Endogen opioidinducerad neuroplasticitet av dopaminerga neuroner i det ventrala tegmentala området påverkar naturlig och opiatbelöning (2014)

KOMMENTARER: Smakämnen DeltaFosB studier vi citerar ofta alla fokuserade på kärnan accumbens (belöningscentrum), och fann att kön ganska mycket snubblar i samma hjärnmekanismer som meth & kokain. Från landmärkesstudien av samma forskare (Natural and Drug Rewards Act om gemensamma neurala plasticitetsmekanismer med ΔFosB som nyckelmedlare (2013)):

Naturliga och läkemedelsbelöningar konvergerar inte bara på samma neurala väg, de konvergerar på samma molekylära medlare, och sannolikt i samma nervceller i Nucleus Accumbens, för att påverka incitamentets salience och "vilja" av båda typer av belöningar.

Ta bort: Met, kokain och sex alla gör samma grundläggande saker för samma nervceller i belöningscentret (nucleus accumbens), oavsett vad de kan göra annorlunda någon annanstans i hjärnan. Detta avvecklade den vanliga pratpunkten att naturliga belöningar och droger skiljer sig åt i mekanismer och effekter.

Denna nya studie undersökte vad kön gör med VTA. VTA är där de dopaminproducerande nervcellerna börjar - och de förgrenar sig till nucleus accumbens, frontal cortex och amygdala. I grund och botten är VTA källan (brunnen) till det mesta av vår dopamin. Se dessa två bilder av belöningskretsen: Pic1, Pic2

Forskare fann att kön (klimax) får cellkropparna i VTA att krympa tillfälligt (hos män). Cellkroppar och deras dendriter omfatta hjärnans gråämne. Det här är precis vad heroinberoende gör för VTA (inte en gång för användning av heroin, men kronisk heroinanvändning). Observera att samma krympning av VTA-cellkropparna förekommer hos mänskliga heroinmissbrukare.

Köninducerad cellkrympning varar i minst 7 dagar. Förändringarna som orsakats av kön hade återgått till normala vid 30 dagar, men forskarna bedömde endast dagar 1, 7 och 30.

Krympningen av cellkropparna i heroinberoende resulterar i lägre dopamin i kärnan - eller vad vi kallar desensibilisering. Forskarna administrerade morfin till råttorna för att bedöma deras svar (efter kön), men ingenting hände. Vanligtvis gillar råttorna morfinen mycket, men här desensibiliserades de tillfälligt. Kort sagt, råttornas belöningskrets efter utlösning svarade inte på den låga nivån av heroin. Forskare antog att högre doser skulle behövas för att framkalla en "normal" råttreaktion.

För att sammanfatta - Sex (tillfälligt) gör exakt samma sak i VTA som missbruk av heroin: krympning av de dopaminproducerande nervcellkropparna. Detta leder till lägre dopamin i belöningscentret och mindre lyhördhet för narkotika - och det tar minst 7 dagar för råtthjärnor att återhämta sig.

 

J Neurosci. 2014 Jun 25;34(26):8825-36. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.0133-14.2014.

pitchers KK1, Coppens CM2, Beloate LN3, Fuller J2, Van S2, Frohmader KS2, Laviolette SR2, Lehman MN4, Kyl LM5.

Abstrakt

Naturlig belöning och missbruksmedel konvergerar på den mesolimbiska vägen och aktiverar den gemensamma mekanismen för neural plasticitet i kärnan accumbens. Kronisk exponering för opiater inducerar plasticitet i dopaminerga neuroner i ventral tegmental area (VTA), som reglerar tolerans tolerans för morfin.

Här testar vi hypoteserna att parning-inducerad frisättning av endogena opioider i VTA orsakar morfologiska förändringar av VTA-dopaminceller i hanrotter, vilka i sin tur reglerar det långsiktiga uttrycket av erfarenhetsinducerad förstärkning av sexuellt beteende.

För det första minskade sexuell upplevelse med VTA dopamin soma storlek 1 och 7 dagar, men inte 30 dagar efter den sista parningen. Denna effekt blockerades med naloxon före varje parningssession Således var VTA-dopamincellplasticitet beroende av verkan av endogena opioider.

I sin tur var VTA-plasticitet associerad med förändrad opiatbelöning, eftersom sexuellt erfarna män inte bildade konditionerad platspreferens för 0.5 mg / kg morfin.

Därefter bestämdes huruvida endogen opioidverkan medierar sexuell belöning och minne hos hanrotter behandlade med naloxon under parningserfarenhet, antingen systemiskt eller intra-VTA. Naloxon förhindrade inte den initiala erfarenhetsinducerade möjliggörandet av sexuellt beteende över upprepade parningstider eller konditionerad platspreferens för parning. Naloxonbehandling dämpade dock det långsiktiga uttrycket av erfarenhetsinducerad underlättning av sexuellt beteende och neuralt aktivering i mesolimbiska områden inducerade av parning-associerade konditionerade indikeringar.

Tillsammans visar dessa data att endogena opioider under parning inducerar neural plasticitet i VTA dopaminneuroner som förefaller kritiska för morfinbelöning och långsiktigt minne för naturligt belöningsbeteende.

 

Beskrivning

Naturliga belöningsbeteenden förmedlas av det mesokortikolimbiska systemet (Meisel och Mullins, 2006; Hoebel et al., 2009; Frohmader et al., 2010a; Pitchers et al., 2010a; Young et al., 2011; Blum et al., 2012). Narkotika av missbruk orsakar neurala förändringar i detta system, vilket i sin tur bidrar till utveckling och uttryck av drogmissbruk (Hyman et al., 2006; Nestler, 2012). Vi har tidigare bestämt att erfarenhet av naturligt belöningsbeteende, det vill säga sexuell erfarenhet hos hanrotter, också medför neural plasticitet i nukleär accumbens (NAc), inklusive ökad dendritisk ryggrad (Pitchers et al., 2010a) och deltaFosB (Pitchers et al., 2013). I sin tur är denna sexinducerad plasticitet avgörande för effekterna av sexupplevelse vid efterföljande parning, manifesterad som underlättande av initiering och utförande av sexuellt beteende (Pitchers et al., 2010b, 2012, 2013). Dessutom förändrar sexupplevelse responsen mot psykostimulanter, inklusive sensibilisering av lokomotorisk aktivitet och förbättrad belöning (Frohmader et al., 2010a; Pitchers et al., 2010a, 2013).

NAc är ett nedströms mål för de dopaminerga neuronerna i det ventrala tegmentala området (VTA). VTA-dopaminneuroner aktiveras under parning och efter exponering för konditionerade indikatorer som förutsäger sexuell belöning (Balfour et al., 2004; Frohmader et al., 2010a), genom endogen opioidpeptid (EOP) -bindning vid ^ -opioidreceptorer (MORs; Matthews och German, 1984; Johnson och North, 1992; Klitenick et al., 1992; Ikemoto et al., 1997; Balfour et al., 2004). Därför orsakar exponering för konditionerade indikatorer som förutsägs för sexuellt beteende frisättning av EOP- och VTA-dopamin-cellaktivering, vilket underlättar sexuell motivation (Mitchell och Stewart, 1990; van Furth et al., 1995; van Furth och van Ree, 1996) och dopaminfrisättning i NAc (Fiorino et al., 1997).

Upprepad exponering för exogena opiater orsakar morfologiska förändringar i VTA (Mazei-Robison et al., 2011; Mazei-Robison och Nestler, 2012), reducerad soma-storlek av VTA-dopaminneuroner (Sklair-Tavron et al., 1996; Spiga et al., 2003; Chu et al., 2007; Russo et al., 2007; Mazei-Robison et al., 2011), minskade nivåer av neurofilamentproteiner (Beitner-Johnson et al., 1992), ökad excitabilitet för dopaminceller och minskad axoplasmisk transport och dopaminutgång till NAc (Beitner-Johnson et al., 1992; Mazei-Robison et al., 2011). Dessa VTA-dopaminneuron förändrar orsakstolpenans tolerans och är övergående eftersom de försvinner inom en månad av drogmissbruk (Russo et al., 2007). Det är för närvarande oklart huruvida plasticitet i VTA-dopaminneuronerna är unik för opiaternas verkan eller om de också produceras genom frisättning av EOP under naturligt givande beteende.

Här testar vi hypotesen att erfarenhet av naturliga belöningar orsakar neuroplasticitet som liknar det som orsakas av opiater, och därmed är de opiaterna konvergerande på en plasticitetsmekanism som är kritisk för naturligt belöningsbeteende och belöning minne. Vi testar om sexuell erfarenhet hos hanrotter minskar summan av VTA-dopaminneuroner via en process som är beroende av EOP-verkan i VTA. Vidare undersöker vi huruvida EOP-inducerade förändringar i VTA-dopaminneuroner är förknippade med förstärkning av naturligt givande beteende och tillskrivning av incitamentsalience till ledtrådar associerade med naturlig belöning, samtidigt som det orsakar tvärtolerans mot morfinbelöning.

Material och metoder

djur

Vuxna manliga Sprague-Dawley-råttor (200-225 g) erhölls från Charles River och inrymdes i par i artificiellt upplysta rum på en 12 h ljus / mörk cykel i alla experiment (lyser av vid 10: 00 AM med undantag för morfintolerans experimentet , tänds vid 5: 00 PM). Mat och vatten var tillgängliga AD libitum utom vid beteendestestning. Stimulösa kvinnor var ovariektomerade och implanterade subkutant med 5% 17-β-östradiolbensoat-SILASTIC-kapslar (1.98 mm inre diameter, 0.5 cm-längd, Dow-Corning). Injektioner av progesteron (subkutan, 500 μg i 0.1 ml sesamolja) administrerades 3-6 h före testning för att inducera sexuell mottaglighet. Alla förfaranden godkändes av University of Western Ontario och University of Michigan Animal Care Committees, och överensstämde med Canadian Council on Animal Care och National Institutes of Health riktlinjer som involverar ryggradsdjur i forskning.

Tidskursen för VTA dopamin soma förändras storlek

Dagliga parningstider.

För att studera tidsförloppet av förändringar i dopamin-neuron soma-storlek i VTA dödades sexuellt erfarna och naiva djur vid 1, 7 eller 31 d (n = 5-8 per grupp) efter den sista dagen av parning (erfaren) eller hantering (naiv). Sexuellt upplevda grupper matchades för sexuellt beteende under den slutliga parringssessionen, liksom totalt antal ejakuleringar under de fem sessionerna (genomsnittet av 5 för varje grupp) och skilde sig inte i någon parameter av sexuellt beteende.

Parningstider.

Sexuellt naiva män har tilldelats någon av två experimentella förhållanden: sexuellt naiva eller sexuellt erfarna. Sexuellt erfarna djur fick dela fem gånger på varandra följande dagar med mottagliga honor i rektangulära provburar (60 × 45 × 50 cm) tills uppvisning av utlösning eller upp till 1 h (vilken som kom först). Buren rengjordes noggrant med 70% etanollösning och färskt sängkläder tillsattes mellan parningstider. Sexuellt beteende utfördes under den mörka fasen (2-6 h efter början av mörkret). Endast djur som ejaculerade under minst fyra av de fem parningstiderna betraktades som sexuellt erfarna och inkluderade i experiment. Alla parningstider observerades och sexuellt beteende registrerades. Antalet mounts (M) intromisser (IM), monterings latens (ML; tid från introduktion av hon till första montering), intromission latens (IL; tid från introduktion av hon till första intromission) och ejakulationslatens (EL; tid från första intromission till utlösning) registrerades (Agmo, 1997). Naiva djur placerades i en ren testbur för 1 h samtidigt som sexuellt erfarna män parades i samma rum, så att de utsattes för avlägsna kvinnliga lukt och liknande nivåer av störningar och miljönyhet som erfarna män.

