Clin Psychopharmacol Neurosci. 2012 Dec; 10 (3): 136-43 doi: 10.9758 / cpn.2012.10.3.136 Epub 2012 Dec 20
แหล่ง
Fishberg กรมประสาทและสถาบันสมองฟรีดแมน, โรงเรียนแพทย์ Mount Sinai, นิวยอร์ก, สหรัฐอเมริกา
นามธรรม
การควบคุมการแสดงออกของยีนถือเป็นกลไกที่น่าเชื่อถือของการติดยาเนื่องจากความมั่นคงของความผิดปกติของพฤติกรรมที่กำหนดสถานะที่ติดยาเสพติด ปัจจัยการถอดความจำนวนมากโปรตีนที่ผูกกับส่วนควบคุมของยีนที่เฉพาะเจาะจงและด้วยเหตุนี้ระดับการควบคุมของการแสดงออกของพวกเขาได้รับการมีส่วนร่วมในกระบวนการติดยาเสพติดในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาหรือสอง ที่นี่เราตรวจสอบหลักฐานที่เพิ่มขึ้นสำหรับบทบาทที่เล่นโดยปัจจัยการถอดรหัสที่โดดเด่นหลายประการรวมถึงโปรตีนในครอบครัว Fos (ΔFosB), โปรตีนตอบสนองต่อการจับค่ายในค่าย (CREB), และปัจจัยทางนิวเคลียร์ kappa B (NFκB), . ดังที่จะเห็นได้ว่าแต่ละปัจจัยแสดงกฎระเบียบที่แตกต่างกันมากโดยการใช้ยาในทางที่ผิดภายในวงจรการให้รางวัลของสมองและในทางกลับกันก็เป็นสื่อกลางในแง่มุมที่แตกต่างกันของฟีโนไทป์การเสพ ความพยายามในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การทำความเข้าใจช่วงของยีนเป้าหมายซึ่งปัจจัยการถอดความเหล่านี้สร้างผลกระทบการทำงานและกลไกโมเลกุลที่เกี่ยวข้อง งานนี้สัญญาว่าจะเปิดเผยข้อมูลเชิงลึกใหม่ ๆ เกี่ยวกับพื้นฐานของการติดยาเสพติดซึ่งจะนำไปสู่การปรับปรุงการทดสอบการวินิจฉัยและการบำบัดสำหรับความผิดปกติของการเสพติด
บทนำ
การศึกษากลไกการถอดความของการติดยาเสพติดตั้งอยู่บนสมมุติฐานว่าการควบคุมการแสดงออกของยีนเป็นกลไกสำคัญอย่างหนึ่งที่การได้รับสารเสพติดแบบเรื้อรังทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ยาวนานในสมองซึ่งรองรับความผิดปกติของพฤติกรรมที่กำหนดสภาวะการติดยา1,2) ข้อสรุปของสมมติฐานนี้คือการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในการทำงานของระบบสารสื่อประสาทหลายชนิดและในสัณฐานวิทยาของเซลล์ประสาทบางประเภทในสมองโดยการใช้ยาเรื้อรังจะมีการสื่อกลางในส่วนหนึ่งผ่านการเปลี่ยนแปลงในการแสดงออกของยีน
แน่นอนว่าไม่ใช่ความจริงของประสาทและพฤติกรรมที่เกิดจากยาซึ่งเป็นสื่อกลางในการแสดงออกของยีนเนื่องจากเรารู้ถึงการมีส่วนร่วมที่สำคัญของการดัดแปลงการแปลและหลังการแปลและการค้าโปรตีนในปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการเสพติด ในอีกด้านหนึ่งการควบคุมการแสดงออกของยีนเป็นกลไกสำคัญอย่างหนึ่งและมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความผิดปกติที่เกิดขึ้นตลอดชีวิต อันที่จริงกฎข้อบังคับการถอดความเป็นแม่แบบซึ่งกลไกอื่น ๆ เหล่านี้ทำงาน
การทำงานในช่วง ~ 15 ปีที่ผ่านมาได้แสดงให้เห็นหลักฐานที่เพิ่มขึ้นสำหรับบทบาทของการแสดงออกของยีนในการติดยาเนื่องจากปัจจัยการถอดความหลายอย่าง - โปรตีนที่จับกับองค์ประกอบการตอบสนองเฉพาะในบริเวณโปรโมเตอร์ของยีนเป้าหมายและควบคุมการแสดงออกของยีนเหล่านั้น - มีส่วนเกี่ยวข้อง ในการออกฤทธิ์ของยา ตามรูปแบบนี้แสดงใน มะเดื่อ. 1ยาเสพติดในทางที่ผิดผ่านการกระทำเริ่มแรกของพวกเขาที่ synapse ผลิตการเปลี่ยนแปลงภายในเซลล์ประสาทที่ส่งสัญญาณไปยังนิวเคลียสและควบคุมกิจกรรมของปัจจัยการถอดรหัสมากมายและโปรตีนกฎระเบียบ transcriptional ประเภทอื่น ๆ อีกมากมาย3) A การเปลี่ยนแปลงของนิวเคลียร์เหล่านี้ค่อยๆสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่องโดยการสัมผัสกับยาซ้ำ ๆ และรองรับการเปลี่ยนแปลงอย่างคงที่ในการแสดงออกของยีนเป้าหมายที่เฉพาะเจาะจงซึ่งในทางกลับกันจะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ยั่งยืนในการทำงานของระบบประสาท1,4)
