Журнал исследований наркотиков и алкоголя
том 2 (2013), код статьи 235651, 11
Полнотекстовый PDF
DOI: 10.4303 / jdar / 235651
Эрик Дж. Нестлер
Фишбергский отдел нейронауки и Институт мозга им. Фридмана, Медицинская школа в горах Синай, Один Гюстав Л. Леви Место, коробка 1065, Нью-Йорк, Нью-Йорк 10029, США
Получено 2 Ноябрь 2012; Пересмотренный 10 Ноябрь 2012; Принято 20 Ноябрь 2012
Абстрактные
ΔFosB является членом семейства факторов транскрипции Fos. В то время как все другие члены семьи индуцируются быстро, но временно в ответ на множество острых стимулов, ΔFosB уникален тем, что он накапливается в ответ на повторную стимуляцию из-за необычной стабильности белка.
Такая длительная индукция ΔFosB в областях вознаграждения мозга была причастна к моделям наркомании на животных, с большим количеством доказательств, указывающих на то, что ΔFosB способствует поощрению и мотивации и служит ключевым механизмом сенсибилизации к лекарствам и увеличения самостоятельного введения лекарств. . Это было подтверждено посмертно на людях: повышенные уровни ΔFosB наблюдались в областях вознаграждения зависимого мозга..
В качестве фактора транскрипции ΔFosB продуцирует этот поведенческий фенотип, регулируя экспрессию конкретных генов-мишеней. Мы идентифицируем такие транскрипционные мишени ΔFosB с использованием подхода гена-кандидата, а также с использованием методов генома. В недавней работе были проанализированы ремоделирование хроматина - изменения посттрансляционных модификаций гистонов и других ядерных белков в регулируемых лекарством генах - для определения подробных молекулярных механизмов, посредством которых ΔFosB регулирует экспрессию гена-мишени in vivo, чтобы опосредовать индуцированные лекарственными средствами синаптические, нейронные и поведенческие пластичность. Эти исследования ΔFosB дают новое понимание молекулярной основы наркомании, которая определяет множество новых целей для возможного терапевтического развития.
Рекомендации
- В Алибхай, Т. А. Грин, Дж. А. Поташкин и Е. Дж. Нестлер, Регулирование экспрессии мРНК fosB и? FosB: исследования in vivo и in vitro, Brain Res, 1143 (2007), 22-33.
- E. Ang, J. Chen, P. Zagouras, H. Magna, J. Holland, E. Schaeffer, et al., Индукция ядерного фактора-B в прилежащие ядра при хроническом введении кокаина, J Neurochem, 79 (2001), 221-224.
- М. Асанума и Дж. Л. Кадет, Увеличение, индуцированное метамфетамином активности полосатой NF-B-ДНК, ослабляется у трансгенных мышей супероксиддисмутазы, Mol Brain Res, 60 (1998), 305-309.
- О. Бертон, Егорович Ковингтон 3rd, К. Эбнер, Н. М. Цанкова, Т. Л. Карл, П. Улри и др. Индукция? FosB в периакустическом сером при стрессе способствует активным ответным реакциям, Neuron, 55 (2007), 289-300.
- JA Bibb, J. Chen, JR Taylor, P. Svenningsson, A. Nishi, GL Snyder и др., Последствия хронического воздействия кокаина регулируются белком нейронов Cdk5, Природа, 410 (2001), 376-380.
- Птица, Восприятие эпигенетики, Природа, 447 (2007), 396-398.
- TL Carle, YN Ohnishi, YH Ohnishi, IN Alibhai, MB Wilkinson, A. Kumar, et al., Протеазомозависимые и независимые механизмы дестабилизации FosB: идентификация доменов FosB-гранатов и их последствия для стабильности FosB, Eur J Neurosci, 25 (2007), 3009-3019.
- J. Chen, MB Kelz, BT Hope, Y. Nakabeppu и EJ Nestler, Хронические связанные с Fos антигены: стабильные варианты? FosB, индуцированные в мозге при хронических методах лечения, J Neurosci, 17 (1997), 4933-4941.
