Ang Striatal regulasyon ng DeltaFosB, FosB, at cFos sa panahon ng cocaine self-administration at withdrawal (2010)

J Neurochem. Manuskrito ng may-akda; magagamit sa PMC Oct 1, 2011.

Nai-publish sa pangwakas na na-edit na form bilang:

J Neurochem. Oktubre 2010; 115 (1): 112-122.

Inilathala online noong Agosto 3, 2010. doi: 10.1111/j.1471-4159.2010.06907.x

Erin B. Larson,^* Fatih Akkentli,^* Scott Edwards, Danielle L. Graham, Diana L. Simmons, Imran N. Alibhai, Eric J. Nestler,¹ at David W. Sarili

Impormasyon ng may-akda ► Impormasyon ng Copyright at Lisensya ►

Ang huling bersyon na na-edit ng publisher ng artikulong ito ay magagamit sa J Neurochem

Tingnan ang iba pang mga artikulo sa PMC na sumipi ang nai-publish na artikulo.

abstract

Ang talamak na pagkakalantad sa droga ay nagdudulot ng mga pagbabago sa mga profile ng ekspresyon ng gene na pinaniniwalaang saligan ng pag-unlad ng adiksyon sa droga. Sinuri ng kasalukuyang pag-aaral ang regulasyon ng pamilyang Fos ng mga transcription factor, partikular ang cFos, FosB, at ΔFosB, sa mga striatal subregion habang at pagkatapos ng talamak na intravenous na pagbibigay ng cocaine sa mga daga na self-administered at yoked. Natuklasan namin na ang cFos, ΔFosB, at ΔFosB ay nagpapakita ng magkakaibang rehiyonal at temporal na mga pattern ng ekspresyon, na may mas malaking akumulasyon ng ΔFosB protein sa nucleus accumbens (NAc) shell at core pagkatapos ng talamak na pagbibigay ng cocaine, habang ang pagtaas ng ΔFosB sa caudate-putamen (CPu) ay nanatiling pareho sa alinman sa acute o chronic na pagbibigay. Sa kabaligtaran, ang tolerance ay nabuo sa cocaine-induced mRNA para sa ΔFosB sa lahat ng 3 striatal subregion na may talamak na pagbibigay. Ang tolerance ay nabuo rin sa ekspresyon ng ΔFosB, lalo na sa NAc shell at CPu. Kapansin-pansin, ang tolerance sa cocaine-induced cFos induction ay nakadepende sa volitional control ng cocaine intake sa ventral ngunit hindi sa dorsal striatal regions, samantalang ang regulasyon ng ΔFosB at ΔFosB ay magkatulad sa mga self-administering at yoked animals na cocaine. Kaya, ang ΔFosB-mediated neuroadaptations sa CPu ay maaaring mangyari nang mas maaga kaysa sa naunang inaakala sa pagsisimula ng intravenous cocaine use at, kasama ang mas malaking akumulasyon ng ΔFosB sa NAc, ay maaaring mag-ambag sa pagtaas ng adiksyon sa cocaine-seeking behavior.

Keywords: cocaine, pangangasiwa sa sarili, pag-alis, striatum, Fos

pagpapakilala

Ang paulit-ulit na pagkakalantad sa nakakahumaling na gamot ay naglilikha ng mga neuroadaptations sa mga daanan ng gantimpala sa utak na naisip na magbabatay kapwa sa pag-unlad ng sapilitang pag-inom ng droga at ang pagpupursige ng pananabik at pagbabalik sa pag-uugali ng naghahanap ng droga sa pag-alis. Marami sa mga neuroadaptations na ito ay nagreresulta mula sa induction ng mga salik ng transkripsyon at kasunod na regulasyon ng expression ng gene, na maaaring may potensyal na pangmatagalang epekto sa istruktura at pag-andar ng neuronal (Zhang et al. 2006). Ang pamilya ng Fos ng mga salik ng transkripsyon ay may partikular na interes, dahil ang mga miyembro ng pamilyang ito ay nagpapakita ng pagkakaiba-iba ng mga pattern sa induction sa mga striatal na rehiyon pagkatapos ng parehong talamak at talamak na pagkakalantad ng cocaine. Kapag ang cocaine ay pinangangasiwaan nang lubos sa isang pasibo, non-contingent fashion (ibig sabihin, sa pamamagitan ng intraperitoneal (IP) injection) pinatataas nito ang cFos at FosB mRNA at protina sa parehong dorsal (caudate-putamen, CPu) at ventral (nucleus accumbens, NAc) striatum (Graybiel et al. 1990; Young et al. 1991; Inaasahan et al. 1992), habang ang pagpapahintulot sa tugon na ito ay nangyayari sa talamak na pangangasiwa ng pasibo (Inaasahan et al. 1992, 1994; Alibhai et al. 2007). Sa kaibahan, ang mga striatal na antas ng ΔFosB (35-37 kDa), isang matatag na truncated na variant ng fosB Ang gene, ay nakataas pagkatapos ng talamak ngunit hindi talamak na pagpapakita ng cocaine na talamak (Inaasahan et al. 1994; Nye et al. 1995; Chen et al. 1995, 1997). Ang mga matatag na ΔFosB isoform ay maaaring mag-heterodimerize sa iba't ibang mga protina ng pamilya ng Jun kaysa sa alinman sa cFos o FosB (Chen et al. 1995), at maaari ring bumuo ng mga functional homodimer sa sarili (Jorissen et al. Ang 1997), nagmumungkahi na ang pagkakaiba-iba ng pagbuo ng activator protein-1 (AP-1) complexes pagkatapos ng talamak na cocaine ay maaaring magbago ng pagpapahayag ng gene sa mga site ng AP-1 sa isang paraan na naiiba sa expression ng gene na ginawa ng talamak na pagkakalantad ng cocaine (Sana, 1998; Kelz at Nestler, 2000). Ang mga pagkakaiba-iba ng mga pagbabago sa profile ng mga expression ng gene ay nangyayari din depende sa kung ang mga pagtaas ng ΔFosB ay panandali o matagal na, at ang mga pagbabagong ito ay maaaring humantong sa pagkakaiba ng pagpapahiwatig ng mga cocaine-mediated behaviors (McClung at Nestler, 2003). Ang talamak na pagkakalantad sa iba pang mga gamot kabilang ang amphetamine, morphine, Δ⁹-THC, nikotina, ethanol, at fencyclidine ay humahantong din sa akumulasyon ng matatag na ΔFosB isoforms sa mga striatal na rehiyon (McClung et al. 2004; Perrotti et al. 2008). Bukod dito, ang mga kamakailang natuklasan ay nagmumungkahi ng isang negatibong pakikipag-ugnayan sa pagitan ng ΔFosB akumulasyon at amphetamine-sapilitan cFos na maaaring account para sa pagpapaubaya sa indigay ng cFos na natagpuan pagkatapos ng talamak na stimulant exposure (Renthal et al. 2008). Sama-sama, ang mga natuklasan na ito ay humantong sa hypothesis na matatag isFosB isoforms ay maaaring kumilos bilang isang "molekular switch" at mapadali ang paglipat mula sa paunang paggamit ng gamot sa mas gumon na mga biological na estado (Nestler et al. 2001; Nestler, 2008).

