Vpliv ΔFosB v jedrnih obtokih na vedenje, povezano z naravnimi dohodki (2008)

PRIPOMBE: Delta FosB je ena glavnih molekul odvisnosti. Med postopkom zasvojenosti se dvigne ali kopiči, krepi zasvojenost in preoblikuje možgane. Poveča se, ali je odvisnost kemična ali vedenjska. Ta študija kaže, da se kopiči med spolno aktivnostjo in uživanjem sladkorja. Raziskovalci so tudi ugotovili, da je spolna aktivnost povečala porabo sladkorja. Delta FosB je lahko vpleten v eno odvisnost, ki okrepi drugo. Vprašanje je - kako "prekomerna poraba" pornografije vpliva na Delta FosB? Ker je dopamin tisti, ki sproži DeltaFosB, je vse odvisno od vaših možganov.

Celovita študija: Vpliv ΔFosB v jedrnih obtokih na vedenje, povezano z naravnimi nagradami

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

doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1531-08.2008.

Deanna L Wallace1,2, Vincent Vialou1,2, Loretta Rios1,2, Tiffany L. Carle-Firenca1,2, Sumana Chakravarty1,2, Arvind Kumar1,2, Danielle L. Graham1,2, Thomas A. Green1,2, Linda I. J. DiLeone1,2, Eric J. Nestler3 in Carlos A. Bolaños-Guzmán1,2,4 +

+ Opombe avtorja

Sedanji naslov DL Wallacea: Helen Willis Neuroscience Institute, University of California, Berkeley, Berkeley, CA 94720.

Današnji naslov TL Carle-Florence: Mary Kay Research Laboratories, Dallas, TX 75379.

Sedanji naslov DL Grahama: Merck Laboratories, Boston, MA 02115.

Sedanji naslov TA Green: Univerza Virginia Commonwealth, Richmond, VA 23284.

Sedanji naslov EJ Nestler: Oddelek za nevroznanost, Medicinska šola Mount Sinai, New York, NY 10029.

Minimalizem

Pokazalo se je, da transkripcijski faktor deltaFosB (ΔFosB), induciran v nucleus accumbens (NAc) s kronično izpostavljenostjo drogam, posreduje senzibilizirane odzive na ta zdravila. Vendar je manj znano o vlogi ΔFosB pri urejanju odzivov na naravne nagrade. Pri tem dokazujemo, da dve močni naravni nagradni vedenji, saharoza in spolno vedenje, povečata nivo ΔFosB v NAc. Nato uporabimo virusno posredovan prenos gena, da preučimo, kako takšna indukcija ΔFosB vpliva na vedenjske odzive na te naravne nagrade. Dokazujemo, da čezmerna ekspresija ΔFosB v NAc poveča vnos saharoze in spodbuja vidike spolnega vedenja. Poleg tega smo pokazali, da živali s prejšnjimi spolnimi izkušnjami, ki kažejo povečane vrednosti ΔFosB, kažejo tudi povečano porabo saharoze. To delo kaže, da ΔFosB ne povzroča le v NAc z zlorabo drog, ampak tudi z naravnimi spodbudami. Poleg tega naše ugotovitve kažejo, da lahko kronična izpostavljenost dražljajem, ki povzročajo ΔFosB v NAc, poveča porabo drugih naravnih nagrad.

Predstavitev

ΔFosB, transkripcijski faktor družine Fos, je skrajšani produkt gena fosB (Nakabeppu in Nathans, 1991). Izraža se na sorazmerno nizkih ravneh v primerjavi z drugimi beljakovinami družine Fos kot odziv na akutne dražljaje, vendar se po kronični stimulaciji kopiči do visokih ravni v možganih zaradi svoje edinstvene stabilnosti (Nestler, 2008). To kopičenje se dogaja na način, specifičen za regijo kot odziv na številne vrste kronične stimulacije, vključno s kroničnim dajanjem zdravil zlorabe, epileptičnimi napadi, antidepresivnimi zdravili, antipsihotičnimi zdravili, nevronskimi lezijami in več vrstami stresa [za pregled, glej Cenci (2002) ) in Nestler (2008)].

Funkcionalne posledice indukcije ΔFosB je najbolje razumeti pri zlorabah drog, ki beljakovine inducirajo najbolj v jedru accumbens (NAc), kar je odziv pri skoraj vseh vrstah zlorabe drog (Muller in Unterwald, 2005; McDaid et al. , 2006; Nestler, 2008; Perrotti in sod., 2008). NAc je del ventralnega striatuma in je pomemben nevronski substrat za nagrajevanje zlorabljenih drog. V skladu s tem vse več dokazov kaže, da indukcija ΔFosB v tej regiji poveča občutljivost živali na koristne učinke zlorabe drog in lahko tudi poveča motivacijo za njihovo pridobivanje. Tako prekomerna ekspresija ΔFosB v NAc povzroči, da živali razvijejo preferenco do kokaina ali morfina ali do samokontrole kokaina pri nižjih odmerkih zdravil in poveča pritisk vzvoda za kokain v paradigmi progresivnega razmerja (Kelz et al., 1999 ; Colby et al., 2003; Zachariou et al., 2006).

