Uttagning inducerar distinkta mönster av FosB / FFB-uttryck i utbredda schweiziska möss klassificerade som mottagliga och resistenta mot etanolinducerad lokomotorisk sensibilisering (2014)

Nyckelord

• FosB;
• DeltaFosB;
• Lokomotorisk sensibilisering;
• Tillbakadragande;
• Behavioral variabilitet;
• Möss

1. Inledning

Utmaningen av nuvarande neurobiologisk forskning i narkotikamissbruk är att förstå de neuronala plasticitetsmekanismerna som förmedlar övergången från rekreationsanvändning till förlust av beteendekontroll över läkemedelssökande och drogtagande. En av de viktigaste teorierna om narkotikamissbruk, som kallas "den mörka sidan av missbruk", föreslår att det finns en progression från impulsivitet (relaterad till positiv förstärkning) till kompulsivitet (relaterad till negativ förstärkning). Denna progression, i en kollapsad cykel, innefattar följande tillstånd: förekomst / förväntan, bingeförgiftning och återkallande / negativ påverkan (Koob och Le Moal, 2005, Koob och Le Moal, 2008 och Koob och Volkow, 2010). Från detta scenario har läkemedelsberoende studier fokuserat på neurobiologiska mekanismer relaterade till negativa känslomässiga tillstånd som uppstår både från akut och långvarig avhållsamhet. Enligt teorin om "missbrukets mörka sida" verkar det förekomma långvariga och ihållande plasticitetsförändringar i neurala kretsar som syftar till att begränsa belöningen. Dessa plastiska förändringar leder emellertid till ett negativt känslomässigt tillstånd som uppstår när tillgången till läkemedlet förhindras. Denna mekanism ger en stark motivationsdrivning för upprättande av missbruk, liksom för underhåll (Koob och Le Moal, 2005 och Koob och Le Moal, 2008).

Lokomotorisk sensibilisering är en användbar djurmodell baserad på det faktum att ökningar på subjektiva effekter av läkemedlen längs deras upprepade exponering liknar ökningar i de läkemedelsinducerade stimulans-lokomotoriska effekterna (Vanderschuren och Kalivas, 2000 och Vanderschuren och Pierce, 2010). Även om lokomotorisk sensibilisering inte efterliknar flera beteenden relaterade till narkotikamissbruk är dess tidsmässiga morfologiska och neurokemiska egenskaper parallella med de som leder övergången från fritidsbruk till narkotikamissbruk i sig (Robinson och Kolb, 1999, Vanderschuren och Kalivas, 2000 och Vanderschuren och Pierce, 2010). Traditionellt innefattar lokomotorisk sensibiliseringsprotokoll tre faser: förvärv (upprepad drogexponering), återkallande period och utmaning (en ny kontakt med läkemedlet efter avdragsperioden). Tyvärr fokuserade de flesta studierna med hjälp av den rörliga sensibiliseringen endast i förvärvs- och utmaningsfasen, vilket överlappade återkallningsperioden.

Det är väl etablerat att upprepad exponering för missbrukande läkemedel (Perrotti et al., 2008) och kronisk stress (Perrotti et al., 2004) ökar uttrycket av transkriptionsfaktorn fosB / deltafosB i corticolimbic systemet. FosB / DeltaFosB-ackumulering i dessa regioner har antagits för att spela en central roll i motståndskraften mot stress (Berton et al., 2007 och Vialou et al., 2010) och i de givande effekterna av kokain (Harris et al., 2007 och Muschamp et al., 2012), etanol (Kaste et al., 2009 och Li et al., 2010) och opioider (Zachariou et al., 2006 och Solecki et al., 2008). Därför är det möjligt att FosB / DeltaFosB modulerar några av de neuronala plasticitetshändelserna som är relaterade till den etanolinducerade lokomotoriska sensibiliseringen, liksom det uttag som följer förvärvsfasen av lokomotorisk sensibilisering.

Det är anmärkningsvärt att det finns enskilda skillnader observerade under övergången från rekreationsanvändning till narkotikamissbruk (Flagel et al., 2009, George och Koob, 2010 och Swendsen och Le Moal, 2011). Till exempel är DBA / 2 J-möss mer benägna att svara än C57BL / 6 J på etanolinducerad rörelsessensibilisering (Phillips et al., 1997 och Melón och Boehm, 2011a). I outbredda schweiziska möss beskrivs beteendevariationen avseende etanolinducerad lokomotorisk sensibilisering först av Masur och dos Santos (1988). Därefter har andra studier visat viktiga neurokemiska egenskaper relaterade till beteendets variabilitet vid förvärv av etanolinducerad lokomotorisk sensibilisering (Souza-Formigoni et al., 1999, Abrahão et al., 2011, Abrahão et al., 2012, Quadros et al., 2002a och Quadros et al., 2002b). Dessa studier angav emellertid inte effekterna av beteendets variabilitet under återkallningsperioden efter förvärvsfasen av lokomotorisk sensibilisering. I en nyligen genomförd studie beskrev vårt laboratorium en signifikant skillnad mellan sensibiliserade och icke-sensibiliserade utbredda schweiziska möss avseende uttryck av cannabinoidreceptortypen 1 (CB1R) under hela uttagningen. I den studien hade sensibiliserade (men icke-sensibiliserade möss) ökat CB1R-uttryck i prefrontal cortex, ventral tegmental area, amygdala, striatum och hippocampus (Coelhoso et al., 2013).

Med tanke på den väletablerade beteendevariabiliteten hos outbred schweiziska möss beträffande etanolinducerad rörelsessensibilisering, och att denna variabilitet åtföljs av distinkta neurokemiska egenskaper under efterföljande tillbakadragande undersökte den aktuella studien uttrycket av FosB / DeltaFosB i sensibiliserade och icke-sensibiliserade möss i början (18 timmar) och efter 5 dagars uttag.