Immunofluorescensmärkning.

Djuren bedövades djupt med användning av natriumpentobarbital (270 mg / kg, ip) och perfusionerades intrakardiellt med 50 ml 0.9% saltlösning följt av 500 ml 4% paraformaldehyd i 0.1 m natriumfosfatbuffert (PB). Hjärnor avlägsnades och postfixed för 1 h vid rumstemperatur (RT) i samma fixativ och nedsänktes sedan i 20% sackaros och 0.01% natriumazid i 0.1 m PB för förvaring vid 4 ° C. Koronala sektioner skars vid 35 ^ im på en frysande mikrotom (H400R, Microm) och samlades i fyra parallella serier i kryoprotektantlösning (30% sackaros, 30% etylenglykol i 0.1 m PB) och lagrades sedan vid 20 ° C. Alla inkubationer utfördes vid RT med mild omröring och rikliga sköljningar med 0.1 m PBS, pH 7.35, mellan inkubationer. Sektioner utsattes för 1% H2O2 för 10 min för att förstöra endogena peroxidaser, sedan blockerad för 1h i inkubationslösning (PBS +: PBS innehållande 0.4% Triton X-100; Sigma-Aldrich) och 0.1% bovint serumalbumin (Jackson Immuno Research Laboratories). Därefter inkuberades sektionerna över natten vid RT i en mustyrosinhydroxylas (TH) -antikropp (1: 20 000; Millipore). Efter inkubation av primär antikropp inkuberades sektioner i AlexaFluor 555-konjugerad get anti-mus antikropp (1: 100; Invitrogen, Eugene, OR) för 30 min. Slutligen tvättades sektionerna med 0.1 m PB, monterad på Superfrost Plus-glasskivor, torkades och täcktes med gelvatol innehållande anti-blekmedlet 1,4-diazabicyklo (2,2) oktan (DABCO; 50 mg / ml, Sigma-Aldrich; Lennette, 1978).

Dataanalys: neuron soma storlek.

Bilder av TH-immunoreaktiva (IR) neuroner i VTA togs vid 40 × förstoring vid tre rostrala till caudala nivåer (Balfour et al., 2004). Inga skillnader upptäcktes mellan cellerna på olika nivåer. Soma-storleken på TH-IR-neuroner analyserades med hjälp av ImageJ (National Institutes of Health). Medelområde, omkrets och cirkuläritet mättes enligt vad som beskrivs av Sklair-Tavron et al. (1996). Ett genomsnitt av 25-celler per djur (kombinerat alla 3 VTA-nivåer) analyserades och endast celler med en tydligt synlig kärna inkluderades. För varje djur beräknades medelvärdet, omkretsen och cirkulariteten. För statistisk analys användes en tvåvägs ANOVA [faktorer: sexuell erfarenhet (sex erfaren eller sex naiv) och tid (1, 7 eller 31 d)] följt av post hoc jämförelser med användning av Holm-Sidak-metoden med en signifikansnivå av 0.05.

VTA-icke-dopaminförändringar

Veckans parningstider.

För att testa huruvida sexuell erfarenhet under dagliga parningssessioner krävs för minskningar i TH-IR-neuron soma-storlek, analyserades VTA-dopaminneuroner hos djur som hade parats under fem veckors parningstider. Parningstider var som beskrivits ovan, men under en period av 2.5 veckor. Hjärnor samlades 7 d efter senaste parning eller hantering.

Immunoperoxidasmärkning.

Dessutom testades det huruvida användningen av känsliga färgningstekniker med immunoperoxidas och kromogen detektion skulle också möjliggöra visualisering av TH-IR soma-storlek förändringar. Perfusion och vävnadshantering utfördes såsom beskrivits ovan. Efter behandling med 1% H2O2 och PBS +, sektioner inkuberades över natten vid RT i en muspolyklonal tyrosinhydroxylas (TH) -antikropp (1: 20 000; Millipore). Efter inkubation av primär antikropp inkuberades sektioner med biotinkonjugerat get anti-kanin-IgG (1 h, 1: 500 i PBS +, Vector Laboratories), avidin-biotin-pepparrotperoxidas (1 h, ABC-elit; 1: 1 000 i PBS , Vektor laboratorier) och 3,3'-diaminobenzidin tetrahydroklorid (10 min, 0.02%, DAB; Sigma-Aldrich) förstärkt med nickelsulfat i (0.02% i 0.1 m PB) med väteperoxid (0.015%). Sektioner tvättades noggrant i 0.1 m PB för att avsluta reaktionen och monterades på kodade Superfrost plus-glasskivor (Fisher) med 0.3% gelatin i ddH2O. Efter uttorkning täcker alla glidglas med DPX-monteringsmedel (dibutylftalatxylen, Sigma-Aldrich).

Dataanalys: neuron soma storlek.

TH-IR-celler analyserades med avseende på area, perimeter och cirkularitet såsom beskrivits ovan. Dessutom analyserades TH-IR-celler i substantia nigra (SN), i samma sektioner som användes för analys av VTA TH-IR-celler. Slutligen, efter analys av VTA- och SN TH-IR-celler, förseglades sektioner med användning av cresylviolett och icke-TH-IR-celler analyserades med användning av samma metoder som beskrivits ovan. Skillnaderna mellan naiva och erfarna grupper jämfördes med två-svansade studenter t tester med en signifikansnivå av 0.05.

Effekter av naloxon på erfarenhetsinducerad dopamin somastorreduktion

För att bestämma huruvida MORs spelade en roll i sexupplevelsesinducerade förändringar i dopaminneurons soma-storlek, blockerade MOR under sexuellt beteende. Halvdelen av djuren fick sexuell erfarenhet, medan den andra hälften hanterades men förblev sexuellt naiv. Sexuellt erfarna djur fick komma i kontakt med 5 på varandra följande dagar. Inom de sexuellt upplevda och naiva grupperna behandlades djuren med den icke-selektiva MOR-antagonisten naloxon (10 mg / kg, sc; Sigma-Aldrich, upplöst i 0.9% saltlösning) eller saltlösning 30 min före införandet av den kvinnliga (erfarna) eller före hantering (naiv); därigenom skapas fyra experimentella grupper: sexuellt naiv saltlösning (Naive Sal), sexuellt naiv naloxon (Naive NLX), sexuellt erfaren saltlösning (Exp Sal) och sexuellt erfaren naloxon (Exp NLX; n = 5-8 per grupp). Naloxonbehandling hade inte statistiskt signifikanta effekter på någon parameter av sexuellt beteende hos någon av 5 d, och naloxon- och saltlösningsbehandlade grupper var identiska i sexuell erfarenhet. Alla djur dödades via intrakardiell perfusion 7 d efter sista parningssessionen. Sektionering, immunhistokemi och dataanalys (tvåvägs ANOVA, faktorer: sexupplevelse och läkemedelsbehandling) för dopamin soma-storlek utfördes som beskrivits ovan.

Morfin konditionerad plats preferens

Experimentell design.

Tidigare Russo et al. (2007) visade att kronisk morfin inducerar tolerans mot morfinbelöning. Eftersom sexuell erfarenhet och kronisk morfin orsakar liknande minskningar i summor av dopaminneuroner i VTA testades den funktionella relevansen hos de sexinducerade morfologiska förändringarna för morfinbelöning. Sexuellt erfarna och naiva djur uppdelades i sex olika experimentella grupper (n = 9-13 per grupp) baserat på sexuellt beteende (sexuellt naivt eller erfaren) och morfindos (0.5, 5.0 eller 10.0 mg / kg, ip) och testades för morfininducerad konditionerad platspreferens (CPP).

Morfin-CPP.

Konditionering ägde rum 1 d efter den sista parningssessionen och grupper matchades för sexuell prestation under den sista parringssessionen. Det använda CPP-paradigmet bestod av en pretest, konditionsdagar och eftertest, och apparaten baserades på Tenk et al. (2009). Kortfattat bestod CPP-apparaten (MED Associates) av tre olika kamrar. Mellan varje session rengjordes apparaten noggrant med 70% etanollösning för att minimera långvariga olfaktoriska ledtrådar. För att bestämma individuella preferenser genomfördes ett förprov under vilket djuren fick fri tillgång till hela apparaten under 15 minuter. Som en grupp visade djuren inte signifikant preferens för en specifik kammare, men varje enskilt djur hade en liten initial preferens. Råttor som visade en väsentlig preferens för en av kamrarna (> 200 s skillnad mellan tiden i varje av kamrarna; <5% av djuren) under förprovet undantogs från studien. Under konditionering parades läkemedlet till antingen initialt föredragen eller icke-föredragen kammare med användning av ett opartiskt paradigm (Tzschentke, 2007) och djur begränsades till kamrarna för 30 min. Djur injicerades med saltlösning (ip) på morgonen (9: 00 AM till 12: 00 PM) och begränsades till koksaltlösningskammaren (kontroll). På eftermiddagen (1: 00-PM) injicerades djuren med morfin (ip, 4 mg / kg, 00 mg / kg eller 0.5 mg / kg; morfinsulfat upplöst i 5.0% saltlösning, Johnson Matthey) och begränsad till den morfinparade kammaren. Djur utsattes för två konditioneringsdagar. Nästa dag (10.0 d efter sista dagen för parning) genomfördes ett efterprov, procedurellt identiskt med pretestet. För statistisk analys jämfördes den tid som spenderades i den morfinparade kammaren under efterprovet med tiden som spenderades i saltlösningsparrerade kammaren under efterprövningen för sexuellt naiva eller erfarna män inom varje dosering med användning av en parad t testet. p <0.05 ansågs statistiskt signifikant. Ytterligare kontrollgrupper av sexuellt naiva och erfarna djur fick saltlösning i både parade och oparade kamrar för att fungera som negativa kontroller. Inga skillnader i tid som spenderades mellan kamrar upptäcktes för någon av grupperna.

Effekter av systemisk naloxon på erfarenhetsinducerad underlättande av sexuellt beteende

Experimentell design.

Sexuell erfarenhet resulterar i underlättande av sexuellt beteende som upprätthålls under minst 1 månad (Pitchers et al., 2012). För att analysera effekten av att blockera MOR på erfarenhetsinducerad underlättande av sexuellt beteende, fick sexuellt erfarna djur antingen naloxon eller saltlösning före de fem på varandra följande parningstiderna (n = 12 vardera) som beskrivits ovan. En vecka efter den sista parningssessionen genomfördes ett slutgiltigt parningstest under vilket alla djur fick mäta till en utlösning eller upp till 1 h. Ingen behandling med naloxon eller saltlösning administrerades innan parning på sista testdagen. Parametrar för parning jämfördes för att bestämma huruvida naloxon påverkades av antingen sexupplevelse-inducerad underlättande av parning (dag 1 vs dag 5) eller underhåll av denna underlättning (dag 5 vs test) med användning av en tvåvägs ANOVA [faktorer: behandling (saltlösning mot naloxon ) och dag (dag 1, dag 5 eller test)] och Holm-Sidak metod för post hoc jämförelser. För alla statistiska tester, p <0.05 ansågs vara statistiskt signifikant.

Ytterligare kontrollexperiment

Systemisk naloxon på testdagen.

