DeltaFosB в накопиченні ядер регулює поведінку та мотивацію, підсилену їжею (2006)

Journal of Neuroscience, 6 вересня 2006, 26 (36): 9196-9204; doi: 10.1523 / JNEUROSCI.1124-06.2006

Пітер Олаусон ¹, J. David Jentsch ², Наталі Тронсон ¹, Рейчел Л. Неве ³, Ерік Дж. Нестлер ⁴ та Джейн Р. Тейлор ¹

1.Кореспонденція повинна бути адресована Джейн Р. Тейлор, відділ психіатрії, відділ молекулярної психіатрії, медичний факультет Єльського університету, дослідницькі установи Ribicoff, центр психічного здоров'я в Коннектикуті, парк 34 Park, Нью-Хейвен, CT 06508.[захищено електронною поштою]

абстрактний

Зміни в мотивації були залучені в патофізіологію декількох психіатричних розладів, включаючи наркоманію і депресію. Відомо, що повторне опромінення наркотичними засобами або стресом постійно індукує фактор транскрипції ΔFosB в nucleus accumbens (NAc) і спинний стриатум, що передбачає вплив на нейроадаптації в дофаміно-регульованій сигналізації. Мало відомо, однак, про специфічне залучення ΔFosB в порушення регулювання апетитно-мотивованої поведінки. Ми показуємо тут, що індуковану сверхэкспрессию ΔFosB в NAc і дорзальний стриатум бісгенних мишей або конкретно в ядрі NAc щурів шляхом використання вірусно-опосередкованого переносу генів, посиленої харчової інструментальної продуктивності і прогресуючого співвідношення відповіді. Дуже подібні поведінкові ефекти були виявлені після попереднього повторного впливу кокаїну, амфетаміну, МДМА [(+) - 3,4-метилендіоксиметамфетаміна] або нікотину у щурів. Ці результати показують потужну регуляцію мотиваційних процесів ΔFosB і свідчать про те, що індуковані препаратом зміни в експресії генів через індукцію ΔFosB в ядрі NAc можуть відігравати критичну роль у впливі мотиваційних впливів на інструментальну поведінку.

Вступ

Повторне опромінення лікарських препаратів викликає тимчасові динамічні зміни в транскрипції генів, які викликають тривалі нейроадаптації в межах nucleus accumbens (NAc) (Nestler, 2004). Цей регіон головного мозку відіграє важливу роль як в процесах як наркотичного, так і природного зміцненняКеллі і Беррідж, 2002), хоча мало відомо про фактори транскрипції, які впливають на поведінку, мотивовану непрямими, апетитними підсилювачами, такими як їжа. ΔFosB є фактором транскрипції, активованим в межах NAc і дорзальним стриатумом при хронічному впливі на лікарський засіб (Konradi et al., 1994; Nye et al., 1995; Chen et al., 1997; Pich et al., 1997; Shaw-Lutchman et al., 2003) і компульсивний запуск колеса (Werme et al., 2002). Він також індукується в цих регіонах декількома формами хронічного стресу (Perrotti et al., 2004). Поліпшення процесів зміцнення лікарського засобу, пов'язаних з індукцією стритальної ΔFosB, добре встановлено (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003; Zachariou et al., 2006). Однак наслідки підвищених рівнів ΔFosB в цих регіонах на інструментальній поведінці, мотивованої природними підсилювачами, невідомі.

Продуктивність інструментальних відповідей є необхідною складовою поведінки прийому наркотиків, яка може стати нерегульованою або негнучкою при переході до наркоманії (Дженч і Тейлор, 1999; Berke і Hyman, 2000; Berridge і Robinson, 2003; Everitt і Robbins, 2005). NAc бере участь у багатьох аспектах інструментальної поведінки, що має відношення до залежності (Balleine і Killcross, 1994; Corbit et al., 2001; de Borchgrave et al., 2002; Di Ciano та Everitt, 2004b; Everitt і Robbins, 2005). Тому ймовірно, що нейроадаптації, викликані наркотиками, в межах NAc можуть вплинути на виконання інструментальних дій. Дійсно, хронічне вплив на кокаїн підвищує активність інструментарію, підсиленого сахарозою (Miles et al., 2004) і маніпуляції, які вважають, що блокують нейропластичність в ядрі NAc, включаючи інгібування PKA (протеїнкіназа A) або синтез білка, втручаються в інструментальні відповіді, які отримують продукти харчування (Baldwin et al., 2002a; Hernandez et al., 2002). Ядро NAc також опосередковує мотиваційний вплив умовних впливів на інструментальну поведінку (Parkinson et al., 1999; Corbit et al., 2001; Hall et al., 2001; Di Ciano та Everitt, 2004a; Ito et al., 2004), забезпечуючи нейробіологічний субстрат, завдяки якому індукція ΔFosB може сильно впливати на інструментальні показники і мотивацію для апетитних підсилювачів, таких як їжа, вода або наркотики.

Тут ми досліджували вплив ΔFosB на інструментальну поведінку з використанням харчових продуктів, використовуючи два комплементарних генетичних підходи: (1) індуковану сверхэкспрессию ΔFosB в межах NAc і дорзального стриатума бісгенних мишей (NSE-TА × TetOp-ΔFosB) і (2) надмірної експресії ΔFosB в ядрі NAc конкретно шляхом використання вірус-опосередкованого переносу генів у щурів. Ми також оцінювали, чи попередній повторний вплив кокаїну, амфетамін, (+) - 3,4-метилендіоксиметамфетамін (МДМА), або нікотин, за умов, про які повідомлялося, збільшують ΔFosB, підвищить рівень інструментального реагування та / або мотивації з використанням прогресивного співвідношення, як було показано для самостійного застосування,Horger et al., 1990, 1992; Piazza et al., 1990; Vezina et al., 2002; Miles et al., 2004). Наші результати демонструють стійкі ефекти ΔFosB на інструментальну поведінку і припускають, що цей фактор транскрипції може діяти в ядрі NAc як регулятор мотиваційної функції.

