Kommentarer: Norepinefrin (Noradrenalin) släpps under chockerande eller ångestproducerande händelser, som chockerande internetpornoscener. Användare kan tyngra mot mer chockerande eller störande (till dem) material eftersom det stimulerar starkare belöningskretsarna.
J Neurosci. 2003 Mar 1;23(5):1879-85.
Ventura R1, Cabib S, Alcaro A, Orsini C, Puglisi-Allegra S.
Abstrakt
Ökande bevis pekar på ett stort engagemang av kortikala områden i beroendeframkallande mekanismer. Noradrenergisk överföring i medial prefrontal cortex (mpFC) har visat sig påverka amfetaminens motoreffekter, även om det inte finns några bevis på att det är involverat i den givande effekten av denna psykostimulant.
De föreliggande experimenten syftade till att undersöka möjligheten att selektivt involvera prefrontal kortikal norepinefrin (NE) i de förstärkande förstärkande effekterna av amfetamin. För att göra det utvärderade vi effekterna av MPFC NE-selektiv utarmning hos möss av C57BL / 6J-inavlad stam, en bakgrund som vanligtvis används i molekylära tillvägagångssätt som är känt för att vara mycket mottaglig för psykostimulans givande effekter. I en första uppsättning experiment visade vi frånvaron av amfetamininducerad konditionerad platspreferens hos möss som bär prefrontal NE-depletion. I en andra serie experiment visade vi att samma lesion dramatiskt reducerade amfetamininducerad mesoaccumbensdopaminfrisättning, mätt genom intracerebral mikrodialys.
Dessa resultat indikerar att noradrenerg prefrontal överföring, genom att tillåta ökad dopaminfrisättning i kärnans accumbens inducerad av amfetamin, är en kritisk faktor för de belöningsförstärkande effekterna av detta läkemedel.
Beskrivning
Narkotika av missbruk som tillhör olika klasser, även om de har olika primära molekylära mål, ökar all ökning av dopamin (DA) i kärnans accumbens (NAc) (Di Chiara och Imperato, 1988; Wise and Rompre, 1989; Weiss et al., 1992; Pontieri et al., 1995; Koob et al., 1998; Robbins och Everitt, 1999). Dessutom anses både belöningsförstärkande och motoraktiva effekter av beroendeframkallande medel bero på ökad DA-frisättning inom NAc (Wise and Rompre, 1989; Di Chiara, 1995; Koob et al., 1998).
Å andra sidan finns det ökande bevis på ett stort engagemang av hjärn norepinefrin (NE) i beteendemässiga och centrala effekter av missbruksmedel. Således har det visat sig att möss som saknar norepinefrintransportör är beteendemässigt överkänsliga mot psykostimulanter (Xu et al., 2000). I motsats till detta är möss som saknar α1b-adrenerge receptorer hyposensitiva mot beteendeeffekterna av psykostimulanter och opioider (Drouin et al., 2002b) och de förstärkande effekterna av amfetamin (Amph) på dopaminfrisättning i accumbens (Auclair et al., 2002). Dessutom visades prazosin, en a1-adrenerg antagonist, injicerad antingen systemiskt eller lokalt i prefrontal cortex, för att minska den lokomotoriska hyperaktiviteten inducerad av d-amfetamin (Snoddy och Tessel, 1985; Dickinson et al., 1988; Blanc et al., 1994; Darracq et al., 1998). Slutligen stöder oberoende studier en roll för a1-adrenoreceptorer i amfetamininducerad mesoaccumbens DA-frisättning (Pan et al., 1996; Darracq et al., 1998; Shi et al., 2000).
Cortical NE kan ha en kritisk roll i dessa effekter. Faktum är att noradrenerga utsprång är diffusa genom hjärnbarken, och NE-koncentrationerna överstiger även de som är av DA i den mediala prefrontala cortexen (mpFC). Dessutom tyder en stor mängd bevis på att mpFC är inblandad i förmedling av de givande och motorstimulerande effekterna av beroendeframkallande läkemedel hos gnagare (Carter och Pycock, 1980 ; Bubser och Schmidt, 1990; Tzschentke och Schmidt, 1998a,b). Slutligen finns det ett ökande bevis på ett stort engagemang av kortikala områden i beroendeframkallande mekanismer. Faktum är att imagingstudier hos människor tyder på att orbitofrontal cortex, ett specifikt område i prefrontal cortex, är involverad i förstärkt beteende, konditionerade svar och mönster av tvångsmedelsintag (Volkow och Fowler, 2000).
Amfetamin är ett starkt beroendeframkallande psykostimulant som stimulerar potentiellt lokomotorisk aktivitet och har starka förstärkningseffektiva effekter mätt med konditionerad platspreferens (CPP) (Vezina, 1993; Cabib et al., 2000; Robinson och Berridge, 2001). Psykostimulanten frisätter NE mer potentiellt än DA (Kuczenski och Segal, 1997; Rothman et al., 2001). Även om ett antal nyligen rapporterade indikerar en inblandning av mpFC NE i Amph-inducerad hyperlocomotion och mesoaccumbens DA-frisättning (Blanc et al., 1994;Darracq et al., 1998) finns det inga uppgifter om mpFC NE: s roll i de givande effekterna av denna psykostimulant.
Vi undersökte effekterna av MPFC-selektiv NE-utarmning på belöningsförstärkande effekter av amfetamin, mätt av CPP hos möss av C57BL / 6J-inavlade stammen, en bakgrund som vanligtvis används i molekylära tillvägagångssätt som är känt för att vara mycket mottaglig för stimulerande givande effekter av amfetamin (Puglisi-Allegra och Cabib, 1997; Cabib et al., 2000). Dessutom utvärderade vi effekterna av prefrontal NE-depletion på Amph-inducerad mesoaccumbens DA-frisättning. Faktum är att det finns övertygande bevis för en viktig roll för mesoaccumbens DA-frisättning i CPP inducerad av amfetamin (Carr och White, 1986;Olmstead och Franklin, 1996; Schildein et al., 1998).
