DeltaFosB регулює запуск колеса (2002)

КОМЕНТАРІ: DeltaFosb - це молекулярний перемикач, який накопичується в головному мозку при хронічному введенні наркотичних засобів, що живуть з високим вмістом жирів, високим вмістом цукру та колеса. Це змінює мозок, щоб викликати сенсибілізацію до будь-якого надмірного споживання. Це фактор транскрипції, який вмикає і вимикає гени, які змінюють структуру і зв'язок у системі винагороди мозку. Висновок: Дані показують вражаючу схожість між наркотичними засобами, що викликають звикання, і колесом, і вказують на важливу роль ΔFosB в регулюванні як природних, так і наркотичних індукцій.

Journal of Neuroscience, 15 вересня 2002, 22 (18): 8133-8138;

Werme M, Messer C, Olson L, Gilden L, Thorén P, Nestler EJ, Brené S.

+ Приналежності автора

1. 1 Відділи неврології і

2. Фізіологія і фармакологія 2, Інститут Каролінської, Стокгольм, S-171 77 Швеція,

3. 3 Відділ психіатрії та центру базової неврології, Техаський Університет Південно-Західного Медичного Центру, Даллас, Техас 75390-9070

абстрактний

ΔFosB є фактором транскрипції, який накопичується в області специфічним чином в мозку після хронічних збурень. Наприклад, повторне введення лікарських засобів зловживання підвищує рівні ΔFosB в смугастому тілі. У даному дослідженні ми проаналізували вплив спонтанної роботи колеса, як модель для природної корисної поведінки, на рівнях Δ.FosB у смугастих регіонах. Більш того, миші, які індуковано перевиражають ΔFosBУ конкретних субпопуляціях стриральних нейронів були використані для вивчення можливої ролі ΔFosB про поведінку під керуванням. Дають щурів Lewis ad libitum доступ до ходових коліс для 30 d охоплював те, що відповідав би N10 км / д і показував підвищений рівень ΔFosB у ядрі accumbens в порівнянні з щурами, що піддавалися заблокованим ходовим колесам. Миші, які перенаправляють ΔFosB вибірково в стриатичних динорфін-вмісних нейронах збільшували їх щоденний пробіг порівняно з контрольними літерологами, тоді як миші, які перенаправляли Δ \ tFosB переважно в стриатичних енкефаліносодержащих нейронах протікали значно менше, ніж контрольні. Дані цього дослідження показують, що, подібно до наркотичних засобів, добровільний запуск збільшує рівні ΔFosB у шляхах нагородження мозку. Крім того, надекспресія ΔFosB в чітко вираженому стритальному виході популяція нейронів збільшує біг поведінки. Тому що попередні роботи показали, що ΔFosB надмірна експресія в межах цієї ж нейрональної популяції збільшує корисні властивості наркотичних засобів, результати цього дослідження показують, що ΔFosB може відігравати ключову роль у контролі як природного, так і індукованого наркотиками винагороди.

МИНУЛІ розділ МАЙБУТНІ розділ

Вступ

ΔFosB належить до сімейства Fos транскрипційних факторів і походить від гена fosb за допомогою альтернативного сплайсингу. На відміну від всіх інших Фос-подібних білків, які мають короткий період напіврозпаду, ізоформи 35 і 37 кДа ΔFosB накопичуються в мозку після специфічного хронічного обурення, імовірно через дуже високу стабільність цих ізоформ (Hope et al., 1994a; Chen et al., 1997; Nestler et al., 1999). Регулювання ΔFosB в стриатальних областях після багаторазового введення наркотичних засобів особливо добре вивчено (Hope et al., 1994b; Moratalla et al., 1996; Chen et al., 1997; Nestler et al., 1999). Мезолімбічний шлях дофаміну має центральну роль у винагороді за ліки (Koob et al., 1998). Вона бере початок у вентральній тегментальной області середнього мозку і закінчується в вентральній частині смугастого тіла, званої nucleus accumbens. Гострий прийом будь-якого з декількох препаратів зловживань тимчасово індукує кілька білків сімейства Fos в nucleus accumbens і в дорзальному стриатумі. Ці білки утворюють гетеродимери з білками сімейства Jun для утворення комплексів транскрипційного фактора активаторного білка-1 (AP-1) з коротким періодом напіврозпаду. Навпаки, після повторного лікування препаратом індукція цих безпосередніх ранніх генних продуктів знижується і замість цього відбувається поступове накопичення стабільного Δ.FosB ізоформи. ΔFosB гетеродимеризуется переважно з JunD і в меншій мірі з JunB (Hiroi et al., 1998; Perez-Otano et al., 1998) утворювати довготривалі комплекси АР-ХНУМХ у конкретних областях мозку. Було запропоновано, що ці довгострокові комплекси AP-1 опосередковують деякі з довгострокових наслідків зловживання наркотиками на шляхах нагородження мозку, які лежать в основі наркоманії (Nestler et al., 2001).

