ПЛоС Оне. 2012;7(4):е34700. дои: 10.1371/јоурнал.поне.0034700. Епуб 2012 18. апр.
Питцхерс КК, Шмид С, Ди Себастиано АР, Ванг Кс, Лавиолетте СР, Лехман МН, Цоолен ЛМ.
извор
Одељења за анатомију и ћелијску биологију, Сцхулицх Сцхоол оф Медицине анд Дентистри, Университи оф Вестерн Онтарио, Лондон, Онтарио, Цанада.
Апстрактан
Природна награда и дрога злоупотребе конвергирају са мезолимбичким системом који посредује у мотивацији и понашању награђивања. Лекови индукују неуронске адаптације у овом систему, укључујући транскрипционе, морфолошке и синаптичке промене, које доприносе развоју и изражавању сећања и зависности у вези са дрогом. Раније је пријављено да сексуално искуство код мужјака пацова, природно понашање награђивања, изазива сличну неуропластичност у мезолимбичком систему и утиче на природну награду и понашање повезано са лековима.
Тренутна студија је утврдила да ли сексуално искуство изазива дуготрајне промене у парењу, или трговину јонотропним глутаматним рецептором или функцију у нуцлеус аццумбенс (НАц), након 3 различита периода апстиненције: 1 дан, 1 недеља или 1 месец након последње сесије парења.
Мужјаци Спрагуе Давлеи пацова су се парили током 5 узастопних дана (сексуално искуство) или су остали сексуално наивни да би служили као контрола. Сексуално искусни мужјаци су показали олакшање иницијације и извођења парења у свакој временској тачки. Затим, интрацелуларна и мембранска површинска експресија Н-метил-Д-аспартат (НМДА: НР1 подјединица) и α-амино-3-хидрокси-5-метилизоксазол-4-пропионат (АМПА: ГлуА1, ГлуА2 подјединице) рецептори у НАц је одређен коришћењем теста умрежавања бис(сулфосукцинимидил)суберата (БС(3)) протеина праћеног Вестерн Блот анализом.
Експресија НР1 је повећана на 1 дан апстиненције и на површини и на интрацелуларној, али је смањена на површини за 1 недељу апстиненције. ГлуА2 је повећан интрацелуларно за 1 недељу и повећан на површини након 1 месеца апстиненције. Коначно, утврђени су електрофизиолошки снимци стезаљке целе ћелије смањен однос АМПА/НМДА синаптичких струја у неуронима НАц љуске након стимулације кортикалних аферената код сексуално искусних мушкараца након свих периода апстиненције од награде.
Заједно, ови подаци показују да сексуално искуство изазива дуготрајне промене у експресији и функцији глутаматних рецептора у НАц. Иако није идентична, ова неуропластичност изазвана сексуалним искуством има сличности са оном коју изазивају психостимуланси, сугеришући заједничке механизме за јачање природне и лековите награде.
Увод
Мезолимбички систем се састоји од међусобно повезаних подручја мозга, укључујући вентралну тегменталну област, медијални префронтални кортекс (мПФЦ) и нуцлеус аццумбенс (НАц) [КСНУМКС]. Заједно, ове области мозга посредују у понашању које се природно награђује, укључујући храњење [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС], пиће [КСНУМКС], мајчинско понашање [КСНУМКС], друштвено везивање [КСНУМКС], [КСНУМКС] и сексуално понашањеr [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС]. Студије понашања су показале да сексуално понашање мужјака пацова награђује и ојачава јер мушки пацови формирају условну преференцију за копулацију [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС], развијају веће брзине трчања у Т-лавиринтима [КСНУМКС], писта са равним краком [КСНУМКС] или пењање на препонама [КСНУМКС], и обављају оперативне задатке како би добили приступ сексуално пријемчивим женкама [КСНУМКС], [КСНУМКС]. Штавише, сексуално искуство узрокује олакшавање накнадног сексуалног понашања, укључујући повећану сексуалну мотивацију и учинак [КСНУМКС], i утиче на изражавање условљене преференције места за парење [КСНУМКС]. Ове промене у понашању сугеришу појаву природног учења и памћења у вези са наградом, за које се претпоставља да је посредовано променама у мезолимбичком систему изазваним искуством понашања у парењу. [КСНУМКС].
У прилог овој хипотези, раније смо показали да је сексуално искуство изазвало повећање делтафосБ у НАц, што је заузврат било критично за олакшавање покретања и извођења сексуалног понашања након сексуалног искуства. [КСНУМКС].
Поред тога, сексуално искуство је изазвало повећање дендритске арборизације и броја бодљи у НАц [КСНУМКС]. Сличне промене у транскрипцији и морфологији изазивају психостимуланси [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС]. Показало се да сексуално искуство мења реакцију на дроге које изазивају злоупотребу, укључујући сензибилизацију на локомоторну активност изазвану психостимулансима (унакрсна сензибилизација) и побољшану награду за психостимуланс [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС]. Показало се да је период повлачења или апстиненције након излагања дрогама критичан за повећану жудњу за дрогом, названу инкубација жудње [КСНУМКС]. Исто тако, период апстиненције од парења након сексуалног искуства је критичан за повећање психостимулативне награде изазвано сексуалним искуством и повећано дендритичко гранање и бодље у НАц. [КСНУМКС]. Отуда, сексуално искуство и каснија апстиненција од ове природне награде изазивају дугорочне промене у мезолимбичком систему које су сличне онима изазваним психостимулансима и утичу на бихевиоралне одговоре и на природну и на награду од дроге.