- J. Chen, MB Kelz, G. Zeng, N. Sakai, C. Steffen, PE Shockett, et al., Трансгенные животные с индуцируемой, нацеленной экспрессией генов в мозге, Mol Pharmacol, 54 (1998), 495-503.
- J. Chen, SS Newton, L. Zeng, DH Adams, AL Dow, TM Madsen и др., Подавление регуляции CCAAT-энхансера-связывающего белка бета-трансгенами FosB и электросудорожными судорогами, Нейропсихофармакология, 29 (2004), 23-31.
- J. Chen, HE Nye, MB Kelz, N. Hiroi, Y. Nakabeppu, BT Hope, et al., Регулирование FosB и FosB-подобных белков путем электросудорожного захвата и лечения кокаином, Mol Pharmacol, 48 (1995), 880-889.
- J. Chen, Y. Zhang, MB Kelz, C. Steffen, ES Ang, L. Zeng, et al., Индукция циклинзависимой киназы 5 в гиппокампе при хронических электросудорожных судорогах: роль? FosB, J Neurosci, 20 (2000), 8965-8971.
- CR Colby, K. Whisler, C. Steffen, EJ Nestler и DW Self, Streatal cell-specific сверхэкспрессия? FosB повышает стимул для кокаина, J Neurosci, 23 (2003), 2488-2493.
- D. Damez-Werno, Q. LaPlant, H. Sun, KN Scobie, DM Dietz, IM Walker и др., Наркотиков опыт эпигенетически простых Fosb гена индуктивности в ядре крысы accumbens, J Neurosci, 32 (2012), 10267-10272.
- П. Добразански, Т. Ногучи, К. Ковари, К. А. Риццо, П. С. Лазо и Р. Браво, Оба продукта гена fosB, FosB и его короткая форма FosB / SF, являются транскрипционными активаторами в фибробластах, Mol Cell Biol, 11 (1991), 5470-5478.
- ME Эрлих, Дж. Соммер, Э. Канас и Э.М. Унтервальд, Периодоритарные мыши демонстрируют повышенную регуляцию FosB в ответ на кокаин и амфетамин, J Neurosci, 22 (2002), 9155-9159.
- D. Ferguson, N. Shao, J. Koo, J. Feng, V. Vialou, D. Dietz, et al., Секвенирование следующего поколения с использованием ChIP-Seq подчеркивает важную роль SIRT1 в эмоциональной пластичности, Neuroscience Meeting Planner, Программа № 778.09, Общество неврологии, Новый Орлеан, LA, 2012.
- AM Graybiel, R. Moratalla и HA Robertson, Амфетамин и кокаин индуцируют специфическую для лекарств активацию гена c-fos в клетках стриосомы-матрицы и лимбических подразделениях стриатума, Proc Natl Acad Sci USA, 87 (1990), 6912-6916.
- Б. Г. Грютер, А. Дж. Робинсон, Р. Л. Неве, Е. Дж. Нестлер и Р. К. Маленька, ? FosB дифференциально модулирует функцию прямого и непрямого перемещения ядра, Proc Natl Acad Sci USA (появится).
- В. Л. Хеджес, С. Чакраварти, Е. Дж. Нестлером и Р. Л. Майзелем, Сверхэкспрессия FosB в ядре accumbens повышает сексуальную награду у женщин сирийских хомяков, Genes Brain Behav, 8 (2009), 442-449.
- N. Hiroi, JR Brown, CN Haile, H. Ye, ME Greenberg и EJ Nestler, Мыши с мутантами FosB: потеря хронической кокаиновой индукции белков, связанных с Fos, и повышенная чувствительность к психомоторным и положительным эффектам кокаина, Proc Natl Acad Sci USA, 94 (1997), 10397-10402.
- N. Hiroi, GJ Marek, JR Brown, H. Ye, F. Saudou, VA Vaidya и др., Существенная роль гена fosB в молекулярных, клеточных и поведенческих действиях хронических электросудорожных припадков, J Neurosci, 18 (1998), 6952-6962.
