Vplyv ΔFosB v Nucleus Accumbens na prírodné správanie súvisiace s odmenou (2008)

KOMENTÁRE: Delta FosB je jednou z primárnych molekúl závislosti. Stúpa alebo sa hromadí počas procesu závislosti, posilňuje návykové správanie a opätovné zapojenie mozgu. Zvyšuje sa, či je závislosť chemická alebo behaviorálna. Táto štúdia ukazuje, že sa hromadí počas sexuálnej aktivity a konzumácie cukru. Vedci tiež zistili, že sexuálna aktivita zvýšila spotrebu cukru. Delta FosB môže byť zapojený do jednej závislosti posilňujúcej ďalšiu závislosť. Otázka znie - ako ovplyvňuje nadmerná konzumácia pornografie Delta FosB? Pretože je to dopamín, ktorý nakopáva DeltaFosB, všetko závisí od vášho mozgu.

Úplná štúdia: Vplyv ΔFosB v Nucleus Accumbens na prirodzené odmeňovanie

J Neurosci. 2008 október 8; 28 (41): 10272 – 10277.

doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1531-08.2008.

Deanna L Wallace1,2, Vincent Vialou1,2, Loretta Rios1,2, Tiffany L. Carle-Florence1,2, Sumana Chakravarty1,2, Arvind Kumar1,2, Danielle L. Graham1,2, Thomas A. Green1,2, Anne Kirk1,2, Sergio D. Iñiguez3, Linda I. Perrotti1,2,4, Michel Barrot1,2,5, Ralph J. DiLeone1,2,6, Eric J. Nestler1,2 a Carlos A. Bolaños-Guzmán1,2,3 +

+ Poznámky k autorom

Súčasná adresa spoločnosti DL Wallace: Helen Willis Neuroscience Institute, Kalifornská univerzita, Berkeley, Berkeley, CA 94720.

Súčasná adresa spoločnosti TL Carle-Florence: Mary Kay Research Laboratories, Dallas, TX 75379.

Súčasná adresa spoločnosti DL Graham: Merck Laboratories, Boston, MA 02115.

Súčasná adresa TA Green: Virginia Commonwealth University, Richmond, VA 23284.

Súčasná adresa EJ Nestlera: Department of Neuroscience, Mount Sinai School of Medicine, New York, NY 10029.

abstraktné

Preukázalo sa, že transkripčný faktor deltaFosB (ΔFosB) indukovaný v nucleus accumbens (NAc) chronickou expozíciou zneužívajúcim liekom sprostredkováva senzibilizovanú odpoveď na tieto lieky. Avšak menej je známe o úlohe, ktorú má ΔFosB pri regulovaní reakcií na prirodzené odmeny. Tu preukazujeme, že dva silné prírodné odmeňovacie správanie, pitie sacharózy a sexuálne správanie zvyšujú hladiny ΔFosB v NAc. Potom sme použili vírusom sprostredkovaný génový prenos na štúdium toho, ako táto indukcia ΔFosB ovplyvňuje reakcie správania na tieto prirodzené odmeny. Ukazujeme, že nadmerná expresia ΔFosB v NAc zvyšuje príjem sacharózy a podporuje aspekty sexuálneho správania. Okrem toho ukazujeme, že zvieratá s predchádzajúcim sexuálnym zážitkom, ktoré vykazujú zvýšené hladiny ΔFosB, tiež vykazujú nárast spotreby sacharózy. Táto práca naznačuje, že ΔFosB je nielen indukovaný v NAc drogami zneužívania, ale aj prirodzenými obohacujúcimi stimulmi. Navyše naše zistenia ukazujú, že chronické vystavenie stimulov, ktoré indukujú ΔFosB v NAc, môže zvýšiť spotrebu iných prírodných odmien.

úvod

FosB, transkripčný faktor rodiny Fos, je skráteným produktom génu fosB (Nakabeppu and Nathans, 1991). Je exprimovaný na relatívne nízkych hladinách v porovnaní s inými proteínmi rodiny Fos ako reakcia na akútne stimuly, ale akumuluje sa na vysoké hladiny v mozgu po chronickej stimulácii kvôli svojej jedinečnej stabilite (Nestler, 2008). Táto akumulácia sa vyskytuje regionálne špecifickým spôsobom v reakcii na mnoho typov chronickej stimulácie, vrátane chronického podávania drog zneužívania, záchvatov, antidepresív, antipsychotík, neuronálnych lézií a niekoľkých druhov stresu [prehľad pozri Cenci (2002) ) a Nestler (2008)].

Funkčné dôsledky indukcie ΔFosB sú najlepšie pochopiteľné pri zneužívaných drogách, ktoré indukujú proteín najvýraznejšie v nucleus accumbens (NAc), čo je odpoveď hlásená pri prakticky všetkých druhoch zneužívaných drog (Muller a Unterwald, 2005; McDaid et al. , 2006; Nestler, 2008; Perrotti a kol., 2008). NAc je súčasťou ventrálneho striata a je dôležitým nervovým substrátom pre obohacujúce účinky zneužívaných liekov. Preto rastúce dôkazy naznačujú, že indukcia ΔFosB v tejto oblasti zvyšuje citlivosť zvieraťa na prospešné účinky zneužívaných drog a môže tiež zvýšiť motiváciu ich získať. Nadexpresia ΔFosB v NAc teda spôsobí, že zvieratá si pri nižších dávkach liekov vypestujú preferencie kokaínu alebo morfínu alebo samopodávajú kokaín a zvyšujú tlak na kokaín v paradigme progresívneho pomeru (Kelz et al., 1999). ; Colby a kol., 2003; Zachariou a kol., 2006).

