Comentarii: Noradrenalina (Noradrenalina) este eliberată în timpul evenimentelor șocante sau care produc anxietate, cum ar fi scene porno șocante pe internet. Utilizatorii pot gravita spre materiale mai șocante sau deranjante (pentru ei), deoarece stimulează mai puternic circuitele recompensei.
J Neurosci. 2003 Mar 1;23(5):1879-85.
Ventura R1, Cabib S, Alcaro A, Orsini C, Puglisi-Allegra S.
Abstract
Creșterea dovezilor indică o implicare majoră a zonelor corticale în mecanismele de dependență. S-a demonstrat că transmiterea noradrenergică în cortexul prefrontal medial (mpFC) afectează efectele motorii ale amfetaminei, deși nu există dovezi ale implicării acesteia în efectele pline de satisfacție ale acestui psihostimulant.
Experimentele prezente au avut ca scop investigarea posibilității unei implicări selective a norepinefrinei corticale prefrontale (NE) în efectele de recompensă-întărire ale amfetaminei. Pentru a face acest lucru, am evaluat efectele epuizării selective a mpFC NE la șoarecii tulpinii consangvinizate C57BL/6J, un fundal utilizat în mod obișnuit în abordările moleculare despre care se știe că este foarte susceptibil la efectele pline de satisfacție ale psihostimulantului. Într-un prim set de experimente, am demonstrat absența preferinței locului condiționat indusă de amfetamină la șoarecii care suferă de epuizare prefrontală a NE. Într-o a doua serie de experimente, am demonstrat că aceeași leziune a redus dramatic eliberarea de dopamină mesoaccumbens indusă de amfetamine, măsurată prin microdializă intracerebrală.
Aceste rezultate indică faptul că transmisia prefrontală noradrenergică, permițând eliberarea crescută de dopamină în nucleul accumbens indusă de amfetamină, este un factor critic pentru efectele recompensante-întăritoare ale acestui medicament.
Introducere
Drogurile de abuz aparținând unor clase diferite, deși au ținte moleculare primare diferite, toate cresc transmiterea dopaminei (DA) în nucleul accumbens (NAc) (Di Chiara și Imperato, 1988; Wise și Rompre, 1989; Weiss și colab., 1992; Pontieri și colab., 1995; Koob și colab., 1998; Robbins și Everitt, 1999). În plus, se crede că atât efectele de recompensă-întărire, cât și cele de activare motrică ale drogurilor care creează dependență depind de eliberarea îmbunătățită de DA în cadrul NAc (Wise și Rompre, 1989; Di Chiara, 1995; Koob și colab., 1998).
Pe de altă parte, există tot mai multe dovezi ale unei implicări majore a norepinefrinei cerebrale (NE) în efectele comportamentale și centrale ale drogurilor de abuz. Astfel, s-a demonstrat că șoarecii care nu au transportor de norepinefrină sunt hipersensibili comportamental la psihostimulanți (Xu și colab., 2000). În schimb, șoarecii care nu au receptori α1b-adrenergici sunt hiposensibili la efectele comportamentale ale psihostimulanților și opioidelor (Drouin şi colab., 2002b) și la efectele de îmbunătățire ale amfetaminei (Amph) asupra eliberării de dopamină în accumbens (Auclair et al., 2002). În plus, prazosin, un antagonist α1-adrenergic, injectat fie sistemic, fie local în cortexul prefrontal, s-a dovedit că reduce hiperactivitatea locomotorie indusă de d-amfetamina (Snoddy și Tessel, 1985; Dickinson și colab., 1988; Blanc și colab., 1994; Darracq și colab., 1998). În cele din urmă, studii independente susțin un rol pentru receptorii α1-adrenergici în eliberarea DA mesoacumbens indusă de amfetamine (Pan și colab., 1996; Darracq și colab., 1998; Shi și colab., 2000).
NE cortical ar putea avea un rol critic în aceste efecte. Într-adevăr, proiecțiile noradrenergice sunt difuze prin cortexul cerebral, iar concentrațiile de NE le depășesc și pe cele ale DA în cortexul prefrontal medial (mpFC). Mai mult, un corp mare de dovezi sugerează că mpFC este implicat în medierea efectelor recompensatoare și stimulatoare motorii ale medicamentelor care creează dependență la rozătoare (Carter și Pycock, 1980 ; Bubser și Schmidt, 1990; Tzschentke și Schmidt, 1998a,b). În cele din urmă, există tot mai multe dovezi ale unei implicări majore a zonelor corticale în mecanismele de dependență. Într-adevăr, studiile imagistice la oameni sugerează că cortexul orbitofrontal, o zonă specifică a cortexului prefrontal, este implicat în comportamente întărite, răspunsuri condiționate și modele de consum compulsiv de medicamente (Volkow și Fowler, 2000).
Amfetamina este un psihostimulant puternic care provoacă dependență, care stimulează puternic activitatea locomotorie și are efecte puternice de întărire-recompense, măsurate prin preferința de loc condiționat (CPP) (Vezina, 1993; Cabib și colab., 2000; Robinson și Berridge, 2001). Psihostimulantul eliberează NE mai puternic decât DA (Kuczenski și Segal, 1997; Rothman și colab., 2001). Cu toate acestea, deși o serie de rapoarte recente indică o implicare a mpFC NE în hiperlocomoția indusă de Amph și eliberarea de mezoacumbens DA (Blanc și colab., 1994;Darracq și colab., 1998), nu există date despre rolul mpFC NE în efectele pline de satisfacție ale acestui psihostimulant.
Am investigat efectele epuizării selective de NE mpFC asupra efectelor de recompensă-întărire ale amfetaminei, măsurate de CPP la șoarecii tulpinii consangvinizate C57BL/6J, un fundal utilizat în mod obișnuit în abordările moleculare despre care se știe că este foarte susceptibil la stimularea-recompensă. efectele amfetaminei (Puglisi-Allegra și Cabib, 1997; Cabib și colab., 2000). Mai mult, am evaluat efectele epuizării prefrontale NE asupra eliberării DA de mesoaccumbens indusă de Amph. Într-adevăr, există dovezi convingătoare pentru un rol major al eliberării de mesoacumbens DA în CPP indusă de amfetamină (Carr și White, 1986;Olmstead și Franklin, 1996; Schildein și colab., 1998).
