sumber
The Nathan Kline Institute, Orangeburg, New York, 10962, AS. [email dijaga]
abstrak
Barudak sareng rumaja beuki kakeunaan psychostimulants, boh anu teu leres atanapi pikeun pengobatan kaayaan neuropsychiatric umum, sapertos gangguan deficit perhatian sareng sareng tanpa hyperactivity. Sanajan dipaké ku rangsangan psikomotor dina kelompok umur ngora, sakedik dipikanyaho ngeunaan résponén neuroadaptive molekul kronis pikeun agén-agén ieu dina otak anu henteu dewasa. Di dieu urang nunjukkeun yén, sanggeus administrasi kronis tina psychostimulants kokain jeung amphetamine, faktor transkripsi DeltaFosB diatur dina inti accumbens na periadolescent beurit tapi teu di postingan-eujeung sawawa beurit. Induksi tina DeltaFosB ogé lumangsung sacara ekslusif dina putamen caudate periadolescent beurit saatos amphetamine administrasi. Hasilna nunjukkeun kamampuan plastik dina otak rumaja molekul kritis anu ngatur tindakan psikostimulan sareng nunjukkeun yén parobahan neuroadaptive ieu tiasa aub dina mediasi tina ditingkatkeun kecenderungan adiktif dina budak ngora relatif ka sawawa.
perkenalan
Psychostimulants dianggo dina pengobatan gangguan budak leutik umum, sapertos kaganggu gangguan hiperaktifitas defisit. Salaku tambahan, nyiksa stimulan, kalebet amphetamine sareng kokain, parantos dipimilik ku para rumaja, umurna anu aya bukti pikeun kecanduan kecanduan pikasieuneun relatif ka jalma dewasa (Estroff dkk., 1989; Myers and Anderson, 1991). Sanajan data anu nunjukkeun épék paripolah diatur, sakedik dipikanyaho ngeunaan résponén neuroadaptive molek dina otak anu teu dewasa anu lumangsung dina waktos administrasi agén ieu. Cocaine sareng amphetamine tiasa parobihan paripolah ngagawekeun panjang sawaréh ku stimulasi dopamin D1reséptor sareng paningkatan tingkat transkripsi, kalebet ΔFosB, dina striatum dorsal (nyaéta, caudate putamen) sareng striatum ventral (nyaéta, inti accumbens) (Chen et al., 1997). Ngaronjatkeun tingkat ΔFosB, mungkin via stabilisasi produk protéin, dirawat sababaraha minggu saatos paparan kronis ka cocaine atanapi amphetamine sareng diatur sahenteuna sabagian ku jalur transduksi sinyal dopamin (Chen et al., 1997; Nestler et al., 2001).
Sistem dopaminergic puseur sato ngora seueur pisan fluks akibat tina parobahan tingkat molekul kritis nalika pangwangunan normal, kalebet dopamin D1reséptor DARPP-32 (dopamin sareng phosphoprotein diatur cAMP; Mr tina 32 kDa) sareng cAMP (Ehrlich et al., 1990;Teicher et al., 1993; Perrone-Capano et al., 1996; Tarazi et al., 1999;Andersen, 2002). Éksposisi salami waktos ieu ka psikostimulants, anu ningkatkeun neuropansmission dopaminergic, janten nyababkeun kuantitatif sareng / atanapi résponular molekular anu béda, kalebet parobahan dina ekspresi ΔFosB. Pikeun nguji hipotesis yén aya tanggapan neuroadaptive gumantung umur nalika paparan kronis ka psikostimulants, tilu kelompok beurit dianalisis dina percobaan séri: dewasa (60 d lami dina awal suntik), periadolescent (33 d lami dina suntikan). sareng pasca kentel (24 d lami dina suntikan). Ieu mangrupikeun perbandingan langsung langsung tina réaksi neuroadaptive molekul pikeun paparan psikostimulant kronis dina tilu golongan umur ieu. Kami mendakan yén, sanggeus paradigma perlakuan idéntik, beurit periadolescent nunjukkeun ditingkatkeun upregulasi ΔFosB dina respon kana kokain sareng amphetamine.