Bagama't karamihan sa mga nakaraang pag-aaral ay gumamit ng paulit-ulit na passive cocaine treatments upang pag-aralan ang ekspresyon ng mga protina ng pamilya Fos, at kakaunti lamang ang mga halimbawa ng regulasyong ito kapag ang cocaine ay ibinibigay sa sarili sa pamamagitan ng intravenous (IV) sa loob ng ilang oras na tipikal sa mga pattern ng pang-aabuso sa tao. Natuklasan ng isang pag-aaral na ang cFos mRNA ay tumataas sa CPu pagkatapos ng isang 30-minutong sesyon ng pagbibigay ng cocaine sa sarili sa mga daga (Kuzmin at Johansson, 1999), habang walang nakitang pagbabago sa CPu ng mga daga pagkatapos ng alinman sa sub-chronic (3 araw) o chronic (6-12 linggo) na pagbibigay ng cocaine sa sarili (Daunais et al. 1993, 1995). Pagkatapos ng isang panahon ng withdrawal, ang pagtaas ng cFos protein sa NAc na dulot ng cocaine ay nababawasan sa mga daga na may naunang pagtaas ng paggamit ng cocaine ( Ben-Shahar et al. 2004 ), habang ang mataas na antas ng cFos ay matatagpuan sa buong striatum pagkatapos ng pagkakalantad sa mga cues na nauugnay sa cocaine ( Neisewander et al. 2000 ; Kufahl et al. 2009 ). Kabaligtaran ng cFos, ang pagtaas ng antas ng protina ng ΔFosB ay naipakita sa buong striatum pagkatapos ng chronic cocaine self-administration, at ang akumulasyon na ito ay maaaring magpatuloy nang hindi bababa sa 1 araw pagkatapos ng withdrawal ( Pich et al. 1997 ; Perotti et al. 2008 ). Gayunpaman, walang mga ulat na naghahambing sa mga pagbabago sa pagtugon ng maraming protina ng pamilya ng Fos sa naturang intravenous cocaine administration na may alinman sa acute o chronic exposure. Dahil sa mga potensyal na interaksyon sa pagitan ng ΔFosB at cFos, ang kakayahan ng differential AP-1 complex formation na makagawa ng differential effects sa gene expression, at ang posibleng epekto ng mga pagkakaibang ito sa cocaine-mediated behavior, mahalaga ring kumpirmahin na ang mga pagbabago sa expression ng cFos, FosB, at ΔFosB na nangyayari pagkatapos ng non-contingent administration ay matatagpuan din kapag ang cocaine ay kusang-loob na ibinibigay sa sarili, at upang matukoy kung gaano katagal maaaring magpatuloy ang mga pagbabagong ito pagkatapos itigil ang cocaine administration. Samakatuwid, sa kasalukuyang pag-aaral, inihambing namin ang mga epekto ng chronic IV cocaine administration sa expression ng ΔFosB, FosB, at cFos sa striatal subregions sa panahon ng parehong cocaine administration at withdrawal. Inihambing namin ang regulasyong natagpuan sa boluntaryong pangangasiwa sa sarili sa regulasyon sa mga hayop na tumatanggap ng magkaparehong dami at temporal na pattern ng cocaine sa pamamagitan ng mga non-volitional yoked infusions pagkatapos ng alinman sa acute o chronic exposure. Dahil ang ΔFosB at ΔFosB ay mga splice variant ng parehong fosB gene, inihambing din namin ang regulasyon ng mga mRNA para sa ΔFosB at ΔFosB sa regulasyon sa antas ng protina.

Experimental Procedures

Mga Paksa at Surgery

Ang mga nasa hustong gulang na lalaking Sprague-Dawley na daga na sa simula ay tumitimbang ng humigit-kumulang 250-300 g ay inilagay sa isang kapaligirang kontrolado ang temperatura at halumigmig sa isang 12 oras na light-dark cycle (nakabukas ang mga ilaw ng 7:00 AM). Ang mga hayop ay pinakain ng pagkain at tubig nang ad libitum sa lahat ng oras maliban sa pinanatili sila sa 85% ng kanilang libreng timbang sa pagkain habang nagsasanay ng lever-press para sa sucrose pellets (45 mg, BioServ). Ang pagsasanay sa lever-press ay isinagawa sa mga ventilated operant chambers (Med Associates, Georgia, VT) hanggang sa matugunan ang pamantayan sa pagkuha (100 pellets bawat sesyon para sa 3 magkakasunod na sesyon) sa ilalim ng isang fixed-ratio 1 (FR1) reinforcement schedule. Pagkatapos, ang mga hayop ay pinakain nang ad libitum nang hindi bababa sa 24 oras bago ang operasyon. Para sa operasyon, ang mga daga ay binigyan ng atropine (0.04 mg/kg, subcutaneous) upang makatulong sa paghinga at isang talamak at naninirahang catheter ang ipinasok sa kanang jugular vein sa ilalim ng sodium pentobarbital (50 mg/kg, IP) anesthesia ayon sa mga naunang nailathalang pamamaraan ( Edwards et al. 2007a ). Pagkatapos ng operasyon, ang mga daga ay binigyan ng iniksiyon ng penicillin (200,000 IU/kg, intramuscular) upang maiwasan ang impeksyon, at ang mga catheter ay nililinis araw-araw gamit ang 0.2 ml heparinized (20 IU/ml) bacteriostatic saline na naglalaman ng gentamycin sulphate (0.33 mg/ml). Lahat ng mga eksperimental na pamamaraan ay isinagawa alinsunod sa National Institute of Health Guide for the Care and Use of Laboratory Animals , at inaprubahan ng UT Southwestern Medical Center Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC).

Mga pamamaraan ng patakaran ng pamahalaan at Self-administration

Kasunod ng 1 linggong paggaling mula sa operasyon, ang mga hayop ay hinati sa maraming grupong pang-eksperimento/oras ng pag-withdraw ( Larawan 1A ), at ibinalik sa mga silid ng pagsubok ng operant sa pang-araw-araw na sesyon gaya ng naunang inilarawan ( Edwards et al. 2007b ). Ang mga daga sa hindi ginamot na control group ay iisang bahay at hinawakan araw-araw sa kanilang mga kulungan sa bahay nang hindi nalalantad sa kapaligirang self-administration. Ang mga daga sa cocaine self-administration (CSA) group ay pinayagang kusang-loob na mag-self-administer ng cocaine (0.5 mg/kg/50 μl infusion) sa ilalim ng fixed-ratio 1 (FR1) schedule ng reinforcement sa pang-araw-araw na 4 na oras na sesyon, na isinagawa ng 6 na araw/linggo, sa kabuuang 18 araw. Ang bawat aktibong lever press ay nakagawa ng 2.5 segundong cocaine infusion na nauugnay sa pag-iilaw ng cue light sa itaas ng aktibong lever. Ang ilaw ng bahay ay pinatay habang nagbibigay ng cocaine, at mayroong karagdagang 12.5 segundong timeout period pagkatapos ng infusion kung saan nanatiling patay ang ilaw ng bahay. Ang lever na tumutugon sa panahon ng infusion at timeout period ay naitala, ngunit walang naging epekto. Isang karagdagang inactive lever ang naroon sa mga chamber, ngunit ang pagtugon sa lever na ito ay walang kahihinatnan. Ang mga daga sa chronic yoke (CY) group ay ipinares sa mga daga na aktibong nagbibigay ng sarili nilang gamot at nakatanggap ng passive cocaine infusions sa dami at temporal patterns na kapareho ng sa kanilang mga self-administering partners. Ang mga daga sa acute yoke (AY) group ay ipinares din sa mga daga sa chronic CSA group, ngunit nakatanggap ng passive saline infusions sa halip na cocaine hanggang sa huling araw ng self-administration, nang makatanggap sila ng isang sesyon ng passive cocaine infusions sa unang pagkakataon. Panghuli, ang Saline SA group ay pinayagang magbigay ng self-administer na saline sa kabuuan upang matukoy ang mga potensyal na pagbabago na may kaugnayan sa operasyon, pagsusuri o iba pang mga experimental procedure kung ihahambing sa mga untreated controls. Ang mga paghahambing sa pagitan ng AY at CY group ay ginamit upang matukoy ang mga pagbabago sa pagtugon ng cFos, FosB, o ΔFosB na may acute at chronic cocaine exposure, habang ang CSA at CY group ay inihambing upang matukoy ang mga pagbabago sa cFos, FosB, o ΔFosB expression na partikular na nauugnay sa rewarding versus pharmacological effects ng cocaine. Ang tisyu mula sa lahat ng grupo ng pag-aaral ay kinolekta kaagad pagkatapos ng huling 4 na oras na sesyon ng pagsubok upang ihambing ang regulasyon ng cFos, ΔFosB, at ΔFosB na dulot ng cocaine, at ang pagtitiyaga ng mga pagbabagong dulot ng cocaine ay natukoy para sa ilang grupo ng pag-aaral na may tisyu na nakolekta 24 na oras o 3 linggo pagkatapos ng huling sesyon ng pagsubok. Ginamit ang mga quantitative western blot at RT-PCR na pamamaraan sa mga dissection ng striatal subregions upang maiwasan ang mga potensyal na problema na may kaugnayan sa antibody cross-reactivity at mapabuti ang sensitivity para sa pag-detect ng mga pagbabago.

(A) Timeline na naglalarawan ng pangangasiwa ng cocaine at pag-alis (WD) regimens. Ang mga solidong linya ay nagpapahiwatig ng intravenous administration ng cocaine infusions (0.5 mg / kg / pagbubuhos) sa talamak na cocaine self-administering (CSA) at talamak na yoked (CY) na mga hayop para sa isang kabuuang ...

Tissue Collection

Ang mga daga ay pinatay sa pamamagitan ng microwave irradiation na nakatutok sa rehiyon ng ulo (5 kW, 1.5 s, Murimachi Kikai, Tokyo, Japan). Ang mga utak ay mabilis na hiniwa at pinalamig, at ang mga bilateral tissue punch (14 gauge) ng nucleus accumbens (NAc) shell, NAc core, at caudate-putamen (CPu) ay nakuha mula sa 1.5 mm coronal slices batay sa mga coordinate na nakuha mula kina Paxinos at Watson (1998 , na inilalarawan sa Figure 1B ). Ang mga sample ng tissue ay ini-homogenize sa pamamagitan ng sonication sa lysis buffer na naglalaman ng protease at phosphatase inhibitors. Ang mga homogenate ay pinakuluan ng 5 minuto, inilagay sa yelo, at pagkatapos ay sinuri gamit ang Lowry upang matukoy ang mga konsentrasyon ng protina. Ang mga homogenate ay pinaghiwalay sa 20 μg na sample at iniimbak sa -80°C hanggang sa gamitin.

