Synapse. 2008 May;62(5):358-69.
Perrotti LI, Weaver RR, Robison B, Renthal W, Maze I, Yazdani S, Elmore RG, Knapp DJ, Selley DE, Martin BR, Sim-Selley L, Bachtell RK, Self DW, Nestler EJ.
Источник
Департамент психиатрии, Юго-западный медицинский центр Университета Техаса, Даллас, штат Техас. 75390-9070, США.
Абстрактные
Фактор транскрипции DeltaFosB накапливается и сохраняется в мозге в ответ на хроническую стимуляцию. Это накопление после хронического воздействия на наркотики злоупотребления было продемонстрировано ранее вестерн-блот наиболее резко в полосатых регионах, включая дорсальный стриатум (каудат / putamen) и ядро accumbens. В настоящем исследовании мы использовали иммуногистохимию для определения с большей анатомической точностью индукции DeltaFosB по всему мозгу грызунов после хронического лечения наркотиками. Мы также распространили предыдущие исследования с участием кокаина, морфина и никотина на два дополнительных препарата злоупотребления, этанол и дельта (9) -тетрагидроканнабинол (Delta (9) -THC, активный ингредиент в марихуане). Мы показываем здесь, что хроническое, но не острое введение каждого из четырех препаратов злоупотребления, кокаина, морфина, этанола и дельта (9) -THC эффективно стимулирует DeltaFosB в ядре accumbens, хотя разные модели в субрегионах ядра и оболочки этого ядра были очевидны для разных лекарств. Препараты также отличались степенью индукции DeltaFosB в дорсальном полосатом теле. Кроме того, все четыре препарата индуцировали DeltaFosB в префронтальной коре, с наибольшими эффектами, наблюдаемыми с кокаином и этанолом, и всеми препаратами, индуцированными DeltaFosB в небольшой степени в миндалине. Кроме того, все препараты индуцировали DeltaFosB в гиппокампе, и, за исключением этанола, большая часть этой индукции была замечена в зубчатой кости. Более низкие уровни индукции DeltaFosB наблюдались в других областях мозга в ответ на конкретную терапию наркотиками. Эти данные дают дополнительные доказательства того, что индукция DeltaFosB в ядре accumbens является обычным действием практически всех наркотических средств, и что за пределами укусов ядра каждый препарат индуцирует DeltaFosB специфичным для региона образом в мозге.
ВВЕДЕНИЕ
Острый контакт с кокаином вызывает переходную индукцию транскрипционных факторов c-Fos и FosB в полосатых областях (Graybiel et al., 1990, Hope и др., 1992, Young и др., 1991), тогда как хроническое воздействие на результаты препарата в накоплении стабилизированных изоформ ΔFosB, вариант усеченного сращивания гена fosB (Hiroi et al., 1997, Hope et al., 1994, Moratalla et al., 1996, Nye et al., 1995). После индуцирования ΔFosB сохраняется в этих регионах в течение нескольких недель из-за необычной стабильности белка. Более поздние исследования показали, что устойчивость ΔFosB обусловлена отсутствием доменов деграна, обнаруженных в C-концах полноразмерного FosB и всех других белков семейства Fos (Carle et al., 2007) и фосфорилирования ΔFosB при его N -terminus (Ulery et al., 2006). Напротив, хроническое введение лекарственного средства не изменяет сплайсинг премРНК fosB в мРНК ΔfosB или стабильность мРНК (Alibhai и др., 2007), что дополнительно указывает на то, что преобладающим механизмом является накопление белка FOSB.
Растущие данные свидетельствуют о том, что индукция ΔFosB в полосатых областях, в частности, вентральном полосатом теле или ядре, важна для опосредования аспектов зависимости. Сверхэкспрессия ΔFosB в этих областях индуцибельных битрансгенных мышей или посредством передачи вируса, опосредованного генами, повышает чувствительность животного к локомоторно-активирующему и полезному эффекту кокаина и морфина, тогда как экспрессия доминантного отрицательного антагониста ΔFosB (называемого Δc- Jun) имеет противоположные эффекты (Kelz et al., 1999, McClung и Nestler, 2003, Peakman и др., 2003, Zachariou et al., 2006). Было показано, что избыточная экспрессия ΔFosB повышает мотивацию стимулов для кокаина (Colby et al., 2003). Более того, ΔFosB преимущественно индуцируется кокаином у подростков, что может способствовать их повышенной уязвимости к зависимости (Ehrlich et al., 2002).
Несмотря на эти доказательства, остаются важные вопросы. Сообщалось, что хроническое введение нескольких других наркотиков, включая амфетамин, метамфетамин, морфин, никотин и фенциклидин, индуцирует ΔFosB в полосатых областях (Atkins et al., 1999, Ehrlich et al., 2002; McDaid et al. 2006b, Muller и Unterwald, 2005, Nye и др., 1995, Nye и Nestler, 1996, Pich и др. 1997, Zachariou и др., 2006), мало или совсем нет информации о действиях этанола и Δ9-тетрагидроканнабинола (Δ9-THC, активный ингредиент в марихуане). Два предыдущих исследования показали, что FosB-подобная иммунореактивность индуцируется в гиппокампе и некоторых других областях мозга при выводе этанола, но остается неопределенным, является ли эта иммунореактивность ΔFosB или полноразмерной FosB (Bachtell et al., 1999; Beckmann et al., 1997 ). Изучение этанола и (Δ9-THC особенно важно, потому что это два из наиболее широко используемых препаратов злоупотребления в США сегодня (SAMHSA, 2005). Более того, хотя стимуляторы или опиатные препараты злоупотребления индуцируют ΔFosB в некоторые другие изолированные области головного мозга, которые наряду с ядром и верхним стриатумом включают префронтальную кору, амигдалу, вентральный паллидум, вентральную тегментальную область и гиппокамп (Liu et al., 2007, McDaid и др., 2006a, 2006b, Nye et al., 1995, Perrotti et al., 2005), не было систематического картирования индукции ΔFosB в головном мозге в ответ на хроническое лекарственное воздействие.