Матеріали та методи

Догляд за тваринами та тваринами

Експериментально наївні щури Sprague Dawley були придбані у Charles River Laboratories (Wilmington, MA). Самців мишей бис-трансгенних 11A отримували з перехресного між гомозиготними трансгенними мишами, що експресують нейрон-специфічний білок ендолази (NSE) -tTA тетрацикліну для трансактивации (лінія А) і мишей, що експресують TetOp (тетрацикліно-сприйнятливий промотор) -ΔFosB (лінія 11); батьківські лінії підтримувалися на безпородних змішаних тлі (50% ICR і 50% C57BL6 × SJL) (Chen et al., 1998; Kelz et al., 1999). Ці біс-трансгенні миші 11A експресують ΔFosB тільки тоді, коли: (1) обидва трансгена присутні в одній клітині, і (2) активація транскрипції за допомогою TTA не інгібується присутністю тетрациклінових антибіотиків, таких як доксициклін. Таким чином, введення доксицикліну до цих мишей може здійснювати тимчасовий контроль за експресією ΔFosB і використовувати його для запобігання експресії під час розвитку; дійсно, введення доксицикліну пов'язане з відсутністю виявленої експресії витоку ΔFosB (Chen et al., 1998; Kelz et al., 1999). Більш того, лінія 11A бісгенних мишей була обрана для справжніх експериментів, тому що вони демонструють картину експресії, яка в першу чергу обмежена до динорфінвмісних стриарних нейронів (як NAc, так і спинного стриатума), дуже схожих на картину ΔFosB індукції хронічним лікарським засобом експозиція (Kelz et al., 1999). Більше того, кількісна оцінка цієї стриатильної експресії ΔFosB була кількісно визначена раніше (Chen et al., 1998; Kelz et al., 1999). Мишей генерували в Південно-Західному Університеті Техасу і підтримували і випробовували в Єльському об'єкті. Протягом усієї вагітності та розвитку всі миші перебували на доксицикліні до 8 – 9-тижневого віку при концентрації 100 мкг / мл у питній воді, умови, які підтримували TetOp-трансгенів у стані «вим», і використовували початковий 6 тижнями доксицикліну, коли експресія ΔFosB стає максимальною (Kelz et al., 1999). Всі експерименти включали порівняння бістрансгенних мишей, що утворюють littermate, у порівнянні з доксицикліном, який сам по собі не впливає на мотивовану поведінку (Kelz et al., 1999; McClung і Nestler, 2003; Zachariou et al., 2006).

Всі експериментальні суб'єкти розміщувалися в парах (щури) або в групах (миші; від чотирьох до п'яти в клітці) в умовах контрольованої температури і вологості в циклі світла / темноти 12 h (світло на 7: 00 AM і вимкнено на 7: 00 PM). Їм було дозволено принаймні 7 d пристосуватися до житлових приміщень перед будь-яким дослідженням. Тварини мали доступ до води в будь-який час і обмежували доступ до їжі, як описано нижче. Використання всіх тварин було проведено відповідно до Настанов Національного інституту охорони здоров'я для догляду та використання лабораторних тварин і був схвалений комітетами по догляду та використання тварин у Університеті Техасу Південно-Західного та Єльського університету.

Наркотики

Гідрохлорид кокаїну [люб'язно наданий Національним інститутом зловживання наркотиками (NIDA)], сульфат d-амфетаміну (Sigma, St. Louis, MO), гідрохлорид МДМА (люб'язно наданий NIDA), та (-) - нітратний водневий тартрат (Sigma) ) розчиняли в стерильному фізіологічному сольовому розчині (0.9%) і вводили внутрішньочеревно в обсязі 5 мл / кг (миші) або 2 мл / кг (щури). РН розчину нікотину доводили до введення бікарбонату натрію.

Вірусні вектори

Перенесення вірусу-опосередкованого гена виконували, як описано раніше (Carlezon et al., 1998; Perrotti et al., 2004). Коротше кажучи, кДНК, що кодують специфічні білки, вставляли в амплікон HSV-PrPUC вірусу простого герпесу (HSV) і упаковували у вірус, використовуючи хелпер 5dl1.2. Вектори, що керують експресією HSV-LacZ, кодують контрольний білок β-галактозидази, або HSV-ΔFosB, що кодують ΔFosB, згодом були введені в ядро NAc згідно з експериментальним протоколом.

експериментальна процедура

Контур.

Експеримент 1 досліджував наслідки попереднього повторного впливу лікарського засобу на посилену їжу інструментальну продуктивність і прогресивну реакцію. Щури були випадковим чином розділені на п'ять експериментальних груп (n = 9 – 10 / група). Ці групи отримували ін'єкції двічі на день (внутрішньочеревно; при 9: 00 AM і 5: 00 PM) з фізіологічним розчином або одним з наступних препаратів: нікотин, 0.35 мг / кг; MDMA, 2.5 мг / кг; кокаїн, 15 мг / кг; або амфетамін, 2.5 мг / кг протягом 15 послідовних днів. Дози були обрані на основі раніше опублікованих даних (Тейлор і Дженч, 2001; Olausson et al., 2003), і медикаментозну стимулювальну стимуляцію контролювали на дні лікування 1 і 15. Після 5 d виведення, тварин тренували на інструментальній відповіді протягом 10 послідовних днів і згодом тестували на прогресивне співвідношення, що відповідало на наступний день. Дві тварини були виключені зі статистичного аналізу, тому що вони не набули інструментальної відповіді, роблячи не більше однієї активної реакції на кожний з трьох фінальних тренувальних сесій.

Експерименти 2 і 3 досліджували вплив індукованої стриатричної надекспресії ΔFosB у біс-трансгенних мишей на інструментальні показники і реагували на прогресивне співвідношення армування. Доказова індукційна гіперекспресія ΔFosB у цих мишей раніше імітувала наслідки повторного впливу лікарських засобів на локомоторну активність і кондиціоновані парадигми переваги місця (Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006). Ці миші можуть надати критичну інформацію про внесок стритального ΔFosB в специфічні поведінкові процеси. Генотипированних самців мишей підтримували на доксицикліні або переводили на водопровідну воду у віці 8 тижнів. Експерименти були розпочаті після 6 тижнів виведення доксицикліну, при яких експресія трансгену була максимальною (Kelz et al., 1999). У експерименті 2 тварини (n = 16) були обмеженими харчовими продуктами та пройшли навчання за інструментальною процедурою, описаною нижче (див. Нижче Інструментальне відповідь та тестування прогресивного співвідношення) протягом 10 послідовних днів. Після завершення інструментального тестування у цих мишей оцінювали кокаїн-індуковану рухову стимуляцію. В експерименті 3, окрему групу мишей (n = 18) навчали на інструментальний відповідь протягом 10 послідовних днів в умовах, протягом яких було доставлено максимум підсилювачів 50. На день 11, всіх мишей тестували на прогресивному співвідношенні. На день 12 ми визначили наслідки девальвації підсилювача за рахунок преферування на прогресивне співвідношення.

Експерименти 4 і 5 досліджували ефекти вірусної опосередкованої експресії ΔFosB специфічно в межах NAc. Експеримент 4 перевірив наслідки надмірної експресії ΔFosB на інструментальні показники. Тут щурів вливали HSV-ΔFosB (n = 8) або HSV-LacZ (n = 8) в ядрі NAc і тренували на інструментальній процедурі, починаючи з 40 h пізніше. Після щоденних тренувальних сеансів 10 рівні базової активності були оцінені для всіх тварин в обладнання для моніторингу рухової активності, як описано нижче (див. Нижче, Локомоторна активність). Експеримент 5 оцінював вплив NAc ΔFosB на надмірну експресію саме на прогресивне співвідношення, що відповідає. Тут щурів спочатку тренували протягом 15 послідовних днів, призначали експериментальним групам, а потім вливали HSV-ΔFosB (n = 8) або HSV-LacZ (n = 7) в ядрі NAc. Тварин залишили невивченими і необробленими для 4d, щоб дозволити експресію ΔFosB до максимуму. На день 5 після інфузії всі тварини були випробувані на натискання важеля на графіку прогресивного співвідношення. Після останнього дня тестування всіх щурів умертвляли і розміщення інфузійних канюль в ядрі NAc перевіряли гістохімічно. Виходячи з розміщення інфузійних канюль, дві щури виключали з експерименту 4 і однієї щури з експерименту 5.

