Nadmerná expresia DeltaFosB v nucleus accumbens napodobňuje fenotyp ochrannej závislosti, ale nie ochranný fenotyp obohatenia životného prostredia (2014)

Front Behav Neurosci. 2014; 8: 297.

Publikované online Aug 29, 2014. doi:  10.3389 / fnbeh.2014.00297

PMCID: PMC4148937

abstraktné

Obohatenie životného prostredia vyvoláva ochrannú závislosť a depresiu fenotypov u potkanov, AFosB je transkripčný faktor, ktorý reguluje odmenu v mozgu a je vyvolaný psychickým stresom, ako aj drogami zneužívania. Úloha, ktorú zohráva AFosB v ochranných fenotypoch obohatenia životného prostredia, však nebola dobre študovaná. Tu demonštrujeme, že AFosB je diferencovane regulovaný u potkanov chovaných v izolovanom stave (IC) v porovnaní s tými v obohatenom stave (EC) v reakcii na stres alebo kokaín.

Chronické stresové alebo chronické liečenie kokaínom zvyšuje hladiny AFosB proteínu v jadre accumbens (NAc) potkanov IC, ale nie u potkanov EC v dôsledku už zvýšenej bazálnej akumulácie AFosB pozorovanej v podmienkach ES..

Vírusom sprostredkovaná nadmerná expresia AFosB v NAc škrupine u potkanov umiestnených v pároch (tj nezávisle od obohatenia / izolácie prostredia) zvyšuje reakciu operátora na sacharózu, keď je motivovaná hladom, ale znižuje reakciu u nasýtených zvierat. Nadmerná expresia AFosB navyše znižuje samo-podávanie kokaínu, zvyšuje vymiznutie vyhľadávaného kokaínu a znižuje opätovné zavedenie kokaínu vyvolaného opätovného podávania intravenóznej kokaínovej samosprávy; všetky nálezy správania v súlade s fenotypom obohatenia.

Na rozdiel od toho, nadmerná expresia AFosB nemenila odpovede potkanov umiestnených v pároch v niekoľkých testoch správania súvisiacich s úzkosťou a depresiou.

Takže AFosB v Napodobeniny škrupín NAc ochranný fenotyp závislosti, ale nie ochranný depresívny fenotyp obohatenia životného prostredia.

Kľúčové slová: [Prírastok]FosB, obohatenie životného prostredia, depresia, kokaínové podávanie, adeno-asociovaný vírus (AAV), nadmerná expresia

úvod

Životné skúsenosti, najmä v ranom štádiu života, majú hlboký vplyv na správanie zvierat počas života. Životné prostredie zohráva zásadnú úlohu v zraniteľnosti a odolnosti voči duševným poruchám u ľudí (Elisei et al., 2013; Akdeniz a kol., 2014; Kato a Iwamoto, 2014; van Winkel a kol., 2014). V modeloch hlodavcov bolo hlásené, že žijúci v obohatenom prostredí od odstavu cez mladú dospelosť vyvoláva ochranné fenotypy závislosti a depresie. (Green et al., 2002, 2003, 2010; Laviola a kol., 2008; Solinas a kol., 2008, 2009; El Rawas a kol., 2009; Thiel a kol., 2009, 2010). V tejto paradigme sú zvieratá zaradené buď do obohateného stavu (EC), v ktorom sú zvieratá umiestnené v skupine a majú denný prístup k novým objektom, alebo k izolovanému stavu (IC), v ktorom sú zvieratá umiestnené samostatne bez novosti alebo sociálneho kontaktu. Zvieratá chované v obohatenom stave, ktoré zahŕňajú sociálny kontakt, cvičenie a novosť, vykazujú menšie zosilnenie a hľadanie kokaínu alebo amfetamínu v intravenóznej paradigme intravenózneho užívania drog (Green et al., 2002, 2010). Okrem fenotypu závislosti táto expozícia obohatením produkuje antidepresívny účinok u zvieracích modelov depresie. (Green et al., 2010; Jha a kol., 2011). Obzvlášť obohatené zvieratá vykazujú znížené správanie podobné anedónii v teste preferencie sacharózy, menšie sociálne odstúpenie v teste sociálnej interakcie a menšiu nehybnosť v teste núteného plávania (FST). Napriek účinkom obohatenia podobných antidepresívam a antidepresívam, mechanizmy, ktoré sú základom týchto ochranných fenotypov obohatenia životného prostredia, nie sú úplne pochopené, hoci náš predchádzajúci výskum sa podieľal na zníženej aktivite transkripčného faktora, CREB, v nucleus accumbens (NAc ) pri sprostredkovaní niektorých účinkov obohatenia životného prostredia (Green et al., 2010; Larson a kol., 2011). Cieľom týchto štúdií diferenciálneho chovu je teda použitie základného vedeckého prístupu na identifikáciu molekulárnych mechanizmov pružnosti, ktoré môžu byť neskôr preložené na kliniku. Tento prístup je environmentálnym ekvivalentom dobre zavedených genetických stratégií, ako je selektívny chov (McBride et al., 2014).

Tu sa zameriavame na ďalší transkripčný faktor, AFosB, ktorý je v NAc indukovaný určitými formami stresu alebo prakticky všetkými drogami zneužívania, vrátane kokaínu, morfínu, alkoholu, nikotínu a amfetamínu (Hope et al., 1992; Kelz a Nestler, 2000; Perrotti a kol., 2004, 2008). Ako transkripčný faktor sa AFosB dimerizuje s proteínmi rodiny Jun, prednostne JunD, za vzniku aktívneho komplexu AP-1, ktorý sa viaže na element odpovede AP-1, čím sa zosilňuje alebo potláča transkripcia jeho cieľových génov (Nestler, 2001), hoci nový výskum naznačuje, že AFosB môže pôsobiť aj ako homodimér (Wang et al., 2012). Proteín AFosB je skrátená zostrihová variácia FosB gén, ktorý spôsobuje, že AFosB proteín nemá dve C-terminálne degrónové domény, čo zabraňuje proteínu AFosB z rýchlej degradácie pozorovanej u FosB a všetkých ostatných proteínov rodiny Fos. Pretože AFosB je v NAc mimoriadne stabilný, AFosB pôsobí v reakcii na akútne vs. chronické stimuly v porovnaní s inými proteínmi Fos veľmi odlišne. Pri opakovanej expozícii liečivám so zneužívaním alebo stresom sa proteín AFosB postupne akumuluje a pretrváva niekoľko dní až týždne, zatiaľ čo proteíny FosB a ďalšie proteíny Fos sú indukované len na krátky čas (hodiny) a po následnej expozícii sa vyvinie oslabená indukcia (Nestler et al., 2001; Nestler, 2008).

Význam AFosB nie je len to, že je vysoko indukovaný liekmi zneužívania a stresu, ale ukázalo sa, že manipulácia s AFosB v mozgu ovplyvňuje správanie zvierat. Selektívna indukcia AFosB v dynorfínových stredných ostnatých neurónoch u dospelých myší zvyšuje citlivosť lokomotora v reakcii na akútny a opakovaný kokaín, ako aj odmeňovanie odpovedí na kokaín v paradigme podmieneného miesta preferencie a posilňovanie paradigmy samosprávy (Kelz a kol., 1999; Kelz a Nestler, 2000; Colby a kol., 2003).

Hoci fenotypy ochranných závislostí a depresie boli podrobne opísané pre potkany obohatené o životné prostredie, možná úloha pre AFosB pri sprostredkovaní týchto ochranných fenotypov nebola úplne vyhodnotená. Predchádzajúce štúdie obohatenia životného prostredia ukázali, že v porovnaní so štandardným prostredím (SE) obohatené prostredie zvyšuje bazálne hladiny AFosB v D1 a D2 stredných ostnatých neurónoch striatálnych oblastí u myší. (Solinas a kol., 2009; Lobo a kol., 2013). Okrem toho obohatené potkany Wistar vykazovali zvýšené hladiny AFosB pozitívnych buniek v NAc a prefrontálnom kortexe v porovnaní so SE potkanmi, čo svedčí o možnej úlohe AFosB v fenotype protektívnej závislosti na nikotíne. (Venebra-Muñoz et al., 2014). Okrem toho nadmerná expresia AFosB v striatum myši zvyšuje denný beh kolesa, čo môže byť analogické so zvýšenou aktivitou potkanov v obohatenom prostredí. (Werme a kol., 2002).

V súčasnej štúdii sme predpokladali, že: (1) obohatenie prostredia by zvýšilo akumuláciu bazálnych hladín AFosB v NAc; a (2) táto akumulácia AFosB by prispela k ochranným účinkom obohatenia životného prostredia.