BAHAN SARENG MÉTODEU
Sato sareng administrasi narkoba. Beurit CD-1 jalu (Charles River Laboratories, Kingston, NY) dipasang dina lampu cahaya / siklus 12 (6: 00 AM ka 6: 00 PM) sareng ad libitumaksés kana dahareun sareng cai. Sato diwenangkeun nampung ka rohangan sato sakedik 10 d sateuacan ngamimitian suntikan. Sato dikelola ku dua panyidik anu ngalaksanakeun sagala suntik di kamar anu sami dimana sato-sato dipasang. Sadaya sato ditimbang dina umur 21 d umurna. Suntikan mimiti di 24 (postingan nyamur), 33 (periadolescent), atanapi 60 (sawawa) d umurna. Sato nampi 20 mg / kg kokain (Sigma, St. Louis, MO), 5 mg / kg amphetamine (Sigma), atanapi volume sarua tina salin intraperitoneally antara 4: 00 sareng 5: 00 PM saben dinten pikeun 7 d. Sato dibunuh ku decapitation saatos nampi cahya anu pondok ka CO2 di 10: 00 AM dina dinten saatos suntikan ahir. Otak langsung dipiceun tina tangkorak, sareng putamen caudate sareng inti accumbens gancang dibedah dina és. Sadaya dissection dilaksanakeun tina irisan otak koronal ku panyidik tunggal, sareng ekstrak protéin disiapkeun tina jaringan seger tanpa katirisan. Sadaya prosedur sato disatujuan ku Komite Institusi Kamanusaan sareng Anggo Institusi sareng saluyu sareng National Health Institutes Pituduh pikeun Élmu sarta Mangpaat Laboratorium Sato.
Analisis blot Kulon. Kanggo analisa blot Kulon, jumlah protéin sarua (40 μg pikeun puteran caudate sareng 20 μg pikeun accumbens inti) tina unggal sampel sarat dina unggal jalur tina 10% SDS-polyacrylamide gél saatos ngukur konsentrasi protéin sareng assay BCA (Pierce. Rockford, IL). Loading protein sarua ogé diverifikasi ku visualisasi total protéin ku Ponceau Red saatos mindahkeun ka nitrocellulose sareng / atanapi blotting kalayan anti-actin antibodi (1: 500; Sigma). Fénoména antigenum patali Fos (FRA), anu ngakuan isoform ΔFosB, dipasihkeun ku Dr. M. Iadarola (Institut Kaséhatan Nasional, Bethesda, MD) sareng dianggo dina konsentrasi 1: 4000. Panaliti saméméhna (Chen et al., 1997; Hiroi et al., 1997), kalebet panyedutan antiserum FRA sareng imunogen M-péptida, nunjukkeun spésipitas antiserum ieu. DARPP-32 5a antibodi monoclonal, dianggo dina 1: 10,000, dipasihkeun ku Drs. Hugh Hemmings sareng Paul Greengard (The Rockefeller University, New York, NY). Dodamin transporter (DAT) antibodi nyaéta ti Chemicon (Temecula, CA). Blots diréaksikeun sareng sistem chemiluminescence NEN-DuPont (Boston, MA) sareng kakeunaan pilem. Nilai densitometri pikeun immunoreactivity ΔFosB dicandak nganggo ScanAnalysis pikeun Apple (Biosoft, Ferguson, MO). Perihal statistik ditangtukeun nganggo ANOVA sakaligus pos hoc Tés perbandingan sababaraha Tukey atanapi Siswa dua buntut anu henteu aya pasangan t tés sakumaha anu dituduhkeun dina inohong legenda. Pikeun ékspérimén pangobatan ubar, analisa unggal kelompok umur dilaksanakeun dina blot anu misah, sareng, janten, unggal kelompok masin ditugaskeun nilai 100% kanggo ngabandingkeun antara kelompok umur. Pikeun studi ontogeny, conto ti sadayana kelompok umur dianalisis babarengan dina blot tunggal.
Hasil
Induksi ΔFosB saatos kokain sareng ampétamin lumangsung dina inti accumbens ngan ukur beurit periadolescent
Babasan ekspresi BFosB diukur dina accumbens inti sareng caudate putamen of post-weanling, periadolescent, sareng beurit sawawa saatos 7 d tina amphetamine atanapi administrasi kokain. Intina accumbens nyaéta daérah uteuk anu dipercaya paling kritis pikeun mediasi épék-épék anu aya pikeun psychostimulants. Immunoreactivity ΔFosB (35 kDa) dipilih sacara selektif dina inti accumbens sato periadolescent saatos administrasi kronis tina amphetamine (Gbr. 1 A) atanapi kokain (Gbr. 1 B). Kontras, tingkat ΔFosB (35 kDa) henteu dirobih sacara signifikan dina accumbens inti postingan jalu atanapi sato sawawa (Gbr. Gbr.1 A,B). Dina putamen caudate, tingkat ΔFosB (35 kDa) ogé sacara signifikan didéparasi saatos administrasi amphetamine kronis ngan dina sato periadolescent (Gbr. Gbr.2 A). Katiluna kelompok umur nunjukkeun parobosan signifikan dina ekspresi ΔFosB (35 kDa) dina putamen caudate saatos administrasi kokain (Gbr.2 B). Anu gedéna induksi, kumaha, pangpanjangna dina sato periadoles, khususna dibandingkeun sareng postingan jukut (Gbr. 2 B). Isoform FRA sareng Fos anu sanés teu dirobih dina sadaya golongan umur (data anu henteu ditingalikeun).