บทวิจารณ์นี้มุ่งเน้นไปที่ปัจจัยการถอดความหลายประการซึ่งแสดงให้เห็นว่ามีบทบาทสำคัญในการเสพติด เรามุ่งเน้นไปที่ปัจจัยการถอดความที่ควบคุมด้วยยาภายในวงจรการให้รางวัลของสมองพื้นที่ของสมองที่ควบคุมการตอบสนองของแต่ละบุคคลต่อรางวัลตามธรรมชาติ (เช่นอาหารเพศปฏิสัมพันธ์ทางสังคม) แต่ได้รับความเสียหายจากการได้รับยาเรื้อรังจนทำให้เกิดการเสพติด วงจรการให้รางวัลของสมองนี้รวมถึงเซลล์ประสาท dopaminergic ในบริเวณหน้าท้องของสมองส่วนกลางและหลาย ๆ บริเวณของสมองส่วนหน้าของลิมบิกที่พวกมันอยู่ภายใน ได้แก่ นิวเคลียส accumbens (หน้าท้อง striatum) เยื่อหุ้มสมองส่วนหน้าอะมิกดาลาและฮิปโปแคมปัสเป็นต้น ดังที่จะเห็นได้งานวิจัยส่วนใหญ่เกี่ยวกับกลไกการถอดเสียงของการเสพติดจนถึงปัจจุบันได้มุ่งเน้นไปที่นิวเคลียส accumbens
ΔFosB
ΔFosBถูกเข้ารหัสโดย FosB ยีนและความคล้ายคลึงกันกับปัจจัยการถอดความจากครอบครัวอื่น ๆ ของ Fos ซึ่งรวมถึง c-Fos, FosB, Fra1 และ Fra25) โปรตีนตระกูล Fos เหล่านี้ heterodimerize กับโปรตีนในตระกูล Jun (c-Jun, JunB หรือ JunD) เพื่อสร้าง active activator protein-1 (AP1) ปัจจัยการถอดรหัสที่เชื่อมโยงกับไซต์ AP1 ในโปรโมเตอร์ของยีนบางตัวเพื่อควบคุมการถอดรหัส โปรตีนในตระกูล Fos เหล่านี้จะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและชั่วคราวในบริเวณสมองที่เฉพาะเจาะจงหลังจากการบริหารยาเสพติดจำนวนมากอย่างเฉียบพลัน (มะเดื่อ. 2).2) คำตอบเหล่านี้เห็นได้ชัดเจนที่สุดในนิวเคลียส accumbens และ dorsal striatum แต่ก็เห็นได้ในสมองส่วนอื่น ๆ6) อย่างไรก็ตามโปรตีนในตระกูล Fos เหล่านี้ทั้งหมดมีความไม่แน่นอนสูงและกลับสู่ระดับฐานภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมงของการใช้ยา
การตอบสนองที่แตกต่างกันมากจะเห็นได้หลังจากการบริหารยาเสพติดอย่างสม่ำเสมอ (มะเดื่อ. 2) ไอโซฟอร์มที่ปรับเปลี่ยนทางชีวเคมีของΔFosB (Mr 35-37 kD) สะสมภายในบริเวณสมองเดียวกันหลังจากได้รับยาซ้ำในขณะที่สมาชิกในครอบครัว Fos ทุกคนแสดงความอดทน (นั่นคือลดการเหนี่ยวนำเมื่อเทียบกับการสัมผัสกับยาเริ่มต้น)7-9) การสะสมของΔFosBได้รับการสังเกตสำหรับยาเสพติดเกือบทั้งหมดของการละเมิดแม้ว่ายาที่แตกต่างกันค่อนข้างแตกต่างกันบ้างในระดับสัมพัทธ์ของการเหนี่ยวนำที่เห็นในนิวเคลียส accumbens แกนกับเปลือกหอยหลัง striatum และบริเวณสมองอื่น ๆ2,6) อย่างน้อยสำหรับการใช้ยาในทางที่ผิดการชักนำΔFosBจะเลือกได้สำหรับชุดย่อยของเซลล์ประสาทที่มีหนามขนาดกลางซึ่งประกอบด้วย dynorphin ซึ่งส่วนใหญ่จะแสดงตัวรับ D1 dopamine - ภายในบริเวณ striatal ไอโซฟอร์ม 35-37 kD ของΔFosBลดขนาดส่วนใหญ่ด้วย JunD เพื่อสร้างคอมเพล็กซ์ AP-1 ที่ใช้งานได้และยาวนานภายในบริเวณสมองเหล่านี้7,10) แม้ว่าจะมีหลักฐานบางอย่างจาก ในหลอดทดลอง การศึกษาที่ΔFosBอาจก่อให้เกิดโฮโมimers11) การเหนี่ยวนำยาของΔFosBในนิวเคลียส accumbens ดูเหมือนว่าจะตอบสนองต่อคุณสมบัติทางเภสัชวิทยาของยาเสพติด ต่อ se และไม่เกี่ยวข้องกับการบริโภคยาเสพติดเนื่องจากสัตว์ที่ดูแลโคเคนด้วยตนเองหรือได้รับการฉีดยาเสพติดแบบแอกจะแสดงการเหนี่ยวนำที่เท่าเทียมกันของปัจจัยการถอดความในพื้นที่สมองนี้6) ในทางตรงกันข้ามการเหนี่ยวนำΔFosBในภูมิภาคอื่น ๆ เช่น orbitofrontal cortex นั้นจำเป็นต้องมีการบริหารยาด้วยความร้อน12)
