Natural and Drug Rewards Act om gemensamma neurala plasticitetsmekanismer med ΔFosB som nyckelmedlare (2013)

Denna studie undersökte effekterna av sexuell belöning på DeltaFosB och effekterna av DeltaFosB på sexuellt beteende och belöning. De standardmolekylära förändringar som är kända för att inträffa med narkotikamissbruk befanns vara desamma som förekommer med sex. Med andra ord utvecklades DeltaFosB för sexuella stimuli, men droger kapar just samma mekanism. Detta avslutar debatten om hur narkotikamissbruk skiljer sig från beteendemissbruk och hur beteendemissbruk helt enkelt är tvång (vad det än betyder). Samma kretsar, samma mekanismer, samma cellulära förändringar, samma associerade beteenden - med mindre skillnader.

J Neurosci. 20 februari 2013;33(8):3434-3442.

FULLSTUDIE

Pitchers KK , Vialou V , Nestler EJ , Laviolette SR , Lehman MN , Coolen LM.

Källa

Institutionen för anatomi och cellbiologi, Schulich School of Medicine and Dentistry, University of Western Ontario, London, Ontario N6A 3K7, Kanada, Department of Molecular & Integrative Physiology, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan 48109, Fishberg Department of Neuroscience and Friedman Brain Institute, Mount Sinai School of Medicine, New York, New York 10029, och avdelningarna för neurobiologi och anatomiska vetenskaper och fysiologi och biofysik, University of Mississippi Medical Center, Jackson, Mississippi 39216.

Abstrakt

Droger som orsakas av missbruk inducerar neuroplasticitet i den naturliga belöningsvägen, särskilt nucleus accumbens (NAc), vilket orsakar utveckling och uttryck av beroendeframkallande beteende. Nyligen genomförda bevis tyder på att naturliga belöningar kan orsaka liknande förändringar i NAc, vilket tyder på att droger kan aktivera plasticitetsmekanismer som delas med naturliga belöningar, och möjliggör ett unikt samspel mellan naturliga och drogrelaterade belöningar.

I den här studien demonstrerar vi att sexuell erfarenhet hos hanrotter följt av korta eller långvariga perioder av förlust av könsbelöning orsakar förbättrad amfetaminbelöning, vilket indikeras av sensibiliserad konditionerad platspreferens för amfetamin med låg dos (0.5 mg / kg). Dessutom var uppkomsten, men inte det längre termiska uttrycket, av förbättrad amfetaminbelöning korrelerad med en övergående ökning av dendritiska spines i NAc. Därefter etablerades en kritisk roll för transkriptionsfaktorn ΔFosB i sexupplevelse-inducerad förstärkt amfetaminbelöning och associerade ökningar i dendritiska ryggrad på NAc-neuroner med användning av viral vektorgenöverföring av dominant-negativ bindningspartner ΔJunD. Vidare demonstrerades att sexuell erfarenhetsinducerad förstärkt läkemedelsbelöning, ΔFosB och spinogenes är beroende av parning-inducerad dopamin D1-receptoraktivering i NAc. Farmakologisk blockad av D1-receptor, men inte D2-receptor, i NAc under sexuellt beteende dämpad ΔFosB induktion och förhindrad ökad spinogenes och sensibiliserad amfetaminbelöning.

Sammantaget visar dessa fynd att missbruksdroger och naturliga belöningsbeteenden verkar på vanliga molekylära och cellulära plasticitetsmekanismer som kontrollerar sårbarhet för drogberoende, och att denna ökade sårbarhet medieras av ΔFosB och dess transkriptionella mål nedströms.

Beskrivning

Naturliga belöningsbeteenden och läkemedelsbelöning konvergerar på en gemensam nervväg, det mesolimbiska dopamin-systemet (DA), där nukleinspärren (NAc) spelar en central roll (Kelley, 2004). Narkotika av missbruk inducerar neuroplasticitet i mesolimbic systemet, vilket spelar en förmodad roll vid övergången från narkotikamissbruk till narkotikamissbruk (Hyman et al., 2006; Kauer och Malenka, 2007; Kalivas, 2009; Chen et al., 2010; Koob och Volkow, 2010; Wolf, 2010a; Mameli och Luscher, 2011). Det har antagits att droger och naturliga belöningar inte aktiverar samma neuroner i mesolimbic systemet, och sålunda aktiverar dessa läkemedel unikt och förändrar denna krets (Cameron och Carelli, 2012). Det har dock blivit allt tydligare att natur- och drogbelöningar påverkar mesolimbiska systemet på både likartade och olika sätt som möjliggör ett samspel mellan naturlig belöning, specifikt sexbelöning, och effekterna av droger av missbruk (Frohmader et al., 2010a; Pitchers et al., 2010a; Olsen, 2011).

Sexuellt beteende är mycket givande ( Tenk et al., 2009 ),

Dessa fynd tyder på att erfarenheter av naturliga och läkemedelsbelöningar delar gemensamma mekanismer för neural plasticitet, vilket i sin tur påverkar sårbarheten mot missbruk.

Målet med den aktuella studien var att fastställa de cellulära mekanismer som medierar plasticitet inducerad av sexuella erfarenheter, vilket i sin tur orsakar ökad drogbelöning. Mer specifikt undersöktes transkriptionsfaktorn ΔFosB:s roll eftersom den är involverad i effekterna av både naturliga och drogrelaterade belöningar ( Nestler et al., 2001 ; Werme et al., 2002 ; Olausson et al., 2006 ; Wallace et al., 2008 ; Hedges et al., 2009 ; Pitchers et al., 2010b ). Dessutom undersöktes dopamin D1-receptorernas (D1R) roll för neural plasticitet inducerad av sexuella erfarenheter eftersom NAc ΔFosB-induktion och ökad ryggradstäthet efter administrering av psykostimulantia uttrycks i D1R-innehållande neuroner ( Lee et al., 2006 ; Kim et al., 2009 ) och är beroende av D1R-aktivering ( Zhang et al., 2002 ).

Här använde vi viralt vektormedierat uttryck av en dominant-negativ bindande partner för ΔFosB, diOlistic-märkning och farmakologiska manipuleringar för att testa hypotesen att de kors-sensibiliserande effekterna av sexuell upplevelse följd av belöningsavstående på förstärkt Amph-belöning medieras av en D1R-beroende induktion av ΔFosB i NAc och efterföljande ökning av NAc-ryggradens densitet. Tillsammans ger fynden bevis för att naturliga och drogbelöningar delar gemensamma mekanismer för neural plasticitet, med ΔFosB som en kritisk mediator.

Material och metoder

Djur.

Vuxna manliga (225-250 g vid ankomst) och kvinnliga (210-220 g) Sprague Dawley-råttor (Charles River Laboratories) hölls i plexiglasburar i samma könspar under hela experimenten, under temperatur- och fuktighetsreglering och på en 12 / 12 h ljus / mörk cykel med mat och vatten fritt tillgängligt. Kvinnliga partners för parningstider var ovariektomerade och fick subkutana implantat innehållande 5% östradiolbensoat (Sigma-Aldrich) och injektioner av 500 μg progesteron (i 0.1 ml sesamolja, Sigma-Aldrich) 4 h före testning. Alla förfaranden godkändes av djurhälso- och användningskommittéerna vid University of Western Ontario och University of Michigan och överensstämde med de kanadensiska rådet om djurvård och nationella institut för hälsoriktlinjer som inbegriper ryggradsdjur i forskning.

Sexuellt beteende.

Parningssessioner ägde rum under den tidiga mörka fasen (mellan 2 och 6 timmar efter den mörka periodens början) under svagt rött ljus, i rena testburar (60 × 45 × 50 cm). Hanråttor parade sig till ejakulation under 4 eller 5 dagliga parningssessioner. Fem sessioner valdes eftersom vi tidigare har visat att detta paradigm orsakar långsiktig underlättande av sexuellt beteende ( Pitchers et al., 2010b ), korssensibilisering mot Amph-lokomotorisk aktivitet ( Pitchers et al., 2010a ) och belöning ( Pitchers et al., 2010a ). Ejakulation valdes som slutpunkt för varje parningssession eftersom vi tidigare visat att den är avgörande för effekterna av sexupplevelse på Amph-lokomotorisk sensibilisering ( Pitchers et al., 2010a ), vilket inte inträffade när djuren fick para sig med honor utan att uppvisa ejakulation. Parametrar för sexuellt beteende (dvs. latens till första uppstigningen, intromission och ejakulation, samt antal uppstigningar och intromissioner) registrerades enligt tidigare beskrivning ( Pitchers et al., 2010b ). För alla experiment matchades sexuellt erfarna grupper med avseende på sexuellt beteende (totalt antal ejakulationer och latens till ejakulation under varje parningssession). Efter den femte parningssessionen förblev hanarna inrymda hos partners av samma kön och fick inte para sig under sexabstinensperioder på 1, 7 eller 28 dagar. Djur som förblev sexuellt naiva hanterades och inrymdes i samma rum som sexuellt erfarna hanar. Dessutom placerades naiva kontroller i rena testburar i en timme under 5 dagar i följd, utan tillgång till en mottaglig hona.

ΔFosB-uttryck.

