Prekomerna ekspresija DeltaFosB v nucleus accumbens posnema fenotip zaščitne odvisnosti, ne pa tudi zaščitni depresivni fenotip okoljske obogatitve (2014).

Spredaj Behav Neurosci. 2014; 8: 297.

Objavljeno na spletu Avgust 29, 2014. doi:  10.3389 / fnbeh.2014.00297

PMCID: PMC4148937

Minimalizem

Okoljska obogatitev proizvaja zaščitno odvisnost in depresijo fenotipov pri podganah. ΔFosB je transkripcijski faktor, ki uravnava nagrajevanje v možganih in ga povzroča psihološki stres, pa tudi zloraba drog. Vendar pa vloga ΔFosB pri zaščitnih fenotipih obogatitve okolja ni bila dobro raziskana. Tukaj dokazujemo, da je ΔFosB diferencirano reguliran pri podganah, ki so gojene v izoliranem stanju (IC), v primerjavi s tistimi v obogatenem stanju (EC) kot odziv na zadrževalni stres ali kokain.

Kronični stres ali kronično zdravljenje s kokainom dvignejo raven beljakovin ΔFosB v nukleus accumbens (NAc) IC podgan, vendar ne pri podganah ES zaradi že povišanega bazalnega kopičenja ΔFosB, ki ga opazimo pri pogojih ES.

Virusna prekomerna ekspresija ΔFosB v NAc lupini podgan (ki je neodvisna od obogatitve / izolacije okolja) poveča operantski odziv na saharozo, ko ga motivira lakota, vendar se zmanjša odziv na zasićene živali. Poleg tega prekomerna ekspresija ΔFosB zmanjša samo-dajanje kokaina, poveča izumrtje iskanja kokaina in zmanjša ponovno vzpostavitev intravenske uporabe kokaina zaradi kokaina; vse vedenjske ugotovitve v skladu s fenotipom obogatitve.

V nasprotju s tem pa prekomerna ekspresija ΔFosB ni spremenila odzivov, ki so jih imele podgane, ki so bile nameščene v parih, v več testih obnašanja, povezanih z anksioznostjo in depresijo.

Tako, ΔFosB v Posnema lupine NAc zaščitni fenotip odvisnosti, ne pa fenotip zaščitne depresije obogatitve okolja.

ključne besede: [prirast]FosB, obogatitev okolja, depresija, samouporaba kokaina, adeno-povezan virus (AAV), prekomerna ekspresija

Predstavitev

Življenjske izkušnje, zlasti v zgodnjih fazah življenja, močno vplivajo na življenje živali. Okolje igra bistveno vlogo pri ranljivosti in odpornosti na duševne motnje pri ljudeh (Elisei et al., 2013; Akdeniz et al., 2014; Kato in Iwamoto, 2014; van Winkel in drugi, 2014). Pri modelih z glodalci so poročali, da življenje v obogatenem okolju zaradi odstavitve skozi mlado odraslost povzroča zaščitne odvisnosti in fenotipe depresije (Green et al., 2002, 2003, 2010; Laviola et al., 2008; Solinas et al., 2008, 2009; El Rawas et al., 2009; Thiel et al., 2009, 2010). V tej paradigmi so živali dodeljene bodisi obogatenemu stanju (EC), v katerem so živali nastanjene v skupinah in imajo vsakodnevni dostop do novih predmetov ali izolirano stanje (IC), v katerem so živali samske, nameščene brez novosti ali socialnega stika. Živali, ki se gojijo v obogatenem stanju, ki vključuje družabne stike, vadbo in novost, kažejo manj ojačitve in iskanje kokaina ali amfetamina v paradigmi intravenskega dajanja drog. (Green et al., 2002, 2010). Poleg fenotipa zasvojenosti tako izpostavljenost obogatitvi povzroča antidepresiven učinek v živalskih modelih depresije. (Green et al., 2010; Jha et al., 2011). Natančneje, obogatene živali kažejo zmanjšano anhedonia-like vedenje v preizkusu saharoze, manj socialnega umika v socialnem testu interakcije, in manj imobilnost v testu prisilnega plavanja (FST). Kljub učinkovini obogatitve, ki je podobna antidepresivom, so mehanizmi, na katerih temeljijo ti zaščitni fenotipi okoljske obogatitve, še vedno nejasni, čeprav so naše predhodne raziskave vplivale na zmanjšanje aktivnosti transkripcijskega faktorja, CREB, v nucleus accumbens (NAc). ) pri posredovanju nekaterih učinkov obogatitve okolja (Green et al., 2010; Larson et al., 2011). Cilj teh študij o diferencialnem gojenju je torej uporabiti osnovni znanstveni pristop za prepoznavanje molekularnih mehanizmov odpornosti, ki se lahko kasneje prevedejo na kliniko. Ta pristop je okoljski ekvivalent dobro uveljavljenim genetskim strategijam, kot je selektivna vzreja (McBride et al. 2014).

Tu se osredotočamo na drug transkripcijski faktor, ΔFosB, ki je v NAc-u vidno induciran z določenimi oblikami stresa ali s praktično vsemi zlorabami, vključno s kokainom, morfinom, alkoholom, nikotinom in amfetaminom (Hope et al., 1992; Kelz in Nestler, 2000; Perrotti et al., 2004, 2008). Kot transkripcijski faktor, ΔFosB dimerizira z beljakovinami iz družine Jun, prednostno JunD, da tvori aktivni AP-1 kompleks, ki se veže na odzivni element AP-1, da poveča ali potisne transkripcijo svojih ciljnih genov (Nestler, 2001), čeprav nove raziskave kažejo, da lahko ΔFosB deluje tudi kot homodimer (Wang et al., 2012). Protein ΔFosB je okrnjena varianca spoja FosB Gena, ki povzroči, da beljakovina ΔFosB nima dveh C-terminalnih degronskih domen, preprečuje beljakovino ΔFosB od hitre razgradnje, ki jo vidimo pri FosB in vseh drugih beljakovinah Fos-družine. Ker je ΔFosB izredno stabilen v NAc, ΔFosB deluje zelo različno kot odziv na akutne proti kroničnim dražljajem v primerjavi z drugimi proteini Fos. S ponavljajočo se izpostavljenostjo drogam ali stresom se beljakovina ΔFosB postopoma kopiči in traja več dni do tednov, medtem ko se FosB in drugi proteini Fos inducirajo le kratek čas (ure) in razvijejo oslabljeno indukcijo po poznejši izpostavljenosti (Nestler et al., 2001; Nestler, 2008).

Pomembnost ΔFosB ni samo v tem, da je močno povzročena z zlorabami in stresom, temveč je bilo dokazano, da manipulacija ΔFosB v možganih vpliva na vedenje živali. Selektivno induciranje ΔFosB v dynorphin srednjih živčnih nevronih pri odraslih miših poveča lokomotorno občutljivost kot odziv na akutni in ponavljajoči se kokain, kot tudi nagrajevanje odzivov na kokain v pogojeni paradigmi preferenc in okrepitvi v paradigmi samoupravljanja. (Kelz et al. 1999; Kelz in Nestler, 2000; Colby et al., 2003).

Čeprav so bili fenotipi zaščitne odvisnosti in depresije podrobno opisani za okoljsko obogatene podgane, možna vloga ΔFosB pri posredovanju teh zaščitnih fenotipov ni bila v celoti ocenjena. Prejšnje študije obogatitve okolja so pokazale, da obogateno okolje v primerjavi s standardnim okoljem (SE) poveča bazalne ravni ΔFosB v obeh srednjih živčevjih D1 in D2 v striatnih regijah miši. (Solinas et al., 2009; Lobo et al., 2013). Poleg tega so obogatene podgane Wistar pokazale povišane pozitivne celice ΔFosB v NAc in prefrontalnem korteksu v primerjavi s podganami SE, kar kaže na možno vlogo ΔFosB v zaščitnem fenotipu odvisnosti za nikotin (Venebra-Muñoz et al., 2014). Nadalje, prekomerno izražanje ΔFosB v striatumu miši poveča dnevno gibanje kolesa, kar je lahko analogno povečani aktivnosti podgan v obogatenem okolju. (Werme et al., 2002).

V tej študiji smo predpostavili, da: (1) obogatitev okolja bi povečala kopičenje bazalnih ravni ΔFosB v NAc; in (2) bi to kopičenje ΔFosB prispevalo k zaščitnim učinkom obogatitve okolja.