Material och metoder
djur
Manliga möss av den inavlade C57BL / 6JIco (C57) stammen (Charles River, Calco, Italien), 8-9 veckor gamla vid experimentens gång, hölls som beskrivits tidigare (Ventura et al., 2001). Varje försöksgrupp bestod av 5-12-djur. Alla experiment utfördes enligt den italienska nationella lagen (DLM. 116 / 92) om användning av djur för forskning.
Läkemedel
d-amfetaminsulfat, klorhydrat, 6-hydroxydopamin (6-OHDA) och GBR 12909 (GBR) köptes från Sigma (Milano, Italien). Amph (2.5 mg / kg), klorhydrat (450 mg / kg) och GBR (15 mg / kg) löstes i saltlösning (0.9% NaCl) och injicerades intraperitonealt i en volym 10 ml / kg. 6-OHDA löstes i saltlösning innehållande Na-metabisulfit (0.1m).
Villkorad platspreferens
Beteendexperiment utfördes med användning av CPP-apparat (Cabib et al., 1996, 2000). Apparaten bestod av två grå plexiglaskammare (15 × 15 × 20 cm) och en central gränd (15 × 5 × 20 cm). Två skjutdörrar (4 × 4 cm) kopplade gränden till kamrarna. I varje kammare användes två trekantiga parallellpipeder (5 × 5 × 20 cm) av svart plexiglas och arrangerade i olika mönster (alltid täckande samma yta av kammaren) som konditionerade stimuli. Utbildningsförfarandet för konditionering beskrivs tidigare av Cabib et al. (1996, 2000). Kortfattat på dag 0 (pretest) var möss fritt att utforska hela apparaten för 15 min. Under följande 9 d (konditionsfas) begränsades möss dagligen för 40 min alternativt i en av de två kamrarna. För varje djur, under konditioneringsfasen, var ett av mönstren konsekvent parat med saltlösning och den andra med antingen saltlösning eller Amph (2.5 mg / kg). Parningar var balanserade så att Amph för hälften av varje experimentgrupp var parad med en av mönstren och hälften av dem med den andra. Testning utfördes på dag 10 som för pretestförfarandet.
Behavioral data samlades in och analyserades av "EthoVision" (Noldus Informationsteknik, Wageningen, Nederländerna), ett helautomatiskt videospårningssystem (Spink et al., 2001). Kortfattat registrerar en CCD-videokamera experimentsystemet. Signalen digitaliseras sedan (av en hårdvarubutik som kallas en ramgrabber) och vidarebefordras till datorns minne. Senare analyseras digitala data med hjälp av EthoVision-mjukvaran för att erhålla "distansförflyttning" (i millimeter), som används som mått på rörelse och "tidsavbrott" (i sekunder), som används som rådata för preferenspoäng i varje sektor av apparaten av varje individ.
Mikrodialys
Djur bedövades med klorhydrat, monterad i en stereotaxisk ram (David Kopf Instruments, Tujunga, CA) utrustad med en musadapter och implanterad ensidigt med en styrkanyl (rostfritt stål, axelns ytterdiameter, 0.38 mm, Metalant, Stockholm, Sverige ,) i mpFC eller i NAc. Ledningskanylens längd var 1 mm för mpFC och 4.5 mm för NAc. Styrkanylen fixerades med epoxilim och dentalcement tillsattes för ytterligare stabilisering. Koordinaterna från bregma [mätt enligt atlasen av Franklin och Paxinos (1998)] var som följer (i mm): + 2.52 anteroposterior och 0.6 lateral för mpFC; och + 1.60 anteroposterior och 0.6 lateral för NAc [innefattande främst skal-underavdelningen (Franklin och Paxinos, 1998)]. Sonden (dialysmembranlängd, 2 mm för mpFC och 1 mm för NAc, yttre diameter av 0.24 mm, MAB 4 cuprophan-mikrodialysprov, Metalant) infördes 24h efter implantering av styrkanylen. Djuren anesteserades lätt för att underlätta manuell införing av mikrodialysproben i styrkanylen. Membranerna testades för vitro återvinning av DA och NE dagen innan användning för att verifiera återhämtningen.
Mikrodialysproben kopplades till en CMA / 100-pump (Carnegie Medicine, Stockholm, Sverige) genom polyeten-20-slang och ett vridmoment med dubbel vridmoment med dubbla kanter (modell 375 / D / 22QM, Instech Laboratories, Plymouth Meeting, PA) för att tillåta fri rörlighet. Konstgjord CSF (i mm: 147 NaCl, 2.2 CaCl2, och 4 KCl) (Pontieri et al., 1995) pumpades genom dialys-proben vid en konstant flödeshastighet av 2 / l / min. Experiment utfördes 22-24 hr efter sondplacering. Varje djur placerades i en cirkulär bur försedd med mikrodialysutrustning (Instech Laboratories) och med hembäddsdräkt på golvet. Dialysperfusion startades 1 tim senare. Efter starten av dialysperfusion lämnades mössen ostört för ~2h innan insamling av baslinjeprover. Dialysat uppsamlades varje 20 min för 180 min. Tre baslinjeprover före läkemedelsbehandling uppsamlades. Endast data från möss med korrekt placerad kanyl har rapporterats. Placeringarna bedömdes genom metylenblåfärgning. I figur 1 representeras placeringen av mikrodialysprober i mpFC och NAc. Tjugo mikroliter av dialysatproverna analyserades med HPLC. De återstående 20 | il hölls för eventuell efterföljande analys. Koncentrationer (pg / 20 | il) korrigerades inte för sondåtervinning. Medelkoncentrationen för de tre proverna som samlades in direkt före behandlingen (<10% variation) togs som baskoncentration.
