Burim
Instituti Nathan Kline, Orangeburg, New York, 10962, SHBA. [email mbrojtur]
Abstrakt
Fëmijët dhe adoleshentët i ekspozohen gjithnjë e më shumë psikostimulantëve, ose ilegalisht ose për trajtimin e kushteve të zakonshme neuropsikiatrike, siç është çrregullimi i mungesës së vëmendjes me dhe pa hiperaktivitet. Përkundër përdorimit të gjerë të stimuluesve psikomotor në grupmoshat më të reja, pak është i njohur në lidhje me reagimet molekulare neuroadaptive kronike ndaj këtyre agjentëve në tru të papjekur. Këtu ne demonstrojmë se, pas administrimit kronik të psikostimulantëve kokainë amfetaminë, faktori i transkriptimit DeltaFosB është rregulluar në bërthamën e akumulimeve të periadolescent miu por jo në post-weanling ose të rriturit miu. Induksioni i DeltaFosB gjithashtu ndodh ekskluzivisht në putamen caudate të periadolescent miu pas amfetaminë Administrata. Këto rezultate tregojnë plasticitetin unik në trurin adoleshent të një molekule kritike që rregullon veprimin psostimulues dhe sugjeron që këto ndryshime neuroadaptive mund të përfshihen në ndërmjetësimin e zgjeruara prirjet e varësisë në adoleshentin në lidhje me të rriturit.
Prezantimi
Psikostimulantët përdoren në trajtimin e çrregullimeve të zakonshme të fëmijërisë, siç është çrregullimi i hiperaktivitetit të deficitit të vëmendjes. Përveç kësaj, abuzimi i stimuluesve, përfshirë amfetaminën dhe kokainën, është e zakonshme tek adoleshentët, një moshë në të cilën ekzistojnë dëshmi për prirjet e zgjeruara të varësisë në krahasim me të rriturit (Estroff et al., 1989; Myers dhe Anderson, 1991). Pavarësisht nga të dhënat që tregojnë efektet e sjelljes të rregulluara në zhvillim, pak është e njohur për përgjigjet molekulare neuroadaptive në tru të papjekur që ndodhin gjatë kohës së administrimit të këtyre agjentëve. Kokaina dhe amfetamina mund të ndikojnë në ndryshime afatgjata të sjelljes pjesërisht nëpërmjet stimulimit të dopaminit D1receptorët dhe rritjet në nivelet e faktorëve të transkriptimit, duke përfshirë ΔFosB, në striatumin dorsal (dmth. caudate putamen) dhe striatumin e ventralit (dmth., nucleus accumbens) (Chen et al., 1997). Rritjet e niveleve të ΔFosB, ndoshta nëpërmjet stabilizimit të produkteve të proteinave, mbahen për disa javë pas ekspozimit kronik ndaj kokainës ose amfetaminës dhe rregullohen së paku pjesërisht nga shtegu i transduksionit të dopaminës (Chen et al., 1997; Nestler et al., 2001).
Sistemi qendror dopaminergjik i kafshëve të rinj është shumë në fluks si rezultat i ndryshimit të niveleve të molekulave kritike gjatë zhvillimit normal, duke përfshirë dopamin D1receptor DARPP-32 (fosfoprotein dopamin dhe cAMP i rregulluar;r e 32 kDa) dhe cAMP (Ehrlich et al., 1990;Teicher et al., 1993; Perrone-Capano et al., 1996; Tarazi et al., 1999;Andersen, 2002). Ekspozimi gjatë kësaj periudhe ndaj psikostimulantëve, të cilat rrisin neurotransmetimin dopaminergjik, mund të rezultojnë në përgjigje molekulare sasiore dhe / ose cilësore, duke përfshirë ndryshimet në shprehjen ΔFosB. Për të testuar hipotezën se ekzistojnë përgjigje neuroadaptive të varur nga mosha gjatë ekspozimit kronik ndaj psikostimulantëve, tre grupe të minjve u analizuan në eksperimentet serioze: të rriturit (60 d të vjetër në fillim të injeksioneve), periadolescent (33 d të vjetër në fillim të injeksioneve) dhe post-weanling (24 d vjetër në fillimin e injektimit). Ky është krahasimi i parë i drejtpërdrejtë i përgjigjeve molekulare neuroadaptive ndaj ekspozimit kronik psikostimulues në këto tri grupe moshe. Ne kemi gjetur se, pas paradigmave të trajtimit identik, minjtë periadolescent tregojnë rritje të rritjes së ΔFosB në përgjigje të kokainës dhe amfetaminës.