Целью настоящего исследования было использование иммуногистохимических процедур для сопоставления индукции ΔFosB по всему мозгу после хронического введения четырех прототипических препаратов злоупотребления: кокаина, морфина, этанола и Δ9-THC.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Животные
Все эксперименты проводились с использованием крыс Sprague Dawley (Charles River, Kingston, 250-275 g). Животных размещали по две на клетку и приучали к условиям животной комнаты в течение одной недели до начала экспериментов. У них был свободный доступ к еде и воде. Эксперименты проводились в соответствии с протоколами, рассмотренными Институтом по уходу и использованию животных в Юго-западном медицинском центре Университета Техаса в Далласе.
Лекарственные препараты
Хронический кокаин
Крысы (n = 6 на группу) получали два раза в день инъекции гидрохлорида кокаина (15 mg / kg ip, Национальный институт злоупотребления наркотиками, Bethesda, MD), растворенный в 0.9% солевом растворе в течение дней 14. Контрольные крысы (n = 6 на группу) получали внутрибрюшинную инъекцию 0.9% солевого раствора при той же хронической процедуре. Все инъекции проводились в домашних клетках животных. Показано, что этот режим лечения обеспечивает надежную поведенческую и биохимическую адаптацию (см. Hope et al., 1994).
Самообслуживание кокаина
Животным (n = 6 на группу) обучали нажимать рычаг для гранулы сахарозы 45 мг. После этого обучения животных кормили ad libitum и хирургически имплантировали под пенбобарбитальную анестезию хроническим яремным катетером (Silastic tubing, Green Rubber, Woburn, MA), как описано ранее (Sutton et al., 2000). Катетер прошел подкожно, чтобы выйти из спины через канюлю 22 (Plastics One, Roanoke, VA), встроенную в краниопластический цемент и закрепленный хирургической сеткой Marlex (Bard, Cranston, RI). Самоуправление проводилось в операционных испытательных камерах (Med Associates, St. Alban, VT), которые были контекстуально отличны от домашней клетки животного и находились в другом помещении. Каждая камера была заключена в звукоизолирующую кабину, оборудованную насосом для инфузионного насоса, состоящим из насоса Razel Model A (Stamford, CT) и стеклянного шприца 10 мл, соединенного с флюидным вертлюгом (Instech, Plymouth Meeting, PA) тефлоновой трубкой , Трубка Tygon соединяла шарнир с катетером животного и была закрыта металлической пружиной. Каждая камера операнда содержала два рычага (4 × 2 см2, расположенные на расстоянии 2 см от пола). Во время обучения самоуправлению один рычажный рычаг 20 g на активном рычаге обеспечивал внутривенное вливание кокаина (0.5 мг / кг на инфузию 0.1 мл) в течение интервала инфузии 5. После инфузии последовал период ожидания 10, в течение которого домашний свет был погашен, и ответные действия не вызвали никаких запрограммированных последствий. Освещение освещения дома сигнализировало конец периода тайм-аута. Рычаг-пресс на неактивном рычаге не вызвал никаких последствий. Животные, которым вводили кокаин во время 14 ежедневных 4-h тестовых сессий (6 дней / неделю) во время их темного цикла; среднее ежедневное потребление составляло ~ 50 мг / кг. Группа животных-зверей обрабатывалась одинаково, только они получали вливания кокаина, когда их пациенты, получающие самообслуживание, получали лекарство. Группе физиологических контрольных животных разрешалось прижимать пресс для засоленных инфузий. Показано, что этот режим лечения обеспечивает надежную поведенческую и биохимическую адаптацию (см. Sutton et al., 2000).
Хронический морфин
Морфиновые гранулы (каждый из которых содержал 75 мг основания морфина, Национальный институт злоупотребления наркотиками) имплантировали sc один раз в день в течение дней 5 (n = 6). Контрольные крысы подверглись фиктивной операции для 5 последовательных дней (n = 6). Показано, что этот режим лечения обеспечивает надежную поведенческую и биохимическую адаптацию (см. Nye and Nestler, 1996).
Δ9-THC
Δ9-THC растворяли в растворе этанола, эмульфора и солевого раствора 1: 1: 18. Мышам вводили подкожно два раза в день с помощью Δ9-THC или транспортного средства для дней 15. Первоначальная доза Δ9-THC составляла 10 мг / кг, и доза удваивалась каждые три дня до конечной дозы 160 мг / кг. Мы использовали мышей для Δ9-THC, потому что этот режим лечения показал, что он обеспечивает надежную поведенческую и биохимическую адаптацию у этого вида (Sim-Selley and Martin, 2002).