Placering av mikrodialysprober i den mediala prefrontala cortexen och kärnan accumbens. Silhuetter av sondspår drogs på representativa sektioner av mushjärnan och utbudet av implantationsställen. Cirklar representerar de områden som stansats för vävnadsanalys. För detaljer, se Material och metoder. De nummer ange millimeter rostral till bregma enligt Franklin och Paxinos (1998).
HPLC-systemet bestod av ett Alliance (Waters Corporation, Milford, MA) system och en coulometrisk detektor (modell 5200A Coulochem II, ESA, Chelmsford, MA) försedd med en konditioneringscell (M 5021) och en analytisk cell (M 5011). Konditioneringscellen sattes till 400 mV, elektrod 1 vid 200 mV och elektrod 2 vid -250 mV. En Nova-Pack C18-kolonn (3.9 × 150 mm; Waters Corporation) hållen vid 33 ° C användes. Flödeshastigheten var 1.1 ml / min. Mobilfasen var som beskrivits tidigare (Westerink et al., 1998). Detektionsgränsen för analysen var 0.1 pg.
NE-utarmning i mpFC
Anestesi och kirurgisk uppsättning beskrivs i föregående stycke. Djur injicerades med GBR (15 mg / kg) 30 min före 6-OHDA mikroinjektion för att skydda dopaminerga neuroner. Bilateral injektion av 6-OHDA (1.5 μg / 0.1 μl / 2 min för varje sida) gjordes i mpFC [koordinater: + 2.52 anteroposterior, ± 0.6 lateral; -2.0 ventral med avseende på bregma (Franklin och Paxinos, 1998)], via en rostfri kanyl (0.15 mm yttre diameter, UIMED, Lausanne, Schweiz), ansluten till en 1 μl spruta med ett polyetenrör och drivs av en CMA / 100-pump. Kanylen lämnades på plats för ytterligare 2 min efter infusionsänden. Sham djur (Sham) utsattes för samma behandling men fick intracerebralt vehikel. Djur användes för mikrodialys eller beteendexperiment 7 d efter operation.
NE och DA vävnadsnivåer i mpFC såväl som i NAc utvärderades som beskrivits tidigare (Ventura et al., 2001) för att utvärdera mängden och omfattningen av uttömningen. Hjärnan fixerades vertikalt på frysen av en frysande mikrotom. Stansar från båda halvkärlen erhölls från hjärnskivor (koronala sektioner) inte tjockare än 300 ^ im. Rostfritt stålrör av 0.8 (NAc) eller 2.3 mm (mpFC) inre diameter användes. Koordinaterna mättes enligt atlasen av Franklin och Paxinos (1998) enligt följande (koronala sektioner som mm från bregma): mpFC, två skivor från 2.96 till 2.34; NAc, tre skivor från 1.70 till 0.98. I figur 1 är representerad stansning lokalisering. Stansarna lagrades i flytande kväve till analysdagen.
DA och NE bestämdes samtidigt med användning av ett omvändfas-HPLC-förfarande kopplat med elektrokemisk detektering av Coulochem. På analysdagen analyserades frusna prover och homogeniserades i 0.1N HClO4 innehållande 6 mmNa-metabisulfit och 1 mm EDTA. Homogenaten centrifugerades vid 10,000x g för 20 min vid 4 ° C. Alikvoter av supernatanten överfördes till HPLC-systemet.
HPLC-systemet beskrevs i föregående stycke, varvid potentialerna sattes till + 450 och + 100 mV vid analys- och konditioneringscellerna. Kolonnen, en Nova-Pack-fenylkolonn (3.9 × 150 mm) och en Sentry Guard Nova-Pack-precolumn (3.9 × 20 mm) köptes från Waters Corporation. Flödeshastigheten var 1 ml / min. Den mobila fasen bestod av 3% metanol i 0.1 mNa-fosfatbuffert, pH 3, 0.1 mm Na2 EDTA och 0.5 mm 1-oktansulfonsyra-Na-salt (Aldrich, Milwaukee, WI).
Statistik
NE-utarmning. Effekterna av prefrontal NE-depletion på vävnadsnivåer av DA och NE i mpFC och i NAc analyserades med tvåvägs ANOVA med följande faktorer: lesion (två nivåer: Sham och NE utarmad); och experiment (tre nivåer: beteendexperiment, mikrodialys i NAc och mikrodialys i mpFC) (n = 85). Individuella mellangrupps jämförelser, vid behov, utfördes av post hoc test (Duncans test med flera intervall).
Villkorad platspreferens. För CPP-experiment gjordes statistiska analyser på preferenspoäng, bedömda genom att beräkna tiden som används i Amph (Paired) och saltlösningsparametrar (Unpaired) på testdagen minus tiden som spenderas i samma fack på förhandssessionen. När det gäller djur som mottar saltlösningsparation med båda facken, identifierades det parade facket som det första de var utsatta för. Data från CPP-experiment (n = 23) analyserades med användning av upprepade åtgärder ANOVA, med en mellan faktor (lesion, två nivåer: Sham och NE utarmad) och en inom faktor (parning, två nivåer: Paras och Unparing) för både salt- och Amph-behandlade möss. Lokomotorisk aktivitet analyserades med trevägs ANOVA, med faktorerna behandling (två nivåer: saltlösning och Amph), lesion (två nivåer: Sham och NE utarmad) och dag [två nivåer: första dagen (första parning) och sista dagen (senaste parning)]. Enkla effekter bedömdes av envägs ANOVA.