Materiale și metode
animale
Șoarecii masculi din tulpina consangvină C57BL/6JIco (C57) (Charles River, Calco, Italia), în vârstă de 8-9 săptămâni la momentul experimentelor, au fost găzduiți așa cum s-a descris anterior (Ventura și colab., 2001). Fiecare grup experimental a fost format din 5-12 animale. Toate experimentele au fost efectuate în conformitate cu legea națională italiană (DLM. 116/92) privind utilizarea animalelor pentru cercetare.
Droguri
Sulfatul de d-amfetamina, hidratul de cloral, 6-hidroxidopamina (6-OHDA) și GBR 12909 (GBR) au fost achiziționate de la Sigma (Milano, Italia). Amph (2.5 mg/kg), cloral hidrat (450 mg/kg) și GBR (15 mg/kg) au fost dizolvate în soluție salină (0.9% NaCI) și injectate intraperitoneal într-un volum de 10 ml/kg. 6-OHDA a fost dizolvat în ser fiziologic conţinând Na-metabisulfit (0.1 m).
Preferință de loc condiționat
Experimentele comportamentale au fost efectuate folosind aparate CPP (Cabib și colab., 1996, 2000). Aparatul cuprindea două camere din plexiglas gri (15 × 15 × 20 cm) și o alee centrală (15 × 5 × 20 cm). Două uși glisante (4 × 4 cm) legau aleea de camere. În fiecare cameră, două paralelipipede triunghiulare (5 × 5 × 20 cm) realizate din plexiglas negru și aranjate în modele diferite (acoperind întotdeauna aceeași suprafață a camerei) au fost utilizate ca stimuli condiționati. Procedura de antrenament pentru condiționarea locului a fost descrisă anterior de Cabib et al. (1996, 2000). Pe scurt, în ziua 0 (pretest), șoarecii au fost liberi să exploreze întregul aparat timp de 15 minute. În următoarele 9 zile (faza de condiționare), șoarecii au fost izolați zilnic timp de 40 de minute, alternativ, într-una dintre cele două camere. Pentru fiecare animal, în timpul fazei de condiționare, unul dintre modele a fost asociat în mod constant cu soluție salină, iar celălalt fie cu soluție salină, fie cu Amph (2.5 mg/kg). Împerecherile au fost echilibrate astfel încât, pentru o jumătate din fiecare grup experimental, Amph a fost asociat cu unul dintre modele și jumătate dintre ele cu celălalt. Testarea a fost efectuată în ziua 10 ca pentru procedura de pretestare.
Datele comportamentale au fost colectate și analizate de către „EthoVision” (Tehnologia informației Noldus, Wageningen, Țările de Jos), un sistem de urmărire video complet automatizat (Spink și colab., 2001). Pe scurt, o cameră video CCD înregistrează sistemul experimental. Semnalul este apoi digitizat (de către un dispozitiv hardware numit frame grabber) și transmis în memoria computerului. Ulterior, datele digitale sunt analizate cu ajutorul software-ului EthoVision pentru a obține „distanța parcursă” (în milimetri), folosită ca măsură de locomoție, și „timpul petrecut” (în secunde), folosit ca date brute pentru scorurile de preferință, în fiecare sector al aparatului de către fiecare subiect.
microdializă
Animalele au fost anesteziate cu hidrat de cloral, montate într-un cadru stereotaxic (David Kopf Instruments, Tujunga, CA) echipat cu un adaptor pentru mouse și implantate unilateral cu o canulă de ghidare (oțel inoxidabil; diametrul exterior al arborelui, 0.38 mm; Metalant, Stockholm, Suedia). ,) în mpFC sau în NAc. Lungimea canulei de ghidare a fost de 1 mm pentru mpFC și 4.5 mm pentru NAc. Canula de ghidare a fost fixată cu adeziv epoxidic și a fost adăugat ciment dentar pentru stabilizare suplimentară. Coordonatele din bregma [măsurate conform atlasului de Franklin și Paxinos (1998)] au fost după cum urmează (în mm): +2.52 anteroposterior și 0.6 lateral pentru mpFC; și +1.60 anteroposterior și 0.6 lateral pentru NAc [inclusiv în principal subdiviziunea cochiliei (Franklin și Paxinos, 1998)]. Sonda (lungimea membranei de dializă, 2 mm pentru mpFC și 1 mm pentru NAc; diametrul exterior de 0.24 mm; sonda de microdializă cupropan MAB 4; Metalant) a fost introdusă la 24 de ore după implantarea canulei de ghidare. Animalele au fost ușor anesteziate pentru a facilita introducerea manuală a sondei de microdializă în canula de ghidare. Membranele au fost testate in vitro recuperarea DA și NE cu o zi înainte de utilizare pentru a verifica recuperarea.
Sonda de microdializă a fost conectată la o pompă CMA/100 (Carnegie Medicine, Stockholm, Suedia), printr-un tub de polietilenă-20 și un pivot de lichid cu două canale cu cuplu ultra-scăzut (modelul 375/D/22QM; Laboratoarele Instech, Plymouth Meeting, PA) pentru a permite libera circulație. LCR artificial (în mm: 147 NaCl, 2.2 CaCl2, și 4 KCl) (Pontieri și colab., 1995) a fost pompat prin sonda de dializă la un debit constant de 2 μl/min. Experimentele au fost efectuate la 22-24 de ore după plasarea sondei. Fiecare animal a fost plasat într-o cușcă circulară prevăzută cu echipament de microdializă (Instech Laboratories) și cu așternut de cușcă de acasă pe podea. Perfuzia de dializă a fost începută 1 oră mai târziu. După începerea perfuziei de dializă, șoarecii au fost lăsați netulburați timp de aproximativ 2 ore înainte de colectarea probelor de referință. Dializatul a fost colectat la fiecare 20 de minute timp de 180 de minute. Au fost colectate trei probe de referință înainte de tratamentul medicamentos. Au fost raportate doar date de la șoareci cu o canulă plasată corect. Plasările au fost evaluate prin colorare cu albastru de metilen. În figură 1 este reprezentată locația sondelor de microdializă în mpFC și NAc. Douăzeci de microlitri de probe de dializat au fost analizați prin HPLC. Restul de 20 μl au fost păstrați pentru o posibilă analiză ulterioară. Concentrațiile (pg/20 μl) nu au fost corectate pentru recuperarea sondei. Concentrația medie a celor trei probe colectate imediat înainte de tratament (variație <10%) a fost luată ca concentrație bazală.
