Trends Neurosci. Muallifning qo'lyozmasi; PMC 2011-da iyun 1-da mavjud. So'nggi tahrirlangan shaklda nashr etilgan:
Trends Neurosci. 2010 iyun; 33(6): 267-276.
2010-martda nashr qilindi. doi: 10.1016 / j.tins.2010.02.002
Scott J. Russo,1,* David M. Dietz,1 Dani Dumitriu,1 Robert C. Malenka,2 va Erik J. Nestler1
mavhum
Addictive dorilar miyaning limbik mintaqalarida bir nechta neyronal hujayra turini doimiy ravishda qayta qurishga sabab bo'ladi, bu uzoq muddatli xulq-atvorli bo'lish uchun mas'uliyat deb o'ylaydi. Ushbu strukturaviy o'zgarishlar yadroli akumbenslarda o'rta tirnoqli neyronlar bilan yaxshi belgelense ham, asosiy molekulyar mexanizmlar haqida juda kam narsa ma'lum. Bundan tashqari, tizimli plastisite va uning sinaptik kombinasyonları bağımlılıklı xatti-harakatlari yoki o'ziga xos bağımlılıkla bilan bog'liq bo'lmagan uyuşturucuya qarshi kompostansları yansıtmadığını aniq emas. Bu erda biz so'nggi paradoksik ma'lumotlarni muhokama qilamiz, bu esa dendritik spinalarda dori-darmonli o'zgarishlarning o'ziga qaramlik munosabatini qo'zg'atadigan gipotezasini qo'llab-quvvatlaydigan yoki unga qarshi bo'lgan. Kelajakdagi tekshiruvlar ultrabukturkali, elektrofizyologik va xulq-atvorli tadqiqotlar bilan bir qatorda dori-darmon bilan bog'liq sinaptik qayta qurishni batafsilroq tasvirlashi mumkin bo'lgan sohalarni aniqlaymiz.
Kirish
Giyohvandlikka bo'lgan munosabatda xatti-harakatlarning uzoq davom etadigan o'zgarishi, masalan, intizorlik va relapsiya belgilanadi. Ushbu turg'un xatti-harakatlarning mutanosibligi bilan aloqadorligi miyaning limbik mintaqalarida ko'p sonli neyronal hujayra turlarini qayta qurishdir. Ikki umumiy tizimli plastinka turi kuzatilgan: hujayra jismlarining kattaligidagi o'zgarishlar [1] va dendritik arborizasyonlarda yoki omurga morfolojisindeki o'zgarishlar [2]. Ikkinchi guruhga nisbatan, o'ziga qaram qilgan moddalar sinfiga qarab, preparatni qo'llash paradigmining tabiatiga (masalan, eksperimentator o'z-o'zidan qo'llaniladigan) va neyronal hujayra turini tekshirishda, suiiste'mol qilish dendritik dallanmanın murakkabligini o'zgartirishi mumkin. bir nechta miya hududlarida neyronlarga dendritik uzuklarning soni va hajmi (1 stol). Qarama-qarshi dalillar, muayyan morfologik o'zgarishlarning o'ziga xoslikdagi munosabatlarning muhim mediatorlari ekanligini ko'rsatadi. Misol uchun, morfin va kokain dendritik o'mtlarning zichligini, giyohvand moddalarga qaram bo'lgan hayvonlarga nisbatan, giyohvand moddalarni o'z-o'zini boshqarish vositalariga ega bo'lgan yadro akumbenslarida (NAc) o'rta dudama neyronlarga (MSNs) o'zgartiradi. tergovchining ta'kidlashicha, irodali ifloslanishning asosiy aspektlari uchun muhim bo'lishi mumkin ([3]). Bundan tashqari, NAc dendritik strukturasidagi kokainga bog'liq o'zgarishlar, xulq-atvori sezuvchanligini indüksiyalash bilan qattiq bog'langan [4]: Sensitizatsiyani keltirib chiqaradigan dozalar va dori-darmon paradigmalarini dendritik uzaytiruvchi va dallillashni ishonchli tarzda oshiradi. Shunga qaramay, ushbu dalillarga qaramay, strukturaviy plastisitning xatti-harakatlarga bog'liqligi hali ham noaniq. Virus orqali yuborilgan genlarni o'tkazish va MSNning dendritik tuzilishidagi kokainga bog'liq o'zgarishlarning ta'sirchanligini va molekulyar bazasini yaxshiroq tushunish uchun boshqa usullar bilan bir-biriga zid keluvchi natijalar paydo bo'ldi. Ikkita qo'lyozma dendritik beladagi kokainga sabab bo'lgan gipotezani qo'llab-quvvatlaydi. zichligi xatti-harakatlarni sezgirlash vositasiga va boshqa ikkitasi unga nisbatan ziddiyatli bo'ladi [5-8]. Ushbu maqolada biz hozirgi paradoksal tajriba ma'lumotlarini muhokama qilamiz va kelgusida tergov o'tkazish uchun joylarni belgilaymiz. Biz dori-darmonlar bilan bog'liq bo'lgan tuzilishga mos keluvchi dori-darmonlar va signalizatsiya yo'llari orqali kelib chiqadigan sinaptik plastisitriyalarning turlari bilan va o'murtqa morfometriyasi va giyohvandlikda aktinni qayta tashkil etishning funktsional rolini batafsil muhokama qilish uchun asosiy mavzularni batafsil bayon qilamiz.
