Etanolbetingad platspreferens och förändringar i ΔFosB Efter adolescent Nikotinadministration Skillnad i råttor som uppvisar hög eller låg beteendereaktivitet mot en ny miljö (2014)

Behav Brain Res. Författarmanuskript; tillgängligt i PMC 2015 juni 5.

Publicerad i slutredigerad form som:

Behav Brain Res. 2014 Apr 1; 262: 101 – 108.

Publicerad online 2014 Jan 7. doi:  10.1016 / j.bbr.2013.12.014

PMCID: PMC4457313

NIHMSID: NIHMS554276

Gå till:

Abstrakt

Denna studie bestämde effekterna av tonåringens nikotinadministration på vuxen alkoholpreferens hos råttor som uppvisade hög eller låg beteendemässig reaktivitet mot en ny miljö och fastställdes om nikotin förändrades vFosB i ventral striatum (vStr) och prefrontal cortex (PFC) omedelbart efter läkemedelsadministrering eller efter att råttor mognat till vuxen ålder.

Djur karakteriserades som uppvisande hög (HLA) eller låg (LLA) lokomotorisk aktivitet i det nya öppna fältet efter postnatalt dag (PND) 31 och fick injektioner av saltlösning (0.9%) eller nikotin (0.56 mg fri bas / kg) från PND 35 -42. Etanolinducerad konditionerad platspreferens (CPP) bedömdes på PND 68 efter 8 dagars konditionering i ett partiskt paradigm; ΔFB mättes på PND 43 eller PND 68. Efter tonåringens nikotinexponering HLA-djur demonstrerade en CPP när de konditionerades med etanol; LLA-djur påverkades inte. Vidare ökade exponering av tonåring för nikotin under 8 dagar nivåerna av FosB i limbiska regioner i både HLA- och LLA-råttor, men denna ökning fortsatte till vuxen ålder endast hos LLA-djur.

Resultaten tyder på att exponering av nikotin i ungdomar underlättar etablering av en etanol-CPP i HLA-råttor, och att långvariga förhöjningar i osFosB inte är nödvändiga eller tillräckliga för att upprätta en etanol-CPP i vuxen ålder. Dessa studier understryker vikten av att bedöma beteendefenotyp vid bestämning av beteendemässiga och cellulära effekter av ungdomars nikotinexponering.

Nyckelord: Beroende, ungdom, osFosB, etanol, nikotin, belöning

1. Introduktion

Många studier har visat att hög nyhetssökande och utforskning är förknippade med ökad känslighet för läkemedelsbelöning [1-8]. Ungdomar har visat sig uppvisa större nyhetssökande och utforskning än vuxna [9-11], och flera rapporter visar att ungdomar är mer benägna än vuxna att utveckla missbruk när de påbörjar droganvändning [12-18]. Således kan ungdomar vara mer mottagliga för förstärkande och givande effekter av missbrukade droger, och ungdomar med en hög sensationssökande profil kan representera den mest utsatta befolkningen.

De två läkemedlen som oftast används av ungdomar är nikotin och alkohol [19, 20], och bevis tyder på att användningen av nikotin påverkar alkoholkonsumtionen. Rökning och drickande beteenden förekommer ofta tillsammans, med frekvensen av antingen beteende associerat med frekvensen för den andra [21]. Bevilja [22] rapporterade att nästan 29% av individerna som börjar röka före åldern av 14 blir alkoholberoende och 8% fortskrider till alkoholmissbruk under deras livstid. Vidare blir 19% av dem som initierar rökning mellan 14 och 16 alkoholberoende, där 7% av dessa individer fortsätter till missbruk av alkohol. Intressant nog är individer som inte börjar röka förrän 17 års ålder är hälften så troliga att bli beroende av alkohol eller utvecklas till missbruk. Således är tidig rökning en stark förutsägare för livstidsdrickning och alkoholberoende och missbruk [22].

Det har visat sig att exponering för ungdomen nikotin ökar de givande effekterna av flera läkemedel hos vuxna laboratoriedjur, inklusive nikotin, kokain och diazepam [23-26]. Riley et al. [27] visade att administrering av nikotin till möss under tonåren, men inte i vuxen ålder, ökar känsligheten för etanoluttag vid mätning i vuxen ålder och föreslog att tonåren representerar en kritisk period av känslighet för nikotin som resulterar i förändringar i hjärnan som kvarstår i vuxen ålder. Denna idé stöds av flera studier som visar att ungdomars exponering för nikotin leder till ett ängslosamt tillstånd i vuxen ålder [28-30]. Det är möjligt att varaktiga förändringar efter exponering av tonåringens nikotin involverar transkriptionsfaktorn osFosB, som har visat sig ge en varaktig sensibilisering av den mesolimbiska vägen och öka känsligheten för motivationsegenskaperna hos flera missbruksläkemedel, inklusive alkohol [31-34], och vars överuttryck i det limbiska systemet förbättrar läkemedelspreferenser [31, 35]. Intressant nog uppvisar tonåriga djur större ökningar än vuxna i FosB i nucleus accumbens (NAcc) som svar på administrering av kokain eller amfetamin [36]; effekten av nikotinadministrering under tonåren på FosB har inte undersökts. Eftersom tonåriga djur uppvisar förbättrad reglering av FB i förhållande till vuxna som svar på missbrukade läkemedel, kan de vara mer känsliga för givande stimuli efter upprepad exponering än på liknande exponerade vuxna. Denna idé stöds av studier som indikerar att tonåriga råttor som upprättar en nikotininducerad betingad platspreferens (CPP) efter 4-injektioner uppvisar en ökning av FosB-immunreaktivitet (osFosB-splitsvarianten mättes inte specifikt) i det ventrale tegmentalområdet (VTA), NAcc och prefrontal cortex (PFC) omedelbart efter beteendestest [37].

