Povečanje potenciala z zdravili pri ekscitacijskih sinapsah VTA

Pionirska študija Unglessa in njegovih kolegov v 2001 dokazali, da je enkratna izpostavljenost kokainu povzročila povečanje sinaptične moči pri ekscitacijskih sinapsah na nevronih VTA DA, ko so bili izmerjeni 24 h kasneje na možganskih rezinah (Ungless et al., 2001). To je bilo izmerjeno kot povečanje razmerja AMPA posredovanih ekscitatorskih postinaptičnih tokov (EPSC) nad EPSC-posredovanimi NMDA (imenovano razmerje AMPA / NMDA). Pokazalo se je, da je bil pozicionirani LTP z električnim pritiskom okluziran pri ekscitacijskih sinapsa VTA pri miših, zdravljenih s kokainom, medtem ko je bil LTD povečan. Ta opažanja in številni drugi elektrofiziološki ukrepi kažejo, da je opažena sprememba plastičnosti delovala na podobne mehanizme kot s sinaptično izzvanimi LTP (Ungless et al., 2001). Odtlej se je pokazalo, da lahko uporaba drugih zlorab, vključno z amfetaminom, morfijem, etanolom, nikotinom in benzodiazepini, povzroči tudi povečanje sinaptične moči v VTA, kar se ne kaže pri psihoaktivnih zdravilih, ki nimajo možnosti zlorabe (Saal et al., 2003; Gao et al., 2010; Tan in sod., 2010). To opazovanje kaže konvergenco celičnih odzivov znotraj VTA z vsemi zlorabljenimi zdravili in zagotavlja možen nevronski mehanizem, s katerim bi se lahko sprožile začetne nevroadaptacije, povezane z odvisnostjo.

Učinek nepredvidenega dajanja zdravil na sinaptično plastičnost VTA je prehodno izražen, traja vsaj 5, vendar manj kot 10 dni, in dokazano je, da pozitivno korelira z začetnim razvojem vedenjske preobčutljivosti, ne pa z njegovim izražanjem (Ungless et al., 2001; Saal et al., 2003; Borgland et al., 2004). Če se kokain daje sam, se izid precej razlikuje, saj plastičnost v VTA postane obstojna in jo je mogoče zaznati celo 90 dni po umiku (Chen in sod., 2008).

Potenciranje glutamatergičnih sinaps na celicah VTA DA je verjetno povezano s sposobnostjo zlorabe zdravil za povečanje zunajcelične DA v NAc (Di Chiara in Imperato, 1988)potencialno predstavlja začetek "patološkega" učenja nagrad, pri katerem pride do "vtiskovanja" združenj, ki izvirajo iz drog. V nevronih VTA DA so poročali o odvisnosti od receptorja NMDA med nevroni VTA DA med pridobitvijo povezave z nagrajevanjem (Stuber et al., 2008) in pred kratkim je bilo potrjeno, da kokain selektivno poveča razmerje AMPA / NMDA nevronov VTA, ki štrlijo na NAc, v nasprotju s PFC (Lammel et al., 2011); dobro je ugotovljeno, da je prenos dopamina znotraj NAc kritičen za pridobitev Pavlovijske zveze (Kelley, 2004). Tako je lahko, da lahko potenciranje nevronov VTA DA predstavlja nevronsko kodiranje, podobno LTP, morda asociativni učni proces, ki je lahko ključnega pomena za zgodnji vedenjski odziv, ki ga povzroča kokain, in je zmožen sprožiti dolgoročne prilagoditve, na katerih temelji odvisnost, čeprav ne predstavlja same zasvojene države. Kot predlagajo drugi, je morda zasvojenost z drogami optično nagrada možganov, da "preučijo" vrednost zdravila za organizem (Kauer in Malenka, 2007).

Še vedno je treba v celoti razjasniti izvor ustreznih glutamatergičnih projekcij za VTA, vključene v plastiko, ki jo povzroča droga. Ena od raziskav je pokazala, da glutatergične sinapse VTA, ki jih ciljajo projekcije tako samega VTA kot pedunkulopontinskega jedra (PPN), kažejo povečano potenciranje kokaina, vendar so samo sinapse, ki prejemajo vnos PPP, vplivale na Δ⁹-tetrahidrokanabinol (THC) (dobro in Lupica, 2010). Tako se zdi, da se lahko posamezni glutamatergični učinki, ki sodelujejo pri potenciranju, ki ga povzroči zdravljenje z zdravili, razlikujejo glede na zadevno zdravilo, prav tako pa je mogoče, da je določena projekcija skupna vsem vzbujajočim plastičnim vzbujalnim plastičnostim v VTA; slednje še ni treba določiti. TVTA prejema obsežne projekcije iz več možganskih regij, vključno s PFC, amigdalo in subtalamičnim jedrom (Geisler in Wise, 2008), za katere je bilo dokazano, da vplivajo na hitro streljanje nevronov VTA DA (Grillner in Mercuri, 2002). Prihodnji poskusi z uporabo optogenetskih tehnik bi lahko pomagali določiti posebne projekcije, ki so povzročile potenciranje drog v sinapsah VTA, opaženo kot odziv na različna zloraba zdravil, kar bi osvetlilo natančnost narave te nevroadaptacije.

Mehanizmi, ki temeljijo na sinaptični plastičnosti, ki jo povzroča droga, ob vznemirljivi sinapsi v VTA

Tako kot pri električno induciranem LTP v nevronih srednjega možganov se je tudi pokazalo, da je povečanje sinaptične jakosti VTA, ki jo povzročata kokain in nikotin, odvisno od aktivacije receptorjev NMDA (Bonci in Malenka, 1999; Ungless et al., 2001; Mao et al., 2011). V nasprotju s tem se je nedavno pokazalo, da je za vzdrževanje potenciala kokaina potrebna aktivnost proteinske kinaze Mζ (Ho et al., 2012), izoforma avtonomno aktivne proteinske kinaze C (PKC), medtem ko je LTP-odvisen LTP v nevronih VTA DA pri miših, ki niso zdravi, odvisen od običajnih izoform PKC (Luu in Malenka, 2008). V primeru nikotina za sintetično potencialo VTA je potrebno vzbujanje DA nevronov, ki jih posredujejo somatodendritični nikotinski receptorji acetilkolin α4β2 (nAChRs) (Mao et al., 2011). Povečanje sproščanja presinaptičnega glutamata zaradi nikotina prav tako prispeva k indukciji te posebne sinaptične plastičnosti, verjetno s povečano aktivacijo NMDA receptorjev (Mao et al., 2011).