2. Material och metoder

2.1. ämnen

Manliga utavlade schweiziska Webster-möss (EPM-1 Colony, São Paulo, SP, Brasilien), ursprungligen härledda från Albino Swiss Webster-linjen från Center for Development of Animal Models in Biology and Medicine vid Universidade Federal de São Paulo, användes . Möss var 12 veckors ålder (30-40 g) vid teststart. Grupper om 10 möss hölls i burar (40 × 34 × 17 cm) med träflisbädd. Den temperaturkontrollerade (20–22 ° C) och luftfuktigheten (50%) djurkolonin upprätthölls vid en ljus / mörk cykel (12/12 h), med lampor tända klockan 07:00, med muschowpellets och kranvatten ad. libitum, utom under testning. Mössen bibehölls under dessa husförhållanden i minst 7 dagar före början av läkemedelsbehandling och beteendestest. Djuromsorg och experimentella förfaranden genomfördes enligt protokoll som godkänts av University Care (Animal Care and Use Ethics Committee) (protokollnummer: 2043/09), enligt EU-direktiv 2010/63 / EU för djurförsök (http://ec.europa.eu/environmental/chemicals/lab_animals/legislation_en.htm).

2.2. Lokomotorisk sensibilisering

Protokollet för lokomotorisk sensibilisering baserades på en tidigare studie från vårt eget laboratorium (Coelhoso et al., 2013). I början av protokollet injicerades alla djur intraperitonealt (ip) med saltlösning och testades omedelbart i en automatiserad aktivitetslåda (Insight, Brasilien) under 15 minuter för att upprätta basal rörelse. Två dagar senare injicerades djuren dagligen med etanol (2 g / kg, 15% vikt / volym i 0.9% NaCl, ip - EtOH-grupp, N = 40) eller saltlösning (liknande volym, ip, - kontrollgrupp, N = 12) under 21 dagar. Direkt efter den första, den 1: e, den 7: e och den 14: a injektionen placerades djur i aktivitetsburen i 21 minuter. Den horisontella rörelsen i varje situation mättes med ett beteendeanalyssystem (Pan Lab, Spanien). Som förväntat ( Masur och dos Santos, 1988 och Coelhoso et al., 2013), varierar beteendevariationen i den lokomotoriska aktiviteten vid 21st förvärvsdagen för oss att distribuera EtOH-gruppens djur i 2-undergrupper: EtOH_High (taget från den övre 30% av fördelningen) och EtOH_Low (taget från den lägre 30% av distribution). Således inkluderades endast 60% av djur i analysen. Denna strategi är identisk med de som användes i studierna som undersöker individuell variation inom etanol-sensibiliseringsparadigmet ( Masur och dos Santos, 1988, Souza-Formigoni et al., 1999, Quadros et al., 2002a, Quadros et al., 2002b, Abrahão et al., 2011, Abrahão et al., 2012 och Coelhoso et al., 2013).

Efter klassificeringen som definierade experimentgrupperna utförde vi två oberoende experiment enligt de tidsmässiga kriterierna för tillbakadragningsperioden: (i) djur överlämnade till förvärvsfasen och avlivades efter 2 timmars uttag och (ii) djur underkastades förvärvningsfasen och avlivades efter 18 dagars uttag. Så denna studie omfattade 5 experimentella grupper (Control, EtOH_High och EtOH_Low) som delades in i två undergrupper (3 timmar och 2 dagars uttag) (N = 6 per undergrupp). Valet av dessa två temporala märken inom tillbakadragningsperioden berodde på de kinetiska aspekterna av FosB- och DeltaFosB-uttryck efter 18 timmars tillbakadragande (som förklaras i diskussionsavsnittet), och efter 5 dagars uttag, baserat på tidigare studier från vårt laboratorium som undersökte några neurokemiska egenskaper beträffande tillbakadragningstid inom rörelsens sensibiliseringsparadigm ( Fallopa et al., 2012 och Escosteguy-Neto et al., 2012). Slutligen, för att utföra korrelationer mellan rörelsensensibilisering och FosB / DeltaFosB-uttryck, beräknade vi poängen för rörelsessensibilisering för varje djur, med formeln: poäng = (rörelse på den 21: a dagen - rörelse på den första dagen) * 1 / rörelse i 100: a dagen.

2.3. immunohistokemi

Efter respektive uttagningsperiod bedövades djuren djupt med en cocktail innehållande ketamin (75 mg / kg, ip) och xylazin (25 mg / kg, ip). Efter förlusten av hornhinnereflexen perfunderades de transkardiellt med 100 ml fosfatbuffertlösning 0.1 M [fosfatbuffrad saltlösning (PBS)], följt av 100 ml 4% paraformaldehyd (PFA). Hjärnorna avlägsnades omedelbart efter perfusion, lagrades i PFA under 24 timmar och hölls sedan i en 30% sackaros / PBS-lösning i 48 timmar. Seriella koronala sektioner (30 mikrometer) skars med hjälp av en frysande mikrotom och förvarades inuti en antifrysningslösning för att användas i immunhistokemiska procedurer genom fritt flytande färgning.