Поведінкові дослідження показують, що колесо, що біжить у гризунів, є корисним. Це припущення ґрунтується на експериментах, які показують, що щури-важіль-прес для доступу до бігових коліс, а також розвиток умовних переваг місця перед навколишнім середовищем, пов'язаним з наслідками обкатки колеса (Iversen, 1993; Belke, 1997; Lett et al., 2000). Більш того, щури, які щодня виконують великі відстані, показують ознаки відміни, такі як підвищена агресія, коли доступ до бігових коліс відмовляється (Hoffmann et al., 1987). Дослідження серед висококваліфікованих бігунів свідчать, що біг - це звикання до поведінки для багатьох людей (Руді і Есток, 1989; Chapman і De Castro, 1990; Furst і Germone, 1993). Насправді, показники показують багато критеріїв, включених до Діагностичного статистичного посібника (Американська психіатрична асоціація, 1994) для діагностики залежності.

Мета даного дослідження полягала в дослідженні того, чи є рівні ΔFosB змінюються природною корисною поведінкою, такою як біг і чи є індуцибельна гіперекспресія ΔFosBв смугастих регіонах може регулюватися поведінка бігу. Ми показуємо тут, що, як наркотики зловживання, хронічний біг викликає ΔFosB в nucleus accumbens; крім того, надекспресія ΔFosB у двох різних підмножинах стриатичних проекцій нейрони має протилежний вплив на рух колеса. Дані показують вражаючу схожість між наркотичними засобами, що викликають звикання, і роботою коліс і вказують на важливу роль ΔFosB у регулюванні як природних, так і наркотичних стимулів.

Попередній розділ Наступний розділ

МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ

Тварини. Використовували самців щурів Lewis (Møllegaard Breeding Center, Skansved, Denmark) зважування 250 gm на початку експерименту. Щури мали доступ ad libitum до води, їжі та бігових коліс. Вони були на 12 hr світло / темно цикл, з вогнями на 10 AM і світло в 10 PM Клітки (43 × 22 × 20 см) містив бігове колесо з діаметром 34 см; отже, один оборот відповідає 1.07 m. Після 4 тижнів добровільного запуску колеса щури були вбиті декапітацією, а тканини були взяті для вестерн-блот або перфузії з фіксатором і оброблені для імуногістохімії та на місцігібридизація.

Дві лінії бістрансгенних мишей, які здатні індуцивно перенаправляти ΔFosB селективно у стриатичних областях під контролем системи регуляції тетрациклінового гена (Chen et al., 1998). В одному рядку називається 11A, ΔFosB індукційно сверхэкспрессирован виключно в стриатичних проекційних нейронах, які експресують динорфін нейропептиду після видалення доксицикліну (Kelz et al., 1999). В іншій лінії називається 11B, ΔFosB індукційно сверхэкспрессируется переважно в нейранах стриатичної проекції, які експресують нейропептидний енкефалін після видалення доксицикліну, хоча деяка експресія спостерігається і в нейронах динорфіну. Контролі і ΔFosB-експрессирующие миші являють собою потомство в кожній лінії (11A і 11B) і мають ту ж саму трансгенную конструкцію, яка може бути активована видаленням доксицикліну. Всі миші були зачаті і вирощені на похідному тетрацикліну доксицикліні в дозі 100 мкг / мл у питній воді. В якості дорослих половину отриманих ліжок підтримували на доксицикліні (контролі); іншу половину видаляли з доксицикліну (ΔFosB надлишкових експресорів) для решти експерименту. Через шість тижнів після видалення доксицикліну, в який час ΔFosB Відомо, що вираження є максимальним (Chen et al., 1998; Kelz et al., 1999), бігові колеса були розблоковані для обох мишей на тетрацикліні (контролі) і мишах з водопровідної води (ΔFosB перенапруження), і почався добровільний запуск. Щоб виключити можливість того, що сам доксициклін вплинув на поведінку коліс, ми проаналізували роботу колеса мишей C57BL / 6 (Charles River, Uppsala, Sweden), оброблених 100 мкг / мл доксицикліном протягом 6 тижнів до того, як був допущений доступ до бігових коліс. Потім мишей поміщали в клітини ad libitum доступ до ходових коліс і залишився на тетрацикліні протягом усього експерименту. Контрольна група отримувала нормальну питну воду протягом всього експерименту. Клітини миші (22 × 16 × 14 cm) містили бігове колесо з діаметром 12.4 cm; отже, один оборот відповідає 0.39 m. Дані від обох щурів і мишей були відібрані кожні 30 хв з використанням спеціального комп'ютерного програмного забезпечення.