Mga Western Blots

Ang mga sample ng tisyu ay inilagay sa 12% polyacrylamide gels para sa paghihiwalay sa pamamagitan ng electrophoresis sa Tris/Glycine/sodium dodecyl sulfate buffered saline solution (TGS; Bio-Rad, Hercules, CA). Pagkatapos ng paghihiwalay, ang mga sample ay inilipat sa pamamagitan ng electrophoresis (250 mA sa loob ng 18 oras) sa mga polyvinylidene fluoride membrane (PVDF; Amersham, Piscataway, NJ) at kasunod na hinarang sa 3% nonfat dry milk at 1× Tris/Tween buffered saline solution (TTBS; Bio-Rad, Hercules, CA) magdamag sa 4°C. Ang mga lamad ay in-incubate sa 1:1000 dilution ng primary Fra antibody (na mabait na ibinigay ni Dr. Michael Iadarola, National Institutes of Health, Bethesda, MD) sa isang 3% milk/1×TTBS solution magdamag sa 4° C. Ang mga lamad ay hinugasan sa 1×TTBS (4 na beses, 15 minuto bawat isa), at in-incubate sa 1×TTBS na naglalaman ng 1:25000 dilution ng goat anti-rabbit secondary antibody na naka-conjugate sa horseradish peroxidase (Bio-Rad, Hercules, CA) sa loob ng 1 oras sa temperatura ng silid. Ang mga lamad ay hinugasan muli at pagkatapos ay binuo gamit ang Pierce Super Signal West Dura (Thermo Fisher Scientific Inc., Rockford, IL) chemiluminescent-mediated detection sa Hyperfilm (ECL plus; Amersham). Ang lokalisasyon ng cFos, FosB, at ΔFosB protein bands ay inilalarawan sa Figure 1C . Pinili naming suriin lamang ang mga matatag na ipinahayag na anyo ng ΔFosB (ibig sabihin, 35-37 kDa) sa pag-aaral na ito, dahil ang mga anyong ito ang pinaniniwalaang naiipon sa talamak na paggamit ng droga at lumilikha ng neuroplasticity na siyang pinagbabatayan ng adiksyon ( Nestler et al. 2001 ). Ginamit ang Scion Image (Frederick, MD) upang magtalaga ng absolute immunoreactivity sa mga banda, at isang scanner ang ginamit upang kumuha ng mga digital na imahe ng mga pelikula. Pagkatapos ng pagtuklas, ang mga lamad ay hinubaran at muling sinuri para sa β-tubulin (1:200000, Cell Signaling, Danvers, MA). Ang mga antas ng β-tubulin ay ginamit bilang loading control upang gawing normal ang mga antas ng mga protina na may kaugnayan sa Fos.

RT-PCR

Ginamit ang quantitative RT-PCR (qRT-PCR) upang matukoy ang mga pagbabago sa ΔFosB at ΔFosB mRNA kaagad at 24 oras pagkatapos ng pagbibigay ng cocaine. Ang mga hayop ay pinatay sa pamamagitan ng mabilis na pagpugot ng ulo at ang NAc core, NAc shell, at CPu ay ihiwalay gaya ng inilarawan ( Graham et al. 2007 ; Bachtell et al. 2008 ). Ang mga indibidwal na sample ay agad na hinalo sa RNA-STAT-60 (IsoTex Diagnostics Inc, Friendswood, TX) at pinalamig sa tuyong yelo hanggang sa makuha ang mRNA ayon sa mga tagubilin ng tagagawa. Sa madaling salita, idinagdag ang chloroform sa bawat sample at ang may tubig na layer ay ihiwalay pagkatapos ng centrifugation. Ang kabuuang mRNA ay pinatigas gamit ang isopropanol sa presensya ng linear acrylamide (Ambion, Austin, TX). Ang mga sample ay sinentrifuga at ang nakuha na mga mRNA pellet ay hinugasan ng 70% ethanol at muling isinalin sa DEPC na tubig. Ang kabuuang mRNA ay ginagamot ng DNAase (Ambion, Foster City, CA) at binaligtad sa cDNA gamit ang mga random na hexamer gamit ang Superscript III (Invitrogen, Carlsbad, CA). Ang mga primer sequence na ginamit upang palakasin ang ΔFosB, ΔFosB, at glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) ay 5′-GTGAGAGATTTGCCAGGGTC-3′ at 5′-AGAGAGAAGCCGTCAGGTTG-3′, 5′-AGGCAGAGCTGGAGTCGGAGAT-3′ at 5′-GCCGAGGACTTGAACTTCACTCG-3′, at 5′-AGGTCGGTGTGAACGGATTTG-3′ at 5′-TGTAGACCATGTAGTTGAGGTCA-3′, ayon sa pagkakabanggit. Ang mga cycle threshold (cT) ay kinalkula mula sa mga triplicate na reaksyon gamit ang pangalawang derivative ng amplification curve. Ang mga halaga ng ΔFosB at ΔFosB cT ay na-normalize sa mga halaga ng GAPDH cT (ΔcT) dahil ang GAPDH ay hindi kinokontrol ng cocaine. Ang mga pagbabago sa fold ay kinalkula gamit ang ΔΔcT method gaya ng nailarawan dati (Applied Biosystems manual).

Statistical analysis

Ang mga antas ng bawat protina ay ipinahayag bilang% pagbabago mula sa hindi ginagamot na mga kontrol para sa bawat rehiyon ng utak at punto ng oras, at ang mga pangkat ng pag-aaral ay inihambing ng isang-paraan na pagtatasa ng pagkakaiba-iba (ANOVA), na may antas ng kahalagahan na itinakda sa p <0.05. Ang pangkalahatang mga epekto ay sinundan ng mga paghahambing sa post-hoc na gumagamit ng mga pagsusulit sa Fishers LSD. Ang mga ugnayan sa pagitan ng paggamit ng cocaine at mga pagbabago sa antas ng protina ay tasahin gamit ang linear regression.

Mga resulta

Ang mga hayop sa pangkat ng CSA na pinahihintulutan na kusang-loob na mangasiwa sa sarili na cocaine ay nagpakita ng matatag na mga pattern ng cocaine self-administration sa ikatlong linggo ng SA (araw 13-18). Sa huling linggo ng SA ang average araw-araw na pag-inom ng cocaine sa mga daga ng CSA at ang kanilang mga kasosyo sa CY ay 46.9 (± 1.8) mg / kg / araw (saklaw: 37-60 mg / kg / day). Sa huling araw ng pagsubok, ang mga daga ng CSA sa 0 h withdrawal (WD) na grupo na pinamamahalaan ng 44.5 (± 2.5) mg / kg cocaine (saklaw 25.5-57.5 mg / kg), at isang magkaparehong halaga ng cocaine ay natanggap ng kanilang CY at kasosyo sa AY.

Ang pagkakaiba-iba ng regulasyon ng ΔFosB protina sa striatal subregions pagkatapos ng talamak o talamak na cocaine

Ang pagkakaiba-iba ng regulasyon ng protina ng ΔFosB ay natagpuan sa mga striatal subregions kaagad kasunod ng 4 h ng intravenous cocaine administration (0 h WD). Sa shell ng NAc, ang talamak na cocaine lamang ang gumawa ng mga makabuluhang pagtaas sa mga grupo ng CSA at CY (45-61%) kung ihahambing sa mga untreated control (Larawan 2A, F_4,60 = 4.22, p = 0.005). Sa NAc core, ang mga makabuluhang pagtaas sa ΔFosB (41%) ay natagpuan pagkatapos ng talamak na pagkakalantad sa grupong AY (Larawan 2B, F_4,60 = 17.04, p <0.001), at kahit na mas malaking pagtaas (89-95%) ay natagpuan pagkatapos ng talamak na cocaine. Sa kaibahan sa mas malaking akumulasyon ng ΔFosB sa NAc na may talamak na pangangasiwa ng cocaine, ang CPu ay nagpakita ng katulad na pagtaas sa ΔFosB (86-102%) sa parehong talamak at talamak na mga pangkat ng cocaine (Fig. 2C, F_4,78 = 19.09, p <0.001). Walang pagkakaiba sa mga pagtaas ng ΔFosB sa pagitan ng mga pangkat ng CSA at CY sa anumang striatal subregion, na nagpapahiwatig na ang regulasyon ay nauugnay sa pagkakalantad sa cocaine anuman ang pagbuong pagkonsumo ng cocaine. Ang regulasyon ng ΔFosB ay nagpatuloy nang hindi bababa sa 24 oras pagkatapos ng talamak na cocaine sa NAc shell (F_2,32 = 5.19, p = 0.02), NAc core (F_4,60 = 4.53, p = 0.02), at CPu (F_2,34 = 12.13, p <0.001), ngunit bumalik sa mga antas ng baseline pagkatapos ng 3 wk. Ang mga katulad na pagtaas sa ΔFosB ay natagpuan kapag ang mga pangkat ng cocaine ay inihambing sa grupo ng Saline SA, maliban sa mas maliit na pagtaas sa NAc shell ng mga hayop na AY nakamit ang kahalagahan kung ihahambing sa Saline SA, ngunit hindi sa hindi magagamot na kontrol. Gayunpaman, walang makabuluhang pagsasaayos ng ΔFosB sa mga hayop na self-adminised saline sa buong pagsasanay kung ihahambing sa mga hindi ginagamot na kontrol, na nagpapahiwatig na ang regulasyon ng ΔFosB ay dahil sa cocaine at hindi resulta ng mga pamamaraan sa pag-opera o pagsubok.