Trots bevis på att tonåren är en period med ökad sensationssökande och första gången läkemedelsanvändning, att användningen av nikotin är kopplad till ökad användning av etanol, och att en ökad känslighet för missbruk av droger är förknippad med ΔFosB-ansamling [31], är effekterna av ungdomars nikotinexponering på osFosB-nivåer och dess långsiktiga konsekvenser på etanolbelöning oklara. Därför bestämde denna studie: 1) effekterna av tonåringens nikotinadministration på vuxen alkoholpreferens hos råttor som kännetecknades under tonåren av deras beteendemässiga reaktivitet mot en ny miljö, nämligen med hög eller låg lokomotorisk aktivitet; och 2) fastställde om nikotin förändrade ΔFosB i ventral striatum (vStr) och PFC hos dessa djur omedelbart efter administrering i tonåren eller efter att råttor mognade till vuxen ålder.

2. metoder

2.1 Material

Etanol erhölls från AAPER Alcohol and Chemical Company (Shelbyville, KY). Alla andra reagens köptes från Sigma-Aldrich Life Sciences (St. Louis, MO) om inte annat anges.

2.2-ämnen

De manliga och kvinnliga avkommorna (n = 89) av tidiga gravida råttor (n = 10) användes som försökspersoner; födelsedagen definierades som postnatal dag 0 (PND 0). För att säkerställa likartad utveckling över kullarna slogs alla kullar till 10 – 12 valpar (5 – 6 hanar / 5 – 6 kvinnor) på PND 1 och förblev inrymda med sina respektive dammar tills PND 21, vid vilken tid djur avvänjades och hölls i samma könsgrupper av 3 i standardpolypropylenburar med majskolvbäddar. Alla djur hölls vid University of South Florida i ett temperatur- och fuktighetsreglerat vivarium på en 12: 12-timmars ljus-mörk cykel (7 am / 7 pm). Experiment genomfördes under ljusfasen och vård och användning av djur var i enlighet med riktlinjer som fastställts av Institutional Animal Care and Use Committee och National Institute of Health Guide for Care and Use of Laboratory Animals. I enlighet med dessa riktlinjer använde experiment det minsta antalet djur per grupp som behövdes för att erhålla meningsfull data.

2.3 Karakterisering av beteendeaktivitet mot en ny miljö

Lokomotorisk aktivitet användes för att karakterisera den beteende reaktivitet hos råttor till en ny miljö. För att åstadkomma detta avlägsnades djur från sin hemmabur på PND 31 och placerades i en cirkulär arena (100 cm diameter) under måttlig belysning (20 lux) under 5 min. Det totala flyttade avståndet (TDM) registrerades automatiskt med en videokamera och analyserades med användning av EthoVision-programvaran (Noldus Information Technology, Leesburg, VA) enligt beskrivningen [38]. Djur klassificerades som uppvisande antingen hög (HLA) eller låg (LLA) lokomotorisk aktivitet i det nya öppna fältet med användning av en median splitstrategi, varvid den tidigare visade aktiviteten i den övre 50%, och den senare i den nedre 50% relativt deras kullkamrater [4].

2.4 Nikotininjektioner

Djur fick injektioner (sc) av antingen fosfatbuffrad saltlösning (PBS, 0.9%) eller nikotinvätebitartrat i PBS (0.56 mg fri bas-nikotin / kg) en gång dagligen för 4 eller 8 dagar som började på PND 35. Denna dos av nikotin har visat sig öka svara för konditionerade stimuli [39, 40] och öka brytpunkter för förstärkt svar [41] som indikerar att det är givande och förstärkande och användes i en tidigare studie av ungdomar [38]. För varje injektion transporterades djur i sin hemmabur till ett svagt upplyst procedurrum, placerades i en ny bur fodrad med färskt sängkläder, injicerades och återvände till sin hemmabur.

2.5 Conditioned Place Preference (CPP)

För mätningar av CPP fick råttor injektioner av nikotin från PND 35 – 42 och 18 dagar efter den sista injektionen av nikotin, på PND 60, fick djur (n = 40; 4 – 5 per grupp) fri åtkomst till två sammankopplade plexiglaskammare (varje kammare: 21 cm bred × 18 cm lång × 21 cm hög) som innehåller tydliga visuella (vertikala eller horisontella svarta och vita ränder) och taktila ledtrådar (gummierat eller sandpappergolv) i tre 5 min. intervaller. Medeltiden som tillbringades på varje sida av apparaten användes för att bestämma baslinjekammarens preferens för varje djur. Även om varje djur uppvisade en sidopreferens vid baslinjen fanns det ingen tendens inom populationen att en särskild kammare skulle föredras. Under de kommande 8 dagarna, från PND 61 till 68, användes ett partisk konditioneringsparadigm där djur tränades för att associera den icke-föredragna kammaren med de subjektiva effekterna av etanol. För konditionering fick varje djur en injektion av etanol (17%; 1.0 g / kg, ip) och begränsades därefter till den ursprungligen icke föredragna kammaren under 15 min. Denna dos och koncentration av etanol har visat sig etablera en CPP under sen tonåren [42] och för att höja dopamin signifikant i NAcc för ungdomar och unga vuxna djur [43, 44]. Kontrolldjur begränsades under 15 min till den ursprungligen icke föredragna kammaren efter en injektion av saltlösning (0.9%, ip). Både etanolkonditionerade och kontrolldjur fick saltinjektioner innan de begränsades till den ursprungligen föredragna kammaren under 15 min varje dag. Således fick varje djur 2-träningspass per dag, en för den ursprungligen icke-föredragna och en för den föredragna kammaren. Ordningen på dessa sessioner växlades varje dag och inträffade på morgonen och eftermiddagen, separerade med minst 5 timmar. På PND 69, ungefär 16 – 18 timmar efter den senaste träningssessionen, fick djur fri tillgång till båda kamrarna under 5 min och tiden som tillbringades i varje kammare mättes för att bedöma CPP. En preferensscore beräknades genom att subtrahera den tid som tillbringades i den ursprungligen föredragna kammaren från den tid som tillbringades i den ursprungligen icke-föredragna kammaren.