För att visa det förändrade sexuella beteendet vid den slutliga parningstestdagen berodde inte på frånvaron av naloxon, vi administrerade antingen naloxon eller saltlösning vid den slutliga parningstestdagen till djur som fick parning parat med naloxon medan de fick sexuell erfarenhet. Specifikt fick alla djur naloxoninjektion (10 mg / kg, sc) 30 min föregående parning till en ejakulation under 5-konsekutiva dagar. På testdag 7 d senare mottog ungefär hälften av djuren en injektion av naloxon (10 mg / kg, n = 7) eller saltlösning (n = 6) 30 min före introduktion av en mottaglig kvinna. Sexuellt beteende observerades och registrerades. Parametrar för parning jämfördes för att bestämma huruvida naloxon påverkades av antingen sexupplevelse-inducerad underlättande av parning (dag 1 vs dag 5) eller underhåll av denna underlättning (dag 5 vs test) med användning av en tvåvägs ANOVA [faktorer: behandling (saltlösning mot naloxon ) och dag (dag 1, dag 5 eller test)] och Holm-Sidak metod för post hoc jämförelser. För alla statistiska tester, p <5% ansågs vara statistiskt signifikant.

Effekter av naloxon på kortvarigt uttryck av underlättat sexuellt beteende.

Effekterna av behandling med naloxon (10 mg / kg, sc) vid parning testades på efterföljande sexuellt beteende under en sista parningstestdag, som endast utfördes 1 d efter sista parning (saltlösning, n = 5; naloxon, n =

Systemisk naloxonbehandling.

För att avgöra om det upprepade behandlingen av naloxon ensam orsakar nedsättning av sexuellt beteende 7 d efter sista behandlingen, fick sexuellt naiva djur fem dagliga naloxon (10 mg / kg, sc) eller saltlösningsinjektioner i efterföljande dagar före ett parningstest 7 d efter slutlig naloxon eller saltinjektion. På denna sista testdag fick inga injektioner någon djur. Sexuellt beteende observerades och registrerades som beskrivet ovan. Parametrar för parning jämfördes mellan grupper som använde unparad t tester. För alla statistiska tester, p <5% ansågs vara statistiskt signifikant.

Systemisk naloxon och sexbelöning.

En möjlighet för naloxons försvagande effekter på visningen av underhåll av underlättat sexuellt beteende är att naloxon blockerar de givande effekterna av sexuellt beteende. För att testa denna möjlighet genomfördes CPP-paradigmet för sexuellt beteende omedelbart efter naloxon- eller saltinjektion hos män utan tidigare sexuell erfarenhet. CPP-förfarandet liknade det som beskrivits ovan för morfin-CPP, inklusive förprov, konditioneringsdagar och post-test.

Sexbeteende parades med den inledningsvis icke förutbestämda kammaren. På ett motsatt sätt mottog varje djur en injektion av naloxon (n = 12) eller saltlösning (n = 11) 30 min innan du får tillgång till en mottaglig kvinna. Den genomsnittliga varaktigheten av parningssessionen var ~13 min. En minut efter utlösningen placerades djuret i den parade kammaren för 30 min. På den andra konditioneringsdagen fick djur en injektion av antingen naloxon eller saltlösning (beroende på vilken de fick innan parning) och placerades i den oparmade kammaren för 30 min. Därefter genomfördes ett eftertest, som var identiskt med förhandstestet. För att bestämma kammarpreferensen jämfördes tiden som spenderades i den parade kammaren under pretest och efter-testet. För statistisk analys, paras t tester användes för att jämföra preferens- och skillnadspoäng och tid i parad kammare under pretest och post-test för att bestämma huruvida en signifikant CPP bildades för sexuellt beteende. p <0.05 ansågs betydande.

Effekter av intra-VTA naloxon på erfarenhetsinducerad underlättande av sexuellt beteende

Experimentell design.

För att bestämma huruvida EOP-åtgärder specifikt i VTA var ansvarig för effekterna av sexuella erfarenhetsinducerade förändringar i sexuellt beteende, genomgick djuren lokal infusion av naloxon eller saltlösning till VTA före fem dagliga parningstider. Behavioral paradigm liknade det systemiska naloxon-experimentet. Sexuellt upplevda djur fick få träffa under 5 på varandra följande dagar tills en utlösning eller upp till 1 h. Femton minuter innan den mottagliga kvinnan introducerades, fick hanråttorna bilaterala infusioner av antingen naloxon (10 μg / μl per halvklot, 0.5 μl volym, upplöst i 0.9% saltlösning) eller saltlösning (0.5 μl per halvklot). Bilaterala mikroinjektioner administrerades vid en flödeshastighet av 0.5 ^ i / min över ett 1-minintervall följt av ytterligare 1 min med injektionskanylen kvar på plats för diffusion. Injektionskanylen ersattes sedan med dummy-kanylen och dammhatten. En vecka efter den sista dagen för parning (testdag) sammankopplade alla djur en gång till ejaculation utan infusion av naloxon eller saltlösning. Figur 3A skisserar den experimentella designen. Dataanalys utfördes som beskrivet i systemiskt naloxon-experiment.

Kanaloperation.

Manråttor bedövades med en intraperitoneal injektion (0.1 ml / kg) ketamin (0.87 mg / ml) och xylazin (0.13 mg / ml) och placerades i en stereotaxisk apparat (Kopf Instruments). Bilaterala 21-gauge-styrkanyler (Plast One) sänktes genom små borrhål i skallen i hjärnan mot VTA vid -4.8 mm AP, ± 0.75 mm ML från bregma och -7.8 mm DV från toppen av skallen enligt Paxinos och Watson (2013). Kanoner var säkrade med dental akryl som klibbade på tre skruvar som satte sig i skallen. Djur fick en återhämtningsperiod för 2-veckan och hanterades dagligen för användning vid hantering och injektionsförfaranden som användes vid beteendestestning.

Kanadens placering verifiering.

Placeringen av kanylerna undersöktes med användning av TH-immunostaining för att bekräfta att VTA var noggrant riktad. Endast djur med lämpliga placeringar ingick i analyser (slutliga gruppstorlekar: erfaren saltlösning n = 8; erfaren naloxon n = 6). Tre ytterligare djur som fick intra-VTA naloxoninjektioner riktade utanför VTA gruppades ihop i en "missad" injektionsgrupp. Den missade gruppen analyserades separat för att fungera som anatomiska kontroller och Mann-Whitney U testet användes för att jämföra beteendet vid den sista testdagen med naloxon och koksaltbehandlade erfarna män.

Parning-associerad kontextuell cue-inducerad pERK-expression

Experimentell design.

Exponering för buret där manar förvärvat parningserfarenhet har visat sig orsaka MOR-aktivering i VTA och neural aktivitet i VTA och NAc (Balfour et al., 2004). Därför fungerar parningsmiljön som en konditionerad cue som förutsäger sexuell belöning. Den aktuella studien testade om MOR-aktivering under sexuell erfarenhet krävs för efterföljande konditionerad cue-inducerad neural aktivering. Naloxon eller saltlösning administrerades systemiskt (ip) 30 min före placering i parningsarenan och införandet av en mottaglig kvinna för parning (erfaren) eller före kontrollmanipulationen som bestod av placering i hanteringsburet utan presentation av honan (neutral miljö, naiv). Således skapades fyra experimentella grupper: Naive Sal, Naive NLX, Exp Sal ​​och Exp NLX. En vecka efter den slutliga parningssessionen var hälften av djuren i varje grupp utsatt för parningskammaren (exp male: sex-associerade konditionerade indikeringar) eller hanteringsbur (naiva män: icke-nonsalenta / neutrala signaler), medan den andra hälften inte exponerades för några signaler och istället kvar i hemburarna (för att bestämma baseline pERK-uttryck). Detta experimentella paradigm producerade 8-grupper: Naive Sal-No Cue, Naive Sal + Cue, Naive NLX-No Cue, Naive NLX + Cue, Exp Sal-No Cue, Exp Sal ​​+ Cue, Exp NLX-No Cue, Exp NLX + Cue (n = 4 vardera utom Naive NLX-No Cue, n = 3). Djur perfunderades 10-15 min efter cueexponering. Kontrolldjur avlägsnades från deras hemmabure och perfusionerades samtidigt.

Immunohistokemi.

Sektionering och immunhistokemi utfördes såsom beskrivits ovan. Här använde vi en kaninkolyklonal antikropp mot p42 och p44 MAP Kinases ERK1 och ERK2 (pERK; 1: 4 000; Cell Signal Technology). Den primära antikroppen har karakteriserats i stor utsträckning i litteraturen (Roux och Blenis, 2004; Murphy och Blenis, 2006; Frohmader et al., 2010b). Vidare förhindrade utelämnandet av den primära antikroppen all immunoreaktivitet och Western blot-analys av råtthjärnavävnad avslöjade två band vid lämpliga molekylvikter.

Dataanalys.

pERK-immunoreaktiva (-IR) -celler räknades i ett antal hjärnregioner med användning av ett kamera lucida ritningsrör fäst vid en Leica DMRD-mikroskop: NAc [kärna (C) och skal (S); 400 × 600 ^ m; medial prefrontal cortex; mPFC; anterior cingulatområde (ACA); prelimbisk cortex (PL); infralimbisk cortex (IL); 600 × 800 μm vardera], caudat-putamen (CP; 800 × 800 μm) och basolateral amygdala (BLA; 900 × 1200 μm; Balfour et al., 2004; Frohmader et al., 2010b; Pitchers et al., 2010b). Två sektioner räknades per hjärnregion och antalet celler i standardområdena för analyser beräknades sedan som antal celler per mm2. De två räkningarna var genomsnittliga per djur för beräkning av gruppmedel. Gruppmedelvärden inom sexuellt erfarna eller naiva grupper jämfördes med tvåvägs ANOVA [faktorer: läkemedelsbehandling (NLX eller Sal) och cue (cue eller no cue)] följt av post hoc jämförelser med användning av Holm-Sidak eller Mann-Whitney summan tester där det är lämpligt med en signifikansnivå av p <0.05. I NAc-skalet av sexuellt upplevda djur fanns det en stark trend mot faktorernas betydelse och sålunda gjordes parvisa jämförelser för att endast jämföra saltlösning (Sal-No Cue) och saltlösning (Sal + Cue).

Bilder.

Digitala bilder togs med en CCD-kamera (Macrofire, Optronics) kopplad till a Leica mikroskop (DM5000B) med inställningar för fast kamera. Bilder importerades till Adobe Photoshop 9.0-programvaran. Bilder ändrades inte på något sätt förutom justering av ljusstyrka och kontrast.

Resultat

Sex erfarenhetsinducerad förändring i VTA dopaminceller

Sexuell erfarenhet resulterade i en minskning av VTA dopamin soma storlek (Fig 1VÄXELSTRÖM). Sexuell erfarenhet reducerade avsevärt området och omkretsen av summan av VTA TH-IR-celler (område: F(1,31) = 23.068, p <0.001; omkrets, F(1,31) = 18.225, p <0.001). Det fanns också en viktig signifikant effekt av tiden (område: F(2,31) = 6.377, p = 0.005; omkrets, F(2,31) = 4.389, p = 0.021) och en signifikant växelverkan mellan erfarenhet och tid (område: F(2,31) = 5.284, p = 0.011; omkrets, F(2,31) = 4.347, p = 0.022). Parvisa jämförelser visade att området och omkretsen av TH-IR-celler var signifikant reducerade 1 och 7 d efter den sista dagen av sexuellt beteende hos sexuellt erfarna djur jämfört med sexuellt naiva kontroller [Fig 1B, område: p = 0.002 (1 d), p <0.001 (7 d); C, omkrets: p = 0.009 (1 d), p <0.001 (7 d)]. Effekten av sexuellt beteende försvann när den följs av perioden för belöningsavhållsamhet eftersom somastorleken på TH-IR-neuroner återgick till baslinjen 31 d efter den senaste parningstillfället (Fig 1B, område: p = 0.798; C, omkrets: p = 0.785). Sexupplevelsesinducerade förändringar upptäcktes inte i cirkularitet vid någon av tidpunkterna (Fig 1D). VTA dopamin soma storlek minskning var inte beroende av dagliga parning sessioner, eftersom parning erfarenhet under fem i veckan parning sessioner också producerade en minskad VTA dopamin soma storlek (Fig 2A,B, VA, område: p = 0.004; omkrets: p <0.001). Däremot påverkade inte sexupplevelsen TH-IR-somastorleken i substantia nigra (Fig 2C, I J, område: p = 0.13; omkrets: p = 0.16) eller förändrad soma-storlek i närliggande VTA-icke-TH-IR-neuroner (Fig 2D, VA, område: p = 0.46; omkrets: p =

Figur 1. 