Djuren djupsövdes (natriumpentobarbital; 390 mg/kg; ip) och perfunderades intrakardiellt med 50 ml 0.9 % saltlösning, följt av 500 ml 4 % paraformaldehyd (Sigma-Aldrich) i 0.1 mL fosfatbuffert (PB) för tidpunkts- och DR-antagonistexperimenten. Hjärnorna togs bort och postfixerades i 1 timme vid rumstemperatur i samma fixativ, och förvarades sedan vid 4 °C i 20 % sackaros och 0.01 % natriumazid i 0.1 mL PB. För DR-antagonistexperimenten togs hjärnorna bort och halverades längs sagittalaxeln. En halva förvarades i PB och användes för DiOlistics, och den andra bearbetades för ΔFosB. Koronala sektioner (35 μm) skars med en frysmikrotom (Microm H400R), samlades in i fyra parallella serier i kryoskyddande lösning (30 % sackaros och 30 % etylenglykol i 0.1 m PB) och förvarades vid −20 °C. Fritt flytande sektioner tvättades noggrant med 0.1 m PBS, pH 7.35, mellan inkubationerna, och alla steg skedde vid rumstemperatur. Sektionerna exponerades för 1 % H2O2 ( 10 min) och inkubationslösning (1 timme; PBS innehållande 0.1 % BSA, Fisher; och 0.4 % Triton X - 100, Sigma-Aldrich ) . Sektionerna inkuberades sedan över natten i pan-FosB kanin polyklonal antikropp (1:5K; sc-48 Santa Cruz Biotechnology), tidigare validerad ( Perrotti et al., 2004 , 2008 ; Pitchers et al., 2010b ). Pan-FosB-antikroppen framställdes mot en intern region som delas av FosB och ΔFosB, och har tidigare karakteriserats för att specifikt visualisera ΔFosB-celler vid de tidpunkter som användes i denna studie (>1 dag efter stimulus) ( Perrotti et al., 2004 , 2008 ; Pitchers et al., 2010b ). Därefter inkuberades snitten i biotin-konjugerad get-anti-kanin-IgG (1 timme; 1:500 i PBS+; Vector Laboratories), avidin-biotin-pepparrotsperoxidas (1 timme; ABC Elite; 1:1000 i PBS; Vector Laboratories) och 0.02 % 3,3′-diaminobensidintetrahydroklorid (10 min; Sigma-Aldrich) med 0.02 % nickelsulfat i 0.1 m PB med väteperoxid (0.015 %). Snitten monterades på Superfrost plus-glas (Fisher) och täcktes med dibutylftalat-xylen.

Antalet ΔFosB-IR-celler räknades i NAc-skalet och kärnan inom standardanalysområden (400 × 600 μm) enligt tidigare beskrivning ( Pitchers et al., 2010b ). Två sektioner räknades per NAc-subregion, i genomsnitt per djur. I tidpunktsexperimentet uttrycktes antalet ΔFosB-IR-celler som en fold change av den naiva kontrollgruppen vid lämplig tidpunkt och jämfördes mellan erfarna och naiva grupper för varje subregion vid varje enskild tidpunkt med hjälp av oparade t- tester med en signifikansnivå på p < 0.05. I ΔJunD-AAV- och DR-antagonistexperimenten användes en tvåvägs- respektive envägs ANOVA och Holm-Sidak-metoden. Dessutom räknades ΔFosB-IR-celler i dorsala striatum (analysområde: 200 × 600 μm), omedelbart dorsal till NAc och intill den laterala ventrikeln, hos alla djur i DR-antagonistexperimentet. Envägs ANOVA och t- tester användes för att jämföra mellan grupperna.

DiOlistics.

För tidpunkts- och ΔJunD-virusvektorexperimentet perfunderades råttorna intrakardiellt med 50 ml saltlösning (0.9 %), följt av 500 ml 2 % paraformaldehyd i 0.1 m PB. Hjärnorna sektionerades (100 μm koronalt) med hjälp av en vibratom (Microm) och sektionerna förvarades i 0.1 m PB med 0.01 % natriumazid vid 4 °C. Beläggning av volframpartiklar (1.3 μm diameter, Bio-Rad) med det lipofila karbocyaninfärgämnet DiI (1,1'-dioktadecyl-3,3,3'3'-tetrametylindokarbocyaninperklorat; Invitrogen) utfördes enligt tidigare beskrivning ( Forlano och Woolley, 2010 ). DiI-belagda volframpartiklar levererades in i vävnaden vid 160–180 psi med hjälp av Helios Gene Gun-systemet (Bio-Rad) genom ett filter med 3.0 μm porstorlek (BD Biosciences) och fick diffundera genom neuronala membran i 0.1 m PB i 24 timmar medan de ljusskyddades vid 4 °C. Därefter fixerades skivorna i 4 % paraformaldehyd i PB i 3 timmar vid rumstemperatur, tvättades i PB och monterades i ramförseglade kammare (Bio-Rad) med gelvatol innehållande antiblekningsmedlet 1,4-diazabicyklo(2,2)oktan (50 mg/ml, Sigma-Aldrich) ( Lennette, 1978 ).

DiI-märkta neuroner avbildades med Zeiss LSM 510 m konfokalmikroskop ( Carl Zeiss ) och helium/neon 543 nm laser. För varje djur användes 2–5 neuroner i varje NAc-subregion, eller i skalet (baserat på plats i förhållande till landmärken, inklusive den laterala ventrikeln och främre kommissuren) i ΔJunD-AAV- och DR-antagonistexperiment, för att lokalisera en region av intresse på en andra ordningens dendrit för kvantifiering av ryggraden. För varje neuron analyserades 2–4 dendriter för att kvantifiera en total dendritisk längd på 40–100 μm. Dendritiska segment fångades med 40× vattenimmersionsobjektiv med 0.25 μm intervall längs z- axeln, och en 3D-bild rekonstruerades ( Zeiss ) och genomgick dekonvolution (Autoquant X, Media Cybernetics) med adaptiv (blind) och teoretisk PSF-inställning enligt programvarans rekommendationer. Ryggradens densitet kvantifierades med hjälp av Filament-modulen i Imaris programpaket (version 7.0, Bitplane). Antalet dendritiska taggar uttrycktes per 10 μm, medelvärde beräknat för varje neuron och sedan för varje djur. Statistiska skillnader bestämdes med hjälp av tvåvägs ANOVA i tidsserieexperimentet mellan sexuellt naiva och erfarna djur vid varje tidpunkt (faktorer: sexuell erfarenhet och NAc-subregion) och i ΔJunD-experimentet (faktorer: sexuell erfarenhet och viral vektor), och envägs ANOVA i DR-antagonistexperimentet. Gruppjämförelser gjordes med Holm-Sidak-metoden med en signifikansnivå på p < 0.05.

Villkorad platspreferens.

CPP-experimentdesignen var identisk med den som tidigare beskrivits ( Pitchers et al., 2010a ), med användning av en oparisk trefackapparat (Med Associates) och en oparisk design, med en enkelparningskonditioneringsstudie av d-Amph-sulfat (Amph; Sigma-Aldrich; 0.5 mg/ml/kg subkutant beräknat på basis av den fria basen) i den parade kammaren och saltlösning i den oparade kammaren under varannan dag, och utförd under den första halvan av ljusfasen. Kontrolldjuren fick saltlösning i båda kamrarna.

CPP-poäng beräknades för varje djur som den tid som spenderades (i sekunder) i den parade kammaren under eftertestet minus förtestet. Envägs-ANOVA och Holm-Sidak-metoden användes för att jämföra grupper i tidpunktsexperimenten. Oparat t- test med signifikans satt till p < 0.05 användes för att jämföra Naive-Sal och Naive Amph inom varje tidpunkt i tidpunktsexperimentet, och inom varje viral vektorbehandling i ΔJunD-experimentet. I tidsexperimentet användes envägs-ANOVA och Holm-Sidak-metoden för att jämföra de sexuellt erfarna grupperna (Exp-Sal, 7 d Exp Amph och 28 d Exp Amph), och oparat t- test användes för att jämföra de två naiva grupperna. Tvåvägs-ANOVA och Holm-Sidak-metoden användes för att jämföra alla grupper i DR-antagonistexperimentet. Två oparade t- test användes för att jämföra grupper med naiv salin och naiv amfetamin med varje behandlingsvillkor för virala vektorer (GFP eller ΔJunD), eftersom data var för varierande i ΔJunD-grupperna för att möjliggöra ANOVA-analys. Alla signifikansnivåer sattes till p < 0.05.

Virala vektor experiment.

Hanråttor sövdes med ketamin (87 mg/ml/kg; ip) och xylazin (13 mg/ml/kg ip), placerades i en stereotaxisk apparat (Kopf Instruments) och fick bilaterala mikroinjektioner av rekombinanta adenoassocierade virala vektorer som kodar endast för GFP (grönt fluorescerande protein), eller ΔJunD (dominant-negativ bindningspartner för ΔFosB) och GFP, i NAc (koordinater: AP +1.5, ML ±1.2 från bregma; DV -7.6 från skallen), i en volym av 1.5 μl/hemisfär under 7 minuter med användning av en Hamilton-spruta (Harvard Apparatus). ΔJunD minskar ΔFosB-medierad transkription genom att kompetitivt heterodimerisera med ΔFosB och därmed förhindra bindning av ΔFosB till AP-1-regionen inom promotorregioner av målgener ( Winstanley et al., 2007 ; Pitchers et al., 2010b ). Även om ΔJunD binder med hög affinitet till ΔFosB är det möjligt att några av de observerade effekterna av ΔJunD kan medieras genom att antagonisera andra AP-1-proteiner. Det verkar dock som att ΔFosB är det dominerande AP-1-proteinet som uttrycks under de testade förhållandena ( Pitchers et al., 2010b ). Mellan 3 och 4 veckor senare fick djuren sexuell erfarenhet under fyra på varandra följande parningssessioner eller förblev naiva för att skapa fyra grupper: sexuellt naiv GFP, sexuellt erfaren GFP, sexuellt naiv ΔJunD och sexuellt erfaren ΔJunD. Sexuell erfarenhet bestod av fyra på varandra följande dagliga parningssessioner. Djuren testades för CPP och diOlistics. Verifiering av injektionsställen utfördes enligt tidigare beskrivning ( Pitchers et al., 2010b ). NAc-sektioner (koronala; 100 μm) immunbehandlades för GFP (1:20 000; kanin-anti-GFP-antikropp; Invitrogen). Virusspridningen var huvudsakligen begränsad till skaldelen av NAc, med ytterligare spridning till kärnan.

