KOMENTÁRE: Vysvetľuje rozdiely medzi stresom indukovanou indukciou deltafosb a indukciou deltafosb, ktorá senzibilizuje nucleus accumbens
Biol Psychiatry. 2012 Jan 1; 71 (1): 44-50. doi: 10.1016 / j.biopsych.2011.08.011. Epub 2011 Sep 29.
Muschamp JW, Nemeth CL, Robison AJ, Nestler EJ, Carlezon WA Jr.
zdroj
Katedra psychiatrie, Harvard Medical School, McLean Hospital, 115 Mill Street, Belmont, MA 02478, USA.
abstraktné
pozadia
Zvýšená expresia transkripčného faktora AFosB sprevádza opakovanú expozíciu drogám zneužívania, najmä v oblastiach mozgu spojených s odmenou a motiváciou (napr. Nucleus accumbens [NAc]). Pretrvávajúce účinky AFosB na cieľové gény môžu hrať dôležitú úlohu vo vývoji a expresii behaviorálnych adaptácií, ktoré charakterizujú závislosť. Táto štúdia skúma, ako ΔFosB ovplyvňuje schopnosť systému odmeňovania mozgu reagovať na odmeňovanie a averzívne lieky.
Metódy
Na stanovenie účinkov kokaínu u transgénnych myší s indukovateľnou nadmernou expresiou AFosB v striatálnych oblastiach (vrátane NAc a dorzálneho striata) sme použili paradigmu intrakraniálnej samostimulácie (ICSS). Myši, ktorým boli implantované laterálne hypotalamické stimulačné elektródy, boli vyškolené s použitím postupu „frekvencie frekvencie“ pre ICSS, aby sa určila frekvencia, pri ktorej sa stimulácia stáva odmeňovaním (prahová hodnota).
výsledky
Analýza účinkov kokaínu na dávkový účinok ukázala, že myši nadmerne exprimujúce AFosB vykazujú zvýšenú citlivosť voči účinkom liečiva na odmeňovanie (znižovanie prahu) v porovnaní s kontrolami u rodičov. Je zaujímavé, že myši nadmerne exprimujúce AFosB boli tiež menej citlivé na pro-depresívne (prahové zvýšenie) účinkov U50488kappa-opioidného agonistu, o ktorom je známe, že indukuje dysforiu a stresové účinky u hlodavcov.
Závery
Tieto údaje naznačujú, že indukcia AFosB v striatálnych oblastiach má dva dôležité behaviorálne následky - zvýšenú citlivosť na odmenu za drogy a zníženú citlivosť na averziu - produkujúc komplexný fenotyp, ktorý vykazuje známky zraniteľnosti voči závislosti, ako aj odolnosť voči stresu.
Kľúčové slová: transkripčný faktor, nucleus accumbens, odmena za stimuláciu mozgu, závislosť, odolnosť, stres, model, myš
ÚVOD
Vystavenie návykovým látkam vyvoláva vyjadrenie fos rodinné transkripčné faktory v neurónoch nucleus accumbens (NAc; 1), štruktúry zapojenej do hľadania liekov a iného motivovaného správania (\ t2-5). Zatiaľ čo väčšina proteínov rodiny Fos sa prechodne exprimuje po expozícii lieku a tento účinok je zmiernený chronickým dávkovaním, AFosB, zostrihový variant fosB je odolný voči degradácii a akumuluje sa pri opakovanej expozícii lieku (\ t6, 7). V súčasnosti existuje značný dôkaz o tom, že pretrvávajúce zvýšenia expresie AFosB v rámci stredných ostnatých neurónov s pozitívnym prostredím dynorfínu / substancie P sú neuroadaptácia, ktorá vedie k zvýšenej citlivosti na drogy zneužívania a zraniteľnosti pri rozvoji správania charakteristického pre závislosť. (8, 9). V skutočnosti kokaín stanovuje preferencie preferovaného miesta pri nižších dávkach u transgénnych myší s indukovateľnou nadmernou expresiou AFosB špecifickou pre bunky u týchto neurónov ako u kontrolných myší (10). Okrem toho myši s nadmernou expresiou AFosB získavajú intravenózne samopodávanie kokaínu pri nižších dávkach a vynakladajú väčšie úsilie (tj vykazujú vyššie „hraničné hodnoty“) pre infúzie kokaínu v progresívnych pomeroch posilňovania (11). Tieto údaje spoločne ukazujú, že zvýšený AFosB v NAc zvyšuje citlivosť na odmeňujúce účinky kokaínu.
Niekoľko foriem chronického stresu, vrátane opakovaného stresu z fyzického obmedzenia alebo sociálneho porážkového stresu, tiež indukuje AFosB v NAc a niekoľkých ďalších oblastiach mozgu (12-14). Takáto indukcia sa pozoruje približne rovnako u stredne ostnatých neurónov exprimujúcich dynorfín / substanciu P a enkefalínu. Pretože vyššie hladiny AFosB v NAc tiež zvyšujú citlivosť na prirodzené odmeny (15-17), tieto údaje môžu odrážať kompenzačnú reakciu, ktorá môže potenciálne kompenzovať niektoré averzívne (dysforické) účinky chronického stresu., Táto možnosť je podporovaná experimentmi, pri ktorých myši divokého typu vystavené chronickému stresu zo sociálnych porúch vykazujú silnú negatívnu koreláciu medzi hladinami AFosB v NAc a stupňom, do ktorého myši vykazujú škodlivé behaviorálne reakcie na stres. Tieto údaje sú doplnené experimentmi, pri ktorých rovnaká línia myší s nadmernou expresiou AFosB, ktoré vykazujú zvýšenú citlivosť na kokaín, tiež vykazuje menšiu citlivosť na chronický stres sociálnej porážky (14). Zdá sa, že zvýšená expresia AFosB v NAc vyvoláva rezistenciu voči stresu („odolnosť“).