Пријављено је да психостимуланси изазивају бројне додатне промене у НАц, од којих неке зависе од периода апстиненције од дроге. Ове промене укључују промене у промету и функцији глутаматних рецептора [КСНУМКС], [КСНУМКС]. Поновљени кокаин након чега следи дуг период апстиненције (3-7 недеља), изазива повећање у површинској експресији подјединица рецептора α-амино-3-хидрокси-5-метилизоксазол-4-пропионат (АМПА) и Н-метил-Д-аспартата (НМДА) рецепторске подјединице, док промене нису примећене након а кратак период апстиненције (1 дан).
Штавише, на различите подјединице АМПА и НМДА рецептора различито утиче излагање лековима и каснији периоди апстиненције, пошто се површинска експресија АМПАР-а без ГлуА2 појачава после продужених периода апстиненције (5-7 недеља) [КСНУМКС], [КСНУМКС]. ПФЦ обезбеђује главни глутаматергични улаз за НАц [КСНУМКС] и електрофизиолошке студије су показале да поновљени кокаин изазива промене у односу АМПА/НМДА у неуронима НАц љуске који реагују на ПФЦ и промене у интринзичној ексцитабилности НАц неурона које могу да зависе од периода апстиненције од лека и НАц подрегије [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС]. Таква неуронска пластичност изазвана лековима доприноси променама у сензибилизацији понашања психостимуланса [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС] и тражење дроге [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС].
Тренутно је непознато да ли се сличне адаптације трговине и функције глутаматних рецептора јављају након искуства природне награде и накнадне апстиненције од природне награде. Стога је циљ тренутне студије био да се тестира хипотеза да сексуално искуство изазива промене у трговини АМПА или НМДА рецепторима у НАц и промене у синаптичкој снази неурона НАц љуске који реагују на ПФЦ. Поред тога, ове мере су одређене у 3 различита времена након последње сесије парења да би се истражили ефекти периода апстиненције од природне награде (1 недеља или 1 месец након коначног парења) на пластичност у НАц у поређењу са периодом без апстиненције (1 дан након коначног парења).
Резултати
Експеримент 1: Олакшавање секса
Циљ експеримента 1 је био да се одреди временски ток за олакшавање сексуалног понашања након сексуалног искуства. Раније је олакшање сексуалног понашања откривено до 1 недеље након последње сесије парења [КСНУМКС], али није претходно истражено да ли се фацилитација сексуалног понашања изазвана сексуалним искуством одржава након дужег периода апстиненције. Овде су две групе мужјака пацова тестиране на дуготрајну експресију олакшавања сексуалног понашања, било 1 недељу или 1 месец након последње сесије парења. Прво, обе групе су показале олакшање сексуалног понашања током пет дневних сесија парења, што је показано значајно краћим кашњењем за монтажу (Слика КСНУМКСА; 1 недеља, стр
=
0.028; 1 месец, стр
=
0.019), увод (Слика КСНУМКСБ; 1 месец, стр
=
0.016; тренд на 1 недељу, стр
=
0.078) и ејакулације (Слика КСНУМКСЦ; 1 недеља, стр
=
0.016; 1 месец, стр
=
0.008) 5. дана у поређењу са 1. даном сексуалног искуства. Штавише, олакшавање сексуалног понашања је одржано и 1 недељу и 1 месец након последње сесије парења, пошто су латенције до параметара парења биле краће на дан тестирања (1 недеља или 1 месец након 5. дана сексуалног искуства) у поређењу са 1. даном парења (Слика КСНУМКСА: кашњење монтирања, 1 месец, стр
=
КСНУМКС; Слика КСНУМКСБ: кашњење интромисије, 1 месец, стр
=
КСНУМКС; Слика КСНУМКСЦ: латенција ејакулације, 1 недеља, стр
=
0.016; 1 месец, стр
=
0.008) и није било значајних разлика између 5. дана парења и дана тестирања за било који параметар понашања у било ком тренутку (осим за кашњење монтаже на 1 месец; п
=
0.016). Дакле, искуство изазвано олакшавање сексуалног понашања је одржано током периода од 1 месеца апстиненције од парења.
Експеримент 2: Редистрибуција/експресија јонотропне подјединице рецептора глутамата
Циљ експеримента 2 био је да се утврди експресија подјединица јонотропних глутаматних рецептора код сексуално искусних и наивних мужјака након различитих периода апстиненције од парења. Површина АМПАР и НМДАР подјединица и интрацелуларни базени су квантификовани коришћењем реагенса за унакрсно повезивање непропусног за мембрану (БС3), који је селективно модификован површински експримирани протеин омогућавајући разликовање од немодификованих интрацелуларних протеина коришћењем СДС-ПАГЕ и Вестерн Блот анализе. Репрезентативне мрље које илуструју површину (висока МВ, >250 кДа) и интрацелуларне траке су представљене у Слика 2М.
Дан након сексуалног искуства, експресија НР1 подјединице у површинској (С), интрацелуларној (И) и укупној (С+И) је значајно повећана (С, Слика КСНУМКСА, п
=
0.025; ја, Фигуре КСНУМКСД, п
=
0.035; С+И, Слика 2Ј, п
=
0.023) код сексуално искусних животиња у поређењу са сексуално наивним контролама (Слика 2Н). Недељу дана након последњег парења, дошло је до значајног смањења експресије НР1 у односу површине према интрацелуларном (однос С/И; Слика КСНУМКСГ; стр
=
0.024) без значајних промена у површинској или интрацелуларној експресији, у поређењу са сексуално наивним животињама. Експресија ГлуА2 се значајно повећала недељу дана након последњег парења, у интрацелуларној и укупној експресији, без промена у површинској експресији (И, Фигуре КСНУМКСЕ, п
=
0.026; С+И, Слика 2К, п
=
0.014) код сексуално искусних животиња у поређењу са наивним (Слика 2О). Док, месец дана након последњег парења, ГлуА2 је значајно повећан у односу С/И (Фигуре КСНУМКСХ; стр
=
0.046) уз статистички тренд повећања површинске експресије (Слика КСНУМКСБ; стр
=
0.055) код сексуално искусних животиња у поређењу са наивним контролама. Промене у ГлуА1 нису откривене 1 дан или 1 недељу након последњег парења. Након 1 месеца, изгледа да је експресија површине ГлуА1 и С/И односа повећана код сексуално искусних животиња у поређењу са наивним контролама, иако су откривени само статистички трендови (С, Слика КСНУМКСЦ, п
=
0.098; С/И, Слика 2И, п
=
0.083). Дакле, укратко, у почетку на 1 дан апстиненције, откривена је укупна повећана експресија НР1, праћена повећаном интрацелуларном експресијом ГлуА2 након 1 недеље апстиненције и повећаном површинском експресијом ГлуА2 и ГлуА1 након 1 месеца апстиненције (последњи само као статистички тренд).