Localizarea sondelor de microdializă în cortexul prefrontal medial și nucleul accumbens. Siluete de urme de sondă au fost desenate pe secțiuni reprezentative ale creierului șoarecelui și gama de locuri de implantare. Cerc reprezintă zonele perforate pentru analiza țesuturilor. Pentru detalii, consultați Materiale și metode. The numere indica milimetri rostral la bregma conform Franklin și Paxinos (1998).
Sistemul HPLC a constat dintr-un sistem Alliance (Waters Corporation, Milford, MA) și un detector coulometric (modelul 5200A Coulochem II; ESA, Chelmsford, MA) prevăzut cu o celulă de condiționare (M 5021) și o celulă analitică (M 5011). Celula de condiționare a fost setată la 400 mV, electrodul 1 la 200 mV și electrodul 2 la -250 mV. S-a folosit o coloană Nova-Pack C18 (3.9 × 150 mm; Waters Corporation) menținută la 33°C. Debitul a fost de 1.1 ml/min. Faza mobilă a fost cea descrisă anterior (Westerink și colab., 1998). Limita de detecție a testului a fost de 0.1 pg.
Epuizarea NE în mpFC
Anestezia și setul chirurgical sunt descrise în paragraful precedent. Animalele au fost injectate cu GBR (15 mg/kg) cu 30 de minute înainte de microinjecția cu 6-OHDA pentru a proteja neuronii dopaminergici. Injecția bilaterală de 6-OHDA (1.5 μg/0.1 μl/2 min pentru fiecare parte) a fost făcută în mpFC [coordonate: +2.52 anteroposterioare, ±0.6 lateral; −2.0 ventral în raport cu bregma (Franklin și Paxinos, 1998)], printr-o canulă din oțel inoxidabil (0.15 mm diametru exterior; UIMED, Lausanne, Elveția), conectată la o seringă de 1 μl printr-un tub de polietilenă și antrenată de o pompă CMA/100. Canula a fost lăsată pe loc încă 2 minute după terminarea perfuziei. Animalele simulate (Sham) au fost supuse aceluiași tratament, dar au primit vehicul intracerebral. Animalele au fost folosite pentru microdializă sau experimente comportamentale la 7 zile după operație.
Nivelurile de țesut NE și DA în mpFC, precum și în NAc au fost evaluate așa cum s-a descris anterior (Ventura și colab., 2001) pentru a evalua cantitatea și gradul de epuizare. Creierul a fost fixat vertical pe placa de congelare a unui microtom de congelare. Puncturile ambelor emisfere au fost obținute din felii de creier (secțiuni coronale) nu mai groase de 300 μm. S-au folosit tuburi din oțel inoxidabil cu diametrul interior de 0.8 (NAc) sau 2.3 mm (mpFC). Coordonatele au fost măsurate conform atlasului de Franklin și Paxinos (1998) după cum urmează (secțiuni coronale ca mm din bregma): mpFC, două felii de la 2.96 la 2.34; NAc, trei felii de la 1.70 la 0.98. În figură 1 este reprezentată localizarea de perforare. Puncoanele au fost depozitate în azot lichid până în ziua analizei.
DA și NE au fost determinate simultan folosind o procedură HPLC în fază inversă cuplată cu detecția electrochimică Coulochem. În ziua analizei, probele congelate au fost cântărite și omogenizate în HCI 0.1 N4 conţinând 6 mm Na-metabisulfit şi 1 mm EDTA. Omogenatele au fost centrifugate la 10,000 × g timp de 20 min la 4°C. Alicote din supernatant au fost transferate în sistemul HPLC.
Sistemul HPLC a fost descris în paragraful precedent, potențialele fiind setate la +450 și +100 mV la celulele analitice și, respectiv, la de condiționare. Coloana, o coloană de fenil Nova-Pack (3.9 × 150 mm) și o precoloană Sentry Guard Nova-Pack (3.9 × 20 mm) au fost achiziționate de la Waters Corporation. Debitul a fost de 1 ml/min. Faza mobilă a constat din 3% metanol în 0.1 mNa-tampon fosfat, pH 3, 0.1 mm Na2 EDTA și 0.5 mm sare de Na acid 1-octan sulfonic (Aldrich, Milwaukee, WI).
Statistici
epuizarea NE. Efectele epuizării NE prefrontale asupra nivelurilor tisulare de DA și NE în mpFC și în NAc au fost analizate prin ANOVA bidirecțională, cu factori după cum urmează: leziune (două niveluri: Sham și NE epuizat); și experiment (trei niveluri: experiment comportamental, microdializă în NAc și microdializă în mpFC) (n = 85). Comparațiile individuale între grupuri, atunci când este cazul, au fost efectuate de post hoc test (testul cu intervale multiple al lui Duncan).
Condiție preferată de locație. Pentru experimentele CPP, analizele statistice au fost efectuate pe scorurile de preferință, evaluate prin calcularea timpului petrecut în compartimentele Amph (Pereche) și cu soluție salină (Nepereche) în ziua testului minus timpul petrecut în aceleași compartimente în sesiunea de pretest. În cazul animalelor care au primit pereche salină cu ambele compartimente, compartimentul Pereche a fost identificat ca fiind primul la care au fost expuse. Date din experimentele CPP (n = 23) au fost analizate folosind ANOVA cu măsuri repetate, cu unul între factor (leziune, două niveluri: Sham și NE epuizat) și unul în cadrul factorului (împerechere, două niveluri: Pereche și Nepereche) atât pentru șoarecii tratați cu soluție salină, cât și cu Amph. Activitatea locomotorie a fost analizată prin ANOVA în trei căi, factorii fiind tratamentul (două nivele: soluție salină și Amph), leziune (două niveluri: Sham și NE epuizat) și ziua [două niveluri: prima zi (prima împerechere) și ultima zi. (ultima împerechere)]. Efectele simple au fost evaluate prin ANOVA unidirecțional.
