres cronic decât șobolanii CE. În mod specific, șobolanii CE au lărgit suprarenale (Mlynarik și colab., 2004), răspunsurile CORT blunt (Stairs et al., 2011), atenuarea inducției genetice imediate-timpurii (Zhang și colab., manuscris în pregătire) și acumularea ΔFosB (Solinas și colab., 2009; Lobo și colab., 2013), toate semnele stresului cronic (Crofton și colab., în revistă).

Stres psihologic

Șobolanii îmbogățiți și izolați au fost plasați în agenți de restricție din material plastic de mână de unică folosință (DecapiCone®, Braintree Scientific Inc., MA, SUA) pentru 60 min pentru zilele 1 (acute) sau 9 (repetate). Pentru testele de ARNm de expunere la scurt timp, șobolani 30 (5 șobolani per grup) au fost decapitați 30 min după începutul ultimei perioade de stres de reținere, au fost extrași creiere de șobolan și NAc a fost disecată pentru analiza mRNA. Pentru imunohistochimie, șobolanii 12 au fost perfuzați cu soluție salină și 4% paraformaldehidă, creierul extras, post-fixat în 4% paraformaldehidă și depozitat în glicerol 20% în 1xPBS la 4 ° C. Șobolanii de șobolan au fost tăiați la 40 μm cu un microtome de îngheț. Brainurile au fost recoltate 24 h după stresul final pentru a permite proteinei FosB de lungime întreagă să se degradeze (Perrotti și colab., 2008).

Administrarea cocainei intravenoasă cu îmbogățirea mediului

Implantarea cateterului intravenos

Șobolanii au fost anesteziați utilizând ketamină (100 mg / kg IP) și xilazină (10 mg / kg IP) și un cateter de tip Silastic a fost introdus și fixat în vena jugulară, ieșind din piele pe spatele animalului. În fiecare zi, cateterul a fost infuzat cu 0.1 ml dintr-o soluție salină sterilă conținând heparină (30.0 U / ml), penicilină G potasiu (250,000 U / ml) și streptokinază (8000 UI / ml) pentru a preveni infecția și a menține permeabilitatea cateterului pe toată durata de experimente.

Administrarea auto-cocainei cu îmbogățirea mediului

Douăzeci de șobolani izolați și 20 izolați au fost plasați în camere operante 302421cm (Med-Associates, St. Albans, VT) și lăsate să apese o pârghie pentru perfuzii de cocaină (0.5 mg / kg / perfuzie, Research Triangle Institute, NC, SUA) sau cu soluție salină în cadrul unui program stabilit 1 (FR1) pentru 2 h pe zi pentru un total de zile 14. Pentru a menține aportul similar de cocaină între grupurile CE și IC, a existat un număr maxim de infuzii 30 pe sesiune. Capacitatea de prelucrare a țesutului a fost limitată la mostrele 30, astfel încât șobolanii cu cel mai mic răspuns din fiecare grup nu au fost procesați, lăsând Ns de 8 pentru cocaină și 7 pentru grupurile saline. Astfel, nu au existat diferențe între EC / IC în consumul total de cocaină sau în intervalul de timp dintre perfuzii între șobolani CE și IC. Șoarecele de șobolan a fost extras 3 h după începutul ultimei sesiuni de autoadministrare și NAc a fost disecat pentru analiza mRNA și proteină. O parte a NAc a fost utilizată pentru Western blot, cealaltă parte pentru qPCR.

Administrarea cocainei non-contingente cu îmbogățirea mediului

Pentru compararea directă cu literatura publicată anterior (Hope și colab., 1994; Chen și colab., 1995), CE (N = 12) și IC (N = 12) au fost injectate cu soluție salină sau 20 mg / kg de cocaină intraperitoneal (IP) pentru zilele 1 (acute) sau 9 (repetate). Un eșantion CE a fost pierdut în timpul procesării. Grupul acut a primit injecții de soluție salină pentru zilele 8 și o injecție de cocaină în ziua 9, astfel încât toți șobolanii au primit același număr de injecții. Creierele au fost extrase 30 min după ultima injecție și NAc disecată pentru analiza mRNA.

Cuantificarea ARNm folosind qPCR

ARN-ul a fost extras prin omogenizare în ARN STAT-60 (Teltest, Friendswood, TX), separând ARN din ADN și proteină folosind cloroform și precipitând ARN-ul total cu izopropanol. ADN-ul contaminant a fost eliminat (TURBO ADN-Free, Life Technologies, CA, SUA) și 5 ug din ARN purificat a fost transcris invers în cADN (SuperScript III First Strand Synthesis: Invitrogen catalog # 18080051). ARF mRNA a fost cuantificată folosind PCR cantitativă în timp real (SYBR Green: Applied Biosystems, Foster City, CA) pe un termociclu FastSci Biosystems 7500 cu primeri proiectați pentru a detecta numai ΔFosB (înapoi: AGCCAGAGGACTGGAAGTCAGGAT) și normalizat la primeri pentru a detecta GAPDH de șobolan (înainte: AACGACCCCTTCATTGAC; invers: TCCACGACATACTCAGCAC). Toți primerii au fost validați și analizați pentru specificitate și liniaritate înainte de experimente (Alibhai și colab., 2007).

Western Blot

Partea dreaptă a NAc de la cocaină sau de șobolani autoadministrați cu salină și EC a fost omogenizată într-un tampon conținând zaharoză, tampon Hepes, fluorură de sodiu, 10% SDS și inhibitori de protează și fosfatază (Sigma-Aldrich: P-8340, P -2850, P-5726). Concentrația de proteine ​​a fost evaluată folosind kitul de testare a proteinei BCA Pierce (Thermo Scientific, IL, USA). Deoarece proteina extrasă dintr-un șobolan nu a fost suficientă pentru analiză, probele 2 din același grup au fost grupate împreună, producând probe 4 pentru fiecare grup. Probele de proteine ​​s-au denaturat la 95 ° timp de 5 min și s-au trecut pe un gel de gradient de poliacrilamidă 10-20% (Criterion TGX, Bio-Rad Laboratories, CA, SUA) apoi transferate într-o membrană de fluorură de poliviniliden (PVDF) (Millipore, MA ). Membrana a fost blocată cu blocant cu grad de blotare (lapte uscat fără grăsimi), incubat cu anticorp primar ΔFosB (iepure, 1: 1000, #2251, Cell Signaling Technology, MA, USA) și anticorp primar β-actin (șoarece 1: 1000 , Tehnologia celulară de semnalizare, MA, SUA), spălată cu TBST și apoi incubată cu anticorpi secundari fluorescenți (780 nm), măgarul anti-șoarece (680 nm), 1: 15000, Li-Cor Biosciences, STATELE UNITE ALE AMERICII). Au fost apoi înregistrate bloturi Western (Odyssey, Li-Cor Biosciences, NE, SUA) și nivelurile de proteine ​​cuantificate cu software-ul Odyssey.