Materiali in metode

živali

Za obogatitev okolja so moške podgane Sprague-Dawley (Harlan, Houston, TX, ZDA) naključno razporedili v ohišje EC ali IC od postnatalnega dne 21 do dneva 51. Podgane so bile razvrščene v skupine (20 na kletko) v veliko kovinsko kletko (70 × 70 × 70 cm) z več trdimi plastičnimi predmeti (otroške igrače, plastične posode, PVC cevi itd.). Ti predmeti so bili nadomeščeni z novimi predmeti in vsakodnevno preurejeni v novo konfiguracijo. IC podgane so bile posamično nameščene v standardnih polikarbonatnih kletkah. Podgani so ostali v teh pogojih skozi vse poskuse in vsi vedenjski testi in biokemični testi so se začeli po 51 starosti (tj. Vsaj 30 dni obogatitve / izolacije). Za prekomerno izražanje ΔFosB so bile moške podgane Sprague-Dawley (Harlan, Houston, TX, ZDA) dobljene v velikosti 225-250 g in v parih v standardnih polikarbonatnih kletkah, preden so bile stereotaktično injicirane z adeno-pridruženim virusnim vektorjem (AAV2) prekomerno izražanje ΔFosB z zeleno fluorescentno beljakovino (GFP) ali samo GFP kot kontrolo (glej spodaj). Vsa podgane so imele prosto hrano in vodo, razen med vedenjskimi testi in regulacijo hrane. Vse podgane so vzdrževali v nadzorovanem okolju (temperatura, 22 ° C, relativna vlažnost, 50% in 12 h svetlobni / temni cikel, luči na 600 h) v Združenju za ocenjevanje in akreditacijo laboratorija za nego živali (AAALAC). . Vsi eksperimenti so bili skladni z navodili NIH za nego in uporabo laboratorijskih živali in medicinskim oddelkom za medicinsko vejo in veterinarsko medicino Univerze v Teksasu.

Okoljska obogatitev je sestavljena manipulacija, ki je sestavljena iz novosti, družbenih stikov in vadbe. Pair stanovanj zagotavlja socialne stike in tako predstavlja EC (glej NIH Guide). Tako bi bila ustrezna kontrolna skupina za stanje s novostjo, družabnimi stiki in vadbo skupina brez novosti, socialnih stikov ali vadbe, stanja IK. IC podgane kažejo manj znakov kroničnega stresa kot podgane EC. Natančneje, podgane ES imajo povečane nadledvične žleze (Mlynarik et al., 2004), blunted CORT odzivi (Stairs et al., 2011), oslabljeno indukcijo gensko neposredne zgodnje (Zhang et al., rokopis v pripravi) in akumulacijo ΔFosB (Solinas et al., 2009; Lobo et al., 2013), vsi znaki kroničnega stresa (Crofton et al., v pregledu).

Psihološki stres

Obogatene in izolirane podgane smo dali v mehke plastične naprave za zadrževanje glodalcev za enkratno uporabo (DecapiCone®, Braintree Scientific Inc., MA, ZDA) za 60 min bodisi za 1 dan (akutno) bodisi za 9 dni (ponovljeno). Za kratkotrajne teste mRNA so 30 podgane (5 podgane na skupino) odcepili 30 min po začetku zadnjega obdobja zadrževalnega stresa, ekstrahirali smo možgane podgane in NAc analizirali za analizo mRNA. Za imunohistokemijo so podgane 12 perfundirali s fiziološko raztopino in 4% paraformaldehidom, izločili možgane, po fiksiranju v 4% paraformaldehidu in shranili v 20% glicerolu v 1xPBS pri 4 ° C. Možgani podgan so bili narezani na 40 μm z zamrzovalnim mikrotomom. Po končnem stresu smo zbrali možgane 24 h, da bi FosB protein polne dolžine razgradili (Perrotti et al., 2008).

Intravensko samo-dajanje kokaina z obogatitvijo okolja

Intravenska implantacija katetra

Podganam smo anestezirali z uporabo ketamina (100 mg / kg IP) in ksilazina (10 mg / kg IP) in vstavili Silastični kateter in ga pritrdili v vratno veno, pri čemer je izstopala koža na hrbtu živali. Vsak dan so bili katetri infundirani z 0.1 ml sterilne fiziološke raztopine, ki je vsebovala heparin (30.0 U / ml), penicilin G kalij (250,000 U / ml) in streptokinazo (8000 IU / ml), da bi preprečili okužbo in ohranili prehodnost katetra skozi čas trajanja. poskusov.

Samoupravljanje kokaina z obogatitvijo okolja

Dvajset obogatenih in 20 izoliranih podgan smo dali v operantne komore 30 × 24 × 21 cm (Med-Associates, St. Albans, VT) in pustili, da pritisnejo vzvod za infuzijo kokaina (0.5 mg / kg / infuzija, NIDA dobava zdravil, Research Triangle Institute, NC, ZDA) ali fiziološka raztopina pod določenim razmerjem 1 (FR1) za 2 h na dan za skupno število 14 dni. Za ohranitev podobnega vnosa kokaina med skupinami EC in IC je bilo na sejo največje število infuzij 30. Zmogljivost predelave tkiv je bila omejena na vzorce 30, tako da podgane z najnižjo odzivnostjo iz vsake skupine niso bile predelane, kar je povzročilo, da so bili Ns 8 za kokain in 7 za slane skupine. Tako ni bilo ES / IC razlik v skupnem vnosu kokaina ali času infuzij med podganami EC in IC. Možgani podgan so ekstrahirali 3 h po začetku zadnjega samo-apliciranja in NAc smo razrezali za mRNA in analizo beljakovin. Ena stran NAc je bila uporabljena za Western blot, druga pa za qPCR.

Nespojna uporaba kokaina z obogatitvijo okolja

Za neposredno primerjavo s prej objavljeno literaturo (Hope et al., 1994; Chen et al., 1995), ES (N = 12) in IC podgane (N = 12) so injicirali fiziološko raztopino soli ali 20 mg / kg kokaina intraperitonealno (IP) za 1 dan (akutno) ali 9 dni (ponovljeno). En vzorec ES je bil med predelavo izgubljen. Akutna skupina je dobivala injekcije fiziološke raztopine za 8 dni in eno injekcijo kokaina na dan 9, tako da so vse podgane dobile enako število injekcij. Možgani so ekstrahirali 30 min po zadnji injekciji in NAc razrezali za analizo mRNA.

Kvantifikacija mRNA z uporabo qPCR

RNA ekstrahiramo z homogenizacijo v RNA STAT-60 (Teltest, Friendswood, TX), ločimo RNA iz DNA in proteina z uporabo kloroforma in oborimo celotno RNA z izopropanolom. Kontaminirno DNA smo odstranili (TURBO DNA-Free, Life Technologies, CA, ZDA) in 5 ug očiščene RNA smo povratno transkribirali v cDNA (SuperScript III prva sinteza niza: Invitrogen katalog # 18080051). ΔFosB mRNA je bila kvantificirana z uporabo kvantitativne PCR v realnem času (SYBR Green: Applied Biosystems, Foster City, CA) na hitrem termocyclerju Applied Biosystems 7500 s primerji, zasnovanimi za zaznavanje samo ΔFosB (naprej: AGGCAGAGCTGGAGTCGGAGAT; obratno: GCCGAGGACTTGAACTTCACTCG) za odkrivanje podgana GAPDH (naprej: AACGACCCCTTCATTGAC; vzvratno: TCCACGACATACTCAGCAC). Vse primerje smo validirali in analizirali glede specifičnosti in linearnosti pred poskusi (Alibhai et al., 2007).

Western blot

Desna stran NAc iz kokaina ali solne samice, ki je dala EC in IC podgane, je bila homogenizirana v pufru, ki je vseboval saharozo, Hepes pufer, natrijev fluorid, 10% SDS in inhibitorje proteaze in fosfataze (Sigma-Aldrich: P-8340, P -2850, P-5726). Koncentracijo beljakovin smo ocenili z uporabo Pierce BCA kompleta proteinov (Thermo Scientific, IL, USA). Ker beljakovine, ekstrahirane iz ene podgane, niso bile dovolj za analizo, so bili vzorci 2 iz iste skupine združeni skupaj, pri čemer so nastali vzorci 4 za vsako skupino. Vzorci beljakovin so bili denaturirani na 95 ° za 5 min in potekali na 10-20% poliakrilamidnem gradientnem gelu (Kriterij TGX, Bio-Rad Laboratories, CA, ZDA) in nato preneseni na poliviniliden fluorid (PVDF) membrano (Millipore, MA, ZDA) ). Membrana je bila blokirana z bloterskim blokatorjem (nemastno suho mleko), inkubiranim z primarnim protitelesom ΔFosB (zajci, 1: 1000, #2251, tehnologijo celične signalizacije, MA, ZDA) in β-aktin primarnim protitelesom (miš, 1: 1000). , Cell Signalling Technology, MA, USA), izperemo s TBST in nato inkubiramo s fluorescenčnimi sekundarnimi protitelesi (oslovski anti-kunci (780 nm), oslovski anti-miš (680 nm), 1: 15000, Li-Cor Biosciences, NE, ZDA). Western blotove slike smo nato posneli (Odyssey, Li-Cor Biosciences, NE, ZDA) in nivoje beljakovin kvantificirali z Odysseyjevo programsko opremo.