Спирт этиловый
Этанол (из 95%, Aaper, Shelbyville, KY) вводили с помощью полноценной жидкой диеты. Эта стандартная диетическая этанольная процедура включает введение этанола 7% [веса / объема (мас. / Об.)] В диете на основе лактальбумин / декстроза в течение дней 17, в течение которых крысы обычно потребляют этанол в количестве 8-12 г / кг / день и достичь уровня этанола в крови до 200 мг / дл (Criswell и Breese, 1993, Frye et al., 1981, Knapp et al., 1998). Диета была полноценно питательной (с концентрациями витаминов, минералов и других питательных веществ, полученных из ICN Research Diets и калорически сбалансированной (с декстрозой) у крыс, обработанных этанолом, и контрольных крыс. Соответствие потреблению было достигнуто путем предоставления контрольным крысам, объем рациона, эквивалентный среднему потреблению крыс, обработанных этанолом, обработанным диетами за день до этого. Обе группы легко набирали вес в течение периода воздействия этанола (не показано). Этот режим лечения показал, что он обеспечивает надежную поведенческую и биохимическую адаптацию (см. Knapp et al., 1998).
Иммуногистохимия
Восемнадцать до 24 ч после их последнего лечения животные были глубоко анестезированы хлоральгидратом (Sigma, St. Louis, MO) и внутрисердечно перфузированы 200 мл 10 мМ фосфатно-буферного солевого раствора (PBS), а затем 400 мл 4% параформальдегида в PBS. Мозги удаляли и хранили в течение ночи в 4% параформальдегиде при 4 ° C. На следующее утро мозг переносили в 20% глицерин в растворе 0.1 M PBS для криозащиты. Корональные срезы (40 мкм) разрезали на замораживающий микротом (Leica, Bannockburn, IL) и затем обрабатывали для иммуногистохимии. Иммунореактивность ΔFosB и FosB была обнаружена с использованием двух разных кроличьих поликлональных антисывороток. Одна антисыворотка, выращенная против C-конца FosB, отсутствующая в ΔFosB (aa 317-334), распознает полноразмерный FosB, но не ΔFosB (Perrotti et al., 2004). Другая антисыворотка, антитело pan-FosB, была повышена против внутренней области FosB и распознает как FosB, так и ΔFosB (sc-48, Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA).
FosB-подобное окрашивание было обнаружено с использованием комплекса авидин-биотин-пероксидазного комплекса. Для этой процедуры секции мозга сначала обрабатывали 0.3% H2O2 для уничтожения эндогенных пероксидаз, а затем инкубировали для 1 h в 0.3% Triton X-100 и 3% нормальной козьей сыворотки для минимизации неспецифической маркировки. Секции ткани затем инкубировали в течение ночи при комнатной температуре в нормальной сыворотке козьего жира 1%, 0.3% Triton X-100 и пан-FosB-антитела (1: 5000). Разделения промывали, помещали для 1.5 h в 1: разбавление 200 биотинилированного коз-антирабитного иммуноглобулина (DakoCytomation, Carpinteria, CA), промывали и помещали для 1.5 h в 1: разбавление авидин-биотином 200 из набора Elite (Vector Лаборатории, Бурлингейм, Калифорния). Активность пероксидазы визуализировали реакцией с диаминобензидином (Vector Laboratories). Кодовые слайды использовали для подсчета количества FosB-иммунореактивных клеток. Код не был нарушен, пока анализ отдельного эксперимента не был завершен.
Как только FosB-подобная иммунореактивность была обнаружена, была проведена двойная флуоресцентная маркировка с FosB-специфическим (C-endinus; 1: 500) антителом и пан-FosB-антителом (sc-48; 1: 200), чтобы определить, действительно ли индуцированный белок ΔFosB. Был опубликован опубликованный протокол (Perrotti et al., 2005). Белки визуализировали с использованием CY2 и CY3 флуорофорированных вторичных антител (Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA). Локализация экспрессии белка проводилась на конфокальном микроскопе (Axiovert 100; LSM 510 с длиной волны излучения META 488, 543 и 633; Zeiss, Thornwood, NY). Изображения, представленные здесь, были захвачены в этой системе и представляют собой секцию толщиной 1 мкм через плоскость Z.
статистический анализ
Значительную индукцию клеток ΔFosB + оценивали с помощью t-теста или однофакторного дисперсионного анализа с последующим тестом Ньюмана-Кеулса в качестве апостериорного анализа. Все анализы были скорректированы на множественные сравнения. Данные выражены как среднее значение ± стандартная ошибка среднего. Статистическая значимость была определена как P <0.05.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Индукция ΔFosB в головном мозге
Чтобы напрямую сравнить образцы индукции ΔFosB в головном мозге в ответ на различные типы злоупотреблений, мы вводили четыре прототипических препарата, кокаин, морфин, этанол и Δ9-THC, и исследовали экспрессию ΔFosB 18-24 h после последнего воздействия препарата , Мы использовали стандартные схемы лечения наркозависимости, которые были продемонстрированы в литературе для производства поведенческих и биохимических последствий хронического воздействия лекарственного средства (см. Раздел «Материалы и методы»). Уровни ΔFosB определяли количественно иммуногистохимией с акцентом на области среднего мозга и передних мозгов, участвующих в награждении лекарством и зависимости. Это точное картирование индукции ΔFosB проводили с помощью пан-FosB-антитела, которое распознает как ΔFosB, так и полноразмерный FosB. Тем не менее, мы знаем, что вся наблюдаемая иммунореактивность для каждого из препаратов обусловлена исключительно ΔFosB, поскольку антитело, избирательное для полноразмерного FosB (см. Раздел «Материалы и методы»), не обнаружило никаких положительных клеток. Более того, вся иммунореактивность, обнаруженная антителом pan-FosB, была потеряна у нокаутных мышей fosB, что подтверждает специфичность этого антитела для продуктов гена fosB, в отличие от других белков семейства Fos. Эти контрольные образцы показаны для кокаина на рисунке 1, но наблюдались и для всех других препаратов (не показаны). Эти результаты не удивительны, поскольку в момент времени 18-24 h, использованный в этом исследовании, ожидается, что весь полноразмерный FosB, индуцированный последним введением лекарственного средства, ухудшится, оставив более стабильный ΔFosB в качестве единственного гена fosB (см. Chen et al., 1995; Hope et al., 1994).