MATERIALE DHE METODA
Kafshët dhe administrimin e drogës. Meshkujt e miellit CD-1 (Charles River Laboratories, Kingston, NY) u vendosën në një cikël 12 hr / dark (6: 00 AM në 6: 00 PM) me ad libitumqasje në ushqim dhe ujë. Kafshët u lejuan të vendosen në dhomën e kafshëve për një minimum prej 10 d para fillimit të injeksioneve. Kafshët u trajtuan nga dy hetues të cilët kryen të gjitha injeksionet në të njëjtën dhomë në të cilën ishin vendosur kafshët. Të gjitha kafshët u zvogëluan në 21 d të moshës. Injeksioni filloi në 24 (post-weanling), 33 (periadolescent), ose 60 (adult) d të moshës. Kafshët morën 20 mg / kg kokainë (Sigma, St Louis, MO), 5 mg / kg amfetaminë (Sigma), ose një vëllim të barabartë të kripur intraperitoneally mes 4: 00 dhe 5: 00 PM përditshme për 7 d. Kafshët u vranë pas prerjes pas ekspozimit të shkurtër ndaj CO2 në 10: 00 AM në ditën pas injektimit përfundimtar. Trurit u hoqën menjëherë nga kafka, dhe putameni i kauzës dhe bërthama accumbens u shpërndanë me shpejtësi në akull. Të gjitha disseksionet u kryen nga feta të trurit koronare nga një hetues i vetëm dhe ekstrakte proteina u përgatitën nga indet e freskëta pa ngrirje. Të gjitha procedurat e kafshëve u miratuan nga Komiteti Institucional i Kujdesit dhe Përdorimit të Kafshëve dhe ishin në përputhje me Institutet Kombëtare të Shëndetit Udhëzues për Kujdesin dhe Përdorimin e Kafshëve të Laboratorit.
Analiza Western blot. Për analizat Western blot, sasi të barabarta të proteinave (40 μg për caudate putamen dhe 20 μg për nucleus accumbens) nga secili mostër janë ngarkuar në secilën korsi të 10% SDS-polyacrylamide xhel pas matjes së përqendrimeve të proteinave me analizën BCA (Pierce, Rockford, IL). Ngarkimi i barabartë i proteinave është verifikuar edhe me vizualizimin e proteinave totale nga Ponceau Red pas transferimit të nitrocelulozës dhe / ose blotting me antitrup anti-aktin (1: 500; Sigma). Antiseri i antigjenit të lidhur me Fos (FRA), i cili njeh isoformat ΔFosB, u sigurua bujarisht nga Dr. M. Iadarola (Institutet Kombëtare të Shëndetit, Bethesda, MD) dhe përdoret në një përqendrim të 1: 4000. Studimet e mëparshme (Chen et al., 1997; Hiroi et al., 1997), duke përfshirë preadsorbimin e antiserumit të FRA me imunogjenin M-peptid, tregoi specifikitetin e këtij antiserumi. Antitrupi monoklonal DARPP-32 5a, i përdorur në 1: 10,000, u sigurua bujarisht nga Drs. Hugh Hemmings dhe Paul Greengard (Universiteti Rockefeller, New York, NY). Antitrupi i transportuesit dopamin (DAT) ishte nga Chemicon (Temecula, CA). Fletët reaguan me sistemin e chemiluminescencës NEN-DuPont (Boston, MA) dhe u ekspozuan ndaj filmit. Vlerat densitometrike për imunoreaktivitetin ΔFosB janë marrë duke përdorur ScanAnalysis për Apple (Biosoft, Ferguson, MO). Rëndësia statistikore është përcaktuar duke përdorur një ANOVA me një drejtim, e ndjekur nga Post hoc Testi i krahasimit të shumëfishtë i Tukey ose një Student i pa çiftuar, me dy bishta t test siç tregohet në legjendat figura. Për eksperimentet e trajtimit të drogës, analiza e secilës grup moshe u krye në një njollë të veçantë dhe për këtë arsye secilit grup të kripur u caktua në mënyrë arbitrare një vlerë 100% për krahasim në mes të grupmoshave. Për studimet ontogjenisë, mostrat nga të gjitha grupmoshat u analizuan së bashku në një njollë të vetme.