Вестерн-блот. Мозок швидко видаляли з декапітованих щурів і охолоджували в крижаному фізіологічному буфері. Пуансони діаметром 2 мм використовувалися для відбору тканин з nucleus accumbens і медіального і латерального хвостатого путамена в корональних шматочках мозку 1-мм товщини на рівні брегми 0.7 – 1.7 мм (Паксинос і Уотсон, 1997). Зразки мозку були гомогенізовані в 1% SDS, і визначення білків проводилося з використанням методу Лоурі. Гомогенати, що містять між 5 і 50 мкг білка, завантажували на SDS-поліакриламідні гелі і піддавали електрофорезу, як описано. Антитіло проти кролика анти-Фос (1: 4000; MJ Iadarola, Національний інститут здоров'я, Bethesda, MD) або анти-FosB (N-кінцеве) антитіло (1: 4000; біотехнологія Santa Cruz, Santa Cruz, CA) виявлення ΔFosB. Білки виявляли з використанням пероксидази хрону, кон'югованих з IgG антитілами (1: 2000; Vector Laboratories, Burlingame, CA), за якими слідувала хемілюмінесценція (DuPont NEN, Boston, MA). Рівні імунореактивності (ІК) були кількісно визначені на основі системи аналізу зображень на основі Macintosh, і рівні білка в експериментальних зразках порівнювалися з рівнями контролю. Блоти пофарбовані амідо чорним для підтвердження рівного завантаження і передачі гелів. Блоти також імунобеляли для нейрофиламентного білка 68 kDa, що не показувало відмінностей між експериментальною і контрольною групами (дані не показані).

Імуногістохімія. Щури Lewis, які пройшли протягом 4 тижнів, і контролі з заблокованими колесами були глибоко анестезовані пентобарбіталом і перфузіровані внутрішньосердечно з 50 мл Ca²⁺- безкоштовний розчин Tyrode (кімнатна температура), що включає 0.1 мл гепарину. Після цього додали 250 мл фіксатора (4% параформальдегіду та 0.4% пікринової кислоти в 0.16 м PBS, рН 7.4, при кімнатній температурі). Мозок розділяли і витримували у фіксаторі протягом 1 години, а потім промивали 0.1 м PBS 10% сахарозою та 0.1% азидом натрію кілька разів протягом 24 годин при 4 ° C для кріозахисту. Мозок був заморожений, і 14 мкм корональних зрізів було зібрано на рівнях від 0.70 до 1.70 мм. Зрізи промивали три рази протягом 10 хв у PBS перед інкубацією протягом ночі (4 ° C у вологою камері) первинним поліклональним анти-FosB (N-кінцевим) антитілом (1: 500; Санта Круз Біотехнологія) в 0.3% Triton-PBS (150 мкл на секцію). Потім тричі промивали PBS протягом 10 хв перед інкубацією протягом 1 години при кімнатній температурі із вторинним біотинільованим анти-кролячим антитілом IgG (1: 200; Vector Laboratories) у 0.3% Triton-PBS (150 мкл на секцію). Ще три промивання в PBS протягом 10 хв проводили до того, як додавали комплекс авідин-біотин (1: 100 та 1: 100, відповідно, в 0.1 м PBS; 150 мкл на секцію). Після трьох 10-хвилинних промивань комплекс візуалізували після 7-хвилинної інкубації із субстратом згідно з протоколом виробника (Vector Laboratories). Потім зрізи промивали три рази протягом 5 хв.