imunohistochimie

Pentru figura Figure11 (N = 3), celulele care conțin DFosB au fost vizualizate și numărate prin etichetarea imunohistochimică a ΔFosB în felii NAc colorate cu DAB (kit de substrat DAB peroxidază, Vector Laboratories, CA, SUA). Creierii au fost extrași, post-fixați, crioprotecați și secționați în felii 40 μm conținând NAc pe un microtom glisant alunecător (Leica Biosystems, IL, USA). Feliile au rămas flotante și au fost clătite cu 1xPBS înainte de stingerea peroxidazelor endogene, înainte de blocarea cu 3% ser de caprine normal (Jackson ImmunoResearch, PA, SUA) cu 0.3% triton și avidin D (Vector Laboratories, CA, SUA). Fracțiunile NAc s-au incubat peste noapte cu anticorp primar FosB (1: 1000, Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX, USA) cu 3% ser de capră, 0.3% triton, 1xPBS și soluție de biotină (Vector Laboratories, CA, SUA). Deși acest anticorp recunoaște atât FosB, cât și ΔFosB, studiile anterioare efectuate prin Western blot au arătat că la stimularea post 24 h, marea majoritate a semnalului imunohistochimic este compus din ΔFosB, deoarece FosB se degradează cu mult înainte de 24 h (Perrotti și colab. 2008). După spălare, felii s-au incubat cu un IgG anticorp secundar de capră anti-iepure biotinilat (Vector Laboratories, CA, SUA), ser de capră și 1xPBS. Apoi, felii s-au incubat cu un colorant de peroxidază complex de avidină-biotină (ABC) pentru 15 min (Thermo Scientific, IL, USA). În cele din urmă, s-au montat felii, deshidratate cu etanol și CitriSolv (Fischer Scientific, MA, SUA) și acoperite cu DPX (Fisher Scientific). Pentru numărarea celulelor, s-au prelevat secțiuni din Bregma + 1.80 la + 1.44 de la fiecare animal. Numărul total al celulelor imunopozitive ΔFosB a fost numărat din patru secțiuni NAc din miez și coajă ale fiecărui șobolan.

Figura 1  

stres și [creştere]FosB la șobolani CE și IC. (ANUNȚ) Imunohistochimie reprezentativă Colorarea DAB a ΔFosB în carcasa NAc și nucleul IC (A și B) și CE (C și D) șobolani cu (B și D) și fără (A și C) stres repetat (N = 3). (E) Cuantificare ...

Adeno-asociat supraexprimarea virusului [creştere]FosB

Un vector bazat pe AAV2 care exprimă ΔFosB și renina umanizată GFP (hrGFP; Winstanley și colab., 2007, 2009a,b) sau vectorul de control hrGFP (N = 10 fiecare) a fost injectat bilateral în NAc de șobolan. Deoarece nu există oameni cu IC, șobolanii adăpostiți în perechi au fost utilizați în locul șobolanilor IC pentru ca acest studiu să crească relevanța pentru comunitatea științifică prin demonstrarea efectelor ΔFosB independent din paradigma CE / IC. Un AAV care exprimă hrGFP dar care nu supraexprimă ΔFosB a fost utilizat drept martor. Expresia lui ΔFosB in vivo a fost validată prin colorarea cu imunofluorescență cu anticorp primar FosB (1: 200, Rabbit, Cell Signaling Technology, MA, USA). Vectorii AAV au fost injectați în coajă NAc bilateral (1 μl / lateral peste 10 min) utilizând coordonatele (AP = 1.7, L = 2.0, D = -6.5). Testele comportamentale au început 3 săptămâni după operația stereotaxică. Plasarea exactă a fost determinată imunohistochimic după încheierea testării comportamentale.

Zaharoza neofobie

Șobolani suprascriptiți ai ΔFosB (N = 10) și șobolani de control (N = 8) au fost manipulate pentru săptămâna 1 înainte de începerea testelor de comportament. Pentru a testa comportamentul de anxietate, șobolanii au fost evaluați pentru neofobie la un nou gust (zaharoză). Șobolanii au fost separați în cuști individuale și apa a fost îndepărtată la 1600 h. Sticlele standard de apă de șobolan au fost umplute cu o soluție de zaharoză 1% greutate / volum în apa uzată de șobolan "normală" și cântărite înainte de a fi plasate pe fiecare colivie la 1800 h. După 30 min, sticlele au fost îndepărtate și cântărite din nou, iar diferența de greutate a sticlelor de sucroză înainte și după test a fost calculată. Apoi, sucroza a fost înlocuită pe cuști pentru încă 2 zile pentru a permite șobolanilor să se familiarizeze cu aroma de zaharoză înainte de testul de preferință pentru zaharoză.

Elevated plus labirint

Un alt test de comportament asemănător cu anxietatea, labirintul plus plus (EPM), a fost testat 2 zile după neofobia zaharoasă. EPM măsoară comportamentul exploratoriu modificat vectorial într-un mediu productiv și anxietat (Green et al., 2008). Două brațe închise și două brațe deschise (Med Associates Inc., VT, SUA) măsurând 12 × 50 cm au fost 75 cm deasupra podelei și au fotobeam la intrarea fiecărui braț. Timpul petrecut pe brațele deschise a fost monitorizat pentru 5 min de pauze de fotobeam folosind software-ul Med-PC.

Rezistența la rece provocată de defecare

În ziua după EPM, a fost utilizat un al treilea test de anxietate: defecarea ca răspuns la un mediu ușor stresant (rece). Plăcile de șoarece din policarbonat (33 × 17 × 13 cm) au fost pre-răcite pe gheață pentru 10 min. Șobolanii au fost plasați în cuști pe gheață pentru 30 min și numărul bolilor fecale a fost înregistrat la fiecare 5 min.

Contact social

În ziua următoare, comportamentul similar depresiei a fost măsurat utilizând un test de interacțiune socială. Șobolanii au fost separați pentru 24 h înainte de testare. În ziua testului, șobolanii au fost plasați într-un mediu nou (container de plastic, 45 × 40 × 45 cm) cu perechea lor de colivii și comportamentul a fost înregistrat video pentru 30 min. Cantitatea de timp pe care pereții de șobolani i-au cheltuit unul pe altul a fost măsurată de un investigator orb la starea șobolanilor.

Preferința de zahăr

După contactul social, testul de preferință pentru zaharoză a fost utilizat ca model de anhedonie. Șobolanii adunați în perechi au fost separați la 1600 h cu alimente, dar nu au permis accesul la apă pentru 2 h. La 1800 h s-au plasat două sticle de apă pre-cântărite pe fiecare cușcă, una conținând apă, cealaltă o soluție de zaharoză 1% în apă. Sticlele de apă au fost plasate în poziția normală, în timp ce sucroza a fost plasată la aproximativ 10 cm distanță. Sticlele au fost scoase și re-cântărite după 15 min.

Activitate locomotoare

La trei zile după preferința de zaharoză, activitatea locomotorie a fost evaluată în condiții normale de lumină prin plasarea șobolanilor în camere de plexiglas (40 × 40 × 40 cm) cu un strat subțire de lenjerie de pat, înconjurat de două matrice de fotobeam 4 × 4, la sol și la un 4 cm deasupra solului, pentru a înregistra ambulări orizontale și activități verticale (de creștere). Pauzele de fotobeam au fost monitorizate pentru 16 h printr-un sistem de activitate de câmp deschis modificat (San Diego Instruments, CA, SUA).

Test de înot forțat

Ultimul test comportamental spontan a fost FST, un model sensibil la antidepresive. Șobolanii au fost plasați într-un cilindru din plexiglas umplut cu aproximativ 14 L de temperatura camerei (24 ± 0.5 °) apă pentru 15 min pe Sesiunea 1 și 5 min pe Sesiunea 2 în ziua următoare. Șobolanii au fost uscați și plasați înapoi în cuștile lor. Activitatea de înot a fost înregistrată video, iar latența pentru prima perioadă de imobilitate (1 s) și imobilitatea totală a timpului au fost determinate pentru Sesiunea 2 de către un investigator orbit față de condiții.