Характеристику експресії генів проводили в окремій групі тварин. Тут HSV-LacZ вливалися в ядро NAc і тварини були вбиті 3 d пізніше. Експресію β-галактозидази згодом оцінювали иммуногистохимически.

Локомоторна активність.

Локомоторну активність вимірювали за допомогою активних вимірювачів (монітор активності тварин у Digiscan; Omnitech Electronics, Columbus, OH). Лічильники активності були оснащені двома рядами інфрачервоних фотодатчиків, кожен ряд, що складається з датчиків 16, розміщував 2.5 cm один від одного. Лічильники активності контролювалися та дані з лічильників діяльності, зібрані комп'ютером з використанням програмного забезпечення Micropro (Omnitech Electronics).

Експериментальних тварин поміщали в прозорі пластикові коробки (25 × 45 × 20 см), які були поміщені в лічильники активності. Тваринам спочатку дозволяли пристосовуватися до обладнання для реєстрації рухової активності для 30 хв. У деяких експериментах тварин згодом виймали, вводили кокаїн, амфетамін, нікотин або носій згідно з експериментальною конструкцією і поміщали назад у коробки. Потім локомоторну активність фіксували протягом ХНУМХ хв. Всі експерименти проводили під час світлової фази тварин (між 60: 5 AM і 9: 00 PM).

Тестування інструментального реагування та прогресивного співвідношення.

Інструментальну реакцію оцінювали, використовуючи стандартні оперантні камери для щурів (30 × 20 × 25 см) або мишей (16 × 14 × 13 см), контрольованих програмним забезпеченням MedPC (Med Associates, St. Albans, VT). Кожна камера була розміщена в звукопоглинальній зовнішній камері, обладнаній генератором білого шуму і вентилятором для зменшення впливу зовнішніх шумів. На задній стінці підсвічувався світло будинку. Дозатор гранул поставляв харчові гранули (20 або 45 mg; Bio-Serv, Frenchtown, NJ) як підсилювач у журнал. Головні елементи були виявлені фотоелементом, встановленим над підсилювачем. У цьому журналі був стимул світла. Для щурів один важіль був розміщений на кожній стороні журналу. Для мишей на задній стінці камер розміщувалися два носоподібних отвору (тобто, навпроти підсилювача).

Під час 5 d безпосередньо перед початком навчання тварини були обмежені доступом 90 min до їжі в день і піддавалися зерновим кормовим гранулам (мишам, 20 mg; щурам, 45 mg) у своїх домашніх клітинах. Протягом періоду тестування харчові гранули були періодично доступні в оперантних камерах згідно з поведінковим протоколом (див. Нижче), а також у необмеженій кількості в домашній клітці за хв. Хв. Хв., Починаючи з 90 хв. Цей графік доступу до їжі дозволяє кожній окремій тварині досягти своєї індивідуальної точки насичення і зменшує мінливість, викликану конкуренцією між домінуючими і підлеглими тваринами. У наших руках цей графік дозволяє повільно збільшити вагу після початкової втрати ваги ∼85 – 90% від маси вільної годівлі. Вага тварин контролювали протягом всього експерименту.

Всі суб'єкти спочатку були привчені до тестуючого апарату для 2 d; під час цих сеансів харчові гранули були доставлені в журнал підкріплення за графіком фіксованого часу 15 (FT-15). Починаючи з наступного дня, суб'єкти отримували щоденні тренувальні сесії протягом 10 послідовних днів. Реагування на продукти харчування було перевірено на основі раніше опублікованих інструментальних процедур кондиціонування (Baldwin et al., 2002b). Реагування на правильний (тобто, активний) важіль / носовий клапан було посилено, тоді як реагування на інший (неактивний) важіль / носок не мали програмних наслідків. Положення активного носового клапана або важеля (ліворуч / праворуч) було збалансованим для всіх експериментальних груп. Завершення вимоги відповіді (див. Нижче) призвело до появи світлового стимулу для журналу, після чого 1 s пізніше шляхом доставки однієї харчової гранули. Через дві секунди світло стимулу було вимкнено. Перші підсилювачі 10 були отримані після успішного завершення відповіді згідно з графіком фіксованого співвідношення (FR1), після чого гранули були доступні після відповіді за графіком змінної пропорції (VR2). Сеанс тривав протягом 15 хв.

Експерименти 3 (миші) і 5 (щури) використовували альтернативні графіки тренувань, щоб уникнути потенційного впливу відмінностей в інструментальних показниках під час тренування на подальшому прогресивному співвідношенні (наведеному нижче). У експерименті 3 мишей тренували за розкладом FR1 для 2 d, а потім за розкладом FR2 для 8 d. Перший 3 d тестування використовував сеанси 60 min. В останні тренувальні дні 7 сесія була припинена, коли були придбані підсилювачі 50. У експерименті 5 щурів тренували за графіком FR1 / VR2 у сеансах 15 min, як описано вище для всіх інших експериментів з двома винятками. Спочатку було доставлено максимальну кількість гранул / сеансу 150. По-друге, ці тварини отримували 5 додаткових днів навчання (тобто загальної кількості 15 d), щоб дозволити встановити стабільну роботу перед будь-якими експериментальними маніпуляціями.

Тварин також тестували на відповідь на продовольство за прогресивним графіком співвідношення армування. У цьому тесті, вимога відповіді на отримання їжі була ініційована як графік FR1, але поступово збільшувалася на 2 для отримання подальшого підсилення (тобто відповідей 1, 3, 5, 7…, X + 2). У експерименті з медикаментозного лікування, використовуючи щурів, графік поступово збільшувався на 5, даючи кінцевий графік 1, 6, 11, 16…, X + 5. Всі інші параметри були ідентичні процедурі навчання, описаною вище. Тест припиняли, коли за 5 хв не було проведено активної реакції.

Девальвація підсилювачів.

Ефект посилення девальвації досліджувався за допомогою префедерації, специфічної для підсилювача. Тут мишам дозволено їсти необмежену кількість кормових гранул на основі зерна у своїй домашній клітці під час 3 год.

Хірургічна техніка.