Immunoreactivity ΔFosB dina inti accumbens sanggeus administrasi psychostimulant kronis. Tikus CD-1 disuntik sakali unggal dinten kalayan asin, amphetamin, atanapi kokain pikeun 7 d mimiti dina 24 (P24; pasca kenteng), dinten 33 (P33; periadolescent), atanapi dinten 60 (dewasa). Tingkat ΔFosB (35 kDa) immunoreactivity dina accumbens inti ditingalikeun sanggeus amphetamine kronis (A) atanapi kokain (B) administrasi. Immunoblots wawakil ti saline- (S), amphetamine- (A), sareng kokain- (C) nyuntik pos-eupan (P24), periadolescent (P33), sareng beurit déwasa anu dipidangkeun dina panél luhur. Panel handap nunjukkeun hartos persentase ± SEM tina ungkapan basal osFosB. n nilai pikeun unggal kelompok ditembongkeun dina bar. Peningkatan anu signifikan dina ΔFosB kapanggih dina inti accumbens ngan beurit periadolescent. *p <0.05; **p <0.01 (Siswa t ujian; ubar vs ubar).
Immunoreactivity ΔFosB dina putamen caudate saatos administrasi psikostimulant kronis. Tikus CD-1 disuntik sakali unggal dinten kalayan asin, amphetamin, atanapi kokain pikeun 7 d mimiti dina 24 (P24; pasca kenteng), dinten 33 (P33; periadolescent), atanapi dinten 60 (dewasa). Tingkat ΔFosB (35 kDa) immunoreactivity dina putamen caudate ditingalikeun sanggeus amphetamine kronis (A) atanapi kokain (B) administrasi. Immunoblots wawakil ti saline- (S), amphetamine- (A), sareng kokain- (C) beurit periadolescent (P33) anu ditingalikeun dinapanél luhur. Panel handap nunjukkeun hartos persentase ± SEM tina ungkapan basal osFosB. n nilai pikeun unggal kelompok ditembongkeun dina bar. Ngaronjatkeun pentingna amphetamine-induksi dina inFosB immunoreactivity kapendak dina putamen caudate ngan ukur beurit periadolescent (A). Administrasi kokain kronis ngahasilkeun paningkatan dina ΔFosB dina sadaya tilu golongan umur (B). *p <0.05; **p <0.01 (Siswa t ujian; ubar vs ubar).
Tingkat DAT sareng DARPP-32 henteu dirobih saatos kokain atanapi amphetamine
Sababaraha molekul konci anu dikedalkeun ku dopaminergic sareng / atanapi dopaminoceptive neuron, kalebet DARPP-32, D1 reséptor dopamin, sareng DAT, nyumbang kana réspon akut sareng kronis pikeun psychostimulants (Moratalla et al., 1996; Fienberg et al., 1998; Sora et al., 1998; Gainetdinov et al., 2001). Data ti DARPP-32, D1 reséptor, sareng DAT null sareng beurit DAT turun handap nunjukkeun hubungan rumit diantara tingkat maranéhanana, pangaturan kagiatan dopaminergic, sareng résponasi kana psikostimulants. Nyatana, induksi ΔFosB henteu kajantenan dina beurit null DARPP-32 anu nampi kokain kronis (Fienberg et al., 1998). Dina beurit déwasa, kitu, 7 d paparan ka 20 mg / kg kokain teu ngarobih total tingkat DARPP-32 (Fienberg et al., 1998). Peraturan protéin DAT teu acan dilaporkeun dina beurit kakeunaan sacara séksual ka psikostimulants, sanaos robahan radioligand anu mengikat transporter dopamin saatos paparan ka psychostimulants parantos dilaporkeun dina sababaraha spésiés (Letchworth et al., 2001). Di dieu kami ngukur tingkat DARPP-32 sareng DAT pikeun nangtukeun naha ekspresi protéin ieu dirobih sanggeus administrasi psikostimulant kronis dina sagala tilu umur beurit. Panemuan kami nunjukkeun yén teu aya parobihan anu signifikan dina tingkat total DARPP-32 atanapi DAT dina sakabéh putamen caudate atanapi inti accumbens saatos administrasi kronis boh kokain atanapi amphetamine dina salah sahiji tilu kelompok umur (Méja 1).