Materiály a metódy

zver

Na obohatenie životného prostredia boli samce potkanov Sprague-Dawley (Harlan, Houston, TX, USA) náhodne rozdelení do buď EC alebo IC bývania od postnatálneho dňa 21 do dňa 51. Potkany EC boli umiestnené v skupine (20 na klietku) vo veľkej kovovej klietke (70 × 70 × 70 cm) s niekoľkými tvrdými plastovými predmetmi (detské hračky, plastové nádoby, PVC rúrky atď.). Tieto objekty boli nahradené novými objektmi a preskupené do novej konfigurácie denne. IC potkany boli jednotlivo umiestnené v štandardných polykarbonátových klietkach. Krysy zostali v týchto podmienkach počas experimentov a všetky behaviorálne testy a biochemické testy začali po 51 dňoch veku (tj aspoň 30 dní obohatenia / izolácie). Pre nadmernú expresiu AFosB boli získané samce potkanov Sprague-Dawley (Harlan, Houston, TX, USA) s veľkosťou 225-250 g a párované v štandardných polykarbonátových klietkach predtým, ako boli stereotakticky injikované adeno-asociovaným vírusovým vektorom (AAV2). nadmerná expresia AFosB so zeleným fluorescenčným proteínom (GFP) alebo len GFP ako kontrola (pozri nižšie). Štandardné potkanie potkany a voda boli voľne dostupné pre všetky potkany s výnimkou testov správania a regulácie potravín. Všetky potkany sa udržiavali v kontrolovanom prostredí (teplota, 22 ° C; relatívna vlhkosť, 50%; a cyklus 12h svetlo / tma, svetlá na 600h) v kolónii schválenej Asociáciou pre hodnotenie a akreditáciu laboratórnych zvierat (AAALAC) , Všetky experimenty boli v súlade s NIH Sprievodcom pre starostlivosť a používanie laboratórnych zvierat a Inštitútom pre zdravotnú starostlivosť a používanie zvierat na University of Texas.

Obohatenie životného prostredia je zložená manipulácia pozostávajúca z novosti, spoločenského kontaktu a cvičenia. Dvojité bývanie poskytuje sociálny kontakt a predstavuje teda EC (pozri NIH Guide). Vhodnou kontrolnou skupinou pre stav s novinkou, sociálnym kontaktom a cvičením by teda bola skupina bez novosti, spoločenského kontaktu alebo cvičenia, stavu IC. IC potkany vykazujú menej príznakov chronického stresu ako potkany EC. Špecificky, potkany EC majú zväčšené nadobličky (Mlynarik et al., 2004), tupé reakcie CORT (Stairs a kol., 2011), zoslabila bezprostrednú skorú génovú indukciu (Zhang et al., pripravovaný rukopis) a akumuláciu AFosB (Solinas et al., 2009; Lobo a kol., 2013), všetky príznaky chronického stresu (Crofton et al., v prehľade).

Psychický stres

Obohatené a izolované potkany sa umiestnili do jednorazových mäkkých plastových hlodavčích záchytných zariadení (DecapiCone®, Braintree Scientific Inc., MA, USA) pre 60 min buď pre 1 deň (akútne) alebo 9 dni (opakované). Pre testy s krátkou expozíciou mRNA boli potkany 30 (potkany 5 na skupinu) dekapitované 30 min po začiatku posledného obdobia obmedzujúceho stresu, potkanie mozgy boli extrahované a NAc bol rozrezaný na analýzu mRNA. Pre imunohistochémiu boli potkany 12 perfundované fyziologickým roztokom a 4% paraformaldehydu, extrahované mozgy, post-fixované v 4% paraformaldehyde a skladované v 20% glycerole v 1xPBS pri 4 ° C. Potkanie mozgy sa rozrezali pri 40 μm zmrazovacím mikrotómom. Mozgy sa zbierali 24 h po poslednom strese, aby sa umožnilo degradácii proteínu FosB plnej dĺžky (Perrotti et al., 2008).

Intravenózna kokaínová samospráva s obohatením životného prostredia

Intravenózna implantácia katétra

Potkany sa anestetizovali použitím ketamínu (100 mg / kg IP) a xylazínu (10 mg / kg IP) a Silastický katéter sa vložil a upevnil v jugulárnej žile, opúšťajúc kožu na chrbte zvieraťa. Každý deň boli katétre podané infúziou 0.1 ml sterilného fyziologického roztoku obsahujúceho heparín (30.0 U / ml), draslík penicilínu G (250,000 U / ml) a streptokinázu (8000 IU / ml) na prevenciu infekcie a udržanie priechodnosti katétra po celú dobu trvania. experimentov.

Samospráva kokaínu s obohatením životného prostredia

Dvadsať obohatených a 20 izolovaných potkanov sa umiestnilo do operačných komôr 30 × 24 × 21 cm (Med-Associates, St. Albans, VT) a nechalo sa stlačiť páka na infúzie kokaínu (0.5 mg / kg / infúzia, dodávka NIDA liekov, Research Triangle Institute, NC, USA) alebo fyziologický roztok v pevne stanovenom pomere 1 (FR1) pre 2 h denne počas celkom 14 dní. Na udržanie podobného príjmu kokaínu medzi skupinami EC a IC bolo zaznamenané maximálne množstvo infúzií 30 na sedenie. Kapacita spracovania tkaniva bola obmedzená na vzorky 30, takže potkany s najnižšou odpoveďou z každej skupiny neboli spracované, pričom Ns 8 pre kokaín a 7 pre skupiny s fyziologickým roztokom. Preto neboli zistené žiadne rozdiely medzi EC / IC v celkovom príjme kokaínu alebo časovom priebehu infúzií medzi EC a IC potkanmi. Potkanie mozgy boli extrahované 3 h po začiatku posledného samopodania a NAc bol rozrezaný na analýzu mRNA a proteínu. Jedna strana NAc bola použitá pre Western blot, druhá strana použitá pre qPCR.

Nepodmienené podávanie kokaínu s obohatením životného prostredia

Pre priame porovnanie s predtým publikovanou literatúrou (Hope et al., 1994; Chen a kol., 1995), ES (\ tN = 12) a IC potkany (N = 12) sa intraperitoneálne (IP) podávali fyziologický roztok alebo 20 mg / kg kokaínu (IP) počas dňa (akútne) alebo 1 dní (opakované). Jedna vzorka EC sa stratila počas spracovania. Akútna skupina dostala injekcie fyziologického roztoku počas 9 dní a jednu injekciu kokaínu v deň 8, takže všetci potkany dostali rovnaký počet injekcií. Mozgy boli extrahované 9 min po poslednej injekcii a NAc disekovaná na analýzu mRNA.

Kvantifikácia mRNA pomocou qPCR

RNA bola extrahovaná homogenizáciou v RNA STAT-60 (Teltest, Friendswood, TX), separáciou RNA z DNA a proteínu s použitím chloroformu a vyzrážaním celkovej RNA izopropanolom. Kontaminujúca DNA bola odstránená (TURBO DNA-free, Life Technologies, CA, USA) a 5 ug purifikovanej RNA bola reverzne transkribovaná do cDNA (syntéza SuperScript III First Strand: Invitrogen katalóg # 18080051). AFosB mRNA sa kvantifikovala použitím kvantitatívnej PCR v reálnom čase (SYBR Green: Applied Biosystems, Foster City, CA) na rýchlom termocykleri Applied Biosystems 7500 s primérmi navrhnutými na detekciu len AFosB (forward: AGGCAGAGCTGGAGTCGGAGAT; reverz: GCCGAGGACTTGAACTTCACTCG) a normalizovaný na priméry navrhnuté na detekciu potkanieho GAPDH (dopredu: AACGACCCCTTCATTGAC; reverz: TCCACGACATACTCAGCAC). Všetky priméry boli pred experimentmi validované a analyzované na špecificitu a linearitu (Alibhai et al., 2007).

Western blot

Pravá strana NAc z kokaínových alebo fyziologicky podávaných EC a IC potkanov bola homogenizovaná v pufri obsahujúcom sacharózu, Hepesov tlmivý roztok, fluorid sodný, 10% SDS a inhibítory proteázy a fosfatázy (Sigma-Aldrich: P-8340, P -2850, P-5726). Koncentrácia proteínu bola hodnotená použitím súpravy Pierce BCA Protein Assay Kit (Thermo Scientific, IL, USA). Pretože proteín extrahovaný z jedného potkana nestačil na analýzu, vzorky 2 z rovnakej skupiny sa spojili dohromady, čím sa získali vzorky 4 pre každú skupinu. Vzorky proteínov boli denaturované pri 95 ° pre 5 min a testované na 10-20% polyakrylamidovom gradientovom géli (Criterion TGX, Bio-Rad Laboratories, CA, USA), potom boli prenesené na membránu polyvinylidénfluoridu (PVDF) (Millipore, MA, USA). ). Membrána bola blokovaná blotom blotting (nonfat dry milk), inkubovaná s primárnou protilátkou AFosB (králik, 1: 1000, #2251, Cell Signaling Technology, MA, USA) a primárnou protilátkou p-aktínu (myš, 1: 1000 Celí Signaling Technology, MA, USA), premyté TBST a potom inkubované s fluorescenčnými sekundárnymi protilátkami (donkey anti-králik (780 nm), oslí anti-myš (680 nm), 1: 15000, Li-Cor Biosciences, NE, USA). Potom sa zobrazili Western bloty (Odyssey, Li-Cor Biosciences, NE, USA) a hladiny proteínov kvantifikované softvérom Odyssey.