Mikrodialys. Statistiska analyser utfördes på rådata (koncentrationer, pg / 20 μl). Effekterna av Amph på extracellulära NE-nivåer i mpFC analyserades med upprepade åtgärder ANOVA med en mellan faktor (behandling, två nivåer: saltlösning och Amph) och en inom faktor (minuter, sju nivåer: 0, 20, 40, 60, 80, 100 och 120) (n = 18). Effekterna av prefrontal NE-utarmning på DA-frisättning i djurens NAc (n = 47) utmanad med Amph analyserades med upprepade åtgärder ANOVA, med två mellanfaktorer (behandling, två nivåer: saltlösning och Amph och lesion, två nivåer: Sham och NE utarmad) och en inom faktor (minuter, sju nivåer: 0 , 20, 40, 60, 80, 100 och 120). Effekterna av prefrontal NE-utarmning på NE och DA släpps i djurets mpFC (n = 15) utmanad med Amph analyserades med upprepade åtgärder ANOVA, med en mellan faktor (lesion, två nivåer: Sham och NE utarmad) och en inom faktor (minuter, nio nivåer: -40, -20, 0, 20, 40 , 60, 80, 100 och 120). Enkla effekter bedömdes av envägs ANOVA för varje tidpunkt. Individuella mellangrupps jämförelser, vid behov, utfördes av post hoc test (Duncans test med flera intervall).
Resultat
NE-utarmning
Statistisk analys av effekter av prefrontal NE-depletion på DA- och NE-vävnadsnivåer i mpFC visade ingen signifikant experimentseffekt och en signifikant lesionseffekt (F (2,79) = 7.08; p <0.0005) endast för NE-värden, medan dopaminnivåerna inte skilde sig signifikant. Ingen signifikant experiment eller lesionseffekt var uppenbar för varken NE eller DA i NAc (tabell1).
NE och DA vävnadsnivåer (ng / g våtvikt) i mpFC och NAc av sham och NE-utarmade möss
Villkorad platspreferens
Effekterna av NE-utarmning i den mediala prefrontala cortexen på Amph-inducerad platskonditionering visas i Figur2. Resultaten visade ingen preferens för båda facken av djur som hade upplevt saltlösningsparing med båda facken, oavsett lesionsförhållandet (Sham eller NE utarmat) (Fig. 2 A). När det gäller djur från de Amph-behandlade grupperna, avslöjade ANOVA en signifikant parning x lesionsinteraktion (F (1,11) = 6.3;p <0.05). Djur av skamgrupper visade en signifikant preferens för det Amph-parade facket (F (1,12) = 7.6; p <0.05), men Amph lyckades inte framkalla någon preferens för det läkemedelsparade facket i den NE-utarmade gruppen (Fig. 2 B).
Effekter av prefrontal kortikal norepinefrinutarmning på preferenspoängen (för detaljer, se Material och metoder) visat av saltlösning (A) och amfetamin (B) -behandlade grupper i konditionerat ställepreferensprov. Alla data uttrycks som medelvärde ± SE. *p <0.05 jämfört med det oparade facket.
Effekterna av Amph-inducerad lokomotorisk aktivitet visas i fig3. ANOVA visade signifikant skada (F (1,38) = 8.58; p <0.01) och huvudeffekter av behandlingen (F (1,38) = 122.2; p <0.0005) och en signifikant behandling × daginteraktion (F (1,38) = 17.7; p <0.0005). Enkla effektanalyser avslöjade signifikanta effekter av lesion och dag endast i Amph-behandlade grupper. Amfbehandlade djur från både Sham- och NE-utarmade grupper visade signifikant ökad rörelseaktivitet den sista dagen jämfört med den som uppvisades vid den första läkemedelsparningen. Dessutom visade jämförelser mellan grupper att Amph-inducerad rörelseaktivitet i NE-utarmade möss var högre än den som inducerades i Sham-möss den sista dagen (Fig. 3 B).
Effekter av prefrontal kortikal norepinefrinutarmning på den lokomotoriska aktiviteten inducerad av saltlösning (A) och amfetamin (B) den första dagen (första parningen) eller den sista dagen (sista parningen) i parningssektionen. Alla data uttrycks som medelvärde ± SE. *p <0.05 jämfört med dag 1. #p <0.05 jämfört med Sham-gruppen.
Mikrodialys
Effekterna av Amph på NE-frigöringen i mpFC visas i figur4. Statistiska analyser avslöjade en signifikant behandling × minuters interaktion (F (1,96) = 9.52; p <0.0005). Enkla effektanalyser avslöjade en signifikant effekt av minuter endast för Amph och en signifikant skillnad mellan saltlösning och Amph vid alla tidpunkter. Amph producerade en tydlig ökning av NE jämfört med saltlösning under 120 min efter injektionsperioden och nådde en maximal ökning av ~ 400% vid 40 min efter injektion. Ingen signifikant effekt var tydlig hos saltlösning-injicerade möss.
Extracellulär norepinefrin i medial prefrontal cortex hos djur som får saltlösning (sal) eller amfetamin (2.5 mg / kg, ip) (amph). Resultaten uttrycks som procentuella förändringar (medel ± SE) från basvärden (1.16 ± 0.12 pg / 20 μl). Statistiska analyser utfördes på rådata. *p<0.01 jämfört med saltlösning.
Effekterna av prefrontal NE-depletion på DA-frisättning inducerad av systemisk Amph i NAc visas i fig5. Statistiska analyser avslöjade en signifikant behandling × lesion × minuters interaktion (F (1,258) = 5.63; p <0.0005). Enkel effektanalys avslöjade en signifikant effekt av minuter endast för Amph och signifikant skillnad mellan saltlösning och Amph. Amph producerade en signifikant ökning av DA-frisättning i NAc av Sham-möss jämfört med saltlösning under 100 minuter efter injektionsperioden och nådde ett toppvärde (350% av basvärdena) vid 40 minuter efter injektionen. Dessutom lyckades Amph inte producera ökad DA-frisättning i NAc hos prefrontala NE-utarmade möss. Basal DA-utflöde skilde sig inte signifikant mellan grupper.
Effekter av prefrontal kortikal norepinefrinutarmning på extracellulär dopamin i kärnans accumbens av djur som mottar saltlösning (sal) eller amfetamin (2.5 mg / kg, ip) (amph). Resultaten uttrycks som procentuella förändringar (medel ± SE) från basvärden (1.30 ± 0.16 pg / 20 μl). Statistiska analyser utfördes på rådata. *p <0.01 jämfört med saltlösning.