Тварин анестезировали з використанням еквітезину [суміш, що містить пентобарбітал (35 мг / кг) і хлоралгідрат (183.6 мг / кг) в етанолі (10% v / v) і пропіленгліколі (39% v / v); вводили при 4.32 мл / кг, ip]. Канюли (Plastics One, Roanoke, VA) імплантували хірургічним шляхом над ядром NAc, використовуючи стереотаксичне обладнання Kopf. Використані стереотаксичні координати щодо брегми були наступними: передня / задня, + 1.5 мм; бічна / медіальна, ± 1.5 мм; вентральний / спинний, -6.0 мм (Паксинос і Уотсон, 1986). Канюлі прикріплювали до черепа за допомогою гвинтів і зубного цементу. Обтуратори поміщали в направляючі канюлі для запобігання блокування. Після операції тварин піддавали стандартному післяопераційному лікуванню і дозволяли відновитися за 5 d перед початком будь-якого експерименту.

Настої.

Внутрішньомозкові інфузії вірусних векторів виконували двосторонньо 40 год до початку тренування (див. Нижче). Шприци для ін'єкцій (датчик 31), що розширюють 1 мм нижче кінця направляючої канюлі, повільно одночасно знижувалися в ліву і праву NAc, і 1.0 мкл / сторона була влита протягом періоду 4 хв при швидкості вливання 0.25 мкл / min з використанням микроинфузионного насоса (PHD-5000; Harvard Apparatus, Holliston, MA). Інфузійні голки залишилися на місці протягом 1 хв після завершення інфузії, а фіктивні канюлі були замінені. Розміщення канюлі були гістологічно перевірені після завершення поведінкових експериментів (див. Рис. 6B), і тільки тварини з правильно розміщеними канюлями були включені в статистичний аналіз експериментальних даних.

Гістологічний аналіз і імуноокрашивание.

Після завершення експериментів тварин, які отримували хірургічні втручання в рамках експерименту, анестезировали Эквизезином і перффузировали транскардиально з 0.1 m PBS (5 min) і 10% формаліну (10 min) у відповідності зі стандартними процедурами. Мозок постфіксували в формаліні і потім поміщали в фосфатно-буферний розчин сахарози (30%). Потім всі мізки розрізали в секціях 40 мкм на мікротомі і використовували для гістологічного аналізу розміщення канюлі і експресії білка.

Розміщення канюлі проводили в секціях, протилежних нейтральному червоному, і встановлювали на предметне скло мікроскопа в дистирольному пластифікаторі і ксилолі (DPX) після зневоднення етанолу. Імуногістохімію проводили, як описано раніше (Hommel et al., 2003). Коротше кажучи, експресію β-галактозидази після інфузії HSV-LacZ визначали шляхом иммунофлуоресцентного фарбування з використанням козячого анти-β-галактозидази первинного антитіла (1: 5000; Biogenesis, Kingston, NH). Після інкубації протягом ночі зрізи промивали і потім інкубували з флуоресцентним ослам анти-козячим вторинним антитілом, кон'югованим з Cy2 (1: 200; Jackson ImmunoResearch, West Grove, PA). Зрізи знову промивали з наступним зневодненням етанолу і встановленням в DPX. Сусідні контрольні ділянки обробляли ідентично без включення первинних антитіл. Імунофлуоресценцію оцінювали при 520 нМ з використанням a Zeiss (Oberkochen, Germany) мікроскоп з FITC фільтром і зображення, зняті при однаковій експозиції з Zeiss Система цифрових зображень Axiovision.

Статистика

Дані всіх експериментів оцінювали за допомогою одно-, дво- або тристороннього ANOVA з подальшим тестом Scheffe або Dunnett post hoc, коригуючи для кількох порівнянь, де це було доречно, використовуючи тест послідовного відхилення Холма. Значення p ≤ 0.05 вважали статистично значущим.

результати

Експеримент 1: наслідки повторного впливу лікарського засобу на інструментальні показники та відповідне прогресуюче співвідношення

Щоб підтвердити, що наша парадигма повторного опромінення лікарськими засобами виробляла функціонально значущі нейроадаптації, ми вперше оцінили рухову сенсибілізацію як прототипну поведінкову міру хронічного дії препарату. Щурам давали двічі на день ін'єкції нікотину (0.35 мг / кг), MDMA (5 мг / кг), кокаїну (15 мг / кг) або амфетаміну (2.5 мг / кг), а локомоторну активність перевіряли після першої ін'єкції на дні лікування 1 і 15 (додатковий рис. 1A – E, доступний на www.jneurosci.org як додатковий матеріал). Статистичний аналіз виявив значне лікування за денною взаємодією (F_(4,42) = 9.335; p ≤ 0.0001). За винятком MDMA (p = 0.62), всі препарати індукували значно більшу локомоторну активність (тобто, сенсибілізацію) на день 15 порівняно з 1 (нікотин, p ≤ 0.001; кокаїн, p ≤ 0.001; амфетамін, p ≤ 0.01). Повторні сольові ін'єкції не мали ефекту. Жодне з лікарських препаратів не змінило базову локомоторну активність, виміряну під час періоду звикання, на день 15 (додатковий рис. 2A, доступний на www.jneurosci.org як додатковий матеріал).

Через п'ять днів після останньої ін'єкції препарату ми досліджували вплив попереднього повторного впливу нікотину, МДМА, кокаїну або амфетаміну на посилену їжу інструментальну поведінку. Дані представлені для кожного лікарського засобу окремо малюнок 1A – H, використовуючи ту ж сальову контрольну групу для порівнянь. Ми виявили, що попереднє опромінення кожним із цих препаратів значно і вибірково збільшило інструментальну відповідь, підкріплену їжею (лікування за допомогою тренувального дня, F_(36,378) = 1.683; p ≤ 0.01; post hoc аналіз: нікотин, p ≤ 0.01; MDMA, p ≤ 0.05; кокаїн, p ≤ 0.01; амфетамін, p ≤ 0.001). Постійне підвищення в інструментальному відповіді, яке спостерігалося при асимптотичній продуктивності, показало можливе посилення мотивації, що відповідало раніше повідомленим збільшенням після повторного впливу психостимулятора (див. Дискусію). Тому ми перевірили, чи попередня повторна експозиція лікарського засобу збільшила мотивацію за допомогою прогресивного графіка співвідношення. Існував статистичний ефект попереднього впливу лікарського засобу на відповідь на активний важіль (лікування за допомогою взаємодії важеля, F_(4,42) = 3.340; p ≤ 0.05) (Рис. 2A) так само, як і остаточна точка розриву (F_(4,42) = 5.560; p ≤ 0.001) (Рис. 2B). Додатковий аналіз показав, що всі види лікування збільшили як кількість активних відповідей (нікотин, p ≤ 0.001, MDMA, p ≤ 0.05; кокаїн, p ≤ 0.001; амфетамін, p ≤ 0.001) та крапку (нікотин, p ≤ 0.001; MDMA). , p ≤ 0.01, кокаїн, p ≤ 0.0001, амфетамін, p ≤ 0.0001), що відповідає ефекту цих методів лікування на мотивацію. Враховуючи відсутність впливу препаратів на вихідну локомоторну активність і відсутність ефекту на неактивні пресові важелі, малоймовірно, що підвищена відповідь на їжу в цих умовах відображає неспецифічне збільшення рухової активності.