Existujú dôkazy, že systémy mozgového kappa-opioidného receptora (KOR) hrajú dôležitú úlohu v motivačných aspektoch stresu. Podávanie agonistov KOR spôsobuje u ľudí dysforiu (18, 19) a širokú škálu depresívnych účinkov u hlodavcov (\ t20-24). Dôležité je, že agonisti KOR môžu napodobňovať určité aspekty stresu (25-28). Jedným z mechanizmov, ktorými by sa to mohlo vyskytnúť, je interakcia medzi stresovým peptidom uvoľňujúcim faktor kortikotropínu (CRF) a dynorfínom, endogénnym ligandom pre KOR (29): averzívne účinky stresu sa objavujú v dôsledku stimulácie uvoľňovania dynorfínu sprostredkovaného CRF receptorom a následnej stimulácie KOR (30, 31). Na podporu tohto mechanizmu blokátory KOR blokujú účinky stresu (20, 25, 32-35). Tieto zistenia spoločne naznačujú, že štúdie agonistov KOR môžu poskytnúť značný prehľad o mozgových mechanizmoch reakcie na stres u hlodavcov.
Predkladané štúdie boli navrhnuté tak, aby dôkladnejšie vyhodnotili, ako zvýšená expresia AFosB ovplyvňuje citlivosť na odmeňovanie a averzívne stimuly pomocou jediného behaviorálneho testu, ktorý je vysoko citlivý na obidve: paradigmu intrakraniálnej samostimulácie (ICSS). V tomto teste sa myši samy podávajú s odmeňovaním elektrickej stimulácie prostredníctvom elektród implantovaných v laterálnom hypotalame. Lieky zneužívania znižujú množstvo stimulácie, ktorá udržiava reakciu („prahy“), zatiaľ čo liečby, ktoré produkujú anhedóniu alebo dysforiu u ľudí (napr. Vysadenie liekov, antipsychotiká, antimykotiká, agonisty kappa-opioidného receptora [KOR], stres) zvýšenie prahových hodnôt ICSS, čo naznačuje, že množstvá stimulácie, ktoré predtým pretrvávali, už nie sú účinné ako výsledok liečby (pozri prehľad 36). ICSS ako taký je citlivý na manipulácie, ktoré zvyšujú odmenu, znižujú odmenu alebo zvyšujú odpor. Použitie jediného behaviorálneho testu na vyhodnotenie citlivosti na odmeňovanie a averzívne stimuly je obzvlášť výhodné u transgénnych myší, pretože umožňuje štandardizovaný súbor testovacích podmienok a parametrov, znižovanie variability medzi testami v odpovediach a histórii liečby, ktoré môžu komplikovať interpretáciu údajov. Zistili sme, že myši so zvýšenou expresiou AFosB v stredne ostnatých neurónoch exprimujúcich dynorfín / substancia P, ktoré vykazujú strednú ostnatú neurónov NAc a dorzálneho striata, majú zvýšenú citlivosť na odmeňujúce účinky kokaínu sprevádzané zníženou citlivosťou na stresové (averzívne) účinky agonistu KOR U50488, produkujúc fenotyp, ktorý vykazuje znaky zvýšenej zraniteľnosti voči závislosti, ale zvýšenej odolnosti voči stresu.
MATERIÁLY A METÓDY
zver
Celkom sa indukovali 23 indukovateľné, bitransgénne samce myší exprimujúce AFosB (línia 11A) s použitím systému expresie génov regulovaných tetracyklínom (37). Samce myší nesúce NSE-tTA a TetOP-AFosB transgény boli pestované na vode obsahujúcej doxycyklín (DOX, 100 ug / ml; Sigma, St. Louis MO). Experimenty začali osem týždňov po odstránení 13 myší z DOX, aby sa umožnilo stabilné 7-násobné zvýšenie expresie TetOp sprostredkovanej AFosB transgénovej expresie v dynorfín-pozitívnych neurónoch striatum (AFosB-ON; 10, 37, 38). Jedenásť myší zostalo na DOX počas trvania experimentov a tvorilo kontrolnú skupinu (kontrola). Myši boli súrodenci, ktorí boli spätne krížení do pozadia C57BL / 6 aspoň po generácie 12 a boli umiestnení individuálne s podľa chuti prístup k potravinám a vode na svetle 12 h (7: 00 AM až 7: 00 PM). Okrem toho sa ako druhá kontrolná skupina použili myši 9 nesúce len NSE-tTA transgén. boli vychované na DOX, potom boli odstránené z DOX počas ~ 8 týždňov pred ďalším experimentovaním (OFF-DOX). Postupy boli vykonané v súlade s 1996 National Institutes of Health (NIH) Sprievodca starostlivosťou a používaním laboratórnych zvierat a so súhlasom Inštitucionálneho výboru pre starostlivosť a používanie zvierat v McLean Hospital.
imunohistochémia
Nadmerná expresia transgénu bola potvrdená imunuohistochémiou pre FosB (Obr. 1). Bitransgénne myši boli usmrtené a perfundované transskardiálne s fyziologickým roztokom pufrovaným fosfátom 0.1 M a 4% paraformaldehydom. Mozgy sa potom odstránili, postfixovali a kryokonzervovali, ako je opísané vyššie (14, 38). Tkanivo sa rozrezalo na koronálnu rovinu do rezov 30 mm a rezy sa imunofarbili s použitím FosB protilátky (SC-48, Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA). Na vizualizáciu FosB pozitívnych buniek sa použilo farbenie diaminobenzidínom. Snímky boli získané pomocou kontrastného mikroskopu Zeiss Imager 1 a digitálne zachytené pomocou softvéru Axiovison (Carl Zeiss USA, Peabody, MA).
Reprezentatívne mikrografy z bitransgénnych myší vykazujúcich nadmernú expresiu AFosB. Jadrové značenie FosB je nižšie u kontrolných myší udržiavaných na doxycyklíne (ľavý panel) ako u tých, ktorým sa nepodával doxycyklín (vpravo). ac = predný voľný čas; NAC ...