Okrem svojej úlohy pri sprostredkovaní odmeny za lieky sa NAc podieľa na regulácii reakcií na prírodné výhody a nedávna práca naznačila aj vzťah medzi prírodnými výhodami a AFOS. Ukázalo sa, že dobrovoľný beh kolesa zvyšuje hladiny FosB v NAc a nadmerná expresia AFosB v tejto oblasti mozgu spôsobuje stabilný nárast chodu, ktorý trvá niekoľko týždňov, v porovnaní s kontrolnými zvieratami, ktorých behové plošiny trvajú 2 týždňov (Werme et al. ., 2002). Podobne diéta s vysokým obsahom tukov indukuje AFosB v NAc (Teegarden a Bale, 2007), zatiaľ čo nadmerná expresia FosB v tejto oblasti zvyšuje inštrumentálnu odpoveď na potravinové odmeny (Olausson a kol., 2006). Gén fosB sa okrem toho podieľa na materskom správaní (Brown a kol., 1996). K dispozícii je však málo informácií o vzťahu medzi AFOS a sexuálnym správaním, čo je jedna z najsilnejších prírodných výhod. Navyše, ešte jasnejšie je možné zapojenie AFosB do kompulzívnejších, dokonca „návykových“ modelov prirodzeného správania pri odmeňovaní. Napríklad niekoľko správ preukázalo závislosť podobný aspektom paradigiem príjmu sacharózy (Avena et al., 2008).

Aby sme rozšírili naše znalosti o pôsobení ΔFosB v správaní sa pri prirodzenej odmene, skúmali sme indukciu ΔFosB v NAc v modeloch pitia sacharózy a sexuálneho správania. Tiež sme určili, ako nadmerná expresia AFosB v NAc modifikuje behaviorálne reakcie na tieto prirodzené odmeny a či predchádzajúce vystavenie jednej prirodzenej odmene môže zlepšiť ďalšie prirodzené obohacujúce správanie.

Materiály a metódy

Všetky postupy na zvieratách boli schválené Inštitucionálnym výborom pre starostlivosť o zvieratá a ich využitie na Texaskom juhozápadnom lekárskom stredisku.

Sexuálne správanie.

Samce potkanov kmeňa Sprague Dawley (Charles River), ktoré boli sexuálne skúsení, sa vygenerovali tak, že sa im umožnilo páriť sa s vnímavými samicami až do ejakulácie, ∼1 – 2-krát týždenne počas 8-10 týždňov, celkovo 14 relácií. Sexuálne správanie bolo hodnotené tak, ako už bolo opísané (Barrot a kol., 2005). Kontrolné samce boli generované vystavením rovnakej aréne a podstielke po rovnaké časové obdobie ako skúsení samci. Samice neboli nikdy uvedené do arény s týmito kontrolnými samcami. V samostatnom experimente bola vytvorená ďalšia experimentálna skupina: samce boli predstavené samičke liečenej hormónmi, ktorá ešte nevstúpila do rias. Títo muži sa pokúsili o úchyty a intromisie; Avšak, pretože ženy boli nerecepčné, sexuálne správanie sa v tejto skupine nedosiahlo. Osemnásť hodín po poslednej relácii sa zvieratá perfundovali alebo dekapitovali a odobrali sa mozgy na spracovanie tkaniva. Pre ďalšiu skupinu zvierat, xXUMUM d po 5te, bola preferovaná sacharóza, ako je opísané nižšie. Ďalšie podrobnosti nájdete v doplnkových metódach (k dispozícii na www.jneurosci.org ako doplnkový materiál).

Spotreba sacharózy.

V prvom experimente (obr. 1a) sa potkanom umožnil neobmedzený prístup k dvom fľašiam s vodou pre 2 d, po ktorých nasledovala jedna fľaša s vodou a sacharózou pre 2 d pri zvyšujúcich sa koncentráciách sacharózy (0.125 – 50%). Nasledovalo obdobie 6 d iba dvoch fliaš vody, potom 2 d jednej fľaše vody a fľaše 0.125% sacharózy. V druhom experimente (obrázky 1b, c, 2) dostali potkany neobmedzený prístup k jednej fľaši s vodou a 10% sacharózou pre 10 d. Kontrolné zvieratá dostali iba dve fľaše vody. Zvieratá sa perfundovali alebo rýchlo dekapitovali a odobrali sa mozgy na spracovanie tkaniva.

Test na výber dvoch fliaš.

Vzor paradigmy s dvoma fľašami sa uskutočnil tak, ako už bolo opísané (Barrot a kol., 2002). Pred chirurgickým zákrokom, aby sa kontrolovali možné individuálne rozdiely, sa zvieratá vopred testovali počas prvých 30 min. Tmavej fázy na postup výberu dvoch fliaš medzi vodou a 1% sacharózou. Tri týždne po vírusom sprostredkovanom prenose génov (pozri nižšie) a pred akýmkoľvek ďalším testovaním správania sa zvieratá, ktorým bola podaná iba voda, potom testovali na 30 min. Výber z dvoch fliaš medzi vodou a roztokom 1% sacharózy.