Imunohistokemija

Za sliko Slika11 (N = 3), celice, ki vsebujejo ΔFosB, so bile vizualizirane in preštete z imunohistokemičnim označevanjem ΔFosB v NAc rezinah, obarvanih z DAB (DAB peroksidazni substratni komplet, Vector Laboratories, CA, USA). Možgani so bili izvlečeni, post fiksni, kriozaščiteni in razdeljeni na 40 μm rezine, ki vsebujejo NAc na drsnem zamrzovalnem mikrotomu (Leica Biosystems, IL, USA). Rezine so ostale plavajoče in so bile sprane z 1xPBS, preden so bile gašene endogene peroksidaze, pred blokiranjem z 3% normalnim kozjim serumom (Jackson ImmunoResearch, PA, USA) z 0.3% tritonom in avidinom D (Vector Laboratories, CA, USA). NAc rezine inkubiramo s FosB primarnim protitelesom preko noči (1: 1000, Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX, ZDA) z 3% kozjim serumom, 0.3% tritonom, 1xPBS in raztopino biotina (Vector Laboratories, CA, USA). Čeprav to protitelo prepozna tako FosB kot ΔFosB, so predhodne Western blot študije pokazale, da je pri 24 h po stimulaciji velika večina imunohistokemičnega signala sestavljena iz ΔFosB, ker se FosB razgradi precej pred 24 h (Perrotti et al., 2008). Po pranju smo rezine inkubirali z biotiniliranim kozjim anti-kunčjim sekundarnim protitelesom IgG (Vector Laboratories, CA, USA), kozjim serumom in 1xPBS. Nato rezine inkubiramo z avidin-biotin kompleksom (ABC) barvilom za peroksidazo za 15 min (Thermo Scientific, IL, ZDA). Končno smo namestili rezine, dehidrirali z etanolom in CitriSolv (Fischer Scientific, MA, ZDA) in prekrili z DPX (Fisher Scientific). Za štetje celic smo vzorce vzorcev iz Bregma + 1.80 do + 1.44 iz vsake živali. Skupno število ΔFosB imunopozitivnih celic smo prešteli iz štirih NAc odsekov iz jedra in lupine vsake podgane.

Slika 1  

stres in [prirast]FosB v podganah EC in IC. (A – D) Reprezentativna imunohistokemija DAB barvanja ΔFosB v lupini in jedru NAc IC (A in B) in ES (C in D) podgan z (B in D) in brez (A in C) ponavljajoči se stres (N = (E) Kvantifikacija ...

Adeno-povezana virusna prekomerna ekspresija [prirast]FosB

Vektor na osnovi AAV2, ki izraža ΔFosB in humaniziran renilin GFP (hrGFP; Winstanley et al., 2007, 2009a,b) ali kontrolni vektor hrGFP (N = 10 vsak) smo injicirali dvostransko v NAc podgane. Ker ni bilo človeka IC, so namesto podganjih podgan uporabili parne podgane, da bi povečali pomen za znanstveno skupnost z dokazovanjem učinkov ΔFosB Neodvisni EC / IC. Kot kontrolo smo uporabili AAV, ki je izražal hrGFP, vendar ne prekomerno izraža ΔFosB. Izraz ΔFosB vivo je bila potrjena z imunofluorescenčnim barvanjem s FosB primarnim protitelesom (1: 200, Rabbit, Cell Signaling Technology, MA, ZDA). Vektorji AAV so bili injicirani v obrobo NAc dvostransko (1 μl / stran nad 10 min) z uporabo koordinat (AP = 1.7, L = 2.0, D = −6.5). Vedenjski testi so se začeli 3 tednov po stereotaksični operaciji. Po zaključku vedenjskega testiranja smo imunohistokemično določili natančno postavitev.

Saharoza, neofobija

ΔFosB prekomerno izražanje podgan (\ tN = 10) in kontrolne podgane (N = 8) so bili obdelani za 1 teden pred začetkom testov obnašanja. Za testiranje vedenja, podobnega anksioznosti, so podgane ocenili za neofobijo z novim okusom (saharoza). Podgane smo ločili v posamezne kletke in vodo smo odstranili pri 1600 h. Standardne steklenice za podgano vodo smo napolnili z 1% w / v saharozno raztopino v normalni "pipi" vode za podgane in stehtali, preden smo jih postavili na vsako kletko pri 1800 h. Po 30 min so bile steklenice odstranjene in ponovno stehtane, in izračunana je bila razlika v masi steklenic saharoze pred preskusom in po njem. Nato je bila na kletkah zamenjana saharoza za dodatnih 2 dni, da so se podgane seznanile z okusom saharoze pred preizkusom saharoze.

Povišan plus labirint

Še en preskus anksioznega obnašanja, povišanega plus labirinta (EPM), smo testirali 2 dni po saharozni neofobiji. EPM meri vektorsko modificirano raziskovalno obnašanje v novem okolju, ki povzroča anksioznost (Green et al., 2008). Dve zaprti roki in dve odprti roki (Med Associates Inc., VT, ZDA), ki merita 12 × 50 cm, sta bili 75 cm nad tlemi in imeli so fotonapete na vhodu vsake roke. Čas, porabljen za odprte roke, je bil nadzorovan za 5 min s prelomi fotonapetja z uporabo programske opreme Med-PC.

Izpadanje zaradi hladnega stresa

Dan po EPM je bil uporabljen tretji test anksioznosti: defekacija kot odziv na blago stresno okolje (hladno). Polikarbonatne mišje kletke (33 × 17 × 13 cm) so bile predhodno ohlajene na ledu za 10 min. Podgane smo postavili v kletke na ledu za 30 min in število fekalnih bolijev smo zabeležili vsakih 5 min.

Družabni stik

Naslednji dan je bilo z uporabo testa socialne interakcije merjeno depresijsko obnašanje. Podgane smo pred testiranjem ločili za 24 h. Na dan testiranja so podgane postavili v novo okolje (plastično posodo, 45 × 40 × 45 cm) s svojim kletkastim parom in obnašanje je bilo posneto za 30 min. Količino časa, ki so ga podgane preživele med seboj, merimo z raziskovalcem, slepim za stanje podgan.

Prednost za saharozo

Po družbenem stiku se je kot model anhedonije uporabil preferenčni test saharoze. Podgane, ki so bile nameščene na parih, so bile pri 1600 h ločene s hrano, vendar niso imele dostopa do vode za 2 h. V 1800 h sta bili na vsako kletko nameščeni dve predhodno stehtani steklenici za vodo, ena, ki je vsebovala vodo, druga pa 1% raztopino saharoze v vodi. Steklenice z vodo smo postavili v normalni položaj, medtem ko je bila saharoza postavljena približno na 10 cm. Steklenice odstranimo in ponovno stehtamo po 15 min.

Lokomotorna aktivnost

Tri dni po preferencah saharoze je bila lokomotorna aktivnost ocenjena pri normalnih svetlobnih pogojih z dajanjem podgan v jasne komore iz pleksi stekla (40 × 40 × 40 cm) s tanko plastjo posteljnine, obdano z dvema maturama fotonapetja 4 × 4, eno 4 cm tla in en 16 cm nad tlemi za beleženje horizontalne ambicioznosti in navpične (vzgojne) aktivnosti. Prekinitve fotonapetja so bile spremljane za 2 h z modificiranim sistemom aktivnosti na prostem (San Diego Instruments, CA, USA).

Test prisilnega plavanja

Zadnji spontani vedenjski test je bil FST, model, občutljiv na antidepresive. Podgane smo postavili v valj iz pleksi stekla, napolnjene s približno 14 L sobne temperature (24 ± 0.5 °) vode za 15 min na seji 1, in 5 min na seji 2 naslednji dan. Podgane so posušili in jih dali nazaj v svoje domače kletke. Plavalna aktivnost je bila posneta s video posnetkom in latence do prvega obdobja nepremičnosti (1 s) in skupnega časa nepremičnega so določili za sejo 2 raziskovalec, slep za pogoje.

Odziv na zdravilo saharoze

Kontrolne podgane AAV in ΔFosB prekomerno ekspresirajoče podgane so bile uravnane na 85% teže proste prehrane v času 7 dni. Vse podgane so bile usposobljene za stiskanje stiskalnic za saharozne pelete (Bio-Serv, NJ, ZDA) na FR1 razporedu ojačitve za 15 min sej v 5 zaporednih dneh. Podganam smo nato omogočili prost dostop do hrane za 3 dni in ponovno pustili, da so pelete saharoze stisnili po urniku FR1 za 15 min, tokrat pri 100% teže proste krme.