Endogena opioidinducerad soma-storlek förändringar av VTA dopaminneuroner. ARepresentativa bilder av VTA-dopaminneuroner från sexuellt naiva och erfarna djur som visar minskningen i soma-storlek 7 d efter slutlig parningssession. Skala bar, 5 μm. Kvantitativa data som visar att sexuell erfarenhet (Exp, svarta stänger) orsakade en betydande minskning av området (B; i μm2) och omkrets (C; i μm) av VTA-dopaminceller, 1 d (Naive, Exp; n = 6) och 7 d (Naiv, n = 5; exp, n = 6), men inte 31 d (Naiv, n = 6; exp, n = 8) efter slutlig parning, jämfört med sexuellt naiva kontroller (Naive, White bars). Området reducerades till 84% hos erfarna män jämfört med naiva kontroller vid 1 eller 7 d. Perimeter reducerades till 91.6 och 90% i erfarna grupper jämfört med kontroll vid 1 och 7 d resp. Det var ingen effekt på cirkulariteten (D). Denna dopamincellplasticitet i området (E) och omkrets (F) förebyggdes av naloxon (NLX, n = 8), men inte saltlösning (Sal, n = 7) behandling under parning, 7 d efter slutlig parningssession jämfört med sexuellt naiva kontroller (Sal, n = 5; NLX, n = 6). Data representerar medelvärdet ± SEM; * indikerar signifikant skillnad jämfört med sexuellt naiva kontroller av samma dag (B, C) eller jämfört med saltlösningsbehandlade sexuellt naiva kontroller och naloxonbehandlade, sexuellt erfarna män (E, F).

Figur 2. 

Sexuell erfarenhet minskade inte soma storlek i substantia nigra dopamin neuroner eller VTA nondopamin neuroner. VTA TH-IR-neuron soma-område (A; i μm2) och omkrets (B; i μm) hos sexuellt naiva (vita) och erfarna (svarta) djur som fick erfarenhet genom parning två gånger per vecka i stället för under på varandra följande dagar. Substantia nigra TH-IR soma-område (C) och VTA icke-TH-IR soma-område (D) hos sexuellt naiva (vita) och erfarna (svarta) djur. Data representerar medelvärdet ± SEM; * indikerar signifikant skillnad jämfört med sexuellt naiva kontroller. Representativa bilder som visar TH-IR (bruna) neuroner i VTA av sexuellt naiva (E) och erfarna (F) män. G, HEn högre förstoringsbild av neuronen som indikeras av pilen i E och F respektive. Nissl-färgade neuroner visas i blått i dessa bilder. Representativa bilder som visar TH-IR-neuroner i SN av sexuellt naiv (I) och erfarna (J) män. Skalstänger: E-J, 20 ^ im.

Sexupplevelsesinducerad soma-storlek minskning av VTA-dopaminneuroner är beroende av opioidreceptoraktivering

Minskningen av VTA dopaminneuron soma-storlek orsakad av sexuell erfarenhet blockerades av den icke-selektiva MOR-antagonisten naloxon, administrerad före varje parningssession. Naloxonbehandling före parningstider hade en signifikant effekt på området (F(1,22) = 4.738, p = 0.041) och trender mot en signifikant effekt på omkretsen (F(1,22) = 2.892, p = 0.052). En signifikant interaktion mellan erfarenhet och naloxonbehandling konstaterades för området (F(1,22) = 5.578, p = 0.027) och omkrets (F(1,22) = 8.167, p = 0.009). Parvisa jämförelser visade att sexuell erfarenhet av saltlösningsbehandlade djur signifikant minskade området och omkretsen av VTA dopaminneuroner 7 d efter den sista parningssessionen jämfört med saltlösningsbehandlade sexuellt naiva män (Fig 1E, område: p = 0.018; F, omkrets: p = 0.007). Däremot skiljer sig sexuellt erfarna naloxonbehandlade djur inte från naloxonbehandlade naiva män (Fig 1E, område: p = 0.483; F, omkrets: p = 0.330). Dessutom sjönk summan av erfarna saltlösningsdjur betydligt jämfört med erfarna naloxondjur (Fig 1E, område: p = 0.002; F, omkrets: p = 0.002). Denna effekt av naloxon var specifik för sexuell erfarenhet, eftersom enbart naloxonbehandling inte påverkade TH-IR-cellens soma-storlek hos sexuellt naiva naloxonbehandlade män jämfört med saltlösningsbehandlade kontroller (Fig 1E,F). Vidare berodde denna effekt av naloxon på erfarenhetsinducerad reduktion av soma-storlek inte på effekterna av naloxon på sexuellt beteende, eftersom parningsbeteendet inte skilde sig signifikant mellan naloxon- och saltlösningsbehandlade hanar, förutom en längre tid att initiera parning efter utlösning (postutlösningsintervall) hos naloxonbehandlade män under den första och femte parningssessionen (p = 0.03 och p = 0.004, respektive). Både saltlösning- och naloxonbehandlade män copulerades till utlösning under var och en av de fem parningstiderna.

Sexuell erfarenhetsinducerad morfinbelöningstolerans

Effekterna av sexuell erfarenhet av VTA dopamin soma storlek genom verkan av EOP i VTA liknar de som rapporterats för exogena opiater (Sklair-Tavron et al., 1996; Russo et al., 2007). Därför testades det huruvida naturlig belöningsinducerad VTA-dopamincellplasticitet påverkar belöning för opiatmorfinen. Den sexuella erfarenheten orsakade faktiskt morfinbelöningstolerans, som liknar effekterna av kroniska opiater (Russo et al., 2007). Sexuellt erfarna män lyckades inte utveckla en CPP för 0.5 mg / kg morfindos; medan sexuella naiva män bildade en CPP för denna dos, vilket indikeras genom att tillbringa en större mängd tid i den morfinparade kammaren jämfört med koksaltkammaren under efterprovet (Fig 3; p = 0.039). Både sexuellt naiva och erfarna grupper spenderade en signifikant större mängd tid i den morfinparade kammaren jämfört med koksaltkammaren med högre doser morfin: 5.0 mg / kg (Fig 3; Naiv: p = 0.029; Exp: p = 0.012) och 10.0 mg / kg (Fig 3; Naiv: p <0.001; Exp: p =

Figur 3. 

Effekterna av sexuell erfarenhet på morfinbelöning. Tider som använts i saltlösning (Sal) eller morfinpar (Mor, 0.5, 5 eller 10 mg / kg kroppsvikt) kamrar under efterprovet hos sexuellt naiva (Naive, n = 10-13) eller erfaren (Exp, n = 9-13) män. Data presenterad som medelvärde ± SEM; * indikerar signifikant skillnad jämfört med Sal-parad kammare inom samma djur. NS, inte signifikant.

Sexupplevelsesinducerad förenkling av parningsbeteende är beroende av opioidreceptoraktivering

Resultaten hittills visar att EOP verkar i VTA under 5 dagliga korta parringssessioner orsakar plasticitet av VTA-dopaminneuronerna som liknar effekterna av kronisk morfin eller heroin-självadministration (Russo et al., 2007; Mazei-Robison et al., 2011). Vi antydde att reduktion av VTA dopamin soma-storlek är avgörande för belöningsinlärning och specifikt för sexupplevelsesinducerad underlättande av könsbeteende vad gäller motivation och prestanda. Denna hypotesen testades genom att blockera MOR genom att använda naloxon under parning och undersöka effekterna på underlättande av sexuellt beteende som inducerats av sexuell erfarenhet under de fem dagliga parningstiderna. Data presenteras i Figur 4 för den första och femte parringssessionen, eftersom det här är de data som bäst illustrerar erfarenhetsinducerad underlättande av parningsbeteende. Vidare testas de långsiktiga effekterna av naloxonbehandling under parningstiderna vid upprätthållandet av erfarenhetsinducerad underlättande av parning beteende, under ett slutligt parningstest 1 vecka senare. Figur 4A visar experimentell design. Det var en signifikant huvudverkan av parningssessionen på alla parametrar av könbeteende (monterings latens: F(2,55) = 11.286, p <0.001; intromission latens: F(2,55) = 8.767, p <0.001; ejakulationslatens: F(2,55) = 10.368, p <0.001) och naloxonbehandling vid latenser att montera (F(1,55) = 6.585, p = 0.013) och intromission (F(1,55) = 7.863, p = 0.007). Parvisa jämförelser visade att naloxonbehandling påverkade sexuellt beteende under den första parningssessionen eftersom naloxondjur hade signifikant längre latenser för att först montera (p = 0.002) och intromission (p = 0.002) jämfört med saltlösningskontrollen på den första dagen av parning. Denna naloxon-effekt på ursprungligt könsbeteende minskades av sexuell erfarenhet och observerades inte under några av de efterföljande parningssessionerna (Tabell 1). Dessutom hindrade naloxonadministrering före varje fem parringssessioner inte att förenkla sexuellt beteende med sexuell erfarenhet. I överensstämmelse med de förstärkande effekterna av sexuell erfarenhet uppvisade saltlösningsbehandlade män en minskad latens för att montera (Fig 4B; p = 0.032) intromission (Fig 4C; p = 0.033) och ejakulation (Fig 4D; p <0.001) under den femte parningstiden jämfört med den första parningstiden, vilket indikerade underlättande av sexuellt beteende. På liknande sätt uppvisade naloxonbehandlade män signifikant kortare latenser att montera (Fig 4B; p <0.001), intromission (Fig 4C; p <0.001) och utlösning (Fig 4D; p = 0.017) på femte jämfört med den första dagen. Dessutom skiljer sig naloxonbehandlade hanar inte från saltlösningskontrollerna vid någon av latensen under den femte parringssessionen.

Figur 4. 

Endogena opioider spelar en viktig roll i erfarenhetsinducerad underlättande av sexuellt beteende. A, Experimentell design. B-D, Sexuella beteendeparametrar för män behandlade med saltlösning (Sal, vita barer, n = 11) eller naloxon (NLX; svarta stänger, n = 12) med systemisk administrering. Data som visas är latens att montera (B; sekunder), intromission (C; sekunder) och ejakulation (D; sekunder) på dagar 1 och 5 på fem på varandra följande dagar av parning. Dessutom visas data för det slutliga parningstestet, 7 d efter den femte parningssessionen. Data presenteras som medelvärde ± SEM; + indikerar signifikant skillnad mellan dagarna 1 och 5 inom behandlingen; * indikerar signifikant skillnad mellan testdag och dag 5 inom behandling # indikerar signifikant skillnad mellan naloxon och saltlösningsgrupper inom dag.

Tabell 1. 