Sexuálne skúsení a kontrolné zvieratá nemali pred sexuálnym správaním predbežný postup. Päť dní po 14. relácii sexuálneho (alebo kontrolného) správania sa zvieratám uskutočnil test s dvoma fľašami medzi vodou a 1% roztokom sacharózy počas prvých 30 min. Ich cyklu tmavého svetla. Samostatné skupiny sexuálne skúsených a kontrolných zvierat sa použili na meranie hladín AFosB po sexuálnom správaní a na štúdium vplyvu sexuálneho správania na preferenciu sacharózy.

Western blot.

Disekcie NAc získané disekciou punčom sa analyzovali westernovým prenosom, ako bolo opísané skôr (Perrotti a kol., 2004), s použitím králičej polyklonálnej anti-FosB protilátky [pre charakterizáciu protilátky pozri Perrotti et al. (2004)] a monoklonálna protilátka proti glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenáze (GAPDH) (RDI-TRK5G4-6C5; Research Diagnostics), ktorá slúžila ako kontrolný proteín. Hladiny AFosB proteínu boli normalizované na GAPDH a porovnávané experimentálne a kontrolné vzorky. Ďalšie podrobnosti nájdete v doplnkových metódach (k dispozícii na www.jneurosci.org ako doplnkový materiál).

Imunohistochémia.

Zvieratá boli premyté a mozgové tkanivá boli ošetrené použitím publikovaných imunohistochemických metód (Perrotti et al., 2005). Pretože k poslednej expozícii odmeňujúcich stimulov došlo pred analýzou 18 – 24 h, považovali sme všetku imunoreaktivitu podobnú FosB, detekovanú s pan-FosB protilátkou (SC-48; Santa Cruz Biotechnology), aby odrážala ΔFosB (Perrotti et al., 2004) , 2005). Ďalšie podrobnosti nájdete v doplnkových metódach (k dispozícii na www.jneurosci.org ako doplnkový materiál).

Vírusom sprostredkovaný prenos génov.

Operácia sa uskutočnila na samcoch potkanov Sprague Dawley. Vektory adeno-asociovaného vírusu (AAV) sa injektovali bilaterálne, 1.5 μl na stranu, do NAc, ako je opísané skôr (Barrot a kol., 2005). Správne umiestnenie bolo overené po experimentoch na rezoch zafarbených krezoly fialovou 40 μm. Vektory zahrnovali kontrolu exprimujúcu iba zelený fluorescenčný proteín (GFP) (AAV-GFP) alebo AAV exprimujúci divoký typ AFosB a GFP (AAV-AFOSB) (Zachariou et al., 2006). Na základe časového priebehu expresie transgénu v NAc sa zvieratá testovali na správanie 3 - 4 týždne po injekcii AAV vektorov, keď je expresia transgénu maximálna (Zachariou et al., 2006). Ďalšie podrobnosti nájdete v doplnkových metódach (k dispozícii na www.jneurosci.org ako doplnkový materiál).

Štatistická analýza.

Dôležitosť sa merala pomocou dvojfaktorových ANOVA s opakovanými meraniami, ako aj Studentových t testov, ktoré sa korigovali, keď sa zistilo viacnásobné porovnanie. Údaje sú vyjadrené ako priemery ± SEM. Štatistická významnosť bola definovaná ako p <0.05.

výsledky

Chronické vystavenie sacharóze spôsobuje zvýšenie príjmu sacharózy a správanie podobné senzibilizácii

Implementovali sme paradigmu výberu dvoch fliaš, v ktorej sa koncentrácia sacharózy približne zdvojnásobila každých 2 d po 2 d z dvoch fliaš vody. Koncentrácia sacharózy začala na 0.125% a zvýšila sa na 50%. Zvieratá nevykazovali preferenciu sacharózy, kým 0.25% sacharóza, a potom vypili viac sacharózy ako vody pri všetkých vyšších koncentráciách. Počínajúc koncentráciou 0.25%, zvieratá pili zvyšujúce sa objemy sacharózy, až kým sa nedosiahol maximálny objem sacharózy pri 5 a 10%. Pri 20% a vyšších začali znižovať svoj objem sacharózy, aby si udržali stabilnú hladinu celkovej spotreby sacharózy (obr. 1a, vložka). Po tomto paradigme zvieratá strávili 6 d iba s dvoma fľašami vody a potom dostali 0.125 d výber z 2% sacharózovej fľaše alebo vody. Zvieratá pili pri tejto koncentrácii viac sacharózy ako vody a vykazovali významnú preferenciu sacharózy v porovnaní s nedostatkom preferencie pozorovaným po počiatočnej expozícii tejto koncentrácii sacharózy v deň 1.

Obrázok 1.

Paradigmy výberu dvoch fliaš so sacharózou ukazujú zvyšujúcu sa spotrebu sacharózy. a, Zvyšujúce sa koncentrácie sacharózy vedú k príjmu „invertovaného tvaru U“ spolu s chovaním podobným relapsu a senzibilizácii po období vysadenia [významný rozdiel medzi príjmom vody a sacharózy za 2 dni pri každej koncentrácii 0.25% a následná expozícia sacharóze (t (30) = 4.81; p <0.001; n = 8, korigované na viacnásobné porovnania)]. V úvode bol príjem predstavovaný ako celkové gramy sacharózy požitej pri každej koncentrácii počas 2 dní, čo naznačuje stabilizovaný príjem pri vyšších koncentráciách. b, Zvieratá po 10 dňoch paradigmy voľby z dvoch fliaš ukazujú zvyšujúce sa množstvá príjmu sacharózy počas 1. dňa (príjem sa zobrazuje iba jeden deň). Dvojfaktorové ANOVA s opakovanými meraniami odhalili hlavný účinok dňa (F (3,27) = 42.3; p <0.001), sacharózy (F (1,9) = 927.2; p <0.001) a sacharózy × deň (F (3,27) = 44.8; p <0.001; n = 10 / skupina). c, Zvýšený prírastok hmotnosti v porovnaní s kontrolnými (iba vodou) zvieratami s expozíciou sacharóze. Dvojfaktorová ANOVA s opakovanými meraniami vykazuje významný hlavný účinok dňa (F (5,70) = 600; p <0.001), pričom obe skupiny časom priberajú, a významnú interakciu sacharózy a dňa (F (5,70) ) = 17.1; p <0.001; n = 10 / skupina), čo naznačuje, že skupina so sacharózou časom priberá.

