VTA'da uyarıcı sinapslarda ilaçla uyarılmış güçlenme

Ungless ve meslektaşları tarafından öncü bir çalışma 2001 Tek bir kokaine maruz kalmanın, beyin dilimlerinde 24 saat sonra ölçülen VTA DA nöronları üzerindeki uyarıcı sinapslarda sinaptik kuvvetin artmasına neden olduğunu göstermiştir (Ungless ve ark.,, 2001). Bu, AMPA aracılı uyarıcı postsinaptik akıntıların (EPSC) NMDA aracılı EPSC'ler (AMPA / NMDA oranı olarak adlandırılan) üzerindeki oranındaki bir artış olarak ölçülmüştür. Daha sonra elektrikle uyarılmış LTP'nin kokainle muamele edilmiş farelerde uyarıcı VTA sinapslarında tıkandığı, bununla birlikte LTD'nin güçlendirildiği gösterilmiştir. Bu gözlemler ve bir takım diğer elektrofizyolojik önlemler, gözlenen plastiklikteki değişimin potansiyel olarak sinaptik olarak uyarılmış LTP ile benzer mekanizmaları paylaştığını göstermiştir (Ungless et al., 2001). O zamandan beri, amfetamin, morfin, etanol, nikotin ve benzodiazepinler dahil diğer suistimal ilaçlarının uygulanmasının, VTA'da suistimal potansiyeli olmayan psikoaktif ilaçlarla görülmeyen bir etkisi olan sinaptik kuvvetinde artışlara neden olabileceği gösterilmiştir. (Saal ve diğ., 2003; Gao ve diğ. 2010; Tan ve diğ. 2010). Bu gözlem, kötüye kullanılan tüm ilaçlar tarafından VTA içindeki hücresel tepkilerin yakınsamasını gösterir ve bağımlılığın altında yatan başlangıç ​​nöroadaptasyonlarının tetiklenebileceği olası bir sinir mekanizması sağlar.

Şarta bağlı olmayan ilaç uygulamasının VTA sinaptik plastisitesi üzerindeki etkisi, en azından 5 süren, ancak 10 günden daha az süren geçici olarak ifade edilir ve davranışsal duyarlılığın başlangıçtaki gelişimi ile pozitif korelasyon gösterdiği ancak ifadesiyle korelasyon gösterdiği gösterilmiştir. (Ungless ve diğ., 2001; Saal ve diğ., 2003; Borgland ve diğ. 2004). Kokain kendi kendine verilirse sonuç, VTA'daki plastisite kalıcı hale geldiğinden ve 90 günlerinde bile geri çekilme halinde tespit edilebildiğinden, sonuç farklıdır. (Chen ve diğerleri, 2008).

VTA DA hücreleri üzerinde glutamaterjik sinapsların güçlendirilmesi, muhtemelen NAc'de kötüye kullanılan ilaçların hücre dışı DA'yı arttırma kabiliyetiyle bağlantılıdır. (Di Chiara ve Imperato, 1988)Potansiyel olarak, ilaç-işaret birliklerinin “damgalanması” nın meydana geldiği “patolojik” ödül öğrenmenin başlatılmasını potansiyel olarak temsil eder. Nitekim, bir ipucu-ödül ilişkisinin edinilmesi sırasında VTA DA nöronlarında glutamaterjik sinaptik kuvvette NMDA reseptörüne bağlı artışlar bildirilmiştir (Stuber et al., 2008ve yakın zamanda, kokainin, PFC'nin aksine NAc'ye yansıyan VTA nöronlarının AMPA / NMDA oranını seçici olarak arttırdığı doğrulandı (Lammel ve ark., 2011); NAc içindeki dopamin geçişinin bir Pavlovian derneği devralması için kritik olduğu iyi bir şekilde tespit edilmiştir. (Kelley 2004). Bu nedenle, VTA DA nöronlarının güçlendirilmesinin, muhtemelen erken kokaine bağlı davranışsal tepkiler için gerekli olabilecek ve bağımlılığın altında kalan uzun vadeli adaptasyonları tetikleme kapasitesine sahip olabilecek bir ilişkisel öğrenme süreci olan LTP'ye benzer sinirsel kodlamayı temsil etmesi olabilir. Yine de bağımlı devletin kendisini temsil etmiyor. Diğerleri tarafından önerildiği gibi, bağımlılık yaratan uyuşturucular, bir ilacın organizmaya verdiği değeri “aşmak” için beyin ödüllendirme devresini birlikte seçebilir. (Kauer ve Malenka, 2007).

İlacın neden olduğu plastiklikteki VTA'ya ilgili glutamaterjik projeksiyonların kökenleri tam olarak açıklanmamıştır. Bir çalışma, hem VTA'nın hem de pedunculopontin çekirdeğinin (PPN) çıkıntılarıyla hedeflenen VTA glutamaterjik sinapslarının, kokainden arttırılmış güçlenme gösterdiğini, ancak sadece PPN afferentlerinden girdi alan sinapsların Δ ile kuvvetlendirildiğini ortaya koymuştur.⁹-tetrahidrokanabinol (THC) (İyi ve Lupica, 2010). Bu nedenle, ilaca bağlı güçlenmeye dahil olan belirli glutamaterjik afferentlerin, söz konusu ilaca göre değişebileceği ve ayrıca VTA'daki tüm ilaçla uyarılan uyarıcı plastisite için belirli bir çıkıntının ortak olduğu durumda olabilir; ikincisi henüz belirlenmedi. TVTA, PFC, amigdala ve subtalamik çekirdek (Geisler ve Wise, 2008birçoğunun VTA DA nöronlarının patlama ateşini etkilediği gösterilmiştir (Grillner ve Mercuri, 2002). Optogenetik teknikleri kullanan gelecekteki deneyler, çeşitli suistimal ilaçlarına cevap olarak gözlenen VTA sinapslarında ilaçla uyarılmış güçlenmeden sorumlu olan özel projeksiyonların belirlenmesine yardımcı olabilir ve bu nedenle bu nöroadatasyonun kesinliğine ışık tutmaktadır.

VTA'da uyarıcı sinapsta ilaçla uyarılmış sinaptik plastisitenin altında yatan mekanizmalar

Orta beyin DA nöronlarında elektrikle indüklenen LTP'de olduğu gibi, hem kokain hem de nikotin tarafından indüklenen VTA'da sinaptik kuvvetin artışı olduğu gösterilmiştir. NMDA reseptörü aktivasyonuna bağlı (Bonci ve Malenka, 1999; Ungless ve diğ., 2001; Mao ve diğ. 2011). Buna karşılık, kokainle uyarılmış güçlenmenin sürdürülmesinin yakın zamanda protein kinaz M activity'nin aktivitesini gerektirdiği gösterilmiştir (Ho ve ark., 2012) otonom olarak aktif bir protein kinaz C (PKC) izoformu iken, ilaç-naif farelerin VTA DA nöronlarındaki ani-zamanlamaya bağlı LTP, geleneksel PKC izoformlarına (Luu ve Malenka, 2008). Nikotin durumunda, VTA sinaptik güçlenmesi, somatodendritik a4®2 nikotinik asetilkolin reseptörleri (nAChR'ler) (Mao ve diğ.) Tarafından aracılık edilen DA nöronlarının uyarılmasını gerektirir. 2011). Nikotin kaynaklı presinaptik glutamat salınımının artması, muhtemelen NMDA reseptörlerinin aktivasyonunun artmasıyla, bu özel sinaptik plastisitenin uyarılmasına da katkıda bulunur (Mao ve diğ., 2011).