imunohistochémia

Pre obrázok Figure11 (N 3), bunky obsahujúce AFosB boli vizualizované a počítané prostredníctvom imunohistochemického značenia AFosB v NAc rezoch zafarbených DAB (DAB peroxidázová substrátová súprava, Vector Laboratories, CA, USA). Mozgy sa extrahovali, po fixácii, kryokonzervovali a rozdelili do rezov 40 μm obsahujúcich NAc na klznom zmrazovacom mikrotóme (Leica Biosystems, IL, USA). Rezy zostali plávajúce a boli opláchnuté 1xPBS predtým, ako boli ukončené endogénne peroxidázy, pred blokovaním s 3% normálnym kozím sérom (Jackson ImmunoResearch, PA, USA) s 0.3% tritonom a avidínom D (Vector Laboratories, CA, USA). Rezy NAc sa inkubovali s primárnou protilátkou FosB cez noc (1: 1000, Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX, USA) s 3% kozím sérom, 0.3% triton, 1xPBS a roztokom biotínu (Vector Laboratories, CA, USA). Aj keď táto protilátka rozpoznáva FosB aj AFosB, predchádzajúce Western blot štúdie ukázali, že pri 24 h po stimulácii je prevažná väčšina imunohistochemického signálu zložená z AFosB, pretože FosB degraduje dobre pred 24 h (Perrotti et al., 2008). Po premytí sa rezy inkubovali s biotinylovanou kozou anti-králičou sekundárnou protilátkou IgG (Vector Laboratories, CA, USA), kozím sérom a 1xPBS. Potom sa rezy inkubovali s farbivom peroxidázy komplexu avidín-biotín (ABC) pre 15 min (Thermo Scientific, IL, USA). Nakoniec sa pridali rezy, dehydratovali sa s použitím etanolu a CitriSolv (Fischer Scientific, MA, USA) a zakryli sa s DPX (Fisher Scientific). Na počítanie buniek sa z každého zvieraťa odobrali rezy z Bregma + 1.80 do + 1.44. Celkový počet AFosB imunopozitívnych buniek sa spočítal zo štyroch NAc rezov z jadra a škrupiny každého potkana.

Obrázok 1  

Stres a [Prírastok]FosB u potkanov EC a IC. (A-D) Reprezentatívne imunohistochemické DAB farbenie AFosB v NAc shell a jadre IC (A a B) a ES (\ tC a D) potkany s (B a D) a bez (A a C) opakovaný stres (N = 3). (E) kvantifikácia ...

Nadmerná expresia adeno-asociovaného vírusu [Prírastok]FosB

Vektor založený na AAV2, ktorý exprimuje AFosB a humanizovaný renilla GFP (hrGFP; Winstanley et al., 2007, 2009,b) alebo kontrolný vektor hrGFP (N = 10 každý) bol injikovaný bilaterálne do potkanej NAc. Pretože nie sú žiadne osoby s IC, boli v tejto štúdii namiesto potkanov IC použité krysy, ktoré boli umiestnené v dvojiciach, aby sa zvýšila relevantnosť pre vedeckú komunitu demonštrovaním účinkov AFosB. nezávislý paradigmy ES / IC. Ako kontrola sa použil AGF exprimujúci hrGFP, ktorý však nadexprimuje AFosB. Expresia AFosB in vivo sa potvrdilo imunofluorescenčným farbením s FosB primárnou protilátkou (1: 200, Rabbit, Cell Signaling Technology, MA, USA). AAV vektory sa injektovali do NAc shell bilaterálne (1 μl / strana nad 10 min) s použitím súradníc (AP = 1.7, L = 2.0, D = −6.5). Testy správania začali 3 týždne po stereotaxickej operácii. Presné umiestnenie bolo stanovené imunohistochemicky po ukončení behaviorálneho testovania.

Sacharóza neofóbia

AFosB nadmerne exprimoval potkany (N = 10) a kontrolné potkany (N = 8) boli spracované pre 1 týždeň pred začiatkom testov správania. Na testovanie správania podobného úzkosti boli potkany hodnotené na neofóbiu na novú chuť (sacharózu). Potkany sa oddelili do jednotlivých klietok a voda sa odstránila v zariadení 1600 h. Štandardné fľaše potkanovej vody boli naplnené roztokom 1% hmotn./obj. Sacharózy v normálnej „vodovodnej“ vode potkanov a odvážené pred umiestnením do každej klietky pri 1800 h. Po 30 min boli fľaše odstránené a znovu zvážené a bol vypočítaný rozdiel hmotnosti fliaš sacharózy pred a po teste. Potom sa sacharóza nahradila na klietkach počas ďalších 2 dní, aby sa krysy oboznámili s príchuťou sacharózy pred testom preferencie sacharózy.

Zvýšené plus bludisko

Ďalší test anxiózneho správania, zvýšené plus bludisko (EPM), sa testoval 2 dní po sacharózovej neofóbii. EPM meria vektorovo modifikované prieskumné správanie v novom prostredí a produkujúcom úzkosť (Green et al., 2008). Dve uzavreté ramená a dve otvorené ramená (Med Associates Inc., VT, USA) s rozmermi 12 x 50 cm boli 75 cm nad podlahou a na vstupe do každého ramena boli vytvorené fotoobaly. Čas strávený na otvorených ramenách bol monitorovaný na 5 min prestávkami fotobeamu s použitím softvéru Med-PC.

Defekácia vyvolaná studeným stresom

Deň po EPM sa použil tretí test úzkosti: defekácia v reakcii na mierne stresujúce prostredie (chlad). Polykarbonátové myšacie klietky (33 × 17 × 13 cm) boli predchladené na ľade pre 10 min. Potkany sa umiestnili do klietok na ľade pre 30 min a počet fekálnych boli zaznamenané každý 5 min.

Sociálny kontakt

Nasledujúci deň sa meralo správanie podobné depresii pomocou testu sociálnej interakcie. Pred testovaním boli potkany oddelené pre 24 h. V deň testu sa potkany umiestnili do nového prostredia (plastová nádoba, 45 x 40 × 45 cm), pričom ich klietka a správanie sa zaznamenali pre 30 min. Množstvo času, počas ktorého sa pár potkanov, ktorí sa navzájom ošetrovali, meralo skúšajúcim pracovníkom, ktorý bol slepý voči stavu potkanov.

Prednosť sacharózy

Po sociálnom kontakte bol test preferencie sacharózy použitý ako model anhedónie. Potkany umiestnené v pároch boli oddelené v 1600 h s jedlom, ale nemali prístup k vode pre 2 h. Na 1800 h boli na každú klietku umiestnené dve vopred odvážené fľaše s vodou, jedna obsahovala vodu, druhá 1% roztok sacharózy vo vode. Fľaše s vodou boli umiestnené do normálnej polohy, zatiaľ čo sacharóza bola umiestnená približne vo vzdialenosti 10 cm. Fľaše boli vybraté a po 15 min.

Lokomotorická aktivita

Tri dni po preferencii sacharózy sa lokomotorická aktivita hodnotila za normálnych svetelných podmienok umiestnením potkanov do priehľadných Plexiglasových komôr (40 × 40 x 40 cm) s tenkou vrstvou podstielky, obklopenou dvoma fotonosnými matricami 4 × 4, jeden 4 cm nad ním zem a jeden 16 cm nad zemou na zaznamenanie horizontálnej ambulantnej a vertikálnej aktivity. Prestávky fotobeamu boli monitorované na 2 h modifikovaným systémom aktivity na otvorenom poli (San Diego Instruments, CA, USA).

Test núteného plávania

Posledným spontánnym testom správania bol FST, model citlivý na antidepresíva. Potkany sa umiestnili do valca Plexiglas naplneného približne 14 L s teplotou miestnosti (24 ± 0.5 °) vodou pre 15 min na Session 1 a 5 min na Session 2 nasledujúci deň. Potkany sa sušia a umiestnia sa späť do ich domácich klietok. Aktivita plávania bola zaznamenaná videom a latencia k prvej perióde imobility (1 s) a celkový čas imobilný bol stanovený pre Session 2 výskumníkom, ktorý bol slepý k podmienkam.

Reakcia operátora reagujúceho na sacharózu

Kontrolné potkany AAV a potkany nadmerne exprimujúce AFosB boli regulované na 85% hmotnosti voľnej potravy počas 7 dní. Všetky potkany boli vycvičené na lisovanie na pelety so sacharózou (Bio-Serv, NJ, USA) na programe FR1 posilnenia pre 15 min sedenia na 5 po sebe idúcich dňoch. Potkanom sa potom poskytol voľný prístup k potravinám po dobu 3 dní a opäť sa nechali stlačiť na stlačenie sacharózových peliet v rozvrhu FR1 pre 15 min, tentoraz pri 100% voľnej hmotnosti krmiva.