Експеримент 3: Електрофизиологија
Циљ експеримента 3 је био да се утврди да ли сексуално искуство мења синаптичку снагу у неуронима НАц љуске који реагују на ПФЦ. Синаптичке струје су забележене у средњим бодљастим неуронима у НАц љусци сексуално искусних и наивних мушкараца након стимулације влакана за која се претпоставља да потичу од ПФЦ. Однос АМПА/НМДА је значајно смањен код сексуално искусних животиња 1 дан (стр
=
0.005), 1 недеља (стр
=
0.016) и 1 месец (стр
=
0.005) након завршне сесије парења у поређењу са сексуално наивном контролном групом (Слика 3А, Б, Ц). Да би се утврдило да ли је дошло до промене вероватноће ослобађања пресинаптичког трансмитера, испитивани су односи упарених импулса. Величина олакшавања ослобађања предајника до које је дошло као одговор на стимулацију упареног пулса није се разликовала између сексуално искусних и наивних животиња у било ком временском интервалу (Фигуре КСНУМКСД).
Дискусија
Садашња студија је показала да сексуално искуство изазива промене у дистрибуцији и функцији јонотропних глутаматних рецептора у НАц мушких пацова и да су неке од ових промена варирале у зависности од дужине периода апстиненције од сексуалног понашања. У поређењу са сексуално наивним мушкарцима, сексуално искусни мушкарци су показали краткорочно повећање експресије укупне НР1 подјединице због повећања површинских и интрацелуларних рецептора. Експресија ГлуА2 је повећана интрацелуларно и на површини након 1 недеље и 1 месеца апстиненције од награде, респективно. Коначно, експресија ГлуА1 није била значајно промењена ни у једном тренутку. Штавише, сексуално искусне животиње имале су тренутно и дуготрајно смањени однос АМПА/НМДА забележен од неурона НАц љуске који реагују на ПФЦ у поређењу са наивним контролама. Наши резултати показују да трговина глутаматним рецепторима зависи од дужине периода апстиненције од сексуалног понашања, док промене у синаптичкој снази у синапсама које формирају префронтални кортикални аференти на НАц шкољку не. Ови главни налази су слични извештајима након поновљеног кокаина у смислу повећане експресије АМПАР подјединице на површини након дуге апстиненције од лека и тренутног смањења односа АМПА/НМДА, али се разликују у погледу краткорочне експресије НМДАР подјединице и упорног смањења односа АМПА/НМДА.
Сексуално понашање је веома награђујуће и охрабрујуће. Дакле, како мужјак пацова стиче сексуално искуство, он показује повећану сексуалну мотивацију и перформансе, што се показује краћим латенцијама за иницирање парења и приказивањем ејакулације, и повећаном ефикасношћу копулације. [КСНУМКС], [КСНУМКС]. Овде је потврђено да је ово олакшавање сексуалног понашања било присутно 1 недељу након парења, и утврђено је да је олакшано сексуално понашање одржано до 1 месеца апстиненције од парења. Временски профил олакшавања сексуалног понашања изазваног сексуалним искуством одговара нашој претходној студији која показује унакрсну сензибилизацију на ефекте амфетамина који изазивају локомотор када се тестирају у истим периодима апстиненције од парења. [КСНУМКС]. Претходне студије су имплицирале НАц као посредника у одржавању олакшаног сексуалног понашања. И неурони НАц језгра и љуске се активирају парењем или знаковима повезаним са парењем [КСНУМКС], а сексуално искуство доводи до повећаног дендритског гранања и бодљи у НАц језгру и љусци недељу дана након парења [КСНУМКС]. Поред тога, смањење активности транскрипционог фактора делтаФосБ у НАц преко вирусног вектора посредованог преноса гена смањује олакшавање сексуалног понашања изазвано искуством [КСНУМКС], [КСНУМКС]. Тови налази сугеришу да је НАц специфично повезан са јачањем сексуалног понашања, и потенцијално је критичан за унакрсно сензибилизоване ефекте на лекове сексуалног искуства [КСНУМКС].