ICSS
Myši (25-28 g) sa anestetizovali intraperitoneálnou (IP) injekciou zmesi ketamín-xylazín (80-10 mg / kg; Sigma) a implantovali sa monopolárne stimulačné elektródy smerované stereotakticky do mediálneho zväzku predného mozgu (MFB; v mm z bregma, AP: −1.9, ML: −0.8, DV: −4.8 pod dura, podľa atlasov Paxinos a Franklin, 2nd ed., 2001). Po jednom týždni zotavenia boli myši trénované, aby reagovali na stimuláciu mozgu počas denných jednohodinových sedení (39). Stimulačný prúd bol upravený na najnižšiu hodnotu, ktorá by podporovala stabilnú reakciu (60 ± 6 odozvy / min) pre 3 po sebe idúce dni. Táto hodnota sa považovala za „minimálny prúd“ a tento prístup sa už predtým používal na identifikáciu rozdielov vyvolaných mutáciou v bazálnej citlivosti na odmeňujúce účinky stimulácie (40). Po meraní minimálneho prúdu pre každú myš sa udržiavala konštantná. Myši sa potom nechali reagovať na jednu z 15 stimulačných frekvencií prezentovaných v zostupnom poradí (0.05 log10 jednotiek) počas pätnástich pokusov 50 sec. Testom predchádzal druhý primárny 5, kde bola podaná nepodmienečná stimulácia, po ktorej nasledoval časový limit 5 sec, v ktorom nie je posilnená odpoveď. Každá množina skúšok 15 (alebo „pass“) bola prezentovaná a reagovala počas každého zaznamenaného pokusu 50 sec. V priebehu týždenného kurzu 3 – 4 bol rozsah frekvencií upravený tak, aby myši reagovali prostredníctvom najvyšších frekvencií 6 – 7 stabilne počas 6 prechodu (90 min tréningu). Najnižšia frekvencia, ktorá podporovala reakciu (prahová hodnota ICSS alebo „theta-nula“), bola vypočítaná pomocou metódy najmenších štvorcov analýzy najlepšej zhody (36, 41). Keď sa u zvierat pozorovalo, že majú stabilné stredné prahové hodnoty ICSS (± 10% počas 5 po sebe idúcich dní), meral sa účinok liečenia liečivom na prah ICSS.
Testovanie na lieky
Kokaín HCl a (±) -trans-U50488 metánsulfanoát (Sigma) bol rozpustený v 0.9% fyziologickom roztoku a injikovaný IP v objeme 10 ml / kg. Myši reagovali prostredníctvom 3 prechádzajú bezprostredne pred liečbou liečivom a prahy od druhého a tretieho prechodu boli spriemerované, aby sa získali základné parametre (prahová a maximálna miera odozvy). Každá myš potom dostala injekciu lieku alebo vehikula a bola testovaná na 15 min bezprostredne po injekciách. Bitransgénnym myšiam boli podávané dávky kokaínu (0.625-10 mg / kg) alebo U50488 (0.03 – 5.5 mg / kg) vo vzostupnom poradí. OFF-DOX myši dostali len kokaín. Každá liečba liekom nasledovala po teste s vehikulom v predchádzajúcom dni, aby sa zabezpečilo, že sa myš zotavila z predchádzajúcich liečebných postupov a minimalizovala účinky liečiva. Medzi kokaínom a kokaínom bol podávaný dvojtýždňový interval U50488 experimenty. Ako je uvedené vyššie, zvieratá, ktoré nevykazovali stabilnú základnú reakciu, boli vylúčené. Rozdiely medzi skupinami boli analyzované pomocou t-test (minimálne prúdové meranie), ANOVA (účinky liečby liečiv na prahovú a maximálnu rýchlosť); ďalej sa analyzovali významné účinky post hoc testov (Dunnettov test). V každom prípade boli uskutočnené porovnania založené na nulovej hypotéze, ktorá znamená, že v podmienkach liečených liečivom by sa nelíšili od priemeru v stave liečeného vehikulom. Pretože je známe, že kokaín znižuje prahy odmeňovania v ICSS (42), porovnanie s vehikulom sa uskutočnilo na základe hypotézy, že kokaín by znížil prahy odmien. Naopak, pretože sa ukázalo, že kappa agonisti zvyšujú prahy odmeňovania v ICSS (23), porovnanie s vozidlom sa uskutočnilo na základe hypotézy, že U50488 podobne by zvýšili prahy odmeňovania. Umiestnenie elektród bolo potvrdené histologicky (Obr. 2).
Reprezentatívny mikrofotografie zobrazuje umiestnenie stimulačnej elektródy pre ICSS (šípka). LHA = laterálna oblasť hypotalamu; fx = fornix. Mierka = 250 µm.
VÝSLEDKY
Nadmerná hodnota AFosB a minimálne prúdové opatrenia
Všetky myši rýchlo získali ICSS správanie a reagovali vysokými rýchlosťami na stimuláciu MFB. Medzi myšami nadexprimujúcimi AFosB v striate a NAc (AFosB-ON) a skupinami udržiavanými na DOX (kontrola; žiadne rozdiely v minimálnom prahu neboli žiadne rozdiely). t(22)= 0.26, nie významné [ns])Obr. 3) To naznačuje, že samotná genetická manipulácia nemá žiadny vplyv na citlivosť na odmeňovanie bočnej hypotalamickej stimulácie za východiskových podmienok.
Nadmerná expresia AFosB nemá žiadny vplyv na minimálny prúd potrebný na podporu ICSS. Scatterplot ukazuje priemerný minimálny prúd (stĺpce) potrebný na podporu robustného ICSS správania (60 ± 6 odpovede / min) u jednotlivých myší (plné krúžky) ...
Nadmerná expresia AFosB a účinky kokaínu
Kokaín znížil priemerné prahy ICSS vo všetkých skupinách myší, čo spôsobilo posuny frekvencie frekvencie ICSS doľava (Obr. 4A, B). Myši AFosB-ON boli citlivejšie na odmeňujúce účinky kokaínu: ANOVA s opakovanými meraniami 2-way na priemerných prahových hodnotách ICSS odhalila hlavné účinky dávky kokaínu (F(5,65)= 11.20, P<0.01) a liečba DOX (F(1,13)= 6.23, P<0.05), ale žiadna interakcia × interakcia DOX (F(5,65)= 0.87, ns). Predplánované kontrasty (Dunnettove testy) s liečbou fyziologickým roztokom v každej skupine ukázali, že AFosB-ON myši (n= 8) vykazoval významné zníženie prahovej hodnoty ICSS pri dávkach ≥1.25 mg / kg, zatiaľ čo dávka 10 mg / kg bola potrebná na vyvolanie významných účinkov u kontrolných myší (ON-DOX) (Obrázok 4C). Opakované merania ANOVA metódou 2-way na maximálne miery odozvy odhalili významný hlavný účinok dávky kokaínu (F(5,65)= 3.89, P<0.05). Vopred naplánované kontrasty s ošetrením soľným vehikulom v každej skupine odhalili, že kokaín vyvolal účinky zvyšujúce rýchlosť pri dávkach ≥ 5 mg / kg u myší ΔFosB-ON, bez účinku pri akejkoľvek dávke u kontrolných myší (Obrázok 4D). Liečba DOX nemala žiadny hlavný účinok (F(1,13)= 1.56, ns), ani interakcia dávka × DOX (F(5,65)= 0.43, ns). Samotná liečba DOX nemala žiadny vplyv na reakciu na dávku testovaného kokaínu (10 mg / kg), pretože skupiny Control a OFF-DOX nepreukázali žiadny rozdiel v prahových hodnotách odmien (Obrázok 4C, vložky; t(14)= 0.27, ns) alebo maximálne miery odpovedí (Obrázok 4D, vložky; t(14)= 0.34, ns).