Naloxonadministrering före parning ökade latenser endast vid montering och intromission på den första dagen av parning

I motsats härtill störde naloxonbehandling under sexuell erfarenhetssession upprätthållandet av erfarenhetsinducerad underlättande av sexuellt beteende vid den slutliga parningstestdagen. Testdagen genomfördes 7 d efter slutlig parringssession i frånvaro av en naloxoninjektion. Salinbehandlade kontrollmänniskor uppvisade den förväntade erfarenhetsinducerade möjliggörandet av sexuellt beteende. Specifikt var latenserna för montering, intromission och ejaculation inte olika mellan femte parningssessionen och den sista testdagen (Fig 4B-D). Medan naloxonbehandlade män visade en signifikant ökning av latenser att montera (Fig 4B; p = 0.033), intromission (Fig 4C; p = 0.036) och ejakulation (Fig 4D; p = 0.049) på testdagen jämfört med femte parningssessionen. På provdagen konstaterades också att naloxondjur var signifikant långsammare än saltlösningsbehandlade hanar som visade sig med längre latenser att montera (Fig 4B; p = 0.017) och intromission (Fig 4C; p = 0.043). Således blockerade naloxonbehandling underhållet, men inte den initiala utvecklingen av erfarenhetsinducerad underlättande av sexuellt beteende. Dessa fynd indikerar en kritisk roll för EOP-inducerad VTA dopamin neuron plasticitet på långsiktigt uttryck av förstärkning av naturligt belöningsbeteende.

Flera ytterligare kontrollexperiment utfördes för att bestämma att effekterna av opioidreceptorblockad på förlust av långsiktig förstärkning av sexuellt beteende uppstod oberoende av brist på naloxonadministrering vid den slutliga parningstestdagen (Fig 5A,B) var specifika för förlust av långsiktiga, men inte kortsiktiga underhåll av parningsledning (Fig 5E,F), orsakades inte av den dagliga exponeringen för naloxon ensam (Fig 5C,D) och orsakades inte av förlust av sexuell belöning hos naloxonbehandlade män (Fig 5G,H). För det första att visa att förändrat sexuellt beteende vid det slutliga parningstestet inte berodde på frånvaron av naloxon, antingen administrerades naloxon eller saltlösning på den sista parningstestdagen till djur som fick parning parat med naloxon medan de fick sexuell erfarenhet (Fig 5A). Det var en signifikant huvudverkan av parningen dag på latenser att montera (Fig 5B; F(2,27) = 30.031, p = 0.038) och intromission (Tabell 2; F(2,27) = 10.686, p = 0.048). Det fanns ingen huvudsaklig effekt av parning dag vid latens till utlösning (Tabell 2; F(2,27) = 2.388, p = 0.109) På samma sätt som beskrivits ovan påverkades naloxonbehandling under parning inte underlättandet av sexuellt beteende under de första fem sexuella upplevelsessessionerna. Båda grupperna (saltlösning och naloxonbehandlade grupper som bestämdes genom behandling mottagen under det slutliga parningstestet, båda fick naloxon under parning) visade underlättat sexuellt beteende på dag 5 jämfört med dag 1 och visade signifikant kortare latenser till första montering (Fig 5B; salin: p = 0.033; naloxon: p = 0.014) och intromission (Tabell 2; salin: p = 0.034; naloxon: p = 0.026). Djur som fick antingen naloxon eller saltlösning vid den sista parningstestdagen hade längre latenser att montera (Fig 5B; salin: p = 0.018; naloxon: p = 0.029) och intromission (Tabell 2; salin: p = 0.019; naloxon: p = 0.020) jämfört med den femte dagen av parning erfarenhet. Administrationen av naloxon eller saltlösning på testdagen omedelbart före parning påverkar därför inte effekten av naloxonbehandling under sexuella erfarenhetssessioner och dämpning av långvarig förenkling av sexuellt beteende var identiskt med det som visades hos djur som inte fick någon injektion vid sista parningstestdagen (Fig 4).

Figur 5. 

Endogena opioider är viktiga för det långsiktiga uttrycket av erfarenhetsinducerad underlättande av sexuellt beteende. A, Experimentell design för experiment på effekten av NLX-behandling på testdagen. B, Beredningsfördröjning på dagar 1 och 5 på fem på varandra följande dagar av parning och sista parningstestdag (Test) efter saltlösning (grå) eller naloxon (svart) injektion. Data representerar medelvärdet ± SEM. * indikerar signifikant skillnad mellan dag 1 och dag 5 inom behandling. # indikerar signifikant skillnad mellan testdag och dag 5 inom behandling. C, Experimentell design för experiment för att testa effekten av förbehandling av naloxon ensam utan sexuell upplevelse på parningsbeteende. D, Beredskapslängd vid den slutliga parningstestdagen, 7-dagar efter 5-dagar med antingen saltlösning eller naloxoninjektion i frånvaro av parning. Data representerar medelvärdet ± SEM. E, Experimentell design för experiment för att testa om naloxonbehandling påverkade kortsiktigt visning av underlättat sexuellt beteende hos sexuellt erfarna djur. F, Beredskapslängd på dag 1 och dag 5 på fem på varandra följande dagar av parning och sista parningstestdag, 1 dag efter dag 5 i närvaro av saltlösning (grå) eller naloxon (svart) injektion. Data representerar medelvärdet ± SEM. * indikerar signifikant skillnad mellan dag 1 och dag 5 inom behandling. G, Experimentell design för experiment för att testa om naloxonbehandling blockerar de givande effekterna av sexuellt beteende. H, Tid förbrukad vid parning av parad kammare (i sekunder) under pretest (vit) och eftertest (svart) för djur som mottar antingen naloxon eller saltlösning före parning. Data representerar medelvärdet ± SEM; * indikerar signifikant skillnad jämfört med förtestning.

Tabell 2. 

Data som visas är latenser för intromission och ejakulation (sekunder) från kontrollexperiment som utförs för att bestämma att effekterna av MOR-blockad på förlust av långsiktig förstärkning av sexuellt beteende inträffade oberoende av brist på naloxonadministration vid den sista parningstestdagen

För att avgöra om det var naloxonbehandling vid parning med sexuell erfarenhet och inte upprepad för naloxon i sig som orsakade nedsättning av sexuellt beteende 7 d efter den sista behandlingen, fick sexuellt naiva djur antingen fem dagliga injektioner av naloxon eller salininjektioner före ett slutligt parningstest 7 d senare (Fig 5C). Inga signifikanta skillnader upptäcktes för någon parringsparameter mellan saltlösning och naloxon-förbehandlade grupper (Fig 5D; monterings latens; intromissions latens: saltlösning 139.7 ± 40.3 vs naloxon 121.83 ± 42.55; ejakulationslatens: saltlösning 887.9 ± 70.0 vs naloxon 1050.8 ± 327.31). Dessa resultat indikerar att enbart naloxon inte är tillräcklig för att förändra efterföljande sexuellt beteende, liknande bristen på effekter av naloxon enbart på VTA-dopaminneuronplasticitet.

Vi förutser att naloxonbehandling under förvärvet av sexuell erfarenhet stör det långsiktiga uttrycket av sexupplevelse-inducerad underlättande av sexuellt beteende. För att testa detta ytterligare testades effekterna av naloxonbehandling under parning vid efterföljande sexuellt beteende under ett slutligt parningstest, som endast utfördes 1 d efter sista parning (experimentell design; Fig 5E). Det fanns en signifikant huvudverkan av parningen dag på mounten (Fig 5F; F(2,20) = 19.780, p <0.001) och intromission latenser (Tabell 2; F(2,20) = 19.041, p <0.001). Det fanns ingen signifikant huvudeffekt av dagen på utlösningslatens (Tabell 2; F(2,20) = 3.042, p = 0.070). På samma sätt som beskrivits ovan visade alla män (trots saltlösning eller naloxonbehandling) underlättande av sexuellt beteende under de fem sexuella erfarenhetssessionerna som indikeras av betydligt kortare latenser att montera (Fig 5F; salin: p = 0.002; naloxon: p = 0.018) och intromission (Tabell 2; salin: p = 0.006; naloxon: p = 0.009) på dag 5 jämfört med dag 1. På samma sätt demonstrerades underlättat sexuellt beteende på testdag jämfört med dag 1 som indikerades med betydligt kortare latenser att montera (Fig 5F; salin: p = 0.001; naloxon: p = 0.020) och intromission (Tabell 2; salin: p = 0.004; naloxon: p = 0.009). Ännu viktigare, påverkade naloxonbehandling under parning inte signifikant sexuell erfarenhetsinducerad underlättande av könsbeteende vid provning av 1 d efter sexuell erfarenhet, oberoende av naloxonbehandling vid denna sista parningstestdag.

Slutligen testade vi möjligheten att naloxons försvagande effekter på det långsiktiga uttrycket av underlättat sexuellt beteende beror på en blockerande effekt av naloxon på de givande egenskaperna för sexuellt beteende. Emellertid förändrade naloxon som administrerades omedelbart före parning inte bildandet av CPP för parning (Fig 5G), vilket tyder på att naloxonbehandling inte förändrade sexuell belöning. Både saltlösnings- och naloxonbehandlade grupper bildade en signifikant CPP för sexuellt beteende, vilket indikeras av signifikant ökad tid förbrukad i sexparad kammare (Fig 5H; salin: p = 0.038; naloxon: p = 0.002) under efterprövningen jämfört med pretest. Därför utövar naloxon inte sin skadliga effekt på upprätthållandet av underlättat sexuellt beteende genom att blockera belöningen i samband med sexuellt beteende.

Förenkling av sexuellt beteende är beroende av EOP-åtgärder i VTA

För att bekräfta att EOP agerar specifikt i VTA för att inducera långvarig underlättande av sexuellt beteende, beskrivs den experimentella utformningen Figur 3A upprepades med intra-VTA naloxon-infusioner snarare än systemiska injektioner. Resultaten var identiska med systemisk administrering som beskrivits ovan. Det fanns en signifikant huvudverkan av parning dag på alla parametrar av kön beteende (Fig 6A, bergslängd: F(2,33) = 4.494, p = 0.019; Bintromission latens: F(2,33) = 4.042, p = 0.027; C, ejakulationslatens: F(2,33) = 5.309, p = 0.010) och intra-VTA naloxonbehandling vid latenser att montera (F(1,33) = 7.345, p = 0.011) och intromission (F(1,33) = 6.126, p = 0.019). Intra-VTA naloxon hindrade inte den initiala erfarenhetsinducerade möjliggörandet av sexuellt beteende under 5 d av parning, eftersom naloxonbehandlade män visade minskad latens för att montera (Fig 6A; p = 0.001), intromission (Fig 6B; p <0.001) och utlösning (Fig 6C; p = 0.001) på dag 5 jämfört med dag 1. Naloxonbehandlade hanar skilde sig inte från salinbehandlade män på den femte dagen av parning i någon av latensen. Intra-VTA naloxonbehandling, som systemisk administrering, orsakade signifikant ökad montering (Fig 6A; p <0.001) och intromission latenser (Fig 6B; p <0.001) den första parningsdagen jämfört med saltlösningbehandlade män, vilket inte observerades under efterföljande parningstillfällen (under vilka naloxon- och saltlösningsbehandlade män inte skilde sig åt). En oväntad iakttagelse var att i detta experiment visade saltlösningbehandlade män inte statistiskt signifikant underlättande av fördröjningar vid montering eller intromission (som visades i alla experiment som beskrivs ovan), och endast utlösningslatens kortades på den femte dagen jämfört med den första dagen (salin: p =

Figur 6. 

Endogena opioider i VTA medierar erfarenhetsinducerad underlättande av sexuellt beteende och dess långsiktiga underhåll. Sexuella beteendeparametrar för män behandlade med saltlösning (Sal, vita barer, n = 8) eller NLX (svarta staplar, n = 6) med intra-VTA-administrering. Data som visas är latens att montera (A), intromission (B) och ejakulation (C) på dagar 1 och 5 på fem på varandra följande dagar av parning. Dessutom visas data för den slutliga parningstestdagen, 7 d följande dag 5 i frånvaro av saltlösning eller naloxoninjektion. Data representerar medelvärdet ± SEM; + indikerar signifikant skillnad mellan dagarna 1 och 5 inom behandlingen; * indikerar signifikant skillnad mellan testdag och dag 5 inom behandling # indikerar signifikant skillnad mellan naloxon och Sal-grupper inom dag. Schematiska ritningar av korona VTA-sektioner (H, -4.60; I, -5.00; J, -5.25 från bregma) som indikerar intra-VTA-injektionsställen för alla djur i Experiment 5 (saltlösning, vit, naloxon, svart, Missad, grå), Använda mallritningar från Swanson Brain Maps (Swanson, 2004). Kanoner var bilaterala, men injektionsställen representeras ensidigt för att underlätta presentationen. fr, Fasciculus retroflexus; ML, medial lemniscus; SN, substantia nigra.