Opiat va ogohlantiruvchi dorilar tomonidan suiiste'mol qilinishidan kelib chiqqan strukturaviy plastisitiviya
Dendritlarning giyohvandlikka asoslangan tarkibiy plastinkasi birinchi marta 1997da tasvirlangan ([3, 9, 10]). O'shandan buyon ko'plab laboratoriyalar, deyarli har bir dori-darmonning surunkali boshqaruvi miya mukofot tizimida tizimli plastisitni keltirib chiqarmoqda. Ushbu tadqiqotlar, muayyan miya hududlari ichidagi tizimli o'zgarishlarni giyohvandlik bilan bog'liq bo'lgan qiziqishlariga bog'liq fenotiplarga ham bog'liq bo'lgan. Robinson va uning hamkasblari tomonidan tayyorlangan dastlabki hisobotlardan ([3]) ko'plab tadqiqotchilar bu o'sib borayotgan adabiyotga qo'shilib, neyronal morfologiyaga nisbatan nozik va dori-klassga xos ta'sirlarni aniqladilar. Misol uchun, opiat va stimulyatorlar qarshi tizimli plastisiteyi tartibga soladi. Opiatlar NAc MSN, medial prefrontal korteks (mPFC) va hipokampus piramidal neuronlarda dendritik o'mtalarning soni va murakkabligini pasaytiradi, shuningdek, ventral tegmental hududning (VTA) dopaminerjik neyronlarning soma o'lchamini kamaytiradi [1, 3, 11, 12]. Bugungi kunga kelib, ushbu topilmalar uchun bitta istisno mavjud: surunkali morfin orbitofrontal korteks (oPFC) piramidal neyronlarda orqa miya sonini oshiradi [13]. Opiatdan farqli o'laroq, kokain, amfetamin va metilfenidat kabi ogohlantiruvchilar NAc MSN'lerin dendritik murakkabligi va orqa miya zichligini, VTA dopaminerjik nöronları va mPFC piramidal nöronları [2, 8, 14-17]. Xulq-atvor nuqtai nazaridan morfin, bardoshlik va qaramlik hosil qilish uchun muntazam ravishda tatbiq qilinadimi-yo'qmi yoki sezuvchanlikni maksimal darajaga chiqarish uchun doimiy ravishda qo'llanilayotganidan qat'iy nazar orqa miya zichligi va dendritik murakkablikni kamaytiradi, shuningdek, orqa miya zichligi va murakkablikni oshiruvchi ogohlantiruvchi paradigmalar hammasi bir martadan bir necha marta kundan-kunga kesib tashlanadi dorilarni sezgirlash uchun preparat [3, 9].