35-37 kD ΔFosB isoforms สะสมกับการสัมผัสกับยาเสพติดเรื้อรังเนื่องจากครึ่งชีวิตยาวพิเศษของพวกเขา7-13) เป็นผลมาจากความมั่นคงของโปรตีนΔFosBยังคงอยู่ในเซลล์ประสาทเป็นเวลาอย่างน้อยหลายสัปดาห์หลังจากการหยุดยาสัมผัส ตอนนี้เรารู้แล้วว่าความเสถียรนี้เกิดจากสองปัจจัย: 1) การขาดในΔFosBของสองโดเมน degron ซึ่งมีอยู่ที่ C-terminus ของ FosB ที่มีความยาวเต็มและโปรตีนในตระกูล Fos อื่น ๆ ทั้งหมดและกำหนดเป้าหมายโปรตีนเหล่านั้นให้สลายตัวอย่างรวดเร็ว 2) ฟอสโฟรีเลชั่นของΔFosBที่ N-terminus โดย casein kinase 2 และไคเนสโปรตีนอื่น ๆ14-16) ความเสถียรของไอโซฟอร์มΔFosBเป็นกลไกระดับโมเลกุลใหม่ที่การเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากยาในการแสดงออกของยีนสามารถคงอยู่ได้แม้จะมีการถอนยาเป็นเวลานาน ดังนั้นเราจึงเสนอว่าΔFosBทำหน้าที่เป็น "สวิตช์โมเลกุล" ที่ยั่งยืนซึ่งช่วยในการเริ่มต้นและรักษาสถานะการเสพติด1,2)
บทบาทในการติดยาเสพติด
ความเข้าใจในบทบาทของΔFosBในการติดยาเสพติดส่วนใหญ่มาจากการศึกษาของหนู bitransgenic ซึ่งΔFosBสามารถชักนำการคัดเลือกภายในนิวเคลียส accumbens และด้านหลังของสัตว์ที่เป็นผู้ใหญ่17) ที่สำคัญหนูเหล่านี้แสดงออกอย่างชัดเจน expressFosB คัดเลือกในเซลล์ประสาทที่มีหนามกลางที่มีส่วนประกอบของ Dynorphin ซึ่งเชื่อว่ายาจะทำให้เกิดโปรตีน ΔFosBที่หนูแสดงออกมากแสดงการตอบสนองของหัวรถจักรที่เพิ่มขึ้นต่อโคเคนหลังจากการบริหารแบบเฉียบพลันและเรื้อรัง17) พวกเขายังแสดงความไวที่เพิ่มขึ้นต่อผลกระทบที่มีคุณค่าของโคเคนและมอร์ฟีนในการตรวจสภาพ17-19) และจัดการโคเคนในปริมาณที่ต่ำกว่าด้วยตนเองและทำงานให้กับโคเคนได้ยากกว่าผู้ทิ้งขยะที่ไม่แสดงออกมากเกินไปΔFosB20) ยิ่งไปกว่านั้นΔFosBที่แสดงออกในนิวเคลียส accumbens พูดเกินจริงการพัฒนาของการพึ่งพาทางกายภาพของยาเสพติดและส่งเสริมความอดทนยาแก้ปวดยาเสพติด19) ในทางตรงกันข้ามΔFosBแสดงหนูเป็นเรื่องปกติในโดเมนพฤติกรรมอื่น ๆ รวมถึงการเรียนรู้เชิงพื้นที่ตามการประเมินในเขาวงกตน้ำมอร์ริส17) เป้าหมายที่เฉพาะเจาะจงของΔFosBที่แสดงออกถึงนิวเคลียส accumbens โดยการใช้การถ่ายโอนยีนที่ใช้สื่อไวรัสได้ให้ข้อมูลที่เท่าเทียมกัน19)
ในทางตรงกันข้ามการตั้งเป้าการแสดงออกของΔFosBไปยังเซลล์ประสาทไขสันหลังที่มี enkepahlin ในนิวเคลียส accumbens และ dorsal striatum (ผู้ที่แสดงส่วน dopamine ผู้รับ D2) ในสายต่าง ๆ ของ bitransgenic หนู19) ตรงกันข้ามกับการแสดงออกมากเกินไปของΔFosBการแสดงออกมากเกินไปของโปรตีน Jun ที่กลายพันธุ์ (ΔcJunหรือΔJunD) ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวต่อต้านเชิงลบที่โดดเด่นของการถอดความสื่อกลาง AP1 โดยการใช้หนู bitransgenic หรือการถ่ายโอนยีนที่เป็นสื่อกลางของไวรัสทำให้เกิดผลทางพฤติกรรมที่ตรงกันข้าม18,19,21) ข้อมูลเหล่านี้บ่งชี้ว่าการเหนี่ยวนำΔFosBในเซลล์ประสาทหนามขนาดกลางที่ประกอบด้วย dynorphin ของนิวเคลียส accumbens จะเพิ่มความไวของสัตว์ต่อโคเคนและยาเสพติดอื่น ๆ ในทางที่ผิดและอาจเป็นกลไกในการทำให้เกิดอาการแพ้ต่อยาที่ค่อนข้างนาน