Садашња студија је показала да је сексуално искуство изазвало промене у синтези АМПАР-а и/или трговини људима које су зависиле од дужине периода апстиненције од секса. Прво, повећање интрацелуларне експресије ГлуА2 експресије је било евидентно за 1 недељу, што потенцијално указује на повећану синтезу ГлуА2 рецептора и/или ендоцитозу. Затим, повећани ГлуА2 површински/интрацелуларни однос (углавном због повећања на површини) је откривен 1 месец након последњег парења, што указује на прерасподелу рецептора на површину ћелије. Промене у трговини АМПАР-ом након излагања кокаину такође су зависиле од дужине периода апстиненције од дроге [КСНУМКС]. Генерално, нивои ГлуА1 и ГлуА2/3 на површини ћелије и синаптосома се повећавају након недељу дана апстиненције од кокаина и одржавају се на повишеним нивоима до 3 недеље након последње ињекције кокаина. [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС]. Након дужег периода апстиненције од лека (5 недеља), површинска експресија ГлуА1 је остала повишена и дошло је до малог смањења ГлуА2 површинског/интрацелуларног односа, па су стога АМПАР-ови којима недостаје ГлуА2 били појачани. [КСНУМКС], [КСНУМКС]. Ова повећана експресија рецептора без ГлуА2 на површини откривена је након дужег прекида (5-7 недеља) од само-давања кокаина са продуженим приступом, али не након продуженог одвикавања од неконтингентног кокаина [КСНУМКС]. Штавише, блокада АМПАР-а који недостаје ГлуА2 спречила је тражење лека [КСНУМКС], [КСНУМКС]. Промене у трговини АМПА рецепторима након сексуалног искуства и апстиненције незнатно се разликују од оних изазваних кокаином. Што се тиче повећане експресије ГлуА1 на површини, садашњи подаци указују на скромно повећање ГлуА1 рецептора на површини мембране које није успело да достигне статистички значај 1 месец након сексуалног искуства, и на тај начин сугерише да површинска експресија ГлуА1 може захтевати дуже периоде апстиненције за даљу регулацију, слично променама изазваним кокаином после 5 недеља апстиненције. [КСНУМКС]. Штавише, садашњи подаци се разликују у погледу ГлуА2 који је претрпео мали пад након 5 или више недеља без кокаина, док су сексуално искуство и 1 месец апстиненције резултирали повећаном експресијом ГлуА2 на површини. Претпостављамо да појачана регулација АМПА рецептора у НАц-у може бити критична за дугорочне ефекте сексуалног искуства на касније понашање награђивања и повећану награду за амфетамин [КСНУМКС] након продужених периода апстиненције тестираних у тренутној студији. Насупрот томе, промене експресије АМПА рецептора или трговине људима нису критичне за краткорочне ефекте сексуалног искуства на понашање награђивања. У прилог томе, бројни извештаји су показали да измењени АМПАР пренос није неопходан за сензибилизацију понашања изазвану лековима на психостимуланте (за преглед [КСНУМКС]). Сензибилизација и унакрсна сензибилизација су примећени након 1 дана апстиненције од награде без промена у повећању регулације АМПАР-а [КСНУМКС], [КСНУМКС]. Штавише, сензибилизација у понашању је демонстрирана поновљеним излагањем психостимуланту амфетамину, што није било повезано са било каквим променама у АМПАР трансмисији [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС].
Улога НМДАР-а је много мање проучавана од АМПАР-а у погледу сензибилизације понашања и трговине рецепторима. Неселективни антагонист НМДАР (МК-801) спречио је развој локомоторне сензибилизације кокаином или амфетамином, али није успео да блокира експресију ове сензибилизације [КСНУМКС], [КСНУМКС]. Улога НМДАР-а у сексуалном понашању је минимално испитана кроз системску или интрамедијалну преоптичку примену МК-801, што је нарушило сексуално понашање код наивних и искусних мужјака пацова. [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС]. НМДАР такође посредује у другим природним наградама јер су НМДАР антагонисти смањили унос хране код павијана [КСНУМКС] и појачана жудња за храном код пацова [КСНУМКС]. Експресија НМДАР у НАц се мења изложеношћу кокаину, а дужи (3 недеље), али не и кратки (1 дан) периоди апстиненције од поновљених кокаина повећавају експресију НМДАР подјединица (НР1, НР2А, НР2Б) [КСНУМКС], [КСНУМКС]. Тренутни резултати показују да је сексуално искуство изазвало повећање укупне експресије НР1 на 1 дан због повећаних нивоа у површинским и интрацелуларним базенима рецептора, поред смањеног површинског/интрацелуларног односа након периода апстиненције од 1 недеље. Стога претпостављамо да почетно повећање НМДАР преноса може бити критично за краткорочне ефекте сексуалног искуства на накнадно понашање награђивања.
Штавише, краткорочно повећање НР1 подјединице након сексуалног искуства може указивати на формирање тихе синапсе изазвано сексуалним искуством. Хуанг ет ал [КСНУМКС] показали су да поновљени кокаин генерише тихе синапсе у НАц љусци, у којој је пост-синаптичко регрутовање новог НМДАР-а било кључно. Тихе глутаматергичне синапсе изражавају функционалне струје посредоване НМДАР у одсуству АМПАР посредованих струја [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС]. Показало се да претходна изложеност кокаину може да генерише тихе синапсе у целом мозгу и да ове новогенерисане синапсе пружају супстрат за накнадно искуство [КСНУМКС], [КСНУМКС]. НМДАР се састоје од најмање једне НР1 подјединице у комбинацији са једном или више НР2 подјединица (А–Д). НР1 је потребан за формирање функционалних канала; стога промене у експресији НР1 могу да обезбеде индекс за промене у броју функционалних НМДА рецептора. Поновљени кокаин покреће уметање НМДАР-ова који садрже НР1 и НР2Б и генерише тихе синапсе у НАц љусци. Ове тихе синапсе које садрже НР2Б биле су инхибиране током давања кокаина, што је умањило каснију сензибилизацију локомотора са кокаином [КСНУМКС]. Број тихих синапси се смањио након неколико дана апстиненције од кокаина, док је локомоторна сензибилизација опстала, што сугерише да се преурањене синапсе могу укључити у формирање нових пластичних кола која се могу променити (потенцијално апстиненцијом од награђивања) да би посредовали у овим упорним понашањима. Према томе, претпостављамо да појачана регулација укупне експресије НР1 убрзо након сексуалног искуства може бити последица повећања броја НМДАР-а у новоформираним тихим синапсама. Штавише, сексуално искуство праћено продуженом апстиненцијом може резултирати смањеним тихим синапсама, објашњавајући и смањени НР1 површински/интрацелуларни однос и повећање АМПАР подјединица са продуженим периодима апстиненције, пошто синапсе нису утишане.