Малюнок 1.

Вплив попередніх повторних ін'єкцій нікотину (0.35 мг / кг), МДМА (2.5 мг / кг), кокаїну (15 мг / кг), або амфетаміну (2.5 мг / кг) двічі на день протягом 15 d при подальшому інструментальному поведінці. Тварин досліджували разом, але для ясності ефекти кожного препарату представлені окремо, використовуючи ту ж саму оброблену контрольну групу. А (активні відповіді) і В (неактивні відповіді) показують вплив попереднього впливу нікотину; C, D, MDMA; E, F, кокаїн; G, H, амфетамін. Дані представлені у вигляді засобів ± SEM.

Малюнок 2.

Вплив попереднього повторного лікування (двічі на день, 15 днів) фізіологічним розчином, нікотином (0.35 мг / кг), МДМА (2.5 мг / кг), кокаїном (15 мг / кг) або амфетаміном (2.5 мг / кг) на інструментальну реакцію за графіком прогресивного співвідношення армування. Дані представлені як середні значення ± SEM. *** р <0.001; ** р <0.01; * р <0.05. Сіль, фізрозчин; Нік, нікотин; Кок, кокаїн; Амф, амфетамін; PR, прогресивний коефіцієнт.

Попередній вплив на лікарський засіб також не впливав на масу тіла, записану до обмеження їжі, на перший або останній день інструментальної підготовки, або безпосередньо перед тестом на прогресивне співвідношення (доповнення на рис. 2B, доступне на www.jneurosci.org як додатковий матеріал). Обмежений доступ до їжі для 3 d спочатку зменшив масу тіла до середнього значення 91 – 92% ваги вільного годування. Наприкінці поведінкового тестування ваги повернулися до 97 – 99% від передрестриктивної маси тіла, і ніяких відмінностей не спостерігалося між ураженими лікарськими засобами та тваринами, які отримували фізіологічний розчин. Зміни у масі тіла та відмінності в голоді або апетиті не повинні суттєво сприяти підвищенню інструментальної діяльності або мотивації.

Експеримент 2: індукований сверхэкспрессия ΔFosB у біс-трансгенних мишей; інструментальне виконання

Далі ми досліджували, чи підвищувалися також інструментальні показники у біс-трансгенних мишей, які індукційно перевиражали ΔFosB із вираженою селективністю в NAc і дорзальному стриатумі (Kelz et al., 1999). У цьому експерименті мишей, що переважають ΔFosB, порівнювали з контрольними засобами, які не перевиражали ΔFosB, оскільки вони зберігалися на доксицикліні (див. Матеріали і методи). Ми виявили, що гіперекспресія ΔFosB значно підвищила відповідь на посилену їжу (експресія гена за допомогою тренувального дня, F_(9,126) = 3.156; p ≤ 0.01) (Рис. 3А). Кількість відповідей, що виникають в неактивному діафрагмі, не відрізнялася між двома групами (Рис. 3B). Разом ці дані показують, що гіперекспресія ΔFosB в NAc і дорсальному стриатуме вибірково збільшила інструментальну ефективність

малюнок 3

Вплив індукованої стриатричної гіперекспресії ΔFosB у бісгенних мишей на інструментальні показники. А, Активні відповіді. B, Неактивні відповіді. Дані представлені у вигляді засобів ± SEM.

Щоб виключити, що посилення інструментальних показників у тварин, що переважають ΔFosB, можна пояснити зміною апетиту або голоду, маса тіла записувалася до обмеження їжі і в перший і останній дні навчання. ΔFosB не впливав на масу тіла до обмеження їжі, а також не впливав на масу тіла під час поведінкового тестування. Тут, обмежений доступ до їжі для 3 d зменшив вагу тіла до середнього значення 87 – 89% ваги вільного годування. В кінці поведінкового тестування ваги тварин були 97 – 99% від ваги тіла попереднього обмеження, при цьому еквівалентні зміни спостерігалися в ΔFosB і контрольних мишах (додатковий рис. 3A, доступний на www.jneurosci.org як додатковий матеріал). Отже, малоймовірно, що потенційні наслідки гіперекспресії ΔFosB на голод або апетит могли б пояснити спостереження за поліпшенням інструментального реагування.

Коли тестування на інструментальні показники були завершені, гіперекспресія ΔFosB не змінила базову локомоторну активність, виміряну протягом періоду 30 min (доповнення на фіг. 3B, доступне на www.jneurosci.org як додатковий матеріал). Це спостереження підтримує думку, що неспецифічне зміна активності не сприяє посиленню інструментальних показників, що спостерігаються у цих тварин. Однак, як повідомлялося, ΔFosB-гіперекспресіями біс-трансгенні миші демонструють посилені локомоторні реакції на гострий і повторний кокаїн (Kelz et al., 1999). Оскільки ми використовували трохи інший графік виведення з доксицикліну для індукції експресії генів (6 тижнів з обмеженням їжі), ми поставили перед собою завдання підтвердити цей фенотип. Дійсно, ΔFosB-сверхэкспрессирующие миші продемонстрували значно більше збільшення локомоторної активності при введенні кокаїну порівняно з їх контролем, який підтримувався доксицикліном (лікування генною експресією, F)._(1,44) = 4.241; p ≤ 0.05) (додатковий рис. 3C, доступний на www.jneurosci.org як додатковий матеріал).

Експеримент 3: індукований сверхэкспрессия ΔFosB у біс-трансгенних мишей; прогресивне співвідношення

Враховуючи, що попередній вплив на лікарський засіб викликає стритальний ΔFosB (Nestler et al., 2001) і було виявлено, що для підвищення прогресуючого співвідношення, ми далі перевіряли, чи трансгенна стритарна експресія ΔFosB також підвищує продуктивність за прогресивним графіком співвідношення армування. Нову групу мишей тренували на інструментальному реагуванні в умовах (див. Матеріали та методи), які не давали значних відмінностей у інструментальних показниках перед тестуванням на прогресивне співвідношення (F)_(1,16) <1). Однак у тесті на прогресивне співвідношення ми спостерігали значну експресію генів за допомогою важельної взаємодії (F_(1,16) = 5.30; p ≤ 0.05) (Рис. 4А) і виявили, що ΔFosB-сверхэкспрессирующие миші, порівняно з контрольними мишами, що зберігаються на доксицикліні, зробили більшу кількість активних відповідей (p ≤ 0.05), тоді як число неактивних відповідей не було різним. ΔFosB-сверхэкспрессирующие миші також досягли більш високої точки розриву (F_(1,16) = 5.73; p ≤ 0.05) (Рис. 4B). Ці дані свідчать про те, що, як і попереднє вплив на психостимуляцію, стритарна гіперекспресія ΔFosB підвищує мотивацію. Оскільки кількість неактивних відповідей не змінювалася у мишей, що переважають ΔFosB, неспецифічне збільшення активності навряд чи сприятиме цим ефектам. Ця точка зору була додатково підтверджена оцінками базової локомоторної активності, в яких не було різниці між мишами, які перенапружували ΔFosB і контрольні миші, що зберігали littermate, що зберігалися на доксицикліні. Не було виявлено жодних грубих відмінностей у масі тіла між ΔFosB-гіперекспресією та контрольними тваринами, як було виміряно в день випробування. Таким чином, незважаючи на те, що тварини ΔFosB-гіперекспресії випромінюють більше інструментальних відповідей на харчування, вони не споживають більше їжі, коли вона вільно доступна. Найбільш імовірним поясненням цього спостереження є те, що, хоча мотивація визначає, наскільки важко буде працювати тварина, щоб отримати підсилювач, численні додаткові фактори (апетит, ситості, метаболічний стан тощо) впливають на харчову поведінку та фактичне споживання їжі.