Operatorul de zaharoză răspunzând

Șobolanii AAV de control și șobolanii suprapuși ai ΔFosB au fost reglați la 85% din greutatea de hrănire liberă în timpul zilelor 7. Toți șobolanii au fost instruiți să preseze bureți pentru peleți de zaharoză (Bio-Serv, NJ, SUA) pe un program de armare FR1 pentru sesiuni minime 15 pe zile consecutive 5. Șobolanilor li s-a dat apoi acces liber la alimente pentru zilele de 3 și i sa permis din nou să se apese pentru presarea peletelor de zaharoză pe un program FR1 pentru 15 min, de această dată la greutatea 100% liberă.

Cocaina se autoadministrează

Achiziție

La o săptămână după operația cu cateter (așa cum s-a descris mai sus), toți șobolanii (șobolani de control 7 și șobolani 10 ΔFosB care au o exprimare excesivă, un șobolan de control a fost pierdut din chirurgia cateterului) au fost plasați în camere operante 3024x 21cm (Med-Associates, St. Albans, VT) și li sa permis să se auto-administreze 0.2 mg / kg / unitate de perfuzie doză de cocaină pentru 2 h per sesiune pentru zile 4; apoi 0.5 mg / kg / perfuzie pentru zile 3 într-un program FR1. Fiecare perfuzie a fost administrată intravenos într-un volum de 0.01 ml peste 5.8 s. Infuzia a fost semnalizată prin iluminarea a două lumini de semnalizare pentru 20 s, ceea ce a indicat o perioadă de expirare în care nu s-au putut realiza alte perfuzii.

Extincție

Deoarece expunerea cocaină cronică ar presupune, probabil, acumularea de ΔFosB la șobolanii de control, ceea ce ar determina șobolanii în ambele condiții vectoriale să aibă niveluri ridicate de ΔFosB în creier, șobolanii s-au limitat la cuștile lor de origine pentru zile 4 fără autoadministrare pentru a permite Nivelurile de proteine ​​ale ΔFosB au scăzut în cazul șobolanilor vectori de control. După abstinența zilei 4, șobolanii au fost plasați în camera operatorului și l-au lăsat să administreze singură soluție salină în loc de cocaină în cadrul unui program FR1 pentru ședințe 1 h pentru zile consecutive 3.

Raportul fix al raportului dozei

La fiecare șobolan (control și exces de exprimare ΔFosB) li s-a permis să se auto-administreze cocaina 0.00325, 0.0075, 0.015, 0.03, 0.06, 0.125, 0.25, 0.5, 1, 5, 30 mg / kg / infuzie în ordine crescătoare în programul FRXNUMX în fiecare zi pentru zile consecutive XNUMX. Șobolanii au administrat fiecare doză de cocaină pentru XNUMX min.

Restabilirea indusă de cocaină

Șobolanii au suferit o procedură de reintegrare în cadrul unei sesiuni. Șobolanii au primit 0.5 mg / kg / perfuzie pe un program FR1 pentru 60 min urmat de 3 h de extincție (cu indicii contingente de cocaină). Apoi au primit o injecție IP (Green et al., 2010) de cocaină din una din cele cinci doze (0, 2.5, 5, 10 sau 20 mg / kg) într-o ordine aleatorie pentru fiecare șobolan în timpul sesiunilor de reinstalare 5. Ultima fază 3 a sesiunii a fost reactivarea, din nou cu indicii de cocaină, dar fără infuzări de cocaină. După fiecare sesiune de reintegrare indusă de cocaină, șobolanii au primit 2 zile intermediare de doză mare (0.5 mg / kg / perfuzie) de cocaină într-un program FR1 pentru 2 h pentru a menține rate ridicate de răspuns în cadrul sesiunilor. În timpul procesului de autoadministrare a cocainei, cateterul unor șobolani a pierdut treptat gradul de permeabilitate; în consecință, datele din șobolanii de control 6 și șobolanii care supraexprimă 7 ΔFosB au fost utilizați în această analiză.

analize statistice

Analizele în ambele sensuri ale varianței (ANOVA) și ANOVA cu măsuri repetate în două direcții au fost efectuate pentru a compara cele patru grupuri de tratament, iar comparațiile planificate au fost utilizate pentru a compara diferențele dintre condiții. Semnificația dintre doar două condiții a fost analizată utilizând un Student t-Test. Toate t- datele testului au trecut testul de normalitate Shapiro-Wilk. Toate datele sunt exprimate ca medie ± SEM. Stabilitatea statistică a fost stabilită la p <0.05. Toți șobolanii îmbogățiți pentru un singur experiment au fost adăpostiți într-o cușcă, dar tratați ca subiecți separați, oferind implicații cu privire la problema pseudoreplicării potențiale.

REZULTATE

Șobolanii CE prezintă niveluri bazale mai mari de [creştere]FosB în NAc decât șobolanii IC

Comparativ cu șobolanii IC, șobolanii EC au un număr semnificativ mai mare de celule pozitive ΔFosB în ambele nuclee NAc (t(4) = -3.31, p <0.05) și coajă (t(4) = -6.84, p <0.05) (Figuri 1A, C, E, F), sugerând că tonul bazal al ΔFosB este mai mare la șobolanii CE comparativ cu șobolanii IC. În plus, rezultatele Western blot au arătat o tendință puternică pentru șobolanii saline CE care au un nivel bazal mai ridicat al proteinei ΔFosB în NAc, comparativ cu șobolanii salina ICt(6) = -2.03, p = 0.089; Figura Figure2A) 2A) folosind un test cu două coți. Cu toate acestea, având în vedere expresia mărită în Figuri 1A-F și creșterile observate în alte lucrări (Solinas și colab., 2009), suntem încrezători în acest sens. Constatările Western blot verifică, de asemenea, că aproape toată imunoreactivitatea asemănătoare FosB detectată prin imunohistochimie a fost ΔFosB și nu FosB, care nu a fost detectabilă la 24 h.

Figura 2  

Cocaina și [creştere]FosB la șobolani CE și IC. (A-B) Proteina medie ΔFosB (A) și mARN (B) (± SEM) în NAc după 14 zile de administrare salină sau cocaină la șobolani IC și CE (N = 7-8). Tabelele roșii din panoul a denotă ...

[creştere]FosB este indus în mod diferențiat în șobolani CE și IC prin stres

A existat un efect principal semnificativ al stresului de reținere repetat în ambele cochilii (F(1, 8) = 16.6, P <0.005) și nucleu (F(1, 8) = 7.9, P <0.05) a NAc și un efect principal al îmbogățirii mediului în coajă (F(1, 8) = 22.3, P <0.005; Cifre 1A-F). Mai important, interacțiunea dintre stres și îmbogățirea cu mediul a fost, de asemenea, semnificativă atât în ​​coajă (F(1, 8) = 25.6, P <0.01) și nucleu (F(1, 8) = 6.7, P <0.05). Interacțiunea a fost de așa natură încât, după stres de reținere repetat, numărul de celule positiveFosB pozitive a crescut semnificativ la șobolanii IC, în timp ce acest număr nu s-a modificat la șobolanii EC după stres repetat.