Kokainle uyarılmış sinaptik plastisitenin altında yatan mekanizmalar hakkında, diğer istismar ilaçlarının neden olduğu plastikliklere nazaran daha fazla şey bilinmektedir. Orta beyin dilimleri için kokain uygulaması, dakika içinde NMDA reseptörü iletiminin kuvvetlenmesiyle sonuçlanır ve NR2B içeren NMDAR'ların, D'nin aktivasyonunu gerektiren bir mekanizma yoluyla sinapslara sokulması yoluyla yapılması teklif edilir.₅ reseptörler ve yeni protein sentezi (Schilstrom ve ark., 2006; Argilli ve diğerleri, 2008). Orexin A'nın, hem hızlı kokaine bağlı NR2B içeren reseptörlerin yerleştirilmesi hem de artan AMPA / NMDA oranları için gerekli olduğu gösterilmiştir; buna göre oreksin₁ reseptör antagonisti SB334867'in kokaine duyarlılık gelişimini önlediği gösterilmiştir (Borgland et al., 2006). NMDA reseptörü alt ünite ekspresyonundaki değişikliklere ek olarak, sinapslardaki yüksek GluR1 içeren (GluR2-eksik) AMPA reseptörlerinin kokain maruziyetinden en geç 3 s sonra gözlendiğie (Argilli ve diğ., 2008). Bu gözlem, diğer son kanıtlarla birleştirildiğinde, yüksek iletken GluR2 eksikliği bulunan reseptörlerin sinaptik eklenmesinin VTA'da kokaine bağlı sinaptik güçlenmenin ekspresyonuna katkıda bulunduğuna dair hipoteze yol açmıştır (Dong ve ark.,, 2004; Bellone ve Luscher, 2006; Mameli ve diğ. 2007; Brown ve diğ. 2010; Mameli ve diğ. 2011), yorumlar için bakın (Kauer and Malenka, 2007; Kurt ve Tseng, 2012). Bu GluR2-eksik AMPA reseptörlerinin sokulması, VTA DA nöronlarında NMDA reseptörü transmisyonuna bağlıdır çünkü DA nöronlarında fonksiyonel NMDA reseptörleri bulunmayan farelerde bulunmaz (Engblom ve ark.,, 2008; Mameli ve diğ. 2009). benGluR2 eksik AMPA reseptörlerinin kullanılması, benzersiz özelliklere sahip oldukları için önemlidir; bunlar kalsiyum geçirgendirler, GluR2 içeren reseptörlerden daha fazla tek kanallı iletkenliğe sahiptirler ve bu nedenle sinaptik aktarımı değiştirmek için büyük kapasiteye sahiptirler (Isaac ve diğ., 2007). Bu nedenle, VTA'ya GluR2 eksik AMPA reseptörlerinin sokulması, kötüye kullanılan ilaçların, uyuşturucu kullanımının ilk aşamalarının altındaki plastik uyarlamaları başlatabileceği olası bir mekanizmayı temsil eder..

GluR2-eksik AMPA reseptörlerinin VTA uyarıcı sinapslarına eklenmesinin, artık ilaçların nikotin ve morfin gibi çoklu sınıflardan ve DA VTA nöronlarının optogenetik aktivasyonuna uygulanmasına cevap olarak gerçekleştiği gösterilmiştir. (Brown ve diğ., 2010). Tkalsiyum geçirgen GluR2-eksik AMPA reseptörlerinin eklenmesinin, VTA sinapslarının ilaçla uyarılmış güçlenmesi altında yatan evrensel bir mekanizmayı temsil ettiği önerisine yol açtı.Brown ve diğ. 2010), amfetamin için veriler mutlaka bu hipotez ile tutarlı olmamasına rağmen (Faleiro ve ark., 2004). Dahası, GluR2-eksik AMPA reseptörleri içe doğru rektifiye olur ve bu nedenle + 40 mV'de çok az akım iletir, bunların sokulmaları yalnız başına AMPA / NMDA oranlarında ilaçla uyarılmış artışları açıklayamaz. Oldukça lokalize bir glutamat kaynağı (kafesli glutamatın iki-foton fotolizi) tarafından uyandırılan üniter sinaptik yanıtları ölçen yeni bir çalışma, AMPA reseptörünün aracılık ettiği EPSC'leri etkilemenin yanı sıra, kokain maruziyetinin üniter NMDA reseptörü aracılı EPSC'leri de (Mameli et ark., 2011bu nedenle, bu senaryoda AMPA / NMDA oranlarının arttırılabileceği olası bir mekanizma sağlar (oranın paydasını düşürerek). Bu henüz başka suistimal ilaçlarıyla araştırılmayacak.

GluR2-eksik AMPA reseptörlerini içeren GluR2'in ilaca bağlı değişimi, VTA'da mGluR1 reseptörlerinin aktivasyonu ile tersine çevrilebilir (Bellone ve Luscher, 2006; Mameli ve diğ. 2007). Böylece, mGluR1 aracılı AMPA reseptörleri değişimi, VTA sinapslarının ilaçla uyarılmış güçlenmesinin neden doğada geçici olduğunu, 5'i sürdüğünü, ancak 10 günlerini geçici olarak açıkladığını açıklayabilen bir mekanizma sağlar (Ungless ve ark.,, 2001; Mameli ve diğ. 2007). Gerçekten de, VTA'daki mGluR1 işlevi, kokain uygulamasından önce 24 saat azaltıyorsa, o zaman kokaine bağlı içe doğru düzeltme, 7 günlerinin ötesinde devam eder (Mameli ve diğ., 2007, 2009). Bu nedenle, kokainin uyarılmış sinaptik kuvvetlendirmenin neden VTA'da devam ettiğine dair olası bir açıklama, kokainin kendi kendine tatbikatını takiben (şarta bağlı olmayan uygulamanın aksine), kokainin kendi kendine tatbikatının VTA'da mGluR1 sinyalinin depresyonuna yol açabileceği olabilir.

VTA'da inhibe edici sinapslarda ilaçla uyarılmış sinaptik plastisite

Exitatör sinapslar, VTA DA nöronlarında, suiistimal ilaçların koşulsuz olarak uygulanmasından etkilenen tek sinaps değildir. VTA'daki inhibe edici sinapslar ayrıca DA nöronlarının ateşlenme hızını kontrol etmede kritik bir role sahiptir, bu nedenle GABAerjik sinapslardaki plastisite, DA iletimini büyük ölçüde etkileme kapasitesine sahiptir. Aslında, kokain, morfin ve etanolün tümü VTA'da inhibe edici sinaptik plastisiteyi etkileyebilir (Melis ve ark., 2002; Liu ve diğ. 2005; Nugent ve diğ. 2007). Tekrarlanan kokaine maruz kalma in vivo 5 – 7 günleri için GABA aracılı sinaptik akımların genliğinde bir azalmaya neden olur, Böylece, GABAerjik inhibisyonun gücünü azaltarak, VTA hücrelerinde LTP indüksiyonunu kolaylaştırır. (Liu ve diğ., 2005). Daha sonraki çalışmalar bu inhibisyonun mekanizmasını ortaya koymaktadır. GABAergic synapsesinde endokannabinoid bağımlı LTD ERK1 / 2'in aktivasyonunu içeren (Pan ve ark., 2008, 2011). GABA_A VTA dopamin nöronları üzerindeki reseptör sinapsları, aynı zamanda, NMDA'ya bağımlı LTP (LTP olarak adlandırılan) gösterir._GABA) yüksek frekanslı stimülasyona cevap olarak (Nugent ve ark., 2007). Bu LTP_GABA VTA dilimlerinde 2 ve / veya 24 s sonra yoktur in vivo morfin, nikotin, kokain veya etanol verilmesi (Nugent ve ark., 2007; Guan ve Ye, 2010; Niehaus ve diğ. 2010). Etanol durumunda LTP'nin önlenmesi_GABA μ-opioid reseptörü aracılık eder (Guan ve Ye, 2010) Uyarıcı sinapslardaki sinaptik güçlendirme ile birlikte, bu LTP kaybı_GABA ilaca maruz kaldıktan sonra VTA DA nöronlarının ateşlenmesini arttırmalıdır.