O mehanizmih, na katerih temelji sinaptična plastičnost, ki jih povzroča kokain, je znano razmeroma več kot tistih osnovnih plastičnosti, ki jih povzročajo druge zlorabe drog. Uporaba kokaina na rezinah srednjega mozga povzroči potenciranje prenosa receptorjev NMDA v nekaj minutah in se predlaga, da se v mehanizme, ki zahtevajo aktiviranje D, vstavi NMDAR, ki vsebuje NR2B, v sinapse.₅ receptorji in nova sinteza beljakovin (Schilstrom et al., 2006; Argilli et al., 2008). Pokazalo se je, da je tudi Orexin A potreben tako za hitro vstavljanje kokaina receptorjev, ki vsebujejo NR2B, kot tudi povečana razmerja AMPA / NMDA; ustrezno oreksin₁ Dokazano je, da antagonist receptorjev SB334867 preprečuje razvoj preobčutljivosti na kokain (Borgland in sod., 2006). Poleg sprememb v ekspresiji podenote receptorjev NMDA so opazili povečano raven AMPA receptorjev, ki vsebujejo GluR1 (v pomanjkanju GluR2) v sinapsah, takoj ko je 3 h po izpostavitvi kokainue (Argilli et al., 2008). To opazovanje v kombinaciji z drugimi nedavnimi dokazi je privedlo do hipoteze, da sinaptična vstavitev visoko prevodnih GluR2 receptorjev, ki primanjkuje, prispeva k izražanju sinaptičnega potenciranja kokaina v VTA (Dong et al., 2004; Bellone in Luscher, 2006; Mameli et al., 2007; Brown et al., 2010; Mameli et al., 2011), za preglede glej (Kauer in Malenka, 2007; Wolf in Tseng, 2012). Vstavitev AMPA receptorjev, ki jim primanjkuje GluR2, je odvisna od prenosa NMDA receptorjev v nevronih VTA DA, saj je pri miših, ki nimajo funkcionalnih receptorjev NMDA v DA nevronih, odsoten (Engblom et al., 2008; Mameli et al., 2009). nestacija AMPA receptorjev, ki primanjkuje GluR2, je pomembna, ker imajo edinstvene lastnosti; so prepustni za kalcij, imajo večjo kanalno prevodnost kot receptorji, ki vsebujejo GluR2, in zato imajo ogromno sposobnost za spreminjanje sinaptičnega prenosa (Isaac et al., 2007). Torej, vstavljanje AMPA receptorjev, ki primanjkuje GluR2, v VTA predstavlja možen mehanizem, s katerim lahko zloraba drog sproži plastične prilagoditve, ki temeljijo na začetnih stopnjah uživanja drog.

Pokazalo se je, da se vstavitev AMPA receptorjev, ki primanjkuje GluR2, v ekscitacijske sinapse VTA pojavi kot odziv na dajanje zdravil iz več razredov, kot so nikotin in morfin, pa tudi na optogenetsko aktivacijo nevronov DA VTA (Brown et al., 2010). Tnjegov je privedel do predloga, da vstavljanje prepustnih receptorjev AMPA, ki prepuščajo kalcij GluR2, predstavlja univerzalen mehanizem, ki lahko temelji na potenciaciji potenciala sinaps VTA (Brown et al., 2010), čeprav podatki za amfetamin niso nujno skladni s to hipotezo (Faleiro in sod., 2004). Poleg tega, ker AMPA-receptorji, ki jim primanjkuje GluR2, navznoter usmerijo in tako vodijo zelo malo toka pri + 40 mV, samo njihovo vstavljanje ne more razložiti povečanja razmerja AMPA / NMDA, ki ga povzročajo zdravila. Nedavna študija, ki je izmerila enotne sinaptične odzive, ki jih je povzročil zelo lokaliziran vir glutamata (dvofotonska fotoliza v kletki glutamata), je pokazala, da je poleg vpliva na EPSC, ki jih posreduje receptor AMPA, izpostavljenost kokainu tudi zmanjšala EPSC-je, posredovane z enotnimi receptorji NMDA (Mameli et al., 2011), s čimer je možen mehanizem, s katerim bi lahko v tem scenariju povečali razmerja med AMPA in NMDA (z znižanjem imenovalca razmerja). To je še treba raziskati z drugimi zlorabami drog.

Z drogo povzročena izmenjava, ki vsebuje GluR2, in AMPA receptorje, ki manjkajo GluR2, se lahko prekliče z aktiviranjem mGluR1 receptorjev v VTA (Bellone in Luscher, 2006; Mameli et al., 2007). Tako izmenjava receptorjev AMPA, ki jo povzroča mGluR1, zagotavlja mehanizem, ki lahko razloži, zakaj je potenciranje sinapsij VTA, ki jih povzroča z zdravili, prehodno naravo, traja 5, ne pa 10 dni (Ungless et al., 2001; Mameli et al., 2007). Če je funkcija mGluR1 v VTA zmanjšana 24 h pred dajanjem kokaina, potem koakin sproži navznoter rektifikacijo, ki traja dlje od 7 dni (Mameli et al., 2007, 2009). Zato je ena od možnih razlag, zakaj vzporedno s samo-dajanjem kokaina vztraja krepitev sinaptičnega oživljanja kokaina (za razliko od nepredvidenega dajanja), lahko samo-uporaba kokaina vodi v depresijo mGluR1 signalizacije v VTA.

Sinaptična plastičnost, ki jo povzroči droga, pri zaviralnih sinapsah VTA

Excitatorne sinapse niso edina vrsta sinapse v nevronih VTA DA, na katere vpliva nepredvideno dajanje drog zlorabe. Inhibicijske sinapse v VTA imajo tudi kritično vlogo pri nadzoru hitrosti streljanja nevronov DA, zato lahko plastičnost pri GABAergičnih sinapsih dramatično vpliva na prenos DA. V resnici lahko kokain, morfin in etanol vplivajo na zaviralno sinaptično plastičnost v VTA (Melis et al., 2002; Liu in sod., 2005; Nugent idr., 2007). Ponavljajoča se izpostavljenost kokainu vivo za 5 – 7 dni povzroči zmanjšanje amplitud sinaptičnih tokov, ki jih posreduje GABA, s tem olajša indukcijo LTP v celicah VTA z zmanjšanjem jakosti GABAergične inhibicije (Liu idr., 2005). Kasnejše študije razkrivajo mehanizem te inhibicije endokanabinoidno odvisna LTD v GABAergičnih sinapsah vključuje aktiviranje ERK1 / 2 (Pan et al., 2008, 2011). GABA_A receptorske sinapse na nevronih Vpam dopamina imajo tudi močan NMDA odvisen LTP (imenovan LTP_GABA) kot odgovor na visokofrekvenčno stimulacijo (Nugent et al., 2007). Ta LTP_GABA odsoten v rezinah VTA 2 in / ali 24 h po vivo dajanje morfija, nikotina, kokaina ali etanola (Nugent et al., 2007; Guan in Ye, 2010; Niehaus et al., 2010). V primeru etanola preprečevanje LTP_GABA posreduje μ-opioidni receptor (Guan in Ye, 2010) Skupaj s sinaptičnim potencialom pri ekscitacijskih sinapsah je ta izguba LTP_GABA bi morali po izpostavljenosti zdravilu povečati odstranjevanje nevronov VTA DA.