Рис 1
Иммуногистохимия с двойной меткой флуоресценции с использованием антитела против FosB (pan-FosB, Santa-Cruz) или антитела против FosB (C-конец) через прилежащее ядро животных, получавших острый или хронический кокаин, и контрольной крысы. Окрашивание антител pan-FosB (подробнее…)
Краткое изложение общих результатов этого исследования представлено в Таблице I. Кажется, что каждый из четырех препаратов значительно индуцирует ΔFosB в головном мозге, хотя с частично отчетливыми формами индукции, наблюдаемыми для каждого препарата.
Таблица I
Индукция ΔFosB в головном мозге наркотиками злоупотребления
Индукция ΔFosB в полосатых областях
Наиболее драматичная индукция ΔFosB наблюдалась в ядре accumbens и дорсальном полосатом (caudate / putamen), где все четыре препарата индуцировали белок (рис. 2-Fig. 4). Это показано количественно на рисунке 5. Индукция ΔFosB наблюдалась как в ядре, так и в оболочке субрегионов ядра accumbens, причем незначительная индукция наблюдалась в основном для большинства лекарств. Прочная индукция ΔFosB наблюдалась также в дорсальной полосатой для большинства лекарств. Исключением было Δ9-THC, которое не вызывало значительного индуцирования ΔFosB в оболочке окутанного ядра или дорсальной полосатой, несмотря на сильные тенденции (см. Рис. 4, таблица I). Интересно, что этанол вызывал наибольшую индукцию ΔFosB в ядре acumbens ядра по сравнению с другими обработками.
Рис 2
Индукция ΔFosB в прилежащем ядре крысы у контрольной крысы (A) или после хронического лечения этанолом (B), морфином (C) или кокаином (D). Уровни FosB-подобной иммунореактивности анализировали иммуногистохимическим методом с использованием антитела pan-FosB. (Больше …)
Рис 4
Индукция ΔFosB в головном мозге мышей после хронического лечения Δ9-THC. Уровни FosB-подобной иммунореактивности анализировали иммуногистохимическим методом с использованием антитела pan-FosB у контрольных (A, C, E) и хронических Δ9-THC (B, D, F) животных. Примечание (подробнее…)
Рис 5
Количественная оценка индукции ΔFosB в полосатом теле после хронического лечения морфином, Δ9-ТГК, этанолом и кокаином. Гистограммы показывают среднее количество клеток ΔFosB + у контрольных животных и у животных, подвергшихся хроническому воздействию морфина, (подробнее…)
Индукция ΔFosB путем волевого и принудительного воздействия препарата
Учитывая драматическую индукцию ΔFosB в полосатых областях, нам было интересно определить, зависит ли способность препарата индуцировать белок в этих регионах в зависимости от волевого и принудительного воздействия препарата. Чтобы решить этот вопрос, мы изучили группу крыс, которые самостоятельно вводили кокаин в течение дней 14, и сравнивали индукцию ΔSosB у этих животных с теми, у которых были вложенные вливания кокаина и те, которые получали физиологический раствор. Как показано на рис. 6, кокаин с самообслуживанием эффективно индуцировал ΔFosB в ядре accumbens (как субъединицы ядра и оболочки), так и дорсальный стриатум с эквивалентными степенями индукции, наблюдаемыми для самостоятельного введения по сравнению с препаратом, управляемым йод. Степень индукции ΔFosB, наблюдаемой в этих двух группах животных, была больше, чем при инъекциях кокаина (см. Рис. 5), по-видимому, из-за гораздо большего количества кокаина в эксперименте по самоудобрению (суточные дозы: 50 мг / кг внутривенно против 30 мг / кг в.п.).
Рис 6
Количественная оценка индукции ΔFosB в полосатом теле после хронического самостоятельного введения кокаина. Гистограммы показывают среднее количество клеток ΔFosB + у контрольных животных и у животных, подвергшихся лечению кокаином, в ядре и (подробнее…)
Индукция ΔFosB в других областях мозга
Помимо полосатого тела, хроническое введение злоупотребляющих наркотиками препаратов индуцировало ΔFosB в нескольких других областях мозга (см. Таблицу I). Мы должны подчеркнуть, что данные, представленные в Таблице I, являются полуколичественными и не представляют точную количественную оценку индукции ΔFosB, как это выполнено для стриарных областей (Рис. 5 и Рис. 6). Тем не менее, мы уверены в индукции ΔFosB в этих нестриатных областях: ΔFosB практически не обнаруживается в этих областях в базовых условиях, так что последовательное обнаружение ΔFosB после хронического воздействия лекарственного средства является статистически значимым (P <0.05 по χ2).