Yavaş GABA bulaşının da son zamanlarda kötüye kullanım ilaçlarından etkilendiği gösterilmiştir.. Bu nedenle, GABA'nın kabiliyetini önemli ölçüde zayıflatmak için tek bir doz metamfetamin veya kokain yeterlidir._B VTA GABA nöronunun kontrol edildiğinde ateşlenmesini kontrol eden reseptörler ex vivo 24 saat sonra (Padgett ve diğ., 2012). Metamfetamin kaynaklı yavaş inhibitör postsinaptik potansiyelin (IPSC) kaybı GABA’nın azalmasından kaynaklanmaktadır._B reseptör-G proteini, protein kaçakçılığındaki değişikliklerden dolayı içe doğru doğrultulan potasyum kanalı (GIRK) akımlarına bağlanmıştır ve presinaptik GABA'nın duyarlılığında önemli bir azalma eşlik etmektedir_B VTA'nın GABA nöronlarındaki reseptörler. GABA üzerindeki ilaca bağlı etkilerin aksine_A bu GABA depresyonunu sinaps ediyor_BR-GIRK sinyali, enjeksiyondan sonra günlerce devam eder (Padgett ve ark., 2012).

VTA DA hücrelerinde ilaçla uyarılmış güçlenmenin davranışsal ilişkileri

Daha önce belirtildiği gibi, VTA DA nöronlarında koşulsuz ilaç uygulamasının sinaptik plastisite üzerindeki etkisi, geçici olarak eksprese edilir, en az 5, ancak 10 günden daha az sürer ve davranışsal duyarlılığın başlangıçtaki gelişimi ile pozitif korelasyon gösterdiği, ancak bunun ifadesiyle pozitif korelasyon gösterdiği gösterilmiştir. (Ungless ve diğ., 2001; Saal ve diğ., 2003; Borgland ve diğ. 2004). VTA sinapslarının ilaçla uyarılmış kuvvetlendirmenin hipotezini desteklemek için, davranışsal hassasiyetin indüklenmesini temsil ettiği, glutamat antagonistlerinin VTA içi intra-tatbik edilmesi, ilaçların lokomotor hassaslaştırıcı özelliklerini azaltır ve (Carlezon et al. 1997; Carlezon ve Nestler, 2002). NR2A- ve B-içeren NMDA reseptörü tutulumunun güçlü kanıtı, farmakolojik inhibisyonun AMPA / NMDA oranlarında hem sensitizasyon gelişimini hem de ilişkili kokaine bağlı artışı önlediğini gözlemleyerek sağlanır (Schumann ve ark.,, 2009). Bununla birlikte, NR1 veya GluR1 (orta beyin DA nöronlarına seçici) veya global GluR1 silme hedefli silinmesi olan fareler bozulmamış davranış hassasiyeti sergilemekte ve yine de kokain muamelesinden sonra bozulmuş AMPA reseptörü akımları göstermektedir (Dong ve ark. 2004; Engblom ve diğ., 2008). GluR1 nakavt farelerde CPP ve şartlandırılmış lokomotor davranışının bulunmadığının gözlemlenmesiyle ilave bir bükülme sağlanmıştır (Dong et al., 2004) ve kokain CPP'nin tükenmesi farelerde orta beyin DA nöronlarını hedef alan GluR1 delesyonu olmayan farelerde yoktur (Engblom ve ark., 2008), NR1 nakavt farelerde kokain CPP'nin eski haline getirilmesi ve davranışsal duyarlılık ifadesi zayıflatılır (Engblom ve ark., 2008; Zweifel ve diğ., 2008). Bu nedenle, mutant farelerde potansiyel gelişimsel tazminat uyarısı ve / veya olası tam silinmeme durumlarında bile, DA nöronlarının ilaçla uyarılmış güçlenmesi ve davranışsal duyarlılığın yönetilmesiyle ilgili sinirsel işlemlerin birbirinden ayrılması mümkündür. Aksine, VTA sinapslarının güçlendirilmesinin, uyuşturucuya bağlı ipuçlarına teşvik edici belirginliğin atfedilmesine katkıda bulunabileceği olabilir.

Şarta bağlı olmayan ilaç tatbikatının ardından sinaptik değişikliklerin ölçülmesi, bağımlılığın asıl hastalık durumu hakkında bilgi vermekle sınırlıdır. İnsan durumuyla daha alakalı olan, sinaptik plastisitedeki değişikliklerin şarta bağlı ilaç tatbikatı, örneğin operant kendi kendine tatbikatı sonrasında ölçüldüğü çalışmalardır. Bu bağlamda, kokainin kendi kendine tatbik edilmesiyle indüklenen VTA DA hücrelerinin sinaptik olarak güçlendirilmesi, 3 aylarını yoksun bırakma süresine dayanan ve tükenme eğitimine dirençli olduğu gösterilen benzersiz bir şekilde kalıcıdır (Chen ve ark., 2008). Bu nedenle, başlangıçta geçici bir olay olduğu öne sürülmesine rağmen, VTA'daki uyuşturucuyla uyarılmış plastikliğin, uzun süreli olma kapasitesine sahip olduğu, uygulama yönteminin (şarta bağlı olmayan bir şeye karşı) uzun ömürlülüğünün kritik bir belirleyicisi olduğunu gösterdiği görülmektedir. . Bu, çalışmadaki boyunduruk kontrollerinin AMPA / NMDA oranında benzer bir artış göstermediği gözlemiyle desteklenmektedir; bunun, plastisiteyi harekete geçiren ipucu-ödül veya eylem-sonuç ilişkisinin öğrenilmesi olduğunu ileri sürmek. Buna karşılık, gıda veya sukrozun benzer parametreler altında kendi kendine tatbikatı, 7 için kalıcı olan, ancak kokain tarafından indüklenene kıyasla belirgin şekilde geçici olan, yoksunluğa 21 gün kalmadan devam eden AMPA / NMDA oranlarında artışlar meydana getirir. 2008). Gıda kaynaklı plastikliğin kalıcılığının eksikliği, kokain tarafından indüklenen sinaptik güçteki değişimin, sadece işlemsel kendi kendine idare paradigmasında yer alan araçsal veya işaret ödülü öğrenme süreçlerinin sinirsel bir temsili olmadığını göstermektedir. kendiliğindendaha ziyade, ilaç-işaret birliklerinin patolojik olarak güçlenmesini temsil eden, ilaca özgü bir etki. Daha önce de belirtildiği gibi, ödül öngören ipuçlarının, VTA'da AMPA / NMDA oranlarında bir artışa neden olduğu, ancak kalıcı olmasa da, ödül öğreniminde uyarıcı sinaptik fonksiyonun bu modifikasyonunun rolünü desteklediği bulunmuştur (Stuber ve ark.,, 2008).

İlginçtir ki, AMPA / NMDA oranındaki artışın büyüklüğü enjeksiyon sayısına bakılmaksızın benzerdir (tekli veya çoklu), uygulama protokolü (koşullu ve koşulsuz) ve erişimin uzunluğu (sınırlı erişim ve uzatılmış erişim) (Borgland ve ark., 2004; Chen ve diğerleri, 2008; Mameli ve diğ. 2009). Bu, VTA DA hücrelerinde gözlenen AMPA / NMDA oranındaki artışın potansiyel olarak izin verilen bir olay olduğunu, belki de sürekli maruz kalma ile muhtemelen artacak olan altta yatan nöropatolojinin başlatılmasını temsil etmenin aksine “dikkat” olduğunu gösterir.