Nedavno se je pokazalo, da na počasen prenos GABA vplivajo tudi zlorabe drog. Tako zadošča en odmerek metamfetamina ali kokaina, da znatno oslabi sposobnost GABA_B receptorji za nadzor nad VTA GABA nevronskim streljanjem, ko se meri ex vivo 24 h kasneje (Padgett et al., 2012). Izguba počasnega zaviralnega postsinaptičnega potenciala (IPSC) nastane zaradi zmanjšanja GABA zaradi metamfetamina._B zaradi sprememb v prometu z beljakovinami, povezanih z beljakovinami, ki so povezane z beljakovinami, receptorjem G, navzven usmerjevalnim navznoter, spremlja pa ga znatno zmanjšanje občutljivosti presinaptičnega GABA_B receptorji v GABA nevronih VTA. Za razliko od vplivov z zdravili na GABA_A sinapsi to depresijo GABA_BSignalizacija R-GIRK traja še nekaj dni po injiciranju (Padgett et al., 2012).

Vedenjski korelati potenciacij, ki jih povzročajo zdravila v celicah VTA DA

Kot smo že omenili, je učinek nepredvidenega dajanja zdravil na sinaptično plastičnost nevronov VTA DA prehodno izražen, traja vsaj 5, vendar manj kot 10 dni in je dokazano, da pozitivno korelira z začetnim razvojem vedenjske preobčutljivosti, vendar ne z njegovim izražanjem (Ungless et al., 2001; Saal et al., 2003; Borgland et al., 2004). V podporo hipotezi, da potenciranje sinteze VTA, ki ga povzroča droga, predstavlja indukcijo vedenjske preobčutljivosti, intra-VTA uporaba antagonistov glutamatov zmanjša, viralno posredovana GluR1 up regulacija pa poveča lokomotorno občutljivost lastnosti zdravil (Carlezon et al., 1997; Carlezon in Nestler, 2002). Močno dokazi o vpletenosti v NMDA receptorje, ki vsebujejo NR2A in B, zagotavljajo, da farmakološka inhibicija preprečuje tako razvoj preobčutljivosti kot s tem povezano povečanje razmerij AMPA / NMDA, ki jih povzroča kokain (Schumann et al., 2009). Vendar pa miši z usmerjeno črtanjem NR1 ali GluR1 (selektivno do nevronov srednjega možganov) ali globalno delecijo GluR1 kažejo nepoškodovano vedenjsko preobčutljivost in še vedno kažejo oslabljene tokove AMPA receptorjev po zdravljenju s kokainom (Dong et al. 2004; Engblom et al., 2008). Dodatek zasuka zagotavlja ugotovitev, da CPP in kondicionirano lokomotorno vedenje pri izločilnih miših GluR1 ni (Dong et al., 2004) in izumrtje kokainskega CPP pri miših ni bilo delecirano z GluR1 delecijo, usmerjeno na nevrone srednjega možganskega možganov (Engblom et al., 2008), medtem ko je pri miših z izločanjem NR1 miši ponovno oživitev kokainskega CPP in izražanje vedenjske preobčutljivosti oslabljena (Engblom et al., 2008; Zweifel in sod., 2008). Tako je tudi z navedbo potencialne razvojne kompenzacije pri mutiranih miših in / ali možne nepopolne delecije možno, da se nevronski procesi, ki upravljajo z potenciranjem nevronov DA in z vedenjsko preobčutljivostjo, disociirajo. Bolj je mogoče, da potenciranje sinaptov VTA lahko prispeva k pripisovanju spodbujevalne pameti znakom, povezanim z drogami.

Merjenje sinaptičnih sprememb po nepredvidenem jemanju drog je omejeno glede obveščanja o dejanskem bolezenskem stanju odvisnosti. Bolj pomembne za človeško stanje so študije, pri katerih se spremembe v sinaptični plastičnosti merijo po pogojni uporabi zdravil, npr. Operaterjevi samoupravi. V zvezi s tem je sinaptična krepitev celic VTA DA, povzročena s samo-dajanjem kokaina, edinstveno obstojna, traja 3 mesece v abstinenci in se izkaže, da je odporna na trening izumiranja (Chen et al., 2008). Čeprav se sprva predlaga, da gre za prehodni dogodek, se zdi, da je plastika, ki jo povzroča droga v VTA, sposobna biti dolgotrajna, kar kaže, da je metoda dajanja (pogojni v primerjavi z nepredvidljivimi) ključna določitev njene dolgoživosti . To je podkrepljeno z ugotovitvijo, da vroče kontrole v tej študiji niso pokazale podobnega povečanja razmerja AMPA / NMDA; kar kaže na to, da je učenje plastike-nagrajevanja ali povezave med dejanji in dejanji tisto, kar goji plastičnost. Nasprotno pa samo-dajanje hrane ali saharoze pod podobnimi parametri povzroči povečanje razmerij AMPA / NMDA, ki trajajo 7, vendar ne v dnevih 21 v abstinenco, očitno prehodno v primerjavi s tistimi, ki jih povzroča kokain (Chen et al., 2008). Pomanjkanje obstoja plastike, ki jo povzroča hrana, kaže na to, da sprememba sinaptične moči, ki jo povzroča kokain, ni zgolj nevronska predstavitev instrumentalnih procesov učenja ali podeljevanja nagrad, ki so vključeni v paradigmo samoupravljanja operaterja. po sebi, temveč za učinek, specifičen za droge, ki potencialno predstavlja patološko krepitev povezav z drogami. Kot smo že omenili, so ugotovili, da napovedovanje nagrad povzroča tudi povečanje razmerij AMPA / NMDA v VTA, čeprav ne tako obstojno, ki podpirajo to spremembo vznemirljive sinaptične funkcije pri učenju nagrajevanja (Stuber et al., 2008).

Zanimivo je, da je obseg povečanja razmerja AMPA / NMDA podoben, ne glede na število injekcij (enojni ali večkratni), protokol za upravljanje (kontingent v nasprotju s kontingentom) in dolžina dostopa (omejen dostop v primerjavi s razširjenim dostopom) (Borgland et al., 2004; Chen et al., 2008; Mameli et al., 2009). To kaže, da je povečanje razmerja AMPA / NMDA, opaženo v celicah VTA DA, potencialno permisiven dogodek, ki morda signalizira "strpnost", v nasprotju s tem, da predstavlja začetek osnovne nevropatologije, ki bi se verjetno nadaljeval z nadaljnjo izpostavljenostjo.