D1R / D2R-antagonister.

Hanråttor sövdes med en intraperitoneal injektion (0.1 ml/kg) av ketamin (87 mg/ml) och xylazin (13 mg/ml) och placerades i en stereotaxisk apparat (Kopf Instruments). Bilaterala 21-gauge styrkanyler (Plastics One) sänktes mot NAc vid AP +1.7, ML ±1.2 från bregma; −6.4 DV från skallen och säkrades med dental akryl, fäst vid tre skruvar insatta i skallen. Djuren hanterades dagligen för att vänja sig vid infusionsprocedurerna under en 2 veckor lång återhämtningsperiod. Femton minuter före starten av var och en av de fyra dagliga parningssessionerna, genom att introducera den receptiva honan, fick hanråttorna bilaterala mikroinjektioner av D1R-antagonisten R(+)SCH-23390 hydroklorid (Sigma-Aldrich), D2-receptor (D2R)-antagonisten S-(-)etiklopridhydroklorid (Sigma-Aldrich) som löstes i steril saltlösning (0.9 %; vardera med 10 μg i 1 μl per halvsfär; löst i 0.9 % saltlösning) eller saltlösning (1.0 μl per halvsfär), med en flödeshastighet på 1.0 μl/min över ett 1-minutsintervall följt av 1 minut med injektionskanylen kvar på plats för läkemedelsdiffusion. Volymen av denna injektion kommer att infundera både kärna och skal, eftersom infusioner på 0.5 μl är begränsade till skal- eller kärnunderavdelningar ( Laviolette et al., 2008 ). Doseringarna baserades på tidigare studier som visade att dessa eller lägre doser påverkade läkemedels- eller naturligt belöningsbeteende ( Laviolette et al., 2008 ; Roberts et al., 2012 ). Kontrollhanar förblev sexuellt naiva men fick intra-NAc-saltlösning innan de placerades i den tomma testburen, under fyra dagliga hanteringssessioner. En vecka efter den sista parnings- eller hanteringssessionen testades hanarna för Amph CPP, samt analys av ryggraden och ΔFosB. Användningen av fyra sessioner, snarare än fem sessioner som i de andra experimenten, valdes för att eliminera överdriven skada på NAc orsakad av de upprepade infusionerna och därmed möjliggöra analys av ryggraden och ΔFosB. Faktum är att skadan inte var uppenbar, och analyser av ryggraden och ΔFosB i NAc hos saltlösningsinfunderade djur visade liknande data som icke-infunderade grupper i de tidigare experimenten. Tvåvägs ANOVA och Holm-Sidak-metoden med signifikans satt till p < 0.05 användes för att bestämma sexuellt beteende som orsakades av sexuella erfarenheter.

Resultat

Sex erfaren inducerad ΔFosB uppreglering är långvarig

Först bestämdes de tidsmässiga korrelationerna mellan könserfarenhetsinducerade förändringar i ΔFosB-uttryck, dendritiska taggar i NAc och Amph-CPP, specifikt efter korta och långvariga perioder av avhållsamhet från sexuell belöning (7 eller 28 dagar). Tidigare visades det att sexuell erfarenhet av 5 dagliga parningssessioner orsakade en ansamling av ΔFosB i hela det mesolimbiska systemet, särskilt i NAc ( Wallace et al., 2008 ; Pitchers et al., 2010b ). I dessa tidigare studier mättes ΔFosB-nivåer inom 1 dag efter sexuellt beteende, och det var inte känt om ΔFosB-ackumulering kvarstod efter långvariga perioder av belöningsavhållsamhet. Sexuellt erfarna hanar perfunderades 1, 7 eller 28 dagar efter de sista av 5 dagliga parningssessionerna, under vilka hanarna parade sig till en utlösning. Sexuellt naiva kontroller perfunderades vid samma tidpunkt efter de sista av 5 dagliga hanteringssessionerna. Antalet ΔFosB-IR-celler i NAc-skalet och kärnan var signifikant högre än hos sexuellt naiva kontroller vid alla tidpunkter ( Fig. 1 A , skal; 1 d, p = 0.022; 7 d, p = 0.015; Fig. 1 B : kärna; 1 d, p = 0.024; 7 d, p < 0.001; 28 d, p < 0.001), förutom i NAc-skalet efter 28 dagars avhållsamhet ( p = 0.280). Således kvarstår ΔFosB-uppregleringen under avhållsamhet efter sexuell erfarenhet under en period av minst 28 dagar.

Figur 1.     

Figur 1.     

Sexuell erfarenhet orsakade en omedelbar och ihållande ökning av antalet ΔFosB-IR-celler. Vikbar förändring av antalet ΔFosB-IR-celler i NAc-skalet ( A ) och kärnan ( B ) hos sexuellt erfarna (svarta) djur jämfört med sexuellt naiva (vita) kontroller ( n = 4 per grupp). Data är gruppmedelvärde ± SEM. * p < 0.05, signifikant skillnad jämfört med naiva kontroller. Representativt för bilder av Naiva 1 d ( C ), Exp 1 d ( D ), Exp 7 d ( E ) och Exp 28 d ( F ). ac, Främre kommissur. Skalstreck, 100 μm.

Sex erfaren inducerad ökning av dendritiska spines är övergående

Pitchers et al. (2010a) rapporterade tidigare med hjälp av Golgi-impregneringstekniker att sexuell erfarenhet följt av 7 dagar, men inte 1 dag, av belöningsavhållsamhet orsakade signifikant ökad dendritisk förgrening och antal dendritiska taggar på NAc-skal- och kärnneuroner ( Pitchers et al., 2010a ). Här undersöktes spinogenes hos sexuellt naiva och erfarna hanar antingen 7 dagar eller 28 dagar efter den sista parningssessionen. De aktuella resultaten med en diOlistics-märkningsmetod bekräftade att sexuell erfarenhet följt av en 7 dagar lång sexavhållsamhetsperiod ökade antalet dendritiska taggar ( F (1,8) = 9.616, p = 0.015; Fig. 2 A–C ). Mer specifikt ökade antalet dendritiska taggar signifikant i NAc-skalet och kärnan ( Fig. 2 A : skal, p = 0.011; kärna, p = 0.044). Denna ökade ryggtäthet var dock övergående och detekterades inte längre efter en förlängd period av sexabstinens på 28 dagar i någon av NAc-subregionerna ( Fig. 2 B ).

Figur 2.     

Figur 2.    

Sexuell erfarenhet orsakade en ökning av antalet dendritiska spines i NAc och sensibiliserad Amph-belöning. A, B, Antalet dendritiska spines i NAc-skalet och kärnan i 7 d (A) eller 28 d (DB av sexuellt naiva [vita] och erfarna [svarta] djur; n = 4 eller 5). Data är gruppmedelvärde ± SEM. #p <0.05, signifikant skillnad jämfört med naiva kontroller. CRepresentativa dendritiska segment från Naive 7 d och Exp 7 d-grupper användes för att kvantifiera ryggradens densitet. Skala bar, 3 μm. D, Mängden tid som spenderas i den parade kammaren (Amph eller saltlösning) under efterprövningen minus pretestet (CPP-poäng) för sexuellt naiva (vita) eller erfarna (svarta) djur testade antingen 7 d eller 28 d efter avslutad parning eller hanterings session: Naiv-Sal (7 d efter hantering; n = 8), Naiv Amph (7 d efter hantering; n = 9), Exp-Sal (kombinerade grupper av djur som testats antingen 7 d eller 28 d efter parning n = 7), 7 d Exp Amph (7 d efter parning; n = 9) och 28 d Exp Amph (28 d efter parning; n = 11). Sal-grupper som mottogs Sal parade med båda kamrarna. *p <0.05, signifikant skillnad jämfört med sexuellt erfarna saltlösningskontroller.

Sex erfaren-inducerad sensibiliserad Amph belöning är långvarig

Vi har tidigare visat att sexuell erfarenhet följt av 7–10 dagars avhållsamhet resulterade i ökad Amph-belöning ( Pitchers et al., 2010a ). Mer specifikt bildade sexuellt erfarna djur en signifikant betingad platspreferens (CPP) för lägre doser av Amph (0.5 eller 1.0 mg/kg) som inte inducerade CPP hos sexuellt naiva kontroller. Den aktuella studien bekräftade och utökade dessa tidigare resultat genom att visa ökad Amph-belöning hos sexuellt erfarna djur både efter en 7-dagars och en 28-dagars sexavhållsamhetsperiod ( Fig. 2 D ; F (2,24) = 4.971, p = 0.016). Mer specifikt tillbringade sexuellt erfarna djur med antingen 7 eller 28 dagars abstinensperiod signifikant längre tid i den Amph-parade kammaren under eftertestet jämfört med sexuellt erfarna negativa kontroller som fick saltlösning i båda kamrarna ( Fig. 2 D : Exp-Sal vs 7 d Exp AMPH, p = 0.032; vs 28 d Exp AMPH, p = 0.021). Vilket bekräftar tidigare fynd tillbringade sexuellt naiva djur inte mer tid i den Amph-parade kammaren under eftertestet och skilde sig inte i preferens från den sexuellt naiva saltlösningskontrollgruppen ( Fig. 2 D ) ( Pitchers et al., 2010a ).

ΔFosB-aktivitet är kritisk för sexupplevelse-inducerad sensibiliserad Amph-belöning

Resultaten hittills visar att sexuell erfarenhet orsakade långvarig ackumulering av ΔFosB i NAc-neuroner korrelerad med ökad Amph-belöning . För att avgöra om ökad ΔFosB-aktivitet är avgörande för ökad Amph-belöning, överuttrycktes ΔJunD, en dominant-negativ bindningspartner till ΔFosB som undertrycker ΔFosB-medierad transkription ( Winstanley et al., 2007 ), via viral vektormedierad genöverföring i NAc ( Fig. 3 A , B ). Resultaten av Amph CPP-testerna visade att dämpning av ΔFosB-aktivitet genom att uttrycka ΔJunD i NAc förhindrade effekterna av sexuell erfarenhet och 7 dagars sexbelöningsabstinens på ökad Amph-belöning. Sexuellt erfarna ΔJunD-djur bildade inte en signifikant CPP för Amph och skilde sig inte från sexuellt naiva ΔJunD-djur ( Fig. 3 B ). Däremot bildade sexuellt erfarna GFP-kontrolldjur en CPP för Amph, vilket indikeras av en signifikant högre CPP-poäng jämfört med sexuellt naiva GFP-kontroller ( Fig. 3B , p = 0.018).