För immunhistokemi utfördes en konventionell teknik av avidin – biotin – immunoperoxidas. Hjärnsektionerna i alla experimentella grupper inkluderades i samma körning, förbehandlades med väteperoxidas (3%) under 15 minuter och tvättades sedan med PBS under 30 minuter. Sedan exponerades alla sektioner under 30 minuter i en PBS-BSA 5% för att undvika ospecifika reaktioner. Därefter inkuberades sektioner över natten med den primära antikroppskaninen anti-FosB / DeltaFosB (1: 3,000; Sigma Aldrich, St Louis, MO, USA. Nr. Katt AV32519) i PBS-T-lösning (30 ml PBS, 300 | il Triton X-100). Därefter inkuberades sektioner i 2 timmar i en biotinylerad get-anti-kanin IgG sekundär antikropp (1: 600; Vector, Burlingame, CA, USA) vid rumstemperatur. Sektionerna behandlades sedan med avidin-biotinkomplex (Vectastain ABC Standard-kit; Vector, Burlingame, CA, USA) under 90 minuter och underkastades nickel-intensifierad diaminobensidinreaktion. Mellan stegen sköljdes sektionerna i PBS och rördes om på en rotator. Sektioner monterades på gelatinbelagda objektglas, torkades, uttorkades och täcktes.

Följande encefalala regioner analyserades: prefrontal cortex [anterior cingulate cortex (Cg1), prelimbic cortex (PrL) och infralimbisk cortex (IL)], motorcortex [primär (M1) och sekundär (M2)], dorsalstriatum [dorsomedialstriatum DmS) och dorsolateral striatum (DlS)], ventralstriatum [kärnkomplementkärna (Acbco) och skal (Acbsh), ventral pallidum (VP)], hippocampus [pyramidalt skikt av Cornus Ammong 1 och 3 (CA1 respektive CA3) granulärt lager av dentat gyrus (DG)], amygdala [basolateral kärna (BlA) och centralkärnan (CeA)], ventromediala kärnor av hypotalamus (VMH) och ventral tegmental area [anterior (VTAA) och posterior (VTAP) Se figur 1). Ett Nikon Eclipse E200-mikroskop anslutet till en dator användes för att fånga bilder från varje sektion med förstoring 20 ×. Bilderna sparades som .tiff-arkiv för bakre analys av FosB / DeltaFosB immunreaktivitet. De immunreaktiva cellerna räknades med hjälp av ImageJ-programvaran (NIH Image, Bethesda, MD, USA). Hjärnregionerna avgränsades på varje fotografi enligt The Stereotaxic Mouse Brain Atlas (Franklin och Paxinos, 1997). Eftersom mikrofotografier tagna av mikroskopet representerar 2.5 × 10³ ^ m² i en 20 × förstoring uttrycks kvantifieringen av FosB / DeltaFosB-märkta celler som medelvärdet av immunfärgningsceller per 2.5 × 10³ ^ m². Värdena som erhölls i EtOH-grupperna normaliserades till kontrollvärdena och uttrycktes som%. (Kontroll = 100%).

2.4. Statistisk analys

Inledningsvis användes Shapiro – Wilk för att verifiera normalitetsfördelningen för alla variabler. Beteenderesultaten analyserades med envägs ANOVA för upprepad mätning med beaktande som faktor de 5 perioderna av rörelsensensibilisering: basal, dag 1, dag 7, dag 14 och dag 21. De histologiska resultaten analyserades med tvåvägs ANOVA, med tanke på som faktorer: period för tillbakadragande (18 timmar och 5 dagar) och experimentell grupp (kontroll, EtOH_High och EtOH_Low). De icke-parametriska variablerna standardiserades i Z-poäng för att minska spridningen av data och applicerades därefter i tvåvägs ANOVA, som tidigare beskrivits. Newman Keuls post-hoc användes vid behov. Slutligen undersökte vi möjliga korrelationer mellan FosB / DeltaFosB-positiva celler och poängen för rörelsessensibilisering. Dessa korrelationer beräknades endast för kärnorna där statistiska skillnader mellan experimentella grupper hade hittats. Eftersom dessa skillnader var begränsade till 5 dagars uttag (se resultatavsnitt) hänvisar FosB / DeltaFosB-värdena till dessa korrelationer till denna specifika tidsperiod för uttag. Eftersom dessa skillnader var begränsade till 5 dagars uttag (se resultatavsnittet) hänvisar FosB / DeltaFosB-värdena till denna korrelation till denna specifika tillbakadragningstid. Signifikansnivån sattes till 5% (p <0.05).

3. Resultat

3.1. Lokomotorisk sensibilisering

ANOVA för upprepade åtgärder upptäckte signifikanta skillnader i gruppfaktorn [F_(2,32) = 68.33, p <0.001], under protokollperioden [F_(4,128) = 9.13, p <0.001] och interaktionen mellan dem [F_(8,128) = 13.34, p <0.001]. Det fanns inga skillnader i basal rörelse, och båda EtOH-grupperna hade liknande ökningar i rörelse under den första förvärvsdagen jämfört med kontrollgruppen (p <0.01). Emellertid presenterade EtOH_High (men inte EtOH_Low) en progressiv ökning av rörelseaktivitet under hela förvärvsfasen (p <0.01, i förhållande till kontroll- och EtOH_Low-grupper, under den sista förvärvsdagen p <0.01 i förhållande till dess rörelseaktivitet under första förvärvsdagen) ( figur 2). Dessa uppgifter bekräftade resultaten från den ursprungliga undersökningen ( Masur och dos Santos, 1988) och från vår tidigare rapport ( Coelhoso et al., 2013) beträffande beteendevariation i utbredda schweiziska möss som lämnats till etanolinducerad lokomotorisk sensibilisering.