Samoupravljanje kokaina

Nakup

En teden po operaciji katetra (kot je opisano zgoraj) so vse podgane (7 kontrolne podgane in 10 ΔFosB podgane s prekomerno ekspresijo, ena kontrolna podgana izgubili iz operacije katetra) postavljene v operantne komore 30 × 24 × 21 cm (Med-Associates, St. Albans, VT) in je dovolil samo-dajati 0.2 mg / kg / odmerek za infundiranje kokaina za 2 h na sejo za 4 dni; potem 0.5 mg / kg / infuzija za 3 dni po urniku FR1. Vsako infuzijo smo dajali intravenozno v volumnu 0.01 ml v 5.8 s. Infuzija je bila signalizirana z osvetljevanjem dveh lučk za 20 s, ki signalizirata časovno obdobje, v katerem ni bilo mogoče doseči nadaljnjih infuzij.

Izumrtje

Ker bi kronična izpostavljenost kokainu verjetno povzročila kopičenje ΔFosB pri kontrolnih podganah, kar bi povzročilo, da imajo podgane v obeh pogojih vektorja visoke ravni ΔFosB v možganih, so podgane omejili na svoje domače kletke za 4 dni brez samodejnega dajanja Ravni beljakovin ΔFosB se zmanjšajo v podganah kontrolnih vektorjev. Po abstinenci po 4 dneh so podgane postavili v operantno komoro in pustili, da so samostojno aplicirale fiziološko raztopino namesto kokaina po urniku FR1 za seje 1 h za 3 zaporedne dni.

Odziv na dozo s fiksnim razmerjem

Vsak podgana (kontrolna in prekomerna ekspresija ΔFosB) je dovolila samo-dajanje 0.00325, 0.0075, 0.015, 0.03, 0.06, 0.125, 0.25, 0.5 mg / kg / infuzijskega kokaina v naraščajočem vrstnem redu na FR1 urnik vsak dan za 5 zaporednih dni. Podganam, ki so si sami vzeli vsak odmerek kokaina za 30 min.

Ponovna vzpostavitev kokaina

Podgane so imele postopek ponovnega vzpostavljanja v okviru seje. Podgane so prejele 0.5 mg / kg / infuzijo po urniku FR1 za 60 min, ki mu je sledila 3 h izumrtja (s pogojnimi kokainskimi namigi). Nato so prejeli injekcijo IP (Green et al., 2010) kokaina enega od petih odmerkov (0, 2.5, 5, 10 ali 20 mg / kg) v naključnem vrstnem redu za vsako podgano v času ponovne vzpostavitve 5. Zadnja faza 3 h seje je bila ponovna vzpostavitev odziva, spet s kokainskimi namigi, vendar še vedno brez kokainskih infuzij. Po vsakem ponovnem začetku zdravljenja s kokainom so podgane prejele 2 dneve visokega odmerka (0.5 mg / kg / infuzija) kokaina po urniku FR1 za 2 h, da bi ohranile visoke stopnje odziva med sejami. Med postopkom samo-dajanja kokaina so katetri nekaterih podgan postopno izgubili prehodnost; Zato so bili v tej analizi uporabljeni podatki kontrolnih podgan 6 in podganjih podgan 7 ΔFosB.

Statistična analiza

Za primerjavo štirih skupin zdravljenja so bile narejene dvosmerne analize variance (ANOVA) in dvosmerne ANOVA za ponavljajoče se meritve, za primerjavo razlik med pogoji pa so bile uporabljene načrtovane primerjave. Pomen med samo dvema pogojema smo analizirali z uporabo študentovega t-test. Vse t- testni podatki so opravili Shapiro-Wilk test normalnosti. Vsi podatki so izraženi kot povprečje ± SEM. Statistična pomembnost je bila določena na p <0.05. Vse obogatene podgane za en sam poskus so bile nameščene v eni kletki, vendar so bile obravnavane kot ločeni subjekti, kar je imelo posledice glede vprašanja morebitne psevdo replikacije.

Rezultati

EC podgane kažejo višje bazalne ravni [prirast]FosB v NAc kot pri podganah IC

V primerjavi z IC podganami imajo podgane ES bistveno večje število pozitivnih celic ΔFosB v obeh jedrih NAc (t(4) = −3.31, p <0.05) in lupino (t(4) = −6.84, p <0.05) (slike 1A, C, E, F), kažejo, da je bazalni ton ΔFosB višji pri podganah ES v primerjavi z IC podganami. Poleg tega so rezultati za Western blot pokazali močan trend pri podganah, ki so imele višjo bazalno raven proteina ΔFosB v NAc v primerjavi z IC solnimi podganami (\ tt(6) = −2.03, p = 0.089; Slika Slika2A) 2A) z dvosmernim testom. Vendar, glede na povečan izraz v številkah 1A – F in povečanja, opažena v drugih dokumentih (Solinas et al., 2009), smo prepričani v ta učinek. Ugotovitve Western blot preverjajo tudi to, da je bila skoraj vsa FosB podobna imunoreaktivnost, ki jo je odkrila imunohistokemija, ΔFosB in ne FosB, ki ni bila zaznavna pri 24 h.

Slika 2  

Kokain in kokain [prirast]FosB v podganah EC in IC. (A – B) Srednja beljakovina ΔFosB () in mRNA (B) (± SEM) v NAc po 14 dneh slane ali kokainske samouprave pri podganah IC in EC (N = 7 – 8). Rdeči trakovi na plošči a označujejo ...

[prirast]FosB je diferencirano induciran pri podganah EC in IC pod stresom

Obstajal je pomemben glavni učinek ponavljajočega se zadrževalnega stresa v obeh lupinah (F(1, 8) = 16.6, P <0.005) in jedro (F(1, 8) = 7.9, P <0.05) NAc in glavni učinek obogatitve okolja v lupini (F(1, 8) = 22.3, P <0.005; Številke 1A – F). Še pomembneje je, da je bila interakcija med stresom in obogatitvijo okolja pomembna tudi v obeh lupinah (F(1, 8) = 25.6, P <0.01) in jedro (F(1, 8) = 6.7, P <0.05). Interakcija je bila takšna, da se je po ponavljajočem se zadrževalnem stresu število podpornih celic ΔFosB pri podganah IC znatno povečalo, pri podganah EC pa se to število po ponovljenem stresu ni spremenilo.

Nadalje raziskati, kako se ΔFosB dinamično uravnava z akutnim in ponavljajočim se stresom ter omogoča primerjavo s predhodnimi raziskavami (Alibhai et al., 2007), indukcija ΔFosB mRNA proučevali z akutnim in ponovljenim zadrževalnim stresom (slika 3) (Figure1G) .1G). Prišlo je do pomembnega glavnega učinka stresa (F(2, 24) = 31.9, P <0.001) in obogatitev okolja (F(1, 24) = 5.1, P <0.05). Pri podganah IC je bila po akutnem zadrževalnem stresu močno inducirana mRNA ΔFosB. Vendar se je z večkratnim stresom indukcija mRNA ΔFosB znatno oslabila v primerjavi z akutno indukcijo. Prišlo je tudi do pomembne interakcije (F(2, 24) = 4.6, P <0.05), kar dokazuje, da je bila akutna indukcija mRNA ΔFosB pri podganah EC manjša kot pri podganah IC. Tako imajo podgane ES višje bazalne ravni ΔFosB beljakovine v NAc, vendar manj ΔFosB mRNA indukcijo kot odziv na akutni stresor.

[prirast]FosB je diferencirano induciran s kokainom v NAc podgane EC in IC

Da bi ugotovili, ali se podgane EC in IC različno odzivajo na kokain, smo proučevali regulacijo ΔFosB proteina in mRNA v podganah NAc po samoupravljanju s kokainom (številke 2A, B ). Western blot je pokazal pomemben glavni učinek kokaina (F(1, 12) = 24.9, P <0.001) in pomembno interakcijo (F(1,12) = 5.5, P <0.05). Interakcija je bila taka, da se je ΔFosB pri podganah IC povečal bolj kot pri podganah z EC (slika (Figure2A) .2A). Dejstvo je, da so bile vrednosti beljakovin ΔFosB, ki jih jemlje samo kokain, znatno povišane samo pri podganah IC. Kar zadeva ravni mRNA, so rezultati qPCR pokazali tudi pomemben glavni učinek kokaina (F(1, 26) = 47.1, P <0.001) in glavni učinek bogatenja okolja (F(1, 26) = 13.8, P <0.005). Čeprav so bile skupne ravni pri podganah z EC nižje, sta obe skupini povečali ΔFosB mRNA (slika (Figure2B2B).