Nadmerná expresia AFosB zvyšuje citlivosť na odmeňujúce účinky kokaínu. (A, B) Funkcie frekvencie frekvencie pre jednotlivé reprezentatívne myši v každej skupine demonštrujú posuny vľavo v oboch skupinách, ktoré sú väčšie v AFosB-ON. ...
Nadmerná expresia AFosB a U50488 účinky
Agonista KOR U50488 zvýšenie priemerných ICSS prahov v kontrolných myšiach, čo spôsobilo posun pravostrannej frekvenčnej funkcie tejto skupiny, zatiaľ čo AFosB-ON myši boli voči lieku necitlivé (Obr. 5A, B). Opakovaná ANOVA metóda 2 na priemerných prahových hodnotách ICSS ukázala hlavné účinky dávky lieku (F(6,60)= 3.45, P<0.01), liečba DOX (F(1,10)= 18.73, P<0.01) a významná interakcia × dávka DOX (F(6,60)= 2.95, P Post hoc testovania (Dunnettov test) ukázali, že v porovnaní s fyziologickým \ t U50488 (5.5 mg / kg) vyvolalo významné zvýšenie prahových hodnôt ICSS u kontrolných myší (\ tn= 4), ale nemal žiadny účinok u myší AFOSB-ON (Obrázok 5C). Okrem toho bol významný rozdiel medzi skupinami pri tejto dávke. Opakovaná ANOVA metóda 2 na maximálne miery odpovede neodhalila žiadne hlavné účinky dávky (\ tF(6,60)= 1.95, ns) alebo DOX liečba (F(1,10)= 4.66, ns [P= 0.06]), ani interakcia dávka × DOX (F(6,60)= 1.31, ns) (Obrázok 5D). Tieto údaje to naznačujú U50488 významne neovplyvnili reakciu za testovaných podmienok.
Nadmerná expresia AFosB blokuje anhedonické účinky U50488. (A, B) Frekvenčné-frekvenčné funkcie pre jednotlivé reprezentatívne myši v každej skupine demonštrujú priamo ...
DISKUSIA
Ukazujeme, že myši s indukovateľnou nadmernou aktivitou AFosB v NAc a iných striatálnych oblastiach sú citlivejšie na odmeňujúce účinky kokaínu a menej citlivé na prodepresívne účinky agonistu KOR. U50488 v porovnaní s normálnymi myšami.
Tieto údaje sú v súlade s existujúcou literatúrou o úlohe AFosB v odmeňovaní a strese z drog a rozširujú ho niekoľkými dôležitými spôsobmi. Predchádzajúca práca s účinkami overexpresie ΔFosB na drogovú odmenu použila kondicionovanie miesta užívania drog alebo paradigmami samosprávy drog (10, 11). Údaje z experimentov ICSS dopĺňajú túto prácu poskytnutím indexu vplyvu liekov v reálnom čase na citlivosť obvodov odmeňovania mozgu. Štúdie u myší divokého typu ukázali, že farmakologické manipulácie sa môžu zvýšiť (napr. Kokaín) alebo znížiť (napr. U50488) odmeňovania stimulov MFB (\ t24); ICSS teda poskytuje spôsob kvantifikácie hédonického stavu, zatiaľ čo zviera je pod vplyvom liečby liečivom. Pretože lieky, o ktorých je známe, že sú odmeňovanie alebo averzívne u ľudí, produkujú opačné (tj nižšie a vyššie prahové hodnoty, resp.) Výstupy v ICSS hlodavcov, paradigma môže spoľahlivejšie oddeliť tieto stavy, než môže samovoľná aplikácia drog, kde by nižšie miery samopodania mohli indikujú buď sýtosť alebo vznik averzívnych účinkov (36). Okrem toho, ICSS sa vyhýba potenciálnym nejasnostiam, ktoré môže liečba liekmi vyvíjať na vývoj a expresiu naučených odpovedí v klasických paradigmách kondicionovania, ktoré sa často používajú na štúdium odmeňovania liekov (tj kondicionovanie miesta).
Naše ICSS prahové údaje jasne ukazujú, že indukcia AFosB zvyšuje odmeňujúce účinky kokaínu, pretože liek produkuje významné zníženie prahových hodnôt ICSS pri nižších dávkach ako u kontrolných jedincov, u ktorých nebola indukovaná nadmerná expresia. Skutočnosť, že myši AFosB-ON tiež vykazovali zvýšenie maximálnych rýchlostí reakcie pri vysokých dávkach kokaínu, vyvoláva možnosť, že účinok nadmernej expresie AFosB na prahy ICSS je artefakt zvýšenej lokomotorickej aktivity alebo schopnosti odpovede (43). Je to nepravdepodobné z niekoľkých dôvodov. Po prvé, naša metóda analýzy pre meranie theta-0 používa líniu najmenších štvorcov, ktorá najlepšie zodpovedá odhadu frekvencie, pri ktorej sa stimulácia stáva odmeňovaním. Pretože regresný algoritmus diskontuje extrémne hodnoty, je minimálne citlivý na zmeny vyvolané liečbou vyvolané liečbou; naopak, zmeny v schopnostiach samotnej reakcie môžu spôsobiť artifactual posuny prahov pri použití M-50, čo je miera, ktorá je analogická s ED-50 vo farmakológii (pozri 36, 41, 44, 45). Po druhé, zvýšenie maximálnej miery odozvy nad východiskové hodnoty je evidentné len pri najvyšších dávkach kokaínu, dvojnásobne vyššie ako tie, pri ktorých sú prahy ICSS u zvierat AFosB-ON významne nižšie ako u kontrol. Nakoniec, ak účinky AFosB na prahy ICSS boli spôsobené nešpecifickými aktivačnými účinkami mutácie, možno očakávať, že aj myši budú vykazovať väčšiu citlivosť na účinky samotnej stimulácie MFB, čo sa prejaví ako nižší priemerný minimálny prúd pre miery podpory. odoziev 60 ± 6 / min, alebo zvýšením maximálnej základnej odozvy po liečbe vehikulom. Nenašli sme žiadny dôkaz o žiadnom z týchto účinkov. Tieto zistenia spoločne svedčia o tom, že nadmerná expresia AFosB spôsobuje zvýšenú citlivosť na účinky kokaínu (pri nízkych až vysokých dávkach) a stimulant (len pri vysokých dávkach). Podobný účinok bol zaznamenaný u myší s mutáciou, ktorá produkuje príznaky podobné mánii (40).