Ang regulasyon ng ΔFosB kaagad pagkatapos ng pangangasiwa ng cocaine at sa 24 h at 3 linggo WD. Ang mga antas ng ΔFosB (35-37 kDa) ay ipinahayag bilang ang ibig sabihin ng ± SEM porsyento na pagbabago mula sa mga hindi ginampanan na mga kontrol sa homecage (Control). Tissue mula sa saline ...

Toleransya sa regulasyon ng FosB protein pagkatapos ng talamak na cocaine

Sa kaibahan sa regulasyon ng ΔFosB, ang isang solong pagkakalantad sa 4 h ng IV cocaine administration ay nagdulot ng malaking mas mataas na pagtaas ng protina FosB sa lahat ng mga subra ng 3 striatal, ngunit ang malaking pagpapahintulot sa tugon na ito ay nabuo pagkatapos ng talamak na pangangasiwa ng cocaine. Sa shell ng NAc, ang FosB ay nadagdagan (260%) kaagad pagkatapos ng 4 h ng talamak na pangangasiwa ng cocaine sa mga hayop ng AY, ngunit ang mga pagtaas na ito ay nabawasan (sa 142-146%) pagkatapos ng talamak na pangangasiwa sa parehong pangkat ng CY at CSA (Larawan 3A, F_4,77 = 23.16, p <0.001). Ang mga katulad na pagtaas sa FosB (295%) ay natagpuan sa CPu ng mga hayop na AY na nabawasan din (hanggang sa 135-159%) pagkatapos ng talamak na pangangasiwa ng cocaine sa mga grupo ng CY at CSA (Fig. 3C, F_4,69 = 13.362, p <0.001). Sa NAc core, ang talamak na pangangasiwa ng cocaine ay gumawa ng mas kaunting pagtaas sa FosB (164%) sa mga hayop na AY kumpara sa ibang mga rehiyon ng utak; gayunpaman, ang mga pagtaas na ito ay mas malaki pa rin kaysa sa mga nagawa pagkatapos ng talamak na pangangasiwa (109-112-%) sa mga pangkat ng CY at CSA (Larawan 3B, F_4,57 = 20.23, p <0.001). Tulad ng natagpuan sa ΔFosB, ang regulasyon ng FosB pagkatapos ng talamak na cocaine ay hindi binago ng volitional control ng paggamit ng cocaine. Gayunpaman, sa kaibahan sa ΔFosB, ang mga pagtaas ng FosB na protina ay nabigong manatili sa parehong shell at core ng NAc pagkalipas ng 24 na oras, bagaman ang natitirang pagtaas (38-52%) ay nagpatuloy sa CPu (F_2,32 = 3.590, p <0.05). Ang mga antas ng FosB ay hindi apektado ng mga pamamaraan ng pag-opera o pagsubok sa mga hayop na namamahala sa sarili.

Ang regulasyon ng FosB kaagad pagkatapos ng pangangasiwa ng cocaine at sa 24 h at 3 linggo WD. Ang mga antas ng protina ng FosB (46-50 kDa) ay ipinahayag bilang ang ibig sabihin ng ± SEM porsyento na pagbabago mula sa mga hindi ginampanan na mga kontrol sa homecage (tingnan ang Figure 2 alamat para sa mga pagdadaglat) ...

Ang pagpapalasing ng parehong ΔFosB at FosB mRNA induction pagkatapos ng talamak na cocaine

Ang talamak na pagkakalantad sa 4 h ng intravenous cocaine administration ay naggawa ng magkatulad na pagtaas (11-16 fold) sa ΔFosB mRNA sa NAc shell (F_3,19 = 15.82, p <0.001), NAc core (F_3,19 = 13.275, p <0.001, at CPu (F_3,11 = 5.78, p = 0.03) kung ihahambing sa mga kontrol ng Saline SA (0 h WD, Larawan 4A). Gayunpaman, ang tugon na ito ay mariing pinigilan sa mga pangkat ng CY at CSA pagkatapos ng talamak na pangangasiwa ng cocaine sa shell ng NAc (3-4 fold), NAc core (4 fold), at CPu (3 fold). Sa kabila ng katunayan na ang talamak na IV cocaine administration ay gumawa ng mas malaking pagtaas sa protina ng FosB na nauugnay sa ΔFosB, talamak na pangangasiwa ng cocaine na sapilitan medyo mas mataas na pagtaas sa mRNA para sa FosB (4-9 fold) kaysa sa ΔFosB (11-16 fold) sa lahat ng 3 striatal subregions (Larawan 4B). Ang tugon na ito ay halos tinanggal na matapos ang talamak na cocaine sa shell ng NAc (F_3,19 = 26.22, p <0.001) at CPu (F_3,11 = 4.24, p <0.05), bagaman maliit ngunit makabuluhang pagtaas (2 tiklop) ay nanatili sa mga grupo ng CY at CSA sa NAc core (F_3,19 = 11.10, p <0.001). Ang pagtaas ng sapilitan na cocaine sa parehong ΔFosB at FosB sa mga hayop na AY ay hindi napanatili pagkatapos ng 24 na WD kung ihahambing sa parehong pangkat ng kontrol ng Saline SA. Ang karagdagang pagsusuri ng ratio ng FosB sa mga antas ng osFosB mRNA sa oras na oras na 0 h WD ay ipinakita na ang pangangasiwa ng cocaine ay lubos na binawasan ang kamag-anak na halaga ng FosB sa ΔFosB mRNA sa NAc shell (F_3,19 = 4.79, p = 0.02), NAc core (F_3,19 = 4.49, p = 0.02), at CPu (F_3,11 = 5.59, p = 0.03) dahil sa higit na pagbuo ng ΔFosB isoform, at anuman ang malaking pagtitiyaga sa tugon na naipadala sa cocaine sa parehong mRNAs pagkatapos ng talamak na pangangasiwa (Fig. 4C). Walang makabuluhang pagkakaiba sa mga ratios na ito kung ang cocaine ay pinangangasiwaan ng sarili o natanggap nang pasimple sa pamamagitan ng yoked pagbubuhos, at ang mga kamag-anak na ratios ng FosB: Ang ΔFosB ay bumalik sa normal sa lahat ng tatlong mga rehiyon ng utak ng 24h WD time point (data na hindi ipinakita).

Ang regulasyon ng mRNA para sa FosB at ΔFosB kaagad pagkatapos ng pangangasiwa ng cocaine at sa 24 h WD. Ang dami ng RT-PCR ng mga transkripsyon para sa ΔFosB (A), FosB (B) at ang ratio na FosB / ΔFosB transcript (C) ay ipinahayag bilang mean ± ...