Čeprav so podatki o beljakovinah podpirali prvotno hipotezo, je bila hipoteza na sliki Figure1G1G da bi podgane ES pokazale manj mRNA indukcijo kot izolirane podgane v zgoraj opisanem eksperimentu s kokainom, ki se ni zgodilo, verjetno zaradi slike Figure1G1G uporabili časovno točko min 30 min, eksperiment kokaina pa je uporabil 3 h časovno točko. Za nadaljnjo preiskavo hipoteze mRNA je bila uporabljena časovna točka 30 min za raziskovanje tako akutnega kot ponavljajočega se zdravljenja kokaina kot boljše primerjave s sliko. Figure1G.1G. Ker je akutna uporaba kokaina sama po sebi problematična (tj. Učenje pri pridobivanju), so imeli podganam EC in IC akutne ali 9 dni ponavljajoče se nezadostne injekcije kokaina IP (20 mg / kg). Kot je bilo domnevano, je bil pomemben glavni učinek obogatitve okolja (F(1, 17) = 14.3, P <0.005), vendar je glavni učinek zdravljenja s kokainom (F(2, 17) = 3.4, P = 0.057) in interakcijo (F(2, 17) = 3.4, P = 0.055) je pokazal le močne trende z dvosmernim testom. Vendar, glede na to, da smo imeli hipoteze usmerjenosti s slike Slika1G, 1G, po našem mnenju smo zelo zadovoljni, da imajo podgane EC manj indukcije kot pri podganah IC (slika 3) (Figure2C2C).

Prekomerno izražanje [prirast]FosB v lupini NAc posnema zaščiten obogatitev, ki jo povzroči fenotip odvisnosti

Da bi raziskali učinek ΔFosB na vedenje pri podganah, neodvisno od obogatitve / izolacije okolja (tj., Da bi bili ti rezultati pomembnejši za študije, ki niso iz ES / IC), je bil adeno-povezan virus (AAV) uporabljen za prekomerno izražanje ΔFosB dvostransko v NAc. ne-obogatene podgane. Glede na naše prejšnje študije je lupina NAc najobčutljivejša za obvladovanje depresije in obnašanja / iskanja drog, zato so AAV vektorji injicirani v lupini NAc v tej študiji (Green et al., 2006, 2008, 2010). Številke 3A, B kažejo reprezentativno imunohistofluorescenco ΔFosB s kontrolnim vektorjem (plošča A; tj. endogena ΔFosB ekspresija) in ΔFosB vektorjem prekomerne ekspresije (panel B) v lupini NAc.

Slika 3  

Prekomerno izražanje [prirast]FosB v NAc lupini posnema fenotip zaščitne odvisnosti od obogatitve okolja. (A – B) Reprezentativna imunohistokemija ΔFosB za kontrolo hrGFP () in ΔFosB prekomerno izražanje (B) AAV vektorji. ...

Po potrditvi titra, vivo Izraz in splošna postavitev virusnega vektorja smo najprej proučevali učinek prekomerne ekspresije ΔFosB v modelih anksioznosti. Prekomerna ekspresija ΔFosB v NAc lupini ni zadostovala za reprodukcijo anksiogenega učinka obogatitve okolja na saharozno neofobijo in hladno-stresne paradigme defekacije. (podatki niso prikazani). Poleg tega ni bilo vpliva na EPM (podatki niso prikazani). Ker obogatitev okolja povzroča antidepresive podobne učinke pri podganah, smo nato izvedli teste, povezane z depresijo, na podganah s prekomerno ekspresijo ΔFosB. Podobno kot pri modelih anksioznosti, so rezultati pokazali, da prekomerna ekspresija ΔFosB v NAc lupini ni zadostovala za zmanjšanje depresije podobnega obnašanja v preizkusu saharoze, testu socialne interakcije ali FST. (podatki niso prikazani).

V paradigmi obogatitve okolja imajo podgane EC nižjo bazalno lokomotorno aktivnost kot IC podgane (Bowling et al., 1993; Bowling in Bardo, 1994; Smith et al., 1997; Green et al., 2003, 2010). Za raziskavo učinka prekomerne ekspresije ΔFosB v lupini NAc smo testirali spontano lokomotorno aktivnost za 120 min. Rezultati testa so pokazali, da je prekomerna ekspresija ΔFosB v lupini NAc povzročila močan trend zmanjšanja bazalne lokomotorne aktivnosti pri podganah (slika 1). (Figure3C; 3C; t(16) = 1.84, p = 0.084). Kljub temu, da s testom z dvema opornicama ni precej statistično pomemben, so ti podatki še vedno zanimivi, saj so skladni z našo eksplicitno hipotezo o usmerjenosti, ki temelji na Green et al. (2010), kar je skladno z učinkom obogatitve okolja.

IZa razliko od modelov depresije in anksioznosti je bila prekomerna ekspresija ΔFosB v lupini NAc sposobna proizvajati fenotip podoben EC v več paradigmah odvisnosti / ojačanja. jazpri preskusu samouprave pri operacijah pelet z saharozo je prišlo do pomembne interakcije med prekomerno ekspresijo ΔFosB in motivacijo lakote pri podganah (F(1, 16) = 7.4, P <0.01). Podgane, ki so čezmerno izrazile ΔFosB v lupini NAc, so bistveno vzele več pelete saharoze pri pogojih, ki temeljijo na lakoti (tj. pri 85% telesne teže proste krme), vendar manj peletov pri nizko motiviranem stanju (tj. 100% teže proste krme; Slika 3D), 3D), ki popolnoma oponaša fenotip ES (Green et al., 2010).

V paradigmi obogatitve okolja so podgane ES pokazale zmanjšano obnašanje pri iskanju kokaina pri izumrtju in ponovni vzpostavitvi kokaina. (Green et al., 2010). Tako je bilo jemanje kokaina in iskanje obnašanja merjeno pri podganah, ki izražajo ΔFosB, s pomočjo paradigme intravenskega kokainskega samostojnega dajanja. Kot model hrepenenja je paradigma izumrtja kokaina pokazala, da je prekomerna ekspresija ΔFosB v lupini NAc zmanjšala obnašanje, ki je iskala droger (F(1, 15) = 6.7, P <0.05; Slika Slika3E) .3E). Prav tako je bil pomemben glavni učinek seje (F(2, 30) = 74.0, P <0.001). Za vzdrževanje, ki se je odzvalo po urniku FR1, je bil pomemben glavni učinek odmerka (F(7, 105) = 222.6, P <0.001) in pomembno interakcijo (F(7, 105) = 2.3, P <0.05) v kumulativnem vnosu kokaina. Narava interakcije je bila taka, da so bile razlike očitne le pri večjih odmerkih kokaina (slika (Figure3F) .3F). Nazadnje je pri ponovni vzpostavitvi kokaina prišlo do pomembnega glavnega učinka odmerka (F(4, 44) = 15.5, P <0.001) in trend glavnega učinka prekomerne ekspresije ΔFosB z dvostranskim testom (F(1, 11) = 4.1, P = 0.067). Glede na hipotezo usmerjenosti iz Green et al. (2010) ter statistično pomembne in dosledne rezultate v številkah 3D, E, F, verjetno je, da ΔFosB zmanjša ponovno vzpostavitev (slika 3). \ t (Figure3G) .3G). Odziv na odmerek 10 mg / kg je bil pri podganah, ki izražajo ΔFosB, bistveno manjši. Celotni rezultati kažejo, da prekomerno izražanje ΔFosB v lupini NAc pri podganah zmanjšuje obnašanje kokaina in iskanje obnašanja, kar je skladno z vedenjskimi učinki obogatitve okolja.

Razprava

Na ranljivost posameznikov na odvisnost in depresijo močno vplivajo okoljski dejavniki. Okoljska obogatitev je paradigma, ki manipulira z življenjskim okoljem živali in ustvarja zaščitne učinke proti številnim psihiatričnim stanjem. ΔFosB ima ključno vlogo pri uravnavanju funkcije nagrajevanja v več regijah možganov, vključno z NAc in dorzalnim striatumom (Koob et al., 1998; Moder, 1998; Wallace et al., 2008; Grueter et al., 2013; Pitchers et al., 2013). V tem projektu smo proučevali dinamično regulacijo ΔFosB z zadrževalnim stresom in kokainom v obogatenih in izoliranih podganah. Glavne ugotovitve tega projekta so:

(1) Pri podganah v ES so povišane vrednosti ΔFosB v NAc na izhodišču v primerjavi z IC podganami;

(2) samo IC podgane kopičijo dodaten protein ΔFosB s ponovljenim stresom;

(3) EC podgane kažejo oslabljeno indukcijo ΔFosB mRNA po stresu ali kokainu; in

(4) prekomerno izražanje ΔFosB v NAc podganjih pacov posnema zaščitni fenotip odvisnosti, ne pa tudi zaščitni fenotip depresije.