NAc'de uyarıcı sinapslarda ilaçla uyarılmış plastiklik

VTA'dan farklı olarak, tek bir kokain enjeksiyonu, daha sonra 24 saat sonra ölçüldüğünde, NAc'de sinaptik kuvvette artışlara neden olmaz (Thomas ve diğ., 2001; Kourrich ve diğerleri, 2007). Bu gözlem ve tekrarlanan uygulama ve geri çekilme ile takip eden çift yönlü zaman çizelgesiNAc'de ilaca bağlı plastikliğin VTA'da gözlenenden belirgin şekilde farklı olduğunu göstermektedir. Aslında, tekrarlanan kokain enjeksiyonları uygulandığında (davranışsal duyarlılığa neden olacak şekilde), son uygulamadan sonra 24 saat ölçüldüğünde NAc kabuk sinapslarında AMPA / NMDA oranında bir azalma gözlenir.n (Kourrich ve diğerleri, 2007). Tekrarlanan kokainden kaynaklanan bu sinaptik depresyonun VTA'daki plastikliğe bağlı olduğu görülüyor; VTA'da mGluR1 fonksiyonunun seçici bir şekilde kesilmesi üzerine, NAc sinapslarının aynı depresyonuna neden olmak için sadece tek bir kokain enjeksiyonu gerekir (Mameli ve ark., 2009). TBu çalışmanın yazarları, artan VTA projeksiyonlarının uyarılmasının, DA'nın arttırılmış bir salınımı yoluyla NAc'de DA ve glutamatın rastlantısal salınımını kolaylaştıracağını iddia ediyor.. Bu daha sonra, devre uyarılabilirliğini etkileyerek veya hücre içi sinyal işlemlerini entegre ederek NAc'da yerel plastisitenin uyarılması eşiğini değiştirebilir (Mameli ve diğ., 2009).

NAc sinapslarının akut geri çekilme sırasındaki depresyonunun fonksiyonel önemi bu aşamada belirsizdir. Muhtemel bir açıklama, NAc orta dikenli nöronların (MSN) depresyonunun doğal ödüllendirici uyaranlara karşı tepkisini azaltması, dolayısıyla akut yok etme sırasında yaşanan anhedonyaya katkıda bulunması olabilir. Ayrıca, AMPA / NMDA oranında gözlenen azalmanın, NR2B içeren NMDA reseptörlerinin (bu nedenle oranın paydasını artırarak) kokaine maruz kalma sonrasında NAc kabuğunda yeni sessiz sinapsların oluştuğu tespit edildiğinde, membran yerleştirilmesinin bir sonucu olabilir. (Huang ve diğ., 2009). AMPA reseptörünün aracılık ettiği akımların olmadığı durumlarda fonksiyonel NMDA reseptörünün aracılık ettiği akımları ifade eden sessiz glutamaterjik sinapsların, sinaptik aktarımın güçlendirilmesinde artış kapasitesine sahip olduğu düşünülmektedir (Isaac ve ark. 1995). Bir kez üretildiğinde, bu sessiz sinapslar, AMPA reseptörlerinin alımını kolaylaştırabilir ve böylece uyarıcı sinaptik aktarımı geliştirebilir. Bu, AMPA reseptörlerinin yüzey seviyesindeki artışları ve NAc'da uzun süreli çekme esnasında gözlemlenen AMPAR / NMDAR oranını açıklamak için olası bir mekanizma sağlar (Boudreau ve Kurt, 2005; Boudreau ve diğ., 2007; Kourrich ve diğerleri, 2007; Conrad ve diğ. 2008). NAc'deki NR2B içeren NMDA reseptörleri, bu alt birimin siRNA'nın yıkılması farelerde morfin CPP'yi önlediği, ancak davranışsal duyarlılaştırmayı önlediğinden, ilaç-bağlam ilişkilerinin oluşumunda rol oynayabilir (Kao ve ark.,, 2011).

Kokaiden farklı olarak, aralıklı etanol maruziyetinin tekrarlanan bir rejimi, son maruz kalmadan sonra 24 saat ölçüldüğünde daha önce LTD-indükleyen bir stimülasyon protokolüne cevap olarak sinapsların kuvvetlenmesiyle sonuçlanır (Jeanes ve ark., 2011). Bu NMDA'ya bağlı güçlenme, 48'in geri çekilme h saatinden sonra dağıldığı ve LTP'nin ya da LTD'nin indüklenemediği gibi geçicidir (Jeanes et al., 2011). Yazarlar, NAc plastisitesindeki bu gibi güçlü değişiklikleri, bu işlemin etanolün neden olduğu nöroadaptasyonlardaki potansiyel öneminin bir göstergesi olarak yorumluyorlar. Ayrıca, psikostimulanlardan farklı olarak, etanol NMDA reseptörlerinde etkili olabilir, bu nedenle doğrudan glutamaterjik sinyallemeyi etkileme kapasitesine sahiptir.

NAc'da bir geri çekilme süresi sonrasında gözlenen sinaptik güçlenme

Akut çekilme sırasında gözlenen depresyonun aksine, NAc kabuk sinapslarının kuvvetlenmesi, tekrarlanan kokain veya morfin uygulamasından 10-14 gün çekilmesinden sonra gözlenir (Kourrich ve ark., 2007; Wu ve diğ. 2012). Ayrıca, 7 gününün tek bir kokain uygulamasından çekilmesinden sonra, dopamin D'yi ifade eden hem çekirdek hem de kabuk NAc nöronlarında, mEPSC'lerin genliğinde bir artış ve yüksek frekanslı stimülasyon (HFS) tarafından indüklenen bir LTP kaybı bulunur.₁ reseptör (Pascoli ve diğerleri, 2012). TSinaptik plastisiteyi indükleme kabiliyetindeki değişimine metaplastisite denir. Kokain kaynaklı metaplastisite ayrıca, kokainin kendi kendine tatbikatından çekilmesinin ardından da gözlenmektedir. Bu nedenle, kendi kendine uygulanan kokain olan ve ardından 3'in nesli tükenme veya yoksunluk haftalarını izleyen fareler, in vivo PFC'nin uyarılmasından sonra NAc çekirdeğinde LTP geliştirme kabiliyetindeki eksiklik. Bu gözlem, fEPSP amplitüdünün kuvvetlendirilmesini gösteren giriş-çıkış eğrisinde sola doğru bir kayma ile eşlik etti (Moussawi ve ark., 2009). NAc sinapslarının potansiyellenmesi, kendi kendine tatbikattan sonra uzun süreli bir yoksunluk döneminin ardından artan AMPA aracılı akımlar şeklinde de gözlenmektedir (Conrad ve ark., 2008). Toplu olarak, bu veriler NAc'de sinaptik güçlenmenin ya geri çekilme süresinin bir fonksiyonu olarak ya da ilk kokain uygulamasından bu yana zamanın bir fonksiyonu olarak geliştiğini göstermektedir. Yakın zamanda yapılan bir çalışmada, MEPSC'lerin sıklığında benzer artışlar D'de gözlendiğinden, ikinci yorumu desteklemektedir.₁ tekrarlayan kokain uygulamasının ardından uzun süren bir geri çekilme periyodunun olmamasına veya bulunmamasına rağmen farelerde reseptör eksprese eden MSN'ler (Dobi ve ark., 2011). Bu nedenle, NAc'de glutamaterjik iletimdeki değişikliklere yol açan olayların gelişmesi biraz zaman alıyor gibi görünmektedir.