Poleg svoje vloge pri posredovanju nagrad za droge je NAc vpleten v urejanje odzivov na naravne nagrade, in nedavno delo je predlagalo razmerje med naravnimi nagradami in ΔFosB. Pokazalo se je, da prostovoljno obratovanje koles poveča ravni ΔFosB v NAc in prekomerna ekspresija ΔFosB v tej možganski regiji povzroči stalno povečanje teka, ki traja več tednov, v primerjavi s kontrolnimi živalmi, katerih teče platoji čez 2 tednov (Werme et al ., 2002). Podobno prehrana z visoko vsebnostjo maščob povzroča ΔFosB v NAc (Teegarden in Bale, 2007), medtem ko prekomerna ekspresija ΔFosB v tej regiji povečuje instrumentalni odziv za nagrado za hrano (Olausson et al., 2006). Poleg tega je gen fosB vpleten v obnašanje mater (Brown et al., 1996). Vendar pa je malo podatkov o razmerju med ΔFosB in spolnim vedenjem, ki je ena najmočnejših naravnih nagrad. Poleg tega je še vedno manj jasno, ali je ΔFosB vključen v bolj kompulzivne, celo »zasvojenostne« modele naravnega nagrajevanja. Na primer, več poročil je pokazalo, da je podobnost zasvojenosti podobna paradigmam vnosa saharoze (Avena et al., 2008).

Za razširitev našega znanja o delovanju ΔFosB v naravnem nagrajevalnem vedenju smo raziskali indukcijo ΔFosB v NAc v vzorcih pitja in spolnega vedenja saharoze. Prav tako smo ugotovili, kako prekomerna ekspresija ΔFosB v NAc spreminja vedenjske odzive na te naravne nagrade in ali lahko predhodna izpostavljenost eni naravni nagradi poveča druga naravna nagrajevanja.

Materiali in metode

Vse živalske postopke je odobril Institucionalni odbor za nego živali in uporabo na Southwestern Medical Center Univerze v Teksasu.

Spolno obnašanje.

Spolno izkušene moške podgane Sprague Dawley (Charles River) so nastale tako, da jim je bilo omogočeno, da se parijo s samicami do ejakulacije, N 1 – 2-krat na teden za 8 – 10 tednov za skupno sejo 14. Spolno obnašanje je bilo ocenjeno, kot je opisano prej (Barrot et al., 2005). Kontrolni samci so nastali z izpostavljenostjo istemu prizorišču in posteljnini za enako časovno obdobje kot izkušeni moški. Samice niso bile nikoli uvedene v areno s temi kontrolnimi moškimi. V ločenem poskusu je nastala dodatna eksperimentalna skupina: samce smo uvedli v hormonsko zdravljeno žensko, ki še ni vstopila v estrus. Ti moški so poskušali vzpenjati in urejati; ker ženske niso bile sprejemljive, spolno vedenje v tej skupini ni bilo. Osemnajst ur po zadnji seji so bile živali perfundirane ali izsušene, možgani pa so bili vzeti za obdelavo tkiva. Za drugo skupino živali, 5d po 14th zasedanju, so testirali saharozno prednost, kot je opisano spodaj. Za dodatne podrobnosti glej dopolnilne metode (na voljo na www.jneurosci.org kot dopolnilni material).

Potrošnja saharoze.

V prvem poskusu (sl. 1a) so podgane imele neomejen dostop do dveh steklenic vode za 2 d, nato pa po eno steklenico vode in saharoze za 2 d pri povečanju koncentracij saharoze (0.125-50%). Sledilo je obdobje 6 d dveh steklenic vode, nato 2 d ene steklenice vode in steklenica saharoze 0.125%. V drugem poskusu (sl. 1b, c, 2) so podgane imele neomejen dostop do ene steklenice vode in 10% saharoze za 10 d. Kontrolne živali so dobivale samo dve steklenici vode. Živali smo perfundirali ali hitro izsušili, možgane pa zbrali za obdelavo tkiva.

Test z dvema steklenicama.

Izvedena je bila izbirna paradigma z dvema steklenicama, kot je opisano prej (Barrot et al., 2002). Pred kirurškim posegom, za kontrolo možnih individualnih razlik, smo živali testirali v prvem 30 min temne faze za postopek izbire med dvema steklenicama med vodo in 1% saharozo. Tri tedne po prenosu genov z virusom (glejte spodaj) in pred kakršnim koli dodatnim vedenjskim testiranjem so živali, ki so dobile samo vodo, testirane na postopek izbire med dvema steklenicama 30 min med vodo in raztopino 1% saharoze.

Spolno izkušene in kontrolne živali niso imele predtestnega postopka pred spolnim vedenjem. Pet dni po 14th zasedanju spolnega (ali kontrolnega) obnašanja so živali dobile test za izbiro dveh steklenic med vodo in raztopino saharoze 1% v prvem 30 min njihovega cikla temne svetlobe. Ločene skupine spolno izkušenih in kontrolnih živali so bile uporabljene za merjenje ravni ΔFosB po spolnem vedenju in za proučevanje učinka spolnega vedenja na preferenco saharoze.

Western bloting.