Miya mukofotlari mintaqalarida opiatlar va ularga qarshi bo'lgan stimulyatorlarning ta'siridagi teskari morfologik o'zgarishlar paradoksaldir, chunki ikki dori juda o'xshash qiziqishlarga ega fenotiplarni keltirib chiqaradi. Opiatlar va stimulyatorlar ham lokomotor faollashuvini kuchaytiradilar, ham lokomotorlar va xursandchilik bilan mukofotlashadi [9]. Ular, shuningdek, dori-darmonlarni o'z-o'zini boshqarish bilan shug'ullanishning o'xshash usullarini, shuningdek, chiqindilar paytida salbiy hissiy holatni (dysphoria) ham keltirib chiqaradi [18]. Shunday qilib, agar opiatlar va ogohlantirgichlarning kelib chiqadigan qarama-qarshi morfologik o'zgarishlari giyohvandlikning muhim vositachiligi bo'lsa yoki ular ikki tomonlama xususiyatlarga ega bo'lishi kerak bo'lsa, bunda har ikkala yo'nalishdagi o'zgarish bir xil xulq-atvorli fenotipni ishlab chiqaradi yoki sinaptik funktsiyaga oid muhim ma'lumotlar mavjud dendritik orqa zichlikdagi yalpi o'zgarishlarni o'lchash yo'li bilan qo'lga olinmaydi, chunki bu sinaptik kuchdagi o'zgarish bilan qoplanishi mumkin, chunki bu neyron doimiyidagi umumiy sinaptik uskuna saqlaydi [19]. Misol uchun, spirtli ichimliklar neyronlarning murakkabligi va zichligini pasaytiradi, oldindan mavjud bo'lgan sinapslarni birlashtiradi [20] va opiat va stimulyatorlar postsinaptik zichlikdagi (PSD) kattaligiga o'xshash ta'sirlarni keltirib chiqarishi mumkin, bu esa sinaptik samaradorlikdagi aniq o'zgarishga olib keladi. Opiatlar yoki stimulyatorlarga surunkali ta'sir qilish NAc sinapsida shunga o'xshash elektrofizyologik o'zgarishlarga olib keladimi yoki yo'qmi, aniqrog'i, bu odatdagi fenotipning umumiy xususiyatlari hisobga olinadi. Va nihoyat, miyadagi bir sohada sinaptik sonlar va samaradorlikning dori bilan bog'liq o'zgarishi boshqa miya joylari bilan aloqalarni mustahkamlash yoki kuchsizlantirishga olib kelishi mumkin va shunga qaramda qo'shadi xatti-21-23].
Dori-darmonli strukturali plastisitning neyrofiziyologik ahamiyati
Hipokamp va miya yarim korteksidagi dendritik orqa miya o'zgarishlarining dolzarbligi bo'yicha asosiy tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, uzoq umr potentsializatsiya (LTP) va uzoq muddatli depressiya (LDT) singari, spinning o'lchamlari va shakli sinaptik plastisitik shakllar bilan o'zaro bog'liq [24, 25]. Vaqtinchalik, o'ta rivojlangan o'murtqa doimiy, funktsional o'mushqa stabillashish, faoliyatga qaram bo'lgan mexanizm orqali sodir bo'ladi (qarang, [26]). "LTD" ni indüklediği ogohlantirish protokollari, siqilish yoki daralma bilan bog'liq [27-29], LTP ni indüksiyonu esa yangi pog'ona shakllanishi va mavjud bo'lgan konlarni kengaytirish bilan bog'liq [27, 28, 30]. Molekulyar darajadagi LTP va MM signalizatsiya yo'llarida, shuningdek, ayiqbozlik pasayishiga va barqarorligiga ta'sir etuvchi va a-amino-3 (xamma-xNUMX) xujayralari bilan bog'laydigan yoki ichkariga kiritish uchun aktin polimerizatsiyasini o'zgartiradigan tsitoskeletal oqsillarni sintezi va lokalizatsiya qilishda (LDT) yoki mavjud orqa miya (LTD) ning orqaga tortilishi uchun ishlab chiqarish uchun gidroksil-5-metil-4-izoksazol-propionat (AMPA) glutamat retseptorlari [24, 26]. Stabilizatsiya qilinganida, bellar qo'ziqorin shaklida bo'ladi, katta postsinaptik zichlikka ega [31], AMPA retseptorlari oshgan sirt ifodasini namoyish etadi va oylar davom etadi [29, 32]. Ushbu o'zgarishlar uyg'unlik bilan bog'liq uzoq muddatli xatti-harakatlarning o'zgarishi uchun maqbul tushuntirish bo'lishi mumkin bo'lgan juda barqaror uyali voqeni aks ettiradi.