3.2. FosB / DeltaFosB-uttryck

De illustrativa mikrofotografierna av FosB / DeltaFosB immunreaktivitet är avbildade i figur 3 och de normaliserade värdena visas i figur 4, figur 5, figur 6 och figur 7. Tvåvägs ANOVA upptäckte signifikanta skillnader i M1, M2, DmS, DlS, Acbco, Acbsh, VP och VTA (för icke-normaliserade värden av FosB / DeltaFosB immunreaktivitet och statistiska analyser av alla strukturer, se Tabell Suppl1 och bord 1respektive). I strukturerna där statistiska skillnader kunde observeras fanns det fyra olika mönster för FosB / DeltaFosB-uttryck. I den första, observerad i M1 och M2, fanns det en ökning av FosB / DeltaFosB-uttryck den femte dagen för etanoluttag endast i EtOH_High-gruppen (jämfört med EtOH_High-värden vid 18 h av uttag, såväl som till kontroll och EtOH_Låga grupper vid 5 dagars uttag) (se figur 4). I det andra mönstret, observerat i VTAA, ökade FosB / DeltaFosB-uttrycket vid 5 dagars etanoluttag endast i EtOH_Low-gruppen (jämfört med EtOH_Low-värden vid 18 timmars uttag, liksom, till kontrollgruppen vid 5 dagars uttag ) (ser figur 5). I det tredje mönstret, observerat i DmS, Acbco och Acbsh, ökade FosB / DeltaFosB-uttrycket vid 5 dagars etanoluttag i både EtOH_High- och EtOH_Low-grupperna (jämfört med deras respektive värden vid 18 timmars uttag), men endast EtOH_Low-gruppen skiljer sig från kontrollgruppen (se figur 6). Slutligen, i det fjärde mönstret, observerat i DlS och VP, ökade FosB / DeltaFosB-uttrycket vid 5 dagars etanoluttag i både EtOH_High- och EtOH_Low-grupperna (jämfört med deras respektive värden vid 18 timmars uttag), även om denna ökning var statistiskt mer uttrycksfull i EtOH_Low än i EtOH_High-grupp, och endast EtOH_Low-grupp skilde sig från kontrollgruppen (se figur 7).

För att bekräfta att förändringar i FosB / DeltaFosB-uttryck berodde på uttag, och inte till etanolexponering, utförde vi korrelationer mellan poängen för lokomotorisk sensibilisering och de FosB / DeltaFosB-immunomärkta cellerna vid den 5e dagen för uttag i kärnorna ovan nämnda (M1, M2, Acbco, Acbsh, DmS, DlS, VP, VTAA). Som förväntat fanns inga signifikanta korrelationer för någon av dessa kärnor (M1 - r² = 0.027862, p = 0.987156; M2 - r² = 0.048538, p = 0.196646; Acbco - r² = 0.001920, p = 0.799669; Acbsh - r² = 0.006743, p = 0.633991; DmS - r² = 0.015880, p = 0.463960; DlS - r² = 0.023991, p = 0.914182; VP - r² = 0.002210, p = 0.785443; VTAA - r² = 0.001482, p = 0.823630).

4. Diskussion

Resultaten som observerades i föreliggande studie tyder på att det ökade uttrycket av FosB / DeltaFosB observerat i det etanolinducerade lokomotoriska sensibiliseringsparadigmet sannolikt kommer att relateras till uttag snarare än för kronisk drogexponering. Däremot åtföljdes beteendets variabilitet i utvecklingen av lokomotorisk sensibilisering av olika uttryck för FosB / DeltaFosB-uttryck vid uttag. Rollen av motorcortex, ventral tegmental area och striatum i förvärv och uttryck av lokomotorisk sensibiliseringsparadigm är väl etablerad (Vanderschuren och Pierce, 2010). Vidare är deregulering av mesolimbisk vävnad en av de centrala neurobiologiska egenskaperna hos uttagsperioden, tillsammans med framväxten av förlängd amygdala (Koob och Le Moal, 2005 och Koob och Le Moal, 2008). Emellertid undersökte endast få undersökningar återtagningsperioden för det lokomotoriska sensibiliseringsparadigmet. Våra resultat stötte på intressanta förändringar i FosB / DeltaFosB uttryck i motorcortex, ventral tegmental och striatum inom denna period.

FosB cDNA kodar uttrycket av 33, 35 och 37 kDa proteiner. Akut stimulixponering leder till stark 33- och diskret 35- och 37-kDa Fos-proteininduktion. Som en konsekvens, under akut aktivering, är det dominerande FosB-uttrycket relaterat till 33 kDa (McClung et al., 2004 och Nestler, 2008). Det finns en annan anmärkningsvärd skillnad mellan dessa proteiner: endast 35–37 kDa-proteiner är mycket stabila isoformer. På grund av denna höga stabilitet ackumuleras dessa avkortade former av FosB, även kallat DeltaFosB, i hjärnan och uttrycks starkt som svar på kroniska stimuli, såsom psykotropa läkemedelsbehandlingar, kroniska elektrokonvulsiva anfall och stress (Kelz och Nestler, 2000, Nestler et al., 2001 och McClung et al., 2004). Som en följd därav har DeltaFosB betraktats som en hållbar molekylärbrytare för att mediera former av långvarig neural och beteendetsplasticitet. Intressant är att en elegant studie med hjälp av muslinjer som uttrycker differentiellt FosB och DeltaFosB visade att FosB är väsentlig för ökad stresstolerans och neutraliserar också korrelationen mellan psykostimuleringsinducerad lokomotorisk sensibilisering och ackumulering av DeltaFosB i striatumet (Ohnishi et al., 2011). Därför kan båda proteinerna spela viktiga roller i det experimentella protokollet som används i föreliggande studie. Det är anmärkningsvärt att den använda FosB-antikroppen känner igen både FosB och DeltaFosB. Eftersom FosB minskar till basnivåer inom 6 timmar efter en akut stimulans (Nestler et al., 2001) och DeltaFosB ackumuleras efter upprepade exponeringar av stimuli, bestämde vi oss för att offra djuren 18 timmar efter förvärvsfasen för att undvika eventuella förspänningar av etanolbehandling över FosB-uttryck. För att vara tekniskt exakt kommer vi dock att hänvisa till i denna studie som FosB / DeltaFosB-uttryck. Det är viktigt att notera att denna strategi har använts i andra studier, inklusive de som använde samma primära antikropp som beskrivs här (Conversi et al., 2008, Li et al., 2010, Flak et al., 2012 och García-Pérez et al., 2012). Som ett resultat kommer vi, förutom dessa experimentella begränsningar, att diskutera våra resultat med tanke på DeltaFosBs roll i neuronal plasticitet.