Plastičnost, ki jo povzroča droga, pri vznemirljivih sinapsah NAc

Za razliko od VTA ena sama vbrizga kokaina ne povzroči povečanja sinaptične jakosti v NAc, če ga izmerimo 24 h kasneje (Thomas in sod., 2001; Kourrich et al., 2007). To opazovanje in dvosmerni časovni razpon, ki sledi večkratnemu dajanju in umiku dpotrjuje, da se plastičnost, povzročena z drogami, NAC izrazito razlikuje od tiste, ki jo opažamo v VTA. Prav zares, pri dajanju ponavljajočih se injekcij kokaina (da se sproži vedenjska preobčutljivost) opazimo zmanjšanje razmerja AMPA / NMDA pri sinapsah lupine NAc, ko merimo 24 h po zadnji administraciji.n (Kourrich in sod., 2007). Zdi se, da je ta sinaptična depresija zaradi ponavljajočega se kokaina povezana s plastičnostjo v VTA; Po selektivni prekinitvi funkcije mGluR1 v VTA je potrebna samo ena injekcija kokaina, da povzroči isto depresijo NAc sinapse (Mameli et al., 2009). Tavtorji te študije postulirajo, da lahko povečano vzbujanje projekcij VTA olajša sočasno sproščanje DA in glutamata v NAc s povečanim sproščanjem DA. To lahko nato preklopi prag za indukcijo lokalne plastičnosti v NAc z vplivom na vzbujenost vezja ali z vključevanjem medceličnih signalizacijskih procesov (Mameli et al., 2009).

Funkcionalni pomen depresije NAc sinaps med akutnim umikom je na tej stopnji nejasen. Ena izmed možnih razlag je lahko, da depresija NAc srednjih bodicastih nevronov (MSN) zmanjša njihov odziv na naravne spodbudne dražljaje in tako prispeva k anhedoniji, ki jo je doživel akutni umik. Mogoče je tudi, da je zmanjšanje razmerja AMPA / NMDA lahko posledica vstavitve membran NMDA receptorjev, ki vsebujejo NR2B (s čimer se poveča imenovalec razmerja), saj se v lupini NAc ob izpostavitvi kokainu pojavijo nove tihe sinapse (Huang in sod., 2009). Tihe glutamatergične sinapse, ki izražajo funkcionalne tokove, ki jih posredujejo receptorji NMDA, v odsotnosti tokov, posredovanih z receptorji AMPA, menijo, da imajo povečano sposobnost za krepitev sinaptičnega prenosa (Isaac et al., 1995). Ko nastanejo, ti tihi sinapse lahko olajšajo rekrutacijo receptorjev AMPA in tako izboljšajo ekscitatorni sinaptični prenos. To zagotavlja možen mehanizem za razlago povečanja površinske ravni AMPA receptorjev in kasnejšega razmerja AMPAR / NMDAR, opaženega v NAc med dolgotrajnim umikom (Boudreau in Wolf, 2005; Boudreau et al., 2007; Kourrich et al., 2007; Conrad in sod., 2008). NMDA receptorji, ki vsebujejo NR2B, v NAc bi lahko bili vključeni tudi v oblikovanje povezav v kontekstu zdravil, saj odpadanje siRNA te podenote preprečuje CPD morfija pri miših, ne pa tudi vedenjske preobčutljivosti (Kao et al., 2011).

Za razliko od kokaina, ponavljajoči se režim občasne izpostavljenosti etanolu povzroči potenciranje sinapse kot odziv na prej stimuliran protokol, ki ga povzroča LTD, kadar ga izmerimo 24 h po zadnji izpostavljenosti (Jeanes et al., 2011). Ta potenciacija, odvisna od NMDA, je prehodna, saj se po nadaljnjem odvzemu 48 h razblini in ne moremo inducirati niti LTP niti LTD (Jeanes et al., 2011). Avtorji tako močne spremembe plastičnosti NAc razlagajo kot pokazatelj potencialnega pomena tega procesa pri nevroadaptacijah, ki jih povzroča etanol. Poleg tega lahko etanol, za razliko od psihostimulantov, deluje na receptorje NMDA, tako da lahko neposredno vpliva na glutamatergično signalizacijo.

Sinaptična potenciacija, opažena v NAc po obdobju odvzema

V nasprotju z depresijo, ki jo opazimo med akutnim odtegnitvijo, opazimo potenciranje sinapsij lupine NAc po odpovedi 10-14 po večkratnem dajanju kokaina ali morfija (Kourrich in sod., 2007; Wu in sod., 2012). Poleg tega se po enem dnevu odvzema 7 od enega samega dajanja kokaina povečata amplituda mEPSC-jev in izguba LTP, ki jo povzroči visokofrekvenčna stimulacija (HFS), tako v jedrnih kot lupinskih NAc nevronih, ki izražajo dopamin D₁ receptor (Pascoli et al., 2012). Tnjegova sprememba v sposobnosti induciranja sinaptične plastičnosti se imenuje metaplastičnost. Metaplastičnost, ki jo povzroča kokain, opažamo tudi po umiku iz kokaina. Podgane, ki imajo samokokani kokain, ki mu sledijo 3 tedni bodisi izumrtja bodisi abstinence, kažejo vivo pomanjkanje sposobnosti za razvoj LTP v jedru NAc po stimulaciji PFC. To opazovanje je spremljal premik v krivulji vhod / izhod v levo, kar kaže na potenciranje amplitude fEPSP (Moussawi et al., 2009). Potenciranje sinapsij NAc opazimo tudi v obliki povečanih tokov, ki jih posreduje AMPA, po daljšem obdobju abstinence po samo-dajanju (Conrad in sod., 2008). Ti podatki skupno kažejo, da se sinaptično potenciranje v NAc razvije bodisi kot funkcija trajanja odtegnitve bodisi kot funkcija časa od prve uporabe kokaina. Nedavna študija podpira zadnjo razlago, saj so pri D opazili podobno povečanje pogostosti mEPSC₁ MSN-ekspresionirajoče MSN pri miših kljub odsotnosti ali prisotnosti dolgotrajnega odtegnitvenega obdobja po večkratnem dajanju kokaina (Dobi et al., 2011). Zato se zdi, da se dogodki, ki vodijo do sprememb v glutamatergičnem prenosu v NAc, vzamejo nekaj časa.

