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

KOMMENTARER: De DeltaFosB-studier vi ofta citerar fokuserade alla på nucleus accumbens (belöningscentrum) och fann att sex i stort sett aktiverar samma hjärnmekanismer som metamfetamin och kokain. Från den banbrytande studien av samma forskare ( Natural and Drug Rewards Act on Common Neural Plasticity Mechanisms with ΔFosB as a Key Mediator (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 sex gör med VTA. VTA är där de dopaminproducerande nervcellerna börjar – och de förgrenar sig till nucleus accumbens, frontala cortex och amygdala. I grund och botten är VTA källan (källan) till det mesta av vår dopamin. Se dessa två bilder av belöningskretsen: Bild 1 , Bild 2

Forskare fann att sex (klimax) får cellkropparna i VTA att krympa tillfälligt (hos män). Cellkroppar och deras dendriter utgör hjärnans grå substans. Det är precis vad heroinberoende gör med VTA (inte en engångsanvändning av heroin, utan kronisk heroinanvändning). Observera att samma krympning av VTA-cellkropparna sker 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 vid heroinberoende resulterar i lägre dopaminnivåer i nucleus accumbens – eller vad vi kallar desensibilisering . Forskarna administrerade morfin till råttorna för att bedöma deras reaktion (efter sex), men ingenting hände. Vanligtvis gillar råttorna morfinet mycket, men här var de tillfälligt desensibiliserade. Kort sagt, råttornas belöningskrets efter ejakulering var icke-responsiv mot den låga nivån av heroin. Forskarna 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. 25 juni 2014;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 missbruksdroger konvergerar på den mesolimbiska vägen och aktiverar en gemensam mekanism för neural plasticitet i nucleus accumbens. Kronisk exponering för opiater inducerar plasticitet i dopaminerga neuroner i det ventrala tegmentala området (VTA), vilket reglerar morfinbelöningstolerans.

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.

Först minskade sexuell erfarenhet VTA-dopamin i somastorlek 1 och 7 dagar, men inte 30 dagar efter den sista parningssessionen . Denna effekt blockerades med naloxon före varje parningssession; således var VTA-dopamincellernas plasticitet 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 fastställdes huruvida endogen opioidverkan medierar sexuell belöning och minne hos hanråttor behandlade med naloxon under parningserfarenhet, antingen systemiskt eller intra-VTA. Naloxon förhindrade inte den initiala erfarenhetsinducerade underlättandet av sexuellt beteende över upprepade parningssessioner, eller betingad platspreferens för parning. Naloxonbehandling dämpade dock det långsiktiga uttrycket av erfarenhetsinducerad underlättande av sexuellt beteende och neural aktivering i mesolimbiska områden inducerad av parningsassocierade betingade signaler.

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 nedströmsmål för de dopaminerga neuronerna i det ventrala tegmentala området (VTA). VTA-dopaminneuroner aktiveras under parning och efter exponering för betingade signaler som förutsäger sexuell belöning ( Balfour et al., 2004 ; Frohmader et al., 2010a ), genom endogen opioidpeptid (EOP)-bindning vid μ-opioidreceptorer (MOR; Matthews och German, 1984 ; Johnson och North, 1992 ; Klitenick et al., 1992 ; Ikemoto et al., 1997 ; Balfour et al., 2004 ). Därför orsakar exponering för betingade signaler som förutsäger sexuellt beteende frisättning av EOP och VTA-dopamincellaktivering, 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 ), minskad somastorlek hos 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 hos dopaminceller och minskad axoplasmisk transport och dopaminoutput till NAc ( Beitner-Johnson et al., 1992 ; Mazei-Robison et al., 2011 ). Dessa förändringar i VTA-dopaminneuroner orsakar morfinbelöningstolerans och är övergående eftersom de försvinner inom en månad efter drogavhållsamhet ( Russo et al., 2007 ). Det är för närvarande oklart om plasticiteten i VTA-dopaminneuroner är unik för opiaters verkningar eller om de också produceras genom frisättning av EOP under naturliga belöningsbeteenden.

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 Sprague-Dawley-hanråttor (200–225 g) erhölls från Charles River och hölls parvis i artificiellt upplysta rum med en 12-timmars ljus/mörker-cykel i alla experiment (ljuset släcktes kl. 10:00 förutom för morfintoleransexperimentet, ljuset släcktes kl. 17:00). Mat och vatten fanns tillgängligt ad libitum förutom under beteendetester. Stimulushonor ägglossades och implanterades subkutant med 5 % 5-β-östradiolbensoat SILASTIC-kapslar (1.98 mm innerdiameter, 0.5 cm längd, Dow-Corning). Injektioner av progesteron (subkutant, 500 μg i 0.1 ml sesamolja) administrerades 3–6 timmar före testet för att inducera sexuell mottaglighet. Alla procedurer 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 Healths riktlinjer för ryggradsdjur i forskning.

Tidskursen för VTA dopamin soma förändras storlek

Dagliga parningstider.