Pentru a investiga mai mult modul în care ΔFosB este reglat dinamic prin stresul acut vs. repetat și pentru a permite compararea cu cercetarea anterioară (Alibhai et al., 2007), inducerea ΔFosB ARNm a fost studiat cu stres de reținere acut și repetat (Figura (Figure1G) .1G). A existat un efect principal semnificativ al stresului (F(2, 24) = 31.9, P <0.001) și îmbogățirea mediului (F(1, 24) = 5.1, P <0.05). La șobolanii IC, ARNm osFosB a fost puternic indus după stresul de reținere acută. Cu toate acestea, cu stres repetat, inducerea ARNm ΔFosB a fost semnificativ atenuată în comparație cu inducția acută. A existat, de asemenea, o interacțiune semnificativă (F(2, 24) = 4.6, P <0.05), demonstrând că inducerea acută a ARNm de osFosB a fost mai mică la șobolanii EC comparativ cu șobolanii IC. Astfel, șobolanii CE au nivele bazale mai mari de ΔFosB proteină în NAc, dar mai puțin ΔFosB ARNm inducție ca răspuns la un stresor acut.

[creştere]FosB este indus în mod diferențiat de cocaina în NAc a șobolanilor CE și IC

Pentru a determina dacă șobolanii EC și IC răspund diferit la cocaină, am studiat reglarea proteinei ΔFosB și a ARNm în NAc de șobolan după administrarea de cocaină (Figurile 2A, B respectiv). Un Western blot a relevat un efect principal semnificativ al cocainei (F(1, 12) = 24.9, P <0.001) și o interacțiune semnificativă (F(1,12) = 5.5, P <0.05). Interacțiunea a fost de așa natură încât osFosB a crescut mai mult la șobolanii IC decât șobolanii EC (Figura (Figure2A) .2A). De fapt, după administrarea cocainei, nivelurile de proteine ​​ale ΔFosB au fost semnificativ ridicate afară la șobolani IC. În ceea ce privește nivelele mRNA, rezultatele qPCR au evidențiat, de asemenea, un efect principal semnificativ al cocainei (F(1, 26) = 47.1, P <0.001) și efectul principal al îmbogățirii mediului (F(1, 26) = 13.8, P <0.005). Deși nivelurile globale au fost mai scăzute la șobolanii EC, ambele grupuri au crescut ARNm de osFosB (Figura (Figure2B2B).

Deși datele privind proteinele au susținut ipoteza inițială, a fost emis ipoteza din Figura Figure1G1G că șobolanii CE ar arăta mai puțin ARNm inducție decât șobolanii izolați în experimentul de cocaină de mai sus, ceea ce nu sa întâmplat, probabil deoarece Figura Figure1G1G a utilizat un punct de timp 30 min și experimentul cu cocaină a utilizat un punct 3 h. Pentru interogarea în continuare a ipotezei mRNA, un punct de timp 30 min a fost utilizat pentru a explora atât tratamentul acut cât și repetat cu cocaină, ca o comparație mai bună cu Figura Figure1G.1G. Deoarece autoadministrarea acută a cocainei este problematică prin natura sa (de exemplu, învățarea de achiziție), șobolanii EC și IC au primit zile acute sau 9 de injecții IP de cocaină repetate, non-contingente (20 mg / kg). Așa cum sa emis ipoteza, a existat un efect principal semnificativ al îmbogățirii mediului (F(1, 17) = 14.3, P <0.005), dar efectul principal al tratamentului cu cocaină (F(2, 17) = 3.4, P = 0.057) și interacțiunea (F(2, 17) = 3.4, P = 0.055) au prezentat doar tendințe puternice, cu un test cu două cai. Cu toate acestea, având în vedere că am avut ipoteze direcționale din Figura Figure1G, 1G, suntem extrem de confortabili în opinia noastră, că șobolanii CE prezintă o mai mică inducție decât șobolanii IC (Figura (Figure2C2C).

Supraexpresia [creştere]FosB în carcasa NAc imită fenomenul de dependență de îmbogățire a protecției

Pentru a investiga efectul ΔFosB asupra comportamentului șobolanului independent de îmbogățirea / izolarea mediului (adică, pentru a face aceste rezultate mai relevante pentru studiile non-EC / IC), virusul adeno-asociat (AAV) a fost utilizat pentru a supraexprimă ΔFosB bilateral în NAc în șobolani adăpostiți în perechi ne-îmbogățite. Conform studiilor noastre anterioare, carcasa NAc este cea mai sensibilă la controlul comportamentului asociat depresiei și a consumului de droguri / căutării, astfel încât vectorii AAV au fost injectați în coaja NAc în acest studiu (Green et al. 2006, 2008, 2010). Cifre 3A, B arată imunohistofluorescența reprezentativă a ΔFosB cu vectorul de control (panoul A, adică expresia endogenă ΔFosB) și vectorul supraexprimat ΔFosB (panoul B) în carcasa NAc.

Figura 3  

Supraexpresia [creştere]FosB în carcasa NAc imită fenomenul de dependență de protecție a îmbogățirii mediului. (A-B) Imunohistochimie reprezentativă a ΔFosB pentru controlul hrGFP (A) și supraexpresia ΔFosB (B) Vectorii AAV. ...

După validarea titrului, in vivo expresia și plasarea generală a vectorului viral, am studiat mai întâi efectul supraexprimării ΔFosB în modelele de anxietate. Supraexpresia ΔFosB în carcasa NAc nu a fost suficientă pentru a reproduce efectul anxiogen al îmbogățirii mediului în paradigmele de defecare induse de zaharoză și neophobia (datele nu sunt prezentate). În plus, nu a existat niciun efect asupra EPM (datele nu sunt prezentate). Deoarece îmbogățirea cu mediul înconjurător produce un efect antidepresiv la șobolani, am efectuat în continuare teste legate de depresie pe șobolanii care suferă de supraexprimare cu DFosB. Similar cu modelele de anxietate, rezultatele au arătat că supraexprimarea ΔFosB în carcasa NAc nu a fost suficientă pentru a scădea comportamentul asemănător depresiei în testul de preferință pentru zaharoză, testul de interacțiune socială sau testul FST (datele nu sunt prezentate).

În paradigma de îmbogățire a mediului, șobolanii CE prezintă o activitate locomotorie bazală inferioară șobolanilor IC (Bowling și colab., 1993; Bowling și Bardo, 1994; Smith și colab., 1997; Green și colab., 2003, 2010). Pentru a investiga efectul supraexprimării ΔFosB în carcasa NAc, activitatea locomotorie spontană a fost testată pentru 120 min. Folosind un test cu două capete, rezultatele au arătat că supraexprimarea ΔFosB în carcasa NAc a produs o tendință puternică pentru scăderea activității locomotorii bazale la șobolani (Figura (Figure3C; 3C; t(16) = 1.84, p = 0.084). În ciuda faptului că nu sunt destul de semnificative din punct de vedere statistic cu un test cu două cai, aceste date sunt încă interesante, având în vedere că acestea sunt conforme cu ipoteza direcțională explicită bazată pe Green et al. (2010), care este în concordanță cu efectul îmbogățirii mediului.

Iîn contrast cu modelele de depresie și anxietate, supraexprimarea ΔFosB în coaja NAc a fost capabilă să producă un fenotip asemănător EC în mai multe paradigme de dependență / armare. eun testul de auto-administrare a peleților cu sucroză, a existat o interacțiune semnificativă între supraexprimarea ΔFosB și motivația foamei la șobolani (F(1, 16) = 7.4, P <0.01). Șobolanii supraexprimând ΔFosB în coaja NAc au luat semnificativ mai mult peleți de zaharoză în condiții de foame (adică, la 85% greutate corporală liberă), dar mai puțini pelete în condiții de motivare scăzută (adică, 100% greutate liberă de alimentare; Figure3D), 3D), care imită perfect fenotipul CE (Green et al., 2010).