Figur 3.    

Dämpande ΔFosB-aktivitet i NAc blockerade sensibiliserad AMPH-belöning och ökning av antalet NAc-taggar hos sexuellt erfarna djur . A , Representativa bilder av GFP-uttryck hos tre djur som fick en injektion av rekombinant adenoassocierad viral-ΔJunD riktad mot nucleus accumbens, vilket illustrerar små (vänster), mellanliggande (mitten) och stora (höger) injektionsställen. ac, Främre kommissur; LV, lateral ventrikel. Skalstång, 250 μm. B , Schematisk illustration av de mest framträdande platserna och spridningsmönstren för virus. Hos alla djur detekterades GFP i skalet, men spridningen till kärnan var variabel. C , Mängden tid som spenderades i den Amph-parade kammaren under eftertestet minus förtestet (CPP-poäng) för sexuellt naiva (vita) och erfarna (svarta) djur som antingen fick en injektion av GFP-kontrollvektor (Naiv, n = 9; Exp, n = 10) eller ΔJunD-vektor (Naiv, n = 9; Exp, n = 9). D , Representativa bilder av dendritiska segment från sexuellt erfarna GFP och ΔJunD som används för att kvantifiera ryggradstätheten. Skalstreck, 3 μm. E , Antalet dendritiska taggar i NAc hos sexuellt naiva (vita) och erfarna (svarta) djur som antingen fick en injektion av GFP-kontrollvektor eller ΔJunD-vektor. Data är gruppmedelvärde ± SEM. * p < 0.05, signifikant skillnad jämfört med naiva kontroller. # p < 0.05, signifikant skillnad från GFP-erfarna kontroller.

De dämpande effekterna av ΔJunD-överuttryck var inte resultatet av en störning av sexuellt beteende under förvärvandet av sexuell erfarenhet. Uttryck av ΔJunD i NAc har tidigare visat sig förhindra underlättande av sexuellt beteende efter sexuell erfarenhet ( Pitchers et al., 2010b ). Detta bekräftades faktiskt i det aktuella experimentet. GFP-kontrolldjur uppvisade kortare latenser för montering, intromission och ejakulation, och färre monteringar och intromission under den fjärde dagen i rad av parningstest, jämfört med den första dagen av parning ( tabell 1 ). Däremot uppvisade ΔJunD-injicerade djur inte signifikant kortare latenser för montering eller intromission eller lägre antal monteringar under den fjärde dagen av parning jämfört med den första. Således dämpade ΔJunD-infusioner i NAc effekterna av sexuell erfarenhet. Det fanns emellertid inga signifikanta skillnader i någon av parningsparametrarna mellan GFP-kontroll och ΔJunD-infunderade grupper under något av parningstesterna, vilket indikerar att effekterna av ΔJunD-infusioner på sexupplevelseinducerad sensibilisering av Amph CPP inte är resultatet av skillnader i parningserfarenhet i sig ( tabell 1 ).

Visa denna tabell:     

Tabell 1.    

Parametrar för sexuellt beteende under förvärv av sexuell erfarenhet i grupper som fick NAc-infusioner av GFP- eller ΔJunD-uttryckande virala vektorer a

ΔFosB är kritisk för sexupplevelse-inducerad ökning av NAc-dendritiska spines

ΔFosB-aktivitet krävdes även för den ökade ryggradens densitet hos NAc-neuroner efter sexupplevelse och 7 d-sexbelöning avhållande (Fig 3C,D). För ryggradsanalys i NAc av djur som beskrivits ovan för CPP visade tvåvägs ANOVA signifikanta effekter av både sexuell erfarenhet (FLagring = 31.768, p <0.001) och viral vektorbehandling (FLagring = 14.969, p = 0.001), liksom en interaktion (FLagring = 10.651, p = 0.005). Specifikt hade sexuellt erfarna GFP-kontrolldjur ett större antal NAc-spines jämfört med sexuellt naiva GFP-kontroller (Fig 3D: p <0.001), vilket bekräftar vår tidigare upptäckt (Pitchers et al., 2010a). Däremot var sexuellt erfarna ΔJunD-djur inte signifikant olika från sexuellt naiva ΔJunD-grupper och var signifikant lägre jämfört med sexuellt erfarna GFP-kontrolldjur (Fig 3D: p <0.001). Således blockerade ΔJunD-uttryck i NAc effekterna av sexuell upplevelse och belönar avhållsamhet på NAc-spinogenes.

D1R-antagonisten blockerar sexupplevelsesinducerad ΔFosB-uppreglering

För att avgöra om D1R- eller D2R-aktivering i NAc under parning krävs för sexupplevelseinducerad ΔFosB-uppreglering och sensibiliserad Amph CPP, fick djuren lokala infusioner av antingen en D1R- eller D2R-antagonist (eller saltlösning) i NAc 15 minuter före var och en av fyra dagliga parningssessioner i följd. Viktigt är att varken D1R- eller D2R-antagonistinfusioner i NAc påverkade initiering eller uttryck av sexuellt beteende under någon av parningssessionerna ( Fig. 4 D–F ). Likaså förhindrade inte D1R- eller D2R-antagonism facilitativa effekter av sexuell erfarenhet på parning, eftersom alla grupper uppvisade facilitering av sexuellt beteende , vilket framgår av kortare ejakulationslatenser på dag 4 jämfört med dag 1 ( Fig. 4 F ) ( F (1,40) = 37.113, p < 0.001; Sal, p = 0.004; D1R Ant, p = 0.007; D2R Ant, p < 0.001).

Figur 4.    

Dopaminreceptorantagonister infunderade i NAc påverkade inte sexuellt beteende. Koronala NAc-sektioner ( A , +2.2; B , +1.7; C , +1.2 från bregma) indikerar intra-NAc-injektionsställen för alla djur. Kanylerna var bilaterala men representeras unilateralt för att underlätta presentationen av alla djur (Naive-Sal, vit, n = 7; Exp-Saline; mörkgrå, n = 9; Exp D1R Ant, ljusgrå, n = 9; Exp D2R Ant, svart, n = 8). ac, främre kommissur; LV, lateral ventrikel; CPu, caudatus-putamen. Monteringslatens ( D ), intromissionslatens ( E ) och ejakulationslatens ( F ) för alla sexuellt erfarna grupper (Saline, vit; D1R Ant, grå; D2R Ant, svart). Data representerar medelvärde ± SEM. * p < 0.05, signifikant skillnad mellan dag 1 och dag 4 inom behandlingen.

Analys av antalet ΔFosB-IR-celler i NAc 7 d efter den sista NAc-infusionen och parning eller hanterings-sessionen visade signifikanta skillnader mellan grupper i både NAc-skalet (FLagring = 18.070, p <0.001) och kärna (FLagring = 10.017, p <0.001). För det första orsakade sexuell upplevelse av saltlösning-infunderade kontroller en signifikant uppreglering av ΔFosB jämfört med sexuellt naiva kontroller (Fig 5A, skal p <0.001; Fig 5B: kärna, p <0.001), vilket bekräftar resultaten ovan. Antagonism av D1R, men inte D2R, förhindrade eller dämpade denna uppreglering av ΔFosB. I NAc-skalet visade D1R-antagonistbehandlade sexuellt erfarna män ingen ökning av ΔFosB-IR-celler jämfört med sexuellt naiva kontroller (Fig 5A: p = 0.110), och ΔFosB-uttrycket var signifikant lägre jämfört med sexuellt erfarna saltlösnings hanar (Fig 5A: p = 0.002). I NAc-kärnan hade D1R-antagonism en partiell effekt: ΔFosB ökade signifikant i D1R-antagonistbehandlade män jämfört med naiv saltlösningskontroll (Fig 5B: p = 0.031), men denna uppreglering var signifikant lägre jämfört med sexuellt erfarna saltlösningsbehandlade män (Fig 5B: p = 0.012). D2R-antagonistbehandling påverkade inte ΔFosB-induktion eftersom sexuellt erfarna män som fick D2R-antagonist hade ett signifikant större antal ΔFosB-IR-celler jämfört med naiv saltlösningskontroll (Fig 5A: skal, p <0.001; Fig 5B: kärna, p <0.001) och D1R antagonistbehandlade män (Fig 5A: skal, p <0.001; Fig 5B: kärna, p = 0.013), och skilde sig inte från sexuellt erfarna saltlösnings hanar.

Figur 5.     

Figur 5.     

Blockering av D1R i NAc dämpar ökningen av antalet ΔFosB-IR-celler i NAc hos sexuellt erfarna djur. Vikbar förändring av antalet ΔFosB-IR-celler i NAc-skalet ( A ) och kärnan ( B ) hos sexuellt erfarna (svarta) djur jämfört med sexuellt naiva (vita) kontroller (Naive-Sal, n = 6; Exp-Saline, n = 7; Exp D1R Ant, n = 9; Exp D2R Ant, n = 8). Data är gruppmedelvärde ± SEM. * p < 0.05, signifikant skillnad jämfört med naiva kontroller. # p < 0.05, signifikant skillnad jämfört med saltlösnings- och D2R Ant-erfarna djur. Representativ för bilder av Naive Sal ( C ), Exp Sal ​​( D ), Exp D1R Ant ( E ) och Exp D2R Ant ( F ). ac, Främre kommissur. Skalstreck, 100 μm.