Lahko bi pričakovali iz objavljene literature, ki kaže, da transgene ΔFosB prekomerno izražene miši kažejo povečano občutljivost na kokainsko nagrado in samo-dajanje pri nizkih odmerkih drog (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003; Vialou et al., 2010; Robison et al., 2013), da bi podgane s prekomerno ekspresijo ΔFosB v trenutnem poskusu pokazale večjo nagnjenost k samopodobi kokaina in iskanju. IV trenutnih poskusih pa je prekomerno izražanje ΔFosB v lupini NAc zmanjšalo vnos kokaina in iskanje kokaina med izumrtjem in ponovno vzpostavitvijo, kar kaže na zmanjšano motivacijo za kokain. Razlika je lahko posledica dejstva, da so transgenske miši v celotnem striatumu izrazile ΔFosB, vendar samo v dynorphin + celicah. (Colby et al., 2003). V trenutnem poskusu je bil ΔFosB prekomerno izražen skozi vektor AAV, ki okuži nevrone dynorphina + in enkefalina +. Drugič, sedanja študija se je osredotočila na lupino NAc in ne na celotno področje striatij.

Poleg fenotipa zasvojenosti, obogatitev okolja povzroča antidepresive in anksiogene podobne profile pri podganah. (Green et al., 2010; Vialou et al., 2010). V tej študiji prekomerna ekspresija ΔFosB v NAc ni uspela pri nobeni od treh depresij ali treh testih anksioznosti.. Čeprav obstaja veliko možnih dejavnikov, ki lahko prispevajo k ΔFosB, ki posnema zasvojenost z obogatitvijo, ne pa tudi fenotip depresije, je možno, da je lupina NAc bolj prevladujoča za obnašanje, povezano z odvisnostjo, medtem ko lahko obnašanje, povezano z depresijo, ostreje posredujejo druge regije. Te ugotovitve so v nasprotju s študijami v. \ T miši kjer je prekomerna ekspresija ΔFosB v NAc (kjer ni mogoče zanesljivo razlikovati lupine od jedra), povzročila učinke, podobne močnim antidepresivom, v več vedenjskih analizah (Vialou et al., 2010). Eden od možnih razlogov je, da je lažje videti učinek ΔFosB na hude stresne vedenjske modele, kot je socialni poraz. Trenutna študija prekomerne ekspresije je preučevala obnašanje, podobno depresiji, v odsotnosti hudega stresorja.

Dosledno v tej študiji so visoke bazalne ravni ΔFosB (npr. Iz obogatitve, ponavljajočega se stresa ali kokaina) povezale s šibkejšo kasnejšo indukcijo ΔFosB. To lahko predstavlja učinek na strop, brez nadaljnje indukcije na vrhu povišanih bazalnih ravni proteina. Možno je tudi, da se akumulirane ravni ΔFosB vračajo nazaj, da zavirajo nadaljnjo indukcijo ΔFosB mRNA po stresu ali kokainu kot negativno povratno zanko. Na primer, EC podgane so imele visoke vrednosti ΔFosB in so pokazale oslabljeno indukcijo ΔFosB po stresu ali kokainu. To poudarja negativno korelacijo med ravnmi proteina ΔFosB in njegovo indukcijo mRNA. Negativna povratna informacija akumuliranega ΔFosB je tudi razlog za oslabljeno indukcijo ΔFosB s ponovljenim stresom pri IC podganah.

Če želimo biti jasni, ne trdimo, da ima paradigma za okoljsko obogatitev neposreden prevodni pomen, saj je zelo malo otrok vzgojenih v resnični prikrajšanosti (treba je opozoriti, da socialno-ekonomska prikrajšanost ni enakovredna pomanjkanju okolja). Uporabnost te paradigme je, da je ne-zdravilna, nekirurška, ne-genetska manipulacija, ki proizvaja zaščitne vedenjske fenotipe za zasvojenost in depresijo, ki jih je mogoče izkoristiti v laboratorijsko nadzorovanem okolju kot osnovno znanstveno orodje za identifikacijo molekularnih mehanizmov. odpornost na psihiatrične bolezni. Predhodne raziskave so podrobno opisale vedenjske fenotipe (Bowling et al., 1993; Bowling in Bardo, 1994; Bardo et al., 1995; Green et al., 2002, 2003; El Rawas et al., 2009) in novejše študije (Solinas et al. 2009; Green et al., 2010; Lobo et al., 2013), skupaj s trenutno študijo, zagotavljajo namige o transkripcijskih mehanizmih, ki so osnova teh vedenjskih fenotipov. Trenutno proučujemo ciljne gene / proteine, ki proizvajajo zaščitne fenotipe, in sicer (Fan et al., 2013a,b; Lichti et al., 2014).

Naša konceptualizacija obogatitve okolja je, da je obogatitev kontinuum z izolacijo na nizkem koncu in polno obogatitvijo na vrhu. “Celotna »obogatitev« v tem primeru je opredeljena kot okolje, v katerem so subjekti izpostavljeni novosti, ne-ogrožajočemu družbenemu stiku s pripadniki spopadov, in jim je dovoljen prostor in predmeti za vadbo. Tvsi trije dejavniki predstavljajo sestavljeni pogoj "obogatitve", ker so vsi nagrajeni in vsak sprosti dopamin v NAc, in kot taki aktivirajo skupno nevrobiološko vezje (Louilot et al., 1986; Calcagnetti in Schechter, 1992; Crowder in Hutto, 1992; Rebec et al., 1997; Bevins et al., 2002). Pri tej konceptualizaciji se izolacija šteje za kontrolno skupino, ker predstavlja odsotnost manipulacije (tj. Obogatitev; Crofton et al., V pregledu). Vendar pa so možne tudi druge zamisli. V eni alternativni konceptualizaciji je kontinuum enak, vendar je izolacijska skupina eksperimentalna skupina, obogatena skupina pa je kontrola. jazn ta model, ki subjektom odvzema normalno obogatitev is dejansko manipulacijo. IV tem primeru bi namesto reči, da je obogatitev zaščitna, rekli, da izolacija daje občutljivost. Še tretja konceptualizacija predvideva, da ni kontinuuma in da sta obogatitev in izolacija dve temeljno različni manipulaciji. V tem pogledu je treba obogatitev in izolacijo ločiti in oboje primerjati z nadzorom, ki je nameščen v paru. Pomanjkanje splošnega soglasja o naravi obogatitve predstavlja omejitev paradigme, vendar zagotavlja usmeritev za prihodnje študije. Ne glede na to pa so rezultati teh poskusov trdni ne glede na kasnejšo razlago.

Okolje in življenjske izkušnje močno vplivajo na razvoj in izražanje mnogih psihiatričnih stanj. Razumevanje mehanizma zaščitne zasvojenosti in fenotipov depresije za okoljsko obogatitev obravnava temeljno vprašanje v raziskavah duševnih motenj - to je okoljski prispevek k dovzetnosti ali odpornosti na psihiatrične bolezni. Ta študija poudarja pomen ΔFosB pri urejanju vedenja, povezanih z odvisnostjo. V prihodnjih študijah je treba nadalje raziskati delovanje ΔFosB in njegove aktivacijske in inhibitorne učinke na specifične ciljne gene v modelu obogatitve okolja.

Financiranje in razkritje

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

Izjava o konfliktu interesov

Avtorji izjavljajo, da je bila raziskava izvedena v odsotnosti komercialnih ali finančnih odnosov, ki bi se lahko razumeli kot potencialno navzkrižje interesov.

Priznanja

Ti poskusi so bili financirani z donacijo Nacionalnega inštituta za zlorabo drog, DA029091 in R37DA007359. Kokain, ki ga je zagotovil Nacionalni inštitut za zlorabo drog.