Belirli AMPA alıcı alt birimlerinin bu değişime katkısı, çekilme aşamasına ve uygulama yöntemine göre değişir; 10 – 21 hem pasif hem de kendi kendine tatbikattan çekilme GluR2 içeren AMPA reseptörleri AMPA iletimindeki değişikliklerden sorumlu görünüyor (Boudreau ve Kurt, 2005; Boudreau ve diğ., 2007; Kourrich ve diğerleri, 2007; Ferrario ve diğ. 2010) 21 günlerinin ötesinde GluR2 eksik AMPA reseptörleri sinapslara eklenir. Son bulgu, sadece kokain kendi kendine verildiğinde ortaya çıkmış gibi görünmektedir (Conrad ve ark., 2008; McCutcheon ve diğ. 2011), yine de bakın (Mameli ve ark., 2009). GluR2-eksik AMPA reseptörlerinin iletkenliğinin artması göz önüne alındığında, bunların yerleştirilmesinin, kokain kendi kendine tatbikatının neden olduğu NAc sinapslarının depresyonuna tepki olarak ortaya çıkması, böylece gelecekte kokain arayışını tetikleyen uyarıcı girdilere karşı MSN duyarlılığının artmasıyla sonuçlanması olabilir. Gerçekten de, NAc'de GluR2 eksik AMPA reseptörlerinin bloke edilmesi, inkübe edilmiş işaret kaynaklı kokain arayışının ekspresyonunu önler (Conrad ve ark., 2008) ve AMPA veya kokain tarafından indüklenen kokain arayanlar ayrıca GluR1 mRNA'nın antisens oligonükleotitlerinin NAc'ye enjekte edilmesiyle de bloke edilir (Ping ve ark., 2008).

Çekilme sonrası uyuşturucu mücadelesi sinaptik güçlenmeyi depresyona döndürür

Koşullu olmayan bir uygulamadan çekildikten sonra NAc'de kokainin indüklediği AMPA reseptör alt birimlerinin sinaptik kuvvetindeki ve yüzey ekspresyonundaki artış, daha sonra, başka kokain enjeksiyonlarının uygulanmasından sonra tersine çevrilir (yeniden yükleme) (Thomas ve ark., 2001; Boudreau ve diğ., 2007; Kourrich ve diğerleri, 2007; Ferrario ve diğ. 2010). Bu nedenle, sinaptik depresyon, bu kokain enjeksiyonundan sonra 24 saat ölçüldüğünde NAc kabuğunda bir kez daha gözlenir (Thomas ve ark., 2001), yine de bakın (Pascoli ve ark., 2012). Davranışsal olarak, bunun duyarlılık ifadesiyle korele olduğu ve en azından amfetamin durumunda, postsinaptik AMPA reseptörlerinin GluR2'e bağlı endositozuna bağımlı olduğu ve (> Brebner et al., 2005). AMPA reseptörlerinin yüzey ekspresyonunda kokain tehdidinin ardından azalma, 7 günlerinde olduğu gibi geçicidir, yüzey ekspresyonu, kontrol edilmeyen kokainle ön işlemden geçirilmiş sıçanlarla karşılaştırılabilir seviyelere düzelir (Ferrario et al., 2010). Bu haliyle, kokain maruz kalma ve geri çekilme tarihçesinin NAc'de sinaptik plastisite yönünü kolayca değiştirebildiği anlaşılmaktadır.

Kısa süre önce D'deki kortiko-akumbal sinapsların güçlenmesi arasında doğrudan bir bağlantı yapıldı.₁ 7 gün çekilmesinden ve duyarlılığın ifadesinden sonraki reseptör pozitif hücreler. Daha önce belirtildiği gibi, 7 gününün tek bir kokain uygulamasından çekilmesinden sonra, bu sinapsların hem çekirdek hem de kabukta kuvvetlendirildiği (mEPSC genliğinde bir artışla ölçüldüğü gibi) ve HFS tarafından indüklenen LTP azalır. Aynı D üzerindeki sinaps için bulunamadı₂ reseptör pozitif hücreler (Pascoli ve ark., 2012). Optogenetik olarak ters çevrildiğinde in vivo LTD'yi tetiklediği bilinen bir protokolle, D'de kortiko-accumbal sinapslar₁alıcı-pozitif pozitif hücrelerde azalmış mEPSC'ler görülmüştür ve lokomotor duyarlılık ifadesi önlenmiştir. Önemli olarak, HFS'nin LTP'yi indükleme yeteneği bu nöronlara geri yüklendi (Pascoli ve ark., 2012), Böylece, kortiko-akumbal sinapslardaki bu özel sinaptik adaptasyon ile kokaine duyarlılık ifadesi arasında doğrudan bir bağlantı olduğunu gösterir.

Transkripsiyon faktörleri

Transkripsiyon faktörleri, RNA polimeraz II kompleksi ile etkileşime girerek gen transkripsiyonunu düzenlemek için spesifik DNA sekanslarına bağlanan proteinlerdir (Mitchell ve Tjian, 1989). Transkripsiyon faktörleri, çevresel uyarıcılara yanıt olarak uyarılabilir veya bastırılabilir, bu da gen ekspresyonunda ve nihayetinde nöron fonksiyonunda değişikliklere neden olur. Bağımlılıktaki potansiyel rolleri için bir dizi transkripsiyon faktörü tanımlanmıştır, çünkü ekspresyon ve aktivasyonları kötüye kullanılan ilaçlara maruz kalmaları üzerine mezokortikolimbik yolda düzenlenmektedir. OsFosB, olağandışı dengesi nedeniyle özel dikkat çeken bir transkripsiyon faktörüdür. OsFosB, FosB geninin kesik bir ek varyantıdır ve c-Fos, FosB, Fra1 ve tüm Jun ailesi proteinleriyle heterodimerize olan Fra2 dahil olmak üzere diğer Fos familyası üyeleri ile benzerliklerini paylaşır (c-Jun, JunB veya JunD). aktivatör protein-1 (AP-1) transkripsiyon faktörleri (Morgan ve Curran, 1995). Bu diğer Fos ailesi üyeleri, psikostimulanların akut uygulanmasına cevap olarak hızlı bir şekilde striatumda indüklenir, ancak kararsızlıkları nedeniyle bu ifade geçicidir ve saatler içinde bazal seviyelere döner (Graybiel ve ark., 1990; Young ve diğ. 1991; Hope ve ark., 1992). Tersine, ΔFosB, kronik ilaç uygulamasının ardından striatumda birikir ve ekspresyonu, son ilaca maruz kaldıktan sonraki birkaç hafta boyunca devam eder (Hope ve ark., 1994; Nye ve diğ., 1995; Nye ve Nestler, 1996; Pich ve diğerleri, 1997; Muller ve Unterwald, 2005; McDaid ve diğ., 2006). Davranışsal deneylerden elde edilen veriler drugsFosB için kötüye kullanım ilaçlarının yol açtığı bazı kalıcı etkilerde rol oynar. Stripatumdaki ΔFosB'nin aşırı ekspresyonu hem akut hem de kronik kokaine lokomotor yanıtlarının artmasına neden olur ve hem kokain hem de morfinin takviye edici özelliklerini arttırır (Kelz et al., 1999; Colby ve diğ. 2003; Zachariou ve diğ., 2006), ΔFosB inhibisyonu zıt davranışsal etkiler doğururken (Peakman ve ark. 2003). Kötüye kullanılan ilaçların teşvik edici motivasyonel özelliklerini arttırma kabiliyetinden dolayı, bu transkripsiyon faktörünün bağımlılığa geçişi kolaylaştıran “moleküler bir geçişi” temsil ettiği öne sürülmüştür (Nestler, 2008).