För att kontrollera för potentiell spridning av D1R- eller D2R-antagonister i dorsala striatum analyserades ΔFosB-uttryck i ett område omedelbart dorsal om NAc och intill den laterala ventrikeln, eftersom induktion av ΔFosB i dorsala striatum av psykostimulantia och opiater är beroende av D1R-aktivitet ( Zhang et al., 2002 ; Muller och Unterwald, 2005 ). Sexuell erfarenhet ökade antalet ΔFosB-ir-celler i dorsala striatum hos saltlösningsbehandlade män (Naive-Sal: 35.6 ± 4.8 vs Exp-Sal: 82.9 ± 5.1; p < 0.001), vilket bekräftar vår tidigare rapport ( Pitchers et al., 2010b ). Dessutom påverkade varken D1R- eller D2R-antagonistinfusioner i NAc sexupplevelseinducerad ΔFosB i dorsalstriatum (Exp-D1R: 82.75 ± 2.64 ir-celler; Exp-D2R: 83.9 ± 4.4 ir-celler; p <0.001 jämfört med Naive-Sal-kontroller). Dessa fynd tyder på att spridningen av antagonistinfusioner primärt var begränsad till NAc.

D1R-antagonisten i NAc-blocken sensibiliserad Amph-belöning

D1R-blockering i NAc under parning också blockerad könseringsinducerad förstärkt Amph-belöning, testad 7 d efter den sista NAc-infusionen och parningstest (FLagring = 2.956, p = 0.049). Sexuellt erfarna djur som fick saltlösning i NAc under parningstiderna spenderade en betydligt större mängd tid i Amph-parade kammaren jämfört med sexuellt naiva män (Fig 6A, p = 0.025), bekräftar resultaten ovan. Däremot bildade sexuellt erfarna djur som mottog intra-NAc D1R-antagonist under parning inte en CPP för Amph. De skilde sig inte från sexuellt naiva kontroller och spenderade betydligt mindre tid i Amph-parade kammaren jämfört med saltlösning (Fig 6A: p = 0.049) eller D2R-antagonist (Fig 6A: p = 0.038) infunderas sexuellt erfarna män. D2R-antagonistinfusioner påverkar inte den förbättrade Amph-belöningen som sexuellt erfarna djur med NAc D2R-antagonistinfusioner bildade en signifikant Amph-CPP jämfört med naiv saltlösningskontroll (Fig 6A: p = 0.040) och D1R-antagonist upplevde djur (Fig 6A: p = 0.038), och skilde sig inte från sexuellt erfarna saltlösnings hanar.

Figur 6.     

Figur 6.     

Blockering av D1-receptorer i NAc avskaffar sensibiliserad Amph-belöning och ökad dendritisk ryggrad hos sexuellt erfarna djur. A, Mängden tid som spenderas i Amph-parad kammare under efterprövningen minus pretest (CPP-poäng, sekunder) för sexuellt naiv (vit, n = 6) och erfarna (svarta) djur som fick saltlösning (n = 7), D1R-antagonist (n = 9) eller D2R-antagonist (n = 8). Data är gruppmedelvärde ± SEM. *p <0.05, signifikant skillnad jämfört med naiva saltlösningskontroller. #p <0.05, signifikant skillnad från D1R Ant-upplevda djur. B, Antal dendritiska spines (per 10 μm) för sexuellt naiv (vit, n = 7) och erfarna (svarta) djur som fick saltlösning (n = 8), D1R-antagonist (n = 8) eller D2R-antagonist (n = 8). Data är gruppmedelvärde ± SEM. *p <0.05, signifikant skillnad jämfört med naiva saltlösningskontroller. #p <0.05, signifikant skillnad från erfarna saltlösningskontroller.

D1R-antagonistbehandling blockerar sex-erfarenhetsinducerad NAc-spinogenes

Analys av ryggradens täthet i NAc hos dessa samma djur visade att D1R-aktivering under parning var nödvändig för ökad NAc-ryggradensitet efter sexuell erfarenhet och 7 d av sexbelöningsavstående (Fig 6B; FLagring = 41.558, p <0.001). Specifikt hade sexuellt upplevda saltlösningskontroller och D2R-antagonistdjur ett signifikant större antal ryggar jämfört med sexuellt naiva saltlösningskontroller (Fig 6B: p <0.001) som bekräftar våra tidigare resultat (Pitchers et al., 2010a) och fynd med GFP-kontrollvirusvektorer som beskrivits ovan. Däremot skiljer sig inte sexuellt erfarna D1R-antagonistinfunderade djur från sexuellt naiva saltlösningsinfunderade kontroller (Fig 6B). Det fanns en partiell effekt av infusion av D2R-antagonister, eftersom D2R-infunderade djur visade signifikant lägre ryggradens densiteter än sexuellt erfarna saltlösningskontroller (Fig 6B: p = 0.02), men betydligt högre antal spines jämfört med sexuellt naiva saltlösningskontroller och D1R-behandlade erfarna män (p <0.001; Fig 6B). Således blockerade D1R-blockeringen i NAc under parning effekterna av sexuell upplevelse och belönade avhållande på NAc-spinogenes.

Diskussion

I den aktuella studien demonstrerade vi korssensibilisering mellan naturlig och drogbaserad belöning, när den naturliga belöningen följs av en period av avhållsamhet. Mer specifikt visade vi att erfarenhet av sexuellt beteende, följt av 7 eller 28 dagar av avhållsamhet, orsakar ökad Amf-belöning . Dessa fynd har likheter med den etablerade kritiska rollen av en avhållsamhetsperiod från droger i inkubationen av drogbegär ( Lu et al., 2005 ; Thomas et al., 2008 ; Wolf, 2010b , 2012 ; Xue et al., 2012 ). Dessutom är naturligt belöningsinducerat ΔFosB i NAc avgörande för korssensibiliseringseffekter av naturlig belöningsavhållsamhet på psykostimulerande belöning, potentiellt via spinogenes i NAc under en period av belöningsavhållsamhet. Vi demonstrerade att ΔFosB-ackumulering i NAc efter sexuell erfarenhet är långvarig och beroende av NAc D1R-aktivitet under parning. I sin tur visade sig denna D1R-medierade ΔFosB-uppreglering i NAc vara avgörande för ökad belöning för Amph och ökad ryggtäthet i NAc, även om dessa resultat av sexuell erfarenhet är beroende av en period av avhållsamhet från sexuell belöning ( Pitchers et al., 2010a ). Slutligen visade vi att NAc-spinogenes kan bidra till den initiala utvecklingen av kortsiktigt uttryck av sensibiliserad Amph-belöning men inte är avgörande för fortsatt uttryck av ökad läkemedelsbelöning, eftersom ökad ryggtäthet i NAc var övergående och observerades efter en 7 dagars, men inte 28 dagars, avhållsamhetsperiod.

Det har länge varit känt att dopamin frisätts i NAc under naturligt belöningsbeteende, inklusive sexuellt beteende. Vid introduktion av en mottaglig hona ökar extracellulär dopamin i NAc och förblir förhöjd under parning ( Fiorino et al., 1997 ). Den aktuella studien visade att infusion av dopaminreceptorantagonister i NAc under parning inte hade någon effekt på initieringen eller utförandet av sexuellt beteende, vilket överensstämmer med uppfattningen att dopamin inte är involverat i uttrycket av belöningsbeteende i sig, utan snarare för att tillskriva incitamentsframträdande av sexrelaterade signaler ( Berridge och Robinson, 1998 ). Faktum är att signaler som förutsäger sexuell belöning orsakar aktivering av neuroner inom det mesolimbiska dopaminbelöningssystemet, inklusive de dopaminerga cellerna i det ventrala tegmentala området och deras mål, NAc ( Balfour et al., 2004 ). Upprepat sexuellt beteende inducerar ΔFosB i NAc, vilket i sin tur medierar den erfarenhetsinducerade förstärkningen av sexuellt beteende ( Pitchers et al., 2010b ). Nuvarande resultat visar att parningsinducerad ΔFosB-uppreglering faktiskt är beroende av D1R-aktivering i NAc under parning. Detta fynd överensstämmer med tidigare studier som visar att upprepad psykostimulerande administrering ihållande ökade ΔFosB i NAc-medium taggiga neuroner som uttrycker D1R ( Lee et al., 2006 ; Kim et al., 2009 ) och att sådan ΔFosB-uppreglering är beroende av D1R-aktivering ( Zhang et al., 2002 ). Dessutom kan sensibiliserade läkemedelsresponser, som normalt observeras hos ett läkemedelserfaret djur, produceras i frånvaro av tidigare läkemedelsexponering genom överuttryck av ΔFosB i D1R-uttryckande neuroner i striatum ( Kelz et al., 1999 ). Således ökar både naturliga och läkemedelsbelöningar ΔFosB i NAc via en D1R-beroende mekanism för att sensibilisera belöningsbeteenden.

Dessutom visar de aktuella resultaten att ΔFosB är en kritisk mediator för korssensibiliseringen mellan naturlig belöningsupplevelse och psykostimulerande belöning. Som noterats har ΔFosB-aktivitet i NAc tidigare implicerats i sensibiliserade läkemedelssvar, eftersom ΔFosB-överuttryck i NAc sensibiliserar den lokomotoriska aktiveringen för kokain efter tidigare akut eller upprepad administrering ( Kelz et al., 1999 ), ökar känsligheten för kokain och morfin CPP ( Kelz et al., 1999 ; Zachariou et al., 2006 ) och orsakar självadministrering av lägre doser kokain ( Colby et al., 2003 ). Den aktuella studien visar att blockering av D1R- eller ΔFosB-aktivitet i NAc under parning avskaffade sexupplevelseinducerad sensibilisering av Amph-belöning.