Intra-VTA naxolonbehandling blockerade underhållet av underlättat sexuellt beteende som observerades hos sexuellt erfarna män, liknande effekterna av systemisk naloxon. Specifikt, på den sista testdagen hade naloxonbehandlade hanar längre latenser att montera (Fig 6A; p = 0.011), intromission (Fig 6B; p = 0.010) och ejakulation (Fig 6C; p = 0.015) jämfört med deras femte parringssession och jämfördes med de saltlösningsbehandlade männen på den sista testdagen (Fig 6A, p = 0.006; B, p = 0.008). Däremot skiljer sig saltlösningsbehandlade djur inte i latenser för montering och intromission mellan den sista testdagen och dagen 5 för parning. Dessa effekter var specifika för leverans av naloxon till VTA, som män med cannulationsställen i närheten men inte inriktade på VTA (Fig 6D; n = 3) visade långvarig underlättande av sexuellt beteende som liknar saltlösningsbehandlade kontroller (ML, IL = 53 ± 6.245, EL = 389 ± 299.5 och signifikant olika jämfört med intra-VTA naloxondjur på den slutliga parningstestdagen IL: p = 0.029; EL: p =

EOP-åtgärd krävs för sex-associerad konditioninducerad neuralaktivering

Baserat på resultaten hittills förutsåg vi att EOP-aktivering i VTA under parningserfarenhet och efterföljande VTA dopamin soma-storleksminskning är avgörande för tillskrivningen av incitamentsalience för att mating belöningsrelaterade stimuli och följaktligen upprätthållandet av underlättat sexuellt beteende. För att testa denna hypotes undersöktes effekterna av blockering av opioidreceptorer under parningserfarenhet på neural aktivitet inducerad genom efterföljande exponering för konditionerade kontextuella signaler som predikterar sexuell belöning (könsrelaterade kontextuella signaler). Sexuellt naiva djur utsattes också för miljömässiga signaler, men dessa var inte förknippade med tidigare parningserfarenhet och var följaktligen neutrala signaler. Slutligen bestämdes baslinjen pERK-nivåer hos sexuellt erfarna och naiva kontrollgrupper som kvarstod i hemmaburen och inte utsattes för några signaler (-No Cue). Bekräfta och utöka tidigare resultat (Balfour et al., 2004), ökade exponeringen för kontextuell indikering i samband med tidigare könsbelöning avsevärt pERK-uttryck hos sexuellt erfarna män i NAc (Fig 7) och mPFC (Fig 8VÄXELSTRÖM), men orsakade inte neuronal aktivering i BLA (Fig 8D) eller CPu (data inte visad). Det fanns huvudsakliga effekter av cueexponering i NAc-kärnan (F(1,12) = 12.1941, p = 0.004), ACA (F(1,12) = 5.541, p = 0.038) och PL (F(1,12) = 5.241, p = 0.041) och naloxonbehandling i NAc-kärnan (F(1,12) = 6.511, p = 0.025), ACA (F(1,12) = 15.242, p = 0.002) och PL (F(1,12) = 7.336, p = 0.019). Det fanns betydande interaktion i NAc-kärnan (F(1,12) = 10.107, p = 0.008), ACA (F(1,12) = 16.060, p = 0.002), PL (F(1,12) = 8.235, p = 0.014) och IL ((F(1,12) = 6.965, p = 0.022). Först ökade parningsexponerad Cue-exponering signifikant pERK i saltlösningsbehandlade, sexuellt upplevda djur (Exp Sal ​​+ Cue) jämfört med kontroller som inte exponerades för några signaler och togs från hemburet (Exp Sal-No Cue) i NAc-kärnan (NAc-kärna)Fig 7A; p <0.001) och mPFC-underregioner ACA (Fig 8A; p = 0.001), PL (Fig 8B; p = 0.003) och IL (Fig 8C; p = 0.029). Däremot inducerade exponering för de kontextuella signalerna, som inte var associerade med sexuell belöning, i pärlor behandlade sexuellt naiva djur inte pERK i någon av hjärnområdena (Naive Sal + Cue jämfört med naiv Sal-No Cue; Fig. 7, 8), vilket visar att induktion av pERK är specifik för exponeringen av de sexuella erfarenhetsrelaterade signalerna. Dessutom förändrade inte sexuell erfarenhet ensam pEL-uttryck i någon av hjärnregionerna, eftersom det inte fanns några skillnader mellan grupper som togs från hemburarna, oavsett om de var sexuella eller erfarna, och behandlades med saltlösning eller naloxon.

Figur 7. 

Endogen opioidverkan erfordras för neuralt aktivering i NAc inducerad av könsrelaterade konditionerade indikeringar. Antal pERK-IR-celler per mm2 i kärnan accumbens kärna (A) och skal (B) hos sexuella naiva (vita) och erfarna (Exp, svarta) djur som förbehandlades med systemisk NLX eller saltlösning (Sal) under parningstider (Exp male) eller hanteringssessioner (Naive Male). Grupper exponerades antingen för kontextuella signaler (Cue), som var parningsrelaterade signaler i Exp-män och neutrala signaler i Naive-djur, eller hämtade från hemburarna (No Cue, indikerad genom brist på Cue-etikett). Data presenteras som medelvärde ± SEM; * indikerar signifikant skillnad jämfört med saltlösning-förbehandlade inga cue-exponerade kontroller (Naive Sal-No Cue och Exp Sal-No Cue); # indikerar signifikant skillnad jämfört med Sal-behandlad Cue-exponerad Exp-grupp (Exp Sal ​​+ Cue). Representativa bilder av pERK-IR-celler per mm2 i NAc-kärnan hos sexuellt erfarna män med Sal (C, D) eller NLX (E, F) som antingen tagits från hemburet (No Cue, C, E) eller exponeras för de parningssamhälliga kontextuella signalerna (Cue; D, F). N = 4 varje grupp förutom Naive NLX (No Cue), n = 3. AC, Anterior commissure. Skala bar, 100 μm.

Figur 8. 

Effekterna av naloxon på parning av cue-inducerad pERK-expression i andra VTA-målregioner. Antal pERK-IR-celler per mm2 hos sexuella naiva (vita) och erfarna (Exp, svarta) djur som förbehandlades med systemisk NLX eller saltlösning (Sal) under parningstider och utsattes för kontextuella signaler (Cue) eller hembur (inga signaler) i ACAA), PL (B), IL (C) och BLA (D). Data representerar medelvärdet ± SEM; * indikerar signifikant skillnad jämfört med saltlösning-förbehandlade inga cue-exponerade kontroller (Naive Sal-No Cue och Exp Sal-No Cue); # indikerar signifikant skillnad jämfört med Sal-behandlade cue-exponerade sexuellt naiva kontroller (Naive Sal + Cue).

Till stöd för vår hypotes dämpade naloxonbehandling under sexuell erfarenhet signifikant pERK-induktion genom de sexrelaterade konditionerade indikatorerna. pERK-uttryck i dessa naloxonbehandlade cue-exponerade erfarna män (Exp NLX + Cue) skilde sig inte från utgångspunkten pERK-uttryck i någon av de sexuellt naiva eller erfarna kontrollgrupperna som tagits från hemburarna (Naive Sal-No Cue eller Naive NLX- Ingen Cue). Dessutom var pERK-uttryck i de naloxonbehandlade cue-exponerade erfarna männen (Exp NLX + Cue) signifikant lägre jämfört med saltlösningsbehandlade cue-exponerade erfarna djur (Exp Sal ​​+ Cue) i NAc-kärnan (Fig 7A; p = 0.002) och mPFC-subregioner (Fig 8A, ACA: p <0.001; B, PL: p = 0.002; C, IL: p =

I NAc-skalet gav den tvåvägs ANOVA-analysen inte statistiskt signifikanta effekter av faktorerna cueexponering och naloxonbehandling. En parvis jämförelse visade emellertid att cuexponering inducerade pERK i den saltlösningsbehandlade, sexuellt upplevda gruppen (Exp SAL + Cue) jämfört med den nej cue-exponerade salin-naiva kontrollgruppen (Fig 7B; Naiv SAL-No Cue: p =

Diskussion

Den aktuella studien visar att EOP verkar i VTA under sexuellt beteende, ett naturligt belöningsbeteende, orsakade en robust men övergående reduktion i soma-storlek av VTA-dopaminceller. Reduktionen i soma-storlek observerades inte i VTA-icke-dopaminneuroner, eller i dopaminneuroner i närliggande substantia nigra, vilket tyder på att denna förändring var specifik för VTA-dopaminceller. Denna VTA-dopaminplasticitet framträder som den som inducerats av kronisk opiatexponering (Sklair-Tavron et al., 1996; Russo et al., 2007; Mazei-Robison et al., 2011) och orsakade liknande tolerans mot exogen opiat (morfin) belöning. Vi visade att VTA-dopaminplasticitet är kritisk för långsiktigt (underhåll) men inte korttidsutveckling, förstärkning av sexuellt beteende och belöningsrelaterad cue-inducerad neural aktivitet (PERK) i VTA-målregioner: NAc och mPFC. Dessa resultat tyder på en roll för VTA-dopaminplasticitet i det långsiktiga uttrycket av stimulansläget av naturliga belöningsprognoser eller belöningss minne.

Det har blivit väl dokumenterat att sexuell erfarenhet leder till underlättande av efterföljande sexuellt beteende, inklusive snabbare inledande av parning och ökad prestanda (Balfour et al., 2004; Pitchers et al., 2010a,b, 2012). Denna underlättande eller förstärkning av sexuellt beteende upprätthålls för minst 28 d efter parning (Pitchers et al., 2012). Dessutom har det visat sig att könsbeteende och konditionerade signaler som förutsäger sexbelöning orsakar MOR-internalisering i VTA och inducerar neuronal aktivering i hela mesolimbic-systemet, inklusive i VTA (dopamin och nondopaminneuroner), NAc, PFC och BLA (Balfour et al., 2004, 2006). Det är väletablerat VTA-dopaminneuroner spelar en avgörande roll vid inlärningen och tillskrivningen av incitamentsalivet av belöningsrelaterade stimuli (Berridge och Robinson, 1998; Berridge et al., 2009; Flagel et al., 2011) och är kritiska för belöningsprognos (Schultz, 2010). De aktuella fynden expanderar på vår nuvarande kunskap genom att visa att belöningsinducerad VTA-neuroplasticitet är kritisk för dessa funktioner och är beroende av MOR-aktivering av EOP i VTA. Det är för närvarande okänt vilken EOP är MOR-liganden som verkar i VTA under manligt sexuellt beteende. Även om både β-endorfin och enkefalin har blivit inblandade i incitamentmotivation för livsmedelsförstärkare (Hayward et al., 2002), detta återstår att vara etablerat för manligt sexuellt beteende. Vi har tidigare visat att p-endorfin-neuroner inte aktiveras under parning, och det finns inte heller ökning av POMC-mRNA; vilket tyder på att p-endorfin kanske inte är den kritiska EOP-verkan i VTA under parning (Davis et al., 2007). Denna VTA-dopaminplasticitet var väsentlig för neural aktivitet i mPFC, NAc och VTA efter exponering för de sexuella belöningsspecifika miljöanvisningarna. Dessutom var VTA-dopaminplasticitet kritisk för det långsiktiga uttrycket av ökad initiering och prestanda av sexuellt beteende. Däremot krävs inte VTA-neuroplasticitet orsakad av sexuell erfarenhet för hedonisk respons som sexbelöning (bestämd av CPP) och kortvarig underlättande av sexuell motivation och prestanda (under sexupplevelse eller 1 d senare) förblev intakt trots MOR-blockad under parningMehrara och Baum, 1990). Istället föreslår data att VTA dopaminneuroplasticitet medierar längre sikt (7 d efter senaste könserfarenhet; Pitchers et al., 2012) uttryck av "vilja" av könsbelöning och ökade motiverade svar på parningsljud (Miller och Baum, 1987; Berridge och Robinson, 1998).