För att bedöma huruvida selektiv NE-utarmning i mpFC-påverkan extracellulär NE och DA mättade vi effekterna av Amph på prefrontalt kortikalt aminutflöde. Effekterna av prefrontal NE-depletion på NE och DA-frisättning inducerad av systemisk Amph i mpFC visas i Figur6. Statistiska analyser avslöjade en signifikant lesion × minuters interaktion (F (1,104) = 33.72; p<0.0005) endast för NE. Enkla effektanalyser avslöjade en signifikant effekt av minuter endast för Sham-gruppen och en signifikant skillnad mellan Sham- och NE-utarmade grupper vid alla tidpunkter efter Amph-injektion. Inga signifikanta skillnader var tydliga i basal extracellulär NE mellan Sham och NE-utarmade djur. Emellertid inträffade inga signifikanta förändringar i NE-utarmad cortex efter Amph-utmaningen. Inga signifikanta skillnader var tydliga mellan Sham och NE-utarmade djur i både basal och Amph-inducerad extracellulär DA.
Effekter av prefrontal kortikal noradrenalinutsläpp på extracellulär norepinefrin och dopamin i den mediala prefrontala cortexen hos djur som får amfetamin (2.5 mg / kg, ip). *p <0.01 jämfört med Sham-gruppen.
Diskussion
Det första stora konstaterandet i den föreliggande studien är att prefrontal NE-utarmning blockerar CPP inducerad av systemisk Amph. Faktum är att, medan Sham-möss uppvisade en signifikant preferens för Amph-parade facket, var ingen preferens uppenbar i den NE-utarmade gruppen. Om något visade den senare gruppen en obetydlig preferens för saltlösningspartiet. Fördelningen för facket som inte är kopplat till Amph kan hänföras till en ökning av den tid som spenderas i detta fack på testdagen. I NE-utarmade djur indikerar detta eventuellt en något aversiv reaktion på det läkemedelsparade facket (Cabib et al., 1996, 2000). I växelvärde såväl som dessutom kan ökningen av tiden som spenderas i facket som tidigare kopplats med fordon indikera en grundlig undersökning av en miljö som uppfattas som roman på grund av minnesstörningar som främjas av pFC NE-utarmning (Kobayashi et al., 2000; Gibbs och Summers, 2002.). Amph kan ha underlättat memorisering av det läkemedelsparade facket i NE-utarmade möss genom dess verkan på ett annat hjärnområde (Mattay et al., 1996; Hsu et al., 2002) eller på en annan neurotransmittor (Castellano et al., 1996), vilket ledde på testdagen för att sänka undersökningen av en känd och lite aversiv miljö. Denna sannolikhet garanterar framtida specifik experimentell testning eftersom den ytterligare stöder implikationen av en selektiv reduktion av Amphs positiva förstärkande effekter i den NE-utarmade gruppen. Samtidigt erbjuder de lokomotoriska aktivitetsdata indirekt stöd till hypotesen att prefrontal kortikal NE-utarmning selektivt påverkar Amphs positiva förstärkande effekter. Den NE-utarmade gruppen uppvisade faktiskt tydliga bevis på beteendessensibilisering för Amphs rörelsestimulerande effekter på den sista dagen av parning. Det bör påpekas att mus av C57-stammen kännetecknas av låg känslighet för kontextoberoende och hög känslighet för kontextberoende sensibilisering (för översyn, se Puglisi-Allegra och Cabib, 1997) ett fenomen som är starkt beroende av förmågan att associera sammanhanget med läkemedelseffekterna. Sålunda interfererar inte mpFC NE-utarmning med associativa processer i Amph-behandlade djur.
Effekterna av selektiv NE-utarmning på de belönade effekterna av Amph som rapporteras här kan uppträda i strid med tidigare rapporter om frånvaro av någon effekt av excitotoxiska pFC-lesioner på Amph-inducerad CPP (Tzschentke och Schmidt 1998a). Ändå är denna skillnad inte förvånande med tanke på de motstridiga resultat som uppnås genom olika manipuleringar av pFC på beteendemässiga svar på psykostimulanten. Således, även om excitotoxiska lesioner såväl som ablation av pFC har rapporterats att främja förbättrat lokomotoriskt svar på Amph (Whishaw et al., 1992;Dalley et al., 1999; Roffman et al., 2000), i någon undersökning hittades ingen effekt av pFC-lesioner på Amph-inducerad rörelse (Burns et al., 1993; Tzschentke och Schmidt, 1998a). Dessutom reproducerar inte excitotoxiska skador alltid effekterna av kortikal aminergutarmning (Collins et al., 1998). Vi fann att prefrontal NE-utarmning blockerade CPP men minskade inte de motoraktiverande effekterna som inducerades av Amph. Våra resultat överensstämmer med ett antal studier som endast visar väldigt svag eller ingen korrelation mellan de motorstimulerande och givande förstärkande effekterna av missbruksmissbruk (för granskning, seTzschentke, 1998). Tidigare studier har emellertid rapporterat att reducerad NE-överföring förhindrar den lokomotoriska hyperaktiviteten inducerad genom intra-NAc-injektion av Amph (Blanc et al., 1994) och reducerar den akuta lokomotoriska effekten av systemisk Amph (Drouin et al., 2002a). Dessutom har möss som saknar adrenerga receptorer av a1-subtyp visat sig uppvisa lägre Amph-inducerad lokomotorisk aktivitet än vildtypen (Drouin et al., 2002b).