Zaujímavé je, že nadmerná expresia AFosB zrušila prahovo zvýšené, pro-depresívne účinky U50488. Jakeďže liečba KOR agonistom môže napodobňovať určité účinky stresu (25-28), toto zistenie je predpokladaným znakom odolnosti; nadmerná expresia AFosB bola v skutočnosti spojená s odolnosťou voči depresívnym účinkom chronického stresu zo sociálnej porážky na preferenciu sacharózy a sociálnu interakciu. (14, 46).
Stres zvyšuje expresiu dynorfínu (47, 48) a antagonisty KOR produkujú antidepresívne účinky a účinky podobné stresu (\ t20, 32, 47, 49). Averzívna zložka aktivácie hypotalamicko-hypofyzárno-nadobličkovej osi, ktorá sprevádza stres, je navyše sprostredkovaná dynorfínom, pretože podmienená averzia k podnetom spojeným s plávajúcim stresom alebo faktorom uvoľňujúcim kortikotropín je blokovaná antagonistami KOR alebo knockoutom dynorfínového génu (30). Myši použité v týchto experimentoch vykazujú selektívnu nadmernú expresiu AFosB v neurónoch dynorfínu v striate, To zase znižuje expresiu dynorfínu v týchto neurónoch (38), účinok, ktorý možno predpokladať na zníženie základnej funkcie mozgových KOR systémov. Okrem toho, pretože aktivácia KOR znižuje uvoľňovanie dopamínu (DA; 22, 50), o ktorom je známe, že hrá integrálnu úlohu pri podpore ICSS (51-53), tento účinok môže tiež čiastočne vysvetliť, prečo myši s nadmernou expresiou AFosB vykazujú zvýšenú citlivosť na odmenu za kokaín. Skutočnosť, že tieto myši zoslabili tón dynorfínu spolu s necitlivosťou na účinky podobné exogénnym agonistom KOR-u, vyvoláva možnosť, že mutácia produkuje širší súbor neuroadaptatónov, ktoré sú schopné kompenzovať systémy „proti odmenám“ v mozgu. (54).
Bez ohľadu na to, či je indukovaná chronická expozícia drogám zneužívania alebo stresu, indukciu AFosB a dynorfínu možno považovať za protichodné neuroadaptácie. Zdá sa, že AFosB pozitívne ovplyvňuje citlivosť na rôzne farmakologické a prírodné odmeny (10, 11, 15). Zdá sa však, že systém dynorfín-KOR indukuje stavy podobné prodepresíve, ktoré zahŕňajú prvky anhedónie, dysforie a averzie u ľudí a laboratórnych zvierat. (19, 21, 35, 55).
Za nato-patologických podmienok sa tieto adaptácie môžu vzájomne kompenzovať, čo vedie k homeostatickej reakcii, ktorá kompenzuje vonkajšie vplyvy na hedonický tón. Vo svetle dôkazov, že excitabilita NAc stredných ostnatých neurónov sa mení inverzne so stavom nálady (14, 56, 57), AFosB môže vykazovať ochranné účinky proti stresorom indukujúcim dysforiu znížením excitability týchto buniek prostredníctvom zvýšenej expresie GluR2 (10), čo podporuje tvorbu kalciovo nepriepustných AMPA receptorov obsahujúcich GluR2 (pozri \ t 58).
Na rozdiel od toho, agonisti dynorfínu alebo KOR môžu zmierniť zvýšené hladiny DA, ktoré sprevádzajú vystavenie drogám zneužívania (59). Závislosť a depresia u ľudí sú často komorbidné a urýchľované životným stresom (60-62). Na rozdiel od toho fenotyp AFosB nadmerne exprimujúcich myší je jedným zo zvýšeného hľadania liečiva, ale odolnosti voči depresívnym účinkom stresu. Mechanizmy, ktoré sú základom tejto disociácie, sú nejasné, ale môže to byť spôsobené obmedzeným vzorom nadmernej expresie AFosB, ktorý tieto myši vykazujú. Zvýšené striatálne ΔFosB a následné zníženie dynorfínu sú len dve z mnohých neuroadaptácií, ktoré sprevádzajú vystavenie lieku a stresu (63, 64). Je preto nepravdepodobné, že by plne reprodukovali súbor zmien, ktoré majú za následok komorbidné príznaky závislosti a depresie., Je tiež dôležité zdôrazniť, že tieto štúdie sa zameriavajú len na účinky AFosB a že za normálnych okolností vystavenie sa drogám zneužívania a stresu spôsobuje prechodnejšie zvýšenie expresie iných proteínov rodiny Fos, ktoré sa tu neskúmali, vrátane FosB plnej dĺžky (9).
V súhrne sme použili ICSS v transgénnych myšiach nadmerne exprimujúcich AFosB, aby sme ukázali, že táto genetická manipulácia zvyšuje odmeňujúce účinky kokaínu. Tiež sme zistili, že to poskytuje rezistenciu na prodepresívne účinky aktivácie KOR U50588, Pretože systém dynorfín-KOR je kľúčovým mediátorom afektívnych dôsledkov stresu, tieto údaje sú v súlade s hypotézou, že AFosB zvyšuje citlivosť na odmenu a zároveň znižuje citlivosť na stresory. Zvýšenie expresie AFosB môže za určitých okolností podporiť odolnosť.