Малюнок 4.

Вплив індукованої надмірної експресії FosB у бітрансгенних мишей на інструментальну реакцію на графік прогресивного співвідношення підкріплення до та після знецінення підсилювача, викликаного насиченням. A, B, базовий рівень: реакції важеля (A), точка розриву (B). C, D, після знецінення підсилювача: реакції важеля (C), точка розриву (D). Дані представлені як середні значення ± SEM. * р <0.05.

ΔFosB бісгенних мишей, що використовуються тут, експресують ΔFosB протягом усього смугастого тіла. У той час як вентральний стриатум (включаючи NAc) був залучений до мотиваційних процесів, стверджується, що дорсальний стриатум бере участь у придбанні інструментальних звичок (Yin et al., 2004; Faure et al., 2005). Хоча ми не спостерігали відмінностей у інструментальній роботі під час фази навчання, використовуючи графік низького співвідношення з максимальними межами підкріплення, умови відносно стійкі до розвитку інструментальних звичок (Dickinson, 1985), можливо, що встановлення звичок може впливати на реагування за графіком прогресивного співвідношення. Ця можливість була перевірена безпосередньо, оцінюючи вплив посилення девальвації шляхом преферування на прогресивне співвідношення. Таке префектування знищує ефект ΔFosB на прогресуюче співвідношення, що відповідає, без відмінностей у відповідних або розривних точках, що спостерігаються між ΔFosB-гіперекспресією та контрольними мишами (F)._(1,16) <1) (Рис. 4C, D). Разом ці дані свідчать про те, що стритарна гіперекспресія ΔFosB не змінює чутливості до змін у вартості винагород, які використовують цей графік тестування. Скоріше, інструментальна реакція, що спостерігається в тесті прогресивного співвідношення, здається, є цілеспрямованою, і підвищена точка розриву, що спостерігається в мишах, що перенапружують ΔFosB, ймовірно, пояснюється збільшеною мотивацією, а не підвищеною звичною реакцією.

Експеримент 4: вірусно-опосередкована гіперекспресія ΔFosB в ядрі NAc: інструментальна продуктивність

Щоб оцінити, чи може сверхэкспрессия ΔFosB вибірково в NAc пояснити поведінку, що спостерігається у бісгенних мишей, ми вливали HSV-ΔFosB, або HSV-LacZ як контроль, вибірково в ядрі NAc щурів і вивчали вплив цієї маніпуляції на їжу - посилене інструментальне виконання (Рис. 5A, B). Після навчання журналу, HSV-ΔFosB або HSV-LacZ вливалися в ядро NAc 40 h до початку поведінкового тестування. Розташування інфузії та ступінь вірусно-опосередкованої експресії генів показано в роботі малюнок 6, А і В. Настої НСА HSV-ΔFosB призвели до стійкого збільшення кількості активних відповідей (експресія гена за допомогою важеля, F_(1,12) = 8.534; p ≤ 0.05) (Рис. 5А), які зберігалися протягом усього експерименту. Ці ефекти були селективними, оскільки не було значущих ефектів перена експресії ΔFosB в ядрі NAc на кількість неактивних відповідей (Рис. 5B) або за вихідною рухової активності реєстрували на наступний день після завершення експерименту (дані не показані). Таким чином, надекспресія ΔFosB в NAc таким чином імітувала поведінкові наслідки попереднього впливу лікарського засобу або стриарної гіперекспресії ΔFosB.

Малюнок 5.

Вплив інфузій HSV-ΔFosB на ядро NAc перед тренуванням на інструментальний відповідь. А, Активні відповіді. B, Неактивні відповіді. Дані представлені у вигляді засобів ± SEM.

Малюнок 6.

A, Розміщення сайтів інфузії для експериментів з вірусним вектором. Угорі, заповнені чорні кола відповідають призначеному сайту інфузії. Тільки вливання в межах ∼0.5 мм цієї області (тобто в межах ядра NAc), як зазначено в колі, вважалися прийнятними. Тварини з інфузіями, виготовленими за межами цієї зони, були виключені зі статистичного аналізу. Знизу, місце інфузії в межах NAc у представницької тварини. B, Імуногістохімічна верифікація експресії білка після інфузії HSV-LacZ. Верхні панелі демонструють експресію β-галактозидази всередині ядра NAc (збільшення 2.5 і 10 ×). Нижні панелі демонструють відсутність імунофлуоресценції в сусідніх контрольних ділянках з використанням тієї ж самої імуногістохімічної процедури без включення первинного антитіла.

Експеримент 5: вірусно-опосередкована гіперекспресія ΔFosB в ядрі NAc: прогресивне співвідношення

Остаточний експеримент безпосередньо визначав, чи було достатньо обмеженої сверхэкспрессии ΔFosB в NAc-ядрі з використанням вірусно-опосередкованого перенесення генів для підвищення мотивації у щурів. Тут HSV-ΔFosB вливалися тільки після завершення інструментальної підготовки, усуваючи будь-який потенційний вплив ΔFosB надекспресії під час тренування на подальшому прогресивному співвідношенні. Нову групу щурів тренували, як і раніше, і поділяли на збалансовану експериментальну групу, виходячи з їх результативності в останні дні навчання. Згодом тварини отримували двосторонні інфузії HSV-ΔFosB або HSV-LacZ в ядрі NAc і тестувалися на прогресивному співвідношенні, що відповідає після 5 d надекспресії. Статистичний аналіз виявив значну експресію генів за допомогою важеля взаємодії (F_(1,12) = 14.91; p ≤ 0.01) (Рис. 7А). Щури, влиті з HSV-ΔFosB, робили більш активні відповіді (p ≤ 0.01) порівняно з тими, що вливалися з HSV-LacZ, тоді як відповідь на неактивний важіль не впливала. У відповідності з цим збільшенням щури, інфіковані HSV-ΔFosB, також мали більш високу точку розриву (F_(1,12) = 18.849; p ≤ 0.001) (Рис. 7B), ніж тварин, що вводяться з HSV-LacZ. Не було виявлено ефекту ΔFosB на початкову локомоторну активність, перевірену 1 год до прогресуючого співвідношення тесту (додатковий рис. 4A, доступний на www.jneurosci.org як додатковий матеріал). Також не було відмінностей у масі тіла на день тестування прогресивного співвідношення (додаткова фіг. 4B, доступна на www.jneurosci.org як додатковий матеріал). Ці дані підтверджують наші спостереження з трансгенними мишами ΔFosB, що перенапружують, і вказують на те, що селективна гіперекспресія ΔFosB в NAc є достатньою для підвищення пов'язаної з їжею мотивації.