REZULTATET
Induksioni i ΔFosB pas kokainës dhe amfetaminës ndodh në bërthamën e accumbens vetëm të minjve periadolescent
Shprehja e ΔFosB është matur në nucleus accumbens dhe caudate putamen e post-weanling, periadolescent, dhe minjtë e rritur pas 7 d të amfetaminës ose administrimit të kokainës. Bërthama accumbens është rajoni i trurit që besohet të jetë më kritik për ndërmjetësimin e efekteve shpërblyese të psikostimulantëve. Imunoreaktiviteti ΔFosB (35 kDa) është induktuar në mënyrë selektive në bërthamë accumbens të kafshëve periadolescente pas administrimit kronik të amfetaminës (Fig. 1 A) ose kokainës (Fig. 1 B). Në të kundërt, nivelet e ΔFosB (35 kDa) nuk u ndryshuan në mënyrë të konsiderueshme në bërthamën e akumulimeve të kafshëve pas lindjes ose kafshëve të rritura (Fig.1 A,B). Në putamen caudate, nivelet e ΔFosB (35 kDa) ishin gjithashtu të rregulluara ndjeshëm pas administrimit kronik të amfetaminës vetëm në kafshët periadolescente (Fig.2 A). Të tre grupmoshat treguan rritje të ndjeshme në shprehjen ΔFosB (35 kDa) në putamen caudate pas administrimit kronik të kokainës (Fig.2 B). Madhësia e induksionit, megjithatë, ishte më e madhe në kafshët periadolescent, veçanërisht në krahasim me post-weanlings (Fig. 2 B). Ishujt e tjerë FRA dhe Fos ishin të pandryshuar në të gjitha grupmoshat (të dhënat nuk janë treguar).
ΔFosB immunoreactivity në nucleus accumbens pas administrimit kronik psikostimulant. Minj CD-1 u injektuan një herë në ditë me kripur, amfetaminë ose kokainë për 7 d duke filluar nga ditari 24 (P24; post-weanling), ditën 33 (P33; periadolescent), ose ditën 60 (I rritur). Nivelet e imunoreaktivitetit ΔFosB (35 kDa) në nucleus accumbens tregohen pas amfetaminës kronike (A) ose kokaina (B). Përfaqësuesi i imunobloteve nga kripërat (S), amfetamin- (A) dhe kokaina (C) injektuar post-weanling (P24), periadolescent (P33), dhe minj të rritur janë treguar në paneleve të lartë. Panelet fundore Trego mesataren ± SEM përqindjen e shprehjes Basal ΔFosB. n vlerat për secilin grup janë treguar në bare. Rritje të konsiderueshme në ΔFosB janë gjetur në bërthamën e vetëm të minjve periadolescent. *p <0.05; **p <0.01 (Studentët t testi; kripur vs drogës).