Pretože maximálny objemový príjem sa dosiahol pri koncentrácii 10%, naivné zvieratá dostali výber medzi jednou fľašou vody a jednou fľašou 10% sacharózy pre 10 d a porovnali sa s kontrolnou skupinou, ktorá dostala iba dve fľaše vody. Zvieratá zo sacharózy zostrojené na vyššiu úroveň príjmu sacharózy v deň 10 (Obr. 1b). Tiež významne pribúdali na váhe po pokračujúcej expozícii sacharózy v porovnaní s kontrolnými zvieratami, pričom rozdiel v hmotnosti sa v priebehu času zvyšoval (Obr. 1c).

Potrava sakrózy zvyšuje hladiny ΔFosB v NAc

Tieto zvieratá sme analyzovali na 10% sacharózovom paradigme na hladiny AFosB v NAc pomocou Western blottingu (Obr. 2a) a imunohistochémie (Obr. 2b). Obidve metódy odhalili indukciu AFosB proteínu v tejto mozgovej oblasti v sacharóze, ktorá sa vyskytla v porovnaní s kontrolnými zvieratami. Pretože celá proteínová sekvencia AFosB je obsiahnutá v sekvencii kompletnej FosB, protilátky použité na detekciu imunoreaktivity podobnej FosB rozpoznávajú oba proteíny (Perrotti a kol., 2004, 2005). Western blotting však odhalil, že pitím sacharózy sa významne indukuje iba AFosB. To naznačuje, že rozdiel v signále pozorovaný imunohistochémiou predstavuje AFosB. Zvýšenie pozorované na obrázku 2b sa zistilo v jadre a škrupine NAc, ale nie v dorzálnom striatu (údaje nie sú uvedené).

Obrázok 2.

Spotreba sacharózy a sexuálne správanie zvyšujú expresiu ΔFosB v NAc. a, Chronická spotreba 10% sacharózy v paradigme voľby s dvoma fľaškami, ako aj sexuálne správanie, zvyšujú expresiu ΔFosB v NAc pomocou Western blotu (sacharóza, t (11) = 2.685; * p = 0.021; n = 5– 8; sexuálne správanie, t (12) = 2.351; * p = 0.037; n = 6–8). Muži s kontrolnou čuchou sa významne nelíšia od kontrolných mužov bez pohlavia (t (10) = 0.69; p> 0.50; n = 4–8). NS, nepodstatné. b, Mozgové rezy zvierat so skúsenosťami so sacharózou vykazujú zvýšenú imunoreaktivitu AFosB v porovnaní s kontrolnými zvieratami v NAc pomocou imunohistochémie. Fotografie (10 ×) sú predstaviteľmi viacerých mozgových rezov od šiestich potkanov v každej liečenej skupine. AC, predná komisia. c, Mozgové rezy od zvierat so sexuálnym zážitkom vykazujú zvýšenú imunoreaktivitu AFosB v porovnaní s kontrolnými náprotivkami v NAc pomocou imunohistochémie. Fotografie (10 ×) sú predstaviteľmi viacerých mozgových rezov od šiestich do ôsmich potkanov v každej liečenej skupine.

Sexuálne správanie zvyšuje hladiny ΔFosB v NAc

Ďalej sme skúmali účinky chronického sexuálneho správania na indukciu AFosB v NAc. Sexuálne skúseným samcom potkanov sa umožnil neobmedzený prístup s vnímavou samicou až do ejakulácie pre relácie 14 počas týždenného časového obdobia 8 – 10. Dôležité je, že kontrolné zvieratá neboli kontrolami v domácich klietkach, ale namiesto toho boli generované podobným zaobchádzaním v testovacích dňoch a vystavením aréne na otvorenom poli a podstielke, v ktorej sa kopulácia vyskytovala v rovnakom čase, ale bez vystavenia vnímavej samici, ktorá kontroluje účinky na čuch a manipuláciu. Použitím Western blottingu sme zistili, že sexuálne skúsenosti významne zvýšili hladiny AFosB v porovnaní s kontrolnou skupinou (Obr. 2a), pričom sa nepozorovali žiadne detegovateľné hladiny FosB s plnou dĺžkou. V súlade s týmito údajmi imunohistochémia odhalila zvýšenie farbenia AFosB v jadre aj v obale NAc (Obr. 2c), ale nie v dorzálnom striatu (údaje nie sú uvedené).

Aby sa zabezpečilo, že zvýšenie AFOSB pozorované u sexuálne skúsených zvierat nebolo možné pripísať sociálnej interakcii alebo nejakým iným stimulom nesúvisiacim s párením, vygenerovali sme párov, ktoré neboli vystavené hormonálne ošetreným samiciam, ale nedovolili sa kopulovať. Títo muži nevykazovali žiadny rozdiel v hladinách AFosB v porovnaní so samostatnou sadou kontrolných zvierat olfakčnej arény (obr. 2a), čo naznačuje, že k indukcii AFosB dochádza ako reakcia na sexuálne správanie, a nie na sociálne alebo nemateriálne narážky.