Det är väl etablerat att kronisk drogexponering ökar FosB / DeltaFosB-uttrycket i flera regioner av hjärnan (Nestler et al., 2001 och Perrotti et al., 2008). I den aktuella studien skilde sig varken etanolsensibiliserade eller etanol-icke-sensibiliserade möss från den här studien från kronisk saltlösning beträffande FosB / DeltaFosB-uttryck 18 timmar efter förvärvsfasen. Vidare fanns inga signifikanta korrelationer mellan FosB / DeltaFosB-uttryck och poängen av rörelsensensibilisering. Denna avvikelse kan åtminstone delvis förklaras med skillnaderna som finns i experimentprotokollet. Med tanke på till exempel exponeringen av etanol användes i två studier tvåflaskans fritt valparadigm i 15 intermitterande dryckesessioner (Li et al., 2010) eller näringsmässigt komplett flytande diet som administreras automatiskt under 17 dagar (där djur konsumerar etanol i doser från 8 till 12 g / kg / dag) (Perrotti et al., 2008). I en annan studie, trots att författarna hänvisar till kronisk behandling, bestod protokollet i endast 4 etanol exponeringar (Ryabinin och Wang, 1998). Så, protokoll som används någon annanstans skiljer sig helt från det som används här, som bestod av 21 dagars behandling där dagliga etanolinjektioner administrerades av en experimentator. Trots dessa skillnader finns det flera studier som involverar intraperitoneala injektioner som rapporterar ökningar av FosB / DeltaFosB-uttryck efter protokoll för rörelsessensibilisering inducerad av psykostimulerande medel (Brenhouse och Stellar, 2006, Conversi et al., 2008 och Vialou et al., 2012) och opioider (Kaplan et al., 2011). Protokollen för lokomotorisk sensibilisering i dessa studier involverar dock mycket mindre än 21-läkemedelsexponeringar, och i vissa av dem administrerades läkemedlet på ett intermittent sätt. Däremot använde vårt protokoll samma behandling som beskrivits i tidigare studier som involverade 21 dagliga etanolinjektioner (Masur och dos Santos, 1988, Souza-Formigoni et al., 1999, Quadros et al., 2002a, Quadros et al., 2002b, Abrahão et al., 2011 och Abrahão et al., 2012). Det finns bevis för att även om kronisk kokainadministration främjar ackumulering av DeltaFosB-uttryck i kärnans accumbens, främjar det också tolerans mot DeltaFosB-mRNA-induktion i både ventral och dorsalstriatum (Larson et al., 2010). Därför antog vi att bristen på skillnader i våra experimentella grupper i förvärvsfasen kan bero på en tolerans avseende induktion av FosB / DeltaFosB, eftersom det i det nuvarande protokollet fanns en större förvärvsfas jämfört med perioder som användes för psykostimulerande och opioider i andra studier.

Studier som använde knockout och transgena möss visade att FosB-mutantmöss har förbättrat beteendehantering mot kokain, såsom stimulerande lokomotoriska effekter och konditionerad platspreferens. Vidare är uttrycket av både basalt och kokain-inducerbart DeltaFosB frånvarande i dessa mutanta möss (Hiroi et al., 1997). I motsats härtill visar transgena möss med inducerbar överuttryck av DeltaFosB ökad känslighet för de givande effekterna av kokain och morfin (Muschamp et al., 2012). Dessa resultat gav direkta bevis för nära samband mellan DeltaFosB och den givande processen. Förutom upprepade läkemedelsexponeringar ökar kronisk stress också DeltaFosB-uttryck i kortikolimbiska kretsar (Perrotti et al., 2004). Intressant är att transgena möss som överuttrycker DeltaFosB mindre känsliga för de pro-depressiva effekterna av kappa-opioidagonist, som är känd för att inducera dysfori och stressliknande effekter hos gnagare (Muschamp et al., 2012). Så förutom belöningsprocessen spelar DeltaFosB också en avgörande roll i de emotionella aspekterna av fenomenen. I detta scenario kan tillbakadragande också utlösa FosB / DeltaFosB-uttryck, eftersom stress är en nyckelkomponent i läkemedlets tillbakadragande. Detta perspektiv är i överensstämmelse med våra resultat, eftersom det inte fanns några korrelationer mellan FosB / DeltaFosB-uttryck och sensibiliseringspoängen, och dessutom observerades ökningen i FosB / DeltaFosB-uttryck endast den femte dagen för tillbakadragande.