För att studera tidsförloppet för förändringar i dopaminneurons somastorlek i VTA, avlivades sexuellt erfarna och naiva djur 1, 7 eller 31 dagar ( n = 5–8 per grupp) efter den sista parningsdagen (erfarna) eller hantering (naiva). Sexuellt erfarna grupper matchades med avseende på sexuellt beteende under den sista parningssessionen, såväl som totalt antal ejakulationer under de fem sessionerna (medelvärde på 5 för varje grupp), och skilde sig inte åt i någon parameter för sexuellt beteende.

Parningstider.

Sexuellt naiva hanar tilldelades endera av två experimentella förhållanden: sexuellt naiva eller sexuellt erfarna. Sexuellt erfarna djur fick para sig fem gånger under en på varandra följande dag med mottagliga honor i rektangulära testburar (60 × 45 × 50 cm) tills de uppvisade ejakulation eller upp till 1 timme (beroende på vilket som inträffade först). Burarna rengjordes noggrant med 70 % etanollösning och nytt strö tillsattes mellan parningstillfällena. Sexuellt beteende utfördes under mörkerfasen (2–6 timmar efter att mörkrets inträde). Endast djur som ejakulerade under minst fyra av de fem parningstillfällena ansågs vara sexuellt erfarna och inkluderades i experimenten. Alla parningstillfällen observerades och sexuellt beteende registrerades. Antalet uppfödningar (M), intromissioner (IM), uppfödningslatens (ML; tid från introduktion av honan till första uppfödningen), intromissionslatens (IL; tid från introduktion av honan till första intromissionen) och ejakulationslatens (EL; tid från första intromission till ejakulation) registrerades ( Agmo, 1997 ). Naiva djur placerades i en ren testbur i 1 timme samtidigt med sexuellt erfarna hanar som parade sig i samma rum, så att de exponerades för avlägsna honlukter och liknande nivåer av störningar och miljömässig nyhet som erfarna hanar.

Immunofluorescensmärkning.

Djuren djupsövdes med natriumpentobarbital (270 mg/kg, ip) och perfunderades intrakardiellt med 50 ml 0.9 % saltlösning, följt av 500 ml 4 % paraformaldehyd i 0.1 mL natriumfosfatbuffert (PB). Hjärnorna togs ut och postfixerades i 1 timme vid rumstemperatur (RT) i samma fixativ, och doppades sedan i 20 % sackaros och 0.01 % natriumazid i 0.1 mL PB för förvaring vid 4 °C. Koronala sektioner skars vid 35 μm på en frysmikrotom (H400R, Microm) och samlades in i fyra parallella serier i kryoskyddande lösning (30 % sackaros, 30 % etylenglykol i 0.1 mL PB) och förvarades sedan vid 20 °C. Alla inkubationer utfördes vid RT med försiktig omrörning och rikliga sköljningar med 0.1 mL PBS, pH 7.35, mellan inkubationerna. Sektionerna exponerades för 1 % H₂O₂ i 10 minuter för att förstöra endogena peroxidaser, och blockerades sedan i 1 timme 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 rumstemperatur i en mus-tyrosinhydroxylas (TH)-antikropp (1:20 000; Millipore ) . Efter inkubation med primär antikropp inkuberades sektionerna i AlexaFluor 555-konjugerad get-anti-mus-antikropp (1:100; Invitrogen, Eugene, OR) i 30 minuter. Slutligen tvättades snitten med 0.1 m PB, monterades på Superfrost Plus-glas, torkades och täckglasades med gelvatol innehållande antiblekningsmedlet 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 med 40× förstoring vid tre rostrala till kaudala nivåer ( Balfour et al., 2004 ). Inga skillnader upptäcktes mellan celler på de olika nivåerna. Somastorleken hos TH-IR-neuroner analyserades med hjälp av ImageJ (National Institutes of Health). Medelarea, perimeter och cirkularitet mättes enligt beskrivningen av Sklair-Tavron et al. (1996) . I genomsnitt 25 celler per djur (kombinerat alla 3 VTA-nivåer) analyserades och endast celler med en tydligt synlig cellkärna inkluderades. För varje djur beräknades medelarea, perimeter och cirkularitet. För statistisk analys användes en tvåvägs ANOVA [faktorer: sexuell erfarenhet (sexerfaren eller sexnaiv) och tid (1, 7 eller 31 dagar)] följt av post hoc -jämförelser med Holm-Sidak-metoden med en signifikansnivå på 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 om användning av känsliga färgningstekniker med immunoperoxidas och kromogendetektion också skulle möjliggöra visualisering av förändringar i TH-IR-somatstorlek. Perfusion och vävnadsbearbetning utfördes enligt beskrivningen ovan. Efter behandling med 1 % H2O2 och PBS + inkuberades snitten över natten vid rumstemperatur i en polyklonal tyrosinhydroxylas (TH)-antikropp från mus (1:20 000; Millipore ). Efter inkubation med primär antikropp inkuberades snitten med biotinkonjugerad get-anti-kanin-IgG (1 timme, 1:500 i PBS+; Vector Laboratories), avidin-biotin-pepparrotsperoxidas (1 timme, ABC Elite; 1:1 000 i PBS; Vector Laboratories) och 3,3'-diaminobensidintetrahydroklorid (10 min, 0.02 %, DAB; Sigma-Aldrich) förstärkt med nickelsulfat i (0.02 % i 0.1 m PB) med väteperoxid (0.015 %). Snitten tvättades noggrant i 0.1 m PB för att avsluta reaktionen och monterades på kodade Superfrost plus-glas (Fisher) med 0.3 % gelatin i ddH2O . Efter dehydrering täcktes alla objektglas med DPX-monteringsmedel (dibutylftalatxylen; Sigma-Aldrich).