În paradigma de îmbogățire a mediului, șobolanii CE au prezentat un comportament redus de căutare a cocainei în caz de dispariție și restabilirea indusă de cocaină (Green și colab., 2010). Astfel, comportamentul de a lua și de a căuta cocaina a fost măsurat în șobolanii care exprimă ΔFosB utilizând paradigma intravenoasă de autoadministrare a cocainei. Ca model de poftă, paradigma de extincție a cocainei a arătat că supraexpresia ΔFosB în coaja NAc a scăzut comportamentul de căutare a drogurilorr (F(1, 15) = 6.7, P <0.05; Figura Figure3E) .3E). De asemenea, a avut loc un efect semnificativ al sesiunii (F(2, 30) = 74.0, P <0.001). Pentru întreținerea care răspunde în conformitate cu un program FR1, a existat un efect principal semnificativ al dozei (F(7, 105) = 222.6, P <0.001) și o interacțiune semnificativă (F(7, 105) = 2.3, P <0.05) în aportul cumulativ de cocaină. Natura interacțiunii a fost de așa natură, încât diferențele au fost evidente doar la doze mai mari de cocaină (Figura (Figure3F) .3F). În cele din urmă, la restabilirea indusă de cocaină a existat un efect principal semnificativ al dozei (F(4, 44) = 15.5, P <0.001) și o tendință pentru un efect principal al supraexprimării ΔFosB utilizând un test cu două cozi (F(1, 11) = 4.1, P = 0.067). Cu toate acestea, având în vedere ipoteza direcțională de la Green et al. (2010) și rezultatele semnificative statistic și consecvente din Figuri 3D, E, F, este probabil ca ΔFosB să scadă restabilirea (Fig (Figure3G) .3G). Răspunsul la doza 10 mg / kg a fost semnificativ mai mic pentru șobolanii care exprima ΔFosB. Rezultatele ca ansamblu indică faptul că supraexprimarea ΔFosB în carcasa NAc de șobolan scade consumul de cocaină și căutarea unui comportament, care este în concordanță cu efectele comportamentale ale îmbogățirii mediului.

Discuție

Vulnerabilitatea persoanelor la dependență și depresie este puternic afectată de factorii de mediu. Îmbogățirea mediului este o paradigmă care manipulează mediul de viață al animalelor, producând efecte protectoare împotriva multor condiții psihiatrice. ΔFosB joacă un rol-cheie în reglarea funcției de recompensare în regiuni multiple ale creierului, incluzând NAc și striatum dorsal (Koob și colab., 1998; Înţelept, 1998; Wallace și colab., 2008; Grueter și colab., 2013; Pitchers și colab., 2013). În acest proiect am studiat regulamentul dinamic al ΔFosB prin stres de reținere și cocaină în șobolani îmbogățiți și izolați. Principalele constatări ale acestui proiect sunt:

(1) Șobolanii EC au valori crescute ale ΔFosB la NAc la momentul inițial în comparație cu șobolanii IC;

(2) numai șobolanii IC acumulează suplimentar proteina ΔFosB cu stres repetat;

(3) Șobolanii CE prezintă inducție atenuată a ARNm ΔFosB în urma stresului sau a cocainei; și

(4) care supraexprimă ΔFosB în NAc al șobolanilor adăpostiți cu perechi imită fenotipul de dependență de protecție, dar nu fenotipul de depresie protectoare.

S-ar putea aștepta din literatura de specialitate publicată, care arată că șoarecii transgenici ΔFosB supraexprimați prezintă o sensibilitate crescută la recompensa de cocaină și la autoadministrarea la doze mici de medicament (Kelz și colab., 1999; Colby și colab., 2003; Vialou și colab., 2010; Robison și colab., 2013), că șobolanii care suferă de supraexprimare cu ΔFosB în experimentul actual ar prezenta o tendință crescută de autoadministrare și căutare a cocainei. In experimentele actuale, totuși, ΔFosB supraexprimat în coaja NAc a scăzut consumul de cocaină și căutarea de cocaină în timpul extincției și reintegrării, ceea ce indică o motivație redusă pentru cocaină. Discrepanța s-ar putea datora faptului că șoarecii transgenici au exprimat ΔFosB pe întregul striat, dar numai în celulele dynorfin + (Colby și colab., 2003). În experimentul curent ΔFosB a fost supraexprimat printr-un vector AAV care infectează neuronii dynorfin + și enkefalină +. În al doilea rând, studiul actual sa concentrat asupra cochiliei NAc mai degrabă decât asupra întregii regiuni striatale.

În plus față de fenotipul dependenței, îmbogățirea de mediu produce profiluri antidepresive și anxiogene similare la șobolani (Green și colab., 2010; Vialou și colab., 2010). În studiul actual, supraexprimarea ΔFosB în NAc nu a produs efecte în niciuna dintre cele trei teste de depresie sau trei anxietate. Deși există mulți factori posibili care pot contribui la ΔFosB care imită dependența de îmbogățire, dar nu fenotipul depresiei, este posibil ca coaja NAc să fie mai dominantă pentru comportamentul legat de dependență, în timp ce comportamentul depresiv poate fi mediat mai robust de alte regiuni. Concluziile de față sunt în contradicție cu studiile din soareci unde supraexpresia ΔFosB în NAc (unde nu se poate distinge în mod fiabil shell-ul față de nucleu) a produs efecte asemănătoare unor antidepresive robuste în mai multe teste comportamentale (Vialou și colab., 2010). Un motiv posibil este că poate fi mai ușor să vezi efectul ΔFosB asupra modelelor comportamentale severe de stres, cum ar fi stresul social înfrânt. Studiul curent de supraexprimare a investigat un comportament asemănător depresiei în absența unui stresor sever.

În cadrul acestui studiu, nivelurile bazale ridicate ale ΔFosB (de exemplu, de la îmbogățire, stres repetat sau cocaină) au fost corelate cu inducerea mai slabă a ΔFosB. Acest lucru poate reprezenta un efect de tavan, fără nicio altă inducție posibilă în plus față de nivelurile bazale ridicate ale proteinei. De asemenea, este posibil ca nivelurile acumulate de ΔFosB să poată fi reduse pentru a inhiba inducerea în continuare a ARNmDFosB după stres sau cocaină ca o buclă de feedback negativ. De exemplu, EȘobolanii C au avut nivele ridicate de ΔFosB și au prezentat o inducție atenuată a ΔFosB după stres sau cocaină. Aceasta subliniază corelația negativă dintre nivelurile de proteine ​​ΔFosB și inducția mRNA. Feedbackul negativ al ΔFosB acumulat explică, de asemenea, inducerea atenuată a ΔFosB cu stres repetat la șobolanii IC.

Pentru a ne clarifica, nu susținem că paradigma de îmbogățire a mediului are o relevanță directă pentru translație, deoarece foarte puțini copii sunt ridicați într-o adevărată privare (trebuie remarcat că privarea socio-economică nu echivalează cu privarea de mediu). Utilitatea acestei paradigme este că este o manipulare non-medicamentoasă, non-chirurgicală și non-genetică care produce fenotipuri de comportament de protecție pentru dependență și depresie care pot fi exploatate într-un mediu controlat de laborator ca un instrument științific de bază pentru identificarea mecanismelor moleculare rezistentă la starea psihiatrică. Studiile anterioare au descris în detaliu fenotipurile comportamentale (Bowling et al., 1993; Bowling și Bardo, 1994; Bardo și colab., 1995; Green și colab., 2002, 2003; El Rawas și colab., 2009) și studii mai recente (Solinas și colab., 2009; Green și colab., 2010; Lobo și colab., 2013), împreună cu studiul actual, furnizează indicii cu privire la mecanismele de transcriere care stau la baza acestor fenotipuri comportamentale. Genele / proteinele țintă transcripționale din aval care produc fenotipuri de protecție sunt în prezent investigate (Fan et al., 2013a,b; Lichti și colab., 2014).