Microdializă. Analizele statistice au fost efectuate pe date brute (concentrații, pg/20 μl). Efectele Amph asupra nivelurilor extracelulare de NE în mpFC au fost analizate prin ANOVA cu măsuri repetate cu unul între factor (tratament, două niveluri: soluție salină și Amph) și unul în cadrul factorului (minute, șapte niveluri: 0, 20, 40, 60, 80, 100 și 120) (n = 18). Efectele epuizării prefrontale NE asupra eliberării DA în NAc al animalelor (n = 47) provocați cu Amph au fost analizați prin ANOVA cu măsuri repetate, cu doi între factori (tratament, două niveluri: soluție salină și Amph; și leziune, două niveluri: Sham și NE epuizat) și unul în cadrul factorului (minute, șapte niveluri: 0). , 20, 40, 60, 80, 100 și 120). Efectele epuizării prefrontale de NE asupra eliberării de NE și DA în mpFC la animale (n = 15) provocați cu Amph au fost analizați prin ANOVA cu măsuri repetate, cu unul între factor (leziune, două niveluri: Sham și NE epuizat) și unul în cadrul factorului (minute, nouă niveluri: -40, -20, 0, 20, 40). , 60, 80, 100 și 120). Efectele simple au fost evaluate prin ANOVA unidirecțional pentru fiecare punct de timp. Comparațiile individuale între grupuri, atunci când este cazul, au fost efectuate de post hoc test (testul cu intervale multiple al lui Duncan).
REZULTATE
epuizarea NE
Analiza statistică pentru efectele epuizării prefrontale NE asupra nivelurilor de țesut DA și NE în mpFC nu a arătat niciun efect semnificativ al experimentului și un efect semnificativ de leziune (F (2,79) = 7.08; p < 0.0005) numai pentru valorile NE, în timp ce nivelurile de dopamină nu au diferit semnificativ. Nu a fost evident niciun experiment semnificativ sau efect de leziune pentru NE sau DA în NAc (Tabel1).
Nivelurile de țesut NE și DA (ng/gm greutate umedă) în mpFC și NAc ale șoarecilor simulați și sărăciți în NE
Preferință de loc condiționat
Efectele epuizării NE în cortexul prefrontal medial asupra condiționării locului indusă de Amph sunt prezentate în figura2. Rezultatele nu au arătat nicio preferință pentru niciunul dintre compartimente de către animalele care au experimentat împerecherea salină cu ambele compartimente, indiferent de starea leziunii (Sham sau NE epuizat) (Fig. 2 A). În ceea ce privește animalele din grupurile tratate cu Amph, ANOVA a relevat o interacțiune semnificativă de împerechere × leziune (F (1,11) = 6.3;p < 0.05). Animalele din grupul de simulare au arătat o preferință semnificativă pentru compartimentul cu pereche Amph (F (1,12) = 7.6; p < 0.05), dar Amph nu a reușit să inducă nicio preferință pentru compartimentul pereche de medicamente în grupul epuizat de NE (Fig. 2 B).
Efectele epuizării norepinefrinei corticale prefrontale asupra scorurilor de preferință (pentru detalii, vezi Materiale și metode) prezentate de soluția salină (A) și amfetamină (B)-grupuri tratate în testul de preferință a locului condiționat. Toate datele sunt exprimate ca medie ± SE. *p < 0.05 comparativ cu compartimentul nepereche.
Efectele activității locomotorii induse de Amph sunt prezentate în figură3. ANOVA a arătat o leziune semnificativă (F (1,38) = 8.58; p < 0.01) și efectele principale ale tratamentului (F (1,38) = 122.2; p < 0.0005) și o interacțiune semnificativă între tratament × zi (F (1,38) = 17.7; p < 0.0005). Analizele simple ale efectului au evidențiat efecte semnificative ale leziunii și ale zilei numai în grupurile tratate cu Amph. Animalele tratate cu amph din grupurile Sham și epuizate de NE au arătat o activitate locomotorie semnificativ crescută în ultima zi, comparativ cu cea prezentată la prima împerechere de medicamente. Mai mult, comparațiile între grupuri au arătat că activitatea locomotorie indusă de Amph la șoarecii sărăciți în NE a fost mai mare decât cea indusă la șoarecii Sham în ultima zi (Fig. 3 B).
Efectele epuizării norepinefrinei corticale prefrontale asupra activității locomotorii induse de soluția salină (A) și amfetamină (B) în prima zi (prima împerechere) sau în ultima zi (ultima împerechere) a secțiunii de împerechere. Toate datele sunt exprimate ca medie ± SE. *p < 0.05 comparativ cu ziua 1. #p < 0.05 comparativ cu grupul Sham.
microdializă
Efectele lui Amph asupra eliberării NE în mpFC sunt prezentate în figură4. Analizele statistice au evidențiat o interacțiune semnificativă între tratament × minute (F (1,96) = 9.52; p < 0.0005). Analizele simple ale efectului au evidențiat un efect semnificativ de minute numai pentru Amph și o diferență semnificativă între soluția salină și Amph în toate momentele. Amph a produs o creștere clară a NE în comparație cu soluția salină de-a lungul perioadei de 120 de minute după injectare, atingând o creștere maximă de ~ 400% la 40 de minute după injectare. Nu a fost evident niciun efect semnificativ la șoarecii cărora li sa injectat soluție salină.
Noradrenalina extracelulară în cortexul prefrontal medial al animalelor care primesc soluție salină (sare) sau amfetamina (2.5 mg/kg, ip) (amph). Rezultatele sunt exprimate ca modificări procentuale (medii ± SE) de la valorile bazale (1.16 ± 0.12 pg/20 μl). Analizele statistice au fost efectuate pe date brute. *p< 0.01 comparativ cu soluția salină.
Efectele epuizării prefrontale NE asupra eliberării DA induse de Amph sistemic în NAc sunt prezentate în figură5. Analizele statistice au evidențiat o interacțiune semnificativă între tratament × leziune × minute (F (1,258) = 5.63; p < 0.0005). Analiza simplă a efectului a evidențiat un efect semnificativ de minute numai pentru Amph și o diferență semnificativă între soluție salină și Amph. Amph a produs o creștere semnificativă a eliberării DA în NAc de șoareci Sham în comparație cu soluția salină în perioada de 100 de minute postinjectare, atingând o valoare de vârf (350% din valorile bazale) la 40 de minute după injectare. Mai mult, Amph nu a reușit să producă o eliberare crescută de DA în NAc al șoarecilor prefrontali epuizați de NE. Fluxul bazal de DA nu a diferit semnificativ între grupuri.