На місці гібридизація. Для комбінованої імуногістохімії іна місці експерименти гібридизації, секції головного мозку, які були оброблені для імуногістохімії, були негайно підданіна місці гібридизацію, яку проводили, по суті, як описано раніше (Seroogy et al., 1989; Dagerlind et al., 1992). Сорок вісім ДНК-олигонуклеотидних зондів, специфічних для динорфіну (296 – 345) (Douglass et al., 1989) і енкефалін (235 – 282) (Zurawski et al., 1986) мРНК були радіоактивно мічені [α-³⁵S] dATP (DuPont NEN) в їх 3 using закінчується з використанням кінцевої дезоксинуклеотидилтрансферази (Invitrogen, San Diego, CA) до специфічної активності N1 × 10⁹ cpm / мг. Коктейль для гібридизації містив 50% формаміду, 4 × SSC (1 × SSC становить 0.15 м NaCl і 0.015 цитрату натрію, pH 7.0), 1 × розчин Денхардта, 1% саркозилу, 0.02 мНа₃PO₄, рН 7.0, 10% декстран-сульфат, 0.06 м дитиотреитол, і 0.1 мг / мл стригуть сперму ДНК лосося. Гібридизацію проводили протягом 18 год у зволоженій камері при 42 ° C. Після гібридизації зрізи промивали чотири рази протягом 20 хв кожна в 1 × SSC при 60 ° C. Після цього зрізи промивали в автоклавированной воді за 10 сек, зневоднювали в спирті і сушили на повітрі. Нарешті, NTB2 ядерну дорожню емульсію (розведену 1: 1 з водою; Kodak, Rochester, NY) застосовували зануренням. Після 2 – 4 тижнів експозиції слайди були розроблені за допомогою D19 (Kodak) і фіксовано за допомогою Unifix (Kodak).

Підрахунок клітин позитивний для FosB-ІІР та клітини, що колокалізують FosB-IR і мРНК динорфіну або енкефаліну у щурів після 4 тижнів бігу (n = 8) і в елементах керування (n = 8) виконували на одному слайді на одну тварину незалежним спостерігачем, засліпленим до експериментальної конструкції. Аналіз проводили на рівні брегма 1.2 мм (Паксинос і Уотсон, 1997).

Статистичні процедури. Для аналізу різниці ΔFosB рівнів між контролем і бігунами в західних блот і експериментах імуногістохімії, t були проведені тести. Ефект надекспресії ΔFosB про поведінку в трансгенних мишах аналізували з використанням двостороннього ANOVA з повторними вимірюваннями, аналізуючи внутрішньогрупові і міжгрупові ефекти (Statistica версія 99; StatSoft, Tulsa, OK).

Попередній розділ Наступний розділ

РЕЗУЛЬТАТИ

Регулювання ΔFosB в ядрі accumbens за кермом

Щури Lewis, поміщені в клітини з біговими колесами, збільшували їх кількість щодня, що протікає лінійно до дня 13, коли вони стабілізувалися на 10.210 ± 590 m / d (середнє значення ± SEM). Цей рівень грубо підтримувався через день 32, коли тварин використовували для біохімічного аналізу. Протягом останнього 4 d щури проходили 8.910 ± 900 м / д. Таке поведінка у щурів Lewis подібне до того, що спостерігалося раніше (Werme et al., 1999). Згодом рівні ΔFosB були проаналізовані вестерн-блоттінгом в nucleus accumbens і в медіальному і латеральному хвостовій путамені в бігу (n = 7) і контроль (n = 7) щурів. Як показано на малюнку 1, підйом колеса збільшувався ΔFosB рівні ізоформ 37 і 35 kDa в nucleus accumbens (p <0.05). На відміну від цього, не було різниці в ΔFosB рівні між бігунами та контролями в медіальному або латеральному хвостовій путамені (дані не показані).

Переглянути більшу версію:

Завантажте у вигляді слайда PowerPoint

Рис. 1.

Регулювання ΔFosB за кермом. Рівні ізоформ 35 – 37 kDa ΔFosB вимірювали в ядрі accumbens за допомогою вестерн-блот у контрольних щурах (C) і у щурів, які пройшли 4 тижнів добровільного запуску колеса (R). ToпПредставник смуги від плям. Дані виражені як середнє ± SEM (обидві групи, n = 7). *p < 0.05.