Dataanalys: neuron soma storlek.

TH-IR-celler analyserades med avseende på area, perimeter och cirkularitet enligt beskrivningen ovan. Dessutom analyserades TH-IR-celler i substantia nigra (SN), i samma snitt som användes för analys av VTA TH-IR-celler. Slutligen, efter analys av VTA- och SN TH-IR-celler, motfärgades snitten med kresylviolett och icke-TH-IR-celler analyserades med samma metoder som beskrivits ovan. Skillnader mellan naiva och erfarna grupper jämfördes med tvåsidiga Student's t- test med en signifikansnivå på 0.05.

Effekter av naloxon på erfarenhetsinducerad dopamin somastorreduktion

För att avgöra om MOR spelade en roll i sexuellt erfarna förändringar i dopaminneurons soma-storlek orsakade av sexuella erfarenheter, blockerades MOR under sexuellt beteende. Hälften av djuren fick sexuell erfarenhet, medan den andra hälften hanterades men förblev sexuellt naiva. Sexuellt erfarna djur fick para sig 5 dagar i följd. Inom de sexuellt erfarna och naiva grupperna behandlades djuren med den icke-selektiva MOR-antagonisten naloxon (10 mg/kg, subkutant; Sigma-Aldrich, löst i 0.9 % saltlösning) eller saltlösning 30 minuter före introduktion av honan (erfaren) eller före hantering (naiva); varigenom fyra experimentgrupper skapades: sexuellt naiv saltlösning (Naiv Sal), sexuellt naiv naloxon (Naiv NLX), sexuellt erfaren saltlösning (Exp Sal) och sexuellt erfaren naloxon (Exp NLX; n = 5–8 per grupp). Naloxonbehandling hade inga statistiskt signifikanta effekter på någon parameter för sexuellt beteende, på någon av de 5 dagarna, och naloxon- och saltlösningsbehandlade grupper var identiska i sexuell erfarenhet. Alla djur avlivades via intrakardiell perfusion 7 dagar efter den sista parningssessionen. Sektionering, immunhistokemi och dataanalys (tvåvägs ANOVA; faktorer: sexupplevelse och läkemedelsbehandling) för dopaminsomastorlek utfördes enligt beskrivningen ovan.

Morfin konditionerad plats preferens

Experimentell design.

Tidigare visade Russo et al. (2007) att kronisk morfin inducerar tolerans mot morfinbelöning. Eftersom sexuell erfarenhet och kronisk morfin orsakar liknande minskningar av dopaminneurons storlek i VTA, testades den funktionella relevansen av de könsinducerade morfologiska förändringarna för morfinbelöning. Sexuellt erfarna och naiva djur delades in i sex olika experimentgrupper ( n = 9–13 per grupp) baserat på sexuellt beteende (sexuellt naiva eller erfarna) och morfindos (0.5, 5.0 eller 10.0 mg/kg, ip) och testades för morfininducerad betingad platspreferens (CPP).

Morfin-CPP.

Konditionering ägde rum 1 dag efter den sista parningstillfället och grupperna matchades för sexuell prestation under den sista parningstillfället. Det använda CPP-paradigmet bestod av ett förtest, konditioneringsdagar och ett eftertest, och apparaten baserades på Tenk et al. (2009) . Kortfattat bestod CPP-apparaten (MED Associates) av tre distinkta kammare. Mellan varje session rengjordes apparaten noggrant med 70 % etanollösning för att minimera kvarvarande luktsignaler. För att fastställa individuella preferenser genomfördes ett förtest under vilket djuren fick fri tillgång till hela apparaten i 15 minuter. Som grupp visade djuren inte signifikant preferens för en specifik kammare, men varje enskilt djur hade en liten initial preferens. Råttor som visade en betydande preferens för en av kamrarna (>200 s skillnad mellan tid som tillbringades i var och en av kamrarna; <5 % av djuren) under förtestet exkluderades från studien. Under konditioneringen parades läkemedlet ihop med antingen en initialt föredragen eller en icke-föredragen kammare med hjälp av ett opartiskt paradigm ( Tzschentke, 2007 ) och djuren hölls i kamrarna i 30 minuter. Djuren injicerades med saltlösning (ip) på morgonen (9:00 till 12:00) och hölls i kammaren med saltlösning (kontroll). På eftermiddagen (1:00–4:00) injicerades djuren med morfin (ip, 0.5 mg/kg, 5.0 mg/kg eller 10.0 mg/kg; morfinsulfat löst i 0.9 % saltlösning, Johnson Matthey) och hölls i kammaren med morfin. Djuren utsattes för två dagars konditionering. Nästa dag (3 dagar efter parningens sista dag) genomfördes ett eftertest, procedurmässigt identiskt med förtestet. För statistisk analys jämfördes tiden som spenderades i den morfinparade kammaren under eftertestet med tiden som spenderades i den saltlösningsparade kammaren under eftertestet för sexuellt naiva eller erfarna hanar inom varje dos med hjälp av ett parat t- test. p < 0.05 ansågs statistiskt signifikant. Ytterligare kontrollgrupper av sexuellt naiva och erfarna djur fick saltlösning i både parade och oparade kammare för att fungera som negativa kontroller. Inga skillnader i tid mellan kamrarna detekterades 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 bibehålls i 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 parningssessionerna ( n = 12 vardera) enligt beskrivningen ovan. En vecka efter den sista parningssessionen genomfördes ett sista parningstest under vilket alla djur fick para sig tills en utlösning eller upp till 1 timme. Ingen naloxon- eller saltlösningsbehandling administrerades före parning på den sista testdagen. Parningsparametrar jämfördes för att avgöra om naloxon påverkade antingen erfarenhetsinducerad underlättande av parning (dag 1 vs dag 5) eller upprätthållande av denna underlättande (dag 5 vs test) med hjälp av en tvåvägs ANOVA [faktorer: behandling (saltlösning kontra naloxon) och dag (dag 1, dag 5 eller test)] och Holm-Sidak-metoden för post hoc- jämförelser. För alla statistiska tester ansågs p < 0.05 vara statistiskt signifikant.