Nilai sétitométatif rélatif pikeun DARPP-32 sareng DAT dina amphetamine- sareng P24, P33, sareng beurit déwasa relatif ngadalikeun, nilai masin, sawenangana diatur dina 100%
Dasar tingkat ΔFosB diatur diatur
Kami nalungtik ontogeny of ΔFosB sabab beurit déwasa sareng dirékaan genetik ditambahan ekspresi ΔFosB di striatum gaduh réspon paripolah anu ditingkatkeun pikeun psikostimulants (Kelz et al., 1999). Kami mendakan tingkat dasar ΔFosB nyata langkung handap sato sato dibandingkeun sareng dewasa dina putamen caudate sareng accumbens inti (Gbr.3 A). Tahap spidol fungsi sistem dopamin, kalebet DARPP-32 (Ehrlich et al., 1990), DAT (Perrone-Capano et al., 1996), sareng reséptor dopamin (Teicher et al., 1993; Tarazi et al., 1999) ogé dikembangkeun sacara épéktip. Laporan saméméhna dina beurit CD-1 nunjukkeun puncak dina stadatal DARPP-32 dina postnatal dinten 28 (P28) (Ehrlich et al., 1990). Dina ratamen beurit caudate sareng inti accumbens, D1tingkat piksel tina puncak ti P28 ka P40 (Teicher et al., 1993; Tarazi et al., 1999), tapi studi anu sami teu acan dilaksanakeun dina beurit. Kontras, di dieu urang mendakan tingkat protéin DAT dina putamen caudate sareng inti accumbens angger antara postnatal dinten 24 sareng dewasa (Gbr. Gbr. 3 B). Janten, babandingan relatif antara D1 reséptor, DAT, DARPP-32, sareng ΔFosB bénten antara golongan umur, berpotensi ngahasilkeun bédana D1 aktivitas reséptor anu tiasa pangaruh darajat induksi ΔFosB.
Ekspresi pangembangan ΔFosB sareng DAT. A, ΔFosB (35-37 kDa) immunoreactivity dina putamen caudate sareng inti accumbens beurit CD-1 salaku fungsi umur. Immunoblots wawakil ditembrakkeun dina panél luhur.Panel handap nunjukkeun hartosna ± SEM tina tilu beurit per kelompok. *p <0.05, sawawa lawan P24; #p <0.05, déwasa ngalawan P36 (tés perbandingan sababaraha Tukey saatos ANOVA). B, Nilai Densitometrik tina immunoreactivity DAT dina putamen caudate sareng inti accumbens pikeun beurit CD-1 salaku fungsi umur. Tingkat DAT henteu bénten antara tilu kelompok umur.
diskusi
Pangaruh paripolah stimulan psikomotor gumantung kana umur. Kecenderungan adiktif paling pangluhurna nalika rumaja, nalika ngagunakeun zat terlarang naék (Estroff dkk., 1989; Myers and Anderson, 1991). Nyatana, barudak ngora sering janten dysphoric nalika kakeunaan psikostimulan, padahal rumaja sareng dewasa dewasa épuponia (Rapoport et al., 1980). Dina model rodent, sababaraha studi nunjukkeun yén sato periadolescent ngagaduhan tingkat dasarna tingkat luhur ((Tumbak sareng Brake, 1983) sareng réspon dirobih kana psikostimulan relatif ka sato ngora sareng sepuh. Ku sabab kitu, aranjeunna nunjukkeun rangsangan lokomotor sareng penderitaan anu éntuk pikeun réaksi administrasi dosis rendah akut tina psychostimulants relatif pikeun nyusahkeun sareng sato dewasa tapi ningkat hyperactivity saatos pengobatan dosis tinggi. Kalayan administrasi kronis, sensitipitas kana lokomosiasi kokain langkung ageung dina beurit periadolescent dibandingkeun sareng dewasa, sedengkeun sensitipitas stereotypy langkung handap. Ogé, data microdialysis parantos ngungkabkeun béda antara beurit periadolescent sareng beurit dina hubungan ka sensitipasi pikeun ngaleupaskeun dopamin amphetamine-induksiLaviola et al., 1995; Adriani et al., 1998; Adriani sareng Laviola, 2000;Laviola et al., 2001). Sanajan kitu, aya ogé konflik panalitian pikeun réaktivitas jangka panjang kokain saatos administrasi methylphenidate dina beurit rumaja (Brandon et al., 2001; Andersen et al., 2002). Dua laporan anu terakhir nyarioskeun kasusah dina ngabandingkeun studi nalika paradigma ékspérimén anu béda dianggo. Usaha pikeun ngabandingkeun kajian tingkah laku dina sato ngora langkung-langkung dibingungkeun ku ngagunakeun spésiés sareng galur anu béda.