Skillnader mellan dessa tidigare och nuvarande resultat kan bero på skillnader i testförhållandet. Således skiljer sig från experimentella förfaranden som specifikt syftar till att bedöma lokomotoriska effekter av psykostimulanter (Cabib et al., 2000; Auclair et al., 2002) använde vi inte långvarig uppgift i testburarna före läkemedelsutmaningen för att undvika risken för latent inhibering av samband mellan läkemedelseffekter och miljöstimuli. Undersökningar med användning av NE-depletion indikerade dock bevarat lokomotoriskt svar på Amph (Archer et al., 1986; Geyer et al., 1986; Mohammed et al., 1986). Därför kan det vara att manipuleringar av NE-överföring främjar komplexa effekter som beror på omfattningen och / eller selektiviteten hos förändringar av kortikal funktion.
Det är värt att notera att vi använde en original experimentell procedur för att framkalla en massiv men selektiv prefrontal NE-utarmning (> 90%), vilket endast producerar en svag, obetydlig minskning av vävnads DA-nivåer (~ 7%), utan att påverka vare sig DA eller NE-vävnad nivåer i NAc. Så vitt vi vet är detta den första rapporten om effekterna av en selektiv neurotoxisk lesion av prefrontal NE. Även om NE-utarmningen producerade en dramatisk minskning av neurotransmittors vävnadsnivåer i mpFC, skilde sig basala extracellulära NE-värden i dialysat inte från de för Sham-djur. Dessa resultat antyder att sparade noradrenerga afferenter utvecklar ett kompenserande svar som leder till ett extracellulärt NE-utflöde som liknar Sham-djur, i överensstämmelse med tidigare studier baserade på icke-selektiv NE-utarmning (Abercrombie och Zigmond, 1989; Hughes och Stanford, 1998). Huruvida detta kompensationssvar beror på ökad neurotransmittorsyntes eller på andra mekanismer återstår att fastställa. Emellertid avskaffade NE depletion det noradrenerga svaret på Amph-utmaningen i mpFC, vilket möjligen indikerar att kompensationssvaret inte tillåter ytterligare ökning av NE-utflöde efter Amph-utmaning.
Det andra viktiga resultatet av denna studie är den dramatiska minskningen av amfetamininducerad DA-frisättning i NAc av prefrontala NE-utarmade möss. I Sham-gruppen producerade systemisk Amph en stor och signifikant ökning av DA-utflödet i NAc (~350% maximal ökning) som nått ett toppvärde vid 40 min efter injektion. Omvänt var ingen signifikant ökning observerbar i NAc av NE-utarmade djur, vilket således pekar på intakt noradrenerg överföring inom mpFC som är ett nödvändigt villkor för Amph-stimulerad DA-frisättning inom NAc. Mycket nya resultat visar att Amph misslyckas med att öka extracellulär DA i NAc hos möss som saknar α1b-adrenerge receptorer (Auclair et al., 2002) stödjer den här vyn.
Nuvarande resultat kan inte hänföras till reducerade DA- eller NE-vävnadsnivåer i NAc som inte påverkades av prefrontal kortikal NE-utarmning, vilket således utesluter att 6-OHDA diffunderas till NAc.
Cortical NE kan delta i Amph-promoted DA-frisättningen inom NAc genom olika mekanismer. För det första kan det aktivera den excitatoriska prefronto-kortikala projiceringen till det ventrala tegmentala området (VTA). De senaste resultaten har faktiskt avslöjat en NE-beroende excitation av VTA DA-neuroner i Amph-behandlade djur (Shi et al., 2000) och stöder därmed uppfattningen att en funktionell mängd Amph-inducerad mesoaccumbens DA-frisättning är impulsflödesberoende (Darracq et al., 1998; Shi et al., 2000; Paladini et al., 2001). För det andra kan det aktivera cortico-accumbal glutamatergiska utsprång som stimulerar AMPA-kainat NMDA-presynaptiska receptorer lokaliserade på DA-nervterminaler som underlättar frisättning (Darracq et al., 2001). För det tredje kan det underlätta den jonotropa receptormedierade aktiveringen av efferenta inhiberande GABAerga neuroner. Dessa neuroner deltar i en dubbel inhiberingsslinga som är involverad i kontrollen av DA-cellaktivitet genom lokala GABAerga neuroner (Darracq et al., 2001). Den markerade effekten av kortikal NE-depletion på Amph-inducerad accumbal DA-frisättning i våra experiment pekar på involveringen av alla tre mekanismerna. Sålunda kan eliminering av den NE-medierade excitatoriska ingången till VTA DA-neuroner, av förenkling av DA-frisättning med NMDA-receptor inom accumbens och av inhiberande kontroll av GABAergisk tonisk inhibering av DA-celler ha bidragit till en stark reduktion av de psykostimulerande effekterna på DA release inom accumbens. Det är värt att notera att NE-utarmning inte påverka prefrontal kortikal DA-respons på Amph, vilket kan bidra till inhibering av ackumbal DA-frisättning genom aktivering av D1 receptorer belägna på kortikala glutamatergiska efferenter (Tassin, 1998). En roll av D4 DA-receptorer i effekterna av NE måste beaktas i ljuset av NE-affinitet för denna receptorsubtyp och deras möjliga involvering i effekterna av Amph (Newman-Tancredi et al., 1997;Feldpausch et al., 1998).
Tillsammans kan störningen av dessa olika mekanismer genom mpFC NE-utarmning konvergera för att hämma DA neurons aktivitet. Blockad av DA-neuroner kan minska Amph-inducerad reversering av membranen DA-transportören (Darracq et al., 2001), vilket ger en förklaring av den virtuella frånvaron av Amph-inducerad mesoaccumbens DA-frisättning i prefrontala kortikala NE-utarmade djur. Slutligen förstärker den dramatiska reduktionen av Amph-inducerad mesoaccumbens DA-frisättning i NE-utarmade möss beteendedata, vilket indikerar blockad av psykostimulantens förstärkande effekter. Faktum är att det finns övertygande bevis för att stödja en viktig roll för mesoaccumbens DA-frisättning i CPP inducerad av amfetamin (Carr och White, 1986; Olmstead och Franklin, 1996;Schildein et al., 1998).