Kokaínová samospráva

Nadobudnutia

Jeden týždeň po chirurgickom zákroku katétra (ako je opísané vyššie) boli všetky krysy (kontrolné potkany 7 a potkany 10 AFosB nadmerne exprimujúce potkany, jeden kontrolný potkan stratený z chirurgického zákroku katétra) umiestnené do operačných komôr 30 × 24 × 21 cm (Med-Associates, St. Albans, VT) a nechali si sami podávať 0.2 mg / kg / infúznu jednotkovú dávku kokaínu pre 2 h na sedenie počas 4 dní; potom 0.5 mg / kg / infúzia počas 3 dní v režime FR1. Každá infúzia bola podávaná intravenózne v objeme 0.01 ml cez 5.8 s. Infúzia bola signalizovaná osvetlením dvoch cue svetiel pre 20 s, čo signalizovalo časový limit, počas ktorého nebolo možné dosiahnuť ďalšie infúzie.

Zánik

Pretože chronická expozícia kokaínu by pravdepodobne indukovala akumuláciu AFosB u kontrolných potkanov, čo by spôsobilo, že potkany v obidvoch vektorových podmienkach by mali vysoké hladiny AFosB v mozgu, potkany boli obmedzené na svoje domáce klietky po dobu 4 dní bez vlastného podávania, aby sa umožnilo Hladiny AFosB proteínu sa znižujú u potkanov kontrolného vektora. Po abstinencii po 4 dňoch sa potkany umiestnili do operačnej komory a nechali sa podávať sami fyziologický roztok namiesto kokaínu v časovom rámci FR1 pre 1 h relácie po 3 po sebe idúce dni.

Odozva dávky s fixným pomerom

Každému potkanovi (kontrola a nadmerná expresia AFosB) bolo umožnené, aby si 0.00325, 0.0075, 0.015, 0.03, 0.06, 0.125, 0.25, 0.5, 1, 5, 30, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX mg / kg / infúzny kokaín, podávali každý deň vo FRXNUMX po sebe idúcich dňoch. Potkanom sa podávala každá dávka kokaínu pre XNUMX min.

Obnovenie v dôsledku kokaínu

Potkany podstúpili postup opätovného zavedenia v rámci zasadnutia. Potkany dostávali 0.5 mg / kg / infúziu v režime FR1 pre 60 min, po ktorom nasledoval 3 h extinkcie (s kontingentnými kokaínovými podnetmi). Ďalej dostali IP injekciu (Green et al., 2010) kokaínu z jednej z piatich dávok (0, 2.5, 5, 10 alebo 20 mg / kg) v náhodnom poradí pre každého potkana v rámci 5 relácií reinštitúcie. Posledná fáza 3 h relácie bola opätovná reakcia, opäť s kokaínovými podnetmi, ale stále bez infúzií kokaínu. Po každej kokaínom indukovanej relácii opätovného začatia sa potkanom podávali 2 intervenčné dni vysokej dávky (0.5 mg / kg / infúzia) kokaínu na FR1 pláne pre 2 h, aby sa udržala vysoká miera reakcie v rámci relácií. Počas procesu samo-podávania kokaínu katétre niektorých potkanov postupne stratili priechodnosť; preto boli v tejto analýze použité údaje o kontrolných potkanoch 6 a potkanoch s nadmernou expresiou 7 AFosB.

Štatistická analýza

Na porovnanie štyroch liečebných skupín sa uskutočnili dvojcestné analýzy rozptylu (ANOVA) a dvojcestné opakované merania ANOVA a na porovnanie rozdielov medzi podmienkami sa použili plánované porovnania. Signifikantnosť medzi iba dvoma stavmi bola analyzovaná pomocou Studentovho testu t-test. všetko tnajpresnejšie údaje prešli Shapiro-Wilkovým testom normality. Všetky údaje sú vyjadrené ako priemer ± SEM. Štatistická významnosť bola stanovená na p <0.05. Všetky obohatené krysy pre jeden experiment boli umiestnené v jednej klietke, ale považovali sa za samostatné subjekty, čo malo implikácie týkajúce sa problému potenciálnej pseudoreplikácie.

výsledky

EC potkany vykazujú vyššie bazálne hladiny [Prírastok]FosB u NAc ako IC potkanov

V porovnaní s IC potkanmi majú EC potkany významne vyšší počet AFosB pozitívnych buniek v oboch NAc jadrách (t(4) = -3.31, p <0.05) a škrupina (t(4) = -6.84, p <0.05) (obrázky 1, C, E, F), naznačuje, že bazálny tón AFosB je vyšší u EC potkanov v porovnaní s IC potkanmi, Okrem toho výsledky Western blot ukázali silný trend u potkanov s EC fyziologickým roztokom, ktoré mali vyššiu bazálnu hladinu proteínu AFosB v NAc v porovnaní s potkanmi s IC fyziologickým roztokom (t(6) = -2.03, p = 0.089; figúra Figure2A) 2) pomocou dvojitého testu. Avšak vzhľadom na zvýšenú expresiu na obrázkoch 1-F a zvýšenie pozorované v iných článkoch (Solinas et al., 2009), sme si istí v tomto zmysle. Zistenia Western blot tiež overujú, že prakticky celá imunoreaktivita podobná FosB detegovaná imunohistochémiou bola AFosB a nie FosB, ktorý nebol detegovateľný pri 24 h.

Obrázok 2  

Kokaín a [Prírastok]FosB u potkanov EC a IC. (A-B) Priemerný proteín AFosB (A) a mRNA (B) (± SEM) v NAc po 14 dňoch samoliečenia fyziologickým roztokom alebo kokaínom u IC a EC potkanov (N = 7 – 8). Červené pásy v paneli a označujú ...

[Prírastok]FosB je diferencovane indukovaný u EC a IC potkanov stresom

Významný hlavný účinok opakovaného obmedzujúceho stresu bol v oboch škrupinách (F(1, 8) = 16.6, P <0.005) a jadro (F(1, 8) = 7.9, P <0.05) NAc a hlavný účinok obohatenia životného prostredia v škrupinách (F(1, 8) = 22.3, P <0.005; Čísla 1-F). Ešte dôležitejšie je, že interakcia medzi stresom a obohacovaním životného prostredia bola významná aj v oboch oblastiachF(1, 8) = 25.6, P <0.01) a jadro (F(1, 8) = 6.7, P <0.05). Interakcia bola taká, že po opakovanom obmedzujúcom strese sa počet ICFosB pozitívnych buniek významne zvýšil u IC potkanov, zatiaľ čo tento počet sa u EC potkanov po opakovanom strese nezmenil.

Na ďalšie skúmanie toho, ako je AFosB dynamicky regulovaný akútnym versus opakovaným stresom a na umožnenie porovnania s predchádzajúcim výskumom (Alibhai et al., 2007), indukcia AFosB mRNA bol študovaný s akútnym a opakovaným obmedzujúcim stresom (obrázok č. \ t (Figure1G) .1G). Významný hlavný vplyv stresu (F(2, 24) = 31.9, P <0.001) a obohatenie životného prostredia (F(1, 24) = 5.1, P <0.05). U IC potkanov bola mRNA AFosB po akútnom obmedzujúcom strese silne indukovaná. Avšak pri opakovanom strese bola indukcia AFosB mRNA významne zoslabená v porovnaní s akútnou indukciou. Došlo tiež k významnej interakcii (F(2, 24) = 4.6, P <0.05), čo dokazuje, že akútna indukcia mRNA AFosB bola u potkanov EC nižšia v porovnaní s potkanmi IC. Teda EC potkany majú vyššie bazálne hladiny AFosB proteín v NAc, ale menej AFosB mRNA indukcia v reakcii na akútny stresor.

[Prírastok]FosB je diferenciálne indukovaný kokaínom v NAc EC a IC potkanov

Na zistenie, či potkany EC a IC reagujú odlišne na kokaín, sme študovali reguláciu proteínu AFosB a mRNA v potkaních NAc po samopodávaní kokaínu (obrázky 2, B v tomto poradí). Western blot odhalil významný hlavný účinok kokaínu (F(1, 12) = 24.9, P <0.001) a významná interakcia (F(1,12) = 5.5, P <0.05). Interakcia bola taká, že ΔFosB sa zvýšil viac u IC potkanov ako u EC potkanov (obrázok (Figure2A) .2A). Po vlastnom podaní kokaínu boli hladiny AFosB proteínu významne zvýšené iba u IC potkanov. Čo sa týka hladín mRNA, výsledky qPCR tiež odhalili významný hlavný účinok kokaínu (F(1, 26) = 47.1, P <0.001) a hlavný účinok obohatenia životného prostredia (F(1, 26) = 13.8, P <0.005). Aj keď boli celkové hladiny u EC potkanov nižšie, obe skupiny zvýšili mRNA AFOSB (obrázok (Figure2B2B).