NAc disekcije, dobljene z disekcijo punch, so analizirali z Western blot-om, kot je opisano prej (Perrotti et al., 2004), z uporabo kunčjega poliklonskega anti-FosB protitelesa [za karakterizacijo protiteles, glej Perrotti et al. (2004)] in monoklonsko protitelo za gliceraldehid-3-fosfat dehidrogenazo (GAPDH) (RDI-TRK5G4-6C5; Raziskovalna diagnostika), ki je služila kot kontrolni protein. Ravni beljakovin ΔFosB so bile normalizirane na GAPDH, primerjali pa smo eksperimentalne in kontrolne vzorce. Za dodatne podrobnosti glej dopolnilne metode (na voljo na www.jneurosci.org kot dopolnilni material).

Imunohistokemija.

Živali smo perfundirali in tkiva možganov obdelali z uporabo objavljenih imunohistokemijskih metod (Perrotti et al., 2005). Ker se je pred analizo pojavila zadnja izpostavljenost nagrajevalnim dražljajem 18-24 h, smo upoštevali vso FosB-podobno imunoreaktivnost, odkrito s pan-FosB protitelesom (SC-48; Biotehnologija Santa Cruz), da bi odražala ΔFosB (Perrotti et al., 2004). , 2005). Za dodatne podrobnosti glej dopolnilne metode (na voljo na www.jneurosci.org kot dopolnilni material).

Virusno posredovan prenos gena.

Operacijo smo izvedli na samcih podgan Sprague Dawley. Vektorje adeno-povezanega virusa (AAV) smo injicirali dvostransko, 1.5 μl na stran, v NAc, kot je opisano prej (Barrot et al., 2005). Pravilna postavitev je bila preverjena po poskusih na 40 μm cezil-vijoličnih obarvanih odsekih. Vektorji so vključevali kontrolno ekspresijo samo zelenega fluorescentnega proteina (GFP) (AAV-GFP) ali AAV, ki izraža divji tip ΔFosB in GFP (AAV-ΔFosB) (Zachariou et al., 2006). Na podlagi časovnega poteka transgene ekspresije znotraj NAc so bile živali testirane na vedenje 3 – 4 tednov po injiciranju AAV vektorjev, ko je transgena ekspresija maksimalna (Zachariou et al., 2006). Za dodatne podrobnosti glej dopolnilne metode (na voljo na www.jneurosci.org kot dopolnilni material).

Statistična analiza.

Pomen je bil izmerjen z uporabo dvofaktorskih ANOVA s ponavljajočimi se meritvami, pa tudi s Studentovimi t-preskusi, ki so bili popravljeni, kadar je bilo omenjeno za več primerjav. Podatki so izraženi kot povprečje ± SEM. Statistični pomen je bil opredeljen kot p <0.05.

Rezultati

Kronična izpostavljenost saharozi povzroči povečanje vnosa saharoze in podobnega obnašanja

Izvedli smo paradigmo izbire dveh steklenic, v kateri se je koncentracija saharoze približno 2 d po 2 d dveh steklenic vode približno podvojila. Koncentracija saharoze se je začela pri 0.125% in povečala na 50%. Živali niso pokazale preferenc saharoze do 0.25% saharoze in nato v vseh višjih koncentracijah popile več saharoze kot vode. Živali, ki so se začele s koncentracijo 0.25%, so živali pile večje količine saharoze, dokler ni bil dosežen največji volumen saharoze pri 5 in 10%. Pri 20% in več so začeli zmanjševati prostornino saharoze, da bi ohranili stalno raven skupne porabe saharoze (sl. 1a, inset). Po tej paradigmi so živali 6 d porabile samo z dvema steklenicama vode, nato pa so bile predstavljene z izbiro 0.125% steklenice saharoze ali vode za 2 d. Živali so v tej koncentraciji popile več saharoze kot voda in so pokazale znatno prednost glede saharoze v primerjavi s pomanjkanjem preferenc po začetni izpostavljenosti tej koncentraciji saharoze na dan 1.

Slika 1.

Paradigme izbire saharoze z dvema steklenicama kažejo na povečano porabo saharoze. a, Povečanje koncentracije saharoze vodi do vnosa "obrnjene U-oblike", skupaj z obnavljanjem podobnim in senzibilizacijskim obnašanjem po obdobju odtegnitve [pomembna razlika med vnosom vode in saharoze na 2 d pri vsaki koncentraciji 0.25% in naknadna izpostavljenost saharozi (t (30) = 4.81; p <0.001; n = 8, popravljeno za večkratne primerjave)]. Vnos, vnos je predstavljen kot skupni grami saharoze, zaužite pri vsaki koncentraciji v 2 dneh, kar kaže na stabiliziran vnos pri višjih koncentracijah. b, Živali na 10 d paradigme izbire dveh steklenic kažejo naraščajoče količine vnosa saharoze v prvem dnevu (vnos je prikazan samo en dan). Dvofaktorski ponovljeni ukrepi ANOVA so razkrili glavni učinek dneva (F (1) = 3,27; p <42.3), saharoze (F (0.001) = 1,9; p <927.2) in saharoze × dneva (F (0.001) = 3,27; p <44.8; n = 0.001 / skupina). c, povečano povečanje telesne mase v primerjavi s kontrolnimi (samo vodnimi) živalmi, izpostavljenimi saharozi. Dvofaktorski ponavljajoči se ukrepi ANOVA kažejo pomemben glavni učinek dneva (F (10) = 5,70; p <600), pri čemer obe skupini sčasoma pridobita težo in pomembno interakcijo saharoze in dneva (F (0.001 ) = 5,70; p <17.1; n = 0.001 / skupina), kar kaže na to, da skupina saharoze sčasoma pridobi večjo težo.