Садашњи налази да су сексуално искуство и периоди апстиненције награђивали промене у трговини и експресији глутаматних рецептора сугерисали су промене у синаптичкој снази у ексцитаторним синапсама у НАц. Дакле, електрофизиолошки поступак заснован на претходној студији Томаса и сарадника [КСНУМКС] је коришћен за проучавање функције глутаматног рецептора у неуронима НАц љуске након истих периода апстиненције за које се показало да резултирају сензибилизованим сексом и понашањем на лекове, и прерасподелом глутаматних рецептора. Слично претходним студијама након излагања кокаину, пластичност је одређена у синапсама НАц љуске које су реаговале на унос ПФЦ. ПФЦ је добро успостављен да игра кључну улогу у компулзивном понашању и злоупотреби дрога [КСНУМКС], [КСНУМКС]. Исто тако, ПФЦ је критичан за развој или изражавање компулзивног сексуалног понашања, пошто ПФЦ лезије узрокују неприлагођено тражење сексуалног понашања код мужјака пацова [КСНУМКС]. Тренутни подаци су показали да је сексуално искуство изазвало тренутно и дуготрајно смањење односа АМПА/НМДА у неуронима НАц љуске који реагују на ПФЦ.
Раније се претпостављало да је примарна разлика између природне награде и награде за лек у томе што су промене у односу АМПА/НМДА након природне награде привремене и да ће се временом нестати, док ће промене изазване леком опстати. [КСНУМКС]. Ова хипотеза је заснована на открићима да кокаин, али не и храна или сахароза, изазивају дуготрајно повећање односа АМПА/НМДА у ВТA [КСНУМКС]. Насупрот томе, тренутна студија показује да је сексуално искуство заиста изазвало дуготрајну промену у односу АМПА/НМДА у НАц.
Међутим, пластичност НАц љуске изазвана сексом разликује се од оне након излагања кокаину, за коју се показало да је повезана са двосмерном променом ексцитабилности посредоване АМПАР-ом. Након излагања кокаину и једног дана апстиненције од дроге, смањење односа АМПА/НМДА [КСНУМКС] и депресија у капацитету пуцања [КСНУМКС] пронађено је, слично резултатима добијеним за краткорочне ефекте сексуалног искуства. Међутим, након периода апстиненције од кокаина од 14 дана, неурони љуске НАц имају повећан однос АМПА/НМДА, што сугерише да апстиненција од кокаина повећава синаптичку снагу у НАц [КСНУМКС]. ХПоред тога, изложеност кокаину доводи до двосмерне промене синаптичке пластичности са смањеним одговорима посредованим АМПА убрзо након излагања леку, али повећаном ексцитабилности посредованом АМПАР-ом уз продужену апстиненцију од дроге. Насупрот томе, продужена апстиненција од сексуалног искуства резултирала је смањењем ексцитабилности посредоване АМПАР-ом у НАц љусци, иако се током тих периода апстиненције примећује сензибилизација локомоторне активности и награда повезана са амфетамином. [КСНУМКС]. Међутим, други извештаји су показали смањену ексцитабилност унутрашње мембране у језгру и љусци у кратком и дугом периоду апстиненције након излагања кокаину [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС], [КСНУМКС], показујући недостатак двосмерне промене, слично ефектима сексуалног искуства. Штавише, тренутни резултати показују да сексуално искуство не изазива промене у вероватноћи ослобађања пресинаптичког глутамата на основу недостатка разлика између група за однос упарених пулсева. Каливас и колеге су показали да понављање кокаина изазива промене у медијаторима екстрацелуларних несинаптичких глутаматних базена у НАц, да ли се такве промене дешавају са сексуалним искуством остаје да се утврди (за преглед [КСНУМКС]).
Вероватно је да глутаматергични улази у НАц из других подручја мозга осим ПФЦ-а играју функционалну улогу у ефектима сексуалног искуства на касније понашање награђивања. TНАц прима глутаматергични улаз из базолатералне амигдале (БЛА) и вентралног субикулума хипокампуса [КСНУМКС]. БЛА игра улогу у природном понашању у потрази за наградом [КСНУМКС], [КСНУМКС], је критичан за повезивање стимуланса животне средине са сексуалном наградом [КСНУМКС] и за инструментално понашање за покретање парења [КСНУМКС]. Стога је примамљиво спекулисати да су промене синаптичке снаге изазване сексуалним искуством у синапсама које реагују на БЛА.
Смањен однос АМПА/НМДА у ПФЦ синапсама у НАц љусци је у складу са повећаном експресијом НР1 убрзо након сексуалног искуства, али није у складу са повећаним ГлуА2 и ГлуА1 након продужених периода апстиненције. Једно од објашњења је да се трговина рецепторима догодила у синапсама које примају глутаматергични унос који произилази из других подручја мозга осим ПФЦ-а. Такође, укључивање НАц језгра, поред НАц љуске, у узорке протеина искључује могућност да се направи тачна корелација између експресије протеина и података о синаптичкој снази. Без обзира на то, тренутни налази јасно показују да природно понашање награђивања и каснија апстиненција од награде изазивају синаптичку пластичност у НАц-у са сличностима и разликама од оних изазваних психостимулансима.