Immunreaktiviteti ΔFosB në putamen caudate pas administrimit kronik psikostimulues. Minj CD-1 u injektuan një herë në ditë me kripur, amfetaminë ose kokainë për 7 d duke filluar nga ditari 24 (P24; post-weanling), ditën 33 (P33; periadolescent), ose ditën 60 (I rritur). Nivelet e imunoreaktivitetit ΔFosB (35 kDa) në putamen caudate tregohen pas amfetaminës kronike (A) ose kokaina (B). Përfaqësuesi i imunobloteve nga kripërat (S), amfetamin- (A) dhe kokaina (C) injektuar minj periadolescent (P33) janë treguar nëpaneleve të lartë. Panelet fundore Trego mesataren ± SEM përqindjen e shprehjes Basal ΔFosB. n vlerat për secilin grup janë treguar në bare. Rritje të konsiderueshme të amfetaminës së induktuar në imunoreaktivitetin ΔFosB u gjetën në putamen caudate vetëm të minjve periadolescent (A). Administrimi kronik i kokainës prodhoi rritje në ΔFosB në të tre grupmoshat (B). *p <0.05; **p <0.01 (Studentët t testi; kripur vs drogës).
Nivelet DAT dhe DARPP-32 nuk ndryshohen pas kokainës kronike ose amfetaminës
Disa molekula kyçe të shprehura nga dopaminergjik dhe / ose dopaminektiv neuronet, duke përfshirë DARPP-32, D1 receptori dopamin, dhe DAT, kontribuojnë në përgjigjet akute dhe kronike ndaj psikostimulantëve (Moratalla et al., 1996; Fienberg et al., 1998; Sora et al., 1998; Gainetdinov et al., 2001). Të dhëna nga DARPP-32, D1 receptor, dhe DAT null dhe DAT trokitje poshtë-minj tregojnë një marrëdhënie të ndërlikuar midis niveleve të tyre, rregullimin e aktivitetit dopaminergjik, dhe përgjigjet ndaj psikostimulantëve. Në fakt, induksioni ΔFosB nuk ndodh në minjtë null DARPP-32 që marrin kokainë kronike (Fienberg et al., 1998). Në minj të rritur, megjithatë, ekspozimi 7 d në kokaina 20 mg / kg nuk ndryshon nivelet totale të DARPP-32 (Fienberg et al., 1998). Rregullimi i proteinave DAT nuk është raportuar më parë në minj të ekspozuar kronikisht ndaj psikostimulantëve, edhe pse ndryshimet në radioligandin që lidhen me transportuesin dopamin pas ekspozimit ndaj psikostimulantëve janë raportuar në disa lloje (Letchworth et al., 2001). Këtu kemi matur nivelet e proteinave DARPP-32 dhe DAT për të përcaktuar nëse shprehja e këtyre proteinave është ndryshuar pas administrimit kronik psikostimulues në cilëndo nga tre moshat e minjve. Gjetjet tona tregojnë se nuk ka pasur ndryshime të rëndësishme në nivelet e totalit të DARPP-32 ose DAT në të gjithë caudate putamen ose nucleus accumbens pas administrimit kronik të kokainës ose amfetaminës në cilëndo prej tre grupmoshave (Tabela 1).
Vlerat relative të densitometrisë për DARPP-32 dhe DAT në P24, P33, dhe minj të rritura në amfetaminën dhe kokainën në krahasim me kontrollin, vlerat e kripës, vendosen në mënyrë arbitrare në 100%
Nivelet bazë të ΔFosB janë rregulluar në mënyrë zhvillimore
Ne kemi ekzaminuar ontogjeninë e ΔFosB sepse minjtë e rritur me shprehje të rritura gjenetikisht të ΔFosB në striatum kanë një përgjigje të rritur të sjelljes ndaj psikostimulantëve (Kelz et al., 1999). Ne kemi vërejtur se nivelet bazë të ΔFosB ishin dukshëm më të ulëta në kafshët e reja krahasuar me të rriturit si në putamen caudate dhe nucleus accumbens (Fig.3 A). Nivelet e shënuesve funksional të sistemit dopamin, duke përfshirë DARPP-32 (Ehrlich et al., 1990), DAT (Perrone-Capano et al., 1996), dhe receptorët e dopaminës (Teicher et al., 1993; Tarazi et al., 1999) janë gjithashtu të rregulluara në mënyrë zhvillimore. Raportet e mëparshme në minj CD-1 tregojnë një kulm në DARPP-32 striatale në ditën postnatale 28 (P28) (Ehrlich et al., 1990). Në rat caudate putamen dhe nucleus accumbens, D1nivelet e receptorit nga P28 në P40 (Teicher et al., 1993; Tarazi et al., 1999), por studime të ngjashme nuk janë kryer në miun. Në të kundërt, këtu kemi gjetur se nivelet e proteinave DAT në caudate putamen dhe nucleus accumbens ishin konstante në mes të ditës postnatal 24 dhe moshës madhore (Fig. 3 B). Kështu, raportet relative midis D1 receptorët, DAT, DARPP-32, dhe ΔFosB ndryshojnë në mes të grupmoshave, potencialisht që rezultojnë në dallime në D1 receptor që mund të ndikojë në shkallën e induksionit ΔFosB.