Intressant är att i vissa strukturer ökade FosB / DeltaFosB i både EtOH_High och EtOH_Low-gruppen, även om det var mer uttryckligt i den tidigare gruppen, vilket tyder på att dessa ökningar kan ha olika funktionella konsekvenser, beroende på deras intensitet. Denna hypotes kan förklaras av flera olika funktionella roller hos FosB / DeltaFosB. Till exempel hade råttor kroniskt utsatta för kokain ökat DeltaFosB-uttryck i kärnans accumbens under uttagsperioden, en effekt som var positivt korrelerad med kokainpreferensen, men negativt med nyhetspreferensen. Vidare ökar stressen vid tillbakadragandet beteendemässigt svar på psykostimulanter genom att öka DeltaFosB-uttrycket i kortikolimbiska neuroner (Nikulina et al., 2012). Så, DeltaFosB kunde förutsäga dysreguleringen av hedonisk behandling som uppträder under långvarig uttagning (Marttila et al., 2007). Å andra sidan är både motståndskraft mot stress och antidepressiva reaktioner relaterade till högre DeltaFosB-uttryck i striatum (Vialou et al., 2010). Därför spekulerar vi att ökad FosB / DeltaFosB på striatum i EtOH_High kan ha förbättrat de givande effekterna av etanol, vilket ger en högre mottaglighet för efterföljande läkemedelsexponeringar. På den andra sidan kunde en mer intensiv ökning av FosB / DeltaFosB som ses i gruppen EtOH_Low ha minskat känsligheten för både dysfori och stresseffekter, vilket minimerar negativa förstärkningseffekter av efterföljande läkemedelsexponering och som en konsekvens förklarar ett högre motstånd i detta grupp. Intressant hade denna paradox en neurokemisk grund. Exempelvis hade transgena möss som överuttryckte FosB i GABAerga neurala nervceller hos kärnbärare accumuler ökade nivåer av både mu- och kappa-opioidreceptorer (Sim-Selley et al., 2011) och dessa receptorer ökar och hämmar mesolimbisk ton (Manzanares et al., 1991 och Devine et al., 1993). Vidare kan celltypsuttrycket också drastiskt ändra de funktionella konsekvenserna av den ökade FosB / DeltaFosB. I en elegant studie med hjälp av möss som överuttryckte DeltaFosB i D1- eller D2-uttryckande neuroner i kärnan accumbens visade att DeltaFosB i D1- (men inte i D2-) neuronerna förbättrar beteendemässiga svar på kokain (Grueter et al., 2013).

Märkligt nog beträffande motorisk cortex var det en ökning av FosB / DeltaFosB-uttrycket endast i EtOH_High-gruppen, och det var begränsat till den 5: e dagen för tillbakadragande. Bristen på ökning efter 18 timmars uttag kunde förklaras av en möjlig toleransmekanism i FosB / DeltaFosB-uttrycket i denna region efter kronisk etanolexponering. Dessutom tyder våra resultat på att det finns aktiva neurokemiska förändringar i motorisk cortex under uttagsperioden, trots att djuren inte manipulerades under denna period. Detta är intressant, eftersom denna plasticitet åtminstone delvis kan spela en roll för upprätthållandet av rörelsensensibilisering. Även om den ihållande hyperlocotion efter flera dagars uttag inte studerades här, finns det flera studier, inklusive tidigare från vårt laboratorium, som visar att sensibiliserade möss (men inte icke-sensibiliserade) hade förbättrad rörelse när de utmanades med etanol efter en given abstinensperiod (Masur och dos Santos, 1988, Souza-Formigoni et al., 1999, Quadros et al., 2002a, Quadros et al., 2002b, Abrahão et al., 2011, Abrahão et al., 2012, Fallopa et al., 2012 och Coelhoso et al., 2013).

Slutligen är det anmärkningsvärt att endast EtOH_Low-gruppen visade ett ökat FosB / DeltaFosB-uttryck i den främre delen (men inte bakre delen) av den ventrala tegmentala arean. Dessa delar har tydliga utsikter och neurokemiska profiler, och deras deltagande i belöningsprocessen beror på flera faktorer (Ikemoto, 2007). Till exempel är råttors självadministrering av etanol relaterad till den bakre, men inte till den ventrala delen av det ventrala tegmentala området (Rodd-Henricks et al., 2000 och Rodd et al., 2004). Vidare spelar endokannabinoid-systemet, liksom GABA-A, dopaminerg D1-D3 och serotoninerga 5HT3-receptorer en viktig roll i etanols sökande beteende (Linsenbardt och Boehm, 2009, Rodd et al., 2010, Melón och Boehm, 2011b och Hauser et al., 2011). GABA-B i den främre delen av ventral tegmentalområdet är dock viktigt med avseende på den givande (Moore och Boehm, 2009) och stimulerande lokomotoriska effekter (Boehm et al., 2002) etanol. Vidare är kolinerga nikotinreceptorer i den främre delen involverade i de ökade ackumbaldopaminnivåerna inducerad av etanol (Ericson et al., 2008). Oavsett den separata profilen för dessa portioner är det därför möjligt att förändringar som ses i EtOH_Low-gruppen i de främre delarna kan vara relaterade till belöningsprocessen. Kronisk kokain men inte kronisk morfin eller kronisk stressexponering ökar DeltaFosB i ventral tegmental area, speciellt i en gamma-aminobutyrsyra (GABA) cellpopulation (Perrotti et al., 2005). Detta faktum kan förklara de normala nivåerna av FosB / DeltaFosB under hela tillbakadragandet i ett ventralt tegmentalt område av EtOH_High-möss, oavsett den förmodade höga stressupplevelsen under denna period. Vidare bekräftar dessa data, åtminstone delvis, hypotesen att ökningen av FosB / DeltaFosB-uttryck under hela uttagning i EtOH_Low kunde karakteriseras som ett adaptivt svar.

Individuella skillnader observerade under övergången från rekreationsanvändning till narkotikamissbruk är anmärkningsvärda (Flagel et al., 2009, George och Koob, 2010 och Swendsen och Le Moal, 2011). Som ett resultat är det nödvändigt att studera de neurobiologiska funktionerna som är relaterade till individuell variabilitet. Behavioral sensibilisering är en djurmodell som vanligtvis används för att undersöka de neurobiologiska egenskaperna hos narkotikamissbruk. Basen för denna modell är att de subjektiva effekterna av drogerna ökar i takt med deras upprepade exponering. Efter förvärv är lokomotorisk sensibilisering långvarig och ligger i direkt temporärt samband med morfologiska och neurokemiska förändringar i mesolimbicvägen och flera encefaliska kärnor relaterade till känslomässig och motorisk beteende (Robinson och Kolb, 1999 och Vanderschuren och Pierce, 2010). En pionjärstudie utförd av Masur och dos Santos (1988) visade att det finns en stor beteendevariation i utbredda schweiziska möss avseende etanolinducerad lokomotorisk sensibilisering. Därefter har andra studier visat en viktig korrelation mellan neurokemiska egenskaper och beteendets variabilitet, främst de som är relaterade till dopaminerga (Abrahão et al., 2011, Abrahão et al., 2012 och Souza-Formigoni et al., 1999) och de glutamatergiska systemen (Quadros et al., 2002a och Quadros et al., 2002b). Vidare visade en tidigare studie från vårt laboratorium med hjälp av det etanolinducerade lokomotoriska sensibiliseringsparadigmet att sensibiliserade (men inte icke-sensibiliserade) möss uppvisade en märkbar ökning av cannabinoidreceptortypen 1 (CB1R) under uttagsperioden (Coelhoso et al., 2013). Här identifierades olika mönster av FosB / DeltaFosB-uttryck vid uttag mellan EtOH_High och EtOH_Low-grupper.