- Б. Надежда, Б. Косовский, С. Е. Хайман и Е. Дж. Нестлер, Регулирование немедленной ранней экспрессии генов и связывание AP-1 в ядре крысы при помощи хронического кокаина, Proc Natl Acad Sci USA, 89 (1992), 5764-5768.
- BT Hope, HE Nye, MB Kelz, DW Self, MJ Iadarola, Y. Nakabeppu и др., Индукция долговременного комплекса AP-1, состоящего из измененных Fos-подобных белков в головном мозге с помощью хронического кокаина и других хронических заболеваний, Neuron, 13 (1994), 1235-1244.
- HJ Jorissen, PG Ulery, L. Henry, S. Gourneni, EJ Nestler и G. Rudenko, Димеризация и ДНК-связывающие свойства транскрипционного фактора? FosB, Biochemistry, 46 (2007), 8360-8372.
- П. В. Каливас и Н. Д. Волков, Нейронная основа зависимости: патология мотивации и выбора, Am J Psychiatry, 162 (2005), 1403-1413.
- GB Kaplan, KA Leite-Morris, W. Fan, AJ Young и MD Guy, Опиатная сенсибилизация индуцирует экспрессию FosB /? FosB в областях префронтальной коры головного мозга, полосатого и миндалевидного мозга, PLoS One, 6 (2011), e23574.
- JA Kauer и RC Malenka, Синаптическая пластичность и зависимость, Nat Rev Neurosci, 8 (2007), 844-858.
- MB Kelz, J. Chen, Carlezon Jr., WA, Jr., K. Whisler, L. Gilden, AM Beckmann и др., Выражение фактора транскрипции? FosB в мозге контролирует чувствительность к кокаину, Природа, 401 (1999), 272-276.
- A. Kumar, KH Choi, W. Renthal, NM Tsankova, DE Teobald, HT Truong, et al., Ремоделирование хроматина является ключевым механизмом, лежащим в основе кокаин-индуцированной пластичности в полосатом теле, Neuron, 48 (2005), 303-314.
- Q. LaPlant и EJ Nestler, Взлом гистонового кода: влияние кокаина на структуру и функцию хроматина, Horm Behav, 59 (2011), 321-330.
- KW Lee, Y. Kim, AM Kim, K. Helmin, AC Nairn и P. Greengard, Коллаин-индуцированное образование дендритного позвоночника в D1 и D2, содержащих дофаминовые рецепторы, средние колючие нейроны в ядре accumbens, Proc Natl Acad Sci USA, 103 (2006), 3399-3404.
- М. Л. Леманн и М. Херкенхем, Экологическое обогащение придает устойчивость к стрессу к социальному поражению через интралимбический кортико-зависимый нейроанатомический путь, J Neurosci, 31 (2011), 6159-6173.
- A. Levine, Y. Huang, B. Drisaldi, EA Griffin Jr., DD Pollak, S. Xu, et al., Молекулярный механизм для лекарственного средства для шлюза: эпигенетические изменения, инициированные экспрессией гена никотина в кокаине, Sci Transl Med, 3 (2011), 107ra109.
- AA Levine, Z. Guan, A. Barco, S. Xu, ER Kandel и JH Schwartz, CREB-связывающий белок контролирует реакцию на кокаин посредством ацетилирующих гистонов у промотора fosB в полосатом теле, Proc Natl Acad Sci USA, 102 (2005), 19186-19191.
- J. Li, Y. Sun и J. Ye, Электроакупунктура снижает чрезмерное потребление алкоголя с уменьшением уровней FosB /? FosB в областях мозга, связанных с наградами, PLoS One, 7 (2012), e40347.
- HF Liu, WH Zhou, HQ Zhu, MJ Lai и WS Chen, Микроинъекция M5 мускариновый рецепторный антисмысловой олигонуклеотид в VTA ингибирует экспрессию FosB в NAc и гиппокампе крыс сенсибилизированных героином, Neurosci Bull, 23 (2007), 1-8.
- I. Maze, HE Covington 3rd, DM Dietz, Q. LaPlant, W. Renthal, SJ Russo, et al., Существенная роль гистон-метилтрансферазы G9a в кокаино-индуцированной пластичности, Наука, 327 (2010), 213-216.