Прочная индукция всеми препаратами наблюдалась в префронтальной коре, причем морфин и этанол, по-видимому, вызывали самые сильные эффекты в большинстве слоев (рис. 4 и рис. 7). Все четыре препарата также приводили к низким уровням индукции ΔFosB в ячеистой оболочке стриевого конца (BNST), междоузельного ядра задней конечности передней комиссуры (IPAC) и по всему амигдальскому комплексу (рис. 8). Также наблюдались дополнительные эффекты, специфичные для конкретных лекарств. Кокаин и этанол, но не морфин или Δ9-THC, как представляется, индуцируют низкие уровни ΔFosB в боковой перегородке, без индукции, наблюдаемой в медиальной перегородке. Все препараты, индуцированные ΔFosB в гиппокампе, и, за исключением этанола, большая часть этой индукции была замечена в зубчатой извилине (таблица I и рис. 9). Напротив, этанол индуцировал очень мало ΔFosB в зубчатой извилине и вместо этого индуцировал высокие уровни белка в подполях CA3-CA1. Кокаин, морфин и этанол, но не Δ9-THC, приводили к низким уровням индукции ΔFosB в периакустикулярном сером, тогда как только кокаин индуцировал ΔFosB в брюшной тегментальной области, без индукции, наблюдаемой в субстанции нигра (см. Таблицу I ).
Рис 7
Индукция ΔFosB в префронтальной коре у контрольной крысы (A) или после хронического лечения этанолом (B), морфином (C) или кокаином (D). Уровни FosB-подобной иммунореактивности анализировали иммуногистохимическим методом с использованием антитела pan-FosB. Маркировка (подробнее…)
Рис 8
Индукция ΔFosB в базальных боковых и центральных медиальных ядрах миндалины контрольной крысы (A) или у крыс, получавших постоянное лечение этанолом (B), морфином (C) или кокаином (D). Уровни FosB-подобной иммунореактивности были проанализированы иммуногистохимическим методом (подробнее…)
Рис 9
Индукция ΔFosB в гиппокампе контрольной крысы (A) или у крыс, получавших хроническое лечение этанолом (B), морфином (C) или кокаином (D). Уровни FosB-подобной иммунореактивности анализировали иммуногистохимическим методом с использованием антитела pan-FosB. Маркировка (подробнее…)
ОБСУЖДЕНИЕ
Многочисленные исследования показали, что хроническое применение нескольких видов наркотических средств, включая кокаин, амфетамин, метамфетамин, морфин, никотин и фенциклидин, индуцирует фактор транскрипции, ΔFosB, в ядре accumbens и дорсальном полосатом (см. раздел «Введение» для ссылок, рассмотрен в McClung et al., 2004, Nestler et al., 2001). Индукция ΔFosB в полосатых областях также наблюдалась после хронического потребления естественных вознаграждений, таких как поведение колес (Werme et al., 2002). Кроме того, было несколько сообщений о более низких уровнях индукции ΔFosB в некоторых других областях мозга, включая префронтальную кору, амигдалу, вентральный паллидум, вентральную тегментальную область и гиппокамп (Liu et al., 2007, McDaid и др., 2006a, 2006b, Nye и др., 1996, Perrotti и др., 2005), однако, в ответ на некоторые из этих препаратов злоупотребления, никогда не было систематического картирования индукции препарата ΔFosB в головном мозге. Более того, несмотря на исследование большинства наркотических средств, два из наиболее распространенных веществ, этанол и Δ9-THC, до настоящего времени не проверялись на их способность индуцировать ΔFosB. Целью настоящего исследования было провести первоначальное картирование ΔFosB в головном мозге в ответ на хроническое введение четырех прототипических препаратов злоупотребления: кокаин, морфин, этанол и Δ9-THC.
Основные результаты нашего исследования заключаются в том, что этанол и Δ9-THC, как и все другие наркотики злоупотребления, индуцируют высокие уровни ΔFosB в широких пределах в полосатом комплексе. Эти результаты также подтверждают индукцию ΔFosB в этих регионах как общую хроническую адаптацию практически ко всем наркотикам (McClung et al., 2004). Модель индукции внутри полосатого комплекса несколько отличалась для разных лекарств. Все прочно индуцированные ΔFosB в ядре acumbens core, тогда как все препараты, за исключением Δ9-THC, значительно индуцировали ΔFosB в оболочке и в дорсальном стриатуме ядра, а также наблюдались сильные тенденции для Δ9-THC для получения подобных эффектов в эти последние регионы. Ядро скрепляет сердцевину и оболочку, являются важными областями награды мозга, которые, как было показано, являются критическими медиаторами полезных действий с наркотиками. Аналогично, дорсальная стриатум была связана с компульсивным или привычным характером потребления наркотиков (Vanderschuren et al., 2005). Было показано, что индукция ΔFosB в этих областях увеличивает полезные реакции на кокаин и морфин, а также увеличивает реакцию на естественные награды, такие как поведение колес и потребление пищи (Colby et al., 2003; Kelz et al., 1999, Olausson и др., 2006, Peakman и др., 2003, Werme et al., 2003, Zachariou et al., 2006). Необходима дальнейшая работа для определения того, способствует ли индукция ΔFosB в этих регионах аналогичной функциональной адаптации в чувствительности индивида к полезным эффектам других наркотических средств.