Hoci údaje o proteínoch podporovali pôvodnú hypotézu, predpokladali sa z obrázku Figure1G1G že potkany EC by vykazovali menej mRNA indukcia v porovnaní s izolovanými potkanmi vo vyššie uvedenom experimente s kokaínom, ktorý sa nestal, pravdepodobne preto, že obrázok Figure1G1G využil 30 min časový bod a kokaínový experiment použil 3 h časový bod. Na ďalšie vyšetrenie hypotézy mRNA sa použil 30 min časový bod na preskúmanie akútnej aj opakovanej liečby kokaínom ako lepšieho porovnania s obrázkom. Figure1G.1G, Vzhľadom na to, že akútne samopodanie kokaínu je z hľadiska povahy problematické (tj akvizičné učenie), potkany EC a IC dostávali akútne alebo 9 dni opakovaných nekonvenčných IP injekcií kokaínu (20 mg / kg). Ako sa predpokladalo, existoval výrazný hlavný vplyv obohatenia životného prostredia (F(1, 17) = 14.3, P <0.005), ale hlavný účinok liečby kokaínom (F(2, 17) = 3.4, P = 0.057) a interakcie (F(2, 17) = 3.4, P = 0.055) ukázal iba silné trendy s dvojitým testom. Avšak vzhľadom na to, že sme mali smerové hypotézy z obr Figure1G, 1Gpodľa nášho názoru sme veľmi spokojní, že potkany EC vykazujú nižšiu indukciu ako potkany IC (obrázok č (Figure2C2C).

Nadmerná expresia [Prírastok]FosB v NAc škrupine napodobňuje fenotyp závislý na ochrannom obohatení

Aby sa preskúmal účinok AFosB na správanie potkanov nezávisle od obohatenia / izolácie prostredia (tj aby sa tieto výsledky stali relevantnejšími pre štúdie mimo ES / IC), adeno-asociovaný vírus (AAV) sa použil na nadmernú expresiu AFosB bilaterálne v NAc in non-obohatené krysy s dvojitým umiestnením. Podľa našich predchádzajúcich štúdií je NAc škrupina najcitlivejšia na kontrolu depresie a správania pri užívaní / vyhľadávaní liekov, takže AAV vektory boli v tejto štúdii injektované do NAc shell (Green et al., 2006, 2008, 2010). číselné údaje 3, B ukazujú reprezentatívnu imunohistofluorescenciu AFosB s kontrolným vektorom (panel A, tj endogénna expresia AFosB) a vektor nadmerne exprimujúci AFosB (panel B) v NAc shell.

Obrázok 3  

Nadmerná expresia [Prírastok]FosB v NAc škrupine napodobňuje ochranný fenotyp závislosti na životnom prostredí. (A-B) Reprezentatívna imunohistochémia AFosB pre kontrolu hrGFP (A) a nadmerne exprimujúce AFosB (B) AAV vektory. ...

Po potvrdení titra, in vivo Expresia a všeobecné umiestnenie vírusového vektora, najprv sme študovali účinok nadmernej expresie AFosB v modeloch úzkosti. Nadmerná expresia AFosB v škrupine NAc nebola dostatočná na reprodukciu anxiogénneho účinku obohatenia životného prostredia v neofóbiu sacharózy a defekáciu paradigiem indukovaných studeným stresom. (údaje nie sú zobrazené). Okrem toho nebol žiadny vplyv na EPM (údaje nie sú uvedené). Pretože obohatenie životného prostredia vyvoláva u potkanov antidepresívny účinok, uskutočnili sme ďalšie testy súvisiace s depresiou na potkanoch nadmerne exprimujúcich AFosB. Podobne ako pri modeloch úzkosti, výsledky ukázali, že nadmerná expresia AFosB v škrupine NAc nebola dostatočná na zníženie správania podobného depresii v teste preferencie sacharózy, teste sociálnej interakcie alebo testu FST. (údaje nie sú zobrazené).

V paradigme obohatenia životného prostredia EC potkany vykazujú nižšiu bazálnu lokomotorickú aktivitu ako IC potkany (Bowling et al., 1993; Bowling a Bardo, 1994; Smith a kol., 1997; Green a kol., 2003, 2010). Na preskúmanie účinku nadmernej expresie AFosB v NAc škrupine sa testovala spontánna lokomotorická aktivita na 120 min. Pomocou dvojitého testu výsledky ukázali, že nadmerná expresia AFosB v NAc škrupine spôsobila silný trend zníženej bazálnej lokomotorickej aktivity u potkanov (obrázok (Figure3C; 3C; t(16) = 1.84, p = 0.084). Napriek tomu, že nie sú dosť štatisticky významné s dvojitým testom, tieto údaje sú stále zaujímavé vzhľadom na to, že sú v súlade s našou explicitnou smerovou hypotézou založenou na Green et al. (2010), čo je v súlade s účinkom obohatenia životného prostredia.

INa rozdiel od depresívnych a úzkostných modelov bola nadmerná expresia AFosB v NAc škrupine schopná produkovať EC-podobný fenotyp vo viacerých paradigmách závislosti / zosilnenia. jaV teste samoaplikácie pri operácii s peletami sacharózy bola signifikantná interakcia medzi nadmernou expresiou AFosB a motiváciou hladu u potkanov (F(1, 16) = 7.4, P <0.01). Potkany nadmerne exprimujúce ΔFosB v NAc škrupine trvali významne viac pelety zo sacharózy za podmienok, ktoré sú motivované hladom (tj pri telesnej hmotnosti 85% voľného krmiva), ale menej peliet pri nízkej motivácii (tj 100% voľnej hmotnosti krmiva; Figure3D), 3D), ktorý dokonale napodobňuje EC fenotyp (Green et al., 2010).

V paradigme obohatenia životného prostredia vykazovali potkany ES znížené správanie pri hľadaní kokaínu pri zániku a opätovnom zavedení kokaínu. (Green et al., 2010). Užívanie kokaínu a hľadanie správania sa teda merali u potkanov exprimujúcich AFosB s použitím paradigmy intravenózneho podávania kokaínu. Ako model túžby, paradigma extinkcie kokaínu ukázala, že nadmerná expresia AFosB v škrupine NAc znížila správanie pri hľadaní drog.r (F(1, 15) = 6.7, P <0.05; Obrázok Figure3E) .3E). Významný bol aj významný účinok zasadnutia (F(2, 30) = 74.0, P <0.001). Pri udržiavacej odpovedi podľa harmonogramu FR1 sa vyskytol významný hlavný účinok dávky (F(7, 105) = 222.6, P <0.001) a významná interakcia (F(7, 105) = 2.3, P <0.05) pri kumulatívnom príjme kokaínu. Povaha interakcie bola taká, že rozdiely boli zjavné iba pri vyšších dávkach kokaínu (obrázok XNUMX) (Figure3F) .3F). Nakoniec, pri opätovnom zavedení kokaínu bol významný hlavný účinok dávky (\ tF(4, 44) = 15.5, P <0.001) a trend hlavného účinku nadmernej expresie ΔFosB pomocou dvojstranného testu (F(1, 11) = 4.1, P = 0.067). Avšak vzhľadom na smerovú hypotézu od Green et al. (2010) a štatisticky významné a konzistentné výsledky na obrázkoch 3D, E, Fje pravdepodobné, že AFosB znižuje reinštitúciu (Obr (Figure3G) .3G). Reakcia v dávke 10 mg / kg bola významne nižšia u potkanov exprimujúcich AFosB. Výsledky ako celok naznačujú, že nadmerná expresia AFosB v škrupine NAc u potkanov znižuje užívanie kokaínu a hľadá správanie, čo je v súlade s behaviorálnymi účinkami obohatenia životného prostredia.

Diskusia

Zraniteľnosť jednotlivcov voči závislosti a depresii je silne ovplyvnená environmentálnymi faktormi. Obohatenie životného prostredia je paradigmou, ktorá manipuluje so životným prostredím zvierat a vytvára ochranné účinky proti mnohým psychiatrickým stavom. AFosB hrá kľúčovú úlohu pri regulácii funkcie odmeňovania vo viacerých oblastiach mozgu, vrátane NAc a dorzálneho striata (Koob et al., 1998; Wise, 1998; Wallace a kol., 2008; Grueter a kol., 2013; Pitchers a kol., 2013). V tomto projekte sme študovali dynamickú reguláciu AFosB obmedzujúcim stresom a kokaínom u obohatených a izolovaných potkanov. Hlavné zistenia tohto projektu sú:

(1) EC potkany majú zvýšené hladiny AFosB v NAc na základnej úrovni v porovnaní s IC potkanmi;

(2) len IC potkany akumulujú ďalší proteín AFosB s opakovaným stresom;

(3) EC potkany vykazovali zoslabenú indukciu AFosB mRNA po strese alebo kokaíne; a

(4) nadmerne exprimujúce AFosB v NAc párovo umiestnených potkanov napodobňuje ochranný fenotyp závislosti, ale nie fenotyp ochrannej depresie.