IЗакључак, показало се да сексуално искуство и каснија апстиненција од награђивања код мужјака пацова изазивају тренутно и дуготрајно олакшање сексуалног понашања, слично ефектима сексуалног искуства на сензибилизацију на ефекте амфетамија који изазивају локомотор.ne [КСНУМКС], и био је повезан са тренутним и дуготрајним смањењем односа АМПА/НМДА у синапсама у НАц љусци. Штавише, сексуално искуство је изазвало брзу регулацију НМДАР-а и полако развијајућу редистрибуцију АМПАР-а на површину НАц неурона. Стога, слично ефектима психостимуланса, природно понашање награђивања може изазвати дуготрајне промене у експресији глутаматних рецептора, трговини и раздражљивости. Међутим, продужена апстиненција од сексуалног искуства, за разлику од оног након кокаина, резултирала је сталним смањењем односа АМПА/НМДА у НАц љусци. Предложено је неколико хипотеза које се могу тестирати о потенцијалним факторима који доприносе овој нескладности, укључујући измене синапси које реагују на БЛА, након искуства природне награде. Ови подаци још једном показују и сличности и разлике између дугорочних последица изложености природним и лековима и могу допринети бољем разумевању како лекови могу деловати на овом природном путу награђивања.
Методе
Изјава о етици
Све процедуре су одобрене од стране Комитета за негу и употребу животиња Универзитета Западног Онтарија и усклађене су са смерницама Канадског савета за негу животиња које укључују кичмењаке у истраживање.
životinje
Одрасли мужјаци Спрагуе Давлеи пацова (експеримент 1 и 2:10–12 недеља; експерименти 3, 8–10 недеља у време почетка експеримената) добијени су од Цхарлес Ривер Лабораториес (Сенневилле, КЦ, Канада). Животиње истог пола су биле смештене у паровима у кавезима од плексигласа са тунелском цеви у просторији са регулисаном температуром која је одржавана у циклусу светлости и таме од 12/12 сати са храном и водом на располагању по вољи осим током тестирања понашања. Женке стимуланса (210–220 грама) за сесије парења добиле су поткожни имплантат који садржи 5% естрадиол бензоата и 95% холестерола након билатералне овариектомије. Сексуална рецептивност је изазвана давањем 500 µг прогестерона у 0.1 мЛ сусамовог уља отприлике 4 сата пре тестирања.
Секуал Екпериенце
Сви мужјаци пацова су били сексуално наивни пре почетка експеримената. Сесије парења су се десиле током ране мрачне фазе (између 2-6 сати након почетка мрачног периода) под слабим црвеним осветљењем. Током сваке сесије парења, мужјацима пацова је било дозвољено да копулирају до ејакулације или до 1 сата, а параметри за сексуално понашање су забележени, укључујући: латенцију монтаже (МЛ; време од увођења женке до првог налета), латенцију интромисије (ИЛ; време од увођења женке до првог коња са вагиналном пенетрацијом) и време ејакулације до прве ејакулације (ЕЛ); [КСНУМКС]. Руковане су сексуално наивне контроле, смештене у истим просторијама као и животиње које се паре и на тај начин изложене истим нивоима буке, општег узнемиравања и удаљених мириса женки у еструсу, али им није било дозвољено да комуницирају или се паре са пријемчивим женкама.
Експеримент 1: Олакшавање секса
Спрагуе Давлеи мужјаци пацова су се парили у својим кућним кавезима током 5 узастопних дневних сесија парења. Животиње су подељене у 2 експерименталне групе и тестиране су на сексуално понашање било 1 недељу или 1 месец након последње сесије парења (Тест дан; н
=
7 по групи). Групе су упарене по параметрима сексуалног понашања и нису откривене значајне разлике између група за било коју меру сексуалног понашања током било које сесије парења током стицања сексуалног искуства.
Анализа података
Унутар групних поређења извршена су процена 1. и 5. дана сексуалног искуства да би се утврдило олакшавање сексуалног понашања са сексуалним искуством, између 1. дана и дана тестирања, и између 5. дана и дана тестирања (било 1 недеља или 1 месец након 5. дана) за латенције уласка, интромисије и ејакулације користећи Вилцокин Сигнед Ранк тест са нивоом значајности од 5%.
Експеримент 2: Редистрибуција/експресија јонотропне подјединице рецептора глутамата
Да би се испитала редистрибуција јонотропних рецептора, коришћена је парадигма слична експерименту 1. Сексуално наивни мужјаци Спрагуе Давлеи пацова су подељени у сексуално искусне и наивне групе. За групе са сексуално искуством, сексуално искуство је стечено кроз 5 узастопних дневних сесија парења (као што је горе описано). Сексуално искусни мужјаци су затим подељени у 3 експерименталне групе (упарене по параметрима сексуалног понашања) за сакупљање ткива, било 1 дан, 1 недељу или 1 месец након последње сесије парења. Мозак из сексуално наивних контрола (са којима се рукује као што је горе описано) сакупљени су у идентичним временским тачкама након коначног руковања. Групе су укључивале: сексуално искусне (АМПАР: 1Д, н
=
9; 1В, н
=
12; 1М, н
=
12; НМДАР: 1Д, н
=
9, 1В или 1М, н
=
6) или сексуално наиван (АМПАР: 1Д, н
=
9; 1В, н
=
12; 1М, н
=
12; НМДАР: 1Д, н
=
9, 1В или 1М, н
=
КСНУМКС).