Reference

  1. Akdeniz C., Tost H., Meyer-Lindenberg A. (2014). Nevrobiologija družbenega okoljskega tveganja za shizofrenijo: razvijajoče se raziskovalno področje. Soc. Psychiatry Psychiatr. Epidemiol. 49, 507 – 517 10.1007 / s00127-014-0858-4 [PubMed] [Cross Ref]
  2. Alibhai IN, Zelena TA, Potashkin JA, Nestler EJ (2007). Ureditev izražanja fosB in DeltafosB mRNA: in vivo in in vitro študije. Brain Res. 1143, 22 – 33 10.1016 / j.brainres.2007.01.069 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  3. Bardo MT, Bowling SL, Rowlett JK, Manderscheid P., Buxton ST, Dwoskin LP (1995). Okoljska obogatitev zmanjša lokomotorno senzibilizacijo, vendar ne in vitro sproščanje dopamina, ki ga povzroča amfetamin. Pharmacol. Biochem. Behav. 51, 397 – 405 10.1016 / 0091-3057 (94) 00413-dPubMed] [Cross Ref]
  4. Bevins RA, Besheer J., Palmatier MI, Jensen HC, Pickett KS, Eurek S. (2002). Klimatizacija mesta-objekta: vedenjski in dopaminergični procesi pri izražanju novosti. Behav. Brain Res. 129, 41 – 50 10.1016-0166 (4328) 01-00326PubMed] [Cross Ref]
  5. Bowling SL, Bardo MT (1994). Lokomotorni in koristni učinki amfetamina v obogatenih, socialnih in izoliranih podganah. Pharmacol. Biochem. Behav. 48, 459 – 464 10.1016 / 0091-3057 (94) 90553-3PubMed] [Cross Ref]
  6. Bowling SL, Rowlett JK, Bardo MT (1993). Učinek obogatitve okolja na amfetaminsko stimulirano lokomotorno aktivnost, sintezo dopamina in sproščanje dopamina. Nevrofarmakologija 32, 885 – 893 10.1016 / 0028-3908 (93) 90144-r [PubMed] [Cross Ref]
  7. Calcagnetti DJ, Schechter MD (1992). Kondicioniranje mesta razkriva koristen vidik socialne interakcije med mladimi podganami. Fiziol. Behav. 51, 667 – 672 10.1016 / 0031-9384 (92) 90101-7PubMed] [Cross Ref]
  8. Chen J., Nye HE, Kelz MB, Hiroi N., Nakabeppu Y., Hope BT, et al. (1995). Regulacija delta FosB in FosB podobnih beljakovin z elektrokonvulzivnim napadom in zdravljenjem s kokainom. Mol. Pharmacol. 48, 880 – 889 [PubMed]
  9. Colby CR, Whisler K., Steffen C., Nestler EJ, Self DW (2003). Steratalno specifična prekomerna ekspresija DeltaFosB-a povečuje spodbudo za kokain. J. Neurosci. 23, 2488 – 2493 [PubMed]
  10. Crowder WF, Hutto CW (1992). Ukrepi za kondicioniranje operaterjev so bili pregledani z uporabo dveh ojačevalec brez zdravil. Pharmacol. Biochem. Behav. 41, 817 – 824 10.1016 / 0091-3057 (92) 90233-6PubMed] [Cross Ref]
  11. Elisei S., Sciarma T., Verdolini N., Anastasi S. (2013). Odpornost in depresivne motnje. Psychiatr. Danub. 25 (dodatek 2), S263 – S267 [PubMed]
  12. El Rawas R., Thiriet N., Lardeux V., Jaber M., Solinas M. (2009). Okoljska obogatitev zmanjšuje nagrajevanje, ne pa tudi aktivacijske učinke heroina. Psihofarmakologija (Berl) 203, 561 – 570 10.1007 / s00213-008-1402-6 [PubMed] [Cross Ref]
  13. Fan X., Li D., Lichti CF, Zelena TA (2013a). Dinamična proteomika nucleus accumbens kot odgovor na akutni psihološki stres pri obogatenih in izoliranih podganah. PLoS One 8: e73689 10.1371 / journal.pone.0073689 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  14. Fan X., Li D., Zhang Y., Zelena TA (2013b). Diferencialna fosfoproteomska regulacija nucleus accumbens v okolju obogatenih in izoliranih podganah kot odziv na akutni stres. PLoS One 8: e79893 10.1371 / journal.pone.0079893 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  15. Zelena TA, Alibhai IN, Hommel JD, Dileone RJ, Kumar A., ​​Theobald DE, et al. (2006). Indukcija inducibilnega cAMP zgodnjega represorskega izražanja v nucleus accumbens s stresom ali amfetaminom povečuje vedenjske odzive na čustvene dražljaje. J. Neurosci. 26, 8235 – 8242 10.1523 / jneurosci.0880-06.2006 [PubMed] [Cross Ref]
  16. Zelena TA, Alibhai IN, Roybal CN, Winstanley CA, Theobald DE, Birnbaum SG, et al. (2010). Okoljska obogatitev povzroči vedenjski fenotip, ki ga posreduje aktivnost vezivnega elementa z nizkim cikličnim adenozin monofosfatom (CREB) v nucleus accumbens. Biol. Psihiatrija 67, 28 – 35 10.1016 / j.biopsych.2009.06.022 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  17. Zelena TA, Alibhai IN, Unterberg S., Neve RL, Ghose S., Tamminga CA, et al. (2008). Indukcija aktiviranja transkripcijskih faktorjev (ATF) ATF2, ATF3 in ATF4 v nucleus accumbens in njihova regulacija čustvenega vedenja. J. Neurosci. 28, 2025 – 2032 10.1523 / jneurosci.5273-07.2008 [PubMed] [Cross Ref]
  18. Zelena TA, Cain ME, Thompson M., Bardo MT (2003). Okoljska obogatitev zmanjšuje hiperaktivnost nikotina pri podganah. Psihofarmakologija (Berl) 170, 235 – 241 10.1007 / s00213-003-1538-3 [PubMed] [Cross Ref]
  19. Zelena TA, Gehrke BJ, Bardo MT (2002). Okoljska obogatitev zmanjšuje intravensko samo-dajanje amfetamina pri podganah: funkcije odziva na odmerek za urnike s fiksnim in progresivnim razmerjem. Psihofarmakologija (Berl) 162, 373 – 378 10.1007 / s00213-002-1134-y [PubMed] [Cross Ref]
  20. Grueter BA, Robison AJ, Neve RL, Nestler EJ, RC Malenka (2013). ΔFosB diferencialno modulira nucleus accumbens neposredno in posredno funkcijo poti. Proc. Natl. Acad. Sci. ZDA 110, 1923 – 1928 10.1073 / pnas.1221742110 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  21. Hope B., Kosofsky B., Hyman SE, Nestler EJ (1992). Regulacija neposredne zgodnje genske ekspresije in vezave AP-1 v podganah jedra accumbens s kroničnim kokainom. Proc. Natl. Acad. Sci. ZDA 89, 5764 – 5768 10.1073 / pnas.89.13.5764 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  22. Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, et al. (1994). Indukcija dolgotrajnega kompleksa AP-1, sestavljenega iz spremenjenih Fos-podobnih beljakovin v možganih s kroničnim kokainom in drugimi kroničnimi zdravljenji. Nevron 13, 1235 – 1244 10.1016 / 0896-6273 (94) 90061-2 [PubMed] [Cross Ref]
  23. Jha S., Dong B., Sakata K. (2011). Obdelano obogateno okolje obrne na depresijo podobno obnašanje in obnovi zmanjšano hipokampalno nevrogenezo in nivoje beljakovin nevrotrofnega faktorja, ki izvirajo iz možganov, pri miših brez svoje ekspresije preko promotorja IV. Transl. Psihiatrija 1: e40 10.1038 / tp.2011.33 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  24. Kato T., Iwamoto K. (2014). Celovita analiza metilacije in hidroksimetilacije DNA v človeških možganih in njena vloga pri duševnih motnjah. Nevrofarmakologija 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, et al. (1999). Izražanje transkripcijskega faktorja deltaFosB v možganih nadzoruje občutljivost na kokain. Narava 401, 272 – 276 10.1038 / 45790 [PubMed] [Cross Ref]
  26. Kelz MB, Nestler EJ (2000). deltaFosB: molekularno stikalo, ki je osnova za dolgoročno neuralno plastičnost. Curr. Opin. Neurol. 13, 715 – 720 10.1097 / 00019052-200012000-00017 [PubMed] [Cross Ref]
  27. Koob GF, Sanna PP, Bloom FE (1998). Nevroznanost zasvojenosti. Nevron 21, 467 – 476 [PubMed]
  28. Larson EB, Graham DL, Arzaga RR, Buzin N., Webb J., Green TA, et al. (2011). Prekomerna ekspresija CREB v lupini nucleus accumbens poveča okrepitev kokaina v podganjih samopodročjih. J. Neurosci. 31, 16447 – 16457 10.1523 / JNEUROSCI.3070-11.2011 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  29. Laviola G., Hannan AJ, Macrì S., Solinas M., Jaber M. (2008). Učinki obogatenega okolja na živalske modele nevrodegenerativnih bolezni in psihiatričnih motenj. Neurobiol. Dis. 31, 159 – 168 10.1016 / j.nbd.2008.05.001 [PubMed] [Cross Ref]