Efectele epuizării norepinefrinei corticale prefrontale asupra dopaminei extracelulare în nucleul accumbens al animalelor care primesc soluție salină (sare) sau amfetamina (2.5 mg/kg, ip) (amph). Rezultatele sunt exprimate ca modificări procentuale (medii ± SE) de la valorile bazale (1.30 ± 0.16 pg/20 μl). Analizele statistice au fost efectuate pe date brute. *p < 0.01 comparativ cu soluția salină.
Pentru a evalua dacă epuizarea selectivă a NE în mpFC a afectat NE și DA extracelular, am măsurat efectele Amph asupra fluxului prefrontal de amine corticale. Efectele epuizării prefrontale de NE asupra eliberării de NE și DA induse de Amph sistemic în mpFC sunt prezentate în figura6. Analizele statistice au evidențiat o interacțiune semnificativă leziune × minute (F (1,104) = 33.72; p< 0.0005) numai pentru NE. Analizele simple ale efectului au evidențiat un efect semnificativ de minute numai pentru grupul Sham și o diferență semnificativă între grupurile Sham și epuizate în NE la toate momentele după injectarea Amph. Nu au fost evidente diferențe semnificative în NE extracelular bazal între Sham și animalele sărace în NE. Cu toate acestea, nu au avut loc modificări semnificative în cortexul epuizat de NE după provocarea Amph. Nu au fost evidente diferențe semnificative între animalele Sham și epuizate de NE atât în DA extracelulară bazală, cât și indusă de Amph.
Efectele epuizării norepinefrinei corticale prefrontale asupra norepinefrinei extracelulare și dopaminei în cortexul prefrontal medial al animalelor care primesc amfetamina (2.5 mg/kg, ip). *p < 0.01 comparativ cu grupul Sham.
Discuție
Prima constatare majoră din studiul de față este că epuizarea prefrontală a NE blochează CPP indusă de Amph sistemic. De fapt, în timp ce șoarecii Sham au prezentat o preferință semnificativă pentru compartimentul cu pereche Amph, nicio preferință nu a fost evidentă în grupul cu epuizare NE. În orice caz, cel din urmă grup a afișat o preferință nesemnificativă pentru compartimentul pereche cu soluție salină. Preferința pentru compartimentul care nu este asociat cu Amph este atribuită unei creșteri a timpului petrecut în acest compartiment în ziua testului. La animalele sărace în NE, aceasta indică posibil o reacție ușor aversivă la compartimentul asociat medicamentului (Cabib și colab., 1996, 2000). În mod alternativ, precum și în plus, creșterea timpului petrecut în compartimentul asociat anterior cu vehiculul ar putea indica explorarea amănunțită a unui mediu perceput ca nou din cauza tulburărilor de memorie promovate de epuizarea pFC NE (Kobayashi și colab., 2000; Gibbs și Summers, 2002.). Amph poate să fi facilitat memorarea compartimentului asociat medicamentului la șoarecii sărăciți în NE prin acțiunea sa asupra unei zone diferite a creierului (Mattay și colab., 1996; Hsu și colab., 2002) sau pe un alt neurotransmițător (Castellano și colab., 1996), ducând în ziua testului la explorarea mai scăzută a unui mediu cunoscut și ușor aversiv. Această probabilitate justifică teste experimentale specifice viitoare, deoarece susține în continuare implicarea unei reduceri selective a efectelor pozitive de întărire ale Amph în grupul epuizat de NE. Între timp, datele despre activitatea locomotorie oferă sprijin indirect ipotezei că epuizarea NE corticală prefrontală afectează selectiv efectele pozitive de întărire ale Amph. Într-adevăr, grupul epuizat de NE a prezentat dovezi clare de sensibilizare comportamentală la efectele de stimulare a locomotorii ale Amph în ultima zi de împerechere. Trebuie subliniat faptul că șoarecii din tulpina C57 sunt caracterizați printr-o susceptibilitate scăzută la sensibilizare independentă de context și o susceptibilitate ridicată la sensibilizarea dependentă de context (pentru revizuire, vezi Puglisi-Allegra și Cabib, 1997) un fenomen care este foarte dependent de capacitatea de a asocia contextul cu efectele medicamentului. Astfel, epuizarea mpFC NE nu interferează cu procesele asociative la animalele tratate cu Amph.
Efectele epuizării selective a NE asupra efectelor recompense ale Amph raportate aici pot apărea în contradicție cu rapoartele anterioare ale absenței oricărui efect al leziunilor pFC excitotoxice asupra CPP indusă de Amph (Tzschentke și Schmidt 1998a). Cu toate acestea, această discrepanță nu este surprinzătoare având în vedere rezultatele contradictorii obținute prin diferite manipulări ale pFC asupra răspunsurilor comportamentale la psihostimulant. Astfel, deși leziunile excitotoxice, precum și ablația pFC au fost raportate că promovează răspunsul locomotoriu îmbunătățit la Amph (Whishaw și colab., 1992;Dalley și colab., 1999; Roffman și colab., 2000), în unele cercetări nu a fost găsit niciun efect al leziunilor pFC asupra locomoției induse de Amph (Burns și colab., 1993; Tzschentke și Schmidt, 1998a). Mai mult, leziunile excitotoxice nu reproduc întotdeauna efectele epuizării aminergice corticale (Collins și colab., 1998). Am descoperit că epuizarea prefrontală a NE a blocat CPP, dar nu a redus efectele de activare motorie induse de Amph. Rezultatele noastre sunt în acord cu o serie de studii care indică doar o corelație foarte slabă sau deloc între efectele motorii de stimulare și recompensă-întărire ale drogurilor de abuz (pentru revizuire, veziTzschentke, 1998). Cu toate acestea, studiile anterioare au raportat că reducerea transmisiei NE previne hiperactivitatea locomotorie indusă de injectarea intra-NAc de Amph (Blanc și colab., 1994) și reduce efectul locomotor acut al Amph sistemic (Drouin şi colab., 2002a). Mai mult, s-a dovedit că șoarecii care nu au receptorii adrenergici de subtip α1 prezintă o activitate locomotorie indusă de Amph mai mică decât cei de tip sălbatic (Drouin şi colab., 2002b).