Shprehja zhvillimore e ΔFosB dhe DAT. A, ΔFosB (35-37 kDa) në puudinën caudate dhe nucleus accumbens të minjve naivë CD-1 si një funksion i moshës. Përfaqësuesi i imunobloteve janë paraqitur në paneleve të lartë.Panelet fundore tregojnë mjetet ± SEM të tre minjve për grup. *p <0.05, i rritur përkundrejt P24; #p <0.05, i rritur kundrejt P36 (Testi i krahasimit të shumëfishtë i Tukey pas ANOVA). B, Vlerat densitometrike të imunoreaktivitetit DAT në putamen caudate dhe nucleus accumbens për minj naive CD-1 si një funksion i moshës. Nivelet e DAT nuk ndryshojnë midis tre grupmoshave.
DISKUTIMI
Efektet e sjelljes së stimuluesve psikomotor janë të varur nga mosha. Tendencat e varësisë janë më të lartat në adoleshencë, kur përdorimi i substancave të paligjshme përshkallëzohet (Estroff et al., 1989; Myers dhe Anderson, 1991). Në të vërtetë, fëmijët më të vegjël shpesh bëhen dysphoric kur ekspozohen ndaj psikostimulantëve, ndërsa adoleshentët dhe të rriturit përjetojnë eufori (Rapoport et al., 1980). Në modelet e brejtësve, disa studime sugjerojnë se kafshët periadolescent kanë nivele më të larta bazë të aktivitetit (Shtiza dhe Brake, 1983) dhe ndryshuar përgjigjet ndaj psikostimulantëve në lidhje me kafshët e reja dhe të vjetra. Kështu, ato tregojnë më pak stimulim lokomotor dhe kërkimin e risi në përgjigje të administrimit akut të dozës së ulët të psikostimulantëve në krahasim me kafshët e largëta dhe kafshët e rritur, por rriten hiperaktivitetin pas trajtimit me dozë të lartë. Me administrimin kronik, sensibilizimi në lokomotivën e nxitur nga kokaina është më i madh në minjtë periadolescent krahasuar me të rriturit, ndërsa sensibilizimi ndaj stereotipit është më i ulët. Gjithashtu, të dhënat e mikrodializës kanë zbuluar dallimet në mes të minjve periadolescent dhe atyre të rritur në lidhje me sensibilizimin ndaj lëshimit të dopamines të nxitur nga amfetaminën (Laviola et al., 1995; Adriani et al., 1998; Adriani dhe Laviola, 2000;Laviola et al., 2001). Sidoqoftë, ekzistojnë studime kontradiktore lidhur me reagimin afatgjatë të kokainës pas administrimit të metilfenidatit në minjtë adoleshentë (Brandon et al., 2001; Andersen et al., 2002). Këto dy raportet e fundit nënvizojnë vështirësitë në krahasimin e studimeve kur përdoren paradigma të ndryshme eksperimentale. Përpjekjet për të krahasuar studimet e sjelljes në kafshët e reja janë të hutuar më tej duke përdorur lloje dhe lloje të ndryshme.