Narkologik modellardagi oxirgi ish haqiqatan ham narkomanlik jarayonida yuqori vaqtga va suyuqlikka ega bo'lgan NAc MSN'larda ishlab o'zgarishlarni ko'rsatdi (Shakl 1). Oxirgi kokain ta'siridan keyin erta vaqt oralig'ida ingichka (yuqori darajada plastmassa) belbog'lar va sinaptik depressiya [33, 34], bu jim sinapslarning ortib borayotgan havosini ifodalaydi [35, 36]. Silent sinapslarda N-metil-D-aspartat (NMDA) glutamat retseptorlari mavjud, ammo AMPA retseptorlari kam yoki yo'q, nisbatan barqaror NMDA retseptorlari vositasida eksitatory postsinaptik oqimlarini ifodalaydi va LTP uchun ideal substratlar [36, 37]. Kokainni davolashdan ko'p vaqt o'tmay, NAc ichidagi bunday sukunat sinapslari NR2B o'z ichiga olgan NMDA retseptorlari o'sishining ko'payishini bildiradi [35], bu sinapslarga mos keladigan topilma ancha yangi va uncha katta bo'lmagan [38, 39]. Kokainni olib tashlash jarayonida ushbu yaqinda hosil bo'lgan belkuralar juda o'tkir bo'lib ko'rinadi va qo'ziqorin shaklidagi urug'larni tortib olish yoki biriktirishi mumkin [33], GluR2 ekspluatatsiya qilmagan AMPA retseptorlari sirtini ifoda etish va shu glutamatergic synapses [40-42]. (GluR2-yo'q AMPA retseptorlari Ca ni ko'proq ko'rsatadi2+ va GluR2 o'z ichiga olgan AMPA retseptorlari bilan solishtirganda umumiy o'tkazuvchanlikni o'z ichiga oladi.) Kokainning o'zboshimchalik bilan giyohvandlikdan olib tashlanishi jarayonida odobli, kokainga xos bo'lgan inkübasyon; bu kokainning izdan chiqishga va qayta chaqirilishiga nisbatan bosqichma-bosqich va progressiv o'sishiga bog'liq, bu esa sinaptik AMPA retseptorlarining stoikiometriyasida bu o'zgarishlarni talab qilishi mumkin [42, 43]. Biroq, virus orqali yuborilgan gen klubi yordamida o'tkazilgan xatti-harakatlar, AMPA GluR1 subunitining ortiqcha namoyishi kokainga nisbatan xatti-harakatlarning sezuvchanligini paradoksal tarzda kamaytirayotganini ko'rsatadi va bu sohada kelgusida tadqiqotlar o'tkazish zarurligini ta'kidlaydi [44]. Qo'shimcha ma'lumotlarga ko'ra, 14 yoki 30 kundan keyin kokainga qayta ta'sir qilish kamroq bosh miya diametri [33], AMPA retseptorlari sirtini ifodalaydi [40] va ushbu sinapslarda kuchning tushishi [45]. Sinaps tarkibida va tuzilishida bu vaqtinchalik o'zgarishlar vaqtida, aktin polimerizatsiyasi uchun zarur bo'lgan RhoGTPase signalizatsiya oqsillari faolligida sezilarli o'zgarishlar mavjud, bu omillar qayta qurish uchun javobgar bo'lishi mumkin [46]. Ushbu ma'lumotlar umurtqali bosh strukturasi, NAc MSNning elektrofizyolojik xususiyatlari va giyohvandlikka bog'liq xatti-harakatlar o'rtasidagi murakkab shovqinni ko'rsatadi. Ko'pgina sinaptik oqsillarni bu voqealarni tartibga solishi mumkinligini hisobga olsak, ularni boshqarishda ishtirok etgan aniq molekulyar tarmoqlarni aniqlash muhim ahamiyat kasb etadi.