Prispevek specifičnih podenot receptorjev AMPA k tej spremembi se razlikuje glede na stopnjo odtegnitve in način dajanja; Dne 10 – 21 po umiku pasivnih AMPA receptorjev, ki vsebujejo GluR2, je odgovorna za spremembe v prenosu AMPA (Boudreau in Wolf, 2005; Boudreau et al., 2007; Kourrich et al., 2007; Ferrario in sod., 2010) ker se po dnevih 21 v sinapse dodajo receptorji AMPA, ki jih primanjkuje GluR2. Zdi se, da je slednja ugotovitev primerna samo takrat, ko kokain dajemo sami (Conrad et al., 2008; McCutcheon in sod., 2011), čeprav glej (Mameli et al., 2009). Glede na povečano prevodnost AMPA receptorjev, ki jim primanjkuje GluR2, se lahko zgodi, da se njihovo vstavljanje zgodi kot depresija NAc sinapsov, ki jo povzroči samo dajanje kokaina, kar ima za posledico povečano odzivnost MSN na vznemirljive vnose, ki v prihodnosti sprožijo iskanje kokaina. Dejansko blokiranje AMPA receptorjev, ki ne vsebujejo GluR2, preprečuje izražanje inkubiranega iskanja kokaina, ki ga povzroči iztočnica (Conrad et al., 2008), in iskanje kokaina, ki ga povzroča bodisi AMPA bodisi kokain, je tudi blokirano z injekcijami antisenskega oligonukleotida GluR1 mRNA v NAc (Ping idr., 2008).

Izziv zaradi drog po umiku sinanaptičnega potenciala vrne v depresijo

Povečanje sinaptične jakosti in površinske izraženosti podenot receptorjev AMPA, ki jih inducira kokain v NAc po umiku iz nepredvidenega dajanja, se pozneje obrne ob dajanju nadaljnjih injekcij kokaina (ponovni izziv) (Thomas et al., 2001; Boudreau et al., 2007; Kourrich et al., 2007; Ferrario in sod., 2010). Tako ponovno opazimo sinaptično depresijo v lupini NAc, ko merimo 24 h po tej injekciji kokaina (Thomas et al., 2001), čeprav glej (Pascoli et al., 2012). Zdi se, da je to vedenjsko povezano z izražanjem preobčutljivosti, pri amfetaminu pa se je pokazalo, da je vsaj klatrin in je odvisen od GluR2 odvisne endocitoze postinaptičnih receptorjev AMPA (Brebner et al., 2005). Zmanjšanje površinske ekspresije receptorjev AMPA po zaužitju kokaina je prehodno, saj se v 7 dneh površinska ekspresija povrne na ravni, ki so primerljive z nespornimi podganami, ki so bile predhodno obdelane s kokainom (Ferrario in sod., 2010). Kot tak se zdi, da lahko zgodovina izpostavljenosti in odvzema kokaina zlahka spremeni smer sinaptične plastičnosti v NAc.

Pred kratkim je bila vzpostavljena neposredna povezava med potenciranjem kortiko-akumbalnih sinaps na D₁ receptor-pozitivne celice po odvzemu dni 7 in izražanju preobčutljivosti. Kot smo že omenili, se po odvzemu 7 od enega samega dajanja kokaina ugotovi, da se te sinapse potencirajo tako v jedru kot v lupini (merjeno s povečanjem amplitude mEPSC) in da se LTP, ki ga povzroča HFS, zmanjša. Enakega ni bilo mogoče najti za sinapse na D₂ na receptor pozitivne celice (Pascoli et al., 2012). Ko optogenetsko obrnemo vivo prek protokola, za katerega je znano, da povzroča LTD kortiko-akumbalne sinapse na D₁- pozitivne celice na receptorje so pokazale znižane mEPSC in preprečili izražanje lokomotorne preobčutljivosti. Pomembno je, da se je tem nevronom povrnila sposobnost HFS, da inducira LTP (Pascoli et al., 2012), tako je prikazana neposredna povezava med to posebno sinaptično prilagoditvijo kortiko-akumbalnih sinaps in izražanjem preobčutljivosti na kokain.

Faktorji prepisovanja

Transkripcijski faktorji so beljakovine, ki se vežejo na specifična zaporedja DNK, da uredijo transkripcijo genov z interakcijo s kompleksom RNA polimeraze II (Mitchell in Tjian, 1989). Transkripcijske dejavnike lahko induciramo ali potisnemo kot odziv na dražljaje iz okolja, kar ima za posledico spremembe v ekspresiji genov in na koncu nevronskih funkcij. Za njihovo potencialno vlogo pri odvisnosti je bilo ugotovljenih več dejavnikov transkripcije, ker je njihova izpostavljenost in aktivacija regulirana na mezokortikolimbični poti ob izpostavljenosti zlorabam. ΔFosB je eden takšnih faktorjev transkripcije, ki je bil deležen posebne pozornosti zaradi svoje nenavadne stabilnosti. ΔFosB je okrnjena varianta gena FosB in deli homologijo z drugimi člani družine Fos, vključno s c-Fos, FosB, Fra1 in Fra2, ki vse heterodimerizirajo z družinami proteinov družine Jun (c-Jun, JunB ali JunD). Faktorji transkripcije proteina aktivatorja-1 (AP-1) (Morgan in Curran, 1995). Ti drugi člani družine Fos se hitro odzovejo v striatum kot odziv na akutno dajanje psihostimulantov, vendar je zaradi njihove nestabilnosti ta izraz minljiv in se v nekaj urah vrne na bazalno raven (Graybiel et al., 1990; Young et al., 1991; Hope et al., 1992). Po drugi strani se ΔFosB kopiči v striatumu po kroničnem dajanju zdravil, njegova ekspresija pa se zadrži še nekaj tednov po zadnji izpostavljenosti zdravilu (Hope in sod., 1994; Nye et al., 1995; Nye in Nestler, 1996; Pich et al., 1997; Muller in Unterwald, 2005; McDaid in sod., 2006). Podatki iz vedenjskih poskusov podpirajo vlogo ΔFosB pri nekaterih trajnih učinkih, ki jih prinašajo zlorabe drog. Prekomerno izražanje ΔFosB v striatumu povzroči povečan odziv lokomotorja na akutni in kronični kokain ter poveča okrepitvene lastnosti kokaina in morfija (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003; Zachariou in sod., 2006), ker zaviranje ΔFosB povzroča nasprotne vedenjske učinke (Peakman et al., 2003). Zaradi zmožnosti povečevanja spodbujevalnih motivacijskih lastnosti zlorabe drog je bil ta faktor transkripcije predlagan, da predstavlja „molekularno stikalo“, ki olajša prehod na zasvojenost (Nestler, 2008).