Индукция ΔFosB в полосатых областях не зависит от волевого потребления препарата, Таким образом, мы показали, что самообслуживание кокаина индуцирует такую же степень ΔFosB в прилежащих ядрах и дорсальной полосатой, что и у животных, которые получали эквивалентные инъекционные инъекции препарата. Эти результаты показывают, что индукция ΔFosB в стриатуме представляет собой фармакологическое действие лекарств, злоупотребляющих, независимо от контроля животного над лекарственным воздействием. В поразительном контрасте мы недавно продемонстрировали, что самоорганизация кокаина вызывает в несколько раз более высокие уровни ΔFosB в ортофронтальной коре по сравнению с приемом кокаина (Winstanley et al., 2007). Этот эффект был специфичен для орбитофронтальной коры, поскольку эквивалентные уровни индукции ΔFosB наблюдались в префронтальной коре при этих двух условиях лечения. Таким образом, хотя индукция ΔFosB не связана с волевым контролем над потреблением наркотиков в полосатых регионах, на нее, по-видимому, влияют такие мотивационные факторы в некоторых более высоких кортикальных центрах.
Мы также представляем полуколичественные данные о том, что все четыре препарата злоупотребления индуцируют ΔFosB в нескольких областях мозга за пределами полосатого комплекса, хотя в целом в меньшей степени. Эти другие области мозга включали префронтальную кору, амигдалу, IPAC, BNST и гиппокамп, Индукция лекарственного средства ΔFosB в префронтальной коре и гиппокампе может быть связана с некоторыми эффектами наркотических средств, связанных с когнитивными характеристиками, хотя это еще предстоит исследовать напрямую. Амигдала, IPAC и BNST все были вовлечены в регулирование реакции индивида на аверсивные стимулы. Это повышает вероятность того, что индукция ΔFosB в этих регионах после хронического введения лекарственного средства злоупотребляет лекарственной регуляцией эмоционального поведения намного выше вознаграждения. Будет интересно изучить эти возможности в будущих исследованиях.
Четыре из изученных здесь видов жестокого обращения также вызвали некоторые эффекты, связанные с наркотиками. Кокаин однозначно индуцировал ΔFosB в брюшной тегментальной области, как сообщалось ранее (Perrotti et al., 2005). Аналогично, кокаин и этанол однозначно индуцировали низкие уровни ΔFosB в боковой перегородке. Δ9-THC был уникален для менее значительных эффектов на индукцию ΔFosB, по сравнению с другими наркотиками злоупотребления, в оболочке ядра accumbens и дорсальном полосатом, как упоминалось ранее. Δ9-THC был также уникален тем, что хроническое воздействие этого препарата, в отличие от всех других, не вызывало низких уровней ΔFosB в периакустическом сером. Учитывая роль гиппокампа и перегородки в когнитивной функции, а также роль этих регионов, а также периакустическую серость при регулировании реакции животного на стрессовые ситуации, индуцированная регионом и лекарством индукция ΔFosB в этих регионах может опосредовать важные аспекты действие препарата на мозг.
Таким образом, индукция ΔFosB в полосатых регионах поражения мозга широко продемонстрирована как общая хроническая адаптация к наркотикам. Мы распространили это понятие, показав здесь, что два дополнительных и широко распространенных препарата, этанол и Δ9-THC также индуцируют ΔFosB в этих областях мозга, Мы также идентифицируем несколько других областей мозга, вовлеченных в когнитивные функции и реакции стресса, которые показывают различную степень индукции ΔFosB в ответ на хроническое воздействие лекарственного средства. Некоторые из этих ответов, такие как индукция ΔFosB в полосатых регионах, являются общими для всех наркотиков, изучаемых здесь, тогда как ответы в других областях мозга более специфичны для лекарств. Эти результаты теперь будут направлять будущие исследования, чтобы охарактеризовать роль индукции ΔFosB в этих других областях мозга. Они также помогают определить потенциальную полезность антагонистов ΔFosB в качестве общего лечения синдромов наркомании.
Рис 3
Индукция ΔFosB в хвостатой скорлупе крысы у контрольной крысы (A) или после хронического лечения этанолом (B), морфином (C) или кокаином (D). Уровни FosB-подобной иммунореактивности анализировали иммуногистохимическим методом с использованием антитела pan-FosB. (Больше …)
Благодарности
Контрактный спонсор: Национальный институт по борьбе со злоупотреблением наркотиками.
Ссылки
1. Alibhai IN, Green TA, Nestler EJ. Регулирование экспрессии мРНК fosB и ΔfosB: Исследования in vivo и in vitro. Brain Res. 2007; 11: 4322-4333.