Ang pagpapaubaya na may kaugnayan sa pagpapatibay sa mga cFos na inudyok ng cocaine sa NAc

Kabaligtaran ng regulasyon ng mga produktong gene ng ΔFosB na kumakatawan sa isang tugon sa parmakolohiko sa cocaine anuman ang passive o volitional na pangangasiwa, ang regulasyon ng cFos sa mga subregion ng NAc ay malakas na naimpluwensyahan ng konteksto ng self-administration ng cocaine kung ikukumpara sa mga hayop na tumatanggap ng cocaine sa pamamagitan ng passive yoked infusions. Ang pagkakalantad sa cocaine ay nagpataas ng mga antas ng protina ng cFos (109-126%) kapwa sa NAc shell at core na may acute o chronic na pangangasiwa sa mga grupo ng AY at CY ( Fig. 5A-B ). Gayunpaman, nang ang mga cocaine infusions ay ibinigay sa isang paraan na depende sa tugon sa mga hayop na nagbibigay ng sarili, ang tugon na ito ay nabawasan (sa 55%) sa NAc shell ( F _4,60 = 9.14, p < 0.001), at nabigong makabuluhang pataasin ang cFos sa NAc core ( F _4,57 = 5.92, p < 0.001). Sa CPu, ang tolerance sa cocaine-induced cFos ay nabuo sa pamamagitan ng alinman sa chronic passive o volitional cocaine administration ( Fig. 5C ), at ang cFos induction sa mga hayop na AY (164%) ay nabawasan (sa 45-57%) sa parehong grupo ng CY at CSA ( F _4,67 = 13.29, p < 0.001), katulad ng pag-unlad ng tolerance sa induction ng ΔBlg. protein sa lahat ng 3 striatal subregions. Kaya, ang reinforcement-related tolerance sa cocaine-induced cFos ay partikular na nangyari sa mga mesolimbic region ng striatum. Sa lahat ng 3 striatal regions, ang pagtaas sa cFos ay hindi natagpuan sa mga hayop na self-administering ng saline at nabigong magtagal pagkatapos ng 24 oras na WD.

Ang regulasyon ng cFos kaagad pagkatapos ng pangangasiwa ng cocaine at sa 24 h WD. Ang mga antas ng protina ng cFos (52-58 kDa) sa mga daga ng control (Control, Saline SA), sa mga daga na natanggap ng pasibo na yosiya ng cocaine acutely (AY) o magkasunod na (CY), at sa mga daga na sumasailaw. ...

Pakikipag-ugnayan sa pagitan ng pag-inom ng cocaine, cFos at ΔFosB sa mga subriyon ng striatum

Dahil ang dami ng self-administration ng cocaine ay iba-iba sa bawat indibidwal na hayop at sa kanilang mga kapareha, inihambing namin ang dami ng paggamit ng cocaine sa induction ng cFos, FosB, at ΔFosB protein levels sa pamamagitan ng multiple linear regression analyses (tingnan ang Supplemental Table 1 para sa mga resulta ng lahat ng potensyal na ugnayan). May mga makabuluhang ugnayan sa pagitan ng paggamit ng cocaine at mga antas ng cFos sa mga daga na nakatanggap ng acute cocaine administration sa pamamagitan ng passive infusions, at ang mga ugnayang ito ay magkaiba sa dorsal at ventral striatal subregions. Sa NAc core, ang induction ng cFos kaagad pagkatapos ng 4 na oras ng acute IV cocaine administration ay malakas at negatibong nauugnay sa paggamit ng cocaine, habang ang isang katulad ngunit hindi gaanong mahalagang relasyon ay natagpuan sa NAc shell ( Fig. 6 ). Sa kabaligtaran, ang induction ng cFos ay positibong nauugnay sa paggamit ng cocaine sa CPu. Walang mga makabuluhang ugnayan sa pagitan ng paggamit ng cocaine (aktibo man o passive) at mga antas ng protina ng ΔFosB o ΔFosB sa anumang striatal subregion. Gayunpaman, mayroong isang malakas na positibong ugnayan sa pagitan ng mga antas ng cFos at ΔFosB sa NAc shell 24 oras pagkatapos ng cocaine, ngunit sa mga hayop lamang na nakatanggap ng cocaine sa pamamagitan ng kusang-loob na pangangasiwa sa sarili ( Larawan 7 ), at sa kabila ng katotohanan na ang pangkalahatang antas ng cFos ay hindi nagbago sa 24 oras na WD. Ang mga katulad na trend ( p < 0.07) para sa mga positibong ugnayan sa pagitan ng mga antas ng cFos at ΔFosB protein ay natagpuan kaagad pagkatapos ng 4 na oras ng pangangasiwa sa sarili ng cocaine sa NAc core, at sa CPu ng mga hayop na unang beses na nakatanggap ng cocaine (AY group).

Ang ugnayan na tiyak sa rehiyon sa pagitan ng paggamit ng cocaine at cFos immunoreactivity pagkatapos ng talamak na cocaine (AY). Ang porsyento na pagtaas sa cFos immunoreactivity ay negatibong nakakaugnay sa paggamit ng cocaine sa panghuling sesyon sa NAc core (A) at positibong nakakaugnay ...

Ang makabuluhang ugnayan sa pagitan ng cFos at ΔFosB sa shell ng NAc sa mga hayop na nangangasiwa sa sarili. Ang porsyento na pagtaas sa immunoreactivity ng CFos ay positibong nakakaugnay sa immunoreactivity ng ΔFosB matapos ang 24 h WD sa cocaine self-administering ...

Pagtalakay

Sa kasalukuyang pag-aaral, sinuri namin ang mga epekto ng talamak at talamak na intravenous cocaine exposure o talamak na self-administration sa regulasyon ng mga antas ng ΔFosB, ΔFosB, at cFos sa NAc shell, NAc core, at CPu striatal subregions. Patuloy na natuklasan ng mga nakaraang pag-aaral na ang ΔFosB ay tumataas lamang pagkatapos ng paulit-ulit na pagkakalantad, at hindi pagkatapos ng talamak na pagbibigay ng cocaine gamit ang passive IP cocaine injections ( Hope et al. 1994 , Nye et al. 1995 ; Chen et al. 1995 ). Katulad nito, natuklasan namin na ang talamak na IV cocaine exposure ay nagpataas ng ΔFosB sa lahat ng striatal subregions na sinuri, kahit na ito ay ibinigay sa isang volitional o passive na paraan. Gayunpaman, ang isang malaking pagkakaiba mula sa mga nakaraang pag-aaral ay ang talamak na pagbibigay ng cocaine ay nagpataas ng mga antas ng protina ng ΔFosB sa parehong NAc core at CPu, at lumapit sa kahalagahan sa NAc shell ( p < 0.1). Ang isang posibleng paliwanag para sa pagkakaibang ito ay maaaring ang dosis at/o tagal ng pagkakalantad sa cocaine, dahil ang mga daga sa AY group ay nakatanggap ng maraming IV cocaine infusions sa loob ng 4 na oras na sesyon na nagresulta sa kabuuang paggamit ng cocaine na mula 25.5 hanggang 57.5 mg/kg sa bawat hayop, na higit na lumampas sa dosis na 10-20 mg/kg na karaniwang ginagamit sa isang bolus IP injection ( Hope et al. 1994 ; Lee et al. 2006 ). Bukod pa rito, ang cocaine ay ibinigay sa pamamagitan ng mas direktang IV route ng administrasyon na nagbubunga ng mas mataas na peak levels ng cocaine at dopamine sa utak na nagpapatuloy sa buong sesyon, samantalang ang mga epektong ito ay karaniwang humihina sa loob ng isang oras pagkatapos ng IP injection ( Bradberry, 2002 ). Kaya, ang kakayahan ng ΔFosB na maipon pagkatapos ng isang acute exposure sa cocaine ay malamang na nakadepende sa parehong lakas at tagal ng cocaine stimulus na ginamit sa kasalukuyang pag-aaral. Sa anumang pangyayari, ang natuklasan na ang ΔFosB ay maaaring maipon pagkatapos ng isang exposure sa cocaine ay nagpapahiwatig na ang ΔFosB ay maaaring magdulot ng mga epekto nito nang mas mabilis kaysa sa naunang inaakala, posibleng resulta ng isang paunang self-administration binge.

Kapansin-pansin, ang dami ng akumulasyon ng ΔFosB ay nagkaiba sa pagitan ng dorsal at ventral striatal na mga rehiyon sa paglipas ng chronic cocaine administration. Sa NAc core, ang dami ng ΔFosB na natagpuan kaagad pagkatapos ng huling araw ng chronic administration (0 h WD) ay higit sa doble ng dami na natagpuan pagkatapos ng acute administration, at ang mas maliit na pagtaas ng ΔFosB sa NAc shell ay umabot lamang sa significance pagkatapos ng chronic administration, hindi alintana kung ang cocaine ay self-administered o natanggap sa pamamagitan ng passive yoked infusion. Ang mga pagtaas sa chronic cocaine administration ay malamang na sumasalamin sa akumulasyon ng mataas na matatag na ΔFosB protein dahil nanatili ang mga ito nang hindi bababa sa 24 na oras pagkatapos ng huling exposure. Sa kabaligtaran, ang malalaking pagtaas sa dami ng ΔFosB sa CPu ay nabigong magkaiba sa acute o chronic exposure, na posibleng sumasalamin sa isang ceiling na ginawa ng acute exposure sa rehiyon ng utak na ito. Gayunpaman, kahit na sa CPu, ang akumulasyon ng ΔFosB protein ay malamang na nag-ambag sa patuloy na pagtaas ng mga antas ng ΔFosB pagkatapos ng chronic exposure, dahil ang malaking tolerance ay nabuo sa cocaine-induced mRNA para sa ΔFosB sa lahat ng 3 rehiyon ng utak na may chronic administration.