Opiat va stimulyatorlarning ta'sirlanishiga olib keladigan strukturali plastisizm mexanizmlari
Bundan tashqari, morfin va kokainning MSN orqa miya zichligiga qarshi ta'siri borligi tufayli, giyohvandlik modellarida tarkibiy plastisitaning funktsional ahamiyati murakkabdir. Bundan tashqari, ushbu dichotomiyani strukturaviy plastika sharoitida tushuntirish uchun past oqimdagi giyohvandlik harakatlarini to'g'ridan-to'g'ri tekshirish mumkin emas. Psikostimulant administratsiyadan so'ng gen ekspozitsiyasidagi o'zgarishlarni tekshiradigan bir nechta keng miqyosli mikroarray tadqiqotlari mavjud bo'lsa-da, bunday ma'lumotlarning opiatlarga nisbatan nisbiy kamligi mavjud. Bundan tashqari, morfina yoki kokainga javoban gen ekspozitsiyasi o'zgarishi tadqiqotlar keng tarqalgan vaqt oralig'i, tartiblari va dozalari yordamida to'g'ridan-to'g'ri taqqoslashni amalga oshirmaydi. Ushbu ogohlantirishlarga qaramasdan, opiat va ogohlantiruvchi moddalar suiiste'mol qilish tsitoskeletni tartibga soluvchi oqsillarni kodlash uchun ko'plab genlarni tartibga soladi. Misol uchun, NAc'de morfin Homer 1 va PSD95 [47], postsinaptik sitoskeleton bilan bog'langan iskala oqsillari. Qizig'i shundaki, giyoh shu kabi oqsillarni NAc [48-51]. Bundan tashqari, morin, Rhino, Rac1 va Cdc42ni kamaytiradi, kichik GTPazlar esa aktinli sitoskeletni boshqaradi (quyida ko'rib chiqing) [47]. Ushbu GTPaza va ularning pastki maqsadlariga erishish faoliyati kokain bilan ham kamayadi [52]. Ushbu tadqiqotlar strukturaga bog'liq bo'lgan genlarni morfin va kokainni to'g'ridan-to'g'ri taqqoslash uchun mo'ljallangan bo'lmagan, ammo ikkala dori NAc MSNning dendritik spinalarini zid tartibga solishiga qaramasdan, ko'plab shunga o'xshash o'zgarishlarga sabab bo'lgan. Bu shuni ko'rsatadiki, bu yo'lni tartibga solish plastisiyani tashabbuskori bo'lishi mumkin; Ammo, u opiat va stimulyator bilan indikatsiyalangan strukturali plastisitiya o'rtasidagi dichotomiyani izohlamaydi.
Opiat va stimulyatorlarning ko'pchiligi sitoskeletonning tartibga soluvchi genlarini bir-biriga o'xshatadi, shunga o'xshash transkripsiyaal regulyatorlar, transkriptsiya omillari, DFOSB va davriy AMP javob elementlari bilan bog'laydigan protein (CREB), NAc [53-56] (Shakl 2). DFOSB NAc-da deyarli barcha giyohvand moddalarni suiiste'mol qilish bilan indüklenmiştir [57] va morfin va kokainning foydali samaralarini oshiradi [58, 59]. DFOSB kofilin, aktin bilan bog'liq protein-25 (ARP4) va faollikni nazorat qiladigan sitoskeletal oqsil (arx) kabi synaptic plastisite bilan bog'liq bir nechta genlarni ham o'z ichiga olgan surunkali giyoh tomonidan NAc tomonidan boshqariladigan barcha genlarning taxminan 4% ni hisoblaydi.58, 60]. Bundan tashqari, DFSB dendritik orqa zichlikdagi kokainga bog'liq o'zgarishlar uchun kerakli va etarli bo'ladi [7]. Ammo, agar morfin va kokain DFosB va DFOSB ni rivojlantiradigan spinogenezning asosiy vositachisi bo'lsa, nima uchun surunkali morfin NAc MSN orqa zichligini pasaytiradi? DF fosb o'z ichiga boshqa transkripsiyona ta'siriga qarab morfin va kokinga nisbatan morfin kontekstida genlarning qisman alohida quyi qismlarini tartibga soladi, yoki bu morfin nafaqat spinogenezni rag'batlantiradigan DFosB signalini bekor qilgan NAc nöronlaridagi boshqa moslashtirishlarni keltirib chiqaradi. Ushbu va muqobil tushuntirishlarni ko'rib chiqish uchun qo'shimcha tadqiqotlar kerak.