Beurit anu janten model sato anu beuki penting dina ngulik panggunaan sareng nyiksa psikostimulants, sareng ieu mangrupikeun analisa sistematis munggaran résponisme neuroadaptive molekular dina tilu umur pamekaran anu béda dina beurit atanapi spésiés tunggal anu sanés. Panaliti saméméhna ti mana urang diturunkeun perlakuan paradigma kami nunjukkeun paningkatan inFosB dina storat dorsal sareng ventral striatum tina beurit dewasa-jinis sanggeus kokain kronis sareng administrasi amphetamine (Mudahan et al., 1994; Nye et al., 1995; Turgeon et al., 1997) tapi ngan aya dina gabungan dorsal sareng ventral striatum atanapi terasing striatum dorsal of beurit dewasa-jinis sanggeus cocaine kronis (Fienberg et al., 1998; Zachariou et al., 2001).
Kami ayeuna nunjukkeun bédana spatial sareng kuantitatif dina psikostimulant-induksi ΔFosB dina pascabuhan, periadolescent, sareng beurit déwasa. Observasi réspon anu lega dina sato periadolescent dibandingkeun sareng déwasa sareng post-weanlings dikuatkeun ku kanyataan yén réspon sami dina cocaine- sareng beurit diolah-amphetamine. Kolomostimulants kokain sareng amphetamine duanana ningkatkeun synaptic dopamine, ogé serotonin sareng norepinephrine, tapi ku mékanisme anu béda. Cocaine ngiket ka para pengangkut plasmalemma pikeun dopamin, serotonin, sareng norepinephrine sareng nyegah réuptakeana kana terminal presynaptic. Kontras, amphetamine nyebarkeun pelepasan pamancar ieu. Induksi selektif ΔFosB di inti accumbens ngan ukur kelompok umur periadolescent saatos 7 d administrasi stimulan sareng induksi anu rada luhur ΔFosB di putamen caudate tiasa janten perwakilan neurobiologis atanapi nyababkeun kacenderungan anu ningkat kana kacenderungan pikeun nyiksa psikostimulants dina ieu grup umur (Estroff dkk., 1989; Myers and Anderson, 1991) sareng perobahan jangka panjang anu sanés dina ekspresi gén, anu bénten antara golongan umur (Andersen et al., 2002). Leuwih ti éta, bédana ieu bisa diatur sacara intrinsik ku parobahan pangembangan dina tingkat molekul konci, kalebet ΔFosB sorangan. Poténsi béda tina tingkat dasar ΔFosB antara golongan umur sarua jeung anu diusulkeun ngeunaan bédana antara beurit beurit (Haile et al., 2001). Nyatana, kami ngarepkeun yén bédana galur anu sami bakal tiasa dipanggihan di antara beurit inbred. Mungkin ogé yén beurit anu beda-beda umur bakal nunjukkeun adaptasi molekular dina daérah otak sanés tibatan inti accumbens. Analisis tambahan nganggo beurit periadolescent sareng robahan anu direkayasa genetik dina tingkat molekul konci sareng pengamatan tingkah laku anu seru bakal nguji langkung hipotesis ieu.
Footnotes
- nampi April 8, 2002.
- harita nampi August 6, 2002.
- katampa August 8, 2002.
Karya ieu dirojong ku National Institutes of Health / National Institute of Neurological Gangguan and Stroke Grant NS41871 (MEE and EMU) sareng National Institute on Drug Abuse Grant P30-DA13429 (EMU).
Koresponden kudu diteruskeun ka Dr. Michelle E. Ehrlich, Universitas Thomas Jefferson, Curtis 310, 1025 Walnut Street, Philadelphia, PA 19107. E-mail: [email dijaga].
- Copyright © 2002 Society pikeun neurosains
;