Імуногістохімія виявила присутність ΔFosB-позитивні клітини в nucleus accumbens контролю (n = 8) і запущено (n = 8) щурів. Підрахунок ΔFosB-позитивні клітини в ядрі і оболонці виявили збільшення кількості клітин, що експресують ΔFosB-IR в ядрі (p <0.05), але не в оболонці nucleus accumbens після запуску (рис.2). Комбінована імуногістохімія для ΔFosB-IR і на місці гібридизацію для енкефаліну або мРНК динорфіну в nucleus accumbens згодом використовували для ідентифікації типу клітин в цій області мозку, в якій ΔFosB індукується бігом (рис.3). При цьому кількість клітин, що експресують і динорфінову мРНК, і FosB-IR, була вищою у бігунів (n = 8), ніж у контролі (n = 8) (табл1), середня кількість клітин, що експресують як енкефалінові мРНК, так і FosB-IR у бігунів, була нижчою, ніж у контролі (табл. 1). 1). Ці ефекти були очевидні в основному підрозділі цієї області мозку (табл 1). Ці результати вказують на індукцію ΔFosB шляхом бігу відбувається переважно в динорфинсодержащей підмножині нейронів nucleus accumbens.

Переглянути більшу версію:

Завантажте у вигляді слайда PowerPoint

Рис. 2.

Запуск колеса впливає на кількість ΔFosB-позитивні клітини в nucleus accumbens.Toп, Репрезентативні мікрофотографії мозкових відділів щурів, що демонструють збільшення кількості ΔFosB-позитивні клітини в ядрі nucleus accumbens при бігунах (прогін) порівняли з елементами керування (Ctr). ака, Передня спайка передньої.дно, Графік лічильників клітин позитивний для ΔFosB-IR в медіальних аспектах ядра і оболонки nucleus accumbens у контрольних щурів і у щурів, які пройшли 4 тижнів добровільного запуску колеса. Дані виражені як середнє ± SEM (обидві групи, n = 8). *p < 0.05.

Переглянути більшу версію:

Завантажте у вигляді слайда PowerPoint

Рис. 3.

Клітинна специфічність ΔFosBіндукція колесом. Репрезентативні мікрофотографії зрізів мозку щурів у восьми осіб, що демонструють колокалізацію ΔFosB-IR (коричневі забарвлені ядра) і мРНК динорфіну (чорні зерна) (a) або ΔFosB-IR і мРНК енкефаліну в ядрі nucleus accumbens (b).

Переглянути цю таблицю:

Таблиця 1.

ΔFosB в клітинах динорфіну і енкефаліну в nucleus accumbens

Вплив ΔFosB на колесі

Вивчити можливу роль ΔFosB У регулюванні колеса бігали, ми використовували дві лінії біс-трансгенних мишей, які індуцивно перевиражали ΔFosB всередині стриатичних ділянок дорослих тварин (Chen et al., 1998; Kelz et al., 1999). Лінія бітгенного 11A може індукційно перенаправляти ΔFosB виключно в межах динорфінвмісних нейронів у смугастому тілі (Kelz et al., 1999), тоді як бітгенна лінія 11B може індукційно перевираховувати ΔFosB переважно в нейронах, що містять енкефалін, в даній області, причому певна експресія спостерігається і в нейронах динорфіну (рис. 4). Обидві лінії мишей були задумані і вирощені на доксицикліні для збереження ΔFosBвимикання вимкнено (рис. 4) (Kelz et al., 1999), причому половину тілесних угруповань видаляли з доксицикліну як дорослих, щоб включити ΔFosB вираз.

Переглянути більшу версію:

Завантажте у вигляді слайда PowerPoint

Рис. 4.

Вираз ΔFosB у мишей 11B. Розрізи мозку аналізували на ΔFosB-IR (коричнево-забарвлені ядра) на місці гібридизація для мРНК динорфіну (A) або мРНК енкефаліну (B) (чорні зерна). Зверніть увагу на переважне вираження ΔFosB-IR в енкефаліно-позитивних, але не динорфін-позитивних клітинах. 214 ΔFosB-позитивні клітини, що враховувалися у трьох мишей 11B, 73 ± 11% були також позитивними енкефаліном, а 22 ± 6% були також позитивними для динорфіну. Не було виявлено подвійного мічення між ΔFosB та інтернейронні маркери.