Унакрсно повезивање површинских рецептора
Животиње су еутаназиране натријум пентобарбиталом (270 мг/кг; ип) након чега је уследила декапитација. Након декапитације, сваки мозак је брзо уклоњен и одмах стављен у ледено хладан физиолошки раствор. Билатерални НАц је сециран коришћењем матрице мозга пацова (АСИ Инструментс, Варрен, МИ, УСА) и оштрице скалпела у складу са НАц границама дефинисаним од стране Пакинос & Ватсон (1998). Затим, НАц ткиво је исецкано на коцке од 400 × 400 µм коришћењем МцИлваин сецкалице ткива (Вибратоме, Ст. Лоуис, МО, САД). Методологија за умрежавање подјединица АМПА и НМДА рецептора заснована је на Боудреау & Волф [КСНУМКС]. Одмах након сецкања, мождано ткиво је брзо пребачено у Епендорфову епрувету која је садржала 1 мЛ ледено хладног аЦСФ-а напуњеног протеинским реагенсом за умрежавање бис(сулфосукцинимидил)субератом (БС3, 2 мМ; Пиерце Биотецхнологи, Роцкфорд, ИЛ, САД) и инкубирана 30 минута на клацкалици на 4°Ц. БС3 не прелази ћелијске мембране, омогућавајући му да селективно умрежи површински експримиране протеине са сулфидним везама, чиме се формирају агрегати високе молекуларне тежине, док интрацелуларни протеини остају немодификовани. Ова реакција омогућава да се разликују површинске и интрацелуларне групе протеина на основу МВ коришћењем електрофорезе натријум додецил сулфат-полиакриламид гела (СДС-ПАГЕ) и Вестерн блот анализе. Реакција унакрсног повезивања је угашена додавањем 100 уЛ 1 М глицина током 10 минута на 4°Ц. Ткиво је пелетирано центрифугирањем на 14 000 рпм током 2 минута на 4°Ц и супернатант је одбачен. Пелете су ресуспендоване у 400 µЛ ледено хладног пуфера за лизу [25 мМ Хепес (пХ 7.4), 500 мМ НаЦл, 2 мМ ЕДТА, 1 мМ ДТТ, 1 мМ ПМСФ, 20 мМ НаФ, 0.1 мМ НаФ, 40% инхибитора проазе, 0.1% (инхибитор про-азе 1%) коктел (Министоп, Роцхе Диагностицс ГмбХ, Маннхеим, Немачка) и 5× коктел инхибитор фосфатазе (Пхосстоп, Роцхе Диагностицс ГмбХ,)]. Узорци су ултразвучни у трајању од 14 секунди да би се пореметило ткиво, затим центрифугирани на 000 2 рпм током 4 минута на 30°Ц и одмах стављени назад у ледени блок. Супернатант је пребачен у нову Епендорфову епрувету, из које је 80 µЛ узорка стављено на лед, а преостали супернатант је чуван на -1000°Ц за Вестерн Блот анализу. За сваки узорак концентрација протеина умрежених лизата је одређена коришћењем БЦА теста (ТхермоФисхер Сциентифиц Инц., Валтхам, МА) и НаноДроп НД-XNUMX спектрофотометра (ТхермоФисхер Сциентифиц Инц., Валтхам, МА).
Вестерн Блот Аналисис
Узорци протеина (20 µг) су напуњени и подвргнути електрофорези на 4-15% градијентним Трис-ХЦл геловима (Био-Рад Лабораториес Лтд., Миссиссауга, Онтарио, Канада) коришћењем Мини Транс-Блот Целл система (Био-Рад Лабораториес, Лтд.) и Трис-Глицине рун трис-Глицине25-192- мМ глицин, 0.1% СДС (пХ8.3)]. Прецисион Плус протеин Алл Блуе стандарди (Био-Рад Лабораториес Лтд.) су коришћени као маркери молекулске тежине. Након раздвајања, протеини су пребачени на Миллипоре Иммобилон-ФЛ поливинилиден дифлуорид мембране (ПВДФ; Миллипоре, Биллерица, МА, УСА) коришћењем Транс-Блот Целл вет Блоттинг система (Био-Рад Лабораториес Лтд.) за имуноблотирање. Пренос протеина је изведен у трансфер пуферу (20% метанола и 0.037% СДС у Трис-глицину [25 мМ Трис, 192 мМ глицина (пХ 8.3)] на 82 В током 1 сата на собној температури (РТ). Сви узорци су вођени у најмање дупликату, избалансирани у различитим групама гела и у различитим групама.
Затим су мембране инкубиране у 2
3 раствора Одиссеи блокирајућег пуфера (ЛИ-ЦОР Биосциенцес, Линцолн, НЕ) и Трис-пуферованог физиолошког раствора (ТБС; 50 мМ Трис и 150 мМ НаЦл (пХ8.0)) током 1 сата на посуди за мешање на собној температури. Мембране су затим појединачно инкубиране 16 сати на шејкеру на 4°Ц са било којим зечјим поликлоналним анти-ГлуА1 (∼106 кДа; 1
1К; Миллипоре, Цат # АБ1504) и ГлуА2 (∼100 кДа; 1
4К; Миллипоре, Цат # АБ1768), или мишји моноклонски анти-НР1 (∼130 кДа; 1
2К; Упстате (Миллипоре), Цат # 05-432). Ова примарна антитела су претходно коришћена и валидирана [КСНУМКС], [КСНУМКС], и произвео једну траку одговарајуће молекулске тежине која је спречена претходном апсорпцијом антитела са пептидом када се користи на не-повезаном ткиву. Сва антитела су разблажена у 2
3 мешавине Одиссеи пуфера за блокирање са ТБС-Т (ТБС+0.05% Твеен-20 (пХ8.0). Након три 10-минутна испирања у ТБС-Т, мембране су инкубиране у секундарним антителима разблаженим у 2
3 мешавине Одиссеи Блоцкинг Буффера и ТБС-Т током 1 сата на собној температури. Секундарна антитела су укључивала коњуговану козју козу против зеца Алека-680 (1
5К; Инвитроген, Царлсбад, ЦА, УСА) или ИР Дие800 ЦВ-коњуговани козји анти-миш (1
10К; ЛИ-ЦОР Биосциенцес). Флуоресцентна имунореактивност је визуелизована и слике су снимљене коришћењем Одиссеи 2.1 скенера (ЛИ-ЦОР Биосциенцес).