DFOSBdan farqli o'laroq, CREBning dori-darmonli strukturali plastinkada tutgan o'rni ancha faraziy. NAC ning CREB induktsiyasi bag'rikenglik va morfin va kokain mukofotiga bog'liqligi haqidagi dalillarga qaramay ([61]), CREBning suiiste'mol dori-darmonlar ta'siridan keyin tarkibiy o'zgarishlarga vositachilik qiladimi, yo'qmi, tekshirilmagan. CREB spinogenezini indamaydi [37, 62, 63], miyokitni kuchaytiruvchi omil 2C (MEF2C) va miya-tafovutli neyrotrofik omil (BDNF) kabi transkripsiyalashgan maqsadlar orqali vositachilik qilishi mumkin, ularning har ikkalasi ham giyohvandlikka bog'liq plastisiteyada ishtirok etadi [5, 64, 65]. CREB, yaqinda GTPaz p132GAP darajasini kamaytirish orqali madaniyatdagi hipokampal neyronların nörit o'sishiga sabab bo'lgan mikroRNA'nın, mir250'in indüksiyonu bilan plastikleşmeye ham yordam beradi [66]. CREBning boshqa neyron davrlarda tizimli plastinkada rolini aks ettiruvchi katta dalillarni hisobga olgan holda, NACdagi giyohvand moddalar bilan bog'liq bo'lgan strukturali plastisitivaning vositasida CREBning rolini to'g'ridan-to'g'ri tekshirish kelajakdagi tekshirish uchun ustuvor vazifadir. Shu bilan birga, bu erda ham paradoks bor, bu opiat va stimulantlar dendritik tuzilishga qarama-qarshi ta'sirlarni keltirib chiqarganda, NAC da CREB faolligiga sabab bo'ladi.
Kokain bilan indikatsiyalangan strukturali plastisite vositalaridagi molekulyar mexanizm
1. RhoGTPase signalizatsiya yo'llari tizimli plastisiteyi tartibga soladi
Aktin tsitoskeletidagi strukturaviy o'zgarishlar asosan kichik GTPazlar oilasi, ya'ni Rho, 42 (Cdc42), Ras va Rac hujayra bo'linish tsiklini boshqaradi (qarang. Shakl 2). Ushbu kichik GTPazlar Ras-guanin nukleotidi chiqaradigan omil (RasGRF1 / 2), VAV, Kalirin 7 va Tiam1 kabi guanin nukleotidi almashinuvi omillari (GEFlar) tomonidan faollashtirilgan bo'lib, ularning barchasi GTP uchun GSYİH almashinuvini katalizlaydi [67-71]. GEF'lar o'zlarining ko'plab hujayra tashqari signallari, shu jumladan tirozin retseptorlari kinaz (TRKB) mexanizmi, shish paydo o'sish faktori-B (TGF-B), hujayra adhezyon oqsillari (integrinlar) va NMDA glutamat retseptorlari orqali miya yo'li bilan olingan neyrotrofik omil (BDNF) Ca ning ko'payishi2+ va Ca ning faollashuvi2+/ calmodulinga qaram protein kinaz-II (CAMKII) [71-74]. GTPni bog'lash ushbu GTPazlarni faollashtiradi va bu keyinchalik limin domen kinozasi (LIMK), Wiskott-Aldrich sindromi oqsillari (WASPs), ARP va WASP-oilaviy verprolin homologlari (WAVEs) kabi aktin sitoskeletining quyi oqim regulyatorlarini faollashishiga olib keladi [75-77]. Shu bilan birga, bu turli xil oqsillarni hujayra ichidagi signallar bilan tartibga soluvchi batafsil molekulyar bosqichlar va o'z navbatida, individual dendritik uzumlarni ishlab chiqarish, qaytarib olish yoki qayta shakllantirishni tartibga soluvchi mexanizmlar juda kam tushuniladi.
Yaqinda ushbu kichik GTPazlar va ularning GEF aktivatorlari giyohvand moddalar bilan bog'liq bo'lgan strukturali plastika bo'yicha o'zlarining rollari uchun tekshirilgan. GEF Ras-GRF1 ekspozitsiyasi bo'lmagan sichqonlarga kokainga sezgirlik kuchayib bormoqda, miya bo'ylab tarkibiy ortiqcha ifoda esa giyohvandlikni sezgirlash va mukofotlashni kuchaytiradi [78]. Bundan tashqari, Ras-GRF1 ning DFOSB ifodasi vositachiligi ko'rinadi [78], ilgari ta'kidlanganidek, NAc MSN'larda spinogenezni qo'llab-quvvatlaydi [6, 7] Qizig'i shundaki, so'nggi paytlarda surunkali giyoh GTP-ga bog'liq RhoA darajasini kamaytirishga ko'rsatildi, ehtimol ular pastki oqimdagi limin va kofilin kabi quyi oqimida ketadigan molekulalar [52].