2.6 Western Blot Analys

För immunblotanalyser dekapiterades råttor snabbt och vStr och PFC isolerades 24 timmar efter antingen 4: e eller 8: e nikotininjektionen på PND 39 respektive 43 (n = 32; 4 per grupp) eller 26 dagar efter 8: e injektionen på PND 69 (n = 16; 4 per grupp), motsvarande dagen då CPP bedömdes i en separat grupp av djur. Vävnad frystes snabbt på torris och förvarades vid −80 ° C tills den homogeniserades såsom beskrivits [38]. Proteiner separerades med natriumdodecylsulfat-polyakrylamidgelelektrofores (10% polyakrylamid) och överfördes elektroforetiskt till polyvinylidenfluoridmembran. Membranen blockerades under 1 timme i Tris-buffrad saltlösning innehållande 0.1% Tween 20 och 5% icke-torr mjölk. Därefter primär antikropp [FosB (5G4) #2251, 1: 4000; Cell Signaling, Danvers, MA], som producerar robust märkning av ΔFosB [45] tillsattes i blockeringslösning och membranen inkuberades över natten vid 4 ° C. Seksten timmar senare tvättades membranen och inkuberades med sekundär antikropp [get-anti-kanin IgG-HRP, 1: 2000, Santa Cruz Biotechnology, Inc., Santa Cruz, CA] i blockeringslösning under 1 timme vid rumstemperatur och signaler visualiseras med förbättrad kemiluminescens. Efter immunodetektion strippades, blockerades och inkuberades med en primär antikropp riktad mot p-tubulin [H-235, Santa Cruz Biotechnology, Inc., 1: 16,000] som en belastningskontroll. 35 / 37 kDa-bandet som representerar ΔFosB och 50 kDa-bandet motsvarande ß-tubulin kvantifierades på varje fläck med användning av en densitometer och Un-Scan-It gel-digitaliseringsprogramvara (Silk Scientific Inc., Orem, Utah). Den optiska densiteten för den förstnämnda normaliserades till den senare för varje prov, och resultaten uttrycks som procent av motsvarande saltlösningskontroller för varje fläck för att eliminera variation mellan fläckar.

2.7 statistiska analyser

En 4-faktor variansanalys (ANOVA) användes för att bestämma effekterna på CPP [(man eller kvinna) × (HLA eller LLA) × (saltlösning eller nikotin exponering) × (saltlösning eller etanol konditionering)] och Tukeys test användes post hoc för att fastställa signifikanta skillnader mellan grupper. En 3-faktor ANOVA användes för att bestämma skillnader i ΔFosB mellan HLA- och LLA-djur av hon- och honkön [(han eller hon) × (HLA eller LLA) × (saltlösning eller nikotin)] med Studentens t-test utfört post hoc för att fastställa signifikant skillnader mellan grupper. En nivå av p <0.05 accepterades som bevis på en signifikant effekt. Eftersom provstorleken i dessa studier var liten, vilket ledde till minskad statistisk effekt, effektstorlek (η2ρ) eller Cohens D) bestämdes för alla analyser och icke signifikanta effekter med en effektstorlek större än 0.06 (η2ρ) eller 0.4 (D) rapporteras.

3. Resultat

3.1 Beteendeaktivitet mot en ny miljö

Lokomotorisk aktivitet som utställts av tonåriga råttor i ett nytt öppet fält under 5 min visas i Figur 1. TDM distribuerades normalt (Kolmogorov-Smirnov D = 0.083, p> 0.05), med djur som uppvisade ett rörelseområde mellan 4339 och 7739 cm / 5 min. Median TDM var 5936 cm / 5 min med ett djur vid medianen (visas i den grå cirkeln), som avlägsnades från ytterligare studier. TDM för HLA- och LLA-grupperna var signifikant olika [t (86) = 12.15, p <0.05; Cohens D = 2.56] med en TDM på 6621 TDM ± 71 cm / 5 min för HLA-djur och 5499 ± 59 cm / 5 min för LLA-djur. Djur tilldelades systematiskt till experimentella grupper enligt beteendemässig reaktivitet mot den nya miljön för att säkerställa att alla grupper uppvisade ekvivalens i nya öppna fältaktiviteter och innehöll lika många HLA- och LLA-djur (Tabell 1). Vidare tilldelades inte mer än 1 hane och 1 hona från en given kull till varje grupp.

Fig 1  

Klassificering av beteendemässiga reaktivitet hos tonåriga råttor till en ny miljö. Lokomotorisk aktivitet hos tonåriga djur (N = 89) bestämdes genom att mäta det totala rörda avståndet (TDM) i ett nytt öppet fält under 5 min. Djur klassificerades .
Tabell 1  

Nya aktiviteter inom det öppna fältet som ställs ut av ungdomaråttor

3.2 Etanol CPP i vuxen ålder efter exponering av nikotin under tonåren

Den första uppsättningen experiment bestämde huruvida nikotinexponering under tonåren ökade sårbarheten för de givande effekterna av alkohol i vuxen ålder, och fastställde om svar var beroende av beteende reaktivitet hos råttorna till en ny miljö. Efter klassificering av råttor som HLA eller LLA fick djur injektioner av saltlösning eller nikotin från PND 35 – 42, och CPP till etanol bestämdes när råttor var unga vuxna på PND 69. Resultaten visas i Figur 2. ANOVA indikerade en signifikant 3-vägs interaktion mellan ny öppen fältaktivitet (HLA eller LLA), nikotinexponering och etanolkonditionering [F (1,19) = 5.165, p <0.05], med en observerad effekt på 0.578 och en uppskattad effekt storlek (η2ρ) av 0.214. Inga signifikanta skillnader observerades mellan män och kvinnor som en huvudeffekt eller interaktion och effektstorleken (η2ρ) var i alla fall mindre än 0.06, vilket indikerar att denna variabel hade liten inverkan på de observerade resultaten. HLA-djur som exponerats för nikotin under tonåren och konditionerades med etanol i vuxen ålder uppvisade en preferens för det etanolparade facket jämfört med HLA-djur som antingen var nikotinexponerade och saltlösning eller saltlösningsexponerade och etanolkonditionerade [p <0.05]. Nikotinexponerade LLA-djur verkade uppvisa en motvilja mot den etanolparade kammaren jämfört med motsvarande saltlösningsexponerade djur med en effektstorlek (Cohen's D) på 0.80, men denna effekt nådde ingen signifikans [t (7) = 1.346, p> 0.05] vid en observerad effekt av 0.425. Således indikerade data att HLA-ungdomar har en sårbarhet för etanolbelöning som kan primas, eller initieras, av tonåringsexponering för nikotin, medan LLA och saltlösningsexponerade HLA-djur uppvisar svar på etanol typiskt för vuxna råttor [42, 46].