cAMP cevap elemanı bağlayıcı protein (CREB), ilaca bağlı plastiklikteki önerilen rolü nedeniyle önemli miktarda araştırmanın odağını oluşturan başka bir transkripsiyon faktörüdür (McPherson ve Lawrence, 2007). CREB her yerde beyinde ifade edilir ve serin 133'teki (Mayr ve Montminy'deki fosforilasyonu ile sonuçlanan çok sayıda hücre içi sinyal yolu ile aktive edilebilir. 2001). Fosforlanmış CREB (pCREB), çeşitli aşağı akış genlerinin transkripsiyonunu kolaylaştıran CREB bağlayıcı protein (CBP) alımını uyarır (Arias ve ark. 1994). pCREB, psikostimülanlara maruz kalması üzerine striatumda hızla indüklenir (Konradi ve ark., 1994; Kano ve diğ., 1995; Walters ve Blendy, 2001; Choe ve diğ. 2002) ve bu kötüye kullanılan ilaçlara davranışsal tepkileri önleyen bir homeostatik mekanizmayı temsil ettiği varsayılmaktadır (McClung ve Nestler, 2003; Dong ve diğ., 2006). Bununla uyumlu olarak, NAc kabuğunda CREB'nin aşırı ekspresyonu, kokainin ödüllendirici özelliklerini, şartlandırılmış bir yer tercihi (CPP) paradigmasında azaltırken, bunun tersi, bu bölgede CREB'nin inhibisyonu üzerine gözlemlenir (Carlezon et al.,, 1998; Pliakas ve diğ., 2001). Benzer şekilde, dorsal striatumda CREB'nin genetik yıkımı veya inhibisyonu, psikostimlantların lokomotor aktivasyon özelliklerine karşı artan duyarlılık sağlayarak, bu hipoteze ek destek sağlar (Fasano ve ark., 2009; Madsen ve diğ. 2012).

CPP deneylerinden elde edilen veriler, en azından kokaine ilişkin olarak, bir ilaç ödülünün olumsuz modülatörü olarak hareket eden CREB fikrini desteklerken, bu, bir aşırı basitleştirme olabilir. NAc kabuğundaki CREB fonksiyonunu değiştirmek için çeşitli teknikler kullanan bir dizi çalışma, CREB'nin inhibisyonunun, kendi kendini idare eden bir paradigmada kokain takviyesini azalttığını ortaya koymuştur (Choi ve diğ., 2006; Green ve diğ. 2010; Larson ve ark. 2011), bu bölgedeki kokain takviyesi, CREB aşırı ekspresyonu ile arttırılırken (Larson ve ark., 2011). Bu farklı bulgular muhtemelen araç ve Pavlovian koşullandırma prosedürleri ile gönüllü arasındaki temel farklardan kaynaklanmaktadır. vs. istemsiz ilaç uygulaması. CPP ilişkisel öğrenme süreçlerini içerir ve ilaç takviyesi yerine bir ilacın hedonik özelliklerinin dolaylı bir ölçütü olduğu düşünülmektedir. kendiliğinden (Bardo ve Bevins, 2000). Gönüllü kendi kendine ilaç verme, bir dizi duygusal faktörden ve NAc'de CREB aktivitesinin, anksiyojenik uyaranlara yanıtları azaltma kabiliyetinden etkilenebilir (Barrot ve ark., 2002) ve depresif davranışları azaltmak (Pliakas ve ark., 2001) kendi kendine ilaç verme eğilimini etkileyebilir. İlginç bir şekilde, CREB'nin PFC'den silinmesi, kokainin kendi kendini yönetme motivasyonunun azalmasına neden olur (McPherson ve ark., 2010), CREB manipülasyonunun davranış üzerindeki etkisinin aynı zamanda farklı beyin bölgeleri için de değişiklik gösterdiğini ortaya koymaktadır. CREB transkriptomunun hücre tipine göre belirgin bir şekilde farklılık gösterdiği göz önüne alındığında, bu belki de şaşırtıcı değildir (Cha-Molstad ve ark., 2004bu nedenle, bu fenotiplere katkıda bulunan CREB'nin aşağı akışında meydana gelen gen ekspresyonundaki değişiklikleri tanımlamak önemli olacaktır. İşlerin daha da karmaşık hale getirilmesi, NAc kabuğundaki CREB'nin nikotin CPP için gerekli olduğu gözlemidir (Brunzell ve ark., 2009Şekil 2, şartlandırılmış nikotin ödülünün altında yatan mekanizmaların, her ikisi de NAc kabuğundaki CREB inhibisyonu ile güçlendirilen, kokain ve morfinin altında yatanlardan farklı olduğunu ileri sürmektedir (Carlezon ve ark. 1998; Pliakas ve diğ., 2001; Barrot ve diğ. 2002).

Epigenetik mekanizmalar

Epigenetiklerin birçok tanımı vardır, ancak sinirbilimde genellikle, temel DNA dizisinde (McQuown ve Wood, değişiklikler ile oluşmayan kromatin modülasyonu yoluyla meydana gelen gen ekspresyonundaki değişiklikler olarak tanımlanır). 2010). Kromatin, hücre içinde paketlendiğinde DNA'nın durumunu tanımlar. Kromatinin temel yinelenen birimi, dört çekirdekli histon çiftlerinden (H147A, H2B, H2 ve H3) oluşan bir oktamer etrafına sarılmış 4 baz çiftlerinden oluşan nükleozomdur. 1997). Bu çekirdek histonların amino terminali kuyrukları, asetilasyon, metilasyon, fosforilasyon, ubikatinasyon ve sumilasyonu (Berger, 2007). Bu fonksiyonel grupların histon kuyruklarından eklenmesi ve çıkarılması, asetil transferazlar, deasetilazlar, metiltransferazlar, demetilaslar ve kinazlar (Kouzaridesler) dahil olmak üzere çok sayıda histon modifiye edici enzim tarafından gerçekleştirilir. 2007). Bu histon modifikasyonları, transkripsiyon faktörlerinin ve transkripsiyonel regülasyonda yer alan diğer proteinlerin işe alınmasının sinyalini verir ve DNA'yı transkripsiyonel makinelere daha az veya daha az erişilebilir kılmak için kromatin konformasyonunu değiştirir (Strahl ve Allis, 2000; Kouzarides, 2007; Taverna ve diğ., 2007). Bu nedenle epigenetik mekanizmalar, çevresel uyarıcıların gen ekspresyonunu ve nihayetinde davranışı düzenleyebildiği önemli bir aracı temsil eder.

Son zamanlarda, kromatin modifikasyonu plastisite ve davranışta ilaca bağlı değişikliklerin altında yatan önemli bir mekanizma olarak kabul edilmiştir (Renthal ve Nestler, 2008; Bredy ve ark., 2010; McQuown ve Wood, 2010; Labirent ve Nestler, 2011; Robison ve Nestler, 2011). Bunun ilk kanıtı, Kumar ve kromatin immünopresipitasyon (ChIP) analizlerini kullanan iş arkadaşlarının, kokainin, striatumdaki spesifik gen promotörlerinde histon modifikasyonlarını indüklediğini göstermek için yapılan deneylerden geldi (Kumar ve ark., 2005). Spesifik olarak, akut kokain uygulaması, H4'in hiperasetilasyonu ile sonuçlandı. cFos destekleyici, kronik uygulama ise H3'in hiperasetilasyonu ile sonuçlandı. BDNF ve Cdk5 destekleyiciler. Histon asetilasyonu, bir asetil grubunun bir histonun temel N-terminal kuyruğuna enzimatik transferini içerir; 1994). Bu, kokainin Fos ailesi transkripsiyon faktörlerinin ekspresyonunu akut bir şekilde artırma kabiliyeti ile tutarlıdır (Graybiel et al., 1990; Young ve diğ. 1991), BDNF ve Cdk5 yalnızca kronik maruz kalmalar üzerine uyarılırken (Bibb ve ark., 2001; Grimm ve diğ. 2003).