POĎAKOVANIE
Túto štúdiu podporil Národný inštitút pre zneužívanie drog a Národný inštitút duševného zdravia (DA026250 pre JWM, MH51399 a DA008227 pre EJN a MH063266 pre WAC).
poznámky pod čiarou
Zrieknutie sa zodpovednosti vydavateľa: Toto je súbor PDF s neupraveným rukopisom, ktorý bol prijatý na uverejnenie. Ako službu pre našich zákazníkov poskytujeme túto skoršiu verziu rukopisu. Rukopis sa podrobí kopírovaniu, sádzaniu a preskúmaniu výsledného dôkazu skôr, ako sa uverejní vo svojej konečnej podobe. Upozorňujeme, že počas výrobného procesu môžu byť zistené chyby, ktoré by mohli mať vplyv na obsah, a všetky právne zrieknutia sa zodpovednosti, ktoré sa vzťahujú na časopis.
ZVEREJNENIE / KONFLIKT ZÁUJMOV
Za posledné roky 3 získal Dr. Carlezon odškodnenie od HUYA Biosciences a Myneurolab.com. Má niekoľko patentov a patentových prihlášok, ktoré nesúvisia s prácou opísanou v tejto správe. Neexistujú žiadne osobné finančné holdingy, ktoré by mohli byť vnímané ako konflikt záujmov. Nestler je konzultant pre PsychoGenics a Merck Research Laboratories. Muschamp, Dr. Robison a pani Nemeth neuvádzajú žiadne biomedicínske finančné rozdiely ani potenciálne konflikty záujmov.
REFERENCIE
1. Nádej B, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Regulácia okamžitej skorej génovej expresie a väzby AP-1 v jadre potkana akumulovaného chronickým kokaínom. Proc Natl Acad Sci US A. 1992: 89: 5764 – 5768. [Článok bez PMC] [PubMed]
2. Mogenson GJ, Jones DL, Yim CY. Od motivácie k akcii: funkčné rozhranie medzi limbickým systémom a motorickým systémom. Prog Neurobiol. 1980, 14: 69-97. [PubMed]
3. Carlezon WA, Jr, Thomas MJ. Biologické substráty odmeny a averzie: hypotéza aktivity nucleus accumbens. Neuropharmacology. 2009; 56 Suppl 1: 122 – 132. [Článok bez PMC] [PubMed]
4. Pennartz CM, Groenewegen HJ, Lopes da Silva FH. Jadro accumbens ako komplex funkčne odlišných neuronálnych súborov: integrácia behaviorálnych, elektrofyziologických a anatomických údajov. ProgNeurobiol. 1994, 42: 719-761. [PubMed]
5. Pierce RC, Vanderschuren LJ. Vykopávanie návyku: nervový základ zakoreneného správania v závislosti od závislosti od kokaínu. Neurosci Biobehav Rev. 2010, 35: 212 – 219. [Článok bez PMC] [PubMed]
6. Nádej BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y a kol. Indukcia dlho trvajúceho komplexu AP-1 zloženého zo zmenených proteínov podobných Fos v mozgu chronickou kokaínom a inými chronickými liečbami. Neurón. 1994, 13: 1235-1244. [PubMed]
7. Chen J, Nye HE, Kelz MB, Hiroi N, Nakabeppu Y, Hope BT a kol. Regulácia delta FosB a FosB-podobných proteínov elektrokonvulzívnou záchvatovou a kokaínovou liečbou. Mol Pharmacol. 1995, 48: 880-889. [PubMed]
8. McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. AFosB: molekulárny prepínač pre dlhodobú adaptáciu v mozgu. Molekulárny výskum mozgu. 2004, 132: 146-154. [PubMed]
9. Nestler EJ. Transkripčné mechanizmy závislosti: úloha AFosB. Filozofické transakcie Kráľovskej spoločnosti B: Biologické vedy. 2008, 363: 3245-3255. [Článok bez PMC] [PubMed]
10. Kelz MB, Chen J, Carlezon WA, Jr, Whisler K, Gilden L, Beckmann AM a kol. Expresia transkripčného faktora deltaFosB v mozgu reguluje citlivosť na kokaín. Nature. 1999, 401: 272-276. [PubMed]
11. Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. Nadmerná expresia deltaFosB špecifická pre striatálny typ buniek zvyšuje stimuláciu kokaínu. J Neurosci. 2003, 23: 2488-2493. [PubMed]
12. Perrotti LI, Hadeishi Y, Ulery PG, Barrot M, Monteggia L, Duman RS a kol. Indukcia deltaFosB v mozgových štruktúrach súvisiacich s odmenou po chronickom strese. J Neurosci. 2004, 24: 10594-10602. [PubMed]
13. Nikulina EM, Arrillaga-Romany I, Miczek KA, Hammer RP., Jr Dlhodobá zmena mezokortikolimbických štruktúr po opakovanom strese zo sociálnych porúch u potkanov: časový priebeh mRNA opioidného receptora mu a opičí imunoreaktivity FosB / DeltaFosB. Eur J Neurosci. 2008, 27: 2272-2284. [Článok bez PMC] [PubMed]
14. Vialou V, Robison AJ, LaPlant QC, Covington HE, Dietz DM, Ohnishi YN, et al. AFosB v okruhoch odmeňovania mozgu sprostredkováva odolnosť voči stresu a antidepresívnym reakciám. Nature Neuroscience. 2010, 13: 745-752. [Článok bez PMC] [PubMed]
15. Wallace DL, Vialou V, Rios L, Carle-Florence TL, Chakravarty S, Kumar A, et al. Vplyv FosB v Nucleus Accumbens na prirodzené správanie súvisiace s odmenou. Journal of Neuroscience. 2008, 28: 10272-10277. [Článok bez PMC] [PubMed]
16. Hedges VL, Chakravarty S, Nestler EJ, Meisel RL. Nadmerná expresia Delta FosB v nucleus accumbens zvyšuje sexuálnu odmenu u samíc sýrskych škrečkov. Gény Brain Behav. 2009, 8: 442-449. [Článok bez PMC] [PubMed]