Ker je bil največji vnos volumna dosežen pri koncentraciji 10%, so bile naivne živali izbrane med eno steklenico vode in eno steklenico 10% saharoze za 10 d in primerjane s kontrolno skupino samo z dvema steklenicama vode. Živali saharoze, zgrajene na višjo raven vnosa saharoze na dan 10 (slika 1b). Prav tako so pridobili bistveno večjo težo po nadaljevanju izpostavljenosti saharozi v primerjavi s kontrolnimi živalmi, pri čemer se razlika v masi sčasoma povečuje (sl. 1c).

Pitje saharoze poveča ravni ΔFosB v NAc

Te živali smo analizirali na paradigmi saharoze 10% za nivoje ΔFosB v NAc z uporabo Western blotinga (sl. 2a) in imunohistokemije (sl. 2b). Obe metodi sta pokazali indukcijo ΔFosB proteina v tej možganski regiji v saharozi, ki je bila v primerjavi s kontrolnimi živalmi. Ker je celotna sekvenca proteina ΔFosB vsebovana v FosB polni dolžini, protitelesa, uporabljena za odkrivanje FosB podobne imunoreaktivnosti, prepoznajo oba proteina (Perrotti et al., 2004, 2005). Vendar pa je Western blotacija pokazala, da je samo ΔFosB bistveno inducirano s pitjem saharoze. To kaže, da razlika v signalu, ki ga opazimo z imunohistokemijo, predstavlja ΔFosB. Povečanje, opaženo na sliki 2b, je bilo ugotovljeno v jedru NAc in lupini, vendar ne v hrbtnem striatumu (podatki niso prikazani).

Slika 2.

Poraba saharoze in spolno vedenje povečata izražanje ΔFosB v NAc. a, Kronična poraba 10% saharoze v paradigmi izbire dveh steklenic, pa tudi spolno vedenje, povečata izražanje ΔFosB v NAc z Western blot (saharoza, t (11) = 2.685; * p = 0.021; n = 5– 8; spolno vedenje, t (12) = 2.351; * p = 0.037; n = 6–8). Samci za nadzor vonja se ne razlikujejo bistveno od moških brez nadzora (t (10) = 0.69; p> 0.50; n = 4–8). NS, nepomembno. b, Odseki možganov živali, izkušenih s saharozo, kažejo povečano imunoreaktivnost ΔFosB v primerjavi s kontrolnimi živalmi v NAc z imunohistokemijo. Slike (10 ×) so reprezentativne za več možganskih odsekov šestih podgan v vsaki zdravljeni skupini. AC, sprednja komisura. c, Odseki možganov pri spolno izkušenih živalih kažejo povečano imunoreaktivnost ΔFosB v primerjavi s kontrolnimi kolegi v NAc z imunohistokemijo. Slike (10 ×) so reprezentativne za več možganskih odsekov od šestih do osmih podgan v vsaki zdravljeni skupini.

Spolno obnašanje poveča ravni ΔFosB v NAc

V nadaljevanju smo raziskali učinke kroničnega spolnega vedenja na indukcijo ΔFosB v NAc. Spolno izkušenim moškim podganam je bil dovoljen neomejen dostop s sprejemljivo žensko do ejakulacije za seje 14 v tedenskem časovnem obdobju 8 – 10. Pomembno je, da kontrolne živali niso bile kontrole na domači kletki, temveč so bile ustvarjene s podobnim rokovanjem na testnih dneh in izpostavljenostjo odprtemu areni in steljo, v kateri je prišlo do kopulacije v enakem časovnem obdobju, vendar brez izpostavljenosti dovzetni ženski. učinke vohanja in ravnanja. Z uporabo Western blotinga smo ugotovili, da je spolna izkušnja bistveno zvišala raven ΔFosB v primerjavi s kontrolno skupino (sl. 2a), pri čemer ni bilo opaznih nivojev FosB v polni dolžini. V skladu s temi podatki je imunohistokemija pokazala povečanje obarvanja ΔFosB v jedru in lupini NAc (sl. 2c), ne pa tudi hrbtnega striatuma (podatki niso prikazani).

Da bi zagotovili, da povečanje ΔFosB, opaženega pri spolno izkušenih živalih, ni bilo posledica socialne interakcije ali kakšnega drugega stimulusa, ki ni povezan s parjenjem, smo ustvarili nedomačene samce, ki so bili izpostavljeni hormonom, zdravljenim samicam, vendar jim ni bilo dovoljeno kopulirati. Ti moški niso pokazali razlik v koncentracijah ΔFosB v primerjavi z ločenimi živalmi za kontrolo vonjav (sl. 2a), kar kaže, da se indukcija ΔFosB pojavlja kot odziv na spolno vedenje in ne na socialne ali ne-uničujoče.