Fig 2  

Effekter av ungdomars nikotinexponering på etanolinducerad konditionerad platspreferens (CPP) hos vuxna. Råttor klassificerades som uppvisande HLA eller LLA på PND 31 såsom beskrivits och fick injektioner av antingen saltlösning (0.9%) eller nikotin (0.56 mg fri bas / kg) .

3.3 Δ FosB i ungdom under upprepad nikotin exponering

Eftersom ökningar i osFosB i limbiska strukturer ökar läkemedelspreferensen [15,16], experiment bestämde huruvida exponering av nikotin i ungdomar hade en differentiell effekt på nivåerna av denna transkriptionsfaktor i vStr och PFC från HLA- och LLA-råttor. Efter beteendeklassificering fick han- och honråttor injektioner av antingen saltlösning eller nikotin under 4 eller 8 dagar som började på PND 35. Hjärnprover isolerades 24 timmar efter den slutliga injektionen på PND 39 respektive 43 och utsattes för Western immunoblot-analyser. Resultat av ΔFosB-mätningar i vStr (Figur 3) indikerade en signifikant huvudeffekt av både antalet dagar med injektioner [F (1, 16) = 4.542, p <0.05; η2ρ=0.221] och läkemedelsexponering [F (1, 16) = 18.132, p <0.05; η2ρ=0.531] och en interaktion mellan läkemedelseksponering och fenotyp som närmade sig betydelse [F (1, 16) = 3.594, p = 0.076; η2ρ=0.183]. Det observerades inga signifikanta skillnader mellan män och kvinnor som huvudeffekt eller interaktion och effektstorlek (η2ρ) var i alla fall mindre än 0.025, vilket tyder på att kön hade liten effekt på de observerade resultaten. Fyra dagars nikotinexponering ökade ΔFosB-nivåerna signifikant (p <0.05) endast i vStr hos HLA-råttor, och denna ökning kvarstod efter 8 dagars nikotinexponering, en tid då nikotin också signifikant (p <0.05) ökade ΔFosB-nivåerna i vStr från LLA-råttor. Analys av ΔFosB i PFC avslöjade en signifikant interaktion mellan antalet dagar av injektioner och läkemedelsexponering [F (1, 16) = 7.912, p = 0.05; η2ρ=0.331]. Det observerades inga signifikanta skillnader mellan män och kvinnor som en huvudeffekt eller interaktion; emellertid växte samspelet mellan sex med injektionsdagar och exponering mot läkemedel betydelse (p = 0.055; η2ρ=0.211) med män som tenderar att uppvisa högre ΔFosB-värden efter 4 dagars nikotin än kvinnor. Sammantaget var nivåerna av ΔFosB i PFC oförändrade efter 4 dagars nikotinexponering hos antingen HLA- eller LLA-djur, men 8 dagars nikotinexponering ledde till liknande signifikanta (p <0.5) ökning av ΔFosB i vävnad från både HLA- och LLA-råttor. Således hade nikotin en differentiell tidseffekt på nivåer av ΔFosB i vStr från HLA- och LLA-råttor, men inte på nivåer i PFC.

Fig 3  

Effekter av ungdomars nikotinexponering på nivåer av osFosB i det ventrala striatum och prefrontala cortex. Råttor klassificerades som uppvisande HLA eller LLA på PND 31 såsom beskrivits, fick injektioner av antingen saltlösning (0.9%) eller nikotin (0.56 mg gratis .

3.4 Δ FosB i vuxen ålder efter exponering av nikotin under tonåren

För att bestämma om de nikotininducerade förhöjningarna i osFosB som observerades i tonåren varade genom ung vuxen ålder, efter beteendeklassificering av råttor, fick djur injektioner av saltlösning eller nikotin under 8 dagar från PND 35 – 42 och 27 dagar senare, på PND 69, vStr och PFC isolerades och ΔFosB kvantifierades. Resultat av ΔFosB-mätningar i vStr (Figur 4indikerade en signifikant huvudeffekt av båda fenotypen [F (1, 16) = 14.349, p <0.05; η2ρ=0.642] och läkemedelsexponering [F (1, 16) = 7.368, p <0.05; η2ρ=0.479]. På liknande sätt indikerade resultat av ΔFosB-mätningar i PFC en signifikant huvudeffekt av fenotyp [F (1, 16) = 9.17, p <0.05; η2ρ=0.534] och läkemedelsexponering [F (1, 16) = 10.129, p <0.05; η2ρ=0.559]. Det observerades inga signifikanta skillnader mellan män och kvinnor som en huvudeffekt eller interaktion för ΔFosB-mätningar i vStr eller PFC. Effektstorleken (η2ρ) för huvudeffekten av kön var 0.143 respektive 0.191 för vStr respektive PFC, med män som tenderar att uppvisa högre ΔFosB-värden än kvinnor. Nivåerna av ΔFosB var oförändrade i både vStr och PFC hos HLA-djur som fick nikotin under tonåren i förhållande till deras saltlösningsexponerade motsvarigheter. Däremot var nivåerna av ΔFosB i både vStr och PFC från LLA-råttor som fick nikotin under tonåren signifikant (p <0.05) högre än från antingen saltlösning-injicerade LLA-djur [vStr t (3) = 2.47, p <0.05; PFC t (3) = 2.013, p <0.05] eller nikotininjicerade HLA-djur [vStr t (6) = 3.925, p <0.05; PFC t (6) = 2.864, p <0.05]. Således, även om åtta dagars exponering för ungdomar av nikotin ledde till omedelbar ökning av ΔFosB-nivåer i vStr och PFC från både HLA- och LLA-djur, kvarstod denna effekt endast i vuxenlivet hos LLA-djur.