Den aktuella studien visade att en period av avhållsamhet från sexuell belöning krävs för sensibilisering av Amph-belöning och NAc-spinogenes. Vi antar att ΔFosB under denna avhållsamhetsperiod påverkar neuronal funktion genom att förändra nedströms genuttryck för att initiera spinogenes och förändra synaptisk styrka. Att blockera induktionen av ΔFosB i NAc under parning förhindrade faktiskt ökad ryggtäthet i NAc som detekterades efter belöningsavhållsamhet. Dessutom förhindrade infusion av en D1R-antagonist i NAc före varje parningssession den sexupplevelseinducerade ökningen av ΔFosB och den efterföljande ökade ryggtätheten.

ΔFosB är en transkriptionsfaktor som kan fungera som en transkriptionsaktivator eller repressor för att påverka uttrycket av en myriad av målgener som i sin tur kan påverka spindeltäthet och synaptisk styrka i NAc (Nestler, 2008). Mer specifikt, ΔFosB aktiverar cykliskt beroende kinas-5 (Bibb et al., 2001; Kumar et al., 2005), kärnfaktor κ B (NF-KB) (Russo et al., 2009b), och GluA2-subenheten av glutamat AMPA-receptorn (Vialou et al., 2010) och reprerar transkription av den omedelbara tidiga genen c-fos (Pitchers et al., 2010b) och histon-metyltransferas G9 (Maze et al., 2010). Cyclik-beroende kinas-5 reglerar cytoskeletala proteiner och neuritutväxt (Taylor et al., 2007). Vidare ökar aktiveringen av NF-KB antalet dendritiska ryggraden i NAc, medan inhibering av NF-KB minskade basala dendritiska ryggraden och blockerar den kokaininducerade ökningen i ryggraden (Russo et al., 2009b). Sexuell belöning ökar således ΔFosB i NAc, vilket kan förändra NAc-ryggradens densitet genom flera mål (dvs cykliskt beroende kinas-5, NF-KB) och att den övergripande konsekvensen är sensibiliserad läkemedelsbelöning, vilket antogs av Russo et al. (2009a) för åtgärder av upprepad kokain.

En oväntad observation i den aktuella studien var att ökad ryggtäthet i NAc var övergående och inte längre detekterades 28 dagar efter sexuell erfarenhet. Således korrelerades ökad ryggtäthet med uppkomsten av ökad Amph-belöning och kan bidra till den initiala utvecklingen eller det kortsiktiga uttrycket av sensibiliserade Amph-svar. Ökad ryggtäthet krävdes dock inte för att sensibiliserade Amph-belöningsresultat skulle bestå efter långvariga avhållsamhetsperioder. Vi har tidigare visat att sexuell erfarenhet orsakar en kortvarig (7, men inte 28, dagar efter sista parning) ökning av NMDA-receptorsubenheten NR-1 i NAc, vilken återgick till baslinjenivåerna efter långvariga perioder av belöningsavhållsamhet ( Pitchers et al., 2012 ). Detta ökade NMDA-receptoruttryck antogs vara en indikation på tysta synapser inducerade av sexupplevelser ( Huang et al., 2009 ; Brown et al., 2011 ; Pitchers et al., 2012 ), och tyder på möjligheten att ryggradstillväxt inducerad av sexupplevelser är beroende av ökad NMDA-receptoraktivitet ( Hamilton et al., 2012 ).

Sammanfattningsvis belyser den aktuella studien kors-sensibilisering av läkemedelsbelöning med en naturlig belöning (kön) och dess beroende av en belöningsavstående. Dessutom medierades denna beteendeplasticitet av ΔFosB via D1R-aktivering i NAc. Därför tyder data på att förlust av en naturlig belöning efter belöningserfarenhet kan göra individer sårbara för utveckling av narkotikamissbruk och att en medlare av denna ökade sårbarhet är ΔFosB och dess nedströms transkriptionella mål.

fotnoter

  • Mottagit oktober 16, 2012.
  • Revision mottog December 12, 2012.
  • Godkänd December 23, 2012.

  • Detta arbete stöddes av den kanadensiska institutet för hälsoforskning (LMC), National Institute of Mental Health (EJN), och Canadian Science and Engineering Research Council of Canada (KKP och LMC). Vi tackar doktor Catherine Woolley (Northwestern University) för hjälp med diOlistic märkningsteknik.

  • Författarna förklarar inga konkurrerande ekonomiska intressen.

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

Referensprojekt

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

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

  2. ↵
    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.

  3. ↵
    1. Bibb JA,
    2. Chen J,
    3. Taylor JR,
    4. Svenningsson P,
    5. Nishi A,
    6. Snyder GL,
    7. Yan Z,
    8. Sagawa ZK,
    9. Ouimet CC,
    10. Nairn AC,
    11. Nestler EJ,
    12. Greengard P

    (2001) Effekter av kronisk exponering för kokain regleras av neuronproteinet Cdk5. Natur 410: 376-380.

  4. ↵
    1. Bradley KC,
    2. Meisel RL

    (2001) Sexuellt beteende induktion av c-Fos i kärnans accumbens och amfetaminstimulerad lokomotorisk aktivitet är sensibiliserad av tidigare sexuell erfarenhet hos kvinnliga syriska hamstrar. J Neurosci 21: 2123-2130.

  5. ↵
    1. Brun TE,
    2. Lee BR,
    3. Mu P,
    4. Ferguson D,
    5. Dietz D,
    6. Ohnishi YN,
    7. Lin Y,
    8. Suska A,
    9. Ishikawa M,
    10. Huang YH,
    11. Shen H,
    12. Kalivas PW,
    13. Sorg BA,
    14. Zukin RS,
    15. Nestler EJ,
    16. Dong Y,
    17. Schlüter OM

    (2011) En tyst synapsbaserad mekanism för kokaininducerad lokomotorisk sensibilisering. J Neurosci 31: 8163-8174.

  6. ↵
    1. Cameron CM,
    2. Carelli RM

    (2012) Kokainabstinens förändrar kärnan accumbens skjutdynamik under målriktad beteende för kokain och sackaros. Eur J Neurosci 35: 940-951.

  7. ↵
    1. Chen BT,
    2. Hopf FW,
    3. Bonci A

    (2010) Synaptisk plasticitet i mesolimbic systemet: terapeutiska konsekvenser för missbruk av substanser. Ann NY Acad Sci 1187: 129-139.

  8. ↵
    1. Colby CR,
    2. Whisler K,
    3. Steffen C,
    4. Nestler EJ,
    5. Själv DW

    (2003) Striatal cellspecifik överuttryck av FosB ökar incitamentet för kokain. J Neurosci 23: 2488-2493.

  9. ↵
    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.

  10. ↵
    1. Forlano PM,
    2. Woolley CS

    (2010) Kvantitativ analys av pre- och postsynaptiska könsskillnader i kärnans accumbens. J Comp Neurol 518: 1330-1348.

  11. ↵
    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.

  12. ↵
    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.

  13. ↵
    1. Hamilton AM,
    2. Åh WC,
    3. Vega-Ramirez H,
    4. Stein IS,
    5. Helvete JW,
    6. Patrick GN,
    7. Zito K

    (2012) Aktivitetsberoende tillväxt av nya dendritiska spines regleras av proteasomen. Neuron 74: 1023-1030.

  14. ↵
    1. Hedges VL,
    2. Chakravarty S,
    3. Nestler EJ,
    4. Meisel RL

    (2009) Δ FosB-överuttryck i kärnan accumbens ökar sexuell belöning hos kvinnliga syriska hamstrar. Genes Brain Behav 8: 442-449.

  15. ↵
    1. Huang YH,
    2. Lin Y,
    3. Mu P,
    4. Lee BR,
    5. Brun TE,
    6. Wayman G,
    7. Marie H,
    8. Liu W,
    9. Yan Z,
    10. Sorg BA,
    11. Schlüter OM,
    12. Zukin RS,
    13. Dong Y

    (2009) In vivo kokain erfarenhet genererar tysta synapser. Neuron 63: 40-47.

  16. ↵
    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.

  17. ↵
    1. Kalivas PW

    (2009) Glutamathemostasishypotesen om missbruk. Nat Rev Neurosci 10: 561-572.

  18. ↵
    1. Kauer JA,
    2. Malenka RC

    (2007) Synaptisk plasticitet och beroende. Nat Rev Neurosci 8: 844-858.

  19. ↵
    1. Kelley AE

    (2004) Minne och beroende: delade neurala kretsar och molekylära mekanismer. Neuron 44: 161-179.

  20. ↵
    1. Kelz MB,
    2. Chen J,
    3. Carlezon WA Jr.,
    4. Whisler K,
    5. Gilden L,
    6. Beckmann AM,
    7. Steffen C,
    8. Zhang YJ,
    9. Marotti L,
    10. Själv DW,
    11. Tkatch T,
    12. Baranauskas G,
    13. Surmeier DJ,
    14. Neve RL,
    15. Duman RS,
    16. Picciotto MR,
    17. Nestler EJ

    (1999) Uttryck av transkriptionsfaktorn FosB i hjärnan styr känsligheten för kokain. Natur 401: 272-276.

  21. ↵
    1. Kim Y,
    2. Teylan MA,
    3. Baron M,
    4. Sands A,
    5. Nairn AC,
    6. Greengard P

    (2009) Metylfenidatinducerad dendritisk ryggradssbildning och FFOSB-uttryck i kärnbärande celler. Proc Natl Acad Sci USA 106: 2915-2920.

  22. ↵
    1. Koob GF,
    2. Volkow ND

    (2010) Neurokretsen av missbruk. Neuropsychopharmacology 35: 217-238.

  23. ↵
    1. Kumar A,
    2. Choi KH,
    3. Renthal W,
    4. Tsankova NM,
    5. Theobald DE,
    6. Truong HT,
    7. Russo SJ,
    8. Laplant Q,
    9. Sasaki TS,
    10. Whistler KN,
    11. Neve RL,
    12. Själv DW,
    13. Nestler EJ

    (2005) Kromatinomvandling är en nyckelmekanism som ligger bakom kokaininducerad plasticitet i striatum. Neuron 48: 303-314.