Ytterligare kontrollexperiment

Systemisk naloxon på testdagen.

För att visa att förändrat sexuellt beteende på den sista parningstestdagen inte berodde på avsaknaden av naloxon, administrerade vi antingen naloxon eller saltlösning på den sista parningstestdagen till djur som fick parning i kombination med naloxon medan de fick sexuell erfarenhet. Mer specifikt fick alla djur naloxoninjektion (10 mg/kg, subkutant) 30 minuter före parning till en utlösning under 5 på varandra följande dagar. På testdagen 7 dagar senare fick ungefär hälften av djuren en injektion av naloxon (10 mg/kg, n = 7) eller saltlösning ( n = 6) 30 minuter innan introduktionen av en mottaglig hona. Sexuellt beteende observerades och registrerades. Parningsparametrar jämfördes för att avgöra om naloxon påverkade antingen sexupplevelseinducerad underlättande av parning (dag 1 vs dag 5) eller upprätthållande av denna underlättande (dag 5 vs test) med hjälp av en tvåvägs ANOVA [faktorer: behandling (saltlösning kontra naloxon) och dag (dag 1, dag 5 eller test)] och Holm-Sidak-metoden för post hoc- jämförelser. För alla statistiska tester ansågs p < 5 % vara statistiskt signifikant.

Effekter av naloxon på kortvarigt uttryck av underlättat sexuellt beteende.

Effekterna av naloxonbehandling (10 mg/kg, subkutant) under parning testades på efterföljande sexuellt beteende under en sista parningstestdag, som utfördes endast 1 dag efter den sista parningen (saltlösning, n = 5; naloxon, n = 4).

Systemisk naloxonbehandling.

För att avgöra om upprepad behandling med enbart naloxon orsakar försämrat sexuellt beteende 7 dagar efter den sista behandlingen, fick sexuellt naiva djur fem dagliga naloxon (10 mg/kg, subkutant) eller koksaltlösningsinjektioner under på varandra följande dagar före ett parningstest 7 dagar efter den sista naloxon- eller koksaltlösningsinjektionen. På denna sista testdag fick djuren ingen injektion. Sexuellt beteende observerades och registrerades enligt beskrivningen ovan. Parningsparametrar jämfördes mellan grupperna med hjälp av oparade t- test. För alla statistiska tester ansågs p < 5 % 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.

Sexbeteendet parades ihop med den initialt icke-föredragna kammaren. På ett motviktssätt fick varje djur en injektion av naloxon ( n = 12) eller saltlösning ( n = 11) 30 minuter innan de fick tillgång till en mottaglig hona. Den genomsnittliga varaktigheten av parningsperioden var ~13 minuter. En minut efter ejakulation placerades djuret i den parade kammaren i 30 minuter. På den andra konditioneringsdagen fick djuren en injektion av antingen naloxon eller saltlösning (beroende på vilket de fick före parning) och placerades i den oparade kammaren i 30 minuter. Därefter genomfördes ett eftertest, identiskt med förtestet. För att bestämma kammarpreferens jämfördes tiden som spenderades i den parade kammaren under förtestet och eftertestet. För statistisk analys användes parade t- test för att jämföra preferens- och skillnadspoäng, och tiden i den parade kammaren under förtestet och eftertestet för att avgöra om en signifikant CPP bildades för sexuellt beteende. p < 0.05 ansågs vara signifikant.

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

Experimentell design.