Nadmerná expresia ΔFosB v NAc zvyšuje príjem sacharózy

Pomocou systému nadmernej expresie sprostredkovanej vírusom, ktorý umožňuje stabilnú expresiu AFosB počas niekoľkých týždňov (Zachariou a kol., 2006) (obr. 3a), sme skúmali vplyv vyšších hladín AFosB, špecificky zameraných na NAc, na pitie sacharózy. správanie (obr. 3b). Najprv sme sa poistili, že neexistujú žiadne rozdiely v základnom správaní sa k sacharóze pred chirurgickým zákrokom s testom na príjem sacharózy (AAV-GFP, 6.49 ± 0.879 ml; AAV-ΔFosB, 6.22 ± 0.621 ml; n = 15 / skupina; p> 0.80). Tri týždne po chirurgickom zákroku, keď bola expresia AFosB stabilná približne -10 dní, dostali zvieratá postchirurgický test na sacharózu. Skupina AAV-AFOSB vypila významne viac sacharózy ako kontrolná skupina AAV-GFP (obr. 3b). Medzi týmito dvoma skupinami (AAV-GFP, 0.92 ± 0.019 ml; AAV-ΔFosB, 0.95 ± 0.007 ml; n = 15 / skupina; p> 0.15) nebol žiadny rozdiel v množstve príjmu vody, čo naznačuje, že účinok ΔFosB je špecifický pre sacharózu.

Obrázok 3.

Nadmerná expresia AFosB v NAc reguluje aspekty správania pri prirodzenej odmene. a, Zobrazenie cieľového miesta NAc bilaterálnym vírusom sprostredkovaným genetickým prenosom a príklad expresie AFosB, detekovaný imunohistochémiou, po injekcii AAV-AFOSB. b, Injekcia AAV-AFOSB do NAc vedie k zvýšenému príjmu sacharózy v porovnaní s kontrolami injikovanými AAV-GFP (t (28) = 2.208; * p = 0.036; n = 15 / skupina). Podobne, týždne sexuálneho správania 10, v porovnaní so sexuálnymi naivnými kontrolami, zvyšujú príjem sacharózy (t (14) = 2.240; * p = 0.042; n = 7 – 9). c, nadmerná expresia ΔFosB znižuje počet intromisií potrebných na dosiahnutie ejakulácie u sexuálne naivných zvierat v porovnaní s kontrolami GFP (t (30) = 2.145; * p = 0.04; n = 15 – 17) a vedie k trendu skráteného postejakulačného intervalu ( t (30) = 1.916; #p = 0.065; n = 15 – 17).

Nadmerná expresia ΔFosB v NAc ovplyvňuje sexuálne správanie

Ďalej sme skúmali, či nadmerná expresia AFosB v NAc reguluje sexuálne správanie naivných a skúsených zvierat. Aj keď sme nezistili žiadne rozdiely v parametroch sexuálneho správania medzi zvieratami, ktoré boli ošetrené AAV-ΔFosB a -GFP (pozri doplnkovú tabuľku S1, ktorá je k dispozícii na www.jneurosci.org ako doplnkový materiál), nadmerná expresia AFOS u naivných zvierat významne znížila počet intromisií potrebných na dosiahnutie ejakulácie pre prvé skúsenosti so sexuálnym správaním (Obr. 3c). Po prvej sexuálnej skúsenosti bol zaznamenaný aj pokles postejakulačného intervalu pre skupinu FosB (obr. 3c). Na rozdiel od toho sa nepozorovali žiadne rozdiely v latenciách pre úchyty, intromisie alebo ejakuláciu u naivných alebo skúsených zvierat (pozri doplnkovú tabuľku S1, ktorá je k dispozícii na www.jneurosci.org ako doplnkový materiál). Podobne nebol pozorovaný žiadny rozdiel v pomere intromisií [počet intromisií / (počet intromisií + počet pripojení)], hoci to môže byť spôsobené vysokou variabilitou počtu pripojení v každej skupine.

Sexuálna skúsenosť zvyšuje príjem sacharózy

Pretože sme zistili zvýšenie hladín AFOSB v NAc po pití alkoholu v sacharóze aj po sexuálnom zážitku a nadmerná expresia AFOSB ovplyvňuje behaviorálne reakcie na obidve výhody, bolo zaujímavé preskúmať, či predchádzajúce vystavenie jednej z výhod významne ovplyvnilo behaviorálne reakcie na iné. , Pred sexuálnymi skúsenosťami boli naivné zvieratá náhodne priradené k kontrolným alebo sexuálnym podmienkam. Zvieratá boli potom vystavené sexuálnym zážitkom alebo kontrolným podmienkam, ako už bolo opísané, počas 8 - 10 týždňov. Päť dní po poslednej sexuálnej relácii boli zvieratá podrobené paradigme voľby dvoch fľaštičiek 30 min. Medzi jednou fľašou vody a jednou sacharózou. Zistili sme, že sexuálne skúsené zvieratá pili podstatne viac sacharózy ako kontrolné skupiny (Obr. 3b). Pri príjme vody sa nepozoroval žiadny rozdiel medzi sexuálne skúsenými a kontrolnými zvieratami (kontrola, 1.21 ± 0.142 ml; sexuálne skúsenosti, 1.16 ± 0.159 ml; n = 7 – 9; p = 0.79), čo naznačuje, že účinok je špecifický pre sacharózu.