Sexuellt erfarna djur visade korstolerans mot morfinbelöning, som liknar effekterna av hjul som körs i möss, ett annat naturligt givande beteende, en effekt som blockeras med naloxonbehandling (Lett et al., 2001, 2002) och bestämt sig för att vara beroende av VTA-dopamincellplasticitet (nuvarande fynd). På samma sätt som naturliga belöningar resulterar upprepad exponering för opiater morfin eller heroin i en transient minskning av VTA dopamin soma storlek (Sklair-Tavron et al., 1996; Spiga et al., 2003; Russo et al., 2007; Mazei-Robison et al., 2011). Vidare orsakar opiatexponering med korta återkallande perioder belöningstolerans, vilket impliceras av att högre doser av läkemedel krävs för att bilda belöningsföreningar (Shippenberg et al., 1987; Russo et al., 2007) och orsakar självförvaltande djur att eskalera läkemedelsintag (Ahmed et al., 2000; Walker et al., 2003). Följaktligen verkar EOP och opiater på vanliga neurala substrat för att inducera belöningstolerans under tidig uttagning, vilket kan återspegla en kompensatorisk homeostatisk mekanism för att motverka stimulering genom upprepad exponering (Koob och Le Moal, 2005). I motsats till detta, under långvarig opiatdrogabstinens, reverseras toleransen till en känslighet för de givande egenskaperna för läkemedlet (Harris och Aston-Jones, 2003; Aston-Jones och Harris, 2004; Harris och Gewirtz, 2004). Intressant är att sexuell upplevelse följd av en sexuppehållstid för 7-28 d har visat sig orsaka kors-sensibilisering för psykostimulant belöning (Pitchers et al., 2010a), som är beroende av parning-inducerad deltaFosB-expression och dopaminreceptor 1-aktivering i NAc (Pitchers et al., 2013). Därför orsakar sexuell belöningsupplevelse samtidig tolerans av opiatbelöning och psykostimulerande belöningssensibilisering, även om en längre sexuppehållstillstånd för morfinbelöningstolerans kvarstår att testas. Vi konstaterar att dessa motsatta effekter på läkemedelsbelöning kan förmedlas av olika former av neural plasticitet i de olika områdena av mesolimbic-systemet: VTA EOP-verkan och dopaminplasticitet förmedlar opiatbelöningstoleransen (aktuell studie), medan NAc deltaFosB-uttrycket reglerar psykostimulerande sensibilisering (Pitchers et al., 2013). Båda dessa händelser kan bidra till eskalering av droger (Ahmed och Koob, 1998, 1999; Ahmed et al., 2000, 2002, 2003; Walker et al., 2003).

De molekylära mekanismerna genom vilka EOP påverkar VTA-dopaminneuronerna under naturligt belöningsbeteende är fortfarande okända. IRS2-Akt-mTORC2-vägen är en viktig medlare av minskad somastorlek i VTA orsakad av upprepad morfin (Jaworski et al., 2005; Russo et al., 2007; Mazei-Robison et al., 2011). Upprepad morfinadministrationsinducerad förändring i storleken av dopaminneuroner i VTA kan förebyggas genom intra-VTA-infusioner av hjärn-härledd neurotrofisk faktor (BDNF; Sklair-Tavron och Nestler, 1995). BDNF aktiverar denna väg genom TrkB-signalering (Russo et al., 2007), ett receptor-kinas med hög affinitet för BDNF och en del av IRS2-Akt-vägen (Seroogy och Gall, 1993; Numan och Seroogy, 1999) och uttryckt på dopamin och GABA neuroner i VTA. Nedreglering av de olika komponenterna i IRS2-Akt-vägen med användning av viral vektorgenöverföringsteknik efterliknar effekterna av kronisk opiatexponering. Vidare kan effekterna av opiatexponering räddas genom att återställa denna signalväg (Russo et al., 2007) och överuttryck av en komponent av mTORC2 förhindrar morfininducerad reduktion av VTA dopamin soma (Mazei-Robison et al., 2011). Därför visar tidigare arbete som undersöker effekterna av kroniska opiater på VTA dopamin soma-storlek att morfininducerad nedreglering av IRS2-Akt-mTOR-vägen är både tillräcklig och nödvändig för denna effekt (Mazei-Robison och Nestler, 2012). Således är det frestande att spekulera att effekterna av sexuell erfarenhet av VTA-dopaminneuroplasticitet är likartade medierade av BDNF och IRS2-Akt-mTORC2-vägen.

Sammanfattningsvis visade den aktuella studien att VTA-neuroplasticitet orsakas av erfarenhet av naturligt givande beteende, särskilt genom upprepad manlig sexuell beteende. Specifikt verkar EOP i VTA för att minska dopamin soma-storleken, vilken antas vara associerad med ökad neural excitabilitet och mindre dopaminutmatning vilket resulterar i ett hypodopaminergt system och förändrar mesolimbiska systemet som fungerar som svar på signaler som är förutsägda för sexuell belöning. Vidare är VTA-neuroplasticitet avgörande för incitamentmotivationen och belöningsminne, men inte för den hedoniska inverkan av sexuellt beteende. Slutligen, VTA-neuroplasticitet orsakad av naturligt belöningsbeteende följt av en kort period av belöning avhållande inflytande opiat belöning och kan därför påverka sårbarheten för utveckling av narkotikamissbruk.

fotnoter

  • Erhölls januari 12, 2014.
  • Revisionen fick maj 17, 2014.
  • Godkänd maj 20, 2014.

  • Denna forskning stöddes av bidrag från Kanadas institut för hälsovetenskap till LMC och Naturvetenskaps- och ingenjörsforskningsrådet till KKP

  • Författarna förklarar inga konkurrerande ekonomiska intressen.

  • Korrespondens ska adresseras till Dr Lique M. Coolen, Universitetet i Mississippi Medical Center, Institutionen för fysiologi och biofysik, 2500 North State Street, Jackson, MS 39216-4505. [e-postskyddad]

Referensprojekt

  1. ↵
    1. Agmo A

    (1997) Mänskligt rått sexuellt beteende. Brain Res Brain Res Protoc 1: 203-209.

  2. ↵
    1. Ahmed SH,
    2. Koob GF

    (1998) Övergång från måttligt till alltför stort läkemedelsintag: förändring i hedonisk börvärde. Vetenskap 282: 298-300.

  3. ↵
    1. Ahmed SH,
    2. Koob GF

    (1999) Långvarig ökning av börvärdet för kokain självadministration efter eskalering hos råttor. Psychopharmacology 146: 303-312.

  4. ↵
    1. Ahmed SH,
    2. Walker JR,
    3. Koob GF

    (2000) Ständig ökning av motivationen att ta heroin hos råttor med en historia av drogupptrappning. Neuropsychopharmacology 22: 413-421.

  5. ↵
    1. Ahmed SH,
    2. Kenny PJ,
    3. Koob GF,
    4. Markou A

    (2002) Neurobiologiska bevis för hedonisk allostas i samband med eskalering av kokain. Nat Neurosci 5: 625-626.

  6. ↵
    1. Ahmed SH,
    2. Lin D,
    3. Koob GF,
    4. Parsons LH

    (2003) eskalering av kokain självadministration beror inte på förändrad kokain-inducerad kärnans accumbens dopaminnivåer. J Neurochem 86: 102-113.

  7. ↵
    1. Aston-Jones G,
    2. Harris GC

    (2004) Hjärnunderlag för ökat läkemedelssökande under långvarig uttagning. Neuro 47: 167-179.

  8. ↵
    1. Balfour ME,
    2. Yu L,
    3. Kyl LM

    (2004) Sexuellt beteende och sexrelaterade miljöanpassningar aktiverar mesolimbic systemet hos hanrotter. Neuropsychopharmacology 29: 718-730.

  9. ↵
    1. Balfour ME,
    2. Brown JL,
    3. Yu L,
    4. Kyl LM

    (2006) Potentiella bidrag från efferents från medial prefrontal cortex till neural aktivering efter sexuellt beteende hos manrottan. Neuroscience 137: 1259-1276.

  10. ↵
    1. Beitner-Johnson D,
    2. Guitart X,
    3. Nestler EJ

    (1992) Neurofilamentproteiner och det mesolimbiska dopaminsystemet: Allmän reglering av kronisk morfin och kronisk kokain i råtta ventral tegmentalområdet. J Neurosci 12: 2165-2176.

  11. ↵
    1. Berridge KC,
    2. Robinson TE

    (1998) Vad är dopaminens roll i belöning: hedonisk inverkan, belöningsbelöning eller incitamentsalience? Brain Res Brain Res Rev 28: 309-369.

  12. ↵
    1. Berridge KC,
    2. Robinson TE,
    3. Aldridge JW

    (2009) Dissecting components of belöning: "liking", "wanting" och lärande. Curr Opin Pharmacol 9: 65-73.

  13. ↵
    1. Blum K,
    2. Werner T,
    3. Carnes S,
    4. Carnes P,
    5. Bowirrat A,
    6. Giordano J,
    7. Oscar-Berman M,
    8. Guldm

    (2012) Sex, droger och rock'n'roll: hypoteser av vanlig mesolimbisk aktivering som en funktion av belöningsgenpolymorfier. J psykoaktiva droger 44: 38-55.

  14. ↵
    1. Chu NN,
    2. Zuo YF,
    3. Meng L,
    4. Lee DY,
    5. Han JS,
    6. Cui CL

    (2007) Perifer elektrisk stimulering reverserade cellstorleksreduktionen och ökad BDNF-nivå i det ventrala tegmentala området hos kroniska morfinbehandlade råttor. Brain Res 1182: 90-98.

  15. ↵
    1. Davis BA,
    2. Fitzgerald ME,
    3. Brown JL,
    4. Amstalden KA,
    5. Kyl LM

    (2007) Aktivering av POMC-neuroner under generell upphetsning men inte sexuellt beteende hos hanrotter. Behav Neurosci 121: 1012-1022.

  16. ↵
    1. Fiorino DF,
    2. Coury A,
    3. Phillips AG

    (1997) Dynamiska förändringar i kärnan bidrar till dopaminutflöde under Coolidge-effekten hos hanrotter. J Neurosci 17: 4849-4855.

  17. ↵
    1. Flagel SB,
    2. Clark JJ,
    3. Robinson TE,
    4. Mayo L,
    5. Czuj A,
    6. Willuhn jag,
    7. Akers CA,
    8. Clinton SM,
    9. Phillips PE,
    10. Akil H

    (2011) En selektiv roll för dopamin i stimulus-belöning lärande. Natur 469: 53-57.

  18. ↵
    1. Frohmader KS,
    2. Platser KK,
    3. Balfour ME,
    4. Kyl LM

    (2010a) Blanda nöjen: granskning av läkemedlets effekter på könsbeteende hos människor och djurmodeller. Horm Behav 58: 149-162.