För att avgöra om EOP-verkan specifikt i VTA var ansvarig för effekterna av sexuella erfarenhetsinducerade förändringar på sexuellt beteende, genomgick djuren lokal infusion av naloxon eller saltlösning i VTA före fem dagliga parningssessioner. Beteendeparadigmet liknade det systemiska naloxonexperimentet. Sexuellt erfarna djur fick para sig under 5 på varandra följande dagar fram till en utlösning eller upp till 1 timme. Femton minuter innan den receptiva honan introducerades fick hanråttorna bilaterala infusioner av antingen naloxon (10 μg/μl per hemisfär; 0.5 μl volym; löst i 0.9 % saltlösning) eller saltlösning (0.5 μl per hemisfär). Bilaterala mikroinjektioner administrerades med en flödeshastighet av 0.5 μl/min under ett intervall på 1 minut följt av ytterligare 1 minut med injektionskanylen kvar på plats för diffusion. Injektionskanylen ersattes sedan med attrappkanylen och dammkåpan. En vecka efter den sista parningsdagen (testdagen) parade alla djur sig igen till utlösning utan infusion av naloxon eller saltlösning. Figur 3 A visar den experimentella designen. Dataanalysen utfördes enligt beskrivningen i ett systemiskt naloxonexperiment.

Kanaloperation.

Hanråttor sövdes med en intraperitoneal injektion (0.1 ml/kg) av ketamin (0.87 mg/ml) och xylazin (0.13 mg/ml) och placerades i en stereotaxisk apparat (Kopf Instruments). Bilaterala 21-gauge styrkanyler (Plastics One) sänktes ner genom små borrhål i skallen in 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) . Kanylerna säkrades med dental akryl som fästes på tre skruvar som satt i skallen. Djuren fick en 2 veckors återhämtningsperiod och hanterades dagligen för att vänja sig vid hanterings- och injektionsprocedurer som användes under beteendetestning.

Kanadens placering verifiering.

Placeringen av kanylerna undersöktes med TH-immunfärgning för att bekräfta att VTA var korrekt riktad. Endast djur med korrekt placering inkluderades i analyserna (slutliga gruppstorlekar: erfarna saltlösning n = 8; erfarna naloxon n = 6). Ytterligare tre djur som fick naloxoninjektioner intra-VTA riktade utanför VTA grupperades i en "missad" injektionsgrupp. Den missade gruppen analyserades separat för att fungera som anatomiska kontroller och Mann-Whitney U -test användes för att jämföra beteendet på sista testdagen med naloxon- och saltlösningsbehandlade erfarna hanar.

Parning-associerad kontextuell cue-inducerad pERK-expression

Experimentell design.

Exponering för buren där hanar förvärvat parningserfarenhet har visat sig orsaka MOR-aktivering i VTA och neural aktivitet i VTA och NAc ( Balfour et al., 2004 ). Parningsmiljön fungerar därför som en betingad signal som förutsäger sexuell belöning. Den aktuella studien testade om MOR-aktivering under sexuell erfarenhet krävs för efterföljande betingad signalinducerad neural aktivering. Naloxon eller saltlösning administrerades systemiskt (ip) 30 minuter före placering i parningsarenan och introduktionen av en mottaglig hona för parning (erfaren), eller före kontrollmanipulationen som bestod av placering i hanteringsburen utan presentation av honan (neutral miljö; naiv). Således skapades fyra experimentgrupper: Naiv Sal, Naiv NLX, Exp Sal ​​och Exp NLX. En vecka efter den sista parningssessionen exponerades hälften av djuren i varje grupp för parningsburen (Exp hanar: könsassocierade betingade signaler) eller hanteringsburen (naiva hanar: icke-framträdande/neutrala signaler), medan den andra hälften inte exponerades för några signaler och istället stannade kvar i hemmaburarna (för att bestämma baslinjens pERK-uttryck). Detta experimentella paradigm producerade 8 grupper: Naiv Sal-Ingen Cue, Naiv Sal+Cue, Naiv NLX-Ingen Cue, Naiv NLX+Cue, Exp Sal-Ingen Cue, Exp Sal+Cue, Exp NLX-Ingen Cue, Exp NLX+Cue ( n = 4 vardera förutom Naiv NLX-Ingen Cue, n = 3). Djuren perfunderades 10–15 minuter efter exponering för cue. Kontrolldjuren togs bort från sina burar och perfunderades samtidigt.

Immunohistokemi.

Sektionering och immunohistokemi utfördes enligt beskrivningen ovan. Här använde vi en polyklonal kaninantikropp mot p42- och p44 MAP-kinaserna ERK1 och ERK2 (pERK; 1:4 000; Cell Signaling Technology). Den primära antikroppen har karaktäriserats utförligt i litteraturen ( Roux och Blenis, 2004 ; Murphy och Blenis, 2006 ; Frohmader et al., 2010b ). Dessutom förhindrade utelämnandet av den primära antikroppen all immunreaktivitet och Western blot-analys av råtthjärnvävnad avslöjade två band vid lämpliga molekylvikter.