Миші 11A, які перенаправляють ΔFosB (без доксицикліну) (n = 7) було виявлено, що вони збільшують свою щоденну дистанцію протягом перших 3 тижнів порівняно з контрольними засміченими літами (даними доксицикліном) (n = 8), який показав плато їх швидкості бігу після 2 тижнів (рис.5 A). У дивовижному контрасті миші 11B, які надмірно експресують ΔFosB (n = 7) показали значно меншу активну роботу протягом тижнів 2 і 3, ніж їхні контрольні елементиn = 6) (мал. 5 B). Щоб дослідити можливість того, що сам доксициклін може змінити поведінку, ми порівнювали роботу колеса мишей C57BL / 6 з і без доксицикліну в їхній питній воді. Різниці між групами не виявлено (дані не показані).

Переглянути більшу версію:

Завантажте у вигляді слайда PowerPoint

Рис. 5.

Вплив ΔFosB сверхэкспрессия на поведінку колеса при бітрансгенних мишах. A, Біс-трансгенні миші, що пили водопровідну воду, мають індуковану гіперекспресію ΔFosB у нейронах стриральних динорфінів (води) та показали збільшений біг (відстань за день) для перших 3 тижнів доступу до бігаючих колес. На відміну від цього, генетично ідентичні контролі з доміцикліном в їх питній воді, які не перенаправляють Δ.FosB (DOX) показали збільшення показу лише протягом перших тижнів 2. B, Інша лінія біттрансгенного штаму мишей, звана 11B, з индуцибельной сверхэкспрессией ΔFosB в першу чергу в нейронах стриарних енкефалінів (води) показали різко менше тривалості протягом своїх тижнів 2 і 3 порівняно з генетично ідентичними літерами, які не перенаправляють Δ.FosB (DOX). # вказує на збільшення бігу (відстань на тиждень) у групі. * вказує на різницю в пробігу між ΔFosBперенапруження (води) і елементи керування (DOX). Вертикальні лінії вказують межі між тижнями 1 і 2, а також тижнями 2 і 3. Горизонтальні лінії з символом # описують статистичні відмінності між щотижневою роботою в групі. Дані виражені як середні (11A dox,n = 8; Вода 11A, n = 7; 11B dox, n = 6; Вода 11B, n = 7).^# p <0.05;^## p <0.01;^{# # #} p <0.001; *p< 0.05.

Попередній розділ Наступний розділ

ОБГОВОРЕННЯ

У цьому дослідженні ми показуємо, що подібне повторне опромінення наркотичними засобами, хронічне рух колеса, природне корисне поведінка викликає Δ.FosB в nucleus accumbens - критична частина шляхів винагороди мозку. Ми також показуємо, що гіперекспресія ΔFosB У стриатичних динорфінах нейрони дорослих тварин збільшують бігаючу поведінку, тоді як ΔFosB Експресія насамперед у нейронах стриарних енкефалінів має протилежний ефект. Ці дані підтверджують думку, що ΔFosB є критично залученим до довгострокового впливу природних і медикаментозних винагород і підкреслює важливу роль ΔFosB в регуляції стриатической функції.

Подібні молекулярні відповіді на зловживання наркотиками і біг

Наркотики зловживання так само різноманітні, як психостимулятори, опіати, алкоголь, нікотин і фенциклідин, підвищують рівні Δ.FosB в nucleus accumbens (Hope et al., 1994b; Nye et al., 1995; Nye і Nestler, 1996; Nestler et al., 1999), і тут ми показуємо, що хронічне поведінка результатів призводить до аналогічної реакції. Хронічний кокаїн і запуск індукують додаткові загальні адаптації, наприклад, індукцію мРНК динорфіну в певних областях смугастого тіла (Werme et al., 2000). Як вже зазначалося для кокаїну (Hiroi et al., 1997), індукція ΔFosB за допомогою бігу в ядрі сильніше, ніж у поділі оболонки nucleus accumbens. Однак ΔFosBіндукція бігом обмежена ядром accumbens, тоді як зловживання наркотиками індукують білок також у хворобливому путамені. Попередні дослідження показали, що ΔFosB виражається виключно в проекційних нейронах смугастого тіла, і що хронічний кокаїн збільшується ΔFosB переважно в субпопуляції проекційних нейронів, які експресують динорфін (Moratalla et al., 1996). У цьому дослідженні використовують комбіновані імуногістохімії іна місці при гібридизації на тих же зрізах тканини ми показали, що колесо бігу також індукує ΔFosB переважно в межах нейронів динорфіну.