17. Pitchers KK, Frohmader KS, Vialou V, Mouzon E, Nestler EJ, Lehman MN a kol. DeltaFosB v nucleus accumbens je rozhodujúci pre posilnenie účinkov sexuálnej odmeny. Gény Brain Behav. 2010, 9: 831-840. [Článok bez PMC] [PubMed]
18. Pfeiffer A, Brantl V, Herz A, Emrich HM. Psychotomimes je sprostredkovaný kappa opiátovými receptormi. Science. 1986, 233: 774-776. [PubMed]
19. Wadenberg ML. Prehľad vlastností spiradolínu: silný a selektívny agonista kappa-opioidného receptora. 2003, 9: 187 – 198. [PubMed]
20. Mague SD. Účinky antidepresív podobné kappa-antagonistom receptora kappa-receptora v teste núteného plávania u potkanov. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 2003, 305: 323-330. [PubMed]
21. Todtenkopf MS, Marcus JF, Portoghese PS, Carlezon WA., Jr Účinky ligandov kappa-opioidného receptora na intrakraniálnu samostimuláciu u potkanov. Psychofarmakológia (Berl) 2004, 172: 463 – 470. [PubMed]
22. Carlezon WA, Jr, Beguin C, DiNieri JA, Baumann MH, Richards MR, Todtenkopf MS a kol. Depresívne účinky agonistu kappa-opioidného receptora salvinorínu A na správanie a neurochémiu u potkanov. J. Pharmacol Exp Ther. 2006, 316: 440-447. [PubMed]
23. Tomasiewicz H, Todtenkopf M, Chartoff E, Cohen B, Carlezonjr W. Kappa-opioidný agonista U69,593 blokuje zvýšenie stimulovania mozgových stimulov vyvolaných kokaínom. Biologická psychiatria. 2008, 64: 982-988. [Článok bez PMC] [PubMed]
24. Dinieri JA, Nemeth CL, Parsegian A, Carle T, Gurevich VV, Gurevich E a kol. Zmenená citlivosť na odmeňovanie a averzívne liečivá u myší s indukovateľným narušením funkcie väzbového proteínu viažuceho element cAMP v rámci nucleus accumbens. J Neurosci. 2009, 29: 1855-1859. [Článok bez PMC] [PubMed]
25. McLaughlin JP, Marton-Popovici M, antagonista opioidného receptora Chavkin C. Kappa a prodynorfínový gén blokujú reakcie vyvolané stresom. J Neurosci. 2003, 23: 5674-5683. [Článok bez PMC] [PubMed]
26. McLaughlin JP, Land BB, Li S, Pintar JE, Chavkin C. Predchádzajúca aktivácia kappa opioidných receptorov pomocou U50,488 napodobňuje opakovaný tlak núteného plávania na potencovanie kondicionovania preferencie kokaínu. Neuropsychofarmakologie. 2006, 31: 787-794. [Článok bez PMC] [PubMed]
27. McLaughlin JP, Li S, Valdez J, Chavkin TA, Chavkin C. Sociálne porážkové reakcie vyvolané stresom sú sprostredkované endogénnym opioidným systémom kappa. Neuropsychofarmakologie. 2006, 31: 1241-1248. [Článok bez PMC] [PubMed]
28. Carey AN, Lyons AM, Shay CF, Dunton O, McLaughlin JP. Endogénna aktivácia kappa opioidov sprostredkováva stresom indukované deficity v učení a pamäti. J Neurosci. 2009, 29: 4293-4300. [PubMed]
29. Chavkin C, James IF, Goldstein A. Dynorphin je špecifický endogénny ligand kappa opioidného receptora. Science. 1982, 215: 413-415. [PubMed]
30. Land BB, Bruchas MR, Lemos JC, Xu M, Melief EJ, Chavkin C. Dysforická zložka stresu je kódovaná aktiváciou dynorfínového kappa-opioidného systému. J Neurosci. 2008, 28: 407-414. [Článok bez PMC] [PubMed]
31. Bruchas MR, Schindler AG, Shankar H, Messinger DI, Miyatake M, Land BB a kol. Selektívna delécia p38a MAPK v serotonergných neurónoch produkuje odolnosť voči stresu v modeloch depresie a závislosti. Neurón. (V tlači) [Článok bez PMC] [PubMed]
32. Pliakas AM, Carlson RR, Neve RL, Konradi C, Nestler EJ, Carlezon WA., Jr Zmenená citlivosť na kokaín a zvýšená nehybnosť v teste núteného plávania spojeného so zvýšenou expresiou proteínu viažuceho element cAMP v jadre nucleus accumbens. J Neurosci. 2001, 21: 7397-7403. [PubMed]
33. Beardsley PM, Howard JL, Shelton KL, Carroll FI. Diferenciálne účinky nového antagonistu kappa opioidného receptora, JDTic, na opätovné zavedenie kokaín-indukovaných indukovaných stresovými šokmi proti kokaínu a jeho antidepresívnych účinkov u potkanov. Psychofarmakológia (Berl) 2005, 183: 118 – 126. [PubMed]
34. Knoll AT, Meloni EG, Thomas JB, Carroll FI, Carlezon WA. Anxiolytické účinky antagonistov κ-opioidných receptorov v modeloch neučených a naučených strachov v potkanoch. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 2007, 323: 838-845. [PubMed]
35. Knoll AT, Carlezon WA., Jr Dynorphin, stres a depresia. Brain Res. 2010, 1314: 56-73. [Článok bez PMC] [PubMed]
36. Carlezon WA, Chartoff EH. Intrakraniálna samostimulácia (ICSS) u hlodavcov na štúdium neurobiológie motivácie. Prírodné protokoly. 2007, 2: 2987-2995. [PubMed]
37. Chen J, Kelz MB, Zeng G, Sakai N, Steffen C, Shockett PE a kol. Transgénne zvieratá s indukovateľnou, cielenou expresiou génu v mozgu. Mol Pharmacol. 1998, 54: 495-503. [PubMed]
38. Zachariou V, Bolanos CA, Selley DE, Theobald D, Cassidy MP, Kelz MB, et al. Podstatná úloha pre AFosB v nucleus accumbens pri účinku morfínu. Nature Neuroscience. 2006, 9: 205-211. [PubMed]
39. Gilliss BCM, Pieper J, Carlezon W. Kokaín a SKF-82958 potencujú odmenu za stimuláciu mozgu u myší Swiss-Webster. Psychopharmacology. 2002, 163: 238-248. [PubMed]