Dataanalys.

pERK-immunoreaktiva (-IR) celler räknades i ett antal hjärnregioner med hjälp av ett camera lucida-ritrör fäst vid ett Leica DMRD-mikroskop: NAc [kärna (C) och skal (S); 400 × 600 μm; medial prefrontal cortex; mPFC; främre cingulära området (ACA); prelimbisk cortex (PL); infralimbisk cortex (IL); 600 × 800 μm vardera], caudatus–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 standardanalysområdena beräknades sedan som antal celler per mm² . De två antalen beräknades med medelvärdet per djur för beräkning av gruppmedelvärden. Gruppmedelvärden inom sexuellt erfarna eller naiva grupper jämfördes med hjälp av tvåvägs ANOVA [faktorer: läkemedelsbehandling (NLX eller Sal) och signal (signal eller ingen signal)] följt av post hoc -jämförelser med Holm-Sidak- eller Mann-Whitney-sumtesterna där så var lämpligt med en signifikansnivå på p < 0.05. I NAc-skalet hos sexuellt erfarna djur fanns det en stark trend mot faktorernas betydelse och därför genomfördes parvisa jämförelser för att endast jämföra saltlösningsgrupper (Sal-No Cue) och saltlösningssignaler (Sal+Cue).

Bilder.

Digitala bilder togs med en CCD-kamera (Macrofire, Optronics) ansluten till ett Leica- mikroskop (DM5000B) med fasta kamerainställningar. Bilderna importerades till Adobe Photoshop 9.0. Bilderna 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: FLagring = 23.068, p <0.001; omkrets, FLagring = 18.225, p <0.001). Det fanns också en viktig signifikant effekt av tiden (område: FLagring = 6.377, p = 0.005; omkrets, FLagring = 4.389, p = 0.021) och en signifikant växelverkan mellan erfarenhet och tid (område: FLagring = 5.284, p = 0.011; omkrets, FLagring = 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 (FLagring = 4.738, p = 0.041) och trender mot en signifikant effekt på omkretsen (FLagring = 2.892, p = 0.052). En signifikant interaktion mellan erfarenhet och naloxonbehandling konstaterades för området (FLagring = 5.578, p = 0.027) och omkrets (FLagring = 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 på VTA-dopaminsomats 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 om naturlig belöningsinducerad VTA-dopamincellplasticitet påverkar belöningen för opiaten morfin. Sexuell erfarenhet orsakade faktiskt morfinbelöningstolerans, liknande effekterna av kroniska opiater ( Russo et al., 2007 ). Sexuellt erfarna män misslyckades med att utveckla en CPP för en morfindos på 0.5 mg/kg; medan sexuellt naiva män bildade en CPP för denna dos, vilket indikeras av att de tillbringade en större mängd tid i den morfinparade kammaren jämfört med den saltlösningsparade kammaren under eftertestet ( Fig. 3 ; p = 0.039). Både sexuellt naiva och erfarna grupper tillbringade signifikant längre tid i den morfinparade kammaren jämfört med den saltlösningsparade kammaren med högre doser morfin: 5.0 mg/kg ( Fig. 3 ; Naiva: p = 0.029; Exp: p = 0.012) och 10.0 mg/kg ( Fig. 3 ; Naiva: p < 0.001; Exp: p = 0.002).

Figur 3. 

Effekterna av sexuell erfarenhet på morfinbelöning. Tider som spenderats i saltlösnings- (Sal) eller morfinparade (Mor; 0.5, 5 eller 10 mg/kg kroppsvikt) kammare under eftertestet hos sexuellt naiva (naiva, n = 10–13) eller erfarna (exp, n = 9–13) hanar. Data presenteras som medelvärde ± SEM; * indikerar signifikant skillnad jämfört med Sal-parad kammare inom samma djur. NS, Ej 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: FLagring = 11.286, p <0.001; intromission latens: FLagring = 8.767, p <0.001; ejakulationslatens: FLagring = 10.368, p <0.001) och naloxonbehandling vid latenser att montera (FLagring = 6.585, p = 0.013) och intromission (FLagring = 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 avgörande roll i den erfarenhetsinducerade underlättandet av sexuellt beteende. A , Experimentell design. B – D , Sexuella beteendeparametrar för hanar behandlade med saltlösning (Sal, vita staplar, n = 11) eller naloxon (NLX; svarta staplar, n = 12) med systemisk administrering. Data som visas är latens till montering ( B ; sekunder), intromission ( C ; sekunder) och ejakulation ( D ; sekunder) på dag 1 och 5 av fem på varandra följande parningsdagar. Dessutom visas data för det sista parningstestet, 7 dagar efter den femte parningstillfället. Data presenteras som medelvärde ± SEM; + indikerar signifikant skillnad mellan dag 1 och 5 inom behandlingen; * indikerar signifikant skillnad mellan testdag och dag 5 inom behandlingen; # indikerar signifikant skillnad mellan naloxon- och saltlösningsgrupperna inom dagen.