Z publikovanej literatúry možno očakávať, že transgénne myši s nadmernou expresiou AFosB vykazujú zvýšenú citlivosť na odmeňovanie kokaínu a samodávkovanie pri nízkych dávkach liekov (Kelz a kol., 1999; Colby a kol., 2003; Vialou a kol., 2010; Robison a kol., 2013), že potkany s nadmernou expresiou AFosB v súčasnom experimente by vykazovali zvýšený sklon k samo-podávaniu a vyhľadávaniu kokaínu. IV súčasných experimentoch však nadmerná expresia AFosB v NAc škrupine znížila príjem kokaínu a hľadanie kokaínu počas zániku a opätovného uvedenia na trh, čo svedčí o zníženej motivácii kokaínu. Rozdiel by mohol byť spôsobený skutočnosťou, že transgénne myši exprimovali AFosB v celom striate, ale len v bunkách dynorphinu + (Colby a kol., 2003). V súčasnom experimente bol AFosB nadmerne exprimovaný prostredníctvom AAV vektora, ktorý infikuje dynorfín + a enkefalín + neuróny. Po druhé, súčasná štúdia sa zameriavala skôr na NAc shell ako na celú striatálnu oblasť.

Okrem fenotypu závislosti vytvára obohatenie životného prostredia u potkanov antidepresívne a anxiogénne profily. (Green et al., 2010; Vialou a kol., 2010). V tejto štúdii nadmerná expresia AFosB v NAc nedokázala vyvolať účinky v žiadnej z troch depresií alebo troch testov úzkosti., Hoci existuje mnoho možných faktorov, ktoré môžu prispieť k AFosB napodobňujúcemu závislosť na obohatení, ale nie fenotypu depresie, je možné, že NAc shell je dominantnejší pre správanie závislé od závislosti, zatiaľ čo správanie súvisiace s depresiou môže byť sprostredkované pevnejšie inými regiónmi. Súčasné zistenia sú v rozpore so štúdiami v USA myši kde nadmerná expresia AFosB v NAc (kde nie je možné spoľahlivo odlíšiť škrupinu od jadra) vyvolala silné antidepresívne účinky v niekoľkých testoch správania (Vialou et al., 2010). Jedným z možných dôvodov je, že môže byť ľahšie vidieť účinok AFosB na ťažké modely stresového správania, ako je sociálny porážkový stres. Súčasná štúdia nadmernej expresie skúmala správanie podobné depresii v neprítomnosti závažného stresora.

Dôsledne počas tejto štúdie vysoké bazálne hladiny AFosB (napr. Z obohatenia, opakovaného stresu alebo kokaínu) korelovali so slabšou následnou indukciou AFosB. To môže znamenať stropný efekt, bez zvýšenej indukcie na vrchole zvýšených bazálnych hladín proteínu. Je tiež možné, že nahromadené hladiny AFosB sa môžu spätne viazať, aby sa inhibovala ďalšia indukcia AFosB mRNA po strese alebo kokaíne ako negatívnej spätnoväzbovej slučke. Napríklad, EPotkany C mali vysoké hladiny AFosB a vykazovali oslabenú indukciu AFosB po strese alebo kokaíne. To podčiarkuje negatívnu koreláciu medzi hladinami proteínu AFosB a jeho indukciou mRNA. Negatívna spätná väzba akumulovaného AFosB tiež zodpovedá za oslabenú indukciu AFosB s opakovaným stresom u IC potkanov.

Aby sme boli jasní, neuvádzame žiadne tvrdenia, že paradigma obohatenia životného prostredia má priamu translačnú relevanciu, keďže v skutočnej deprivácii je veľmi málo detí (treba poznamenať, že sociálno-ekonomická deprivácia sa nerovná environmentálnej deprivácii). Užitočnosť tejto paradigmy spočíva v tom, že ide o neléčivú, nechirurgickú, negenetickú manipuláciu, ktorá produkuje ochranné behaviorálne fenotypy pre závislosť a depresiu, ktoré možno využiť v laboratórne kontrolovanom prostredí ako základný vedecký nástroj na identifikáciu molekulárnych mechanizmov. základnou odolnosťou voči psychiatrickým stavom. Doterajší výskum podrobne opísal fenotypy správania (Bowling et al., 1993; Bowling a Bardo, 1994; Bardo a kol., 1995; Green a kol., 2002, 2003; El Rawas a kol., 2009) a novšie štúdie (Solinas et al., 2009; Green a kol., 2010; Lobo a kol., 2013), spolu so súčasnou štúdiou poskytujú informácie o transkripčných mechanizmoch, ktoré sú základom týchto behaviorálnych fenotypov. V súčasnosti sa skúmajú downstream transkripčné cieľové gény / proteíny produkujúce ochranné fenotypy (Fan et al., 2013,b; Lichti a kol., 2014).

Naša koncepcia obohatenia životného prostredia spočíva v tom, že obohatenie je kontinuum s izoláciou na nízkom konci a úplným obohatením na vrchole. "Úplné obohatenie je v tomto prípade definované ako prostredie, v ktorom sú subjekty vystavené novosti, neohrozujúcemu spoločenskému kontaktu s nešpecifikovanými jedincami a majú dovolené priestory a predmety na cvičenie. Tvšetky tieto tri faktory predstavujú zloženú podmienku „obohatenia“, pretože každá z nich odmeňuje a každé uvoľňuje dopamín v NAc a ako taký aktivuje spoločný neurobiologický obvod (Louilot a kol., 1986; Calcagnetti a Schechter, 1992; Crowder a Hutto, 1992; Rebec a kol., 1997; Bevins a kol., 2002). V tejto koncepcii sa izolácia považuje za kontrolnú skupinu, pretože predstavuje absenciu manipulácie (tj obohatenie; Crofton et al., V prehľade). Sú však možné aj iné koncepcie. V jednej alternatívnej koncepcii je kontinuum rovnaké, ale izolačná skupina je experimentálna skupina a obohatenou skupinou je kontrola. jan tento model, zbavujúci subjekty normálneho obohatenia is skutočnú manipuláciu. IV tomto prípade by sa namiesto toho, že obohacovanie je ochranné, dalo povedať, že izolácia poskytuje citlivosť. Tretia koncepcia predpokladá, že neexistuje kontinuum a že obohatenie a izolácia sú dve zásadne odlišné manipulácie. V tomto ohľade by malo byť obohatenie a izolácia oddelené a obidve v porovnaní s kontrolou umiestnenou v páre. Nedostatok univerzálneho konsenzu, pokiaľ ide o povahu obohatenia, predstavuje obmedzenie paradigmy, ale poskytuje smer pre budúce štúdie. Bez ohľadu na to, výsledky týchto experimentov sú pevné bez ohľadu na následnú interpretáciu.

Životné a životné skúsenosti majú silný vplyv na vývoj a prejav mnohých psychiatrických stavov. Pochopenie mechanizmu ochranného fenotypu závislostí a depresie environmentálneho obohatenia sa zaoberá základnou otázkou vo výskume mentálnych porúch - konkrétne environmentálnym prínosom k citlivosti alebo odolnosti voči psychiatrickým stavom. Táto štúdia podčiarkuje význam AFosB pri regulácii správania závislého od závislosti. V budúcich štúdiách je potrebné ďalej skúmať pôsobenie AFosB a jeho aktivačné a inhibičné účinky na špecifické cieľové gény v rámci modelu obohatenia životného prostredia.

Financovanie a zverejňovanie

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

Vyhlásenie o konflikte záujmov

Autori vyhlasujú, že výskum bol vykonaný bez obchodných alebo finančných vzťahov, ktoré by mohli byť interpretované ako potenciálny konflikt záujmov.

Poďakovanie

Tieto experimenty boli financované z grantu Národného inštitútu pre zneužívanie drog, DA029091 a R37DA007359. Kokaín poskytovaný Národným inštitútom pre zneužívanie drog.