Conceptul nostru de îmbogățire a mediului este că îmbogățirea este un continuum cu izolare la capătul inferior și îmbogățire completă la capătul superior. „"Îmbogățirea completă" în acest caz este definită ca un mediu în care subiecții sunt expuși la noutate, non-amenințătoare de contact social cu conspecifics, și sunt permise spațiu și obiecte pentru exercițiu. Ttrei factori reprezintă totuși condiția compusă de "îmbogățire", deoarece fiecare este recompensator și fiecare eliberează dopamină în NAc și, ca atare, activează un circuit neurobiologic comun (Louilot și colab., 1986; Calcagnetti și Schechter, 1992; Crowder și Hutto, 1992; Rebec și colab., 1997; Bevins și colab., 2002). În această conceptualizare, izolarea este considerată grupul de control deoarece reprezintă absența manipulării (adică, îmbogățirea, Crofton și colab., În revizuire). Cu toate acestea, alte conceptualizări sunt posibile. Într-o conceptualizare alternativă, continuumul este același, dar grupul de izolare este grupul experimental, iar grupul îmbogățit este controlul. eun acest model, lipsind subiecții de o îmbogățire normală is manipularea reală. Iîn acest caz, în loc de a spune că îmbogățirea este protectivă, se poate spune că izolarea conferă susceptibilitate. O a treia conceptualizare susține că nu există nici un continuum și că îmbogățirea și izolarea sunt două manipulări fundamentale diferite. Din acest punct de vedere, îmbogățirea și izolarea ar trebui separate și ambele comparate cu un control adăpostit de perechi. Lipsa unui consens universal cu privire la natura îmbogățirii reprezintă o limitare a paradigmei, dar oferă direcții pentru studiile viitoare. Indiferent, rezultatele acestor experimente stau ferme, indiferent de interpretarea ulterioară.

Mediul și experiențele de viață au o influență puternică asupra dezvoltării și exprimării multor condiții psihiatrice. Înțelegerea mecanismului fenotipelor de dependență protectoare și depresie a îmbogățirii mediului abordează o întrebare fundamentală în cercetarea tulburărilor psihice - și anume contribuția de mediu la sensibilitatea sau rezistența la condițiile psihiatrice. Acest studiu subliniază semnificația ΔFosB în reglementarea comportamentelor legate de dependență. În studiile viitoare, acțiunea ΔFosB și efectele sale de activare și inhibare asupra genelor țintă specifice trebuie explorate în continuare în cadrul modelului de îmbogățire a mediului.

Finanțarea și dezvăluirea

Yafang Zhang, nici unul; Elizabeth J. Crofton, nici una; Dingge Li, nici unul; Mary Kay Lobo, nici una; Xiuzhen Fan, nici unul; Eric J. Nestler, R37DA007359; Thomas A. Green, DA029091.

Declarație privind conflictul de interese

Autorii declară că cercetarea a fost efectuată în absența oricăror relații comerciale sau financiare care ar putea fi interpretate ca un potențial conflict de interese.

recunoasteri

Aceste experimente au fost finanțate prin finanțare de la Institutul Național pentru Abuzul de Droguri, DA029091 și R37DA007359. Cocaina oferită de Institutul Național pentru Abuzul de Droguri.