Discrepanțele dintre aceste rezultate anterioare și cele prezente pot depinde de diferențele în condițiile de testare. Astfel, diferite de procedurile experimentale care vizează în mod specific evaluarea efectelor locomotorii ale psihostimulanților (Cabib și colab., 2000; Auclair et al., 2002), nu am folosit o obișnuire prelungită cu cuștile de testare înainte de provocarea medicamentului, pentru a evita riscul unei inhibiții latente a asocierii dintre efectele medicamentului și stimulii de mediu. Cu toate acestea, studiile care utilizează depleția NE au indicat un răspuns locomotor păstrat la Amph (Archer și colab., 1986; Geyer și colab., 1986; Mohammed și colab., 1986). Prin urmare, este posibil ca manipulările transmisiei NE să promoveze efecte complexe care depind de amploarea și/sau selectivitatea modificărilor funcționării corticale.
Este de remarcat faptul că am folosit o procedură experimentală originală pentru a induce o depleție prefrontală masivă, dar selectivă a NE (> 90%), producând doar o reducere slabă, nesemnificativă a nivelurilor de DA din țesut (~7%), fără a afecta țesutul DA sau NE. nivelurile din NAc. Din câte știm, acesta este primul raport al efectelor unei leziuni neurotoxice selective a NE prefrontal. Deși epuizarea NE a produs o scădere dramatică a nivelurilor de țesut neurotransmițător în mpFC, valorile bazale extracelulare NE din dializat nu au fost diferite de cele ale animalelor Sham. Aceste rezultate sugerează că aferentele noradrenergice cruțate dezvoltă un răspuns compensator care duce la un flux extracelular de NE similar cu cel al animalelor Sham, în acord cu studiile anterioare bazate pe epuizarea neselectivă de NE (Abercrombie și Zigmond, 1989; Hughes și Stanford, 1998). Dacă acest răspuns compensator depinde de sinteza crescută a neurotransmițătorilor sau de alte mecanisme, rămâne de stabilit. Cu toate acestea, epuizarea NE a abolit răspunsul noradrenergic la provocarea Amph în mpFC, indicând posibil că răspunsul compensator nu permite o creștere suplimentară a fluxului de NE după provocarea Amph.
A doua constatare importantă a acestui studiu este reducerea dramatică a eliberării DA indusă de amfetamine în NAc al șoarecilor prefrontali epuizați de NE. Astfel, în grupul Sham, Amph sistemic a produs o creștere mare și semnificativă a fluxului de DA în NAc (∼350% creștere maximă), care a atins o valoare maximă la 40 de minute după injectare. În schimb, nu a fost observată nicio creștere semnificativă a NAc-ului animalelor epuizate în NE, indicând astfel că transmisia noradrenergică intactă în mpFC este o condiție necesară pentru eliberarea DA stimulată de Amph în NAc. Rezultate foarte recente care arată că Amph nu reușește să crească DA extracelular în NAc al șoarecilor lipsiți de receptori α1b-adrenergici (Auclair et al., 2002) susțin acest punct de vedere.
Rezultatele prezente nu pot fi atribuite nivelurilor reduse de țesut DA sau NE în NAc care nu au fost afectate de epuizarea NE corticală prefrontală, excluzând astfel ca 6-OHDA să fie difuzat în NAc.
NE cortical poate participa la eliberarea DA promovată de Amph în cadrul NAc prin diferite mecanisme. În primul rând, ar putea activa proiecția prefronto-corticală excitatoare către zona tegmentală ventrală (VTA). Într-adevăr, rezultatele recente au relevat o excitare dependentă de NE a neuronilor VTA DA la animalele tratate cu Amph (Shi și colab., 2000), susținând astfel opinia că o cantitate funcțională de eliberare de mesoaccumbens DA indusă de Amph este dependentă de fluxul de impuls (Darracq și colab., 1998; Shi și colab., 2000; Paladini și colab., 2001). În al doilea rând, ar putea activa proiecțiile glutamatergice cortico-accumbal care stimulează receptorii presinaptici AMPA-kainat NMDA localizați pe terminalele nervoase DA, facilitând eliberarea (Darracq și colab., 2001). În al treilea rând, ar putea facilita activarea mediată de receptorul ionotropic a neuronilor GABAergici inhibitori eferenți. Acești neuroni participă la o dublă buclă de inhibiție implicată în controlul activității celulelor DA de către neuronii GABAergici locali (Darracq și colab., 2001). Efectul marcat al epuizării cortical NE asupra eliberării DA accumbal indusă de Amph în experimentele noastre indică implicarea tuturor celor trei mecanisme. Astfel, eliminarea aportului excitator mediat de NE către neuronii VTA DA, a facilitării eliberării DA de către receptorul NMDA în cadrul accumbens și a controlului inhibitor al inhibării tonice GABAergice a celulelor DA ar fi putut contribui la o reducere puternică a efectelor psihostimulante. la eliberarea DA în cadrul accumbens. Este de remarcat faptul că epuizarea NE nu a afectat răspunsul cortical prefrontal DA la Amph, ceea ce poate contribui la inhibarea eliberării DA accumbal prin activarea D.1 receptori localizați pe eferentele glutamatergice corticale (Tassin, 1998). Un rol al lui D4 Receptorii DA în efectele NE trebuie să fie luați în considerare în lumina afinității NE pentru acest subtip de receptor și a posibilei lor implicari în efectele Amph (Newman-Tancredi și colab., 1997;Feldpausch și colab., 1998).
Împreună, întreruperea acestor diferite mecanisme prin epuizarea mpFC NE poate converge pentru a inhiba activitatea neuronilor DA. Blocarea neuronilor DA poate reduce inversarea indusă de Amph a transportorului DA membranar (Darracq și colab., 2001), oferind o explicație a absenței virtuale a eliberării DA de mesoaccumbens indusă de Amph la animalele epuizate de NE cortical prefrontal. În cele din urmă, reducerea dramatică a eliberării DA de mezoacumbens indusă de Amph la șoarecii sărăciți în NE întărește datele comportamentale, indicând blocarea efectelor de întărire-recompense ale psihostimulantului. Într-adevăr, există dovezi convingătoare care susțin un rol major al eliberării de mesoacumbens DA în CPP indus de amfetamină (Carr și White, 1986; Olmstead și Franklin, 1996;Schildein și colab., 1998).
În concluzie, rezultatele noastre demonstrează pentru prima dată un rol critic al transmiterii prefrontale a NE în medierea efectelor de întărire-recompensă ale amfetaminei prin modularea eliberării DA în NAc.