- CA McClung и EJ Nestler, Регулирование экспрессии генов и вознаграждение кокаина CREB и? FosB, Nat Neurosci, 6 (2003), 1208-1215.
- CA McClung, PG Ulery, LI Perrotti, V. Zachariou, O. Berton и EJ Nestler, ? FosB: молекулярный переключатель для долговременной адаптации в мозге, Mol Brain Res, 132 (2004), 146-154.
- J. McDaid, JE Dallimore, AR Mackie и TC Napier, Изменения в accumbal и pallidal pCREB и? FosB у крыс, сенсибилизированных морфином: корреляции с электрофизиологическими мерами, вызванными рецепторами, в брюшном паллиде, Нейропсихофармакология, 31 (2006), 1212-1226.
- J. McDaid, MP Graham и TC Napier, Сенсибилизация, индуцированная метамфетамином, дифференциально изменяет pCREB и? FosB по всей лимбической цепи мозга млекопитающих, Mol Pharmacol, 70 (2006), 2064-2074.
- C. Mombereau, L. Lhuillier, K. Kaupmann и JF Cryan, GABAB-рецептор-позитивная модуляция-индуцированная блокада полезных свойств никотина связана с уменьшением количества примесей в ядрах? Накопление FosB, J Pharmacol Exp Ther, 321 (2007), 172-177.
- Р. Мораталла, Б. Элибол, М. Вальехо и А. М. Грейбиэль, Изменения на уровне сети в экспрессии индуцируемых белков Fos-Jun в полосатом теле во время хронического лечения и изъятия кокаина, Neuron, 17 (1996), 147-156.
- JI Morgan и T. Curran, Немедленные ранние гены: десять лет спустя, Trends Neurosci, 18 (1995), 66-67.
- DL Muller и EM Unterwald, D1-дофаминовые рецепторы модулируют индукцию FosB в полосатом полости крысы после прерывистого введения морфина, J Pharmacol Exp Ther, 314 (2005), 148-154.
- J. Muschamp, C. Nemeth, A. Robison, E. Nestler и W. Carlezon Jr., FosB усиливает полезный эффект кокаина, снижая продепрессивные эффекты агониста каппа-опиоидного рецептора U50488, Biol Psychiatry, 71 (2012), 44-50.
- Ю. Накабеппу и Д. Натанс, Естественно встречающаяся усеченная форма FosB, которая ингибирует транскрипционную активность Fos / Jun, Cell, 64 (1991), 751-759.
- EJ Nestler, Молекулярная основа долговременной пластичности, лежащая в основе зависимости, Nat Rev Neurosci, 2 (2001), 119-128.
- EJ Nestler, Транскрипционные механизмы зависимости: роль? FosB, Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci, 363 (2008), 3245-3255.
- EJ Nestler, MB Kelz и J. Chen, ? FosB: молекулярный медиатор долговременной нейронной и поведенческой пластичности, Brain Res, 835 (1999), 10-17.
- SD Norrholm, JA Bibb, EJ Nestler, CC Ouimet, JR Taylor и P. Greengard, Кокаин-индуцированная пролиферация дендритных шипов в прилежащих ядрах зависит от активности циклин-зависимой киназы-5, Neuroscience, 116 (2003), 19-22.
- HE Nye, B. Hope, M. Kelz, M. Iadarola и E. Nestler, Фармакологические исследования регуляции хронической FOS-связанной антигенной индукции кокаином в стриатуме и ядре accumbens, J Pharmacol Exp Ther, 275 (1995), 1671-1680.
- HE Nye и EJ Nestler, Индукция хронических Fos-родственных антигенов в мозге крысы путем хронического введения морфина, Mol Pharmacol, 49 (1996), 636-645.
- P. Olausson, JD Jentsch, N. Tronson, RL Neve, EJ Nestler и JR Taylor, FosB в ядре accumbens регулирует усиленное питание и инструментальное поведение и мотивацию, J Neurosci, 26 (2006), 9196-9204.