Ang talamak na pagbibigay ng IV cocaine ay nagpataas din ng mga antas ng full length FosB protein, na may mas malaking pagtaas sa CPu at NAc shell kaysa sa NAc core. Gayunpaman, ang mRNA para sa ΔFosB ay na-induce ng halos 10 beses sa NAc shell, at wala pang 5 beses sa CPu at NAc core. Malaking tolerance ang nabuo sa kakayahan ng cocaine na mag-induce ng parehong mRNA at protina para sa ΔFosB na may talamak na pagbibigay, bagama't nanatili ang mas mababang induction ng ΔFosB protein at maaaring makipagkumpitensya sa ΔFosB para sa mga AP-1 binding partner. Ang relatibong ratio ng ΔFosB/ΔFosB mRNA ay nabawasan din ng pagbibigay ng talamak na cocaine dahil sa medyo mas mataas na induction ng ΔFosB, na naaayon sa mga nakaraang ulat gamit ang amphetamine ( Alibhai et al. 2007 ). Kabaligtaran sa mga nakaraang natuklasan sa paulit-ulit na paggamot sa amphetamine, ang pagbawas sa relatibong ratio ng ΔFosB/ΔFosB mRNA ng talamak na cocaine ay nanatili pagkatapos ng talamak na pagbibigay, na sumasalamin sa medyo mas mataas na residual induction ng ΔFosB kaysa sa ΔFosB.

Ang katotohanan na ang mga antas ng ΔFosB ay tumataas kahit pagkatapos ng talamak na paggamit ng cocaine at tagal ng pagbibigay na mas tipikal sa intravenous na paggamit ng droga ng tao ay may mahahalagang implikasyon para sa proseso ng adiksyon. Samakatuwid, ang ΔFosB ay maaaring mag-ambag sa aktibidad ng pagbubuklod ng AP-1 sa paunang paggamit ng cocaine kung ang sapat na dosis ay ibinibigay sa sarili. Gayunpaman, ang ΔFosB ay makikipagkumpitensya sa parehong ΔFosB at cFos para sa aktibidad ng pagbubuklod ng AP-1, na humahantong sa downstream gene expression at neuroplasticity na naiiba sa talamak na pagbibigay kapag ang ΔFosB ay mataas na may malaking nabawasang cFos at ΔFosB. Samakatuwid, ang ΔFosB ay maaaring magkaroon ng mas malaking epekto pagkatapos ng talamak na pagbibigay ng cocaine dahil sa parehong mas malaking akumulasyon sa ventral striatum at nabawasang kompetisyon para sa mga kasosyo sa pagbubuklod ng AP-1 sa parehong dorsal at ventral striatum. Dahil ang striatal-specific over-expression ng ΔFosB ay nagpapataas ng motibasyon para sa cocaine ( Colby et al. 2003 ), ang ganitong mabilis na akumulasyon ng ΔFosB na may paunang pagkakalantad sa cocaine ay maaaring magpatuloy sa paggamit ng cocaine sa mga pinakaunang yugto ng proseso ng adiksyon. Bukod dito, ang ganitong kitang-kita at laganap na ekspresyon ng ΔFosB sa buong striatum na may matinding pagkakalantad ay magpapabago sa aktibidad ng pagbubuklod ng AP-1 sa paraang maaaring mapadali ang pagbuo ng mga mapilit na gawi sa pamamagitan ng maagang pakikipag-ugnayan ng mga dorsal striatal circuit ( Belin at Everitt, 2008 ).

Kung isasaalang-alang ang katatagan ng mga isoform ng ΔFosB, ang mga antas ng ΔFosB ay nanatiling mataas nang 24 oras pagkatapos ng huling sesyon ng pagbibigay ng cocaine, na naaayon sa mga nakaraang pag-aaral gamit ang talamak na intravenous na pagbibigay ng cocaine ( Pich et al. 1997 ; Perotti et al. 2008 ). Natuklasan ng iba pang mga pag-aaral gamit ang passive experimenter administration ng IP cocaine injections na ang akumulasyon ng ΔFosB ay maaaring magpatuloy sa loob ng 1-2 linggo ng withdrawal ( Hope et al. 1994 ; Brenhouse at Stellar, 2006 ; Lee et al. 2006 ), bagama't wala kaming nakitang ebidensya para sa mga pagbabagong ito 3 linggo pagkatapos ng paghinto sa pagbibigay ng cocaine. Sama-sama, iminumungkahi ng mga pag-aaral na ito na ang akumulasyon ng ΔFosB ay maaaring magpatuloy sa medyo maikling panahon ng withdrawal (< 3 linggo), at direktang nakakatulong sa patuloy na paggamit ng cocaine, ngunit maaaring hindi direktang nakakatulong sa mas malaking posibilidad ng pagbabalik sa dati sa matagal na withdrawal. Gayunpaman, ang ΔFosB immunoreactivity ay natukoy sa mga striatal neuron na naglalaman ng D1 receptor pagkatapos ng 30 araw na withdrawal mula sa paulit-ulit na cocaine sa mga daga ( Lee et al. 2006 ). Ang ganitong cell-specific sampling ay maaaring mas sensitibo sa natitirang akumulasyon ng ΔFosB kaysa sa pagsusuri ng buong tisyu na ginamit sa kasalukuyang pag-aaral, o marahil ang mga pagbabago sa ΔFosB ay mas matagal lamang na nagpapatuloy sa mga daga kaysa sa mga daga. Posible rin na ang ΔFosB ay nagdudulot ng isang kaskad ng mga pangyayaring transkripsyonal na humahantong sa pangmatagalang mga pagbabago sa morpolohiya tulad ng pagbuo ng dendritic spine sa mga striatal neuron na naglalaman ng D1 ( Lee et al. 2006 ; Maze et al. 2010 ). Kaugnay nito, maraming target ng ΔFosB kabilang ang Cdk5 at NFκB ang tumataas pagkatapos ng talamak na cocaine, at ang mga salik na ito ay maaaring magbago sa circuitry ng nucleus accumbens sa pamamagitan ng mga pagbabago sa istruktura at/o paggana ng neuronal ( Ang et al. 2001 ; Benavides at Bibb, 2004 ; Nestler, 2008 ). Samakatuwid, posible na ang patuloy na akumulasyon ng ΔFosB sa panahon ng withdrawal ay hindi kinakailangan para sa pangmatagalang epekto nito sa pag-uugali sa pag-inom o paghahanap ng droga sa hinaharap, ngunit sa halip ay maaaring kumakatawan sa isang "molecular switch" na nagti-trigger ng maraming proseso ng cellular na nagpapadali sa paglipat sa mas adik na mga estado ng biyolohikal ( Nestler et al. 2001 ).

Natuklasan sa kasalukuyang pag-aaral na ang akumulasyon ng ΔFosB na dulot ng cocaine ay hindi naiimpluwensyahan ng kusang-loob na kontrol sa paggamit ng cocaine sa mga hayop na nagbibigay ng sarili na naaayon sa mga nakaraang pag-aaral gamit ang mga immunohistochemical na pamamaraan at maraming droga na ginagamit ( Perotti et al. 2008 ; Pich et al. 1997 ). Ipinapahiwatig nito na ang pagtaas ng ΔFosB at ΔFosB na dulot ng cocaine ay malamang na nauugnay sa pharmacological na tugon sa cocaine o iba pang mga downstream na kaganapan ng monoaminergic receptor signaling. Kabaligtaran ng ΔFosB, natuklasan namin na ang pag-unlad ng tolerance sa cFos na dulot ng cocaine ay malaki ang naimpluwensyahan ng kusang-loob na kontrol sa paggamit ng cocaine sa NAc, ngunit hindi sa CPu. Samakatuwid, ang tolerance sa cFos na dulot ng cocaine sa NAc ay nabigong mangyari sa mga hayop na tumatanggap ng cocaine nang pasibo sa pamamagitan ng chronic yoked infusion kung ihahambing sa acute yoked infusion . Ang mga natuklasang ito ay lubhang naiiba sa maraming ulat ng tolerance sa psychostimulant-induced cFos sa NAc kapag ang mga gamot ay ibinibigay sa pamamagitan ng passive IP injection ( Hope et al. 1994 ; Nye et al. 1995 ; Chen et al. 1995 , 1997 ; Alibhai et al. 2007 ). Dahil ang tolerance sa cFos sa mga hayop na self-administering ng cocaine ay kahawig ng ilang pag-aaral na may paulit-ulit na IP injection, ang kakulangan ng tolerance sa chronic intravenous yoked administration ay maaaring may kaugnayan sa stress na nauugnay sa maramihan at hindi mahuhulaan na yoked cocaine injections ( Goeders 1997 ). Ang pagkawala ng tolerance sa ventral sa halip na dorsal striatum ay magiging naaayon sa isang piling epekto sa mga limbic circuit na kasangkot sa mga motivational at emosyonal na tugon. Bukod pa rito, bagama't nangyari ang tolerance sa induction ng cFos sa mga hayop na self-administering ng cocaine, nanatili ang malaking ~50% na pagtaas sa cFos protein sa NAc shell kaagad pagkatapos ng kanilang huling sesyon ng self-administration, at isang trend ( p < 0.1) para sa pagtaas ng cFos ang naganap din sa core. Ang mga dahilan para sa pagkakaibang ito ay malamang na sumasalamin sa mga pagkakaiba sa pagitan ng IP injection at multiple IV infusions sa loob ng 4 na oras gaya ng tinalakay sa itaas. Ang natitirang induction ng cFos sa NAc pagkatapos ng chronic cocaine self-administration ay isang nobelang natuklasan na pumipilit sa muling pagsasaalang-alang ng papel nito sa proseso ng adiksyon, kung saan ang AP-1 complexes na naglalaman ng cFos, ΔFosB at FosB ay magkakasamang magkakasama sa ilang lawak pagkatapos ng chronic exposure.