Referencie

  1. Akdeniz C., Tost H., Meyer-Lindenberg A. (2014). Neurobiológia sociálneho environmentálneho rizika schizofrénie: vyvíjajúca sa výskumná oblasť. Soc. Psychiatria Psychiatr. Epidemiol. 49, 507 – 517 10.1007 / s00127-014-0858-4 [PubMed] [Cross Ref]
  2. Alibhai IN, Green TA, Potashkin JA, Nestler EJ (2007). Regulácia expresie mRNA fosB a DeltafosB: štúdie in vivo a in vitro. Brain Res. 1143, 22 – 33 10.1016 / j.brainres.2007.01.069 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  3. Bardo MT, Bowling SL, Rowlett JK, Manderscheid P., Buxton ST, Dwoskin LP (1995). Obohatenie životného prostredia zmierňuje lokomotorickú senzibilizáciu, ale nie in vitro uvoľňovanie dopamínu indukované amfetamínom. Pharmacol. Biochem. Behave. 51, 397 – 405 10.1016 / 0091-3057 (94) 00413-d [PubMed] [Cross Ref]
  4. Bevins RA, Besheer J., Palmatier MI, Jensen HC, Pickett KS, Eurek S. (2002). Úprava nového objektu: behaviorálne a dopaminergné procesy vo vyjadrení novosti odmeny. Behave. Brain Res. 129, 41 – 50 10.1016 / s0166-4328 (01) 00326-6 [PubMed] [Cross Ref]
  5. Bowling SL, Bardo MT (1994). Lokomotorické a odmeňujúce účinky amfetamínu v obohatených, sociálnych a izolovaných chovaných potkanoch. Pharmacol. Biochem. Behave. 48, 459 – 464 10.1016 / 0091-3057 (94) 90553-3 [PubMed] [Cross Ref]
  6. Bowling SL, Rowlett JK, Bardo MT (1993). Vplyv obohatenia životného prostredia na amfetamínom stimulovanú lokomotorickú aktivitu, syntézu dopamínu a uvoľňovanie dopamínu. Neurofarmakológia 32, 885-893 10.1016 / 0028-3908 (93) 90144-r [PubMed] [Cross Ref]
  7. Calcagnetti DJ, Schechter MD (1992). Miesto kondicionovania odhaľuje hodnotný aspekt sociálnej interakcie u mladých potkanov. Physiol. Behave. 51, 667 – 672 10.1016 / 0031-9384 (92) 90101-7 [PubMed] [Cross Ref]
  8. Chen J., Nye HE, Kelz MB, Hiroi N., Nakabeppu Y., Hope BT a kol. (1995). Regulácia delta FosB a FosB-podobných proteínov elektrokonvulzívnou záchvatovou a kokaínovou liečbou. Mol. Pharmacol. 48, 880 – 889 [PubMed]
  9. Colby CR, Whisler K., Steffen C., Nestler EJ, Self DW (2003). Nadmerná expresia deltaFosB špecifická pre striatálny typ buniek zvyšuje stimuláciu kokaínu. J. Neurosci. 23, 2488 – 2493 [PubMed]
  10. Crowder WF, Hutto CW (1992). Operatívne opatrenia na kondicionovanie miest sa skúmali s použitím dvoch nealkoholických zosilňovačov. Pharmacol. Biochem. Behave. 41, 817 – 824 10.1016 / 0091-3057 (92) 90233-6 [PubMed] [Cross Ref]
  11. Elisei S., Sciarma T., Verdolini N., Anastasi S. (2013). Resiliencia a depresívne poruchy. Psychiater. Danube. 25 (Suppl. 2), S263 – S267 [PubMed]
  12. El Rawas R., Thiriet N., Lardeux V., Jaber M., Solinas M. (2009). Obohatenie životného prostredia znižuje odmeňovanie, ale nie aktivačné účinky heroínu. Psychofarmakológia (Berl) 203, 561 – 570 10.1007 / s00213-008-1402-6 [PubMed] [Cross Ref]
  13. Fan X., Li D., Lichti CF, Green TA (2013a). Dynamická proteomika nucleus accumbens v reakcii na akútny psychologický stres u environmentálne obohatených a izolovaných potkanov. PLoS One 8: e73689 10.1371 / journal.pone.0073689 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  14. Fan X., Li D., Zhang Y., Green TA (2013b). Diferenciálna regulácia fosfoproteómov jadra accumbens u potkanov obohatených o životné prostredie a izolovaných potkanov v reakcii na akútny stres. PLoS One 8: e79893 10.1371 / journal.pone.0079893 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  15. Green TA, Alibhai IN, Hommel JD, Dileone RJ, Kumar A., ​​Theobald DE, et al. (2006). Indukcia indukovateľnej expresie cAMP skorého represora v nucleus accumbens stresom alebo amfetamínom zvyšuje behaviorálne reakcie na emocionálne stimuly. J. Neurosci. 26, 8235 – 8242 10.1523 / jneurosci.0880-06.2006 [PubMed] [Cross Ref]
  16. Green TA, Alibhai IN, Roybal CN, Winstanley CA, Theobald DE, Birnbaum SG a kol. (2010). Environmentálne obohatenie produkuje behaviorálny fenotyp sprostredkovaný aktivitou nízkocyklického adenozínmonofosfátového väzobného elementu (CREB) v nucleus accumbens. Biol. Psychiatria 67, 28 – 35 10.1016 / j.biopsych.2009.06.022 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  17. Green TA, Alibhai IN, Unterberg S., Neve RL, Ghose S., Tamminga CA, et al. (2008). Indukcia aktivačných transkripčných faktorov (ATF) ATF2, ATF3 a ATF4 v nucleus accumbens a ich regulácia emocionálneho správania. J. Neurosci. 28, 2025 – 2032 10.1523 / jneurosci.5273-07.2008 [PubMed] [Cross Ref]
  18. Green TA, Cain ME, Thompson M., Bardo MT (2003). Obohatenie prostredia znižuje hyperaktivitu vyvolanú nikotínom u potkanov. Psychofarmakológia (Berl) 170, 235 – 241 10.1007 / s00213-003-1538-3 [PubMed] [Cross Ref]
  19. Zelená TA, Gehrke BJ, Bardo MT (2002). Obohatenie životného prostredia znižuje potkanom intravenózne podávanie amfetamínu: funkcie dávka-odozva pre režimy s fixným a progresívnym pomerom. Psychofarmakológia (Berl) 162, 373 – 378 10.1007 / s00213-002-1134-y [PubMed] [Cross Ref]
  20. Grueter BA, Robison AJ, Neve RL, Nestler EJ, Malenka RC (2013). AFosB diferenciálne moduluje nukleus accumbens priamu a nepriamu funkciu dráhy. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 1923 – 1928 10.1073 / pnas.1221742110 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  21. Hope B., Kosofsky B., Hyman SE, Nestler EJ (1992). Regulácia okamžitej skorej génovej expresie a väzby AP-1 v jadre potkana akumulovaného chronickým kokaínom. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89, 5764 – 5768 10.1073 / pnas.89.13.5764 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  22. Nádej BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y., et al. (1994). Indukcia dlho trvajúceho komplexu AP-1 zloženého zo zmenených proteínov podobných Fos v mozgu chronickou kokaínom a inými chronickými liečbami. Neuron 13, 1235-1244 10.1016 / 0896-6273 (94) 90061-2 [PubMed] [Cross Ref]
  23. Jha S., Dong B., Sakata K. (2011). Ošetrenie obohateným prostredím zvráti správanie podobné depresii a obnoví redukovanú hipokampálnu neurogenézu a hladiny proteínov neurotrofického faktora odvodeného z mozgu u myší, ktorým chýba jeho expresia prostredníctvom promótora IV. Transl. Psychiatria 1: e40 10.1038 / tp.2011.33 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  24. Kato T., Iwamoto K. (2014). Komplexná analýza metylácie DNA a hydroxymetylácie v ľudskom mozgu a jeho dôsledky pri duševných poruchách. Neurofarmakológia 80, 133 – 139 10.1016 / j.neuropharm.2013.12.019 [PubMed] [Cross Ref]
  25. Kelz MB, Chen J., Carlezon WA, Whisler K., Gilden L., Beckmann AM a kol. (1999). Expresia transkripčného faktora deltaFosB v mozgu reguluje citlivosť na kokaín. Príroda 401, 272 – 276 10.1038 / 45790 [PubMed] [Cross Ref]
  26. Kelz MB, Nestler EJ (2000). deltaFosB: molekulárny prepínač, ktorý je základom dlhodobej neurálnej plasticity. Akt. Opin. Neurol. 13, 715 – 720 10.1097 / 00019052-200012000-00017 [PubMed] [Cross Ref]
  27. Koob GF, Sanna PP, Bloom FE (1998). Neuroveda závislosti. Neuron 21, 467 – 476 [PubMed]
  28. Larson EB, Graham DL, Arzaga RR, Buzin N., Webb J., Green TA a kol. (2011). Nadmerná expresia CREB v jadre nucleus accumbens zvyšuje zosilnenie kokaínu v samo-podávaných potkanoch. J. Neurosci. 31, 16447 – 16457 10.1523 / JNEUROSCI.3070-11.2011 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  29. Laviola G., Hannan AJ, Macr. S., Solinas M., Jaber M. (2008). Účinky obohateného prostredia na zvieracie modely neurodegeneratívnych ochorení a psychiatrických porúch. Neurobiol. Dis. 31, 159 – 168 10.1016 / j.nbd.2008.05.001 [PubMed] [Cross Ref]