Виявлення того, що винагорода за наркотики і природна винагорода викликають таку ж молекулярну адаптацію (індукція ΔFosB) в межах одного типу нейрональних клітин вказують, що два можуть діяти через якийсь спільний механізм. Одним з правдоподібних загальних механізмів є підвищена допамінергічна передача до nucleus accumbens. Біг і гостре введення наркотичних засобів підвищує рівень позаклітинного дофаміну в цій області мозку (Фрід і Ямамото, 1985; Ді Кьяра і Імперато, 1988; Уілсон і Марсден, 1995). Повторне лікування D₁ агоніст рецептора дофаміну (+/−) - 6-хлор-7,8-дигідрокси-1-феніл-2,3,4,5-тетрагідро-1H-3-бензазепін гідробромід окремо або в комбінації з D₂ Агоніст рецептора хінпіролу підвищить рівні ΔFosB в ядрі accumbens і спинний стриатум (Nye et al., 1995). Психостимулятори, що викликають звикання, такі як кокаїн і амфетамін, які є непрямими агоністами допаміну, також збільшують ΔFosB рівні в смугастих регіонах (Jaber et al., 1995; Nye et al., 1995). Крім того, хронічне введення специфічного антагоніста транспортера допаміну 1- [2- (біс [4-фторфенил] метокси) етил] -4- (3-гідрокси-3-фенілпропіл) піперазинілканоат, але не серотоніну або норепінефрину селективні інгібітори транспортера, індукує ΔFosB у цих областях мозку (Nye et al., 1995). Ці результати показують, що індукція ΔFosB в смугастому тілі після різних обробок залежить від допаміну.

Протилежні ефекти ΔFosB гіперекспресія в стрианальном динорфіні проти нейронів енкефаліну на поведінку колеса

Біс-трансгенні миші з ΔFosB гіперекспресія, індукована видаленням доксицикліну у дорослих тварин, не виявляє відхилень у розвитку. У мишей, в яких ΔFosBгіперекспресія є селективною для нейронів стриаринового динорфіну, поведінка під час роботи збільшується протягом перших 3 тижнів бігу, замість перших тижнів 2, як це спостерігається для контрольних осіб. У вираженому контрасті миші надекспресують ΔFosB в першу чергу в стриральних нейронах енкефаліну протікали менше, ніж їхні контрольні смітники протягом тижнів 2 і 3 бігу. Цікаво, що дві лінії бісгенних мишей, досліджені тут, також показують різні поведінкові відповіді на наркотичні засоби. Тоді як надекспресія ΔFosB у нейронах динорфіну підвищує корисний ефект кокаїну і морфіну (Kelz et al., 1999; Nestler et al., 2001), надекспресія ΔFosB насамперед у нейронах енкефаліну не змінюється корисний ефект цих препаратів.

Протилежні ефекти на поведінку бігу, що спостерігається в двох лініях мишей, можна пояснити диференційною схемою цих двох окремих субпопуляцій стриральних нейронів. Більше, ніж 90% стриральних нейронів є нейронами середньої комірної проекції, які використовують ГАМК як нейромедіатор. Приблизно половина цих нейронів також експресують високі рівні динорфіну і речовини Р (і в певній мірі D).₁ рецептор дофаміну) (Gerfen et al., 1990; Le Moine et al., 1991) і проектувати безпосередньо на середній мозок. Інша половина висловлює високі рівні енкефаліну (і D₂рецептор дофаміну) (Gerfen et al., 1990; Le Moine et al., 1990) і проектувати опосередковано до середнього мозку через globus pallidus і субталамічне ядро. Активація прямого шляху збільшує локомоцію, тоді як активація непрямого шляху зменшує локомоцію. Таким чином, взаємні зміни бігового поведінки проявляються двома лініями ΔFosBмиші, що експресуються в цих експериментах, можуть відображати ΔFosB- індуковані зміни збудливості прямого проти непрямого шляху. На цих лініях цікаво роздумувати про те, що зменшення пробігу колеса спостерігається у мишей, які перенапружують ΔFosB в першу чергу в нейронах енкефалінів може бути узгоджено з тим, що антипсихотичні препарати першого покоління, які знижують локомоторну активність, індукують Δ \ tFosB вибірково в межах цієї нейрональної субпопуляції (Hiroi і Graybiel, 1996; Atkins et al., 1999).