cAMP-odzivni protein, ki veže elemente (CREB), je še en dejavnik transkripcije, ki je bil v središču pozornosti velikega števila raziskav zaradi predlagane vloge v plastiki, ki jo povzroča droga (McPherson in Lawrence, 2007). CREB se v možganih pojavlja vseprisotno in ga lahko aktiviramo z množico medceličnih signalnih poti, ki so v serinu 133 dosegle vrhunec njegove fosforilacije (Mayr in Montminy, 2001). Fosforiliran CREB (pCREB) spodbuja rekrutacijo proteina, ki veže CREB (CBP), kar olajša prepisovanje različnih genov v spodnjem toku (Arias et al., 1994). pCREB se hitro izzove v striatumu zaradi izpostavljenosti psihostimulantom (Konradi in sod., 1994; Kano in sod., 1995; Walters in Blendy, 2001; Choe in sod., 2002) in to domneva, da predstavlja homeostatični mehanizem, ki preprečuje vedenjske odzive na zlorabe drog (McClung in Nestler, 2003; Dong in sod., 2006). V skladu s tem prekomerna ekspresija CREB v lupini NAc zmanjša koristne lastnosti kokaina v paradigmi preferencialnih preferenc za pogojena mesta (CPP), medtem ko pri inhibiciji CREB v tej regiji opazimo ravno nasprotno (Carlezon et al., 1998; Pliakas et al., 2001). Podobno genetsko spodbijanje ali inhibicija CREB v dorzalnem striatumu daje povečano občutljivost na lastnosti psihostimulantov, ki aktivirajo lokomotor, in dodaja dodatno podporo tej hipotezi (Fasano et al., 2009; Madsen in sod., 2012).

Medtem ko podatki iz poskusov CPP podpirajo zamisel, da bi CREB deloval kot negativni modulator nagrajevanja z drogami, vsaj kar zadeva kokain, je to morda preveč poenostavitev. Številne študije, ki uporabljajo različne tehnike za spreminjanje funkcije CREB v lupini NAc, so pokazale, da zaviranje CREB zmanjšuje okrepitev kokaina v paradigmi samo-upravljanja (Choi in sod., 2006; Green et al., 2010; Larson et al., 2011), ker je okrepitev kokaina v tej regiji okrepljena s čezmerno ekspresijo CREB (Larson et al., 2011). Te divergentne ugotovitve so verjetno posledica temeljnih razlik med instrumentalnimi in Pavlovijinimi postopki kondicioniranja, pa tudi prostovoljnimi vs. nehoteno dajanje zdravil. CPP vključuje asociativne učne procese in se šteje, da je posredno merilo hedonskih lastnosti zdravila, ne pa krepitev zdravil po sebi (Bardo in Bevins, 2000). Na prostovoljno dajanje drog lahko vplivajo številni čustveni dejavniki in sposobnost delovanja CREB v NAc, da zmanjša odziv na anksiogene dražljaje (Barrot in sod., 2002) in zmanjšujejo depresivno vedenje (Pliakas et al., 2001) lahko vpliva na nagnjenost k samo dajanju zdravil. Zanimivo je, da izbris CREB-ja iz PFC povzroči zmanjšano motivacijo za samo-dajanje kokaina (McPherson et al., 2010), kar dokazuje, da se vpliv CREB manipulacije na vedenje razlikuje tudi za različne možganske regije. To morda ni presenetljivo, če se transkript CREB izrazito razlikuje glede na vrsto celice (Cha-Molstad in sod., 2004) in zato bi bilo pomembno ugotoviti spremembe v izražanju genov, ki se pojavljajo v toku CREB, ki prispevajo k tem fenotipom. Nadalje se zapletejo ugotovitve, da je CREB v lupini NAc bistven za nikotinsko CPP (Brunzell et al., 2009), kar kaže na to, da se mehanizmi, na katerih temelji pogojena nikotinska nagrada, razlikujejo od mehanizmov kokaina in morfija, ki sta okrepljena z inhibicijo CREB v lupini NAc (Carlezon et al., 1998; Pliakas et al., 2001; Barrot in sod., 2002).

Epigenetski mehanizmi

Epigenetika ima več definicij, v nevroznanosti pa jo običajno opredeljujejo kot spremembe v genskem izražanju, ki nastanejo z modulacijo kromatina, ki jih ne prinesejo spremembe v zaporedju DNA (McQuown in Wood, 2010). Kromatin opisuje stanje DNA, ko je pakiran znotraj celice. Osnovna ponavljajoča se enota kromatina je nukleosom, ki ga sestavljajo osnovni pari 147 DNA, ovitih okoli oktamerja, sestavljen iz parov štirih jedrnih histonov (H2A, H2B, H3 in H4) (Luger et al., 1997). Rešci amino terminalov teh jedernih histonov lahko doživijo številne posttralacijske modifikacije, vključno z acetilacijo, metilacijo, fosforilacijo, ubikvitacijo in sumoilacijo (Berger, 2007). Dodajanje in odstranjevanje teh funkcionalnih skupin iz histonskih repov izvaja veliko število encimov, ki spreminjajo histon, vključno z acetiltransferazami, deacetilaze, metiltransferazami, demetilazo in kinazami (Kouzarides, 2007). Te histonske spremembe služijo za najemanje faktorjev transkripcije in drugih beljakovin, ki sodelujejo pri regulaciji transkripcije, in spreminjajo konformacijo kromatina, da bi DNK postali bolj ali manj dostopni transkripcijskim strojem (Strahl in Allis, 2000; Kouzarides, 2007; Taverna et al., 2007). Epigenetski mehanizmi zato predstavljajo pomembno sredstvo, s katerim lahko okoljski dražljaji uravnavajo izražanje genov in na koncu vedenje.

V zadnjem času je bila sprememba kromatina prepoznana kot pomemben mehanizem, na katerem temeljijo spremembe v plastičnosti in obnašanju zaradi drog (Renthal in Nestler, 2008; Bredy in sod., 2010; McQuown in Wood, 2010; Maze in Nestler, 2011; Robison in Nestler, 2011). Prvi dokazi za to so bili poskusi Kumarja in njegovih sodelavcev, ki so uporabili teste imunoprecipitacije s kromatinom (ChIP), da bi dokazali, da kokain inducira spremembe histona pri specifičnih genskih promotorjih v striatumu (Kumar et al., 2005). Zlasti zaradi akutne uporabe kokaina je prišlo do hiperacetilacije H4 cFos promotorja, medtem ko je kronično dajanje povzročilo hiperacetilacijo H3 BDNF in Cdk5 promotorji. Acetilacija histona vključuje encimski prenos acetilne skupine na osnovni N-terminalni rep histona, kar nevtralizira elektrostatično interakcijo med histonom in negativno nabito DNA, zaradi česar je dostopnejša za transkripcijski aparat (Loidl, 1994). To je skladno s sposobnostjo kokaina, da akutno poveča ekspresijo faktorjev transkripcije družine Fos (Graybiel et al., 1990; Young et al., 1991), ker se BDNF in Cdk5 inducirata le ob kronični izpostavljenosti (Bibb et al., 2001; Grimm et al., 2003).