Histon hiperketile edilmiş bir duruma, histon deasetilaz (HDAC) inhibitörlerinin uygulanmasıyla deneysel olarak da ulaşılabilir ve bu ilaçlar, histon asetilasyonundaki global artışların kötüye kullanılan ilaçlara davranışsal tepkileri üzerindeki etkilerini incelemek için kullanılmıştır. HDAC inhibitörlerinin sistemik uygulaması, striatum içindeki kokaine cevaben gözlemlenen hiperasetilasyonu sinerjik olarak arttırır (Kumar ve ark., 2005) ve bu, kokainin neden olduğu hareket gücünü ve kokain ödülünü güçlendirir (Kumar ve ark., 2005; Sun ve diğ. 2008; Sanchis-Segura ve diğ., 2009). HDAC inhibisyonu ayrıca etanol ve morfine lokomotor hassasiyetini artırabilir ve morfin CPP'yi kolaylaştırabilir (Sanchis-Segura ve ark., 2009Bununla birlikte, HDAC inhibitörlerinin, tek bir morfine maruz kalmaya karşı duyarlılık gelişimini önlediği de bulunmuştur (Jing ve ark., 2011) ve kendi kendine kokain yönetme motivasyonunu azaltmak (Romieu ve ark., 2008). Bu karşıt bulgular, uygulama protokollerindeki farklılıkları yansıtabilir ve önemli olarak HDAC inhibitörlerinin, her koşulda ilaçlara davranışsal tepkileri ayırt edici olarak kuvvetlendirmediğini kanıtlarlar.

Gen transkripsiyonu üzerindeki izin veren etkileri nedeniyle, HDAC inhibitörleri ayrıca belirli öğrenme türlerini kolaylaştırıcı rol oynayabilir (Bredy et al., 2007; Lattal ve diğ. 2007). Son zamanlarda, daha önce kokain eşleştirilmiş bir ortama yeniden maruz kalmayı takiben bir HDAC inhibitörünün uygulanmasının, kokaine bağlı CPP'nin tükenmesini kolaylaştırabildiği ve bunun muhtemelen NAc'de artan histon H3 asetilasyonu ile ilişkili olduğu gösterilmiştir (Malvaez ve ark.,, 2010). HDAC inhibitörü suberoyililid hidroksamik asidin (SAHA) CPP'nin şartlanma fazı sırasında doğrudan NAc'ye infüze edilmesi koşullandırılmış kokain ödülünü arttırır (Renthal ve ark., 2007), bu bölgedeki HDAC inhibisyonunun, ilacın uygulandığı içeriğe bağlı olarak hem ödülle ilgili öğrenme hem de tükenme öğrenmesini kolaylaştırabileceğini belirten. Diğer deneyler, HDAC5 ve kokain ödülünün modülasyonunda NAc'de yüksek oranda ifade edilen endojen HDAC'nin rolünü ortaya koydu. Kokain uygulaması, fosforilasyonunu ve ardından nükleer ithalatını düzenleyerek HDAC5 fonksiyonunu arttırır ve NAc'de HDAC5'in fosforilasyonu, bir kokain CPP'nin gelişimini bozar (Taniguchi ve ark., 2012). Benzer şekilde, CPP'nin şartlanma fazı sırasında NAc'de HDAC5'in aşırı ekspresyonu, kokain ödülünü hafifletir ve bu etki, NAc'de mutant bir HDAC5 formunun ekspresyonu üzerine tersine çevrilir (Renthal ve ark.,, 2007). HDAC5'in normalde kokainin ödüllendirici özelliklerini artıran ilaca bağlı gen transkripsiyonunu inhibe ederek bu etkileri kullanması mümkündür.

NAc'de kokain maruziyetinin bir sonucu olarak ortaya çıkan kromatin modifikasyonlarının genom çapında analizi, hem CREB hem de ΔFosB'nin aşağı aktığı genlerin promotör bölgelerinde çok sayıda kromatin modifikasyonunu ortaya çıkarmıştır (Renthal ve ark.,, 2009). Bu analiz aynı zamanda, HDAC aktivitesine sahip olan ve diğer hücresel proteinleri deaktive edebilen proteinler olan SIRT1 ve SIRT2 adlı iki sirtuinin yukarı regülasyonunu da ortaya çıkardı. 2005). SIRT1 ve SIRT2'in uyarılması, H3 asetilasyonunun artması ve promFosB'nin gen promotörlerinde artan bağlanması ile ilişkilidir ve bu durum ΔFosB'un aşağı akış hedefleri olduklarını düşündürür (Renthal ve ark., 2009). SIRT1 ve SIRT2'in up-regülasyonunun davranışsal alaka düzeyine sahip olduğu düşünülmektedir; sirtuins NAc MSN'lerinin heyecanını azaltır in vitrosirtuinlerin farmakolojik inhibisyonu kokain ödülünü azaltırken, aktivasyonları kokaine verilen cevapları arttırır (Renthal et al.,, 2009).

HDAC'ler için fonksiyonel rolün yanı sıra, genetik çalışmalar, kötüye kullanılan ilaçlara davranışsal tepkilerin bazılarına aracılık etmede histon asetiltransferazların (HAT'lar) da rol oynadığını ortaya koymuştur. Muhtemelen CBP'nin gen transkripsiyonunu geliştirebildiği en önemli mekanizma, kendi iç HAT aktivitesidir (Bannister ve Kouzarides, 1996) ve son bulgular, ilaca maruz kalma sonucu ortaya çıkan bazı epigenetik değişikliklerde CBP'nin HAT aktivitesini etkilemektedir. Akut kokaine cevap olarak, CBP FosB histon H4'i asitleştirdiği ve FosB'nin ifadesini arttırdığı promoter (Levine ve ark., 2005). CBP için yeterli farelerde haploins, azaltılmış histon asetilasyonu ve FosB ekspresyonu ile sonuçlanan promotere daha az CBP alınmaktadır. Bu aynı zamanda striatumda ΔFosB'nin daha az birikimine tekabül eder ve şaşırtıcı bir şekilde bu fareler, bir kokain tehdidine cevap olarak duyarlılık azalması sergilemektedir (Levine ve ark., 2005). Son zamanlarda, cre-lox rekombinasyon sistemi kullanan Malvaez ve arkadaşları, kokaine bağlı gen transkripsiyonu ve davranışı üzerine özellikle NAc'de bulunan CBP aktivitesinin rolünü araştırdı (Malvaez ve ark. 2011). NAc'de CBP'nin hedefli olarak silinmesinin, hem akut hem de kronik kokaine cevap olarak azalmış histon asetilasyonu ve c-Fos ekspresyonu ile sonuçlandığı ve lokomotor aktivasyonunun azaldığı bildirilmiştir (Malvaez ve ark.,, 2011). Bu farelerde koşullandırılmış kokain ödülü de inhibe edildi; bu, NAc'deki CBP aktivitesinin, ilaca bağlı hafızaların oluşması için önemli olduğuna dair ilk kanıtı sağladı (Malvaez ve ark. 2011).