Sammanfattningsvis visar våra resultat för första gången en kritisk roll för prefrontal NE-överföring vid förmedling av de förstärkande effekterna av amfetamin genom modulering av DA-frisättning i NAc.
fotnoter
- Mottagen August 2, 2002.
- Revision mottog December 2, 2002.
- Godkänd December 9, 2002.
-
Detta arbete stöddes av Ministero della Ricerca Scientifica e Tecnologica (COFIN 2000-2001) och Ateneo 60% (1999-2000).
-
Korrespondens bör adresseras till Stefano Puglisi-Allegra, Dipartimento di Psicologia, Università "La Sapienza", via dei Marsi 78, 00185 Rom, Italien. E-post:[e-postskyddad].
- Copyright © 2003 Society for Neuroscience
Referensprojekt
- ↵
- Abercrombie ED,
- Zigmond MJ
(1989) Delvis skada på centrala noradrenerga neuroner: Reduktion av vävnadsnorepinefrinhalten är större än reduktion av extracellulär norepinefrin mätt genom mikrodialys. J Neurosci 9: 4062-4067.
- ↵
- ↵
- Auclair A,
- Cotecchia S,
- Glowinski J,
- Tassin JP
(2002) d-amfetamin misslyckas med att öka extracellulära dopaminnivåer hos möss som saknar α1b-adrenerge receptorer: sambandet mellan funktionell och icke-funktionell dopaminfrisättning. J Neurosci 22: 9150-9154.
- ↵
- Blanc G,
- Trovero F,
- Vezina D,
- Hervè AM,
- Glowinski J,
- Tassin JP
(1994) Blockad av prefrontokortikal α-1-adrenerga receptorer förhindrar lokomotorisk hyperaktivitet inducerad genom subkortisk d-amfetamininjektion. J Neurosci 6: 293-298.
- ↵
- ↵
- Burns LH,
- Robbins TW,
- Everitt BJ
(1993) Differentiella effekter av excitotoxiska lesioner av basolateral amygdala, ventral subikulum och medial prefrontal cortex vid respons med konditionerad förstärkning och lokomotorisk aktivitet potentierad genom intra-accumbens infusioner av d-amfetamin. Behav Brain Res 55: 167-183.
- ↵
- ↵
- Cabib S,
- Orsini C,
- Le Moal M,
- Piazza PV
(2000) Avskaffande och återföring av spänningsskillnader i beteendemässigt svar på missbruksmissbruk efter en kort erfarenhet. Vetenskap 289: 463-465.
- ↵
- Carr GD,
- Vit NM
(1986) Anatomisk dissociation av amfetamins givande och aversiva effekter: en intrakraniell mikroinjektionsstudie. Psychopharmacology 89: 340-346.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- Dalley JW,
- Thomas KL,
- Howes SR,
- Tsai TH,
- Aparicio-Legarza MI,
- Reynolds GP,
- Everitt BJ,
- Robbins TW
(1999) Effekter av excitotoxiska lesioner av råtta prefrontal cortex på CREB-reglering och presynaptiska markörer av dopamin och aminosyrafunktion i kärnans accumbens. Eur J Neurosci 11: 1265-1274.
- ↵
- Darracq L,
- Blanc G,
- Glowinski J,
- Tassin JP
(1998) Betydelsen av noradrenalin-dopaminkopplingen i de lokomotoriska aktiviserande effekterna av d-amfetamin. J Neurosci 18: 2729-2739.
- ↵
- ↵
- ↵
- Di Chiara G,
- Imperato A
(1988) Läkemedel som missbrukas av människor ökar synaptiska dopaminkoncentrationer i mesolimbic-systemet med fritt rörliga råttor. Proc Natl Acad Sci USA 85: 5274-5278.
- ↵
- ↵
- Drouin C,
- Blanc G,
- Villègier AS,
- Glowinski J,
- Tassin JP
(2002a) Kritisk roll av alfa-1b-adrenerge receptorer i akuta och sensibiliserade lokomotoriska effekter av d-amfetamin, kokain och GBR 12783: påverkan av preexponeringsförhållanden och farmakologiska egenskaper. Synapsen 43: 51-61.
- ↵
- Drouin C,
- Darracq L,
- Trovero F,
- Blanc G,
- Glowinski J,
- Cotecchia S,
- Tassin JP
(2002b) a-1b-adrenerga receptorer kontrolllokomotoriska och givande effekter av psykostimulanter och opiater. J Neurosci 22: 2873-2884.
- ↵
- Feldpausch DL,
- Needham LM,
- Stone MP,
- Althaus JS,
- Yamamoto BK,
- Svensson KA,
- Merchant KM
(1998) Dopamin D4-receptorens roll vid induktion av beteendssensibilisering till amfetamin och åtföljande biokemisk och molekylär anpassning. J Pharmacol Exp Ther 286: 497-508.
- ↵
- Franklin KBJ,
- Paxinos G
(1998) Mushjärnan i stereotaxiska koordinater. (Akademisk, San Diego).
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- Hughes ZA,
- Stanford SC
(1998) En partiell noradrenergisk lesion inducerad av DSP-4 ökar extracellulärnoradrenalinkoncentrationen i råttans främre cortex: en mikrodialysstudie in vivo. Psychopharmacology 36: 299-303.
- ↵
- Kobayashi K,
- Noda Y,
- Matsushita N,
- Nishii K,
- Sawada H,
- Nagatsu T,
- Nakahara D,
- Fukabori R,
- Yasoshima Y,
- Yamamoto T,
- Miura M,
- Kano M,
- Mamiya T,
- Miyamoto Y,
- Nabeshima T
(2000) Modest neuropsykologiska underskott orsakade av reducerad noradrenalin-metabolism hos möss heterozygot för en muterad tyrosinhydroxylasgen. J Neurosci 20: 2418-2426.