Hipenocetilirano histonsko stanje je mogoče doseči tudi eksperimentalno z uporabo zaviralcev histon deacetilaze (HDAC) in ta zdravila so bila uporabljena za preučevanje učinkov globalnega povečanja acetilacije histona na vedenjske odzive na zlorabe zdravil. Sistemsko dajanje zaviralcev HDAC sinergistično poveča hiperacetilacijo, ki jo opazimo kot odziv na kokain znotraj striatuma (Kumar et al., 2005), kar lahko poveča gibanje kokaina in nagrado za kokain (Kumar et al., 2005; Sun et al., 2008; Sanchis-Segura in sod., 2009). Inhibicija HDAC lahko poveča tudi lokomotorno preobčutljivost za etanol in morfin ter olajša CPP za morfij (Sanchis-Segura et al., 2009) Kljub temu pa so ugotovili, da zaviralci HDAC preprečujejo razvoj preobčutljivosti na posamezno izpostavljenost morfiju (Jing in sod., 2011) in zmanjšati motivacijo za samo-dajanje kokaina (Romieu in sod., 2008). Ti kontrastni izsledki lahko odražajo razlike v protokolih uporabe in še posebej pomembno dokazujejo, da zaviralci HDAC ne vplivajo brez razlikovanja na vedenjske odzive na zdravila v vseh pogojih.

Zaviralci HDAC lahko zaradi svojega dovoljevalnega učinka na prepisovanje genov delujejo tudi tako, da olajšajo nekatere vrste učenja (Bredy et al., 2007; Lattal et al., 2007). Nedavno je bilo dokazano, da lahko uporaba zaviralca HDAC po ponovni izpostavljenosti okolju, ki je prej kokain, olajša izumrtje CPP, ki ga povzroča kokain, in to je verjetno povezano s povečano histilacijo histona H3 v NAc (Malvaez et al., 2010). Infuzija zaviralca HDAC suberoilanilid hidroksamske kisline (SAHA) neposredno v NAc med fazo kondicioniranja CPP poveča pogojeno nagrado za kokain (Renthal et al., 2007), kar kaže, da zaviranje HDAC v tej regiji lahko olajša učenje, povezano z nagrajevanjem, in izumrtje, odvisno od konteksta, v katerem se zdravilo daje. Nadaljnji poskusi so pokazali vlogo HDAC5 in endogeni HDAC se je izrazito izrazil v NAc pri modulaciji nagrade za kokain. Dajanje kokaina poveča funkcijo HDAC5 z uravnavanjem njegove defosforilacije in naknadnega uvoza jedrskega tkiva, in dephosforilacija HDAC5 v NAc poslabša razvoj kokainskega CPP (Taniguchi idr., 2012). Podobno prekomerna ekspresija HDAC5 v NAc med fazo kondicioniranja CPP zmanjšuje nagrajevanje s kokainom, ta učinek pa se obrne ob izražanju mutirane oblike HDAC5 v NAc (Renthal et al., 2007). Mogoče je, da HDAC5 te učinke izvaja tako, da zavira transkripcijo genov, povzročene z drogami, kar običajno poveča koristne lastnosti kokaina.

Analiza sprememb kromatina v celotnem genomu, ki se pojavijo v NAc kot posledica izpostavljenosti kokainu, je pokazala množico kromatinskih modifikacij na promocijskih območjih genov, ki izhajajo iz toka CREB in ΔFosB (Renthal et al., 2009). Ta analiza je razkrila tudi regulacijo dveh sirtuinov, SIRT1 in SIRT2, ki sta proteini, ki imata HDAC aktivnost in lahko tudi deacetilirajo druge celične beljakovine (Denu, 2005). Indukcija SIRT1 in SIRT2 je povezana s povečano acetilacijo H3 in povečano vezavo ΔFosB na njihovih genskih promotorjih, kar kaže, da sta tarča ΔFosB (Renthal et al., 2009). Šteje se, da imata predpisana ureditev SIRT1 in SIRT2 vedenjski pomen; sirtuini zmanjšajo razdražljivost NAc MSN in vitroin farmakološka inhibicija sirtuinov zmanjšuje nagrajevanje s kokainom, medtem ko njihova aktivacija poveča koristne odzive na kokain (Renthal et al., 2009).

Poleg funkcionalne vloge za HDAC so genetske študije razkrile tudi vlogo histon acetiltransferaze (HAT) pri posredovanju nekaterih vedenjskih odzivov na zlorabe zdravil. Verjetno je najpomembnejši mehanizem, s katerim CBP lahko izboljša transkripcijo genov, s svojo lastno HAT aktivnostjo (Bannister in Kouzarides, 1996), nedavne ugotovitve pa implicirajo aktivnost HAT CBP pri nekaterih epigenetskih spremembah, ki so posledica izpostavljenosti drogam. Kot odgovor na akutni kokain se CBP rekrutira v FosB promotor, kjer acetilira histon H4 in poveča ekspresijo FosB (Levine et al., 2005). Pri miših, ki niso zadostne za CBP, se v promotor pridobiva manj CBP, kar ima za posledico zmanjšano acetilacijo histona in ekspresijo FosB. To ustreza tudi manjši kopičenju ΔFosB v striatumu, in ne preseneča, da te miši kažejo zmanjšano preobčutljivost kot odgovor na izziv na kokain (Levine et al., 2005). Pred kratkim so z uporabo rekombinacijskega sistema cre-lox Malvaez s sodelavci raziskali vlogo CBP aktivnosti, ki se nahaja posebej v NAc, pri prepisovanju in obnašanju gena s kokainom (Malvaez et al., 2011). Poročali so, da je ciljno črtanje CBP-ja v NAc povzročilo zmanjšano acetilacijo histona in izražanje c-Fos ter oslabljeno lokomotorno aktivacijo kot odgovor na akutni in kronični kokain (Malvaez et al., 2011). Pogojena nagrada kokaina je bila zavirana tudi pri teh miših, kar je prvi dokaz, da je aktivnost CBP v NAc pomembna za oblikovanje spominov, povezanih z drogami (Malvaez et al., 2011).