- MC Peakman, C. Colby, LI Perrotti, P. Tekumalla, T. Carle, P. Ulery, et al., Индуцибельная экспрессия доминантного отрицательного мутанта c-Jun у трансгенных мышей снижается чувствительность к кокаину, Brain Res, 970 (2003), 73-86.
- LI Perrotti, CA Bolan ~ os, KH Choi, SJ Russo, S. Edwards, PG Ulery, et al., FosB накапливается в популяции клеток GABAergic в заднем хвосте брюшной тегментальной области после лечения психостимулянтами, Eur J Neurosci, 21 (2005), 2817-2824.
- LI Perrotti, Y. Hadeishi, PG Ulery, M. Barrot, L. Monteggia, RS Duman и др., Индукция FosB в структурах головного мозга, связанных с повреждением после хронического стресса, J Neurosci, 24 (2004), 10594-10602.
- Л. И. Перротти, Р. Р. Уивер, Б. Робисон, В. Ренталь, И. Лазе, С. Яздани и др. Отличительные особенности индукции FosB в головном мозге наркотиками, Synapse, 62 (2008), 358-369.
- EM Pich, SR Pagliusi, M. Tessari, D. Talabot-Ayer, R. Hooft van Huijsduijnen и C. Chiamulera, Общие нервные субстраты для аддиктивных свойств никотина и кокаина, Наука, 275 (1997), 83-86.
- KK Pitchers, KS Frohmader, V. Vialou, E. Mouzon, EJ Nestler, MN Lehman и др. FosB в ядре accumbens имеет решающее значение для усиления эффектов сексуальной награды, Genes Brain Behav, 9 (2010), 831-840.
- W. Renthal, TL Carle, I. Maze, HE Covington 3rd, HT Truong, I. Alibhai и др., FosB опосредует эпигенетическую десенситизацию гена c-fos после хронического воздействия амфетамина, J Neurosci, 28 (2008), 7344-7349.
- У. Ренталь, А. Кумар, Г. Сяо, М. Уилкинсон, Его Превосходительство Ковингтон 3rd, И. Мазе и др. Геномный анализ регуляции хроматина кокаином показывает роль сиртуинов, Neuron, 62 (2009), 335-348.
- W. Renthal, I. Maze, V. Krishnan, HE Covington 3rd, G. Xiao, A. Kumar и др., Гистондезацетилаза 5 эпигенетически контролирует поведенческие адаптации к хроническим эмоциональным раздражителям, Neuron, 56 (2007), 517-529.
- TE Робинсон и Б. Колб, Структурная пластичность, связанная с воздействием наркотиков, Нейрофармакология, 47 (2004), 33-46.
- AJ Robison и EJ Nestler, Транскрипционные и эпигенетические механизмы зависимости, Nat Rev Neurosci, 12 (2011), 623-637.
- AJ Robison, V. Vialou, M. Mazei-Robison, J. Feng, S. Kourrich, M. Collins и др., Поведенческие и структурные реакции на хронический кокаин требуют петли обратной связи с участием FosB и CaMKII в оболочке ядра, J Neurosci (появится).
- SJ Russo, MB Wilkinson, MS Mazei-Robison, DM Dietz, I. Maze, V. Krishnan, et al., Передача сигналов ядерного фактора B регулирует морфологию нейронов и вознаграждение кокаина, J Neurosci, 29 (2009), 3529-3537.
- HJ Shaffer и GB Eber, Временная прогрессия симптомов кокаиновой зависимости в Национальном обзоре коморбидности в США, Addiction, 97 (2002), 543-554.
- Т. Шиппенберг и В. Реа, Сенсибилизация поведенческих эффектов кокаина: модуляция агонистами диморфинов и каппа-опиоидных рецепторов, Pharmacol Biochem Behav, 57 (1997), 449-455.
- J. Taylor, W. Lynch, H. Sanchez, P. Olausson, E. Nestler и J. Bibb, Ингибирование Cdk5 в ядре accumbens повышает двигательно-стимулирующие и стимулирующие мотивационные эффекты кокаина, Proc Natl Acad Sci USA, 104 (2007), 4147-4152.