Note de subsol
- A primit august 2, 2002.
- Revizuirea a fost primită în decembrie 2, 2002.
- Acceptat decembrie 9, 2002.
Această lucrare a fost susținută de Ministero della Ricerca Scientifica e Tecnologica (COFIN 2000-2001) și Ateneo 60% (1999-2000).
Corespondența trebuie adresată lui Stefano Puglisi-Allegra, Dipartimento di Psicologia, Università „La Sapienza”, via dei Marsi 78, 00185 Roma, Italia. E-mail:[e-mail protejat].
- Copyright © 2003 Societatea pentru Neuroștiințe
Referinte
- ↵
- Abercrombie ED,
- Zigmond MJ
(1989) Leziuni parțiale ale neuronilor noradrenergici centrali: reducerea conținutului de norepinefrină tisulară este mai mare decât reducerea norepinefrinei extracelulare măsurată prin microdializă. J Neurosci 9: 4062-4067.
- ↵
- ↵
- Auclair A,
- Cotecchia S,
- Glowinski J,
- Tassin JP
(2002) d-Amfetamina nu reușește să crească nivelurile extracelulare de dopamină la șoarecii lipsiți de receptori α1b-adrenergici: relație între eliberarea funcțională și nefuncțională de dopamină. J Neurosci 22: 9150-9154.
- ↵
- Blanc G,
- Trovero F,
- Vezina D,
- Hervè AM,
- Glowinski J,
- Tassin JP
(1994) Blocarea receptorilor α-1-adrenergici prefronto-corticali previne hiperactivitatea locomotorie indusă de injecția subcorticală cu d-amfetamină. J Neurosci 6: 293-298.
- ↵
- ↵
- Burns LH,
- Robbins TW,
- Everitt BJ
(1993) Efecte diferențiate ale leziunilor excitotoxice ale amigdalei bazolaterale, subiculului ventral și cortexului prefrontal medial asupra răspunsului cu întărire condiționată și activitate locomotorie potențată de perfuzii intra-accumbens de d-amfetamina. Behav Brain Res 55: 167-183.
- ↵
- ↵
- Cabib S,
- Orsini C,
- Le Moal M,
- Piazza PV
(2000) Abolirea și inversarea diferențelor de tulpină în răspunsurile comportamentale la abuzul de droguri după o scurtă experiență. Ştiinţă 289: 463-465.
- ↵
- Carr GD,
- Alb NM
(1986) Disocierea anatomică a efectelor gratificante și aversive ale amfetaminei: un studiu de microinjecție intracranienă. Psychopharmacology 89: 340-346.
- ↵
- ↵
- ↵
- Collins P,
- Roberts AC,
- Dias R,
- Everitt BJ,
- Robbins TW
(1998) Perseverență și strategie într-o nouă sarcină de secvențiere spațială auto-ordonată pentru primate non-umane. Efectele leziunilor excitotoxice și ale deplețiilor de dopamină ale cortexului prefrontal. J Cognit Neurosci 10: 332-354.
- ↵
- Dalley JW,
- Thomas KL,
- Howes SR,
- Tsai TH,
- Aparicio-Legarza MI,
- Reynolds GP,
- Everitt BJ,
- Robbins TW
(1999) Efectele leziunilor excitotoxice ale cortexului prefrontal de șobolan asupra reglării CREB și a markerilor presinaptici ai funcției dopaminei și a aminoacizilor în nucleul accumbens. Eur J Neurosci 11: 1265-1274.
- ↵
- Darracq L,
- Blanc G,
- Glowinski J,
- Tassin JP
(1998) Importanța cuplării noradrenalină-dopamină în efectele de activare a locomotorii ale d-amfetaminei. J Neurosci 18: 2729-2739.
- ↵
- ↵
- ↵
- Di Chiara G,
- Imperato A
(1988) Medicamentele abuzate de oameni cresc preferențial concentrațiile de dopamină sinaptică în sistemul mezolimbic al șobolanilor care se mișcă liber. Proc Natl Acad Sci SUA 85: 5274-5278.
- ↵
- ↵
- Drouin C,
- Blanc G,
- Villègier AS,
- Glowinski J,
- Tassin JP
(2002a) Rolul critic al receptorilor alfa-1b-adrenergici în efectele locomotorii acute și sensibilizate ale d-amfetaminei, cocainei și GBR 12783: influența condițiilor de pre-expunere și a caracteristicilor farmacologice. Synapse 43: 51-61.
- ↵
- Drouin C,
- Darracq L,
- Trovero F,
- Blanc G,
- Glowinski J,
- Cotecchia S,
- Tassin JP
(2002b) Receptorii α-1b-adrenergici controlează efectele locomotorii și de recompensă ale psihostimulanților și opiaceelor. J Neurosci 22: 2873-2884.
- ↵
- Feldpausch DL,
- Needham LM,
- deputat de piatră,
- Althaus JS,
- Yamamoto BK,
- Svensson KA,
- Comerciant KM
(1998) Rolul receptorului de dopamină D4 în inducerea sensibilizării comportamentale la amfetamină și adaptarea biochimică și moleculară însoțitoare. J. Pharmacol Exp Ther 286: 497-508.
- ↵
- Franklin KBJ,
- Paxinos G
(1998) Creierul șoarecelui în coordonate stereotaxice. (Academic, San Diego).
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- Hughes ZA,
- Stanford SC
(1998) O leziune noradrenergică parțială indusă de DSP-4 crește concentrația extracelulară de noradrenalină în cortexul frontal de șobolan: un studiu de microdializă in vivo. Psychopharmacology 36: 299-303.
- ↵
- Kobayashi K,
- Noda Y,
- Matsushita N,
- Nishii K,
- Sawada H,
- Nagatsu T,
- Nakahara D,
- Fukabori R,
- Yasoshima Y,
- Yamamoto T,
- Miura M,
- Kano M,
- Mamiya T,
- Miyamoto Y,
- Nabeshima T
(2000) Deficite neuropsihologice modeste cauzate de metabolismul redus al noradrenalinei la șoarecii heterozigoți pentru o genă mutantă a tirozin-hidroxilazei. J Neurosci 20: 2418-2426.