Son zamanlarda, Kandel laboratuvarından yapılan deneyler, epigenetik mekanizmaların, nikotinin bir "ağ geçidi ilacı" olarak hareket etme varsayımına dayanan yeteneğinin altında yatabileceğini ortaya çıkardı. Kokain maruziyetinden önce nikotin ile kronik olarak önceden tedavi edilen fareler, nikotin içermeyen farelere kıyasla gelişmiş lokomotor duyarlılığı ve kokain ödülü sergiledi (Levine ve diğerleri, 2011). Ek olarak, nikotin ön muamelesi, NAc çekirdeğindeki uyarıcı sinapslarda, yalnızca nikotinle görülmeyen bir etki olan LTP'nin kokaine bağlı LTP depresyonunun artmasına neden oldu. 7 günlük nikotin maruziyetinin neden olduğu histon modifikasyonlarının analizi, H3 ve H4 asetilasyonunun artmış olduğunu gösterdi. FosB striatumda promoter, 7 günlük kokain uygulamasına yanıt olarak belirgin olmayan bir etki. HDAC aktivitesi nikotinle tedavi edilen farelerin striatumunda azaldı, ancak kokainle tedavi edilen farelerde değişmedi. Dikkat çekici bir şekilde, bir HDAC inhibitörünün doğrudan NAc'ye infüzyonu, nikotin ön tedavisinin kokainin etkilerini güçlendirmedeki etkilerini taklit edebildi. Fareler nikotinden önce kokain ile tedavi edildiğinde bu değişikliklerin hiçbiri gözlenmedi ve bu, bu etkilerin geçici özgüllüğünü doğruladı. Bu zarif deneyler dizisi, sigara içiminin neden neredeyse her zaman insan popülasyonunda kokain kullanımından önce geldiğine dair olası bir epigenetik açıklama sağlamıştır (Kandel, 1975; Kandel ve diğ. 1992).

Histon asetilasyonuna ek olarak, histon metilasyonu son zamanlarda kötüye kullanım ilaçlarının indüklediği davranışsal olarak ilgili bir kromatin modifikasyonu olarak kabul edilmiştir (Laplant et al., 2010; Maze ve diğ. 2010, 2011). Histon metilasyonu, bir, iki veya üç metil grubunun histon kuyruklarının N-terminalindeki lizin veya arginin kalıntılarına enzimatik eklenmesini içerir ve modifikasyonun yapısına bağlı olarak transkripsiyonel aktivasyon veya represyon ile ilişkilidir (Rice ve Allis) , 2001). Kokainin neden olduğu histon metilasyonunu inceleyen ilk çalışmalar, hem koşullu olmayan kokaine maruz kalma hem de kokainin kendiliğinden kokaine maruz kalmamasını takiben NAc 9 saatinde sürekli olarak aşağı doğru düzenlenen iki histon metiltransferaz, G9a ve G24a benzeri proteinin (GLP) tanımlanmasına yol açtı. yönetim (Renthal ve diğ., 2009; Maze ve diğ. 2010). Bu aşağı düzenleme, histon H3 lisin 9 (H3K9) ve 27 (H3K27) metilasyonunda benzer düşüşlerle bağlantılıydı. Daha sonra, NAc'de G9a aşırı ekspresyonunun, seçilen genlerin kokaine bağlı ekspresyonunu azalttığı, CPP tarafından ölçüldüğü şekilde kokain ödülünü azalttığı ve normalde tekrarlanan kokaine cevaben gözlenen dendritik omurga yoğunluğundaki artışları önlediği gösterilmiştir (Maze ve ark.,, 2010). Bunun tersi, NAc'deki G9a ekspresyonu inhibe edildiğinde, artmış dendritik omurga yoğunluğu ve arttırılmış kokain ödülü ile sonuçlandı. Bu kokaine bağlı G9a ekspresyonundaki değişikliklerin ve daha sonra H3K9 ve H3K27'teki düşüşlerin osFosB tarafından düzenlendiğine dair kanıtlar vardır (Maze ve ark., 2010). Toplu olarak, bu deneyler, G9a tarafından, kokaine tekrar tekrar maruz kalmanın uzun vadeli davranışsal ve biyokimyasal sonuçlarının bazılarında histon metilasyonu için önemli bir rol tanımladı.

Son zamanlarda, daha önce nispeten kararlı bir heterokromatik işaret olduğu düşünülen histon H3 lisin 9'in (H3K9me3) trimetilasyonunun, akut ve kronik kokaine maruz bırakma yoluyla NAc'de dinamik olarak düzenlendiği gösterilmiştir (Maze ve ark., 2011). Tekrarlanan kokain, özellikle kodlayıcı olmayan genomik bölgelerde zenginleştirilmiş olan baskıcı H3K9me3 bağlanmasında kalıcı azalmalara neden olmuştur (Maze ve ark., 2011). Bu ilk bulgular, tekrarlanan koka maruziyetinin NAc nöronlarında bazı retrotranspoze edilebilir elementlerin silsilemesine yol açabileceğini ve bu yeni epigenetik adaptasyonların davranışsal sonuçlarını tespit etmenin büyük ilgi olacağını göstermektedir.

Bağımlılığın kalıcı doğası göz önüne alındığında, son araştırmalar ayrıca histon modifikasyonuna kıyasla daha stabil bir epigenetik adaptasyon olan DNA metilasyonunun rolünü araştırmıştır. DNA metilasyonu, DNA'daki sistein bazlarına metil gruplarının eklenmesini içerir ve genellikle transkripsiyonel baskı ile ilişkilidir (Stolzenberg ve ark., 2011). 7 gün içinde pasif kokain enjeksiyonu alan ya da 13 gün boyunca kendi kendine tatbik edilen kokain alan farelerin beyinlerinin analizi, son kokaine maruz kalmadan sonra NAc 3 saatinde NA metil 24 saatinde DNA metiltransferaz DNMTXNUMXa'nın aşağı regülasyonunu göstermiştir (Laplant et al. 2010). Buna karşılık, daha fazla kronik kokaine maruz kalma (hem pasif hem de 3 hafta veya daha fazla süre boyunca kendi kendine verilen) ve 28 günlük para çekme süresi sonrasında, dnmt3a mRNA'nın NAc'de anlamlı şekilde arttığı bulundu (Laplant ve ark., 2010). Özellikle NAc'de DNA metilasyonunun / DNMT3a'nın inhibe edilmesinin daha sonra hem CPP'yi hem de lokomotorun kokaine duyarlılığını arttırdığı gösterilmiştir, oysa bunun tersi bu bölgede DNMT3a'nın aşırı ekspresyonunu takiben gözlenmiştir. Ayrıca, NAc'de DNMT3a'nın inhibisyonu ayrıca dendritik omurga yoğunluğunda kokainin neden olduğu artışları da önlemiştir (Laplant et al., 2010). NAc omurga yoğunluğunda kokaine bağlı değişikliklerin davranışsal ilişkisi hala iyi anlaşılmamıştır. İlaca bağlı omurga indüksiyonunu inhibe eden manipülasyonların, kokainin ödüllendirici özelliklerini azalttığı gösterilmiştir (Russo ve ark., 2009; Maze ve diğ. 2010); Bununla birlikte, diğer çalışmalar, spinogenesisin inhibisyonunun kokain ödülünü güçlendirdiğini göstermiştir (Pulipparacharuvil ve ark., 2008; Laplant ve diğ. 2010). Kokainin maruz kalma ve çekilme sürecinde çeşitli dendritik dikenlerin oldukça karmaşık bir düzenlemesini indüklediği görülmüştür (Shen ve ark., 2009), bu farklılıkların, değiştirilen dendritik dikenlerin tipine bağlı olabileceği öne sürülmüştür (Laplant ve ark., 2010).

Burada tarif edilen deneylerden, hücrelerin transkripsiyon potansiyelinin ilaca bağlı düzenlemelerinin, ilaçlara ve ödülle ilgili öğrenmeye davranışsal tepkileri etkileyen anahtar bir mekanizmayı temsil ettiği açıktır. Önemli bir sonraki adım, bu epigenetik değişikliklerden hangisinin insan hastalığı bağımlılığı durumuna en uygun olduğunu belirlemektir. Hem insanlarda hem de hayvanlarda "bağımlılık" üretmek için ilaçlara maruz kalmanın yetersiz olduğu göz önüne alındığında, zorlayıcı uyuşturucu kullanımı ve nüksetme gibi davranışsal bağımlılık işaretlerini daha yakından ölçen modellerin dahil edilmesi anlamlı değer taşıyacaktır.