För att sammanfatta, åtföljs beteendevariabilitet i förvärvsfasen av etanolinducerad lokomotorisk sensibilisering av distinkt neuronal plasticitet under uttagsperioden. Intressant antyder våra resultat att olika mönster av FosB / DeltaFosB-uttryck som detekteras i sensibiliserade och icke-sensibiliserade möss är mer relaterade till återtagningsperioden än till den kroniska läkemedelsexponeringen, troligen på grund av toleransen för läkemedelsinducerad FosB / DeltaFosB-transkription.

Följande är tilläggsuppgifter relaterade till denna artikel.

Referensprojekt

• Nikulina et al., 2012
• EM Nikulina, MJ Lacagnina, S. Fanous, J. Wang, RP Hammer Jr.
• Intermittent social nederlagsspänning ökar mesokortikolimbisk ΔFosB / BDNF samuttryck och aktiverar kontinuerligt kortikotegmentala neuroner: konsekvens för sårbarhet för psykostimulantia
• Neurovetenskap, 212 (2012), s. 38-48
• Artikeln

  |

   PDF (1552 K)

  |

  Visa inspelning i Scopus

   | 

  Citera artiklar (12)
•  
• Vialou et al., 2012
• V. Vialou, J. Feng, AJ Robison, SM Ku, D. Ferguson, KN Scobie, et al.
• Serumresponsfaktor och cAMP-responselementbindande protein erfordras båda för kokaininduktion av ΔFosB
• J Neurosci, 32 (2012), s. 7577-7584
• Visa inspelning i Scopus

  |

  Hela texten via CrossRef

   | 

  Citera artiklar (17)
• Vanderschuren och Pierce, 2010
• LJ Vanderschuren, RC Pierce
• Sensibiliseringsprocesser i narkotikamissbruk
• Curr Top Behav Neurosci, 3 (2010), s. 179-195
• Visa inspelning i Scopus

  |

  Hela texten via CrossRef

   | 

  Citera artiklar (53)
• Vanderschuren och Kalivas, 2000
• LJ Vanderschuren, PW Kalivas
• Förändringar i dopaminerg och glutamatergisk överföring vid induktion och uttryck av beteendessensibilisering: en kritisk granskning av prekliniska studier
• Psykofarmakologi (Berl), 151 (2000), sid. 99-120
• Visa inspelning i Scopus

  |

  Hela texten via CrossRef

   | 

  Citera artiklar (884)
• Swendsen och Le Moal, 2011
• J. Swendsen, M. Le Moal
• Individuell sårbarhet mot missbruk
• Ann NY Acad Sci, 1216 (2011), s. 73-85
• Visa inspelning i Scopus

  |

  Hela texten via CrossRef

   | 

  Citera artiklar (35)
• Souza-Formigoni et al., 1999
• ML Souza-Formigoni, EM De Lucca, DC Hipolide, SC Enns, MG Oliveira, JN Nobrega
• Sensibilisering mot etanolens stimulerande effekt är associerad med lokaliserade ökningar i D2-receptorbindning i hjärnan
• Psykofarmakologi, 146 (1999), sid. 262-267
• Visa inspelning i Scopus

  |

  Hela texten via CrossRef

   | 

  Citera artiklar (54)
• Solecki et al., 2008
• W. Solecki, T. Krowka, J. Kubik, L. Kaczmarek, R. Przewlocki
• Rollen av fosB i beteenden relaterade till morfinbelöning och rumsligt minne
• Behav Brain Res, 190 (2008), s. 212-217
• Artikeln

  |

   PDF (328 K)

  |

  Visa inspelning i Scopus

   | 

  Citera artiklar (7)
• Sim-Selley et al., 2011
• LJ Sim-Selley, MP Cassidy, A. Sparta, V. Zachariou, EJ Nestler, DE Selley
• Effekt av ΔFosB-överuttryck på opioid- och cannabinoidreceptormedierad signalering i kärnan accumbens
• Neuropharmacology, 61 (2011), sid. 1470-1476
• Artikeln

  |

   PDF (446 K)

  |

  Visa inspelning i Scopus

   | 

  Citera artiklar (10)
• Ryabinin och Wang, 1998
• AE Ryabinin, YM Wang
• Upprepad alkoholadministration påverkar c-Fos och FosB-proteinimmunreaktivitet differentiellt i DBA / 2 J-möss
• Alkoholklin Exp Exp, 22 (1998), s. 1646-1654
• Visa inspelning i Scopus

  |

  Hela texten via CrossRef

   | 

  Citera artiklar (33)
• Rodd-Henricks et al., 2000
• ZA Rodd-Henricks, DL McKinzie, RS Crile, JM Murphy, WJ McBride
• Regional heterogenitet för intrakraniell självadministration av etanol inom det ventrala tegmentala området hos kvinnliga Wistar-råttor
• Psykofarmakologi (Berl), 149 (2000), sid. 217-224
• Visa inspelning i Scopus