V zadnjem času so eksperimenti iz laboratorija Kandel razkrili, da lahko epigenetski mehanizmi temeljijo na hipotetični sposobnosti nikotina, da deluje kot "prehodno zdravilo". Miši, kronično predobdelane z nikotinom pred izpostavljenostjo kokainu, so pokazale okrepljeno senzibilizacijo lokomotorja in nagrado za kokain v primerjavi z nikotinskimi naivnimi miši (Levine et al., 2011). Poleg tega je nikotinsko predobdelava povzročila povečano depresijo LTP, ki jo povzroča kokain, v vznemirljivih sinapsih v jedru NAc, učinek, ki ga ni videl samo nikotin. Analiza sprememb histona, ki jih je povzročila izpostavljenost nikotinu na dan 7, je pokazala, da se je pri acetilaciji H3 in H4 povečala FosB promotor v striatumu, učinek, ki ni bil tako izrazit kot odziv na 7-dnevno dajanje kokaina. Aktivnost HDAC je bila zmanjšana pri striatumu miši, zdravljenih z nikotinom, pri miših, zdravljenih s kokainom, pa nespremenjena. Izjemno je, da je infuzija zaviralca HDAC neposredno v NAc posnemala učinke predhodne obdelave nikotina pri krepitvi učinkov kokaina. Nobene od teh sprememb niso opazili, ko so miši pred nikotinom zdravili s kokainom, kar potrjuje časovno specifičnost teh učinkov. Ta eleganten niz poskusov je dal možno epigenetsko razlago, zakaj kajenje cigaret skoraj vedno pred uporabo kokaina v človeški populaciji (Kandel, 1975; Kandel in sod., 1992).

Poleg acetonacije histona je nedavno metilacija histona prepoznana tudi kot vedenjsko pomembna modifikacija kromatina, ki jo povzročajo zlorabe zdravil (Laplant et al., 2010; Maze et al., 2010, 2011). Metilacija histona vključuje encimsko dodajanje ene, dveh ali treh metilnih skupin ostankom lizina ali arginina na N-terminalu histonskih repov in je povezana bodisi s transkripcijsko aktivacijo bodisi z zatiranjem, odvisno od narave spremembe (Rice in Allis , 2001). Prve študije, ki so preučile metilacijo histona, ki jih je povzročil kokain, so privedle do identifikacije dveh histonskih metiltransferaz, G9a in G9a podobnega proteina (GLP), ki sta bili vztrajno nižje regulirani v NAc 24 h, tako zaradi nepredvidene izpostavljenosti kokainu, kot tudi kokaina -odprava (Renthal idr., 2009; Maze et al., 2010). Ta znižanje regulacije je bilo povezano s podobnim zmanjšanjem metilacije histonske H3 lizina 9 (H3K9) in 27 (H3K27). Nato je bilo dokazano, da prekomerna ekspresija G9a v NAc zmanjšuje izražanje izbranih genov, ki jih povzroča kokain, zmanjšuje nagrajevanje s kokainom, merjeno s CPP, in zavira povečanje gostote dendritične hrbtenice, običajno opaženo kot odziv na ponavljajoči se kokain (Maze et al., 2010). Nasprotno je prišlo do zaviranja izražanja G9a v NAc, kar je povečalo dendritično gostoto hrbtenice in povečalo nagrajevanje s kokainom. Obstajajo dokazi, da te spremembe, izražene s kokainom, v izražanju G9a in posledično zmanjšanje H3K9 in H3K27 ureja ΔFosB (Maze et al., 2010). Skupno so ti poskusi opredelili pomembno vlogo za metilacijo histona z G9a pri nekaterih dolgoročnih vedenjskih in biokemičnih posledicah večkratne izpostavljenosti kokainu.

V zadnjem času se je pokazalo, da je trimetilacija histona H3 lizina 9 (H3K9me3), za katerega se je prej mislilo, da je razmeroma stabilen heterokromatski znak, dinamično regulirana v NAc z akutno in kronično izpostavljenostjo kokainu (Maze et al., 2011). Ponavljajoči kokain je povzročil vztrajno upadanje represivne H3K9me3 vezave, ki je bila še posebej obogatena v nekodiranih genomskih regijah (Maze et al., 2011). Te prvotne ugotovitve kažejo, da bi lahko večkratna izpostavljenost kokainu povzročila nenasipanje nekaterih retrotranspolirnih elementov nevronov NAc, zato bi bilo veliko zanimanja ugotoviti vedenjske posledice teh novih epigenetskih prilagoditev.

Glede na trajno naravo odvisnosti so nedavne raziskave raziskale tudi vlogo metilacije DNA, ki je bolj stabilna epigenetska prilagoditev v primerjavi s spreminjanjem histona. Metilacija DNA vključuje dodajanje metilnih skupin cisteinskim bazam v DNK in je na splošno povezana s transkripcijsko represijo (Stolzenberg et al., 2011). Analiza možganov podgan, ki so v 7 dneh prejemale pasivne injekcije kokaina ali kokaina, ki se je samo dajal, 13 dni, je pokazala zadnjo regulacijo DNA metiltransferaze DNMT3a v NAc 24 h po zadnji izpostavljenosti kokainu (Laplant et al., 2010). Nasprotno, po bolj kronični izpostavljenosti kokainu (tako pasivni kot tudi sami, dani 3 tedne ali več) in odtegnitvenem dnevu 28, dnmt3a Ugotovljeno je bilo, da se mRNA v NAc znatno poveča (Laplant et al., 2010). Zatem je bilo dokazano, da zaviranje metilacije DNA / DNMT3a posebej v NAc povečuje tako CPP kot lokomotorno preobčutljivost za kokain, medtem ko je bilo po preveliki ekspresiji DNMT3a v tej regiji opaženo nasprotno. Poleg tega je zaviranje DNMT3a v NAc preprečilo tudi povečanje gostote dendritične hrbtenice zaradi kokaina (Laplant et al., 2010). Pomembnost vedenja sprememb, ki jih povzročajo kokain v gostoti hrbtenice NAc, še vedno ni dobro razumljena. Pokazalo se je, da manipulacije, ki zavirajo indukcijo hrbtenice zaradi drog, zmanjšujejo koristne lastnosti kokaina (Russo et al., 2009; Maze et al., 2010); vendar pa so v drugih raziskavah ugotovili, da zaviranje spinogeneze potencira nagrajevanje s kokainom (Pulipparacharuvil idr., 2008; Laplant et al., 2010). Ker se zdi, da kokain med izpostavljenostjo in odtegnitvijo sproži zelo kompleksno regulacijo različnih dendritičnih bodic (Shen et al., 2009) kažejo, da so te razlike lahko odvisne od vrste dendritičnih bodic, ki so spremenjene (Laplant et al., 2010).

Iz tu opisanih poskusov je razvidno, da uravnavanje transkripcijskega potenciala celic, ki ga povzroča droga, predstavlja ključni mehanizem, ki vpliva na vedenjske odzive na zdravila in učenje, povezano z nagradami. Naslednji pomemben korak bi bil ugotoviti, katere od teh epigenetskih sprememb so najbolj pomembne za stanje človeške bolezni. Glede na to, da zgolj izpostavljenost drogam ne zadostuje za ustvarjanje "zasvojenosti" pri ljudeh in živalih, bo vključitev modelov, ki natančneje merijo vedenjske znake odvisnosti, kot sta kompulzivna uporaba drog in ponovitev, pomembna.