บทบาทที่รับรู้โดย inductionFosB ในพื้นที่สมองอื่นนั้นไม่ค่อยมีความเข้าใจ การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่าการเหนี่ยวนำ BFosB ในเยื่อหุ้มสมอง orbitofrontal ไกล่เกลี่ยความอดทนต่อผลกระทบทางปัญญาบางประการของการสัมผัสโคเคนเฉียบพลันซึ่งอาจทำหน้าที่ส่งเสริมการบริโภคยาต่อไป12,22)
Δเป้าหมายยีน FosB
เนื่องจากΔFosBเป็นปัจจัยการถอดความจึงน่าจะสร้างฟีโนไทป์พฤติกรรมที่น่าสนใจนี้ในนิวเคลียสแอคคัมเบนโดยการเสริมสร้างหรือปราบปรามการแสดงออกของยีนอื่น ๆ การใช้หนู bitransgenic ที่ไม่สามารถศึกษาได้ของเราที่แสดงออกมากเกินไปΔFosBหรือΔcJunเชิงลบที่โดดเด่นและวิเคราะห์การแสดงออกของยีนบนชิป Affymetrix เราแสดงให้เห็นว่า - ในนิวเคลียส accumbens ในร่างกาย -ΔFosBทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้นการถอดรหัสในขณะที่มันทำหน้าที่เป็นตัวบีบอัดสำหรับชุดย่อยของยีนที่มีขนาดเล็กลง18) การศึกษานี้ยังแสดงให้เห็นถึงบทบาทที่โดดเด่นของΔFosBในการไกล่เกลี่ยผลกระทบทางจีโนมของโคเคน: ΔFosBมีส่วนเกี่ยวข้องในเกือบหนึ่งในสี่ของยีนทั้งหมดที่มีอิทธิพลในนิวเคลียส accumbens โดยโคเคนเรื้อรัง
วิธีการใช้จีโนมที่กว้างนี้พร้อมกับการศึกษาของยีนที่มีตัวเลือกหลายตัวในแบบคู่ขนานได้สร้างยีนเป้าหมายหลายตัวของΔFosBที่มีส่วนร่วมในฟีโนไทป์ของพฤติกรรม ยีนหนึ่งที่มีผู้สมัครคือ GluA2 ซึ่งเป็นหน่วยรับแอมป์กลูตาเมตซึ่งถูกเหนี่ยวนำในนิวเคลียส accumbens โดยΔFosB17) เนื่องจากช่องสัญญาณ AMP ที่ประกอบด้วย GluA2 นั้นมีค่าการนำไฟฟ้าโดยรวมต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับช่องสัญญาณ AMPA ที่ไม่ได้มีหน่วยย่อยนี้โคเคน - และ upFosB-mediated upregulation ของ GluA2 ในนิวเคลียส accumbens ลดลงอย่างน้อยส่วนหนึ่ง เซลล์ประสาทเหล่านี้หลังจากได้รับยาเสพติดเรื้อรัง23)
ยีนเป้าหมายอื่นของผู้สมัครของΔFosBในนิวเคลียส accumbens คือ opioid peptide, dynorphin จำได้ว่าΔFosBดูเหมือนจะถูกชักนำโดยยาเสพติดโดยเฉพาะในเซลล์ที่ผลิต Dynorphin ในพื้นที่สมองนี้ การใช้ยาในทางที่ผิดมีผลกระทบที่ซับซ้อนต่อการแสดงออกของ Dynorphin โดยการเพิ่มขึ้นหรือลดลงขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการรักษาที่ใช้ เราแสดงให้เห็นว่าการเหนี่ยวนำของΔFosBยับยั้งการแสดงออกของยีน Dynorphin ในนิวเคลียส accumbens19) Dynorphin คิดว่าจะเปิดใช้งานตัวรับ opioid บนพื้นที่หน้าท้อง (VTA) dopamine neurons และยับยั้งการส่งผ่าน dopaminergic และลดกลไกการให้รางวัล24,25) ดังนั้นการบีบอัดΔFosBของการแสดงออกของ dynorphin อาจมีส่วนช่วยเพิ่มกลไกการให้รางวัลที่เป็นสื่อกลางโดยปัจจัยการถอดความนี้ ขณะนี้มีหลักฐานโดยตรงที่สนับสนุนการมีส่วนร่วมของการกดยีน dynorphin ในฟีโนไทป์พฤติกรรมของΔFosB19)