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; FLagring = 30.031, p = 0.038) och intromission (Tabell 2; FLagring = 10.686, p = 0.048). Det fanns ingen huvudsaklig effekt av parning dag vid latens till utlösning (Tabell 2; FLagring = 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 för att testa effekten av NLX-behandling på testdagen. B , Uppgångslatens på dag 1 och 5 av fem på varandra följande parningsdagar och sista parningstestdagen (Test) efter saltlösning (grå) eller naloxon (svart) injektion. Data representerar medelvärde ± SEM. * indikerar signifikant skillnad mellan dag 1 och dag 5 inom behandlingen. # indikerar signifikant skillnad mellan testdagen och dag 5 inom behandlingen. C , Experimentell design för experiment för att testa effekten av enbart naloxonförbehandling utan sexuell erfarenhet på parningsbeteendet. D , Uppgångslatens på sista parningstestdagen, 7 dagar efter 5 dagar med antingen saltlösning eller naloxoninjektion i frånvaro av parning. Data representerar medelvärde ± SEM. E , Experimentell design för experiment för att testa om naloxonbehandling påverkade den kortsiktiga uppvisningen av underlättat sexuellt beteende hos sexuellt erfarna djur. F , Mount-latens på dag 1 och dag 5 av fem på varandra följande parningsdagar och sista parningstestdagen, 1 dag efter dag 5 i närvaro av injektion av saltlösning (grå) eller naloxon (svart). Data representerar medelvärde ± SEM. * indikerar signifikant skillnad mellan dag 1 och dag 5 inom behandlingen. G , Experimentell design för experiment för att testa om naloxonbehandling blockerade de belönande effekterna av sexuellt beteende. H , Tid tillbringad i parningskammaren (i sekunder) under förtestet (vitt) och eftertestet (svart) för djur som fick antingen naloxon eller saltlösning före parning. Data representerar medelvärde ± SEM; * indikerar signifikant skillnad jämfört med förtestet.

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 i kombination med sexuell erfarenhet och inte upprepad med naloxon i sig som orsakade försämrat sexuellt beteende 7 dagar efter den sista behandlingen, fick sexuellt naiva djur antingen fem dagliga injektioner av naloxon eller saltlösningsinjektioner före ett slutligt parningstest 7 dagar senare ( Fig. 5 C ). Inga signifikanta skillnader detekterades för någon parningsparameter mellan saltlösnings- och naloxonbehandlade grupper ( Fig. 5 D ; monteringslatens; intromissionslatens: 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 naloxon ensamt inte är tillräckligt för att förändra efterföljande sexuellt beteende, liknande avsaknaden av effekter av naloxon ensamt på VTA-dopaminneurons plasticitet.

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; FLagring = 19.780, p <0.001) och intromission latenser (Tabell 2; FLagring = 19.041, p <0.001). Det fanns ingen signifikant huvudeffekt av dagen på utlösningslatens (Tabell 2; FLagring = 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 dämpande effekter på det långsiktiga uttrycket av underlättat sexuellt beteende beror på en blockerande effekt av naloxon på de belönande egenskaperna hos sexuellt beteende. Emellertid förändrade naloxon som administrerades omedelbart före parning inte bildandet av CPP för parning ( Fig. 5 G ), vilket tyder på att naloxonbehandling inte förändrade den sexuella belöningen. Både saltlösnings- och naloxonbehandlade grupper bildade en signifikant CPP för sexuellt beteende, vilket indikeras av en signifikant ökad tid i könsparat kammare ( Fig. 5 H ; saltlösning: p = 0.038; naloxon: p = 0.002) under eftertestet jämfört med förtestet. 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: FLagring = 4.494, p = 0.019; Bintromission latens: FLagring = 4.042, p = 0.027; C, ejakulationslatens: FLagring = 5.309, p = 0.010) och intra-VTA naloxonbehandling vid latenser att montera (FLagring = 7.345, p = 0.011) och intromission (FLagring = 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 bibehållande. Sexuella beteendeparametrar för hanar behandlade med saltlösning (Sal, vita staplar, n = 8) eller NLX (svarta staplar, n = 6) med intra-VTA-administrering. Data som visas är latens till montering ( A ), intromission ( B ) och ejakulation ( C ) på dag 1 och 5 av fem på varandra följande parningsdagar. Dessutom visas data för den sista parningstestdagen, 7 dagar efter dag 5 i frånvaro av saltlösning eller naloxoninjektion. Data representerar medelvärde ± SEM; + indikerar signifikant skillnad mellan dag 1 och 5 inom behandlingen; * indikerar signifikant skillnad mellan testdag och dag 5 inom behandlingen; # indikerar signifikant skillnad mellan naloxon- och Sal-grupperna inom dagen. Schematiska ritningar av koronala 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), med hjälp av mallritningar från Swanson Brain Maps ( Swanson, 2004 ). Kanylerna var bilaterala, men injektionsställena representeras unilateralt 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 (FLagring = 12.1941, p = 0.004), ACA (FLagring = 5.541, p = 0.038) och PL (FLagring = 5.241, p = 0.041) och naloxonbehandling i NAc-kärnan (FLagring = 6.511, p = 0.025), ACA (FLagring = 15.242, p = 0.002) och PL (FLagring = 7.336, p = 0.019). Det fanns betydande interaktion i NAc-kärnan (FLagring = 10.107, p = 0.008), ACA (FLagring = 16.060, p = 0.002), PL (FLagring = 8.235, p = 0.014) och IL ((FLagring = 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 krävs för neural aktivering i NAc inducerad av könsassocierade betingade signaler. Antal pERK-IR-celler per mm² i nucleus accumbens kärna ( A ) och skal ( B ) hos sexuellt naiva (vita) och erfarna (Exp; svarta) djur som förbehandlades med systemisk NLX eller saltlösning (Sal) under parningssessioner (Exp-hanar) eller hanteringssessioner (naiva hanar). Grupperna exponerades antingen för kontextuella signaler (Cue), vilka var parningsassocierade signaler hos Exp-hanar och neutrala signaler hos naiva djur, eller togs från hemmaburarna (No Cue; indikerat av avsaknad av Cue-label). Data presenteras som medelvärde ± SEM; * indikerar signifikant skillnad jämfört med saltlösningsförbehandlade kontroller utan signalexponering (Naiv 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 togs från hemmaburen (ingen signal, C, E) eller exponerades för de parningsassocierade kontextuella signalerna (signal; D , F ). N = 4 i varje grupp utom Naiv NLX (ingen signal), n = 3. ac, främre kommissur. Skalstreck, 100 μm.