Цільові гени регулюються ΔFosB

Ефекти ΔFosB на функцію нейронів імовірно опосередковується через регуляцію інших генів. Враховуючи, що багато генів містять консенсусні сайти для комплексів AP-1 в їх промоторних областях, цілком імовірно, що дії ΔFosB на нейрони залучають комплексні ефекти на численні гени. На сьогоднішній день було визначено лише деякі з них. Суб'єкт 2 (GluR2) глутаматного рецептора AMPA регулюється за допомогою ΔFosB в ядрі accumbens, ефект не спостерігається в спинному стриатуме (Kelz et al., 1999). Циклін-залежну кіназу 5 (Cdk5) регулюється як у nucleus accumbens, так і в спинному стриатумі (Bibb et al., 2001). Ці ефекти можуть бути опосередковані через ділянки AP-1, наявні в промоторних областях цих генів (Brene et al., 2000; Chen et al., 2000). Регулювання GluR2 можна було б очікувати, щоб змінити електричну збудливість стриарних нейронів шляхом зміни їх чутливості до рецепторів АМРА. Регулювання Cdk5 може також змінювати збудливість цих нейронів через шлях, що включає дофамін і регульований cAMP фосфопротеїн-32, який високо збагачений стрианистими нейронами середньої щілиниBrene et al., 1994; Bibb et al., 1999). Проте необхідна подальша робота для визначення точних молекулярних шляхів, якими ΔFosBЧерез зміни в експресії інших генів змінюється функціональний стан стрианальних динорфінів і нейронів енкефаліну.

Висновки

Висновки про те, що подібні молекулярні адаптації відбуваються в ядрі accumbens в природних і медикаментозних ситуаціях винагороди, дозволяють припустити, що загальні нейробіологічні механізми можуть контролювати обидва типи корисної поведінки. Одним з основних подібностей між цими поведінками є їх звикання. ΔFosB індукується як поведінкою, так і посилює обидві форми поведінки, коли вони самостійно експресуються в нейронах стриаринових динорфінів. Можливо, ΔFosBпри експресії в цих нейронах сенсибілізує нейронні ланцюги, пов'язані з компульсивним поведінкою. Хоча спекулятивний, зростає знання про ΔFosB припускає, що він, або різні молекулярні шляхи, які він регулює, може бути придатною мішенню для розвитку фармакологічного лікування ряду розладів. Прикладами цього можуть бути компульсивні поведінки, включаючи не тільки наркоманію, але й розлади харчової поведінки, патологічну азартну гру, надмірні фізичні навантаження і, можливо, навіть обсесивно-компульсивний розлад.

Попередній розділ Наступний розділ

Виноски

Отримано січень 29, 2002.
Редакція отримала червня 11, 2002.
Прийнято червень 12, 2002.

Ця робота була підтримана Шведською дослідницькою радою (03185, 11642, 04762), Центром для ініціативи (CIF 86 / 01), Національним інститутом зловживання наркотиками та Національний інститут з проблем старіння. Ми дякуємо Карін Пернольд і Карін Лундстремер за відмінну технічну допомогу.
Кореспонденція повинна бути адресована Стефану Брене, кафедрі неврології, Каролінському інституту, Стокгольмі, S-171 77 Sweden. Електронна пошта: [захищено електронною поштою].

Авторське право © 2002 Товариство неврології

Попередній розділ

Посилання

↵
1. Американська психіатрична асоціація

(1994) Діагностичне і статистичне керівництво по психічним розладам, Ed 4. (American Psychiatric, Вашингтон, округ Колумбія).

↵
1. Atkins JB,
2. Члан-Фурні J,
3. Nye HE,
4. Hiroi N,
5. Carlezon WA Jr.,
6. Nestler EJ

(1999) Регіонально-специфічна індукція ΔFosB шляхом багаторазового введення типових проти атипових антипсихотичних препаратів. Synapse 33: 118 – 128.

Швидкі посилання