  |

  Hela texten via CrossRef

   | 

  Citera artiklar (130)
• Rodd et al., 2010
• ZA Rodd, RL Bell, SM Oster, JE Toalston, TJ Pommer, WJ McBride, et al.
• Serotonin-3-receptorer i det bakre ventrala tegmentala området reglerar etanol självförvaltning av alkoholpreferent (P) råttor
• Alkohol, 44 (2010), s. 245-255
• Artikeln

  |

   PDF (604 K)

  |

  Visa inspelning i Scopus

   | 

  Citera artiklar (19)
• Rodd et al., 2004
• ZA Rodd, RI Melendez, RL Bell, KA Kuc, Y. Zhang, JM Murphy, et al.
• Intrakranial självadministration av etanol inom det ventrala tegmentala området hos manliga Wistar-råttor: bevis för involvering av dopaminneuroner
• J Neurosci, 24 (2004), s. 1050-1057
• Visa inspelning i Scopus

  |

  Hela texten via CrossRef

   | 

  Citera artiklar (111)
• Robinson och Kolb, 1999
• TE Robinson, B. Kolb
• Förändringar i morfologin hos dendrit och dendritiska ryggrad i kärnan accumbens och prefrontal cortex efter upprepad behandling med amfetamin eller kokain
• Eur J Neurosci, 11 (1999), s. 1598-1604
• Visa inspelning i Scopus

  |

  Hela texten via CrossRef

   | 

  Citera artiklar (427)
• Quadros et al., 2002b
• IM Quadros, JN Nóbrega, DC Hipolide, EM de Lucca, ML Souza-Formigoni
• Differentiell benägenhet för etanol sensibilisering är inte associerad med förändrad bindning till D1 receptorer eller dopamintransportörer i mushinnan
• Addic Biol, 7 (2002), sid. 291-299
• Visa inspelning i Scopus

  |

  Hela texten via CrossRef

   | 

  Citera artiklar (21)
• Quadros et al., 2002a
• IM Quadros, DC Hipolide, R. Frussa Filho, EM De Lucca, JN Nóbrega, ML Souza-Fomigoni
• Resistens mot etanol-sensibilisering är associerad med ökad NMDA-receptorbindning i specifika hjärnområden
• Eur J Pharmacol, 442 (2002), sid. 55-61
• Artikeln

  |

   PDF (128 K)

  |

  Visa inspelning i Scopus

   | 

  Citera artiklar (36)
• Phillips et al., 1997
• TJ Phillips, AJ Roberts, CN Lessov
• Behandlingssensibilisering för etanol: genetik och effekter av stress
• Pharmacol Biochem Behav, 57 (1997), sid. 487-493
• Artikeln

  |

   PDF (186 K)

  |

  Visa inspelning i Scopus

   | 

  Citera artiklar (101)
• Perrotti et al., 2008
• LI Perrotti, RR Weaver, B. Robison, W. Renthal, I. Maze, S. Yazdani, et al.
• Distinkta mönster av DeltaFosB induktion i hjärnan av missbruk
• Synapse, 62 (2008), sid. 358-369
• Visa inspelning i Scopus

  |

  Hela texten via CrossRef

   | 

  Citera artiklar (79)
• Perrotti et al., 2004
• LI Perrotti, Y. Hadeishi, PG Ulery, M. Barrot, L. Monteggia, RS Duman, et al.
• Induktion av deltaFosB i belöningsrelaterade hjärnstrukturer efter kronisk stress
• J Neurosci, 24 (2004), s. 10594-10602
• Visa inspelning i Scopus

  |

  Hela texten via CrossRef

   | 

  Citera artiklar (148)
• Perrotti et al., 2005
• LI Perrotti, CA Bolaños, KH Choi, SJ Russo, S. Edwards, PG Ulery, et al.
• DeltaFosB ackumuleras i en GABAergic cellpopulation i den bakre svansen av det ventrala tegmentala området efter psykostimulerande behandling
• Eur J Neurosci, 21 (2005), s. 2817-2824
• Visa inspelning i Scopus

  |

  Hela texten via CrossRef

   | 

  Citera artiklar (85)
• Ohnishi et al., 2011
• YN Ohnishi, YH Ohnishi, M. Hokama, H. Nomaru, K. Yamazaki, Y. Tominaga, et al.
• FosB är väsentlig för förstärkning av stresstolerans och motverkar lokomotorisk sensibilisering med ΔFosB
• Biolpsykiatri, 70 (2011), sid. 487-495
• Artikeln

  |

   PDF (2016 K)

  |

  Visa inspelning i Scopus

   | 

  Citera artiklar (13)
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  
•  

• Vialou et al., 2010
• V. Vialou, AJ Robison, QC Laplant, HE Covington III, DM Dietz, YN Ohnishi, et al.
• DeltaFosB i hjärnbelöningskretsar medierar motståndskraft mot stress och antidepressiva reaktioner
• Nat Neurosci, 13 (2010), s. 745-752
• Visa inspelning i Scopus

  |

  Hela texten via CrossRef

   | 

  Citera artiklar (141)
•  
• Zachariou et al., 2006
• V. Zachariou, CA Bolanos, DE Selley, D. Theobald, MP Cassidy, MB Kelz, et al.
• En viktig roll för DeltaFosB i kärnan accumbens i morfin åtgärder
• Nat Neurosci, 9 (2006), s. 205-211
• Visa inspelning i Scopus

  |

  Hela texten via CrossRef

   | 

  Citera artiklar (138)

•  
• Motsvarande författare vid: Rua Cesário Mota Jr, 61, 12 andar, São Paulo, SP 01221-020, Brasilien. Tel./fax: + 55 11 33312008.
• 1
• Dessa författare deltog lika i den nuvarande studien.