Diskusia

Táto štúdia premosťuje predchádzajúcu medzeru v literatúre pri objasňovaní úlohy ΔFosB v správaní pri odmeňovaní v súvislosti s pohlavím a sacharózou. Najprv sme sa rozhodli určiť, či sa FosB akumuluje v NAc, kľúčovej oblasti odmeňovania mozgu, po chronickom vystavení prírodným výhodám. Dôležitou črtou tejto práce bolo poskytnúť zvieratám možnosť výberu v správaní, podobne ako paradigmy samopodania liekov. Tým sa zabezpečilo, že akýkoľvek vplyv na úrovne ΔFosB súvisí s dobrovoľnou spotrebou odmeny. Model sacharózy (Obr. 1) demonštruje aspekty správania podobného závislosti v porovnaní s inými modelmi príjmu sacharózy: výber medzi odmenou a kontrolou, obrátená krivka závislosti odpovede na dávke v tvare U, senzitizovaná reakcia po stiahnutí a nadmerný príjem. Tento model tiež spôsobuje zvýšený prírastok na hmotnosti, ktorý nie je vidieť v iných modeloch, ako je napríklad model denného prerušovaného cukru (Avena a kol., 2008).

Naše údaje po prvýkrát potvrdzujú, že dva kľúčové typy prírodných odmien, sacharózy a pohlavia zvyšujú hladiny ΔFosB v NAc. Tieto zvýšenia boli pozorované westernovým prenosom a imunohistochémiou; použitím oboch metód sa zaistí, že pozorovaným proteínovým produktom je skutočne AFosB a nie FosB s plnou dĺžkou, ďalší produkt génu fosB. Selektívna indukcia AFosB sacharózou a pohlavím je podobná selektívnej indukcii AFosB v NAc po chronickom podaní prakticky všetkých typov zneužívaných drog (pozri Úvod). Pozoruhodné je však zistenie, že stupeň indukcie AFosB v NAc pozorovaný tu v reakcii na prirodzené výhody je nižší ako ten, ktorý sa pozoruje pri liekoch: pitie sacharózy a sexuálne správanie viedli k nárastu hladín AFOSB o 40 – 60%. k niekoľkonásobnej indukcii pozorovanej pri mnohých zneužívaných drogách (Perrotti et al., 2008).

Druhým cieľom tejto štúdie bolo skúmať funkčný dôsledok indukcie AFosB v NAc na prirodzené správanie súvisiace s odmeňovaním. Veľká časť našej predchádzajúcej práce o vplyve AFosB na odmenu za liečivo využívala inducibilné bitransgénne myši, v ktorých je expresia AFosB cielená na NAc a dorzálny striatum. Tieto myši, ktoré nadmerne exprimujú AFB, vykazujú zvýšené behaviorálne reakcie na kokaín a opiáty, ako aj zvýšený chod kolies a inštrumentálnu odozvu na jedlo (pozri úvod). V tejto štúdii sme použili novšie vyvinutý vírusovo sprostredkovaný systém prenosu génov na stabilnú nadmernú expresiu AFosB v cieľových oblastiach mozgu samcov potkanov (Zachariou et al., 2006). Zistili sme, že nadexpresia AFOSB zvýšila príjem sacharózy v porovnaní s kontrolnými zvieratami, bez rozdielov v príjme vody medzi týmito dvoma skupinami.

Tiež sme skúmali, ako ΔFosB ovplyvňuje sexuálne správanie. Ukázali sme, že nadmerná expresia AFosB v NAc znižuje počet intromisií potrebných na ejakuláciu u sexuálne naivných zvierat. To nezodpovedá iným rozdielom v naivnom sexuálnom správaní, vrátane zmien latencie vzostupu, intromisie alebo ejakulácie. Nadmerná expresia AFOS navyše neovplyvnila žiadny aspekt sexuálneho správania u sexuálne skúsených zvierat. Schopnosť manipulácie v NAc ovplyvniť sexuálne správanie nie je prekvapujúca vzhľadom na rastúce dôkazy, že táto oblasť odmeňovania mozgu reguluje sexuálne správanie (Balfour a kol., 2004; Hull a Dominguez, 2007). Pokles počtu intromisií vyvolaný AFosB by mohol odrážať zvýšenie sexuálneho správania, pretože naivné zvieratá s nadmernou expresiou AFosB v NAc sa správajú viac ako skúsené zvieratá. Napríklad pri testoch opakovaných sexuálnych skúseností vyžadujú zvieratá na dosiahnutie ejakulácie menej intromisií (Lumley a Hull, 1999). Trend znižovania postejakulačného intervalu s nadmernou expresiou AFB tiež odráža správanie pozorované u sexuálne motivovaných skúsených mužov (Kippin a van der Kooy, 2003). Tieto zistenia spolu naznačujú, že nadmerná expresia AFosB u naivných zvierat môže uľahčiť sexuálne správanie tým, že sa naivné zvieratá budú podobať skúsenejším alebo sexuálne motivovaným zvieratám. Na druhej strane sme nepozorovali významný vplyv nadmernej expresie AFOS na skúsené sexuálne správanie. Komplexnejšie behaviorálne štúdie sexuálneho správania (napr. Preferované miesto) môžu lepšie rozlíšiť možné účinky AFosB.