- ↵
- ↵
- Kuczenski R,
- Segal DS
(1997) Efectele metilfenidatului asupra dopaminei extracelulare, serotoninei și norepinefrinei: comparație cu amfetamina. J Neurochem 68: 2032-2037.
- ↵
- Mattay VS,
- Berman KF,
- Ostrem JL,
- Esposito G,
- Van Horn JD,
- Bigelow LB,
- Weinberger DR
(1996) Dextroamfetamina îmbunătățește semnalele fiziologice „specifice rețelei neuronale”: un studiu rCBF cu tomografie cu emisie de pozitroni. J Neurosci 16: 4816-4822.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- Pan WH,
- Sung JC,
- Fuh SM
(1996) Aplicarea locală a amfetaminei în zona tegmentală ventrală îmbunătățește eliberarea de dopamină în nucleul accumbens și cortexul prefrontal medial prin neurotransmisia noradrenergică. J. Pharmacol Exp Ther 278: 725-731.
- ↵
- Pontieri FE,
- Tanda G,
- Di Chiara G
(1995) Cocaina, morfina și amfetamina intravenoase cresc în mod preferențial dopamina extracelulară în „cochilie” în comparație cu „nucleul” nucleului accumbens de șobolan. Proc Natl Acad Sci SUA 92: 12304-12308.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- Shi WX,
- Pun CL,
- Zhang XX,
- Jones MD,
- Bunney BS
(2000) Efecte duale ale d-amfetaminei asupra neuronilor dopaminergici mediate de receptorii dopaminergici și nondopaminergici. J Neurosci 20: 3504-3511.
- ↵
- ↵
- ↵
- Tassin JP
(1998) Interacțiuni norepinefrină-dopamină în cortexul prefrontal și zona tegmentală ventrală: relevanță pentru bolile mentale. Adv Pharmacol 42: 712-716.
- ↵
- ↵
- Tzschentke TM,
- Schmidt WJ
(1998a) Leziunile discrete ale acidului chinolinic ale cortexului prefrontal medial prelimbic de șobolan afectează cocaina și MK-801, dar nu și recompensa indusă de morfină și amfetamine și activarea psihomotorie, măsurată cu paradigma de condiționare a preferinței locului. Behav Brain Res 97: 115-127.
- ↵
- Tzschentke TM,
- Schmidt WJ
(1998b) Efectele leziunilor discrete ale acidului chinolinic ale cortexului prefrontal medial infralimbic de șobolan asupra preferinței locului condiționat indus de medicamente. Behav Pharmacol 9 [Supliment 1] S87.
- ↵
- ↵
- ↵
- Volkow ND,
- Fowler JS
(2000) Dependența, o boală a compulsiei și a conducerii: implicarea cortexului orbitrofrontal. Cereb Cortex 10: 318-325.
- ↵
- Weiss F,
- Hurd YL,
- Ungerstedt U,
- Markou A,
- Plotsky PM,
- Koob GF
(1992) Corelații neurochimice ale autoadministrarii cocainei și etanolului. Ann NY Acad Sci 654: 220-241.
- ↵
- Westerink BHC,
- Enrico P,
- Feimann J,
- De Vries JB
(1998) Farmacologia neuronilor dopaminergici mezocorticali. Un studiu de microdializă cu sondă dublă în zona tegmentală ventrală și cortexul prefrontal al creierului de șobolan. J. Pharmacol Exp Ther 285: 143-154.
- ↵
- Whishaw IQ,
- Fiorino D,
- Mittleman G,
- Castaneda E
(1992) Concurează structurile creierului anterior pentru exprimarea comportamentală? Dovezi din comportamentul indus de amfetamine, microdializă și leziuni caudate-accumbens la șobolanii afectați cortexul frontal medial. Brain Res 576: 1-11.
- ↵
- Wise RA,
- Rompre PP
(1989) Dopamina creierului și recompensa. Annu Rev Psychol 40: 194-225.
- ↵
articole care citeaza acest articol
- Experiența aversivă postnatală afectează sensibilitatea la recompensele naturale și crește susceptibilitatea la evenimentele negative din viața adultă Cortexul cerebral, 1 iulie 2013, 23 (7): 1606-1617
- Disocierea neurobiologică a recuperării și reconsolidării memoriei asociate cocainei Journal of Neuroscience, 16 ianuarie 2013, 33 (3): 1271-1281
- Nucleus accumbens dopamine mediază deteriorarea indusă de amfetamină a legăturilor sociale într-o specie de rozătoare monogame PNAS, 19 ianuarie 2010, 107 (3): 1217-1222
- Efectele metilfenidatului asupra șoarecilor Knockin cu un transportator de dopamină rezistent la metilfenidat Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, 1 noiembrie 2008, 327(2):554-560
- Cortexul prefrontal medial determină răspunsul la dopamină Accumbens la stres prin influențele opuse ale norepinefrinei și dopaminei Cortexul cerebral, 1 decembrie 2007, 17 (12): 2796-2804
- Mecanisme noradrenergice în restabilirea indusă de cocaină a căutării de droguri la maimuțele veveriță Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, 1 august 2007, 322(2):894-902
- Cuplare funcțională între cortexul prefrontal și neuronii dopaminergici din zona ventrală tegmentală Jurnalul de Neuroștiințe, 16 Mai 2007, 27 (20): 5414-5421
- Sistemul de catecolamine prefrontal/accumbal determină atribuirea motivațională a proeminenței stimulilor legați atât de recompensă, cât și de aversiune PNAS, 20 Martie 2007, 104 (12): 5181-5186
- Sensibilizarea comportamentală la amfetamină rezultă dintr-o decuplare între neuronii noradrenergici și serotoninergici PNAS, 9 Mai 2006, 103 (19): 7476-7481
- Eliberarea corticală prefrontală de noradrenalina este critică pentru recompensa indusă de morfină, restabilirea și eliberarea de dopamină în nucleul accumbens Cortexul cerebral, 1 decembrie 2005, 15 (12): 1877-1886
- Noradrenalina și efluxul de dopamină în cortexul prefrontal în relație cu condiționarea clasică apetitivă Jurnalul de Neuroștiințe, 10 Martie 2004, 24 (10): 2475-2480
- Segregarea recompensei cu amfetamine și a stimulării locomotorii între învelișul medial al nucleului accumbens și nucleul Journal of Neuroscience, 16 iulie 2003, 23 (15): 6295-6303
;