  30. Lichti CF, Fan X., English RD, Zhang Y., Li D., Kong F. a kol. (2014). Obohatenie životného prostredia mení expresiu proteínu, ako aj proteomickú odpoveď na kokaín v nucleus accumbens potkanov. Predná. Behave. Neurosci. 8: 246 10.3389 / fnbeh.2014.00246 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  31. Lobo MK, Zaman S., Damez-Werno DM, Koo JW, Bagot RC, Dinieri JA a kol. (2013). Indukcia AFosB v subtypoch striatálnych stredných ostnatých neurónov ako odozva na chronické farmakologické, emocionálne a optogenetické stimuly. J. Neurosci. 33, 18381 – 18395 10.1523 / JNEUROSCI.1875-13.2013 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  32. Louilot A., Le Moal M., Simon H. (1986). Diferenciálna reaktivita dopaminergných neurónov v nucleus accumbens v reakcii na rôzne situácie správania. In vivo voltametrická štúdia na voľne sa pohybujúcich potkanoch. Brain Res. 397, 395 – 400 10.1016 / 0006-8993 (86) 90646-3 [PubMed] [Cross Ref]
  33. McBride WJ, Kimpel MW, Mcclintick JN, Ding ZM, Edenberg HJ, Liang T. a kol. (2014). Zmeny v expresii génu v rozšírenej amygdale po pití alkoholu podobnom flámu u dospievajúcich potkanov preferujúcich alkohol (P). Pharmacol. Biochem. Behave. 117, 52 – 60 10.1016 / j.pbb.2013.12.009 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  34. Mlynarik M., Johansson BB, Jezova D. (2004). Obohatené prostredie ovplyvňuje adrenokortikálnu odozvu na imunitnú výzvu a expresiu génu glutamátového receptora v krysích hippocampusch. Ann. NY Acad. Sci. 1018, 273 – 280 10.1196 / annals.1296.032 [PubMed] [Cross Ref]
  35. Nestler EJ (2001). Molekulárna neurobiológia závislosti. Am. J. Addict. 10, 201 – 217 10.1080 / 105504901750532094 [PubMed] [Cross Ref]
  36. Nestler EJ (2008). Preskúmanie. Transkripčné mechanizmy závislosti: úloha DeltaFosB. Philos. Trans. R. Soc. Londa. B Biol. Sci. 363, 3245 – 3255 10.1098 / rstb.2008.0067 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  37. Nestler EJ, Barrot M., Self DW (2001). DeltaFosB: trvalý molekulárny prepínač pre závislosť. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98, 11042 – 11046 10.1073 / pnas.191352698 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  38. Perrotti LI, Hadeishi Y., Ulery PG, Barrot M., Monteggia L., Duman RS a kol. (2004). Indukcia deltaFosB v mozgových štruktúrach súvisiacich s odmenou po chronickom strese. J. Neurosci. 24, 10594 – 10602 10.1523 / jneurosci.2542-04.2004 [PubMed] [Cross Ref]
  39. Perrotti LI, Weaver RR, Robison B., Renthal W., Maze I., Yazdani S. a kol. (2008). Odlišné vzorce indukcie DeltaFosB v mozgu drogami zneužívania. Synapse 62, 358 – 369 10.1002 / syn.20500 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  40. Pitchers KK, Vialou V., Nestler EJ, Laviolette SR, Lehman MN, Coolen LM (2013). Prírodné a drogové odmeny pôsobia na spoločné mechanizmy nervovej plasticity s AFosB ako kľúčovým mediátorom. J. Neurosci. 33, 3434 – 3442 10.1523 / jneurosci.4881-12.2013 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  41. Rebec GV, Christensen JR, Guerra C., Bardo MT (1997). Regionálne a časové rozdiely v efluxe dopamínu v reálnom čase v jadre nucleus accumbens počas novín s voľnou voľbou. Brain Res. 776, 61 – 67 10.1016 / s0006-8993 (97) 01004-4 [PubMed] [Cross Ref]
  42. Robison AJ, Vialou V., Mazei-Robison M., Feng J., Kourrich S., Collins M., et al. (2013). Behaviorálne a štrukturálne reakcie na chronický kokaín vyžadujú doprednú slučku zahŕňajúcu AFosB a proteínkinázu II závislú od vápnika / kalmodulínu II v jadre nucleus accumbens. J. Neurosci. 33, 4295 – 4307 10.1523 / jneurosci.5192-12.2013 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  43. Smith JK, Neill JC, Costall B. (1997). Podmienky bývania po odstavení ovplyvňujú behaviorálne účinky kokaínu a d-amfetamínu. Psychofarmakológia (Berl) 131, 23 – 33 10.1007 / s002130050261 [PubMed] [Cross Ref]
  44. Solinas M., Chauvet C., Thiriet N., El Rawas R., Jaber M. (2008). Zvrátenie závislosti na kokaíne obohacovaním životného prostredia. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 17145 – 17150 10.1073 / pnas.0806889105 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  45. Solinas M., Thiriet N., El Rawas R., Lardeux V., Jaber M. (2009). Obohatenie životného prostredia v ranom štádiu života znižuje behaviorálne, neurochemické a molekulárne účinky kokaínu. Neuropsychofarmakológia 34, 1102 – 1111 10.1038 / npp.2008.51 [PubMed] [Cross Ref]
  46. Schody DJ, Prendergast MA, Bardo MT (2011). Environmentálne vyvolané rozdiely v blokáde kortikosterónu a glukokortikoidného receptora pri podávaní amfetamínu u potkanov. Psychofarmakológia (Berl) 218, 293 – 301 10.1007 / s00213-011-2448-4 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  47. Thiel KJ, Pentkowski NS, Peartree NA, Painter MR, Neisewander JL (2010). Environmentálne životné podmienky zavedené počas nútenej abstinencie menia správanie kokaínu a expresiu proteínu Fos. Neuroscience 171, 1187 – 1196 10.1016 / j.neuroscience.2010.10.001 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  48. Thiel KJ, Sanabria F., Pentkowski NS, Neisewander JL (2009). Účinky proti obohateniu životného prostredia. Int. J. Neuropsychopharmacol. 12, 1151 – 1156 10.1017 / s1461145709990472 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  49. van Winkel M., Peeters F., Van Winkel R., Kenis G., Collip D., Geschwind N. a kol. (2014). Vplyv variácie v géne BDNF na citlivosť na sociálny stres a tlmiaci vplyv pozitívnych emócií: replikáciu a rozšírenie interakcie medzi génom a prostredím. Eur. Neuropsychopharmacol. 24, 930 – 938 10.1016 / j.euroneuro.2014.02.005 [PubMed] [Cross Ref]
  50. Venebra-Muñoz A., Corona-Morales A., Santiago-García J., Melgarejo-Gutiérrez M., Caba M., García-García F. (2014). Obohatené prostredie zmierňuje samopodávanie nikotínu a indukuje zmeny v expresii AFosB v prefrontálnom kortexe potkana a nucleus accumbens. Neuroreport 25, 694 – 698 10.1097 / wnr.0000000000000157 [PubMed] [Cross Ref]
  51. Vialou V., Robison AJ, Laplant QC, Covington HE, Dietz DM, Ohnishi YN a kol. (2010). DeltaFosB v okruhoch odmeňovania mozgu sprostredkováva odolnosť voči stresu a antidepresívnym reakciám. Nat. Neurosci. 13, 745 – 752 10.1038 / nn.2551 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  52. Wallace DL, Vialou V., Rios L., Carle-Florence TL, Chakravarty S., Kumar A. a kol. (2008). Vplyv DeltaFosB na jadro accumbens na prirodzené správanie súvisiace s odmenou. J. Neurosci. 28, 10272 – 10277 10.1523 / jneurosci.1531-08.2008 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  53. Wang Y., Cesena TI, Ohnishi Y., Burger-Caplan R., Lam V., Kirchhoff PD a kol. (2012). Skríning malých molekúl identifikuje regulátory transkripčného faktora AFosB. ACS Chem. Neurosci. 3, 546 – 556 10.1021 / cn3000235 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  54. Werme M., Messer C., Olson L., Gilden L., Thorén P., Nestler EJ a kol. (2002). Delta FosB reguluje chod kolesa. J. Neurosci. 22, 8133 – 8138 [PubMed]
  55. Winstanley CA, Bachtell RK, Theobald DE, Laali S., Green TA, Kumar A., ​​et al. (2009). Zvýšená impulzivita počas vysadenia kokaínovej samosprávy: úloha DeltaFosB v orbitofrontálnom kortexe. Cereb. Cortex 19, 435 – 444 10.1093 / cercor / bhn094 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  56. Winstanley CA, Green TA, Theobald DE, Renthal W., LaPlant Q., DiLeone RJ, et al. (2009b). Indukcia DeltaFosB v orbitofrontálnom kortexe potencuje lokomotorickú senzibilizáciu napriek zmierneniu kognitívnej dysfunkcie spôsobenej kokaínom. Pharmacol. Biochem. Behave. 93, 278 – 284 10.1016 / j.pbb.2008.12.007 [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
  57. Winstanley CA, LaPlant Q., Theobald DE, Green TA, Bachtell RK, Perrotti LI a kol. (2007). Indukcia DeltaFosB v orbitofrontálnom kortexe sprostredkováva toleranciu kognitívnej dysfunkcii vyvolanej kokaínom. J. Neurosci. 27, 10497 – 10507 10.1523 / jneurosci.2566-07.2007 [PubMed] [Cross Ref]
  • Wise RA (1998). Drogová aktivácia ciest odmeňovania mozgu. Drog Alkohol Depend. 51, 13 – 22 10.1016 / s0376-8716 (98) 00063-5 [PubMed] [Cross Ref]