Малюнок 7.

Вплив інфузій ВПГ-ΔFosB за 5 днів до випробування на інструментальну реакцію за графіком прогресивного співвідношення армування A, відповіді важеля. B, точка розриву. Дані представлені як середні значення ± SEM. *** р <0.001; ** р <0.01.

Обговорення

Дане дослідження демонструє, що гіперекспресія ΔFosB в NAc посилює інструментальну поведінку, підкріплену їжеюr. Попереднє опромінення кокаїном, амфетаміном, МДМА або підвищеним нікотином призвело до тривалого збільшення подальшого інструментального виконання. Ці впливи на лікарські засоби також збільшили поведінку, обумовлену харчовими продуктами, за прогресивним графіком співвідношення армування. Ці ефекти попереднього впливу на лікарський засіб були імітовані обмеженою сверхэкспрессией ΔFosB в смугастому тілі, з використанням індукованих мишей з трансгенним (NSE-TА × TetOP-ΔFosB) або з використанням нового вірусного вектора для експресії ΔFosB селективно в NAc. Слід зазначити, що гіперекспресія ΔFosB в ядрі NAc, після того, як інструментальна відповідь вже була отримана, підвищила мотивацію до їжі за графіком прогресивного співвідношення. Разом наші висновки ідентифікують ΔFosB в ядрі NAc як потенційний посередник медикаментозних нейроадаптацій, які можуть сприяти інструментальній поведінці, розширюючи роль цього фактора транскрипції для включення процесів, що мають відношення до мотиваційних впливів на продуктивність посиленої їжі поведінки. Вони також піднімають можливість того, що умови, які індукують експресію ΔFosB в NAc, можуть впливати на мотиваційні властивості як природних, так і лікарських підсилювачів.

ΔFosB накопичується в динорфін-експресують середовищі колючих нейронів як NAc, так і дорсального стриатуму після хронічного, але не гострого, впливу наркотичних засобів. Ця регіональна картина експресії відтворюється в використовуваних тут індукованих мишах з біс-трансгенними ΔFosB-гіперекспресією. У цих мишей підвищений рівень смугастості ΔFosB підвищує чутливість тварин до кокаїну та морфіну, як вимірюється за умови умовного переваги місця (Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006). Вона також збільшує прогресуюче співвідношення, що відповідає на кокаїн, вказуючи на те, що мотивація до самостійного застосування кокаїну посилюється стриатичною ΔFosB гіперекспресією (Colby et al., 2003). Тут ми виявили, що стритальна ΔFosB сверхэкспрессия у цих мишей також збільшила прогресуюче співвідношення, що відповідає на харчовий підсилювач, і що ці ефекти були відтворені обмеженою вірусно-опосередкованою сверхэкспрессией ΔFosB в ядрі NAc у щурів. Наші дані показують, що ΔFosB може виступати в якості транскрипційного модулятора мотивації для первинних підсилювачів, будь то їжа, ліки, або, можливо, вправа, ідея, що відповідає попереднім спостереженням, що стриатическая експресія ΔFosB збільшується після хронічного коліщання або пиття сахарозиMcClung et al., 2004). Ці дані свідчать про те, що NAc сверхэкспрессия ΔFosB може підвищити мотиваційний вплив як природних, так і лікарських підсилювачів.

Субрегіонам NAc доводилося диференційовано опосередковувати вплив павловських або інструментальних стимулюючих процесів на інструментальні показники (Corbit et al., 2001; de Borchgrave et al., 2002), тоді як більш загальні мотиваційні впливи на інструментальні показники можуть кодуватися іншими регіонами, такими як центральне ядро мигдалини (Corbit і Balleine, 2005). Ядро NAc, однак, також було запропоновано бути критичним місцем для придбання цілеспрямованого інструментального навчання (Сміт-Ро і Келлі, 2000; Baldwin et al., 2002a,b; Келлі, 2004). Ми виявляємо еквівалентні ефекти попереднього впливу на препарат та трансгенну стриатичну FosB сверхэкспрессию на посилення інструментальної поведінки. Вливання HSV-ΔFosB, обмеженого ядром NAc, також збільшило інструментальну реакцію, підкріплену їжею. Незважаючи на те, що ці експерименти не виключають внесок дорсального стриатума в ці поведінки, вони настійно припускають, що ΔFosB-індуковані зміни в експресії генів в NAc є достатніми для збільшення відповіді на харчування. Оскільки прогресивне співвідношення відповіді також було посилено, коли ΔFosB було виражено після досягнення стабільних інструментальних показників, роль мотиваційних впливів на інструментальну поведінку виглядає ймовірною. Можливість того, що наші маніпуляції також впливають на інструментальні процеси навчання, однак, не можуть бути повністю виключені. На підтвердження наших висновків, збільшення інструментальних показників спостерігалося після попереднього опромінення кокаїном (Miles et al., 2004) стверджується, що включає мотиваційні зміни, що відповідають здатності хронічного лікування нікотином збільшувати прогресуюче співвідношення, що відповідає у мишей (Brunzell et al., 2006). Крім того, миші з нокаутом транспортера допаміну, у яких підвищуються рівні позаклітинного дофаміну, демонструють як підвищену імунореактивність ΔFosB, так і зміцнену їжу мотивацію, але не змінене навчання (Cagniard et al., 2006). Більше того, ми виявили, що гіперекспресія стриатального ΔFosB у мишей не впливала на продуктивність, коли їжа «девальвувалася» за допомогою префектування. Ці дані вказують на те, що тварини були чутливі до мотиваційної цінності підсилювача і що відповідь була спрямована на цілі.