2. Atkins JB, Atkins J, Carlezon WA, Chlan J, Nye HE, Nestler EJ. Регио-специфическая индукция ΔFosB путем повторного введения типичных против атипичных антипсихотических препаратов. Synapse. 1999; 33:. 118-128 [PubMed]
3. Bachtell RK, Wang YM, Freeman P, Risinger FO, Рябинин А.Е. Алкогольное употребление вызывает селективные изменения в области экспрессии индуцибельных транскрипционных факторов мозга. Brain Res. 1999; 847:. 157-165 [PubMed]
4. Beckmann AM, Matsumoto I, Wilce PA. AP-1 и Egr ДНК-связывающие активности увеличиваются в мозге крысы при выводе этанола. J Neurochem. 1997; 69:. 306-314 [PubMed]
5. Carle TL, Alibhai IN, Wilkinson MB, Kumar A, Nestler EJ. Протеазомозависимые и независимые механизмы дестабилизации FosB: Идентификация доменов FosB-гранатов и их последствия для стабильности ΔFosB. Eur J Neurosci. 2007; 25:. 3009-3019 [PubMed]
6. Chen JS, Nye HE, Kelz MB, Hiroi N, Nakabeppu Y, Hope BT, Nestler EJ. Регулирование ΔFosB и FosB-подобных белков путем электросудорожного захвата (ECS) и лечения кокаином. Mol Pharmacol. 1995; 48:. 880-889 [PubMed]
7. Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. ΔFosB усиливает стимул для кокаина. J Neurosci. 2003; 23:. 2488-2493 [PubMed]
8. Criswell HE, Breese GR. Аналогичные эффекты этанола и флумазенила на получение реакции избегания челночного ящика при отходе от хронической обработки этанолом. Br J Pharmacol. 1993; 110: 753-760. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
9. Эрлих М.Е., Соммер Дж, Канас Е, Унтервальд Э.М. Периодоритарные мыши демонстрируют повышенную регуляцию ΔFosB в ответ на кокаин и амфетамин. J Neurosci. 2002; 22:. 9155-9159 [PubMed]
10. Фрай ГД, Чапин Р.Е., Фогель Р.А., Майлман Р.Б., Килтс Д.Д., Мюллер Р.Р., Брезе Г.Р. Влияние острого и хронического лечения 1,3-бутандиолом на функцию центральной нервной системы: сравнение с этанолом. J Pharmacol Exp Ther. 1981; 216:. 306-314 [PubMed]
11. Graybiel AM, Moratalla R, Robertson HA. Амфетамин и кокаин индуцируют специфическую для лекарств активацию гена c-fos в клетках с матрично-матричным отделением и лимбических отделах полосатого тела. Proc Natl Acad Sci USA. 1990; 87: 6912-6916. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
12. Hiroi N, Brown J, Haile C, Ye H, Greenberg ME, Nestler EJ. Мутантные мыши FosB: потеря хронической кокаиновой индукции связанных с Fos белков и повышенная чувствительность к психомоторному кокаину и полезным эффектам. Proc Natl Acad Sci USA. 1997; 94: 10397-10402. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
13. Надежда Б.Т., Косовский Б., Хайман С.Э., Нестлер Е.Ю. Регулирование немедленной ранней экспрессии генов и связывание AP-1 в ядре крысы при хроническом кокаине. Proc Natl Acad Sci US A. 1992; 89: 5764-5768. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
14. Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. Индукция долговременного комплекса AP-1, состоящего из измененных Fos-подобных белков в головном мозге при хроническом кокаине и других хронических методах лечения. Neuron. 1994; 13:. 1235-1244 [PubMed]
15. Kelz MB, Chen JS, Carlezon WA, Whisler K, Gilden L, Beckmann AM, Steffen C, Zhang YJ, Marotti L, Self DW, Tkatch R, Baranauskas G, Surmeier DJ, Neve RL, Duman RS, Picciotto MR, Nestler EJ , Выражение фактора транскрипции ΔFosB в головном мозге контролирует чувствительность к кокаину. Природа. 1999; 401:. 272-276 [PubMed]
16. Knapp DJ, Duncan GE, Crews FT, Breese GR. Индукция Фос-подобных белков и ультразвуковых вокализаций при выводе этанола: еще одно доказательство беспокойства, вызванного вызванным выделением. Alcohol Clin Exp Res. 1998; 22:. 481-493 [PubMed]
17. Лю ХФ, Чжоу WH, Чжу HQ, Лай МЮ, Чен WS. Микроинъекция антисмыслового олигонуклеотида мускаринового рецептора M (5) в VTA ингибирует экспрессию FosB в NAc и гиппокампе сенсибилизированных героином крыс. Neurosci Bull. 2007; 23:. 1-8 [PubMed]
18. McClung CA, Nestler EJ. Регулирование экспрессии генов и вознаграждение кокаина CREB и ΔFosB. Nat Neurosci. 2003; 6:. 1208-1215 [PubMed]
19. McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. ΔFosB: молекулярный переключатель для долговременной адаптации в мозге. Mol Brain Res. 2004; 132:. 146-154 [PubMed]
20. McDaid J, Dallimore JE, Mackie AR, Napier TC. Изменения в accumbal и pallidal pCREB и ΔFosB у сенсибилизированных морфинами крыс: корреляции с электрофизиологическими мерами, вызванными рецепторами, в брюшном паллиде. Neuropsychopharmacology. 2006a; 31: 1212-1226. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