Referinte

  1. Akdeniz C., Tost H., Meyer-Lindenberg A. (2014). Neurobiologia riscului social de mediu pentru schizofrenie: un domeniu de cercetare în evoluție. Soc. Psihiatrie psihiatru. Epidemiol. 49, 507-517 10.1007 / s00127-014-0858-4 [PubMed] [Cross Ref]
  2. Alibhai IN, Green TA, Potashkin JA, Nestler EJ (2007). Reglarea expresiei mRNA fosB și DeltafosB: studii in vivo și in vitro. Brain Res. 1143, 22-33 10.1016 / j.brainres.2007.01.069 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  3. Bardo MT, Bowling SL, Rowlett JK, Manderscheid P., Buxton ST, Dwoskin LP (1995). Îmbogățirea de mediu atenuează sensibilizarea locomotorie, dar nu și eliberarea in vitro a dopaminei, indusă de amfetamină. Pharmacol. Biochem. Behav. 51, 397-405 10.1016 / 0091-3057 (94) 00413-d [PubMed] [Cross Ref]
  4. Bevins RA, Besheer J., Palmatier MI, Jensen HC, Pickett KS, Eurek S. (2002). Condiționarea locului nou-obiect: procese comportamentale și dopaminergice în exprimarea recompensei de noutate. Behav. Brain Res. 129, 41-50 10.1016 / s0166-4328 (01) 00326-6 [PubMed] [Cross Ref]
  5. Bowling SL, Bardo MT (1994). Efectele locomotorii și recompensatoare ale amfetaminei în șobolani crescuți, îmbogățiți și izolați. Pharmacol. Biochem. Behav. 48, 459-464 10.1016 / 0091-3057 (94) 90553-3 [PubMed] [Cross Ref]
  6. Bowling SL, Rowlett JK, Bardo MT (1993). Efectul îmbogățirii mediului asupra activității locomotorii stimulate de amfetamină, sintezei dopaminei și eliberării dopaminei. Neuropharmacologie 32, 885-893 10.1016 / 0028-3908 (93) 90144-r [PubMed] [Cross Ref]
  7. Calcagnetti DJ, MD Schechter (1992). Reglarea locului dezvăluie aspectul plin de satisfacție al interacțiunii sociale la șobolanii minori. Physiol. Behav. 51, 667-672 10.1016 / 0031-9384 (92) 90101-7 [PubMed] [Cross Ref]
  8. Chen J., Nye HE, Kelz MB, Hiroi N., Nakabeppu Y., Hope BT, și colab. (1995). Reglarea proteinelor delta FosB și FosB prin tratamente de convulsii electroconvulsive și tratamente cu cocaină. Mol. Pharmacol. 48, 880-889 [PubMed]
  9. Colby CR, Whisler K., Steffen C., Nestler EJ, Self DW (2003). Supraexpresia specifică de tip celular de tip Striatal a DeltaFosB sporește stimularea cocainei. J. Neurosci. 23, 2488-2493 [PubMed]
  10. Crowder WF, Hutto CW (1992). Măsurile de condiționare a locului operatorului au fost examinate utilizând doi agenți de întărire a nondrugului. Pharmacol. Biochem. Behav. 41, 817-824 10.1016 / 0091-3057 (92) 90233-6 [PubMed] [Cross Ref]
  11. Elisei S., Sciarma T., Verdolini N., Anastasi S. (2013). Rezistența și tulburările depresive. Psychiatr. Danub. 25 (Supliment 2), S263-S267 [PubMed]
  12. El Rawas R., Thiriet N., Lardeux V., Jaber M., Solinas M. (2009). Îmbogățirea în mediul înconjurător scade efectele benefice ale heroinei, dar nu și efectele benefice. Psihofarmacologie (Berl) 203, 561-570 10.1007 / s00213-008-1402-6 [PubMed] [Cross Ref]
  13. Fan X., Li D., Lichti CF, Green TA (2013a). Proteomica dinamică a nucleului accumbens ca răspuns la stresul psihologic acut la șobolanii îmbogățiți și izolați. PLoS Un 8: e73689 10.1371 / journal.pone.0073689 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  14. Fan X., Li D., Zhang Y., Green TA (2013b). Reglementarea diferențială a fosfoproteomelor nucleului accumbens în șobolani îmbogățiți și izolați ecologic ca răspuns la stresul acut. PLoS Un 8: e79893 10.1371 / journal.pone.0079893 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  15. Green TA, Alibhai IN, Hommel JD, Dileone RJ, Kumar A., ​​Theobald DE, și colab. (2006). Inducerea expresiei inductoare de represiune timpurie a cAMP in nucleul accumbens prin stres sau amfetamina creste raspunsurile comportamentale la stimulii emotionali. J. Neurosci. 26, 8235-8242 10.1523 / jneurosci.0880-06.2006 [PubMed] [Cross Ref]
  16. Green TA, Alibhai IN, Roybal CN, Winstanley CA, Theobald DE, Birnbaum SG, și colab. (2010). Îmbogățirea de mediu produce un fenotip comportamental mediat de activitatea de legare a elementului de răspuns al ciclului adenozin monofosfat ciclic (CREB) în nucleul accumbens. Biol. Psihiatrie 67, 28-35 10.1016 / j.biopsych.2009.06.022 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  17. Green TA, Alibhai IN, Unterberg S., Neve RL, Ghose S., Tamminga CA și colab. (2008). Inducerea factorilor de transcripție activă (ATF) ATF2, ATF3 și ATF4 în nucleul accumbens și reglarea comportamentului emoțional al acestora. J. Neurosci. 28, 2025-2032 10.1523 / jneurosci.5273-07.2008 [PubMed] [Cross Ref]
  18. Green TA, Cain ME, Thompson M., Bardo MT (2003). Îmbogățirea de mediu scade hiperactivitatea indusă de nicotină la șobolani. Psihofarmacologie (Berl) 170, 235-241 10.1007 / s00213-003-1538-3 [PubMed] [Cross Ref]
  19. Green TA, Gehrke BJ, Bardo MT (2002). Îmbogățirea de mediu scade administrarea intravenoasă a amfetaminei la șobolani: funcțiile de răspuns la doză pentru programele cu raport fix și progresiv. Psihofarmacologie (Berl) 162, 373-378 10.1007 / s00213-002-1134-y [PubMed] [Cross Ref]
  20. Grueter BA, Robison AJ, Neve RL, Nestler EJ, Malenka RC (2013). ΔFosB modulează în mod diferențial funcția nucleului accumbens direct și indirect. Proc. Natl. Acad. Sci. Statele Unite ale Americii 110, 1923-1928 10.1073 / pnas.1221742110 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  21. Hope B., Kosofsky B., Hyman SE, Nestler EJ (1992). Reglarea exprimării genetice imediate și legarea AP-1 în nucleul accumbens de șobolan prin cocaină cronică. Proc. Natl. Acad. Sci. Statele Unite ale Americii 89, 5764-5768 10.1073 / pnas.89.13.5764 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  22. Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y., și colab. (1994). Inducerea unui complex AP-1 de lungă durată compus din proteine ​​modificate Fos în creier prin cocaină cronică și alte tratamente cronice. Neuron 13, 1235-1244 10.1016 / 0896-6273 (94) 90061-2 [PubMed] [Cross Ref]
  23. Jha S., Dong B., Sakata K. (2011). Tratamentul imbogatit de mediu inverseaza comportamentul asemanator depresiei si restabileste neurogenesisul hipocampal redus si nivelul proteic al factorului neurotrofic derivat din creier la soareci lipsiti de expresia acestuia prin promotorul IV. Transl. Psihiatrie 1: e40 10.1038 / tp.2011.33 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  24. Kato T., Iwamoto K. (2014). Analiza completă de metilare a ADN-ului și analiza hidroximtilației în creierul uman și implicarea sa în tulburările mintale. Neurofarmacologie 80, 133-139 10.1016 / j.neuropharm.2013.12.019 [PubMed] [Cross Ref]
  25. Kelz MB, Chen J., Carlezon WA, Whisler K., Gilden L., Beckmann AM, și colab. (1999). Exprimarea factorului de transcripție deltaFosB în creier controlează sensibilitatea la cocaină. Natura 401, 272-276 10.1038 / 45790 [PubMed] [Cross Ref]
  26. Kelz MB, Nestler EJ (2000). deltaFosB: un comutator molecular care stă la baza plasticității neuronale pe termen lung. Curr. Opin. Neural. 13, 715-720 10.1097 / 00019052-200012000-00017 [PubMed] [Cross Ref]
  27. Koob GF, Sanna PP, Bloom FE (1998). Neuroștiința dependenței. Neuron 21, 467-476 [PubMed]
  28. Larson EB, Graham DL, Arzaga RR, Buzin N., Webb J., Green TA, și colab. (2011). Supraexpresia CREB în carcasa nucleului accumbens crește armarea cocainei în șobolanii care administrează în mod automat. J. Neurosci. 31, 16447-16457 10.1523 / JNEUROSCI.3070-11.2011 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  29. Laviola G., Hannan AJ, Macrì S., Solinas M., Jaber M. (2008). Efectele mediului îmbogățit asupra modelelor animale de boli neurodegenerative și tulburări psihiatrice. Neurobiol. Dis. 31, 159-168 10.1016 / j.nbd.2008.05.001 [PubMed] [Cross Ref]