  24. ↵
    1. Laviolette SR,
    2. Lauzon NM,
    3. Biskop SF,
    4. Sun N,
    5. Tan H

    (2008) Dopamin-signalering via D1-liknande mot D2-liknande receptorer i kärnan accumbens-kärnan mot skalet modulerar differentiellt nikotinbelöningskänsligheten. J Neurosci 28: 8025-8033.

  25. ↵
    1. Lee KW,
    2. Kim Y,
    3. Kim AM,
    4. Helmin K,
    5. Nairn AC,
    6. Greengard P

    (2006) Kokaininducerad dendritisk ryggradssbildning i D1- och D2-dopaminreceptorinnehållande mellanspinniga neuroner i nukleinsymboler. Proc Natl Acad Sci USA 103: 3399-3404.

  26. ↵
    1. Lennette DA

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

  27. ↵
    1. Lu L,
    2. Hoppas BT,
    3. Dempsey J,
    4. Liu SY,
    5. Bossert JM,
    6. Shaham Y

    (2005) Central amygdala ERK signalväg är avgörande för inkubation av kokainbehov. Nat Neurosci 8: 212-219.

  28. ↵
    1. Mameli M,
    2. Lüscher C

    (2011) Synaptisk plasticitet och missbruk: inlärningsmekanismerna gick fel. Neuro 61: 1052-1059.

  29. ↵
    1. Maze I,
    2. Covington HE 3rd.,
    3. Dietz DM,
    4. LaPlant Q,
    5. Renthal W,
    6. Russo SJ,
    7. Mekanik M,
    8. Mouzon E,
    9. Neve RL,
    10. Haggarty SJ,
    11. Ren Y,
    12. Sampath SC,
    13. Hurd YL,
    14. Greengard P,
    15. Tarakhovsky A,
    16. Schaefer A,
    17. Nestler EJ

    (2010) Väsentlig roll för histon-metyltransferas G9a i kokaininducerad plasticitet. Vetenskap 327: 213-216.

    1. McCutcheon JE,
    2. Wang X,
    3. Tseng KY,
    4. Wolf ME,
    5. Marinelli M

    (2011) Calcium-permeabla AMPA-receptorer finns närvarande i nukleinsymboler efter långvarig återtagning från kokain självadministrering men inte kokain som administrerats av experiment. J Neurosci 31: 5737-5743.

  31. ↵
    1. Meisel RL,
    2. Mullins AJ

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

  32. ↵
    1. Muller DL,
    2. Unterwald EM

    (2005) D1 dopaminreceptorer modulerar ΔFosB-induktion i råttstriatum efter intermittent morfinadministration. J Pharmacol Exp Ther 314: 148-154.

  33. ↵
    1. Nestler EJ

    (2008) Transkriptionsmekanismer för missbruk: ΔFosBs roll. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 363: 3245-3255.

  34. ↵
    1. Nestler EJ,
    2. Barrot M,
    3. Själv DW

    (2001) ΔFosB: en hållbar molekylomkopplare för beroende. Proc Natl Acad Sci USA 98: 11042-11046.

  35. ↵
    1. Olausson P,
    2. Jentsch JD,
    3. Tronson N,
    4. Neve RL,
    5. Nestler EJ,
    6. Taylor JR

    (2006) ΔFosB i kärnan accumbens reglerar matförstärkt instrumentalt beteende och motivation. J Neurosci 26: 9196-9204.

  36. ↵
    1. Olsen CM

    (2011) Naturliga belöningar, neuroplasticitet och narkotikamissbruk. Neuro 61: 1109-1122.

  37. ↵
    1. Perrotti LI,
    2. Hadeishi Y,
    3. Ulery PG,
    4. Barrot M,
    5. Monteggia L,
    6. Duman RS,
    7. Nestler EJ

    (2004) Induktion av ΔFosB i belöningsrelaterade hjärnstrukturer efter kronisk stress. J Neurosci 24: 10594-10602.

  38. ↵
    1. Perrotti LI,
    2. Weaver RR,
    3. Robison B,
    4. Renthal W,
    5. Maze I,
    6. Yazdani S,
    7. Elmore RG,
    8. Knapp DJ,
    9. Selley DE,
    10. Martin BR,
    11. Sim-Selley L,
    12. Bachtell RK,
    13. Själv DW,
    14. Nestler EJ

    (2008) Distinkta mönster av ΔFosB induktion i hjärnan av missbruksmedel. Synapsen 62: 358-369.

  39. ↵
    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.

  40. ↵
    1. Platser KK,
    2. Frohmader KS,
    3. Vialou V,
    4. Mouzon E,
    5. Nestler EJ,
    6. Lehman MN,
    7. Kyl LM

    (2010b) ΔFosB i kärnan accumbens är kritisk för förstärkande effekter av sexuell belöning. Genes Brain Behav 9: 831-840.

  41. ↵
    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.

  42. ↵
    1. Roberts MD,
    2. Gilpin L,
    3. Parker KE,
    4. Childs TE,
    5. Kommer MJ,
    6. Booth FW

    (2012) Dopamin D1-receptormodulering i kärnan accumbens sänker frivilligt hjul som körs på råttor som är uppfödda för att köra höga avstånd. Physiol Behav 105: 661-668.

  43. ↵
    1. Russo SJ,
    2. Mazei-Robison MS,
    3. Ables JL,
    4. Nestler EJ

    (2009a) Neurotrofa faktorer och strukturell plasticitet i beroende. Neuro 56 (Suppl 1): 73-82.

  44. ↵
    1. Russo SJ,
    2. Wilkinson MB,
    3. Mazei-Robison MS,
    4. Dietz DM,
    5. Maze I,
    6. Krishnan V,
    7. Renthal W,
    8. Graham A,
    9. Birnbaum SG,
    10. Grön TA,
    11. Robison B,
    12. Lesselyong A,
    13. Perrotti LI,
    14. Bolaños CA,
    15. Kumar A,
    16. Clark MS,
    17. Neumaier JF,
    18. Neve RL,
    19. Bhakar AL,
    20. Barker PA,
    21. et al.

    (2009b) Kärnfaktor KB-signalering reglerar neuronal morfologi och kokainbelöning. J Neurosci 29: 3529-3537.

  45. ↵
    1. Taylor JR,
    2. Lynch WJ,
    3. Sanchez H,
    4. Olausson P,
    5. Nestler EJ,
    6. Bibb JA

    (2007) Inhibering av Cdk5 i kärnan accumbens ökar de lokomotoriska aktiverande och incitament-motiverande effekterna av kokain. Proc Natl Acad Sci USA 104: 4147-4152.

  46. ↵
    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.

  47. ↵
    1. Thomas MJ,
    2. Kalivas PW,
    3. Shaham Y

    (2008) Neuroplasticitet i mesolimbic dopaminsystemet och kokainberoende. Br J Pharmacol 154: 327-342.

  48. ↵
    1. Vialou V,
    2. Robison AJ,
    3. Laplant QC,
    4. Covington HE 3rd.,
    5. Dietz DM,
    6. Ohnishi YN,
    7. Mouzon E,
    8. Rush AJ 3rd.,
    9. Watts EL,
    10. Wallace DL,
    11. Iñiguez SD,
    12. Ohnishi YH,
    13. Steiner MA,
    14. Warren BL,
    15. Krishnan V,
    16. Bolaños CA,
    17. Neve RL,
    18. Ghose S,
    19. Berton O,
    20. Tamminga CA,
    21. et al.

    (2010) ΔFosB i hjärnbelöningskretsar förmedlar motståndskraft mot stress och antidepressiva reaktioner. Nat Neurosci 13: 745-752.

  49. ↵
    1. Wallace DL,
    2. Vialou V,
    3. Rios L,
    4. Carle-Florence TL,
    5. Chakravarty S,
    6. Kumar A,
    7. Graham DL,
    8. Grön TA,
    9. Kirk A,
    10. Iñiguez SD,
    11. Perrotti LI,
    12. Barrot M,
    13. DiLeone RJ,
    14. Nestler EJ,
    15. Bolaños-Guzmán CA

    (2008) Påverkan av ΔFosB i kärnan accumbens på naturligt belöningsrelaterat beteende. J Neurosci 28: 10272-10277.

  50. ↵
    1. Werme M,
    2. Messer C,
    3. Olson L,
    4. Gilden L,
    5. Thorén P,
    6. Nestler EJ,
    7. Brené S

    (2002) Δ FosB reglerar hjullöpning. J Neurosci 22: 8133-8138.

  51. ↵
    1. Winstanley CA,
    2. LaPlant Q,
    3. Theobald DE,
    4. Grön TA,
    5. Bachtell RK,
    6. Perrotti LI,
    7. DiLeone RJ,
    8. Russo SJ,
    9. Garth WJ,
    10. Själv DW,
    11. Nestler EJ

    (2007) ΔFosB induktion i orbitofrontal cortex medger tolerans mot kokaininducerad kognitiv dysfunktion. J Neurosci 27: 10497-10507.

  52. ↵
    1. Wolf ME

    (2010a) Bermuda-triangeln av kokaininducerade neuroadaptationer. Trender Neurosci 33: 391-398.

  53. ↵
    1. Wolf ME

    (2010b) Reglering av AMPA-receptorhandel i kärnan accumbens av dopamin och kokain. Neurotox Res 18: 393-409.

  54. ↵
    1. Wolf ME

    (2012) Neurovetenskap: Beteendeeffekter av kokain reverserad. Natur 481: 36-37.

  55. ↵
    1. Xue YX,
    2. Luo YX,
    3. Wu P,
    4. Shi HS,
    5. Xue LF,
    6. Chen C,
    7. Zhu WL,
    8. Ding ZB,
    9. Bao YP,
    10. Shi J,
    11. Epstein DH,
    12. Shaham Y,
    13. Lu L

    (2012) Ett minne för återhämtning-utrotning för att förhindra läkemedelsbehov och återfall. Vetenskap 336: 241-245.