21. МакДэйд Дж, Грэхем М.П., Нейпир ТК. Сенсибилизация, индуцированная метамфетамином, дифференциально изменяет pCREB и Δ-FosB по всей лимбической цепи мозга млекопитающих. Mol Pharmacol. 2006b; 70:. 2064-2074 [PubMed]
22. Moratalla R, Elibol R, Vallejo M, Graybiel AM. Изменения на уровне сети в экспрессии индуцируемых белков Fos-Jun в полосатом теле во время хронического лечения и изъятия кокаина. Neuron. 1996; 17:. 147-156 [PubMed]
23. Мюллер Д.Л., Унтервальд Э.М. D1-дофаминовые рецепторы модулируют индукцию ΔFosB в стриатуме крысы после прерывистого введения морфина. J Pharmacol Exp Ther. 2005; 314:. 148-154 [PubMed]
24. Nestler EJ, Barrot M, Self DW. ΔFosB: устойчивый молекулярный переключатель для наркомании. Proc Natl Acad Sci USA. 2001; 98: 11042-11046. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
25. Nye HE, Nestler EJ. Индукция хронических ассоциированных с Fos антигенов в мозге крысы путем хронического введения морфина. Mol Pharmacol. 1996; 49:. 636-645 [PubMed]
26. Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Фармакологические исследования регуляции кокаином хронической Fra (Fos-родственного антигена) индукции в стриатуме и ядре accumbens. J Pharmacol Exp Ther. 1995; 275:. 1671-1680 [PubMed]
27. Olausson P, Jentsch JD, Tronson N, Neve R, Nestler EJ, Taylor FR. ΔFosB в ядре accumbens регулирует усиленное питание инструментальное поведение и мотивацию. J Neurosci. 2006; 26:. 9196-9204 [PubMed]
28. Peakman MC, Colby C, Perrotti LI, Tekumalla P, Carle T, Ulery P, Chao J, Duman C, Steffen C, Monteggia L, Allen MR, Stock JL, Duman RS, McNeish JD, Barrot M, Self DW, Nestler EJ , Schaeffer E. Индуцибельная экспрессия доминантного отрицательного мутанта c-Jun у трансгенных мышей снижает чувствительность к кокаину. Brain Res. 2003; 970:. 73-86 [PubMed]
29. Перротти Л.И., Хадеиши Й, Баррот М., Думан Р.С., Нестлер Е.Ю. Индукция ΔFosB в структурах мозга, связанных с вознаграждением, после хронического стресса. J Neurosci. 2004; 24:. 10594-10602 [PubMed]
30. Perrotti LI, Bolanos CA, Choi KH, Russo SJ, Edwards S, Ulery PG, Wallace D, Self DW, Nestler EJ, Barrot M. ΔFosB накапливается в популяции GABAergic клеток в заднем хвосте вентральной тегментальной области после лечения психостимулянтами. Eur J Neurosci. 2005; 21:. 2817-2824 [PubMed]
31. Pich EM, Pagliusi SR, Tessari M, Talabot-Ayer D, Hooft van Huijsduijnen R, Chiamulera C. Общие нейронные субстраты для аддиктивных свойств никотина и кокаина. Наука. 1997; 275:. 83-86 [PubMed]
32. SAMHSA. O. o. A. Исследования, Национальный информационно-координационный центр по информации о алкоголе и наркотиках. Rockville, MD: Серия NSDUH H-28; 2005. Результаты Национального опроса по использованию и здоровью наркоманов 2004: национальные результаты.
33. Sim-Selley LJ, Martin BR. Влияние хронического введения R-(+) - [2,3-дигидро-5-метил-3 - [(морфолинил) метил] пирроло [1,2, 3-de] -1,4-b энзоксазинил] - (1-нафталинил) метанона мезилата (WIN55,212-2) или дельта (9) -тетрагидроканнабинол на адаптацию каннабиноидных рецепторов у мышей. J Pharmacol Exp Ther. 2002; 303: 36-44. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
34. Саттон М.А., Каранян Д.А., Self DW. Факторы, которые определяют склонность к кокаиноподобному поведению во время воздержания у крыс. Neuropsychopharmacology. 2000; 22:. 626-641 [PubMed]
35. Ульри П.Г., Руденко Г., Нестлер Е.Ю. Регулирование устойчивости ΔFosB путем фосфорилирования. J Neurosci. 2006; 26:. 5131-5142 [PubMed]
36. Vanderschuren LJ, Di Ciano P, Everitt BJ. Вовлечение дорзальной стриатумы в поисках кокаина под контролем. J Neurosci. 2005; 25:. 8665-8670 [PubMed]
37. Werme M, Messer C, Olson L, Gilden L, Thorén P, Nestler EJ, Brené S. ΔFosB регулирует работу колеса. J Neurosci. 2002; 22:. 8133-8138 [PubMed]
38. Winstanley CA, LaPlant Q, Theobald DEH, Green TA, Bachtell RK, Perrotti LI, DiLeone FJ, Russo SJ, Garth WJ, Self DW, Nestler EJ. Индукция ΔFosB в орбитофронтальной коре опосредует толерантность когнитивной дисфункции, вызванной кокаином. J Neurosci. 2007; 27:. 10497-10507 [PubMed]
39. Young ST, Porrino LJ, Iadarola MJ. Кокаин индуцирует полосатые c-fos-иммунореактивные белки с помощью дофаминергических рецепторов D1. Proc Natl Acad Sci USA. 1991; 88: 1291-1295. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
40. Zachariou V, Bolanos CA, Selley DE, Theobald D, Cassidy MP, Kelz MB, Shaw-Lutchman T, Berton O, Sim-Selley LJ, DiLeone RJ, Kumar A, Nestler EJ. ΔFosB: Существенная роль ΔFosB в прилежании ядра при действии морфина. Nat Neurosci. 2006; 9:. 205-211 [PubMed]
;