ยังมีการระบุยีนเป้าหมายเพิ่มเติม ΔFosBอัดอั้น C-Fos ยีนที่ช่วยสร้างสวิตช์โมเลกุล - จากการเหนี่ยวนำของโปรตีนตระกูล Fos ที่มีอายุสั้นหลาย ๆ ตัวหลังจากได้รับยาแบบเฉียบพลันจนเกิดการสะสมของΔFosBที่โดดเด่นหลังการได้รับยาเรื้อรัง - อ้างถึงก่อนหน้านี้9) ในทางตรงกันข้าม kinase-5 (Cdk5) นั้นขึ้นอยู่กับ cyclin-induced ในนิวเคลียส accumbens โดยโคเคนเรื้อรังผลกระทบที่เราได้แสดงผ่านตัวกลาง isFosB18,21,26) Cdk5 เป็นเป้าหมายสำคัญของΔFosBเนื่องจากการแสดงออกของมันถูกเชื่อมโยงโดยตรงกับการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นกระดูกสันหลัง dendritic ของนิวเคลียส accumbens เซลล์ประสาทหนามกลาง27,28) ในนิวเคลียส accumbens ที่เกี่ยวข้องกับการบริหารโคเคนเรื้อรัง29,30) อันที่จริงแล้วการเหนี่ยวนำ osFosB ได้รับการแสดงให้เห็นว่ามีความจำเป็นและเพียงพอสำหรับการเจริญเติบโตของกระดูกสันหลังที่เกิดจากโคเคน dendritic31)
เมื่อเร็ว ๆ นี้เราได้ใช้การกระตุ้นด้วยโครมาติน (ChIP) ตามด้วยชิปโปรโมเตอร์ (ChIP-chip) หรือโดยการหาลำดับลึก (ChIP-seq) เพื่อระบุยีนเป้าหมายΔFosBต่อไป32) การศึกษาเหล่านี้พร้อมกับอาร์เรย์การแสดงออกของดีเอ็นเอที่อ้างถึงก่อนหน้านี้กำลังให้รายชื่อยีนเพิ่มเติมจำนวนมากที่อาจถูกกำหนดเป้าหมายโดยΔFosBทั้งทางตรงหรือทางอ้อม ในบรรดายีนเหล่านี้ ได้แก่ ตัวรับสารสื่อประสาทเพิ่มเติมโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการทำงานก่อนและหลังซินแนปติกช่องไอออนหลายประเภทและโปรตีนส่งสัญญาณภายในเซลล์โปรตีนที่ควบคุมโครงร่างเซลล์ประสาทและการเจริญเติบโตของเซลล์และโปรตีนจำนวนมากที่ควบคุมโครงสร้างโครมาติน18,32) จำเป็นต้องมีการทำงานเพิ่มเติมเพื่อยืนยันโปรตีนจำนวนมากแต่ละชนิดดังนี้ สุจริต เป้าหมายของโคเคนที่ดำเนินการผ่านΔFosBและสร้างบทบาทที่แม่นยำที่โปรตีนแต่ละชนิดมีบทบาทในการเป็นสื่อกลางในด้านประสาทและพฤติกรรมที่ซับซ้อนของการกระทำโคเคน
CREB
Cyclic AMP การตอบสนององค์ประกอบการจับโปรตีน (CREB) เป็นหนึ่งในปัจจัยการถอดความที่ศึกษามากที่สุดในระบบประสาทและได้รับการพัวพันในแง่มุมที่หลากหลายของพลาสติกประสาท33) มันเป็น homodimers ที่สามารถจับกับยีนที่องค์ประกอบการตอบสนองของ AMP AMP (CREs) แต่ส่วนใหญ่จะทำการ transcription หลังจากที่มันถูก phosphorylated ที่ Ser133 (โดยไคเนสของโปรตีนหลายตัว) ซึ่งอนุญาตให้ทำการสรรหาโปรตีน CREB-binding (CBP) ส่งเสริมการถอดความ กลไกของการเปิดใช้งาน CREB จะลดการแสดงออกของยีนบางชนิดซึ่งเป็นที่เข้าใจกันน้อยกว่า
ทั้ง psychostimulants (โคเคนและแอมเฟตามีน) และ opiates เพิ่มกิจกรรมของ CREB อย่างรุนแรงและเรื้อรัง - ซึ่งวัดได้จากการเพิ่มขึ้นของ phospho-CREB (pCREB) หรือการทำงานของยีนของนักข่าวในหนูแปลงพันธุกรรม CRE-LacZ - ในบริเวณสมองหลาย ๆ ส่วนรวมทั้งนิวเคลียส accumbens และ dorsal striatum .34-36) หลักสูตรเวลาของการเปิดใช้งานนี้แตกต่างจากที่จัดแสดงโดยΔFosB ตามที่ปรากฎใน มะเดื่อ. 2การเปิดใช้งาน CREB นั้นมีความล่าช้าอย่างมากในการตอบสนองต่อการใช้ยาแบบเฉียบพลันและกลับสู่ระดับปกติภายในหนึ่งหรือสองวันหลังจากการถอน นอกจากนี้การเปิดใช้งาน CREB ยังเกิดขึ้นได้ทั้งในเซลล์ย่อย Dynorphin และ enkephalin ของเซลล์ประสาทหนามกลาง34) ตรงกันข้ามกับโคเคนและยานอนหลับ CREB แสดงการตอบสนองที่ซับซ้อนและหลากหลายมากขึ้นต่อยาเสพติดอื่น ๆ4)