Dahil sa mga kamakailang ebidensya na ang cFos ay direktang nababawasan ng akumulasyon ng ΔFosB sa dorsal striatum ( Renthal et al. 2008 ), kapansin-pansin na ang mga cFos na dulot ng cocaine sa CPu ay kahalintulad ng pagtaas ng ΔFosB na may talamak na pagkakalantad sa cocaine. Ang isang posibilidad ay ang akumulasyon ng ΔFosB na may talamak na pagbibigay ay nangyayari nang huli na sa 4 na oras na sesyon upang makaapekto sa induction ng cFos, habang ang presensya nito 24 na oras pagkatapos ng cocaine sa mga hayop na ginagamot nang may talamak na paggamot ay humahadlang sa induction ng cFos na may kasunod na pagkakalantad sa cocaine. Ang ideyang ito ay naaayon sa isang trend (p = 0.067) para sa isang katamtamang positibong ugnayan sa pagitan ng mga antas ng cFos at ΔFosB sa CPu na may talamak na pagbibigay ng cocaine (0 h WD). Ang ideyang ito ay naaayon din sa malakas na positibong ugnayan sa pagitan ng induction ng cFos at paggamit ng cocaine sa CPu ng mga hayop na may talamak na paggamit ng yoke. Ang mga natuklasang ito ay nagmumungkahi na, katulad ng ΔFosB, ang tugon ng cFos ay maaaring sumasalamin sa dosis ng cocaine na natanggap. Gayunpaman, sa NAc, ang mas malaking akumulasyon ng ΔFosB na may talamak na yoked cocaine administration ay hindi maaaring magpaliwanag sa kakulangan ng tolerance sa cFos response sa mga hayop na ito. Bukod dito, bagama't ang tolerance sa cFos induction ay kitang-kita sa mga hayop na nagbibigay ng sarili, ang malakas na positibong ugnayan sa pagitan ng mga natitirang cFos at ΔFosB levels sa NAc shell pagkatapos ng 24 na oras na withdrawal ay hindi sumusuporta sa isang negatibong interaksyon sa pagitan ng cFos at ΔFosB sa ventral striatum. Ang isa pang pagkakaiba mula sa datos ng CPu ay ang cFos sa NAc core ay negatibo sa halip na positibong nauugnay sa paggamit ng cocaine kaagad pagkatapos ng talamak na pangangasiwa ng cocaine, na maaaring magpakita ng isang within-session tachyphylaxis na nangyayari na may mas mataas na dosis ng pagkakalantad sa ventral striatum.

Sa pangkalahatan, ang mga natuklasan mula sa kasalukuyang pag-aaral ay nagpapahiwatig na ang cFos, FosB, at ΔFosB ay sumasailalim ng natatanging mga pattern ng pang-rehiyon pagkatapos ng talamak at talamak na intravenous cocaine administration. Ang mga pattern na expression na ito ay natatangi na nakasalalay sa parehong tagal at dami ng pagkakalantad sa droga, at ang pagpapahintulot sa cocaine-sapilitan na cFos ay lubos na nakasalalay sa volitional self-administration ng cocaine. Ipinakikita rin ng mga resulta na ang ΔFosB ay maaaring maipon sa parehong talamak at talamak na pangangasiwa ng cocaine sa pamamagitan ng intravenous injection, pagsuporta sa ideya na ang akumulasyon ng ΔFosB ay maaaring maging mahalaga sa mga unang proseso na nagtataguyod ng pagtaas ng pag-uugaling naghahanap ng cocaine at nag-ambag sa pagbuo ng pagkalulong sa cocaine. Sa huli, mahalagang maunawaan kung paano ang ΔFosB ay maaaring hindi tuwirang nakakaimpluwensya sa patuloy na pagnanasa sa droga sa pag-alis sa pamamagitan ng medyo maiksing impluwensya sa pagpapahayag ng gene sa panahon ng paggamit ng cocaine at mga maagang pag-iwas. Ang mga pagsusumikap upang matukoy ang iba't ibang mga target na downstream at ang mga epekto nito sa neuronal morphology at / o pag-andar ay sa huli ay linawin ang papel ng ΔFosB at iba pang mga nauugnay sa Fos na may kaugnayan sa pagpapahayag ng pag-uugali.

Karagdagang materyal

Dapat Talahanayan S1

Karagdagang Talahanayan 1. Pangkalahatang resulta ng ugnayan para sa mga linear regressional analyses. Ang tatlong kaliwang panel ay naglalaman ng mga ugnayan sa pagitan ng paggamit ng cocaine at mga antas ng cFos (itaas na panel), ΔFosB (gitnang panel), o ΔFosB (ibabang panel). Ang tatlong kanang panel ay naglalaman ng mga ugnayan sa pagitan ng cFos at ΔFosB (itaas na panel), cFos at ΔFosB (gitnang panel), at ΔFosB at ΔFosB (ibabang panel). Ang mga relatibong rehiyon ng utak at mga punto ng oras ng WD ay ipinapakita para sa bawat indibidwal na pagsusuri, kasama ang kaukulang r- at p-values. *p<0.05, ^T 0.1>p>0.05.

Mag-click dito upang tingnan.^{(2.8M, tif)}

Pagkilala

Ang mga may-akda ay nagpapahayag ng mga hindi pagkakasundo ng interes tungkol sa gawaing ito. Ang gawaing ito ay suportado ng pagbibigay ng NIH ng DA 10460 at DA 08227, at sa pamamagitan ng Wesley Gilliland Professorship sa Biomedical Research.

Ginagamit ang mga pagdadaglat

CPu
caudate-putamen
NAc
nucleus accumbens
AY
talamak na pamatok
CY
talamak na pamatok
CSA
Pangangasiwa sa cocaine
WD
umurong
IV
intravenous
IP
intraperitoneal.