- SL Teegarden и TL Bale, Снижение диетического предпочтения приводит к увеличению эмоциональности и риска рецидива диеты, Biol Psychiatry, 61 (2007), 1021-1029.
- SL Teegarden, EJ Nestler и TL Bale, ? FosB-опосредованные изменения в сигнале допамина нормализуются приемлемой диетой с высоким содержанием жиров, Biol Psychiatry, 64 (2008), 941-950.
- П. Г. Ульри, Г. Руденко и Е. Дж. Нестлер, Регулирование стабильности FosB путем фосфорилирования, J Neurosci, 26 (2006), 5131-5142.
- PG Ulery-Reynolds, MA Castillo, V. Vialou, SJ Russo и EJ Nestler, Фосфорилирование FosB обеспечивает его стабильность in vivo, Neuroscience, 158 (2009), 369-372.
- V. Vialou, J. Feng, AJ Robison, SM Ku, D. Ferguson, KN Scobie и др., Коэффициент ответа на сыворотку и связывающий белок cAMP-ответа необходимы для индукции кокаина? FosB, J Neurosci, 32 (2012), 7577-7584.
- V. Vialou, I. Maze, W. Renthal, QC LaPlant, EL Watts, E. Mouzon, et al., Фактор ответа на сыворотку способствует устойчивости к хроническому социальному стрессу посредством индукции? FosB, J Neurosci, 30 (2010), 14585-14592.
- V. Vialou, AJ Robison, QC Laplant, HE Covington 3rd, DM Dietz, YN Ohnishi, et al., FosB в схемах вознаграждения мозга опосредует устойчивость к стрессу и антидепрессантам, Nat Neurosci, 13 (2010), 745-752.
- DL Wallace, V. Vialou, L. Rios, TL Carle-Florence, S. Chakravarty, A. Kumar и др., Влияние? FosB в ядре упирается в естественное поведение, связанное с вознаграждением, J Neurosci, 28 (2008), 10272-10277.
- Y. Wang, TI Cesena, Y. Ohnishi, R. Burger-Caplan, V. Lam, PD Kirchhoff и др., Малая молекулярная скрининг идентифицирует регуляторы транскрипционного фактора? FosB, ACS Chem Neurosci, 3 (2012), 546-556.
- M. Werme, C. Messer, L. Olson, L. Gilden, P. Thorén, EJ Nestler, et al., FosB регулирует работу колеса, J Neurosci, 22 (2002), 8133-8138.
- CA Winstanley, RK Bachtell, DE Teobald, S. Laali, TA Green, A. Kumar и др., Повышенная импульсивность во время выхода из режима самообслуживания кокаина: роль для FosB в ортофронтальной коре, Cereb Cortex, 19 (2009), 435-444.
- CA Winstanley, TA Green, DE Teobald, W. Renthal, Q. LaPlant, RJ DiLeone, et al., Индукция FosB в орбитофронтальной коре потенцирует локомоторную сенсибилизацию, несмотря на ослабление когнитивной дисфункции, вызванной кокаином, Pharmacol Biochem Behav, 93 (2009), 278-284.
- CA Winstanley, Q. LaPlant, DE Teobald, TA Green, RK Bachtell, LI Perrotti, et al., Индукция FosB в ортофронтальной коре опосредует толерантность кокаиновой когнитивной дисфункции, J Neurosci, 27 (2007), 10497-10507.
- J. Yen, RM Wisdom, I. Tratner и IM Verma, Альтернативная сплайсированная форма FosB является отрицательным регулятором транскрипционной активации и трансформации белками Fos, Proc Natl Acad Sci USA, 88 (1991), 5077-5081.
- ST Young, LJ Porrino и MJ Iadarola, Кокаин индуцирует полосатые c-fos-иммунореактивные белки через дофаминергические рецепторы D1, Proc Natl Acad Sci USA, 88 (1991), 1291-1295.
- В. Захариу, К. А. Боланос, Д. Е. Селли, Д. Теобальд, М. П. Кэссиди, М. Б. Кельц и др. Существенная роль для FosB в ядре приспосабливается при действии морфина, Nat Neurosci, 9 (2006), 205-211.