  30. Lichti CF, Fan X., angleški RD, Zhang Y., Li D., Kong F., et al. (2014). Okoljska obogatitev spreminja ekspresijo beljakovin in proteomski odziv na kokain v podganah nucleus accumbens. Spredaj. Behav. Neurosci. 8: 246 10.3389 / fnbeh.2014.00246 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  31. Lobo MK, Zaman S., Damez-Werno DM, Koo JW, Bagot RC, Dinieri JA, et al. (2013). ΔFosB indukcija v striatnih srednjih podtipih kostnega nevrona kot odziv na kronične farmakološke, čustvene in optogenetske dražljaje. J. Neurosci. 33, 18381 – 18395 10.1523 / JNEUROSCI.1875-13.2013 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  32. Louilot A., Le Moal M., Simon H. (1986). Diferencialna reaktivnost dopaminergičnih nevronov v nucleus accumbens kot odziv na različne vedenjske situacije. In vivo voltametrična študija na prostih podganah. Brain Res. 397, 395 – 400 10.1016 / 0006-8993 (86) 90646-3PubMed] [Cross Ref]
  33. McBride WJ, Kimpel MW, Mcclintick JN, Ding ZM, Edenberg HJ, Liang T., et al. (2014). Spremembe v izražanju genov v podaljšani amigdali po alkoholu, ki so ga podganjali mladostniki, ki so raje uživali alkohol (P). Pharmacol. Biochem. Behav. 117, 52 – 60 10.1016 / j.pbb.2013.12.009 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  34. Mlynarik M., Johansson BB, Jezova D. (2004). Obogateno okolje vpliva na adrenokortikalni odziv na imunski izziv in na gensko ekspresijo glutamatnega receptorja v hipokampusu podgan. Ann. NY Acad. Sci. 1018, 273 – 280 10.1196 / annals.1296.032 [PubMed] [Cross Ref]
  35. Nestler EJ (2001). Molekularna nevrobiologija zasvojenosti. Am. J. Addict. 10, 201 – 217 10.1080 / 105504901750532094 [PubMed] [Cross Ref]
  36. Nestler EJ (2008). Pregled. Transkripcijski mehanizmi odvisnosti: vloga DeltaFosB. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 363, 3245 – 3255 10.1098 / rstb.2008.0067 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  37. Nestler EJ, Barrot M., Self DW (2001). DeltaFosB: trajno molekularno stikalo za zasvojenost. Proc. Natl. Acad. Sci. ZDA 98, 11042 – 11046 10.1073 / pnas.191352698 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  38. Perrotti LI, Hadeishi Y., Ulery PG, Barrot M., Monteggia L., Duman RS, et al. (2004). Indukcija deltaFosB v možganskih strukturah, povezanih z nagrajevanjem, po kroničnem stresu. 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., et al. (2008). Različni vzorci indukcije DeltaFosB v možganih zaradi zlorabe drog. Synapse 62, 358 – 369 10.1002 / sin.20500 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  40. Pitcher KK, Vialou V., Nestler EJ, Laviolette SR, Lehman MN, Coolen LM (2013). Naravne in zdravilne nagrade delujejo na skupne mehanizme nevralne plastičnosti z ΔFosB kot ključnim posrednikom. J. Neurosci. 33, 3434 – 3442 10.1523 / jneurosci.4881-12.2013 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  41. Rebec GV, Christensen JR, Guerra C., Bardo MT (1997). Regionalne in časovne razlike v izlivu dopamina v realnem času v nucleus accumbens med svobodno izbiro novosti. Brain Res. 776, 61 – 67 10.1016-0006 (8993) 97-01004PubMed] [Cross Ref]
  42. Robison AJ, Vialou V., Mazei-Robison M., Feng J., Kourrich S., Collins M., et al. (2013). Vedenjski in strukturni odzivi na kronični kokain zahtevajo pospešeno zanko, ki vključuje ΔFosB in kalcijevo / kalmodulinsko odvisno proteinsko kinazo II v lupini nucleus accumbens. J. Neurosci. 33, 4295 – 4307 10.1523 / jneurosci.5192-12.2013 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  43. Smith JK, Neill JC, Costall B. (1997). Stanovanjske razmere po odstavitvi vplivajo na vedenjske učinke kokaina in d-amfetamina. Psihofarmakologija (Berl) 131, 23 – 33 10.1007 / s002130050261 [PubMed] [Cross Ref]
  44. Solinas M., Chauvet C., Thiriet N., El Rawas R., Jaber M. (2008). Preoblikovanje odvisnosti od kokaina z obogatitvijo okolja. Proc. Natl. Acad. Sci. ZDA 105, 17145 – 17150 10.1073 / pnas.0806889105 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  45. Solinas M., Thiriet N., El Rawas R., Lardeux V., Jaber M. (2009). Okoljska obogatitev v zgodnjih fazah življenja zmanjšuje vedenjske, nevrokemične in molekularne učinke kokaina. Nevropsihofarmakologija 34, 1102 – 1111 10.1038 / npp.2008.51 [PubMed] [Cross Ref]
  46. Stopnice DJ, Prendergast MA, Bardo MT (2011). Okoljske razlike v blokadi kortikosterona in glukokortikoidnih receptorjev amfetamina pri samcih podgan. Psihofarmakologija (Berl) 218, 293 – 301 10.1007 / s00213-011-2448-4 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  47. Thiel KJ, Pentkowski NS, Peartree NA, slikar MR, Neisewander JL (2010). Okoljske življenjske razmere, ki so se pojavile med prisilno abstinenco, spreminjajo vedenje, ki išče kokain in izražanje Fos proteinov. Nevroznanost 171, 1187 – 1196 10.1016 / j.neuroscience.2010.10.001 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  48. Thiel KJ, Sanabria F., Pentkowski NS, Neisewander JL (2009). Učinki proti hrepenenju okolja za obogatitev. Int. J. Neuropsihofarmakol. 12, 1151 – 1156 10.1017 / s1461145709990472 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  49. van Winkel M., Peeters F., Van Winkel R., Kenis G., Collip D., Geschwind N., et al. (2014). Vpliv variacije gena BDNF na občutljivost socialnega stresa in puferski vpliv pozitivnih čustev: razmnoževanje in podaljšanje interakcije gen-okolje. EUR. Neuropsihofarmakol. 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). Obogateno okolje oslabi samo-dajanje nikotina in povzroči spremembe v izražanju ΔFosB v prefrontalnem korteksu podgane in nucleus accumbens. Nevroport 25, 694 – 698 10.1097 / wnr.0000000000000157 [PubMed] [Cross Ref]
  51. Vialou V., Robison AJ, Laplant QC, Covington HE, Dietz DM, Ohnishi YN, et al. (2010). DeltaFosB v vezjih za nagrajevanje možganov posreduje odpornost na stres in antidepresivne odzive. Nat. Neurosci. 13, 745 – 752 10.1038 / nn.2551 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  52. Wallace DL, Vialou V., Rios L., Carle-Florence TL, Chakravarty S., Kumar A., ​​et al. (2008). Vpliv DeltaFosB-ja v jedru je posledica naravnega obnašanja, povezanega z nagrajevanjem. J. Neurosci. 28, 10272 – 10277 10.1523 / jneurosci.1531-08.2008 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  53. Wang Y., Cesena TI, Ohnishi Y., Burger-Caplan R., Lam V., Kirchhoff PD, et al. (2012). Mali molekulski presejalni identifikatorji določajo regulatorje transkripcijskega faktorja ΔFosB. ACS Chem. Neurosci. 3, 546 – 556 10.1021 / cn3000235 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  54. Werme M., Messer C., Olson L., Gilden L., Thorén P., Nestler EJ, et al. (2002). Delta FosB uravnava tek kolesa. J. Neurosci. 22, 8133 – 8138 [PubMed]
  55. Winstanley CA, Bachtell RK, Theobald DE, Laali S., Green TA, Kumar A., ​​et al. (2009a). Povečana impulzivnost med odvzemom kokainske samouprave: vloga DeltaFosB v orbitofrontalni skorji. Cereb. Cortex 19, 435 – 444 10.1093 / cercor / bhn094 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  56. Winstanley CA, Green TA, Theobald DE, Renthal W., LaPlant Q., DiLeone RJ, et al. (2009b). Indukcija DeltaFosB v orbitofrontalni skorji poveča lokomotorno senzibilizacijo kljub zmanjšanju kognitivne disfunkcije, ki jo povzroča kokain. Pharmacol. Biochem. Behav. 93, 278 – 284 10.1016 / j.pbb.2008.12.007 [PMC brez članka] [PubMed] [Cross Ref]
  57. Winstanley CA, LaPlant Q., Theobald DE, Green TA, Bachtell RK, Perrotti LI, et al. (2007). Indukcija DeltaFosB v orbitofrontalnem korteksu posreduje toleranco pri kognitivni disfunkciji, ki jo povzroča kokain. J. Neurosci. 27, 10497 – 10507 10.1523 / jneurosci.2566-07.2007 [PubMed] [Cross Ref]
  • Wise RA (1998). Aktivacija zdravilnih poti možganov. Od alkohola odvisni. 51, 13 – 22 10.1016-0376 (8716) 98-00063PubMed] [Cross Ref]