Prekomerna ekspresija ΔFosB v NAc poveča vnos saharoze

Z uporabo virusno posredovanega sistema za prekomerno izražanje, ki omogoča stabilno izražanje ΔFosB v nekaj tednih (Zachariou et al., 2006) (slika 3a), smo raziskali vpliv višjih ravni ΔFosB, posebej usmerjenih na NAc, na pitje saharoze. vedenje (slika 3b). Najprej smo zavarovali, da ni bilo razlik v izhodiščnem vedenju saharoze pred operacijo s predhodnim testom za vnos saharoze (AAV-GFP, 6.49 ± 0.879 ml; AAV-ΔFosB, 6.22 ± 0.621 ml; n = 15 / skupina; p> 0.80). Tri tedne po operaciji, ko je bila ekspresija ΔFosB stabilna približno 10 dni, so živali dobile preskus saharoze po operaciji. Skupina AAV-ΔFosB je popila bistveno več saharoze kot kontrolna skupina AAV-GFP (slika 3b). V obeh skupinah ni bilo razlike v količini vnosa vode (AAV-GFP, 0.92 ± 0.019 ml; AAV-ΔFosB, 0.95 ± 0.007 ml; n = 15 / skupina; p> 0.15), kar kaže na učinek ΔFosB je specifičen za saharozo.

Slika 3.

Prekomerno izražanje ΔFosB v NAc ureja vidike naravnega nagrajevanja. a, Prikaz ciljnega mesta NAc z dvostranskim virusnim posredovanjem genetskega prenosa in primer izražanja ΔFosB, zaznanega z imunohistokemijo, po injekciji AAV-ΔFosB. b, Injekcija AAV-ΔFosB v NAc povzroči povečan vnos saharoze v primerjavi z AAV-GFP-injiciranimi kontrolami (t (28) = 2.208; * p = 0.036; n = 15 / skupino). Podobno 10 tedne spolnega vedenja, v primerjavi s spolno naivnimi kontrolami, poveča vnos saharoze (t (14) = 2.240; * p = 0.042; n = 7 – 9). c, prekomerna ekspresija ΔFosB zmanjša število intromisij, potrebnih za doseganje ejakulacije pri spolno naivnih živalih, v primerjavi s kontrolami GFP (t (30) = 2.145; * p = 0.04; n = 15 – 17) in povzroči trend zmanjšanega intervala postejakulacije ( t (30) = 1.916; #p = 0.065; n = 15 – 17).

Prekomerna ekspresija ΔFosB v NAc vpliva na spolno vedenje

Nato smo preverili, ali prekomerna ekspresija ΔFosB v NAc uravnava spolno vedenje naivnih in izkušenih živali. Čeprav nismo našli nobenih razlik v parametrih spolnega vedenja med AAV-ΔFosB- in -GFP-obdelanimi izkušenimi živalmi (glej dodatno tabelo S1, ki je na voljo na www.jneurosci.org kot dopolnilni material), prekomerna ekspresija ΔFosB pri naivnih živalih je bistveno zmanjšala število intromisij, potrebnih za doseganje ejakulacije za prvo spolno vedenje. (Sl. 3c). Po prvi spolni izkušnji (slika 3c) je prišlo do trenda zmanjšanja postejakulacijskega intervala za skupino ΔFosB. V nasprotju s tem pa niso opazili razlik v latencih za gneče, intromisije ali ejakulacijo pri naivnih ali izkušenih živalih (glej dodatno tabelo S1, ki je na voljo na www.jneurosci.org kot dopolnilni material). Podobno ni bilo opaziti nobene razlike za razmerje intromisije [število intromisij / (število vnosov + število nastavkov)], čeprav je to lahko posledica velike variabilnosti števila nastavkov v vsaki skupini.

Spolne izkušnje povečajo vnos saharoze

Ker smo ugotovili povečanje ravni ΔFosB v NAc po obeh uživanju saharoze in spolnih izkušnjah ter preveliko izražanje ΔFosB vpliva na vedenjske odzive na obe nagradi, je bilo zanimivo raziskati, ali je predhodna izpostavljenost eni od nagrad znatno vplivala na odziv na vedenjske odzive na druge. . Pred spolno izkušnjo so bile naivne živali naključno razvrščene v kontrolne ali spolne razmere. Živali so bile nato izpostavljene spolnim izkušnjam ali kontrolnim pogojem, kot je opisano prej, v tednih 8 – 10. Pet dni po zadnji seksualni seji so bile živali podvržene dvojni izbirni paradigmi 30 min med steklenico vode in eno od saharoze. Ugotovili smo, da so spolno izkušene živali popile bistveno več saharoze kot kontrole (slika 3b). Pri zaužitju vode (kontrola, 1.21 ± 0.142 ml; spolno izkušnje, 1.16 ± 0.159 ml; n = 7-9; p = 0.79) niso opazili razlike med spolno izkušenimi in kontrolnimi živalmi, kar kaže, da je učinek specifičen za saharozo.