Fig 4  

Effekter av ungdomars nikotinexponering på nivåer av ΔFosB i ventral striatum och prefrontala cortex hos vuxna. Råttor klassificerades som uppvisande HLA eller LLA på PND 31, fick 8-injektioner av antingen saltlösning (0.9%) eller nikotin (0.56 mg gratis .

4. Diskussion

Föreliggande studie visar att exponering för nikotin under tonåren har olika effekter på etanol-CPP och förändringar i osFosB i limbiska regioner från råttor med olika beteendeaktiviteter till en ny miljö. Ungdomars nikotineksponering underlättade upprättandet av en etanol-CPP i vuxen ålder endast hos djur som uppvisade hög lokomotorisk aktivitet i den nya miljön i tonåren. Även om exponering för nikotin i ungdomar ökade nivåerna av FosB i vStr och PFC efter 8 dagars administrering, fortsatte denna ökning till vuxen ålder endast hos djur som visade låg lokomotorisk aktivitet i en ny miljö.

Sålunda indikerar resultaten att effekterna av tonåringens nikotinexponering på etanol-CPP i vuxen ålder beror på beteendefenotypen hos djuren, och antyder att långvariga förhöjningar i 'FosB i limbiska regioner inte är nödvändiga eller tillräckliga för att underlätta en etanol-CPP i vuxen ålder.

Upptäckten att exponering av nikotin i ungdomar underlättar en CPP för etanol i vuxen ålder hos HLA-djur överensstämmer med fynd att individer med ökad beteendeaktivitet mot nya stimuli uppvisar en större känslighet för de givande effekterna av misshandlade föreningar än individer med lägre reaktivitet [1-8]. Det bör emellertid noteras att en CPP kan produceras genom förstärkning av specifikt beteende under konditionering eller resultat av konditionerade läkemedelseffekter [47], och därför bör försiktighet vidtas vid tolkning av CPP-resultat som en indikation på ökad läkemedelsbelöning. Smith et al. [48] observerade inte ökat etanolintag hos vuxna Sprague-Dawley-råttor efter exponering av tonåringens nikotin, vilket tyder på att de givande egenskaperna för etanol inte förändrades av tidigare erfarenhet av nikotin. Dessa författare använde emellertid ett kontinuerligt exponeringsparadigm under 21 dagar och skilde inte djur baserat på lokomotorisk aktivitet i en ny miljö. Resultaten av den aktuella studien antyder att konsekvenserna av dagliga injektioner av nikotin kan skilja sig från de som produceras genom kontinuerlig exponering för nikotin och visar vikten av att skilja mellan HLA- och LLA-råttor, en åtskillnad som kan vara särskilt viktig när man studerar ungdomar. Även om många utredare har rapporterat att ungdomspopulationen kan vara mer känslig för de givande och förstärkande effekterna av droger [49-51], denna observation återspeglar sannolikt utvecklingen för ungdomar att ha egenskaper hos HLA-djur [10]. Studier i den mänskliga befolkningen har faktiskt visat att sensationssökande toppar under tonåren och minskar därefter, med de som upprätthåller ungdomliknande sensationssökande som mest sannolikt ökar alkoholanvändningen [52].

Resultat som indikerar en differentiell effekt av exponering av nikotin i ungdomar på FosB i hjärnan från råttor HLA och LLA understryker inneboende skillnader mellan dessa djurgrupper. Resultaten visar en tydlig ökning av ΔFosB-nivåer i vStr och PFC från båda grupperna av råttor efter 8 dagar av ungdomars nikotinexponering, men denna effekt varade endast i vuxen ålder från hjärnan från LLA-råttor. Soderstrom et al. [53] visade att 10 dagars exponering för nikotin (0.4 mg / kg, ip) från PND 34 – 43 ökade FosB-immunreaktivitet i NAcc vid 37 dagar efter den sista nikotininjektionen, men dessa författare mätte inte specifikt ΔFosB eller karakteriserade beteendefenotypen för djuren. Resultat som indikerar att långvariga förhöjningar i osFosB efter exponering av nikotin i ungdomar endast förekommer hos LLA-ungdomar tyder på att LLA-ungdomar är mer "vuxenliknande" än deras HLA-motsvarigheter. I själva verket har en långvarig förhöjning av osFosB efter läkemedelsadministration påvisats upprepade gånger hos vuxna djur [31, 33, 34].

Det förväntades att HLA-djur exponerade för nikotin under tonåren skulle visa både en etanolinducerad CPP i vuxen ålder och en fortsatt förhöjning av ΔFosB som förmodligen sensibiliserade belöningsvägarna. Resultaten indikerar emellertid att ihållande förhöjningar i osFosB efter exponering av tonåringens nikotin varken är nödvändiga eller tillräckliga för att etablera en etanol-CPP i vuxen ålder. Eftersom det partiska CPP-paradigmet som används i denna studie är känsligt för etanolens ångestdämpande effekter [54, 55], kan den etanolinducerade CPP som observerats efter ungdomarnikotinexponering medieras av förändringar i känslighet för etanolens ångestdämpande effekter snarare än resultatet av en sensibiliserad belöningsväg. Vuxna djur som exponerats för nikotin under tonåren uppvisar ökad känslighet för stress och ångest i vuxen ålder, vilket framgår av förhöjt kortikosteron [28], minskad utforskning av det nya öppna fältet och minskad tid i de öppna armarna i den upphöjda plus labyrinten [29, 30]. Således verkar det troligt att vuxna djur som exponerats för nikotin som ungdomar kan uppvisa en etanol-CPP i ett partiskt paradigm som en följd av etanolens angstdrivna egenskaper. Intressant nog kan djur som uppvisar förhöjd ΔFosB-uttryck vara mindre känsliga för stress och ångest, vilket indikeras av ökad tid tillbringad i öppna armar i den upphöjda plus labyrinten [56], öka badtiden i Porsolt-tvingat simtest [56], ökad motståndskraft efter social nederlagsstress [57] och ett minskat kortikosteronsvar på fasthållningsstress [58]. Således kan nikotineksponerade LLA-djur, som uppvisar varaktigt ΔFosB-uttryck som vuxna, kanske inte hitta de ängsliga effekterna av etanol givande, och som en konsekvens, misslyckas med att visa en CPP i det partiska paradigmet. I själva verket uppvisade etanolinjicerade LLA-djur en stor reduktion (D = 0.80) i tid som spenderades på den etanol-parade sidan jämfört med saltinjekterade LLA-djur, vilket tyder på en etanol-inducerad konditionerad platsaversion. Ytterligare studier är nödvändiga för att bekräfta skillnader mellan HLA- och LLA-djur i oroande beteende och stresskänslighet efter ungdomars nikotinexponering.