การทดลองที่เกี่ยวข้องกับการแสดงออกที่มากเกินไปของ CREB หรือการกลายพันธุ์เชิงลบที่โดดเด่นในหนู bitransgenic หรือกับพาหะของไวรัสแสดงให้เห็นว่าการกระตุ้น CREB ในทางตรงกันข้ามกับΔFosB - ในนิวเคลียส accumbens จะลดผลตอบแทนที่คุ้มค่าของโคเคนและ opiates ตามที่ประเมินในการปรับสภาพ การทดสอบ37,38) อย่างไรก็ตามการเปิดใช้งาน CREB เช่นการเหนี่ยวนำΔFosBส่งเสริมการบริหารยาเสพติดด้วยตนเอง39) ที่สำคัญผลกระทบที่มี CREB เชิงลบที่โดดเด่นได้รับการตรวจสอบกับการล้มลงของกิจกรรม CREB ภายนอก39-41) เป็นที่น่าสนใจว่าปัจจัยการถอดความเป็นตัวผลักดันให้เกิดการบริโภคยาตามความต้องการ สมมุติว่าΔFosBทำได้โดยการเสริมแรงเชิงบวกในขณะที่ CREB ทำให้เกิดฟีโนไทป์นี้ผ่านการเสริมแรงเชิงลบ ความเป็นไปได้หลังนั้นสอดคล้องกับหลักฐานจำนวนมากที่แสดงว่ากิจกรรมของ CREB ในพื้นที่สมองนี้ทำให้เกิดสภาวะอารมณ์เชิงลบ34,42)
กิจกรรม CREB เชื่อมโยงโดยตรงกับกิจกรรมการทำงานของนิวเคลียส accumbens เซลล์ประสาทกลางหนาม CREB เพิ่มการแสดงออกมากเกินไปในขณะที่ CREB ที่โดดเด่น - ลบลดลงความตื่นเต้นง่ายทางไฟฟ้าของเซลล์ประสาทหนามปานกลาง43) ความแตกต่างที่เป็นไปได้ระหว่าง dynorphin และ enkephalin neurons ยังไม่ได้รับการสำรวจ การสังเกตที่แสดงออกถึงการแสดงออกของไวรัสมากเกินไปของ K+ ช่อง subunit ในนิวเคลียส accumbens ซึ่งช่วยลดความตื่นเต้นง่ายเซลล์ประสาทกลางหนามเพิ่มการตอบสนองต่อโคเคน locomotor โคเคนแสดงให้เห็นว่า CREB ทำหน้าที่เป็นตัวแบ่งความรู้สึกไวต่อพฤติกรรมโคเคนโดย upregulating ปลุกปั่นเซลล์ประสาท43)
การใช้ยาในทางที่ผิดเปิดใช้งาน CREB ในหลาย ๆ พื้นที่ของสมองนอกเหนือจากนิวเคลียส ตัวอย่างหนึ่งคือบริเวณหน้าท้องส่วนล่างซึ่งการบริหารโคเคนหรือ opiates เรื้อรังเปิดใช้งาน CREB ภายในเซลล์ dopaminergic และไม่ใช่ dopaminergic ผลกระทบนี้ดูเหมือนว่าจะส่งเสริมหรือลดทอนการตอบสนองที่คุ้มค่าของยาเสพติดทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอนุภูมิภาคของพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบทางหน้าท้อง
ยีนเป้าหมายจำนวนมากสำหรับ CREB ได้รับการระบุผ่านทั้งแบบปลายเปิดและยีนที่ได้รับการคัดเลือกซึ่งเป็นสื่อกลางเหล่านี้และผลกระทบอื่น ๆ ต่อนิวเคลียส accumbens เซลล์ประสาทส่วนกลางที่มีหนามปานกลางและฟีโนไทป์ของ CREB ที่เกิดขึ้น18,32,36) ตัวอย่างที่เด่นชัด ได้แก่ opioid peptide dynorphin37) ซึ่งดึงกลับและยับยั้งการส่งสัญญาณโดปามินอิกไปยังนิวเคลียส accumbens ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้า24,25) ที่เกี่ยวข้องยังมีหน่วยย่อยของตัวรับกลูตาเมตบางอย่างเช่นหน่วยย่อย GluA1 AMPA และหน่วยย่อย GluN2B NMDA เช่นเดียวกับ K+ และนา+ ไอออนแชนแนลย่อยซึ่งคาดว่าจะร่วมกันควบคุมนิวเคลียส accumbens ปลุกปั่นเซลล์43,44) BDNF ยังคงเป็นยีนเป้าหมายอีกตัวสำหรับ CREB ในนิวเคลียส accumbens และมันก็มีส่วนเกี่ยวข้องในการเป็นสื่อกลางฟีโนไทป์ของพฤติกรรม CREB35) การเหนี่ยวนำ CREB ยังแสดงให้เห็นว่ามีส่วนช่วยในการเหนี่ยวนำของโคเคนของหนามเดนไดรติกบนนิวเคลียสทำให้เซลล์ประสาทมีหนามขนาดกลาง45)