Nakoniec sme skúmali, ako predchádzajúce vystavenie jednej prirodzenej odmene ovplyvňuje reakcie správania na druhú. Konkrétne sme určili vplyv predchádzajúcich sexuálnych skúseností na príjem sacharózy. Aj keď kontrolné aj sexuálne skúsené zvieratá vykazovali silnú preferenciu pre sacharózu, sexuálne skúsené zvieratá vypili oveľa viac sacharózy bez zmeny spotreby vody. Toto je zaujímavé zistenie, pretože naznačuje, že predchádzajúce vystavenie jednej odmene môže zvýšiť hodnotu ocenenia iného stimulačného stimulu, ako by sa dalo očakávať, ak by existoval čiastočne zdieľaný molekulárny základ (napr. ΔFosB) citlivosti na odmenu. Podobne ako v tejto štúdii, aj škrečky, ktoré boli predtým vystavené sexuálnemu správaniu, vykazovali zvýšenú citlivosť na účinky kokaínu na správanie (Bradley a Meisel, 2001). Tieto objavy podporujú predstavu plasticity v mozgových obvodoch odmien, pretože vnímaná hodnota súčasných odmien je postavená na minulých expozíciách odmien.

Stručne povedané, práca tu uvedená poskytuje dôkazy o tom, že okrem návykových látok, prírodné odmeny indukujú hladiny ΔFosB v NAc. Rovnako nadmerná expresia ΔFosB v tejto oblasti mozgu reguluje behaviorálne reakcie zvieraťa na prirodzené odmeny, ako sa predtým pozorovalo pri odmenách za lieky. Tieto objavy naznačujú, že ΔFosB hrá všeobecnejšiu úlohu v regulácii mechanizmov odmeňovania a môže pomôcť sprostredkovať krížovú senzibilizáciu pozorovanú pri mnohých druhoch liekov a prírodných výhodách. Naše výsledky rovnako zvyšujú možnosť, že indukcia ΔFosB v NAc môže sprostredkovať nielen kľúčové aspekty drogovej závislosti, ale aj aspekty takzvaných prírodných závislostí, ktoré zahŕňajú nutkavé užívanie prírodných odmien.

poznámky pod čiarou

• Táto práca bola podporená grantmi Národného inštitútu duševného zdravia a Národného inštitútu pre zneužívanie drog a Národnej aliancie pre výskum v schizofrénii a depresii.

• Korešpondencia by sa mala adresovať Carlosovi A. Bolanosovi na vyššie uvedenej adrese. [chránené e-mailom]

• Copyright © 2008 Society for Neuroscience 0270-6474 / 08 / 2810272-06 $ 15.00 / 0

Predchádzajúca sekcia

Referencie

1. ↵

1. Avena NM,

2. Rada P,

3. Hoebel BG

(2008) Dôkaz závislosti na cukre: behaviorálne a neurochemické účinky prerušovaného nadmerného príjmu cukru. Neurosci Biobehav Rev 32: 20 – 39.

CrossRefMedline

2. ↵

1. Balfour ME,

2. Yu L,

3. Coolen LM

(2004) Sexuálne správanie a sexuálne prostredie spojené s prostredím aktivujú mezolimbický systém u samcov potkanov. Neuropsychofarmakológia 29: 718 – 730.

CrossRefMedline

3. ↵

1. Barrot M,

2. Olivier JD,

3. Perrotti LI,

4. DiLeone RJ,

5. Berton O,

6. Eisch AJ,

7. Impey S,

8. Storm DR,

9. Neve RL,

10. Yin JC,

11. Zachariou V,

12. Nestler EJ

(2002) CREB aktivita v jadre accumbens shell riadi hradenie behaviorálnych reakcií na emocionálne stimuly. Proc Natl Acad Sci USA 99: 11435 – 11440.

Abstrakt / ZADARMO plný text

4. ↵

1. Barrot M,

2. Wallace DL,

3. Bolaños CA,

4. Graham DL,

5. Perrotti LI,

6. Neve RL,

7. Chambliss H,

8. Yin JC,

9. Nestler EJ

(2005) Regulácia úzkosti a začatia sexuálneho správania pomocou CREB v nucleus accumbens. Proc Natl Acad Sci USA 102: 8357 – 8362.

Abstrakt / ZADARMO plný text

5. ↵

1. Bradley KC,

2. Meisel RL

(2001) Indukcia sexuálneho správania c-Fos v nucleus accumbens a lokomotorická aktivita stimulovaná amfetamínmi sú senzibilizované predchádzajúcimi sexuálnymi skúsenosťami u škrečiek samičiek. J Neurosci 21: 2123 – 2130.

Abstrakt / ZADARMO plný text

6. ↵

1. Brown JR,

2. Ye H,

3. Bronson RT,

4. Dikkes P,

5. Greenberg ME

(1996) Defekt vo výžive myší, ktorým chýba okamžitý skorý gén fosB. Bunka 86: 297 – 309.

CrossRefMedline

7. ↵

1. Cenci MA

(2002) Transkripčné faktory zapojené do patogenézy dyskinézy vyvolanej L-DOPA na krysom modeli Parkinsonovej choroby. Aminokyseliny 23: 105–109.

CrossRefMedline

8. ↵

1. Colby CR,

2. Whisler K,

3. Steffen C,

4. Nestler EJ,

5. Vlastné DW

(2003) Nadmerná expresia DeltaFosB špecifická pre bunky striatálneho typu zvyšuje motiváciu pre kokaín. J Neurosci 23: 2488 – 2493.