Även om inga statistiskt signifikanta skillnader observerades mellan manliga och kvinnliga djur, var några måttliga till stora könsrelaterade effekter närvarande. OsFB-mätningar i PFC var ungefär 25% lägre hos manliga tonåringar än deras kvinnliga motsvarigheter efter 4 saltinjektioner, och cirka 19% högre hos manliga än kvinnliga tonåringar efter 4 nikotininjektioner, vilket tyder på att tonåriga män kan uppvisa en ökning i ΔFosB efter färre exponeringar till nikotin än tonåriga kvinnor. Dessutom var osFosB-mätningar 15 – 17% högre i vStr och PFC hos vuxna män än observerade hos vuxna kvinnor oavsett om dessa djur exponerades för saltlösning eller nikotin som ungdomar. Det senare konstaterandet överensstämmer med en rapport som visar att vuxna män uppvisar något högre nivåer av osFosB i nucleus accumbens kärn- och skalregioner än deras kvinnliga motsvarigheter och att denna skillnad är närvarande i djur injicerade med antingen salt eller kokain (15 mg / kg) under 2 veckor som indikerar att denna skillnad är oberoende av läkemedelsexponering [45]. Så vitt vi vet har inga studier av tonåriga eller vuxna djur undersökt könsskillnader i osFosB-uttryck efter nikotinexponering; dessa fynd garanterar ytterligare utredning.

Sammanfattningsvis uppvisar ungdomar som visar skillnader i beteendeaktivitet mot en ny miljö också skillnader i: 1) de långsiktiga konsekvenserna av nikotinexponering på känsligheten för etanolens effekter i vuxenlivet; 2) induktion av ΔFosB under upprepad exponering för nikotin; och 3) persistensen av ΔFosB efter upprepad nikotinexponering. Dessa resultat utgör en grund för att undersöka skillnader i ungdomars inneboende sårbarheter, egenskaper som kan screenas med relativt enkla beteendemått.

slingor

  • Ungdomar nikotin exponering resulterar i en alkohol CPP i hög sensation som söker vuxna
  • Ungdomars nikotineksponering ökar expressionFosB-uttrycket
  • Expression FB-uttryck efter tonåringens nikotin fortsätter till vuxen ålder hos sökande med låg sensation

Erkännanden

Forskning stöds av staten Florida och NIAAA från National Institutes of Health under prisnummer F32AA016449. Innehållet är endast författarnas ansvar och representerar inte nödvändigtvis de officiella åsikterna från staten Florida eller National Institutes of Health.

fotnoter

Ansvarsfriskrivning för förlag: Detta är en PDF-fil av ett oediterat manuskript som har godkänts för publicering. Som en tjänst till våra kunder tillhandahåller vi denna tidiga version av manuskriptet. Manuskriptet kommer att genomgå copyediting, uppsättning och granskning av det resulterande beviset innan det publiceras i sin slutliga formulär. Observera att under tillverkningsprocessen kan det upptäckas fel som kan påverka innehållet och alla juridiska ansvarsfrister som gäller för tidskriften avser.