Попереднє повторне опромінення лікарським засобом може також підвищити поведінковий контроль, що здійснюється умовними стимулами, пов'язаними з природними підсилювачами, виміряним за допомогою павловського підходу (Хармер і Філліпс, 1998; Тейлор і Дженч, 2001; Olausson et al., 2003), умовне підкріплення (Тейлор і Хоргер, 1999; Olausson et al., 2004), а також перенесення павльов-до-інструментальногоWyvell і Berridge, 2001). Наразі існують переконливі докази того, що ядро NAc, на відміну від оболонки, бере участь у контролі поведінки, обумовленої наркотиками, за допомогою умовних стимулів павлова (Parkinson et al., 1999, 2002; Hall et al., 2001; Dalley et al., 2002; Ito et al., 2004). Наші результати можуть свідчити про те, що індукція ΔFosB в NAc індукованою лікарським засобом може бути одним з механізмів, за допомогою яких в цих процедурах посилюється поведінковий контроль. Можливо також, що умовні подразники, які діють як умовні підсилювачі, сприяють справжнім поведінковим ефектам. Посилений контроль за поведінкою таких умовних стимулів, опосередкованих збільшенням стриатического ΔFosB, також може сприяти впливу білка на індуковане лікарським засобом кондиційне місце (Kelz et al., 1999; Zachariou et al., 2006) і прогресивне співвідношення, що відповідає за кокаїн (Colby et al., 2003). Передбачалося, що зміни в мотиваційних процесах сприяють розвитку та підтримці адиктивної поведінки (Робінсон і Беррідж, 1993; Дженч і Тейлор, 1999; Роббінс і Еверітт, 1999; Nestler, 2004). Наведені дані також узгоджуються з іншими теоріями, які підкреслюють багаторазові інструментальні та павлові процеси в поведінці звиканняEveritt і Robbins, 2005). Зараз потрібна додаткова робота для визначення ролі нейроадаптацій, індукованих лікарськими засобами та ΔFosB, в NAc та інших лімбіко-стритальних субрегіонах щодо специфічних асоціативних чи мотиваційних факторів, які можуть полегшити інструментальні показники та сприяти компульсивному поведінці.

Хоча точні молекулярні механізми, за допомогою яких зміни в межах NAc впливають на поведінку, мотивовану первинними або обумовленими підсилювачами, не відомі (Келлі і Беррідж, 2002(GABAergic medium spiny neurons NAc) вважаються критичним субстратом для медикаментозної та досвіду залежної пластичності. Тут допамінергічний вхід з вентральної тегментальної області і глутаматергічний вхід з кортиколімбічних аферентів сходяться на загальні дендрити і дендритні шипи (Sesack і Pickel, 1990; Сміт і Болам, 1990). Хронічна експозиція психостимулятора збільшує щільність таких шипів на нейронах оболонки і ядра NAc (Робінсон і Колб, 1999; Robinson et al., 2001; Li et al., 2003, 2004). Останнім часом індукція поведінкової сенсибілізації була пов'язана, зокрема, із збільшенням дендритних шипів в ядрі NAc (Li et al., 2004). Примітно, що індуковане кокаїном збільшення щільності хребта зберігається тільки в D₁-позитивні нейрони, які коэкспрессируют ΔFosB (Робінсон і Колб, 1999; Lee et al., 2006). ΔFosB в ядрі NAc може, таким чином, сприяти тривалої синаптичної пластичності, яка може впливати на інструментальну поведінку. Дійсно, критичну роль для допамін-глутаматной нейротрансмісії (Сміт-Ро і Келлі, 2000), активність протеїнкінази A (Baldwin et al., 2002a), і синтез білка de novo (Hernandez et al., 2002) в межах основного NAc на інструментальних показниках раніше повідомлялося. Тепер ми ідентифікуємо ΔFosB як фактор транскрипції, який може постійно підвищувати відповіді на посилення харчових продуктів при надмірній експресії в ядрі NAc. Конкретні гени або білки, що беруть участь у цих ефектах, залишаються точно визначеними. ΔFosB регулює експресію безлічі білків в NAc, що беруть участь у нейропластичности (McClung і Nestler, 2003). Недавній аналіз мікрочіпів характеризував структури експресії генів у NAc мишей, що експресують ΔFosB, використовуваних тут, і ідентифікували підмножину генів, які регулювалися відносно короткочасною експресією ΔFosB (McClung і Nestler, 2003). BDNF був одним з таких генів, і BDNF в цій нейронної ланцюга, як відомо, підвищує відповідь на лікарські засоби та пов'язані з їжею сигнали (Horger et al., 1999; Grimm et al., 2003; Lu et al., 2004). Додатковий представляє інтерес ген циклін-залежну кіназу 5 (Bibb et al., 2001), який також індукується ΔFosB, і може регулювати як індуковану кокаїном структурну пластичність (Norrholm et al., 2003) і мотивацію, що вимірюється прогресивним співвідношенням, що відповідає на природні або наркотичні підсилювачі (JR Taylor, неопубліковані спостереження). Ще додатковими кандидатами є субодиниця GluR2 рецепторів глутамату АМРА (Kelz et al., 1999) і фактор транскрипції NFκB (ядерний фактор κB) (Ang et al., 2001). Було б важливо оцінити ці та інші регульовані білки в субрегіонах NAc як кандидати для опосередкування поведінкових ефектів ΔFosB на інструментальні показники та мотивацію.

Команда нинішні серії експериментів свідчать про те, що гіперекспресія ΔFosB в NAc може підвищити поведінку, обумовлену їжею, і тим самим регулювати інструментальні показники, як це було раніше показано для винагороди за лікарські засоби. Ці дані дають нові докази того, що ΔFosB може виступати в якості загального молекулярного перемикання, пов'язаного з підвищенням мотиваційних аспектів підсилювачів на цілеспрямовану поведінку. Наші висновки піднімають можливість того, що індукція NAc ΔFosB, наприклад, звикання з наркотиками, стресом або, можливо, надзвичайно корисними продуктами, може бути критичним механізмом, за допомогою якого дисфункціональні мотиваційні стани призводять до психічних розладів, пов'язаних з нав'язливою поведінкою..

Виноски

o Отримано березень 15, 2006.

o Редакція отримала червня 23, 2006.

o Прийнято серпня 2, 2006.

Ця робота була підтримана грантами Національного інституту зловживання наркотиками, Національного інституту психічного здоров'я та Національного інституту зловживання алкоголем та алкоголізму. Ми з вдячністю дякуємо за допомогу Ділі Крюгер, Дрю Кіралі, доктора Ральфа Ділеоне, Роберта Сірса та доктора Джонатана Хоммеля на кафедрі психіатрії Єльського університету. Ми також вдячні доктору Дженніфер Куінн і доктору Пол Хічкотт за надання корисних коментарів до цього рукопису.

Кореспонденція повинна бути адресована Джейн Р. Тейлор, відділ психіатрії, відділ молекулярної психіатрії, медичний факультет Єльського університету, дослідницькі установи Ribicoff, центр психічного здоров'я в Коннектикуті, парк 34 Park, Нью-Хейвен, CT 06508.[захищено електронною поштою]

посилання

1. ↵

1. Ang E,

2. Chen JS,

3. Zagouras P,

4. Magna H,

5. Holland J,

6. Schaeffer E,

7. Nestler EJ

(2001) Індукція NFκB в nucleus accumbens при хронічному введенні кокаїну. J Neurochem 79: 221 – 224.