  30. Lichti CF, Fan X., RD ​​RD, Zhang Y., Li D., Kong F., și colab. (2014). Îmbogățirea de mediu modifică expresia proteinei, precum și răspunsul proteomic la cocaină în nucleul accumbens de șobolan. Față. Behav. Neurosci. 8: 246 10.3389 / fnbeh.2014.00246 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  31. Lobo MK, Zaman S., Damez-Werno DM, Koo JW, Bagot RC, Dinieri JA, și colab. (2013). Inducerea ΔFosB în subtipurile de neuron spinal sub formă de striat, ca răspuns la stimulii cronici farmacologici, emoționali și optogenetici. J. Neurosci. 33, 18381-18395 10.1523 / JNEUROSCI.1875-13.2013 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  32. Louilot A., Le Moal M., Simon H. (1986). Reactivitatea diferențială a neuronilor dopaminergici în nucleul accumbens ca răspuns la diferite situații comportamentale. Un studiu voltammetric in vivo la șobolanii în mișcare liberă. Brain Res. 397, 395-400 10.1016 / 0006-8993 (86) 90646-3 [PubMed] [Cross Ref]
  33. McBride WJ, Kimpel MW, Mcclintick JN, Ding ZM, Edenberg HJ, Liang T., și colab. (2014). Modificări ale expresiei genelor în amigdala extinsă, după consumul de alcool ca alcool, de către șobolani adolescenți preferați (P). Pharmacol. Biochem. Behav. 117, 52-60 10.1016 / j.pbb.2013.12.009 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  34. Mlynarik M., Johansson BB, Jezova D. (2004). Mediul îmbogățit influențează răspunsul adrenocortic la provocarea imună și exprimarea genei receptorului de glutamat în hipocampul de șobolan. Ann. NY Acad. Sci. 1018, 273-280 10.1196 / anali.1296.032 [PubMed] [Cross Ref]
  35. Nestler EJ (2001). Neurobiologia neurologică a dependenței. A.m. J. Addict. 10, 201-217 10.1080 / 105504901750532094 [PubMed] [Cross Ref]
  36. Nestler EJ (2008). Revizuire. Mecanisme transcripționale ale dependenței: rolul DeltaFosB. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 363, 3245-3255 10.1098 / rstb.2008.0067 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  37. Nestler EJ, Barrot M., Self DW (2001). DeltaFosB: un comutator molecular susținut pentru dependență. Proc. Natl. Acad. Sci. Statele Unite ale Americii 98, 11042-11046 10.1073 / pnas.191352698 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  38. Perrotti LI, Hadeishi Y., Ulery PG, Barrot M., Monteggia L., Duman RS, și colab. (2004). Inducția deltaFosB în structurile cerebrale legate de recompense după stresul cronic. J. Neurosci. 24, 10594-10602 10.1523 / jneurosci.2542-04.2004 [PubMed] [Cross Ref]
  39. Perrotti LI, Weaver RR, Robison B., Renthal W., Maze I., Yazdani S., și colab. (2008). Modele distincte ale inducției DeltaFosB în creier prin medicamente de abuz. Synapse 62, 358-369 10.1002 / syn.20500 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  40. Pitchers KK, Vialou V., Nestler EJ, Laviolette SR, Lehman MN, Coolen LM (2013). Recompensele naturale și de droguri acționează asupra mecanismelor comune de plasticitate neurală cu ΔFosB ca mediator-cheie. J. Neurosci. 33, 3434-3442 10.1523 / jneurosci.4881-12.2013 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  41. Rebec GV, Christensen JR, Guerra C., Bardo MT (1997). Diferențele regionale și temporare în efluxul de dopamină în timp real în nucleul accumbens în timpul noutății cu liberă alegere. Brain Res. 776, 61-67 10.1016 / s0006-8993 (97) 01004-4 [PubMed] [Cross Ref]
  42. Robison AJ, Vialou V., Mazei-Robison M., Feng J., Kourrich S., Collins M., și colab. (2013). Răspunsurile comportamentale și structurale la cocaină cronică necesită o buclă de alimentare care implică ΔFosB și proteina kinază II dependentă de calciu / calmodulină în cochilia nucleului accumbens. J. Neurosci. 33, 4295-4307 10.1523 / jneurosci.5192-12.2013 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  43. Smith JK, Neill JC, Costall B. (1997). Condițiile de locuire după înțărcare influențează efectele comportamentale ale cocainei și d-amfetaminei. Psihofarmacologie (Berl) 131, 23-33 10.1007 / s002130050261 [PubMed] [Cross Ref]
  44. Solinas M., Chauvet C., Thiriet N., El Rawas R., Jaber M. (2008). Inversarea dependenței de cocaină prin îmbogățirea mediului. Proc. Natl. Acad. Sci. Statele Unite ale Americii 105, 17145-17150 10.1073 / pnas.0806889105 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  45. Solinas M., Thiriet N., El Rawas R., Lardeux V., Jaber M. (2009). Îmbogățirea de mediu în primele etape ale vieții reduce efectele comportamentale, neurochimice și moleculare ale cocainei. Neuropsihopharmacologie 34, 1102-1111 10.1038 / npp.2008.51 [PubMed] [Cross Ref]
  46. Scari DJ, Prendergast MA, Bardo MT (2011). Diferențele induse de mediu în blocarea receptorilor de corticosteron și glucocorticoizi ale administrării amfetaminei la șobolani. Psihofarmacologie (Berl) 218, 293-301 10.1007 / s00213-011-2448-4 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  47. Thiel KJ, Pentkowski NS, Peartree NA, Painter MR, Neisewander JL (2010). Condițiile de viață din mediul înconjurător introduse în timpul abstinenței forțate modifică comportamentul căutării de cocaină și exprimarea proteinei Fos. Neuroștiință 171, 1187-1196 10.1016 / j.neuroscience.2010.10.001 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  48. Thiel KJ, Sanabria F., Pentkowski NS, Neisewander JL (2009). Efectele anti-pofte ale îmbogățirii mediului. Int. J. Neuropsychopharmacol. 12, 1151-1156 10.1017 / s1461145709990472 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  49. van Winkel M., Peeters F., Van Winkel R., Kenis G., Collip D., Geschwind N., și colab. (2014). Impactul variației genei BDNF asupra sensibilității stresului social și a efectului tampon al emoțiilor pozitive: replicarea și extinderea interacțiunii gen-mediu. Euro. Neuropsychopharmacol. 24, 930-938 10.1016 / j.euroneuro.2014.02.005 [PubMed] [Cross Ref]
  50. Venebra-Muñoz A., Corona-Morales A., Santiago-García J., Melgarejo-Gutiérrez M., Caba M., García-García F. (2014). Mediul îmbogățit atenuează autoadministrarea nicotinei și induce modificări în exprimarea ΔFosB în cortexul prefrontal și nucleul accumbens. Neuroreport 25, 694-698 10.1097 / wnr.0000000000000157 [PubMed] [Cross Ref]
  51. Vialou V., Robison AJ, Laplant QC, Covington HE, Dietz DM, Ohnishi YN, și colab. (2010). DeltaFosB în circuitele de recompensare a creierului mediază rezistența la stres și răspunsurile antidepresive. Nat. Neurosci. 13, 745-752 10.1038 / nn.2551 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  52. Wallace DL, Vialou V., Rios L., Carle-Florence TL, Chakravarty S., Kumar A., ​​și colab. (2008). Influența DeltaFosB asupra nucleului accumbens asupra comportamentului natural al recompensei. J. Neurosci. 28, 10272-10277 10.1523 / jneurosci.1531-08.2008 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  53. Wang Y., Cesena TI, Ohnishi Y., Burger-Caplan R., Lam V., Kirchhoff PD, și colab. (2012). Analiza moleculelor mici identifică regulatorii factorului de transcripție ΔFosB. ACS Chem. Neurosci. 3, 546-556 10.1021 / cn3000235 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  54. Werme M., Messer C., Olson L., Gilden L., Thorén P., Nestler EJ, și colab. (2002). Delta FosB reglează funcționarea roții. J. Neurosci. 22, 8133-8138 [PubMed]
  55. Winstanley CA, Bachtell RK, Theobald DE, Laali S., Green TA, Kumar A., ​​și colab. (2009a). Creșterea impulsivității în timpul retragerii de la autoadministrarea cocainei: rolul DeltaFosB în cortexul orbitofrontal. Cereb. Cortex 19, 435-444 10.1093 / cercor / bhn094 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  56. Winstanley CA, Green TA, Theobald DE, Renthal W., LaPlant Q., DiLeone RJ, și colab. (2009b). Inducția de la DeltaFosB în cortexul orbitofrontal potențează sensibilizarea locomotorie, în ciuda atenuării disfuncției cognitive cauzate de cocaină. Pharmacol. Biochem. Behav. 93, 278-284 10.1016 / j.pbb.2008.12.007 [Articol gratuit PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  57. Winstanley CA, LaPlant Q., Theobald DE, Green TA, Bachtell RK, Perrotti LI, și colab. (2007). Inducția DeltaFosB în cortexul orbitofrontal mediază toleranța la disfuncția cognitivă indusă de cocaină. J. Neurosci. 27, 10497-10507 10.1523 / jneurosci.2566-07.2007 [PubMed] [Cross Ref]
  • Wise RA (1998). Activarea de droguri a căilor de recompensă a creierului. Alcoolul de droguri depinde. 51, 13-22 10.1016 / s0376-8716 (98) 00063-5 [PubMed] [Cross Ref]