Razprava

Ta študija povezuje prejšnjo vrzel v literaturi pri pojasnjevanju vloge ΔFosB v naravnem nagrajevanju, ki je povezano s spolom in saharozo. Najprej smo ugotovili, ali se ΔFosB kopiči v NAc, ključni regiji, ki nagrajuje možgane, po kronični izpostavljenosti naravnim nagradam. Pomembna značilnost tega dela je bila, da so živali imele izbiro pri svojem vedenju, po analogiji s paradigmami samoupravljanja zdravil. S tem se je zagotovilo, da je vsak učinek na ravni ΔFosB povezan s prostovoljno porabo nagrade. Model saharoze (sl. 1) prikazuje vidike obnašanja, podobnega odvisnosti, v primerjavi z drugimi modeli vnosa saharoze: izbira med nagrado in nadzorom, obrnjena krivulja doze-odziv v obliki črke U, senzibiliziran odziv po umiku in pretiran vnos. Ta model povzroča tudi povečano povečanje telesne mase, ki ga ne vidimo pri drugih modelih, kot je dnevni sladkorni model (Avena et al., 2008).

Naši podatki prvič dokazujejo, da sta dve ključni vrsti naravnih nagrad, saharoza in spol, povečali ravni ΔFosB v NAc. Ta povečanja so bila opažena z Western blot in imunohistokemijo; z uporabo obeh metod se zagotovi, da je opazovani beljakovinski produkt dejansko ΔFosB in ne FosB polne dolžine, drugega produkta gena fosB. Selektivna indukcija ΔFosB s saharozo in spolom je podobna selektivni indukciji ΔFosB v NAc po kroničnem dajanju praktično vseh vrst zlorab drog (glej uvod). Opozoriti pa je treba na ugotovitev, da je stopnja indukcije ΔFosB v NAc, ki jo opazimo tukaj kot odziv na naravne koristi, manjša od tiste, ki jo vidimo pri nagradah za droge: uživanje saharoze in spolno vedenje sta povzročila povečanje vrednosti ΔFosB v 40 – 60%. za večkratno indukcijo, ki jo vidimo pri številnih zlorabah zdravil (Perrotti et al., 2008).

Drugi cilj te študije je bil raziskati funkcionalne posledice indukcije ΔFosB v NAc na vedenje, povezano z naravnim nagrajevanjem. Veliko našega prejšnjega dela o vplivu ΔFosB na nagrado za zdravila je uporabila inducibilne bitransgenične miši, v katerih je ekspresija ΔFosB usmerjena na NAc in dorzalni striatum. Ti ΔFosB prekomerno izraženi miši kažejo izboljšane vedenjske odzive na kokain in opiate, kot tudi povečano teko kolesa in instrumentalno odzivanje na hrano (glej uvod). V tej študiji smo uporabili sistem za prenos genov, ki je bil pred kratkim razvit z virusom, za stabilno prekomerno izražanje ΔFosB v ciljnih regijah možganov podgan (Zachariou et al., 2006). Ugotovili smo, da je prekomerna ekspresija ΔFosB povečala vnos saharoze v primerjavi s kontrolnimi živalmi, pri čemer ni bilo razlik v vnosu vode med obema skupinama.

Raziskali smo tudi, kako ΔFosB vpliva na spolno vedenje. Pokazali smo, da prekomerna ekspresija ΔFosB v NAc zmanjšuje število intromisij, potrebnih za ejakulacijo pri spolno naivnih živalih. To se ni ujemalo z drugimi razlikami v naivnem spolnem vedenju, vključno s spremembami v latencih gora, intromisije ali ejakulaciji. Poleg tega prekomerna ekspresija ΔFosB ni vplivala na noben vidik spolnega vedenja pri spolno izkušenih živalih. Sposobnost manipulacije v NAc, da vpliva na spolno vedenje, ni presenetljiva glede na vse več dokazov, da ta regija nagrajevanja možganov ureja spolno vedenje (Balfour et al., 2004; Hull in Dominguez, 2007). Zmanjšanje števila intromisij, povzročenih z ΔFosB, bi lahko odražalo povečanje spolnega vedenja, saj se naivne živali s prekomerno ekspresijo ΔFosB v NAc vedejo bolj kot izkušene živali. Na primer, pri testiranju ponavljajočih se spolnih izkušenj živali potrebujejo manj intromisij, da bi dosegle ejakulacijo (Lumley in Hull, 1999). Poleg tega trend zmanjšanja postejakulacijskega intervala s prekomerno izražanjem ΔFosB odraža tudi vedenje, ki ga opazimo pri bolj spolno motiviranih, izkušenih moških (Kippin in van der Kooy, 2003). Skupaj so te ugotovitve pokazale, da lahko prekomerna ekspresija ΔFosB pri naivnih živalih olajša spolno vedenje, tako da naivne živali postanejo bolj izkušene ali spolno motivirane živali. Po drugi strani pa nismo opazili pomembnega učinka prekomerne ekspresije ΔFosB na izkušeno spolno vedenje. Bolj zapletene vedenjske študije spolnega vedenja (npr. Pogojena preferenca kraja) lahko bolje razločijo možne učinke ΔFosB.