Квантификација и статистичке анализе
За сваки узорак протеина, нивои интензитета флуоресценције за сваку траку (висока МВ, >250 кДа за површинску експресију и траке на специфичној МВ наведеној изнад за интрацелуларну експресију) су одређени коришћењем софтвера Одиссеи и израчунати су просеци за сваку животињу. Вредности површинске (С), интрацелуларне (И), односа (С/И, мера дистрибуције подјединице рецептора) и укупне (С+И, мера експресије укупне рецепторске подјединице) вредности густине трака су нормализоване на средње вредности одговарајућих сексуално наивне контролне групе. Није било разлике у интензитету флуоресценције између реплика сваког узорка (напуњених у различите гелове), што потврђује недостатак варијабилности у учитавању узорака протеина. Сви Вестерн Блот подаци су анализирани између сексуално искусних и сексуално наивних контрола у исто време коришћењем неупарених т-тестова са нивоом значајности од 0.05
Експеримент 3: Електрофизиологија
Исти експериментални дизајн је коришћен као што је горе описано за експерименте 1 и 2. Сексуално искусни мужјаци су подељени у 3 експерименталне групе, упарене по перформансама сексуалног понашања и на основу времена сакупљања ткива 1 дан, 1 недеља или 1 месец након последње сесије парења (1 дан, н.
=
7; 1 недеља, н
=
9; 1 месец, н
=
10). Сексуално понашање код ових млађих мужјака пацова није се разликовало од сексуалног понашања старијих мужјака пацова у експериментима 1 и 2. Пацови су анестезирани натријум пентобарбиталом (270 мг/кг; ип) након чега је уследила транскардијална перфузија са ледено хладним кисеоником (95% О2, 5% ЦО2) раствор за припрему који садржи [250 мМ сахарозе, 2.5 мМ КЦл, 1.25 мМ НаХ2PO4, 4 мМ МгЦл2, 0.1 мМ ЦаЦл2, 26 мМ НаХЦО3, 10 мМ глукозе, 3 мМ миоинозитола, 2 мМ натријум пирувата и 0.5 мМ аскорбата]. Мозак је изрезан и стављен у ледено хладан раствор кисеоника. Сагитални резови мозга, дебљине 400 µм, добијени су од сваке животиње помоћу вибратома (Мицром, Валлдорф, Немачка). Укупно 4 кришке по мозгу пребачено је у комору за држање са вештачком цереброспиналном течношћу (аЦСФ) [125 мМ НаЦл, 2.5 мМ КЦл, 1.25 мМ НаХ2PO4, 1.3 мМ МгЦл2, 2.5 мМ ЦаЦл2, 26.2 мМ НаХЦО3 и 10 мМ глукозе], загреван на 32°Ц током 30 минута, а затим остављен да се опорави до собне температуре најмање 1 сат пре него што је један комад стављен у комору за снимање. Ова комора је суперфузирана са оксигенираним аЦСФ на 22 ° Ц. Није било разлика између група ни по једном параметру сексуалног понашања. Мозак је сакупљен из сексуално наивних контрола у свакој од 3 временске тачке након коначног руковања (н
=
по 3–4).
Неурони љуске су испитивани у медијалним НАц резовима који нису садржали дорзални стриатум [КСНУМКС]. Биполарне микроелектроде од нерђајућег челика постављене су у прелимбичку границу кортекса-НАц рострално у односу на електроду за снимање за пресинаптичку стимулацију кортикалних аферентних влакана. Витални средњи бодљасти неурони визуелно су идентификовани по њиховој величини соме (пречника око 30–35 µМ) и релативно негативном мембранском потенцијалу мировања од -75 до -85 мВ. Снимци су направљени коришћењем појачала Акопатцх 200А и брзине узорковања од 20 кХз (Дигидата 1340), са нископропусним филтером од 10 кХз. ПЦламп 9.0 је коришћен за протоколе и анализу експеримената. Аференти су стимулисани упареним импулсима (50 мс ИСИ) на 0.1 Хз и неуронима коришћењем биполарне концентричне волфрамове електроде. Ћелије су напонско стегнуте на -80 мВ и деполаризоване на +40 мВ током 500 мс пре синаптичке стимулације, како би се ослободио магнезијумски блок НМДА струја. Односи АМПА/НМДА су одређени узимањем просека ЕПСЦ на +40 мВ у одсуству или присуству НМДАР антагониста АП5 (50 µМ; струје целе ћелије 30× контрола и 30× у присуству АП5). НМДА одговор је израчунат одузимањем АП5 снимака од контроле. Пик АМПАР ЕПСЦ подељен је са врхом НМДАР ЕПСЦ да би се добио однос АМПА/НМДА. Да би се одредили односи упарених импулса, мерења су вршена на -80 мВ уз пресинаптичку стимулацију (30×).
Анализа података
Подаци из сексуално наивних контрола су комбиновани да би се формирала једна контролна група (н
=
10 неурона у 10 животиња) јер нису откривене статистичке разлике између временских тачака унутар контрола. Сексуално искусне групе (1 дан, н
=
7; 1 недеља, н
=
9; 1 месец, н
=
10 неурона; типично један неурон по животињи) упоређени су са сексуално наивном контролном групом користећи једносмерни АНОВА (фактори: временски интервал) праћен Фисхер ЛСД за пост хоц поређења са нивоом значајности од 5%.
priznanja
Захваљујемо др Марини Е. Волф и Мајку Миловановићу са Универзитета за медицину и науку Росалинд Франклин на њиховим техничким саветима.
Фусноте
Такмичарски интереси: Аутори су изјавили да не постоје конкурентни интереси.
Финансирање: Канадски институти за здравствена истраживања за ЛМЦ и АРД, и Савет за истраживање природних наука и инжењеринга за ЛМЦ и ККП. Финансери нису имали никакву улогу у дизајну студије, прикупљању и анализи података, одлуци о објављивању или припреми рукописа.
Референце