referenser

[1] Dellu F, Piazza PV, Mayo W, Le Moal M, Simon H. Nyhetssökande hos råttor - biobeteendeegenskaper och eventuellt samband med sensationssökande egenskaper hos människan. Neuropsykobiologi. 1996; 34: 136–45. [PubMed]
[2] Deminiere JM, Piazza PV, Le Moal M, Simon H. Experimentell inställning till individuell sårbarhet för psykostimulantberoende. Neurosci Biobehav Rev. 1989; 13: 141 – 7. [PubMed]
[3] Klebaur JE, Bardo MT. Individuella skillnader i nyhetssökning på lekplatsen labyrint förutspår amfetamin konditionerade plats preferenser. Pharmacol Biochem Behav. 1999; 63: 131-6. [PubMed]
[4] Klebaur JE, Bevins RA, Segar TM, Bardo MT. Individuella skillnader i beteendespons på nyhet och självadministrering av amfetamin hos hanråttor och kvinnor. Behav Pharmacol. 2001; 12: 267-75. [PubMed]
[5] Nadal R, Armario A, Janak PH. Positivt samband mellan aktivitet i en ny miljö och självadministrering av operant etanol hos råttor. Psykofarmakologi (Berl) 2002; 162: 333 – 8. [PubMed]
[6] Piazza PV, Deminiere JM, Le Moal M, Simon H. Faktorer som förutsäger individuell sårbarhet för självadministrering av amfetamin. Vetenskap. 1989; 245: 1511-3. [PubMed]
[7] Zheng X, Ke X, Tan B, Luo X, Xu W, Yang X, et al. Känslighet för konditionering av morfin: relation till stressinducerad rörelse och nyhetssökande beteende hos råttor hos unga och vuxna. Pharmacol Biochem Behav. 2003; 75: 929-35. [PubMed]
[8] Zheng XG, Tan BP, Luo XJ, Xu W, Yang XY, Sui N. Nyhetssökande beteende och stressinducerad rörelse hos råttor i ungdomsperioden som är olika relaterade till morfinplacering i vuxen ålder. Behandla processer. 2004; 65: 15-23. [PubMed]
[9] Crawford AM, Pentz MA, Chou CP, Li C, Dwyer JH. Parallella utvecklingsbanor för sensationssökande och regelbunden substansanvändning hos ungdomar. Psychol Addict Behav. 2003; 17: 179-92. [PubMed]
[10] Philpot RM, Wecker L. Beroende av tonåringens nyhetssökande beteende på responsfenotyp och effekter av apparats skalning. Behav Neurosci. 2008; 122: 861-75. [PubMed]
[11] Spear LP. Den tonåriga hjärnan och åldersrelaterade beteendemärkningar. Neurosci Biobehav Rev. 2000; 24: 417 – 63. [PubMed]
[12] Anthony JC, Petronis KR. Droganvändning tidigt och risken för senare drogproblem. Drogalkohol beror. 1995; 40: 9-15. [PubMed]
[13] Bonomo YA, Bowes G, Coffey C, Carlin JB, Patton GC. Tonårsdrickande och början av alkoholberoende: en kohortstudie under sju år. Missbruk. 2004; 99: 1520-8. [PubMed]
[14] Grant BF, Stinson FS, Harford TC. Ålder när alkoholanvändningen började och alkoholmissbruk och beroende av DSM-IV: en 12-års uppföljning. J Substice Missbruk. 2001; 13: 493-504. [PubMed]
[15] Kandel DB, Yamaguchi K, Chen K. Utvecklingsstadier i läkemedelsengagemang från tonåren till vuxen ålder: ytterligare bevis för gateway-teorin. J Stud Alkohol. 1992; 53: 447-57. [PubMed]
[16] Lynskey MT, Heath AC, Bucholz KK, Slutske WS, Madden PA, Nelson EC, et al. Upptrappning av narkotikamissbruk hos cannabisanvändare i tidigt början jämfört med tvillingkontroll. Jama. 2003; 289: 427-33. [PubMed]
[17] Patton GC, McMorris BJ, Toumbourou JW, Hemphill SA, Donath S, Catalano RF. Puberteten och påbörjandet av missbruk och missbruk. Pediatrik. 2004; 114: e300-6. [PMC gratis artikel] [PubMed]
[18] Taioli E, Wynder EL. Effekt av den ålder då rökning börjar på frekvensen av rökning i vuxen ålder. N Engl J Med. 1991; 325: 968-9. [PubMed]
[19] Johnston LD, O'Malley PM, Bachman JG, Schulenberg JE. Nationella resultat om ungdomsmissbruk: Översikt över viktiga resultat, 2008. NIH-publikation; Bethesda, MD: 2009.
[20] Johnston LD, O'Malley PM, Bachman JG, Schulenberg JE. Övervakning av framtidens nationella resultat för ungdomsmissbruk: Översikt över viktiga resultat, 2011. Institute for Social Research, University of Michigan; Ann Arbor: 2012.
[21] Johnson KA, Jennison KM. Dricksrökningssyndromet och sociala sammanhang. Int J Addict. 1992; 27: 749-92. [PubMed]
[22] Bevilja BF. Ålder vid uppkomst av rökning och dess associering med alkoholkonsumtion och alkoholmissbruk och beroende av DSM-IV: resultat från National Longitudinal Alcohol Epidemiologic Survey. J Substice Missbruk. 1998; 10: 59-73. [PubMed]
[23] Adriani W, Spijker S, Deroche-Gamonet V, Laviola G, Le Moal M, Smit AB, et al. Bevis för förbättrad neurobeteende sårbarhet för nikotin under periadolescens hos råttor. J Neurosci. 2003; 23: 4712-6. [PubMed]
[24] James-Walke NL, Williams HL, Taylor DA, McMillen BA. Periadolescent nikotinexponering ger sensibilisering för förstärkning av diazepam hos råttan. Neurotoxicol Teratol. 2007; 29: 31-6. [PubMed]
[25] McMillen BA, Davis BJ, Williams HL, Soderstrom K. Exponering av nikotin periadolescent orsakar heterolog sensibilisering för förstärkning av kokain. Eur J Pharmacol. 2005; 509: 161-4. [PubMed]
[26] McQuown SC, Belluzzi JD, Leslie FM. Nikotinbehandling med låg dos under tidig tonåring ökar efterföljande kokainbelöning. Neurotoxicol Teratol. 2007; 29: 66-73. [PMC gratis artikel] [PubMed]
[27] Riley HH, Zalud AW, Diaz-Granados JL. Påverkan av en kronisk exponering för nikotin i tonåren på etanolens allvarlighetsgrad under vuxen ålder hos C3H-möss. Alkohol. 2010; 44: 81-7. [PMC gratis artikel] [PubMed]
[28] Klein LC. Effekter av ungdomars nikotinexponering på opioidkonsumtion och neuroendokrina svar hos vuxna råttor av hankön och kvinnor. Exp Clin Psychopharmacol. 2001; 9: 251-61. [PubMed]
[29] Slawecki CJ, Gilder A, Roth J, Ehlers CL. Ökat ångestliknande beteende hos vuxna råttor utsatta för nikotin som ungdomar. Pharmacol Biochem Behav. 2003; 75: 355-61. [PubMed]