Mga sanggunian

Alibhai IN, Green TA, Potashkin JA, Nestler EJ. Regulasyon ng fosB at ΔfosB expression ng mRNA: Sa pag-aaral ng vivo at sa vitro. Utak Res. 2007; 1143: 22-33. [PMC free article] [PubMed]
Ang E, Chen J, Zagouras P, Magna H, Holland J, Schaeffer E, Nestler EJ. Ang induction ng nuklear na kadahilanan ng nuklear-κB sa nucleus ay tinatanggap ng talamak na pangangasiwa ng cocaine. J Neurochem. 2001; 79: 221-224. [PubMed]
Bachtell RK, Choi KH, Simmons DL, Falcon E, Monteggia LM, Neve LN, Self DW. Papel ng ekspresyon ng GluR1 sa nucleus ay nagpapatibay sa mga neuron sa pag-sensitibo sa cocaine at pag-uugaling naghahanap ng cocaine. Eur J Neurosci. 2008; 27: 2229-2240. [PubMed]
Belin D, Everitt BJ. Ang cocaine seeking habits ay depende sa dopamine-dependent serial connectivity na nagli-link sa ventral sa dorsal striatum. Neuron. 2008; 57: 432-441. [PubMed]
Benavides DR, Bibb JA. Tungkulin ng Cdk5 sa pag-abuso sa droga at pagiging plastik. Ann NY Acad Sci USA. 2004; 1025: 335-344. [PubMed]
Ben-Shahar O, Ahmed SH, Koob GF, Ettenberg A. Ang paglipat mula sa kinokontrol upang mapilitang paggamit ng gamot ay nauugnay sa pagkawala ng pagiging sensitibo. Utak Res. 2004; 995: 46-54. [PubMed]
Bradberry CW. Mga dinamika ng extracellular dopamine sa talamak at talamak na pagkilos ng cocaine. Neuroscientist. 2002; 8: 315-322. [PubMed]
Brenhouse HC, Stellar JR. c-Fos at ΔFosB ay naiiba na binago sa natatanging mga subregions ng nucleus accumbens shell sa mga daga na may sensitibo sa cocaine. Behav Neurosci. 2006; 137: 773-780. [PubMed]
Chen J, Nye HE, Kelz MB, Hiroi N, Nakabeppu Y, Sana BT, Nestler EJ. Ang regulasyon ng ΔFosB at FosB-tulad ng mga protina sa pamamagitan ng electroconvulsive seizure at paggamot sa cocaine. Mol Pharmacol. 1995; 48: 880-889. [PubMed]
Chen J, Kelz MB, Sana BT, Nakabeppu Y, Nestler EJ. Talamak na antigens na may kaugnayan sa Fos: matatag na variant ng ΔFosB sapilitan sa utak sa pamamagitan ng talamak na paggamot. J Neurosci. 1997; 17: 4933-4941. [PubMed]
Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Sarili DW. Ang striatal cell type-specific overexpression ng ΔFosB ay nagpapabuti ng insentibo para sa cocaine. J Neurosci. 2003; 23: 2488-2493. [PubMed]
Edwards S, Whisler KN, Fuller DC, Orsulak PJ, Sarili DW. Mga pagbabago na nauugnay sa pagkagumon sa D₁ at D₂ Ang mga tugon sa pag-uugali ng dopamine receptor kasunod ng talamak na pangangasiwa sa cocaine. Neuropsychopharm. 2007a; 32: 354-366. [PubMed]
Edwards S, Graham DL, Bachtell RK, Sarili DW. Ang pagpapaubaya sa rehiyon na tiyak na pag-tolerate ng cocaine-regulasyon na cory na nakasalalay sa phosphorylation ng protina kasunod ng talamak na pangangasiwa sa sarili. Eur J Neurosci. 2007b; 25: 2201-2213. [PubMed]
Goeders NE. Isang papel na neuroendocrine sa pampalakas ng cocaine. Psychoneuroendocrinol. 1997; 22: 237-259. [PubMed]
Greybiel AM, Moratalla R, Robertson HA. Ang amphetamine at cocaine ay nag-udyok sa pag-activate ng gamot na tiyak na gamot sa c-fos gene sa striosome-matrix compartments at limbic subdivision ng striatum. Proseso Natl Acad Sci USA. 1990; 87: 6912-6916. [PMC free article] [PubMed]
Graham DL, Edwards S, Bachtell RK, DiLeone RJ, Rios M, Self DW. Ang dinamikong aktibidad ng BDNF sa mga accolins ng nucleus na may paggamit ng cocaine ay nagdaragdag ng pangangasiwa sa sarili at muling pagbabalik. Nat Neurosci. 2007; 10: 1029-1037. [PubMed]
Pag-asa B, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Ang regulasyon ng kagyat na maagang expression ng gene at AP-1 na nagbubuklod sa daga ng nucleus na tinatanggap ng talamak na cocaine. Proseso Natl Acad Sci USA. 1992; 89: 5764-5768. [PMC free article] [PubMed]
Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. Pagtuturo ng isang mahabang-buhay AP-1 complex na binubuo ng mga binagong Fos-tulad ng mga protina sa utak sa pamamagitan ng malalang cocaine at iba pang mga talamak na paggamot. Neuron. 1994; 13: 1235-1244. [PubMed]
Sana BT. Cocaine at ang AP-1 transcription factor complex. Ann NY Acad Sci. 1998; 844: 1-6. [PubMed]
Jorissen HJMM, Ulery PG, Henry L, Gourneni S, Nestler EJ, Rudenko G. Dimerization at mga katangian na nagbubuklod ng DNA sa salik ng transkripsyon ΔFosB. Biochemistry. 2007; 46: 8360-8372. [PubMed]
Kelz MB, Chen J, Carlezon WA, Jr, et al. Ang pagpapahayag ng salik ng transkripsiyon ΔFosB sa utak ay kumokontrol sa pagiging sensitibo sa cocaine. Kalikasan. 1999; 401: 272-276. [PubMed]
Kufahl PR, Zavala AR, Singh A, Thiel KJ, Dickey ED, Joyce JN, Neisewander JL. c-Fos expression na nauugnay sa muling pagsasama ng pag-uugaling naghahanap ng cocaine sa pamamagitan ng mga cue na may kondisyon na tugon-contingent. Synaps. 2009; 63: 823-835. [PMC free article] [PubMed]
Lee K, Kim Y, Kim AM, Helmin K, Nairn AC, Greengard P. Cocaine-sapilitan na dendritic spine formation sa D1 at D2 dopamine receptor-naglalaman ng medium spiny neuron sa nucleus accumbens. Proseso Natl Acad Sci USA. 2006; 103: 3399-3404. [PMC free article] [PubMed]
Maze I, Covington HE, III, Dietz DM, LaPlant Q, Renthal W, Russo SJ, Mekanikal M, Mouzon E, Neve RL, Haggarty SJ, Ren YH, Sampath SC, Hurd YL, Greengard P, Tarakovsky A, Schaefer A, Nestler EJ. Mahalagang tungkulin ng histone methyltransferase G9a sa plasticity na sapilitan ng cocaine. Science. 2010; 327: 213-216. [PMC free article] [PubMed]
McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. ΔFosB: isang molekular na switch para sa pang-matagalang pagbagay sa utak. Mol Brain Res. 2004; 132: 146-154. [PubMed]
Neisewander JL, Baker DA, Fuchs RA, Tran-Nguyen LTL, Palmer A, Marshall JF. Ang expression ng protina ng fos at pag-uugali na naghahanap ng cocaine sa mga daga pagkatapos ng pagkakalantad sa isang kapaligiran ng pamamahala sa cocaine. J Neurosci. 2000; 20: 798-805. [PubMed]
Nestler EJ, Barrot M, Sarili DW. ΔFosB: Isang matagal na molekular na switch para sa pagkagumon. Proseso Natl Acad Sci USA. 2001; 98: 11042-11046. [PMC free article] [PubMed]
Nestler EJ. Mga mekanismo ng transkripsyon ng pagkagumon: papel ng ΔFosB. Phil Trans R Soc B. 2008; 363: 3245-3255. [PMC free article] [PubMed]
Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Mga parmakolohiyang pag-aaral ng regulasyon ng talamak na may kaugnayan sa FOS na may kaugnayan sa antigen sa cocaine sa striatum at nucleus accumbens. J Pharmacol Exp Ther. 1995; 275: 1671-1680. [PubMed]
Perrotti LI, Hadeishi Y, Ulery PG, Barrot M, Monteggia L, Duman RS, Nestler EJ. Induction ng ΔFosB sa mga istruktura na may kaugnayan sa utak pagkatapos ng talamak na stress. J Neurosci. 2004; 24: 10594-10602. [PubMed]
Perrotti LI, Weaver RR, Robison B, et al. Mga natatanging mga pattern ng ΔFosB induction sa utak sa pamamagitan ng mga gamot ng pang-aabuso. Synaps. 2008; 62: 358-369. [PMC free article] [PubMed]
Paxinos G, Watson GC. Ang utak ng daga sa stereotaxic coordinates. 4th. New York: Akademikong Press; 1998.
Pich EM, Pagliusi SR, Tessari M, Talabot-Ayer D, van Huijsduijnen RH, Chiamulera C. Karaniwang neural substrates para sa mga nakakahumaling na katangian ng nikotina at cocaine. Science. 1997; 275: 83-86. [PubMed]
Renthal W, Carle TL, Maze I, et al. MediFosB mediates epigenetic desensitization ng c-fos gene pagkatapos ng talamak na pagkakalantad ng amphetamine. J Neurosci. 2008; 28: 7344-7349. [PMC free article] [PubMed]
Wallace DL, Vialou V, Rios L, et al. Ang impluwensya ng DeltaFosB sa nucleus ay tumutugon sa likas na pag-uugali na may kaugnayan sa gantimpala. 2008; 28: 10272-10277. [PMC free article] [PubMed]
Young ST, Porrino LJ, Iadarola MJ. Ang Cocaine ay nagpapahiwatig ng striatal c-Fos-immunoreactive protein sa pamamagitan ng dopaminergic D₁ mga receptor. Proseso Natl Acad Sci USA. 1991; 88: 1291-1295. [PMC free article] [PubMed]
Zhang J, Zhang L, Jiao H, Zhang Q, Zhang D, Lou D, Katz JL, Xu M. c-Fos pinapadali ang pagkuha at pagkawala ng cocaine-sapilitan persistent pagbabago. J Neurosci. 2006; 26: 13287-13296. [PubMed]