Abstrakt / ZADARMO plný text

9. ↵

1. Hull EM,

2. Dominguez JM

(2007) Sexuálne správanie u samcov hlodavcov. Horm Behav 52: 45 – 55.

CrossRefMedline

10. ↵

1. Kelz MB,

2. Chen J,

3. Carlezon WA Jr.,

4. Whisler K,

5. Gilden L,

6. Beckmann AM,

7. Steffen C,

8. Zhang YJ,

9. Marotti L,

10. Vlastné DW,

11. Tkatch T,

12. Baranauskas G,

13. Surmeier DJ,

14. Neve RL,

15. Duman RS,

16. Picciotto MR,

17. Nestler EJ

(1999) Expresia transkripčného faktora deltaFosB v mozgu riadi citlivosť na kokaín. Príroda 401: 272 – 276.

CrossRefMedline

11. ↵

1. Kippin TE,

2. van der Kooy D

(2003) Excitotoxické lézie tegmentálneho jadra pedunculopontínu narušujú kopuláciu naivných samcov potkanov a blokujú prospešné účinky kopulácie u skúsených samcov potkanov. Eur J Neurosci 18: 2581 – 2591.

CrossRefMedline

12. ↵

1. Lumley LA,

2. Hull EM

(1999) Účinky D1 antagonistu a sexuálne skúsenosti na kopuláciou indukovanú Fos podobnú imunoreaktivitu v strednom predoptickom jadre. Brain Res 829: 55 – 68.

CrossRefMedline

13. ↵

1. McDaid J,

2. Graham MP,

3. Napier TC

(2006) Metamfetamínom indukovaná senzibilizácia odlišne mení pCREB a DeltaFosB v limbickom okruhu mozgu cicavcov. Mol Pharmacol 70: 2064 – 2074.

Abstrakt / ZADARMO plný text

14. ↵

1. Muller DL,

2. Unterwald EM

(2005) D1 dopamínové receptory modulujú indukciu deltaFosB v striatum potkana po občasnom podaní morfínu. J Pharmacol Exp Ther 314: 148 – 154.

Abstrakt / ZADARMO plný text

15. ↵

1. Nakabeppu Y,

2. Nathans D

(1991) Prirodzene sa vyskytujúca skrátená forma FosB, ktorá inhibuje transkripčnú aktivitu Fos / Jun. Bunka 64: 751 – 759.

CrossRefMedline

16. ↵

1. Nestler EJ

(2008) Transkripčné mechanizmy závislosti: úloha AFOS. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 363: 3245 – 3255.

Abstrakt / ZADARMO plný text

17. ↵

1. Olausson P,

2. Jentsch JD,

3. Tronson N,

4. Neve RL,

5. Nestler EJ,

6. Taylor JR

(2006) DeltaFosB v jadre accumbens reguluje inštrumentálne správanie a motiváciu potravín posilňovanú potravinami. J Neurosci 26: 9196 – 9204.

Abstrakt / ZADARMO plný text

18. ↵

1. Perrotti LI,

2. Hadeishi Y,

3. Ulery PG,

4. Barrot M,

5. Monteggia L,

6. Duman RS,

7. Nestler EJ

(2004) Indukcia deltaFosB v mozgových štruktúrach súvisiacich s odmenou po chronickom strese. J Neurosci 24: 10594 – 10602.

Abstrakt / ZADARMO plný text

19. ↵

1. Perrotti LI,

2. Bolaños CA,

3. Choi KH,

4. Russo SJ,

5. Edwards S,

6. Ulery PG,

7. Wallace DL,

8. Vlastné DW,

9. Nestler EJ,

10. Barrot M

(2005) DeltaFosB sa hromadí v populácii GABAergických buniek v zadnom chvoste ventrálnej oblasti tegmentálu po psychostimulačnej liečbe. Eur J Neurosci 21: 2817 – 2824.

CrossRefMedline

20. ↵

1. Perrotti LI,

2. Weaver RR,

3. Robison B,

4. Renthal W,

5. Bludisko I,

6. Yazdani S,

7. Elmore RG,

8. Knapp DJ,

9. Selley DE,

10. Martin BR,

11. Sim-Selley L,

12. Bachtell RK,

13. Vlastné DW,

14. Nestler EJ

(2008) Rozlišujúce vzory indukcie DeltaFosB v mozgu spôsobené užívaním drog. Synapse 62: 358-369.

CrossRefMedline

21. ↵

1. Teegarden SL,

2. Bale TL

(2007) Účinky stresu na stravovacie preferencie a príjem závisia od prístupu a citlivosti na stres. Biol Psychiatry 61: 1021 – 1029.

CrossRefMedline

22. ↵

1. Werme M,

2. Messer C,

3. Olson L,

4. Gilden L,

5. Thorén P,

6. Nestler EJ,

7. Brené S

(2002) DeltaFosB reguluje chod kolesa. J Neurosci 22: 8133 – 8138.

Abstrakt / ZADARMO plný text

23. ↵

1. Zachariou V,

2. Bolanos CA,

3. Selley DE,

4. Theobald D,

5. Cassidy MP,

6. Kelz MB,

7. Shaw-Lutchman T,

8. Berton O,

9. Sim-Selley LJ,

10. Dileone RJ,

11. Kumar A,

12. Nestler EJ

(2006) Základná úloha DeltaFosB v jadre accumbens pri morfínovom pôsobení. Nat Neurosci 9: 205 – 211.

CrossRefMedline