Figur 8. 

Effekterna av naloxon på parningssignalinducerat pERK-uttryck i andra VTA-målregioner. Antal pERK-IR-celler per mm² hos sexuellt naiva (vita) och erfarna (Exp; svarta) djur som förbehandlades med systemisk NLX eller saltlösning (Sal) under parningssessioner och exponerades för kontextuella signaler (Cue) eller hemmabur (inga signaler) i ACA ( A ), PL ( B ), IL ( C ) och BLA ( D ). Data representerar medelvärde ± SEM; * indikerar signifikant skillnad jämfört med saltlösningsförbehandlade kontroller utan signaler (Naiv Sal-Ingen signaler och Exp Sal-Ingen signaler); # indikerar signifikant skillnad jämfört med Sal-behandlade, signaler-exponerade, sexuellt naiva kontroller (Naiv Sal+signaler).

Till stöd för vår hypotes dämpade naloxonbehandling under sexuell erfarenhet signifikant pERK-induktionen av de könsassocierade betingade signalerna. pERK-uttryck hos dessa naloxonbehandlade, signalexponerade erfarna hanar (Exp NLX+Cue) skilde sig inte från baslinjens pERK-uttryck i någon av de sexuellt naiva eller erfarna kontrollgrupperna som tagits från hemmaburarna (Naiv Sal-No Cue eller Naiv NLX-No Cue). Dessutom var pERK-uttryck hos de naloxonbehandlade, signalexponerade erfarna hanarna (Exp NLX+Cue) signifikant lägre jämfört med saltlösningsbehandlade, signalexponerade erfarna djur (Exp Sal+Cue) i NAc-kärnan ( Fig. 7 A ; p = 0.002) och mPFC-subregionerna ( Fig. 8 A , ACA: p < 0.001; B , PL: p = 0.002; C , IL: p = 0.015).

I NAc-skalet gav den tvåvägs ANOVA-analysen inte statistiskt signifikanta effekter av faktorerna signalexponering och naloxonbehandling. En parvis jämförelse visade dock att signalexponering inducerade pERK i den saltlösningsbehandlade gruppen med sexuellt erfarna patienter (Exp SAL+Cue) jämfört med den saltlösningsnaiva kontrollgruppen som inte exponerats för signal ( Fig. 7 B ; Naiv SAL-Ingen signal: p = 0.0163).

Diskussion

Den aktuella studien visar att EOP som verkar i VTA under sexuellt beteende, ett naturligt belöningsbeteende, orsakade en kraftig men övergående minskning av somastorleken hos VTA-dopaminceller. Minskningen av somastorlek observerades inte i VTA-icke-dopaminneuroner, inte heller i dopaminneuroner i den närliggande substantia nigra, vilket tyder på att denna förändring var specifik för VTA-dopaminceller. Denna VTA-dopaminplasticitet verkar likna den som induceras 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 avgörande för långsiktig (underhåll) men inte kortsiktig (utveckling), förstärkning av sexuellt beteende och belöningsassocierad signalinducerad neural aktivitet (pERK) i VTA-målregioner: NAc och mPFC. Dessa fynd tyder på en roll för VTA-dopaminplasticitet i det långsiktiga uttrycket av incitamentsframträdanden hos naturliga belöningsprediktiva signaler eller belöningsminne.

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 mediator av minskad somastorlek i VTA orsakad av upprepad morfin ( Jaworski et al., 2005 ; Russo et al., 2007 ; Mazei-Robison et al., 2011 ). Upprepad morfinadministrering inducerade förändringar i storleken på dopaminneuroner i VTA kan förebyggas genom intra-VTA-infusioner av hjärnderiverad neurotrofisk faktor (BDNF; Sklair-Tavron och Nestler, 1995 ). BDNF aktiverar denna väg genom TrkB-signalering ( Russo et al., 2007 ), ett receptorkinas 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 hjälp av viral vektorgenöverföringsteknik härmar effekterna av kronisk opiatexponering. Dessutom 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-dopaminsomat ( Mazei-Robison et al., 2011 ). Därför visar tidigare arbete som undersöker effekterna av kroniska opiater på VTA-dopaminsomatstorlek att morfininducerad nedreglering av IRS2-Akt-mTOR-vägen är både tillräcklig och nödvändig för denna effekt ( Mazei-Robison och Nestler, 2012 ). Det är således frestande att spekulera i att effekterna av sexuell erfarenhet på VTA-dopamin-neuroplasticitet medieras på liknande sätt 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.

    •