CREB เป็นเพียงโปรตีนที่เกี่ยวข้องหลายชนิดที่ผูก CREs และควบคุมการถอดรหัสยีนเป้าหมาย ผลิตภัณฑ์หลายตัวของยีนโมดูเลเตอร์องค์ประกอบการตอบสนอง AMP แบบวงจร (CREM) ควบคุมการถอดความที่ใช้สื่อกลาง CRE ผลิตภัณฑ์บางอย่าง (เช่น CREM) เป็นตัวกระตุ้นการถอดเสียงในขณะที่ผลิตภัณฑ์อื่น ๆ (เช่น ICER หรือเครื่องบีบอัด AMP แบบวัฏจักรที่ไม่สามารถวัดได้) ทำหน้าที่เป็นตัวต่อต้านเชิงลบที่โดดเด่นภายในภายนอก นอกจากนี้ปัจจัยการถอดความหลายอย่าง (ATF) ที่เปิดใช้งานสามารถมีผลต่อการแสดงออกของยีนบางส่วนโดยการผูกกับไซต์ CRE การศึกษาล่าสุดมีความเกี่ยวข้องกับปัจจัยการถอดความต่างๆเหล่านี้ในการตอบสนองต่อยา แอมเฟตามีนทำให้เกิดการแสดงออกของ ICER ในนิวเคลียสแอคคัมเบนและการแสดงออกของ ICER มากเกินไปในภูมิภาคนี้โดยใช้การถ่ายโอนยีนที่เป็นสื่อกลางของไวรัสจะเพิ่มความไวของสัตว์ต่อผลทางพฤติกรรมของยา46) สิ่งนี้สอดคล้องกับสิ่งที่ค้นพบซึ่งอ้างถึงข้างต้นว่าการแสดงออกของ CREB เชิงลบที่เด่นชัดในท้องถิ่นหรือการทำให้ล้มลงในท้องถิ่นของ CREB นั้นมีผลคล้ายกัน ยาบ้ายังก่อให้เกิด ATF2, ATF3 และ ATF4 ในนิวเคลียส accumbens ในขณะที่ไม่มีผลกระทบต่อ ATF1 หรือ CREM47) ATF2 การแสดงออกที่มากเกินไปในภูมิภาคนี้เช่นเดียวกับของ ICER จะเพิ่มการตอบสนองเชิงพฤติกรรมต่อแอมเฟตามีนในขณะที่ ATF3 หรือ ATF4 การแสดงออกมากเกินไปมีผลตรงกันข้าม ไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับยีนเป้าหมายสำหรับโปรตีนในตระกูล CREB เหล่านี้ซึ่งเป็นทิศทางสำคัญสำหรับการวิจัยในอนาคต
NFκB
Nuclear factor-κB (NFκB) เป็นปัจจัยการถอดรหัสที่กระตุ้นการทำงานอย่างรวดเร็วจากสิ่งเร้าที่หลากหลายได้รับการศึกษาที่ดีที่สุดสำหรับบทบาทในการอักเสบและการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน มันเพิ่งจะแสดงให้เห็นว่ามีความสำคัญใน synaptic ปั้นและหน่วยความจำ48) NFκBเกิดขึ้นในนิวเคลียส accumbens โดยการบริหารโคเคนซ้ำ49,50) ที่ซึ่งจำเป็นสำหรับการชักนำให้โคเคนของเงี่ยงเดนไดรติกของนิวเคลียสเกิดขึ้นในเซลล์ประสาทที่มีหนามขนาดกลาง การชักนำNFκBดังกล่าวก่อให้เกิดอาการแพ้ต่อผลตอบแทนที่คุ้มค่าของยา50) เป้าหมายสำคัญของการวิจัยในปัจจุบันคือการระบุยีนเป้าหมายซึ่งNFκBทำให้เกิดความเป็นพลาสติกและพฤติกรรมแบบนี้
ที่น่าสนใจคือการเหนี่ยวนำโคเคนของNFκBเป็นสื่อกลางผ่าน expressFosB: expressFosB การแสดงออกที่มากเกินไปในนิวเคลียส accumbens ทำให้เกิดNFκBในขณะที่การแสดงออกที่เกินเหตุของΔcJunการเหนี่ยวนำโคเคนบล็อกที่โดดเด่นของปัจจัยการถอดความ21,49) ระเบียบของNFκBโดยΔFosBแสดงให้เห็นถึงการลดหลั่นของทรานสคริปต์ที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับการออกฤทธิ์ของยา เช่นกันNFκBมีส่วนเกี่ยวข้องในผลข้างเคียงของสารพิษต่อระบบประสาทของยาบ้าในภูมิภาค51) บทบาทของNFκBในเซลล์ประสาทสปินเจเนซินแบบหนามปานกลางได้ถูกขยายออกไปสู่แบบจำลองความเครียดและภาวะซึมเศร้า52) การค้นพบสิ่งที่มีความสำคัญเป็นพิเศษเมื่อพิจารณาจากภาวะซึมเศร้าและการติดยาและปรากฏการณ์ที่เกิดจากการกำเริบของความเครียดจากการใช้ยาเสพติด
MEF2