[30] Slawecki CJ, Thorsell AK, El Khoury A, Mathe AA, Ehlers CL. Ökad CRF-liknande och NPY-liknande immunreaktivitet hos vuxna råttor exponerade för nikotin under tonåren: relation till ångestliknande och depressionsliknande beteende. Neuropeptider. 2005; 39: 369-77. [PubMed]
[31] Nestler EJ, Kelz MB, Chen J. DeltaFosB: en molekylär mediator för långvarig neural och beteendeplastisitet. Brain Res. 1999; 835: 10-7. [PubMed]
[32] Nestler EJ. Beroende av molekylär neurobiologi. Am J Addict. 2001; 10: 201-17. [PubMed]
[33] Nestler EJ. Molekylär grund för långsiktig plasticitet underliggande beroende. Nat Rev Neurosci. 2001; 2: 119-28. [PubMed]
[34] Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, et al. Induktion av ett långvarigt AP-1-komplex som består av förändrade Fos-liknande proteiner i hjärnan genom kronisk kokain och andra kroniska behandlingar. Nervcell. 1994; 13: 1235-44. [PubMed]
[35] Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. Striatal celltypspecifikt överuttryck av DeltaFosB ökar incitamentet för kokain. J Neurosci. 2003; 23: 2488-93. [PubMed]
[36] Ehrlich ME, Sommer J, Canas E, Unterwald EM. Periadolescenta möss visar förbättrad DeltaFosB-uppreglering som svar på kokain och amfetamin. J Neurosci. 2002; 22: 9155-9. [PubMed]
[37] Pascual MM, Pastor V, Bernabeu RO. Nikotinkonditionerat ställeinducerat inducerat CREB-fosforylering och Fos-uttryck i den vuxna råttahjärnan. Psykofarmakologi (Berl) 2009; 207: 57 – 71. [PubMed]
[38] Philpot RM, Engberg ME, Wecker L. Effekter av nikotinexponering på lokomotorisk aktivitet och pCREB-nivåer i ventralt striatum hos tonåriga råttor. Behav Brain Res. 2012; 230: 62-8. [PubMed]
[39] Raiff BR, Dallery J. Effekter av akut och kronisk nikotin på svar som upprätthålls av primära och konditionerade förstärkare i råttor. Exp Clin Psychopharmacol. 2006; 14: 296-305. [PubMed]
[40] Raiff BR, Dallery J. Allmänheten av nikotin som förstärkningsförstärkare hos råttor: effekter på svar upprätthålls av primära och konditionerade förstärkare och resistens mot utrotning. Psykofarmakologi (Berl) 2008; 201: 305 – 14. [PubMed]
[41] Popke EJ, Mayorga AJ, Fogle CM, Paule MG. Effekter av akut nikotin på flera operantbeteenden hos råttor. Pharmacol Biochem Behav. 2000; 65: 247-54. [PubMed]
[42] Philpot RM, Badanich KA, Kirstein CL. Platskonditionering: åldersrelaterade förändringar i alkoholens givande och aversiva effekter. Alcohol Clin Exp Res. 2003; 27: 593-9. [PubMed]
[43] Philpot R, Kirstein C. Utvecklingsskillnader i det ackumulerade dopaminergiska svaret på upprepad etanolexponering. Ann NY Acad Sci. 2004; 1021: 422-6. [PubMed]
[44] Philpot RM, Wecker L, Kirstein CL. Upprepad exponering av etanol under tonåren förändrar utvecklingsbanan för dopaminerg produktion från nucleus accumbens septi. Int J Dev Neurosci. 2009; 27: 805-15. [PubMed]
[45] Sato SM, Wissman AM, McCollum AF, Woolley CS. Kvantitativ kartläggning av kokain-inducerat DeltaFosB-uttryck i striatumet av han- och honråttor. PLoS One. 2011; 6: e21783. [PMC gratis artikel] [PubMed]
[46] Asin KE, Wirtshafter D, Tabakoff B. Underlåtenhet att fastställa en konditionerad platspreferens med etanol i råttor. Pharmacol Biochem Behav. 1985; 22: 169-73. [PubMed]
[47] Huston JP, Silva MA, ämne B, Muller CP. Vad är konditionerat i villkorad platsföredrag Trender Pharmacol Sci. 2013; 34: 162–6. [PubMed]
[48] Smith AM, Kelly RB, Chen WJ. Kronisk kontinuerlig nikotinexponering under periadolescens ökar inte etanolintaget under vuxen ålder hos råttor. Alcohol Clin Exp Res. 2002; 26: 976-9. [PubMed]
[49] Adriani W, Laviola G. Windows med sårbarhet för psykopatologi och terapeutisk strategi i ungdomens gnagarmodell. Behav Pharmacol. 2004; 15: 341-52. [PubMed]
[50] Chambers RA, Taylor JR, Potenza MN. Utvecklingsnervcirkulation av motivation i tonåren: en kritisk period av missbrukssårbarhet. Am J Psykiatri. 2003; 160: 1041-52. [PMC gratis artikel] [PubMed]
[51] Besättningar F, He J, Hodge C. Ungdomskortikal utveckling: en kritisk period med sårbarhet för missbruk. Pharmacol Biochem Behav. 2007; 86: 189-99. [PubMed]
[52] Quinn PD, Harden KP. Differentiella förändringar i impulsivitet och sensationssökning och eskaleringen av substansanvändning från tonåren till tidig vuxen ålder. Dev Psychopathol. 2012: 1-17. [PMC gratis artikel] [PubMed]
[53] Soderstrom K, Qin W, Williams H, Taylor DA, McMillen BA. Nikotin ökar FosB-uttrycket inom en delmängd av belönings- och minnesrelaterade hjärnregioner under både peri- och efter tonåren. Psykofarmakologi (Berl) 2007; 191: 891 – 7. [PubMed]
[54] Tzschentke TM. Mätning av belöning med det konditionerade platspreferatsparadigmet: en omfattande översyn av läkemedelseffekter, senaste framsteg och nya problem. Prog Neurobiol. 1998; 56: 613-72. [PubMed]
[55] Tzschentke TM. Mätning av belöning med den konditionerade platspreferensen (CPP) -paradigmet: uppdatering av det senaste decenniet. Addict Biol. 2007; 12: 227-462. [PubMed]
[56] Ohnishi YN, Ohnishi YH, Hokama M, Nomaru H, Yamazaki K, Tominaga Y, et al. FosB är viktigt för att förbättra stresstoleransen och motverkar lokomotorisk sensibilisering med DeltaFosB. Biol Psykiatri. 2011; 70: 487-95. [PMC gratis artikel] [PubMed]
[57] Vialou V, Robison AJ, Laplant QC, Covington HE, 3rd, Dietz DM, Ohnishi YN, et al. DeltaFosB i hjärnans belöningskretsar förmedlar motståndskraft mot stress och antidepressiva svar. Nat Neurosci. 2010; 13: 745-52. [PMC gratis artikel] [PubMed]
[58] Christiansen AM, Dekloet AD, Ulrich-Lai YM, Herman JP. "Snacking" orsakar långsiktigt dämpning av HPA-axelens stressrespons och förbättring av hjärnans FosB / deltaFosB-uttryck hos råttor. Physiol Behav. 2011; 103: 111-6. [PMC gratis artikel] [PubMed]