Nazadnje smo raziskali, kako prejšnja izpostavljenost eni naravni nagradi vpliva na vedenjske odzive na drugo. Natančneje, ugotovili smo učinek prejšnjih spolnih izkušenj na vnos saharoze. Čeprav so kontrolne in spolno izkušene živali pokazale močno naklonjenost saharozi, so spolno izkušene živali pile veliko več saharoze, pri čemer se poraba vode ni spreminjala. To je zanimiva ugotovitev, saj nakazuje, da lahko predhodna izpostavljenost eni nagradi poveča nagrajevalno vrednost drugega nagrajevalnega dražljaja, kot bi pričakovali, če bi obstajala delno skupna molekularna osnova (npr. ΔFosB) občutljivosti nagrad. Podobno kot v tej študiji so tudi samice hrčkov, ki so bile prej izpostavljene spolnemu vedenju, pokazale večjo občutljivost na vedenjske učinke kokaina (Bradley in Meisel, 2001). Te ugotovitve podpirajo pojem plastičnosti v možganskem nagradnem vezju, saj zaznana vrednost sedanjih nagrad temelji na preteklih izpostavljenostih nagradam.

Če povzamemo, tukaj predstavljeno delo zagotavlja dokaze, da poleg zlorabe drog naravne nagrade v NAc povzročajo tudi ravni ΔFosB. Prav tako prekomerno izražanje ΔFosB v tej možganski regiji uravnava vedenjske odzive živali na naravne nagrade, kot smo že prej opazili pri nagradah za zdravila. Te ugotovitve kažejo, da ima ΔFosB bolj splošno vlogo pri uravnavanju mehanizmov nagrajevanja in lahko pomaga pri posredovanju navzkrižne preobčutljivosti, opažene pri številnih vrstah zdravil in naravnih nagrad. Naši rezultati tudi odpirajo možnost, da indukcija ΔFosB v NAc lahko posreduje ne le ključne vidike odvisnosti od drog, temveč tudi vidike tako imenovane naravne odvisnosti, ki vključuje kompulzivno uživanje naravnih nagrad.

Opombe

• To delo so podprli štipendije Nacionalnega inštituta za duševno zdravje in Nacionalnega inštituta za zlorabo drog ter Nacionalne zveze za raziskave na področju shizofrenije in depresije.

• Korespondenca se naslovi na Carlosa A. Bolanosa na zgornjem naslovu. [e-pošta zaščitena]

• Copyright © Društvo za nevroznanost 2008 0270-6474 / 08 / 2810272-06 $ 15.00 / 0

Prejšnji odsek

Reference

1. ↵

1. Avena NM,

2. Rada P,

3. Hoebel BG

(2008) Dokaz za zasvojenost s sladkorjem: vedenjski in nevrokemični učinki intermitentnega, prekomernega vnosa sladkorja. Neurosci Biobehav Rev 32: 20 – 39.

CrossRefMedline

2. ↵

1. Balfour ME,

2. Yu L,

3. Coolen LM

(2004) Spolno obnašanje in spolni vplivi na okolje sprožijo mezolimbični sistem pri samcih podgan. Nevropsihofarmakologija 29: 718 – 730.

CrossRefMedline

3. ↵

1. Barrot M,

2. Olivier JD,

3. Perrotti LI,

4. DiLeone RJ,

5. Berton O,

6. Eisch AJ,

7. Impey S,

8. Storm DR,

9. Neve RL,

10. Yin JC,

11. Zachariou V,

12. Nestler EJ

(2002) Aktivnost CREB v lupini nucleus accumbens nadzoruje uvajanje vedenjskih odzivov na čustvene dražljaje. Proc Natl Acad Sci ZDA 99: 11435 – 11440.

Povzetek / prosti tekst

4. ↵

1. Barrot M,

2. Wallace DL,

3. Bolaños CA,

4. Graham DL,

5. Perrotti LI,

6. Neve RL,

7. Chambliss H,

8. Yin JC,

9. Nestler EJ

(2005) Regulacija anksioznosti in sprožitev spolnega vedenja pri CREB v nucleus accumbens. Proc Natl Acad Sci ZDA 102: 8357 – 8362.

Povzetek / prosti tekst

5. ↵

1. Bradley KC,

2. Meisel RL

(2001) Spolno vedenje, ki inducira c-Fos v nucleus accumbens in amfetaminsko stimulirano lokomotorno aktivnost, je senzibilizirano s prejšnjimi spolnimi izkušnjami pri ženskih sirijskih hrčkih. J Neurosci 21: 2123 – 2130.

Povzetek / prosti tekst

6. ↵

1. Brown JR,

2. Ye H,

3. Bronson RT,

4. Dikkes P,

5. Greenberg ME

(1996) Okvara pri gojenju pri miših, ki nimajo takojšnjega zgodnjega gena fosB. Celica 86: 297 – 309.

CrossRefMedline

7. ↵

1. Cenci MA

(2002) Transkripcijski faktorji, vključeni v patogenezo diskinezije, ki jo povzroča L-DOPA, pri podganjem modelu Parkinsonove bolezni. Aminokisline 23: 105–109.

CrossRefMedline

8. ↵

1. Colby CR,

2. Whisler K,

3. Steffen C,

4. Nestler EJ,

5. Self DW

(2003) Stresatalno specifična prekomerna ekspresija DeltaFosB-a povečuje spodbudo za kokain. J Neurosci 23: 2488 – 2493.

Povzetek / prosti tekst

9. ↵

1. Hull EM,

2. Dominguez JM

(2007) Spolno obnašanje pri moških glodalcih. Hormon Behav 52: 45 – 55.