Myocyte Enhance factor-2 (MEF2) ถูกค้นพบสำหรับบทบาทในการควบคุม myogenesis การเต้นของหัวใจ ยิ่งกว่านั้น MEF2 มีส่วนเกี่ยวข้องกับการทำงานของสมอง53) isoforms หลาย MEF2 จะแสดงในสมองรวมทั้งในนิวเคลียส accumbens เซลล์ประสาทหนามกลางที่พวกเขาสร้าง homo- และ heterodimers ที่สามารถเปิดใช้งานหรือปราบปรามการถอดรหัสยีนขึ้นอยู่กับลักษณะของโปรตีนที่พวกเขารับสมัคร ผลงานล่าสุดได้สรุปกลไกที่เป็นไปได้ซึ่งโคเคนเรื้อรังยับยั้งกิจกรรม MEF2 ในนิวเคลียสมีส่วนร่วมผ่านการยับยั้งตัวรับแคปไซนูรินที่ขึ้นกับ D1 ตัวรับ - แคมป์+- โปรตีนอิสระ phosphatase28) ระเบียบโคเคนของ Cdk5 ซึ่งเป็นเป้าหมายของโคเคนและΔFosBตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้อาจมีส่วนเกี่ยวข้องด้วยเช่นกัน การลดกิจกรรม MEF2 นี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเหนี่ยวนำโคเคนของกระดูกสันหลัง dendritic ในเซลล์ประสาทกลางหนาม ความสำคัญที่สำคัญของงานปัจจุบันคือการระบุยีนเป้าหมายผ่าน MEF2 สร้างผลกระทบนี้
ทิศทางในอนาคต
ปัจจัยการถอดความที่กล่าวถึงข้างต้นเป็นเพียงส่วนน้อยที่ได้รับการศึกษาในช่วงหลายปีที่ผ่านมาในรูปแบบการเสพติด อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องในการติดยาเสพติดรวมถึงตัวรับ glucocorticoid นิวเคลียส accumbens ปัจจัยการถอดความ 1 (NAC1) ปัจจัยการตอบสนองการเจริญเติบโตในช่วงต้น (EGRs) และสัญญาณ transducers และ activators ของการถอดรหัส (STATs)1,2) เป็นเพียงตัวอย่างหนึ่งจำเป็นต้องใช้ตัวรับ glucocorticoid ในเซลล์ประสาท dopaminoceptive เพื่อค้นหาโคเคน54) เป้าหมายของการวิจัยในอนาคตคือการได้รับมุมมองที่สมบูรณ์มากขึ้นของปัจจัยการถอดความที่เกิดขึ้นในนิวเคลียส accumbens และภูมิภาคสมองรางวัลอื่น ๆ ในการตอบสนองต่อการสัมผัสเรื้อรังกับยาเสพติดของการละเมิดและเพื่อกำหนดช่วงของยีนเป้าหมายที่พวกเขามีอิทธิพลต่อ ของการติดยาเสพติด
เป้าหมายสำคัญอีกประการของการวิจัยในอนาคตคือการวิเคราะห์ขั้นตอนระดับโมเลกุลที่แม่นยำซึ่งปัจจัยการถอดรหัสต่างๆเหล่านี้ควบคุมยีนเป้าหมายของพวกเขา ตอนนี้เรารู้แล้วว่าการถอดความปัจจัยควบคุมการแสดงออกของยีนโดยการคัดเลือกยีนเป้าหมายของพวกเขาเป็นชุดของ co-activator หรือ co-repressor โปรตีนซึ่งร่วมกันควบคุมโครงสร้างของโครมาตินรอบ ๆ ยีนและการคัดเลือกภายหลังของ RNA polymerase II การถอดความ4) ยกตัวอย่างเช่นงานวิจัยเมื่อเร็ว ๆ นี้แสดงให้เห็นว่าความสามารถของ toFosB ในการชักนำให้เกิดยีน cdk5 เกิดขึ้นพร้อมกับการคัดเลือกฮิสโตนอะเซทิลทรานเฟอเรสและโปรตีนโครมาตินที่เกี่ยวข้อง55) ในทางตรงกันข้ามความสามารถของΔFosBในการปราบปรามยีน c-Fos เกิดขึ้นพร้อม ๆ กับการคัดเลือกฮิสโตนดีอาซิติเลสและโปรตีนที่ยับยั้งความสามารถอื่น ๆ เช่นฮีสโตนที่สกัดด้วยฮิสโตน methyltransferase (มะเดื่อ. 3).2,9,31) จากการที่โปรตีนโครมาตินหลายร้อยตัวน่าจะถูกคัดเลือกให้เข้ากับยีนพร้อม ๆ กับการกระตุ้นหรือการกดขี่การทำงานนี้เป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของภูเขาน้ำแข็งของข้อมูลจำนวนมหาศาลที่ต้องค้นพบในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า
เมื่อความคืบหน้าเกิดขึ้นในการระบุยีนเป้าหมายสำหรับปัจจัยการถอดรหัสที่ควบคุมด้วยยาข้อมูลนี้จะให้เทมเพลตที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นซึ่งสามารถใช้เพื่อเป็นแนวทางในการค้นหายา หวังเป็นอย่างยิ่งว่าการรักษาด้วยยาแบบใหม่จะได้รับการพัฒนาบนพื้นฐานความก้าวหน้าอันน่าทึ่งเหล่านี้ในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับกลไกการถอดรหัสที่รองรับการติดยา
;