- ↵
- ↵
- Kuczenski R,
- Segal DS
(1997) Effekter av metylfenidat på extracellulär dopamin, serotonin och norepinefrin: jämförelse med amfetamin. J Neurochem 68: 2032-2037.
- ↵
- Mattay VS,
- Berman KF,
- Ostrem JL,
- Esposito G,
- Van Horn JD,
- Bigelow LB,
- Weinberger DR
(1996) Dextroamphetamin ökar "neurala nätverksspecifika" fysiologiska signaler: en positron-emission tomografi rCBF-studie. J Neurosci 16: 4816-4822.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- Pan WH,
- Sung JC,
- Fuh SM
(1996) Lokal applicering av amfetamin i det ventrala tegmentala området ökar dopaminfrigöringen i nukleär accumbens och medial prefrontal cortex genom noradrenerg neurotransmission. J Pharmacol Exp Ther 278: 725-731.
- ↵
- Pontieri FE,
- Tanda G,
- Di Chiara G
(1995) Intravenös kokain, morfin och amfetamin ökar företrädesvis extracellulär dopamin i "skalet" jämfört med "kärnan" i råttkärnans accumbens. Proc Natl Acad Sci USA 92: 12304-12308.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- Shi WX,
- Pun CL,
- Zhang XX,
- Jones MD,
- Bunney BS
(2000) Dubbla effekter av d-amfetamin på dopaminneuroner medierade av dopamin och nondopaminreceptorer. J Neurosci 20: 3504-3511.
- ↵
- ↵
- ↵
- Tassin JP
(1998) Norepinefrin-dopamin-interaktioner i prefrontal cortex och ventral tegmentalområdet: relevans för psykiska sjukdomar. Adv Pharmacol 42: 712-716.
- ↵
- ↵
- Tzschentke TM,
- Schmidt WJ
(1998a) Diskreta kinolinsyra-lesioner av råttaprelimbisk medial prefrontal cortex påverkar kokain- och MK-801-, men inte morfin- och amfetamininducerad belöning och psykomotorisk aktivering, mätt med platspreferenskonditioneringsparadigm. Behav Brain Res 97: 115-127.
- ↵
- Tzschentke TM,
- Schmidt WJ
(1998b) Effekter av diskreta kinolinsyra-lesioner av den råtta infralimbiska mediala prefrontala cortexen på läkemedelsinducerad konditionerad platspreferens. Behav Pharmacol 9 [Suppl 1] S87.
- ↵
- ↵
- ↵
- Volkow ND,
- Fowler JS
(2000) Addiction, en sjukdom av tvång och körning: involvering av den orbitrofrontala cortexen. Cereb Cortex 10: 318-325.
- ↵
- Weiss F,
- Hurd YL,
- Ungerstedt U,
- Markou A,
- Plotsky PM,
- Koob GF
(1992) Neurokemiska korrelater av kokain och etanol självförvaltning. Ann NY Acad Sci 654: 220-241.
- ↵
- Westerink BHC,
- Enrico P,
- Feimann J,
- De Vries JB
(1998) Farmakologin hos mesokortiska dopaminneuroner. En dubbel-prob mikrodialysstudie i ventral tegmentalområdet och prefrontal cortex hos råtthjärnan. J Pharmacol Exp Ther 285: 143-154.
- ↵
- ↵
- Wise RA,
- Rompre PP
(1989) Hjärndopamin och belöning. Annu Rev Psychol 40: 194-225.
- ↵
Artiklar som citerar denna artikel
-
Postnatal Aversive Experience påverkar känsligheten för naturliga belöningar och ökar känsligheten för negativa händelser i vuxenlivet Cerebral cortex, 1 juli 2013, 23 (7): 1606-1617
-
Neurobiologisk Dissociation of Retrieval och Reconsolidation of Cocaine-Associated Memory Journal of Neuroscience, 16 januari 2013, 33 (3): 1271-1281
-
Nukleär accumbensdopamin medierar amfetamininducerad försämring av social bindning i en monogamisk gnagare PNAS, 19 januari 2010, 107 (3): 1217-1222
-
Effekterna av metylfenidat på knockin-möss med en metylfenidat-resistent dopamintransporter Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, 1 November 2008, 327 (2): 554-560
-
Den mediala prefrontala cortexen bestämmer Accumbens dopaminresponsen för stress genom motsatta effekter av norepinefrin och dopamin Cerebral cortex, 1 december 2007, 17 (12): 2796-2804
-
Noradrenergiska mekanismer i kokain-inducerad återinställning av läkemedel Söker i ekorre apor Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, 1 Augusti 2007, 322 (2): 894-902
-
Funktionell koppling mellan Prefrontal Cortex och Dopamin Neurons i Ventral Tegmental Area Journal of Neuroscience, 16 Maj 2007, 27 (20): 5414-5421
-
Prefrontal / accumbal katekolaminsystem bestämmer motivationell salience tillskrivning till både belöning och aversion-relaterade stimuli PNAS, 20 Mars 2007, 104 (12): 5181-5186
-
Behavioral sensibilisering för amfetamin resulterar från en koppling mellan noradrenerga och serotonerga neuroner PNAS, 9 Maj 2006, 103 (19): 7476-7481
-
Prefrontal Cortical Norepinephrin Release är kritisk för morfininducerad belöning, återinställning och dopaminfrisättning i Nucleus Accumbens Cerebral cortex, 1 december 2005, 15 (12): 1877-1886
-
Noradrenalin och Dopamin Efflux i Prefrontal Cortex i samband med Appetitiv Klassisk Konditionering Journal of Neuroscience, 10 Mars 2004, 24 (10): 2475-2480
-
Segregation av amfetaminbelöning och lokomotorisk stimulering mellan Nucleus Accumbens Medial Shell och Core Journal of Neuroscience, 16 juli 2003, 23 (15): 6295-6303
;