40. Roybal K, Theobold D, Graham A, DiNieri JA, Russo SJ, Krishnan V. a kol. Mania podobné správanie vyvolané narušením CLOCK. Proc Natl Acad Sci US A. 2007: 104: 6406 – 6411. [Článok bez PMC] [PubMed]
41. Miliaressis E, Rompre PP, Durivage A. Psychofyzikálna metóda mapovania behaviorálnych substrátov pomocou pohyblivej elektródy. Brain Res Bull. 1982, 8: 693-701. [PubMed]
42. Wise RA. Návykové lieky a odmena za stimuláciu mozgu. Annu Rev Neurosci. 1996, 19: 319-340. [PubMed]
43. Liebman JM. Diskriminácia medzi odmenou a výkonom: kritické preskúmanie metodiky intrakraniálnej samo stimulácie. Neurosci Biobehav Rev. 1983, 7: 45 – 72. [PubMed]
44. Miliaressis E, Rompre PP, Laviolette P, Philippe L, Coulombe D. Paradigma posunu krivky v samo-stimulácii. Physiol Behav. 1986, 37: 85-91. [PubMed]
45. Rompre PP, Wise RA. Opioidno-neuroleptická interakcia pri samostimulácii mozgového kmeňa. Brain Res. 1989, 477: 144-151. [PubMed]
46. Vialou V, Maze I, Renthal W, LaPlant QC, Watts EL, Mouzon E a kol. Faktor odozvy na sérum podporuje odolnosť voči chronickému sociálnemu stresu prostredníctvom indukcie DeltaFosB. J Neurosci. 2010, 30: 14585-14592. [Článok bez PMC] [PubMed]
47. Shirayama Y, Ishida H, Iwata M, Hazama GI, Kawahara R, Duman RS. Stres zvyšuje imunoreaktivitu dynorfínu v limbických oblastiach mozgu a antagonizmus dynorfínu spôsobuje antidepresívne účinky. J Neurochem. 2004, 90: 1258-1268. [PubMed]
48. Chartoff EH, Papadopoulou M, MacDonald ML, Parsegian A, Potter D, Konradi C a kol. Desipramín znižuje expresiu dynorfínu aktivovanú stresom a fosforyláciu CREB v tkanive NAc. Mol Pharmacol. 2009, 75: 704-712. [Článok bez PMC] [PubMed]
49. Newton SS, Thome J, Wallace TL, Shirayama Y, Schlesinger L, Sakai N a kol. Inhibícia proteínu viažuceho element cAMP odozvy alebo dynorfínu v nucleus accumbens spôsobuje účinok podobný antidepresíve. J Neurosci. 2002, 22: 10883-10890. [PubMed]
50. Spanagel R, Herz A, Shippenberg TS. Protichodné tonicky aktívne endogénne opioidné systémy modulujú mezolimbickú dopaminergnú dráhu. Proc Natl Acad Sci US A. 1992: 89: 2046 – 2050. [Článok bez PMC] [PubMed]
51. Hernandez G, Shizgal P. Dynamické zmeny dopamínového tonusu počas samo-stimulácie ventrálnej tegmentálnej oblasti u potkanov. Výskum správania. 2009, 198: 91-97. [PubMed]
52. Vy ZB, Chen YQ, Wise RA. Uvoľňovanie dopamínu a glutamátu v nucleus accumbens a ventrálnej tegmentálnej oblasti potkanov po laterálnej hypotalamickej samostimulácii. Neuroscience. 2001, 107: 629-639. [PubMed]
53. Hernandez G, Haines E, Rajabi H, Stewart J, Arvanitogiannis A, Shizgal P. Predpovedateľné a nepredvídateľné odmeny prinášajú podobné zmeny v dopamínovom tóne. Behaviorálne neurovedy. 2007, 121: 887-895. [PubMed]
54. Koob GF, Le Moal M. Závislosť a mozgový antireward systém. Annu Rev Psychol. 2008, 59: 29-53. [PubMed]
55. Walsh SL, Strain EC, Abreu ME, Bigelow GE. Enadolín, selektívny kappa opioidný agonista: porovnanie s butorfanolom a hydromorfónom u ľudí. Psychofarmakológia (Berl) 2001, 157: 151 – 162. [PubMed]
56. Dong Y, Green T, Saal D, Marie H, Neve R, Nestler EJ, et al. CREB moduluje excitabilitu neurónov nucleus accumbens. Nat Neurosci. 2006, 9: 475-477. [PubMed]
57. Roitman MF, Wheeler RA, Tiesinga PH, Roitman JD, Carelli RM. Hedonické a nucleus accumbens nervové reakcie na prirodzenú odmenu sú regulované averzívnou kondíciou. Learn Mem. 2010, 17: 539-546. [Článok bez PMC] [PubMed]
58. Derkach VA, Oh MC, Guire ES, Soderling TR. Regulačné mechanizmy receptorov AMPA v synaptickej plasticite. Nat Rev Neurosci. 2007, 8: 101-113. [PubMed]
59. Shippenberg TS, Zapata A, Chefer VI. Dynorphin a patofyziológia drogovej závislosti. Pharmacol Ther. 2007, 116: 306-321. [Článok bez PMC] [PubMed]
60. Jacobsen LK, Southwick SM, Kosten TR. Poruchy používania látky u pacientov s posttraumatickou stresovou poruchou: prehľad literatúry. Am J Psychiatry. 2001, 158: 1184-1190. [PubMed]
61. Swendsen J, Conway KP, Degenhardt L, Glantz M, Jin R, Merikangas KR a kol. Duševné poruchy ako rizikové faktory pre užívanie látok, ich zneužívanie a závislosť: výsledky z ročného sledovania Národného komorového prieskumu 10. Addiction. 2010, 105: 1117-1128. [Článok bez PMC] [PubMed]
62. Liu RT, zliatina LB. Generovanie stresu v depresii: Systematický prehľad empirickej literatúry a odporúčaní pre budúce štúdium. Clin Psychol Rev. 2010, 30: 582 – 593. [Článok bez PMC] [PubMed]
63. Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ. Neurónové mechanizmy závislosti: úloha učenia a pamäte súvisiaceho s odmenou. Annu Rev Neurosci. 2006, 29: 565-598. [PubMed]
64. McEwen BS, Gianaros PJ. Plasticita mozgu vyvolaná stresom a allostázou. Annu Rev Med. 2011, 62: 431-445. [PubMed]
;