Mouseja po bëhet një model gjithnjë e më i rëndësishëm i kafshëve në studimin e përdorimit dhe keqpërdorimit të psikostimulantëve dhe kjo është analiza e parë sistematike e përgjigjeve molekulare neuroadaptive në tri mosha të ndryshme zhvillimore në miun ose në ndonjë specie të vetme të vetme. Studimet e mëparshme nga të cilat kemi nxjerrë paradigmat tona të trajtimit kanë treguar një rritje në ΔFosB në striatumin dorsal dhe ventral të izoluar të rats të rritur të tipit të egër pas administrimit kronik të kokainës dhe amfetaminës (Hope et al., 1994; Nye et al., 1995; Turgeon et al., 1997) por vetëm në striatumin e kombinuar dorsal dhe ventral ose striatum dorsal të izoluar të minjve të egër të rritur të egër pas kokainës kronike (Fienberg et al., 1998; Zachariou et al., 2001).
Ne tani demonstrojmë një ndryshim hapësinor dhe sasior në ΔFosB të induktuara nga psikostimulantët në miunët pas lindjes, periadolescent dhe rritur. Vëzhgimi i një përgjigjeje të rritur në kafshët periadolescente në krahasim me të rriturit dhe post-weanlings forcohet nga fakti se përgjigja është e ngjashme me minjtë e trajtuar me kokainë dhe amfetaminë. Psikostimulantët kokainë dhe amfetaminë rritin dopamin synaptik, si dhe serotonin dhe norepinefrin, por me mekanizma të ndryshëm. Kokaina lidhet me transportuesit plazmalemë për dopamin, serotonin dhe norepinefrin dhe pengon marrjen e tyre në terminale presinapti. Në të kundërt, amfetamina nxit lirimin e këtyre transmetuesve. Induksioni selektiv i ΔFosB në bërthamë accumbens vetëm të grupmoshës periadolescent pas 7 d të administrimit stimulues dhe induksionit relativisht të rritur të ΔFosB në putamen caudate mund të jetë një përfaqësim neurobiologjik ose shkak i tendencës së rritur më parë të keqpërdorimit të psikostimulantëve në këtë Grupmosha (Estroff et al., 1989; Myers dhe Anderson, 1991) dhe ndryshime të tjera afatgjata në shprehjen e gjeneve, të cilat ndryshojnë në mes të grupmoshave (Andersen et al., 2002). Për më tepër, këto dallime mund të rregullohen në mënyrë thelbësore nga ndryshimet zhvillimore në nivelet e molekulave kyçe, duke përfshirë vetë ΔFosB. Implikimet e mundshme të dallimeve në nivelet bazë të ΔFosB midis grupeve të moshave është analoge me atë të propozuar në lidhje me dallimet midis shtameve të mirave (Haile et al., 2001). Në fakt, ne parashikojmë që dallimet e ngjashme të tendosjes do të gjenden në mesin e minjve të brendshëm. Është gjithashtu e mundur që minjtë e moshave të ndryshme do të tregojnë përshtatje të ndryshme molekulare në zonat e trurit të ndryshme nga bërthama accumbens. Analiza shtesë duke përdorur minj periadolescent me ndryshime gjenetikisht të engineered në nivelet e molekulave kryesore dhe vëzhgimet e njëkohshme të sjelljes do të testojë më tej këto hipoteza.
Shënimet
- Marrë Prill 8, 2002.
- Revizioni i marrë Gusht 6, 2002.
- pranuar Gusht 8, 2002.
Kjo punë u mbështet nga Institutet Kombëtare të Shëndetësisë / Instituti Kombëtar i Çrregullimeve Neurologjike dhe Granteve Stroke NS41871 (MEE dhe EMU) dhe Instituti Kombëtar për Abuzimin me Abuzimin e Drogës P30-DA13429 (EMU).
Korrespondenca duhet t'i drejtohet Dr. Michelle E. Ehrlich, Universitetit Thomas Jefferson, Curtis 310, 1025 Walnut Street, Filadelfia, PA 19107. E-mail: [email mbrojtur].
- Copyright © Shoqëria 2002 për Neuroscience
;