CrossRefMedline

10. ↵

1. Kelz MB,

2. Chen J,

3. Carlezon WA Jr.

4. Whisler K,

5. Gilden L,

6. Beckmann AM,

7. Steffen C,

8. Zhang YJ,

9. Marotti L,

10. Self DW,

11. Tkatch T,

12. Baranauskas G,

13. Surmeier DJ,

14. Neve RL,

15. Duman RS,

16. Picciotto MR,

17. Nestler EJ

(1999) Izražanje transkripcijskega faktorja deltaFosB v možganih nadzoruje občutljivost na kokain. Narava 401: 272 – 276.

CrossRefMedline

11. ↵

1. Kippin TE,

2. van der Kooy D

(2003) Eksitotoksične lezije tegmentalnega jedra pedunculopontina zmanjšujejo kopulacijo pri naivnih samcih podgan in blokirajo koristne učinke kopulacije pri izkušenih samcih podgan. Eur J Neurosci 18: 2581 – 2591.

CrossRefMedline

12. ↵

1. Lumley LA,

2. Trup EM

(1999) Učinki antagonista D1 in spolne izkušnje na kopulacijsko inducirano Fosu podobno imunoreaktivnost v medialnem preoptičnem jedru. Brain Res 829: 55 – 68.

CrossRefMedline

13. ↵

1. McDaid J,

2. Graham MP,

3. Napier TC

(2006) Preobčutljivost, ki jo povzroča metamfetamin, različno spreminja pCREB in DeltaFosB v celotnem limbičnem vezju možganov sesalcev. Mol Pharmacol 70: 2064-2074.

Povzetek / prosti tekst

14. ↵

1. Muller DL,

2. Unterwald EM

(2005) Dopaminske receptorje D1 modulirajo indukcijo deltaFosB v striatumu podgane po vmesnem dajanju morfina. J Pharmacol Exp Ther 314: 148 – 154.

Povzetek / prosti tekst

15. ↵

1. Nakabeppu Y,

2. Nathans D

(1991) Naravna prisotna oblika FosB, ki zavira transkripcijsko aktivnost Fos / Jun. Celica 64: 751 – 759.

CrossRefMedline

16. ↵

1. Nestler EJ

(2008) Transkripcijski mehanizmi odvisnosti: vloga ΔFosB. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 363: 3245 – 3255.

Povzetek / prosti tekst

17. ↵

1. Olausson P,

2. Jentsch JD,

3. Tronson N,

4. Neve RL,

5. Nestler EJ,

6. Taylor JR

(2006) DeltaFosB v nucleus accumbens ureja instrumentalno vedenje in motivacijo, okrepljeno s hrano. J Neurosci 26: 9196 – 9204.

Povzetek / prosti tekst

18. ↵

1. Perrotti LI,

2. Hadeishi Y,

3. Ulery PG,

4. Barrot M,

5. Monteggia L,

6. Duman RS,

7. Nestler EJ

(2004) Indukcija deltaFosB v možganskih strukturah, povezanih z nagrajevanjem, po kroničnem stresu. J Neurosci 24: 10594 – 10602.

Povzetek / prosti tekst

19. ↵

1. Perrotti LI,

2. Bolaños CA,

3. Choi KH,

4. Russo SJ,

5. Edwards S,

6. Ulery PG,

7. Wallace DL,

8. Self DW,

9. Nestler EJ,

10. Barrot M

(2005) DeltaFosB se kopiči v populaciji GABAergičnih celic v posteriornem repu ventralnega tegmentalnega območja po psihostimulantnem zdravljenju. Eur J Neurosci 21: 2817 – 2824.

CrossRefMedline

20. ↵

1. Perrotti LI,

2. Weaver RR,

3. Robison B,

4. Renthal W,

5. Maze I,

6. Yazdani S,

7. Elmore RG,

8. Knapp DJ,

9. Selley DE,

10. Martin BR,

11. Sim-Selley L,

12. Bachtell RK,

13. Self DW,

14. Nestler EJ

(2008) Različni vzorci indukcije DeltaFosB v možganih zaradi zlorabe drog. Synapse 62: 358 – 369.

CrossRefMedline

21. ↵

1. Teegarden SL,

2. Bale TL

(2007) Učinki stresa na prehransko preferenco in vnosu so odvisni od dostopa in občutljivosti na stres. Biol Psihiatrija 61: 1021 – 1029.

CrossRefMedline

22. ↵

1. Werme M,

2. Messer C,

3. Olson L,

4. Gilden L,

5. Thorén P,

6. Nestler EJ,

7. Brené S

(2002) DeltaFosB regulira delovanje koles. J Neurosci 22: 8133 – 8138.

Povzetek / prosti tekst

23. ↵

1. Zachariou V,

2. Bolanos CA,

3. Selley DE,

4. Theobald D,

5. Cassidy MP,

6. Kelz MB,

7. Shaw-Lutchman T,

8. Berton O,

9. Sim-Selley LJ,

10. Dileone RJ,

11. Kumar A,

12. Nestler EJ

(2006) Bistvena vloga za DeltaFosB v nucleus accumbens v delovanju morfina. Nat Neurosci 9: 205 – 211.

CrossRefMedline