  56. ↵
    1. Zachariou V,
    2. Bolanos CA,
    3. Selley DE,
    4. Theobald D,
    5. Cassidy MP,
    6. Kelz MB,
    7. Shaw-Lutchman T,
    8. Berton O,
    9. Sim-Selley LJ,
    10. Dileone RJ,
    11. Kumar A,
    12. Nestler EJ

    (2006) En väsentlig roll för ΔFosB i kärnans accumbens i morfinåtgärd. Nat Neurosci 9: 205-211.

  57. ↵
    1. Zhang D,
    2. Zhang L,
    3. Lou DW,
    4. Nakabeppu Y,
    5. Zhang J,
    6. Xu M

    (2002) Dopamin D1-receptorn är en kritisk mediator för kokaininducerat genuttryck. J Neurochem 82: 1453-1464.

Artiklar som citerar denna artikel

  • Eventuella bidrag av en ny form av synaptisk plasticitet i Aplysia för att belöna, minne och deras dysfunktioner i däggdjurshjärnan Learning & Memory, 18 september 2013, 20 (10): 580-591

HELA STUDIEN - AVSNITT FÖR DISKUSSION:

I den aktuella studien visade vi kors-sensibilisering mellan natur- och drogbelöning, när den naturliga belöningen följdes av en period av avhållsamhet. Specifikt visade vi att erfarenhet av sexuellt beteende, följt av 7 eller 28 d av abstinens, orsakar förbättrad Amph-belöning.

Dessa fynd har likheter med den etablerade kritiska rollen av en abstinensperiod från missbruksdroger i inkubationen av drogbegär (Lu et al., 2005; Thomas et al., 2008; Wolf, 2010b, 2012; Xue et al., 2012). Dessutom är naturligt belöningsinducerat FosB i NAc avgörande för korssensibiliseringseffekter av naturlig belöningsabstinens på psykostimulerande belöning, potentiellt via spinogenes i NAc under en period av belöningsabstinens.

Vi visade att FosB-ackumulering i NAc efter sexuell erfarenhet är långvarig och beroende av NAc D1R-aktivitet under parning . Denna D1R-medierade FosB-uppreglering i NAc visade sig i sin tur vara avgörande för ökad belöning för Amph och ökad ryggradstäthet i NAc, även om dessa resultat av sexuell erfarenhet är beroende av en period av avhållsamhet från sexuell belöning (Pitchers et al., 2010a). Slutligen visade vi att NAc-spinogenes kan bidra till den initiala utvecklingen av kortsiktigt uttryck av sensibiliserad Amph-belöning men är inte avgörande för fortsatt uttryck av förbättrad läkemedelsbelöning, eftersom ökad ryggradstäthet i NAc var övergående och observerades efter en 7 dagars, men inte 28 dagars, avhållsamhetsperiod.

Det har länge varit känt att dopamin frisätts i NAc under naturligt belöningsbeteende, inklusive sexuellt beteende . Vid introduktion av en mottaglig hona ökar extracellulärt dopamin i NAc och förblir förhöjt under parning (Fiorino et al., 1997). Den aktuella studien visade att infusion av dopaminreceptorantagonister i NAc under parning inte hade någon effekt på initieringen eller utförandet av sexuellt beteende, vilket överensstämmer med uppfattningen att dopamin inte är involverat i uttrycket av belöningsbeteende i sig, utan snarare för att tillskriva incitamentsframträdande av sexrelaterade signaler (Berridge och Robinson, 1998). Faktum är att signaler som förutsäger sexuell belöning orsakar aktivering av neuroner inom det mesolimbiska dopaminbelöningssystemet, inklusive de dopaminerga cellerna i det ventrala tegmentala området och deras mål, NAc (Balfour et al., 2004).

Upprepat sexuellt beteende inducerar FosB i NAc, vilket i sin tur medierar den erfarenhetsinducerade förstärkningen av sexuellt beteende (Pitchers et al., 2010b). Nuvarande resultat visar att parningsinducerad FosB-uppreglering faktiskt är beroende av D1R-aktivering i NAc under parning. Detta fynd överensstämmer med tidigare studier som visar att upprepad psykostimulerande administrering ihållande ökade FosB i NAc-medium taggiga neuroner som uttrycker D1R (Lee et al., 2006; Kim et al., 2009) och att sådan FosB-uppreglering är beroende av D1R-aktivering (Zhang et al., 2002). Dessutom kan sensibiliserade läkemedelsresponser, som normalt observeras hos ett läkemedelserfaret djur, produceras i frånvaro av tidigare läkemedelsexponering genom överuttryck av FosB i D1R-uttryckande neuroner i striatum (Kelz et al., 1999). Således ökar både naturliga och läkemedelsbelöningar FosB i NAc via en D1R-beroende mekanism för att sensibilisera belöningsbeteenden.

Dessutom visar de aktuella resultaten att FosB är en kritisk mediator för korssensibiliseringen mellan naturlig belöningsupplevelse och psykostimulerande belöning. Som noterats har FosB-aktivitet i NAc tidigare implicerats i sensibiliserade läkemedelssvar, eftersom FosB-överuttryck i NAc sensibiliserar den lokomotoriska aktiveringen för kokain efter tidigare akut eller upprepad administrering (Kelz et al., 1999), ökar känsligheten för kokain och morfin CPP (Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006) och orsakar självadministrering av lägre doser kokain (Colby et al., 2003). Den aktuella studien visar att blockering av D1R- eller FosB-aktivitet i NAc under parning avskaffade sexupplevelseinducerad sensibilisering av Amph-belöning . Således konvergerar inte bara naturliga och läkemedelsbaserade belöningar längs samma neurala väg, de konvergerar också längs samma molekylära mediatorer (Nestler et al., 2001; Wallace et al., 2008; Hedges et al., 2009; Pitchers et al., 2010b), och troligen i samma neuroner i NAc (Frohmader et al., 2010b), för att påverka incitamentsframträdandet och "önskandet" av båda typerna av belöningar (Berridge och Robinson, 1998).

Den aktuella studien visade att en period av avhållsamhet från sexuell belöning krävs för sensibilisering av Amph-belöning och NAc-spinogenes. Vi antar att FosB under denna avhållsamhetsperiod påverkar neuronal funktion genom att förändra nedströms genuttryck för att initiera spinogenes och förändra synaptisk styrka. Att blockera induktionen av FosB i NAc under parning förhindrade faktiskt ökad ryggradstäthet i NAc som detekterades efter belöningsavhållsamhet. Dessutom förhindrade infusion av en D1R-antagonist i NAc före varje parningssession den sexupplevelseinducerade ökningen av FosB och den efterföljande ökade ryggradstätheten . FosB är en transkriptionsfaktor som kan fungera som en transkriptionsaktivator eller repressor för att påverka uttrycket av en myriad av målgener som i sin tur kan påverka ryggradstäthet och synaptisk styrka i NAc (Nestler, 2008). Mer specifikt aktiverar FosB cykliskt beroende kinas-5 (Bibb et al., 2001; Kumar et al., 2005), nukleär faktor B (NF-B) (Russo et al., 2009b) och GluA2-subenheten av glutamat AMPA-receptorn (Vialou et al., 2010) och hämmar transkription av den omedelbara tidiga genen c-fos (Pitchers et al., 2010b) och histonmetyltransferas G9 (Maze et al., 2010). Cykliskt beroende kinas-5 reglerar cytoskelettala proteiner och neuritutväxt (Taylor et al., 2007). Dessutom ökar aktivering av NF-B antalet dendritiska taggar i NAc, medan hämning av NF-B minskade basala dendritiska taggar och blockerar den kokaininducerade ökningen av taggar (Russo et al., 2009b). Sexuell belöning ökar därför ΔFosB i NAc, vilket kan förändra NAc-ryggradstätheten genom flera mål (dvs. cykliskt beroende kinas-5, NF-B) och att den övergripande konsekvensen är sensibiliserad drogbelöning , vilket antogs av Russo et al. (2009a) för effekterna av upprepad kokainintag.

En oväntad observation i den aktuella studien var att ökad ryggtäthet i NAc var övergående och inte längre detekterades 28 dagar efter sexuell erfarenhet. Således korrelerades ökad ryggtäthet med uppkomsten av ökad Amph-belöning och kan bidra till den initiala utvecklingen eller det kortsiktiga uttrycket av sensibiliserade Amph-svar. Ökad ryggtäthet krävdes dock inte för att sensibiliserade Amph-belöningar skulle bestå efter långvariga avhållsamhetsperioder. Vi har tidigare visat att sexuell erfarenhet orsakar en kortvarig (7, men inte 28, dagar efter sista parning) ökning av NMDA-receptorsubenheten NR-1 i NAc, vilken återgick till baslinjenivåer efter långvariga perioder av belöningsavhållsamhet (Pitchers et al., 2012). Detta ökade NMDA-receptoruttryck antogs vara en indikation på tysta synapser inducerade av sexupplevelser (Huang et al., 2009; Brown et al., 2011; Pitchers et al., 2012), och tyder på möjligheten att ryggradstillväxt inducerad av sexupplevelser är beroende av ökad NMDA-receptoraktivitet (Hamilton et al., 2012).

Sammanfattningsvis belyser den aktuella undersökningen crosssensibilisering av läkemedelsbelöning med en naturlig belöning (kön) och dess beroende av en belöningsavståendeperiod. Vidare medierades denna beteendets plasticitet av? FosB via D1R-aktivering i NAc. Därför tyder data på att förlust av en naturlig belöning efter belöningserfarenhet kan göra individer sårbara för utveckling av narkotikamissbruk och att en medlare av denna ökade sårbarhet är FosB och dess nedströms transkriptionsmål.