  19. ↵
    1. Frohmader KS,
    2. Wiskerke J,
    3. Wise RA,
    4. Lehman MN,
    5. Kyl LM

    (2010b) Metamfetamin verkar på subpopulationer av neuroner som reglerar sexuellt beteende hos hanrotter. Neuroscience 166: 771-784.

  20. ↵
    1. Harris AC,
    2. Gewirtz JC

    (2004) Förhöjd rysning vid uttag från akut morfin: en modell för opiatuttag och ångest. Psychopharmacology 171: 140-147.

  21. ↵
    1. Harris GC,
    2. Aston-Jones G

    (2003) Ändrad motivation och lärande efter upptagning av opiat: Bevis för långvarig dysregulering av belöningsbehandling. Neuropsychopharmacology 28: 865-871.

  22. ↵
    1. Hayward MD,
    2. Pintar JE,
    3. Låg MJ

    (2002) Selektivt belöningsunderskott hos möss som saknar beta-endorfin och enkefalin. J Neurosci 22: 8251-8258.

  23. ↵
    1. Hoebel BG,
    2. Avena NM,
    3. Bocarsly ME,
    4. Rada P

    (2009) Naturlig beroende: En beteendemässig och kretsmodell baserad på sockerberoende hos råttor. J Addict Med 3: 33-41.

  24. ↵
    1. Hyman SE,
    2. Malenka RC,
    3. Nestler EJ

    (2006) Neurala mekanismer för missbruk: rollen som belöningsrelaterad inlärning och minne. Annu Rev Neurosci 29: 565-598.

  25. ↵
    1. Ikemoto S,
    2. Kohl RR,
    3. McBride WJ

    (1997) GABA (A) -receptorblockad i det främre ventrala tegmentala området ökar extracellulära nivåer av dopamin i kärnans accumbens av råttor. J Neurochem 69: 137-143.

  26. ↵
    1. Jaworski J,
    2. Spangler S,
    3. Seeburg DP,
    4. Hoogenraad CC,
    5. Sheng M

    (2005) Kontroll av dendritisk arborisering med fosfoinositid-3'-kinas-Akt-däggdjursmålet för rapamycinvägen. J Neurosci 25: 11300-11312.

  27. ↵
    1. Johnson SW,
    2. North RA

    (1992) Opioider exciterar dopaminneuroner genom hyperpolarisering av lokala interneuroner. J Neurosci 12: 483-488.

  28. ↵
    1. Klitenick MA,
    2. DeWitte P,
    3. Kalivas PW

    (1992) Reglering av somatodendritisk dopaminfrisättning i det ventrala tegmentala området med opioider och GABA: en in vivo mikrodialysstudie. J Neurosci 12: 2623-2632.

  29. ↵
    1. Koob GF,
    2. Le Moal M

    (2005) Plastisk belöning av neurokredsljus och den "mörka sidan" av narkotikamissbruk. Nat Neurosci 8: 1442-1444.

  30. ↵
    1. Lennette DA

    (1978) Ett förbättrat monteringsmedium för immunofluorescensmikroskopi. Am J Clin Pathol 69: 647-648.

  31. ↵
    1. Lett BT,
    2. Grant VL,
    3. Koh MT

    (2001) Naloxon dämpar den konditionerade platspreferensen inducerad av hjul som löper i råttor. Physiol Behav 72: 355-358.

  32. ↵
    1. Lett BT,
    2. Grant VL,
    3. Koh MT,
    4. Flynn G

    (2002) Tidigare erfarenhet med hjullöpning ger korstolerans mot den givande effekten av morfin. Pharmacol Biochem Behav 72: 101-105.

  33. ↵
    1. Matthews RT,
    2. Tysk likström

    (1984) Elektrofysiologiska bevis för excitation av råtta ventral tegmental area dopamin neurons av morfin. Neuroscience 11: 617-625.

  34. ↵
    1. Mazei-Robison MS,
    2. Koo JW,
    3. Friedman AK,
    4. Lansink CS,
    5. Robison AJ,
    6. Vinish M,
    7. Krishnan V,
    8. Kim S,
    9. Siuta MA,
    10. Galli A,
    11. Niswender KD,
    12. Appasani R,
    13. Horvath MC,
    14. Neve RL,
    15. Worley PF,
    16. Snyder SH,
    17. Hurd YL,
    18. Heja JF,
    19. Han MH,
    20. Russo SJ,
    21. et al.

    (2011) Roll för mTOR-signalering och neuronaktivitet i morfininducerad anpassning i dopaminneuroner i ventral tegmental area. Neuron 72: 977-990.

  35. ↵
    1. Mazei-Robison MS,
    2. Nestler EJ

    (2012) Opiatinducerad molekylär och cellulär plasticitet av ventral tegmental area och locus coeruleus catecholamine neurons. Cold Spring Harb Perspect Med 2: a012070.

  36. ↵
    1. Mehrara BJ,
    2. Baum MJ

    (1990) Naloxon stör uttrycket men inte förvärvet av hanrotter av ett konditionerat ställepreferenssvar för en ostrous kvinna. Psychopharmacology 101: 118-125.

  37. ↵
    1. Meisel RL,
    2. Mullins AJ

    (2006) Sexuell erfarenhet hos kvinnliga gnagare: Cellmekanismer och funktionella konsekvenser. Brain Res 1126: 56-65.

  38. ↵
    1. Miller RL,
    2. Baum MJ

    (1987) Naloxon hämmar parning och konditionerad platspreferens för en östlig kvinna i hanrotter kort efter kastration. Pharmacol Biochem Behav 26: 781-789.

  39. ↵
    1. Mitchell JB,
    2. Stewart J

    (1990) Underlättande av sexuellt beteende hos hanrottan i samband med intra-VTA-injektioner av opiater. Pharmacol Biochem Behav 35: 643-650.

  40. ↵
    1. Murphy LO,
    2. Blenis J

    (2006) MAPK-signal specificitet: rätt plats vid rätt tidpunkt. Trends Biochem Sci 31: 268-275.

  41. ↵
    1. Nestler EJ

    (2012) Transkriptionsmekanismer för narkotikamissbruk. Clin Psychopharmacol Neurosci 10: 136-143.

  42. ↵
  • ↵
    1. Paxinos G,
    2. Watson C

    (2013) Råtthjärnan i stereotaxiska koordinater (Academic, Boston), Ed 7.

  • ↵
    1. Platser KK,
    2. Balfour ME,
    3. Lehman MN,
    4. Richtand NM,
    5. Yu L,
    6. Kyl LM

    (2010a) Neuroplasticitet i mesolimbic systemet inducerad av naturlig belöning och efterföljande belöningsavstående. Biolpsykiatri 67: 872-879.

  • ↵
    1. Platser KK,
    2. Frohmader KS,
    3. Vialou V,
    4. Mouzon E,
    5. Nestler EJ,
    6. Lehman MN,
    7. Kyl LM

    (2010b) DeltaFosB i kärnan accumbens är avgörande för förstärkningseffekter av sexuell belöning. Genes Brain Behav 9: 831-840.

  • ↵
    1. Platser KK,
    2. Schmid S,
    3. Di Sebastiano AR,
    4. Wang X,
    5. Laviolette SR,
    6. Lehman MN,
    7. Kyl LM

    (2012) Erfarenhet av naturliga belöningar förändrar AMPA- och NMDA-receptordistributionen och funktionen i kärnan accumbens. PLoS One 7: e34700.

  • ↵
    1. Platser KK,
    2. Vialou V,
    3. Nestler EJ,
    4. Laviolette SR,
    5. Lehman MN,
    6. Kyl LM

    (2013) Naturliga och drogbelöningar agerar på gemensamma neurala plasticitetsmekanismer med DeltaFosB som en nyckelmedlare. J Neurosci 33: 3434-3442.

  • ↵
    1. Roux PP,
    2. Blenis J

    (2004) ERK och p38 MAPK-aktiverade proteinkinaser: en familj av proteinkinaser med olika biologiska funktioner. Microbiol Mol Biol Rev 68: 320-344.

  • ↵
    1. Russo SJ,
    2. Bolanos CA,
    3. Theobald DE,
    4. DeCarolis NA,
    5. Renthal W,
    6. Kumar A,
    7. Winstanley CA,
    8. Renthal NE,
    9. Wiley MD,
    10. Själv DW,
    11. Russell DS,
    12. Neve RL,
    13. Eisch AJ,
    14. Nestler EJ

    (2007) IRS2-Akt-vägen i dopaminneuron i midterbromsen reglerar beteendemässiga och cellulära reaktioner på opiater. Nat Neurosci 10: 93-99.

  • ↵
    1. Schultz W

    (2010) Multipla funktioner av dopaminneuroner. F1000 Biol Rep 2: 2.

  • ↵
    1. Seroogy KB,
    2. Gall CM

    (1993) Uttryck av neurotrofiner med medelhög dopaminerga neuroner. Exp Neurol 124: 119-128.

  • ↵
    1. Shippenberg TS,
    2. Bals-Kubik R,
    3. Herz A

    (1987) Motivationsegenskaper hos opioider: Bevis för att en aktivering av delta-receptorer förmedlar förstärkningsprocesser. Brain Res 436: 234-239.

  • ↵
    1. Sklair-Tavron L,
    2. Nestler EJ

    (1995) Motsatta effekter av morfin och neurotrofiner, NT-3, NT-4 och BDNF, på lokus coeruleus neuroner in vitro. Brain Res 702: 117-125.

  • ↵
    1. Sklair-Tavron L,
    2. Shi WX,
    3. Lane SB,
    4. Harris HW,
    5. Bunney BS,
    6. Nestler EJ

    (1996) Kronisk morfin inducerar synliga förändringar i morfologin för mesolimbiska dopaminneuroner. Proc Natl Acad Sci USA 93: 11202-11207.

  • ↵
    1. Spiga S,
    2. Serra GP,
    3. Puddu MC,
    4. Foddai M,
    5. Diana M

    (2003) Morfinavtryckningsinducerad abnormalitet i VTA: konfokal laserskanningsmikroskopi. Eur J Neurosci 17: 605-612.

  • ↵
    1. Swanson LW

    (2004) Hjärnkartor: Strukturen av råtthjärnan (Academic, San Diego), Ed 3.

  • ↵
    1. Tenk CM,
    2. Wilson H,
    3. Zhang Q,
    4. Platser KK,
    5. Kyl LM

    (2009) Sexuell belöning hos hanrotter: effekter av sexuell erfarenhet på konditionerade platspreferenser i samband med utlösning och intromissioner. Horm Behav 55: 93-97.

  • ↵
    1. Tzschentke TM

    (2007) Mäta belöning med CPP-paradigmet (CPP): uppdatering av det senaste decenniet. Addict Biol 12: 227-462.

  • ↵
    1. van Furth WR,
    2. van Ree JM

    (1996) Sexuell motivation: engagemang av endogena opioider i det ventrala tegmentala området. Brain Res 729: 20-28.

  • ↵
    1. van Furth WR,
    2. Wolterink G,
    3. van Ree JM

    (1995) Reglering av manligt sexuellt beteende: involvering av hjärnopioider och dopamin. Brain Res Brain Res Rev 21: 162-184.

  • ↵
    1. Walker JR,
    2. Chen SA,
    3. Moffitt H,
    4. Inturrisi CE,
    5. Koob GF

    (2003) Kronisk opioidexponering ger ökad självhantering av heroin hos råtta. Pharmacol Biochem Behav 75: 349-354.

  • ↵
    1. Young KA,
    2. Gobrogge KL,
    3. Liu Y,
    4. Wang Z

    (2011) Parobiologi av parbindning: Insikter från en socialt monogamisk gnagare. Front Neuroendocrinol 32: 53-69.

    •