Kichik GTPazlarning faol shakli GTPazni faollashtiradigan oqsillar (GAPs) tomonidan tugatilib, GTP gidrolizini yaxshilaydi va shu bilan RhoGTPase'lerin salbiy regulyatorlari sifatida harakat qiladi. Garchi GAPsning giyohvandlikdagi roliga nisbatan kamroq ma'lumotga ega bo'lsa-da, bitta tadqiqot RhoGAP18Bdagi mutatsiyalarning o'rganish, nikotin va kokainga nisbatan sezgirligini oshirganligini ko'rsatdi. Drosophila [79]. Ushbu natijalar, kokain yoki boshqa giyohvandlik dorilariga ta'sir qilishda RhoGTPase va ularning tartibga soluvchi oqsillarini tartibga solish uchun kelajakdagi kelgusidagi tadqiqotlarni o'tkazish zarurligini ta'kidlaydi.
2. Yapısal plastikleşmenin transkripsiyonel regülatörleri
DFosB tomonidan NAc MSN-larda kokain bilan indikatsiyalangan o'murtqa zichligi o'zgarishlarini keltirib chiqaradigan nozik molekulyar bosqichlar noma'lum bo'lib qolsa-da, bir nechta yangi tadqiqotlar DFS ning quyi oqimida nomutanosib shakllantirishda ishtirok etishi mumkin bo'lgan nomzodlarni aniqladi Shakl 2). Genom bo'yi tahlillari yordamida DFOSB spinogenezga yordam berish uchun ma'lum bo'lgan bir nechta genlarni tartibga solish uchun ko'rsatildi [58]. Ulardan biri siklinga qaram bo'lgan kinaz 5 (Cdk5) dir, bu esa NAF orqali DFOSB orqali kokaindan indüklenir [80va boshqa tizimlarda RhoGTPaselarni boshqarishda ma'lum. Cdk5 ning lokal inhibatsiyasi NAc da kokain bilan indikatsiyalangan o'murtqa proliferatsiyani oldini oladi [8]. Cdk5 uchun bitta maqsad - MEF2: Cdk5 fosforillanishlarini indüksiyalash va MEF2 ni inhibe qiladi, bu esa NAc MSN'larda dendritik bellarni oshiradi [5]. Kokainga javoban MEF2 faoliyatining repressiyasi proksimal promoter mintaqalarida MEF ulanish joylariga ega bo'lgan sitoskeleton bilan bog'liq genlarni, N-WASP va WAVE'larni transkripsiyaga olib kelishi mumkin. WAVE1 ning ma'lum bir WAVE oqsili, Cdk5-ga bog'liq bo'lgan o'murtma morfogenezini tartibga soluvchi dalillar mavjud [81, 82]. Shunday qilib, DFOSB orqali surunkali kokaindan Cdk5ning indikatsiyasi WAVE faoliyatining boshqarilishiga olib kelishi mumkin, MEF2 esa ifoda darajasini giyohvandlik bilan bog'liq bo'lgan uzoq muddatli o'zgarishlarga vositachilik qilish uchun tartibga solishi mumkin. Funktsional nuqtai nazardan, Cdk5 inhibisyonu yoki MEF2 aktivasyonu, har ikkisi ham kokainin NAc dendritik uzaylara ta'siri, paradoksal ravishda yaxshilaydi giyohga nisbatan xatti-harakatlari [5, 83, 84]. Ushbu kutilmagan natijalar, umurtqa pog'onasidagi zichlikdagi umumiy o'zgarishlar mutlaqo sezgir bo'lmagan dori ta'siriga olib kelmasligi mumkin, ammo surunkali giyoh ta'siridan kelib chiqqan boshqa o'zgarishlarni bartaraf etish uchun "gomeostatik moslashuvlar" natijasi bo'lishi mumkin, masalan, glutamatergik stimullashda kamayish prefrontal kortikal eferentlar tomonidan MSNning [34, 85].
Keyinchalik olib borilgan izlanishda biz transkripsiyadan keyingi omilni, yadroviy omil Kb (NFKB) ni ko'rib chiqdik. Biz kokain NFKB faoliyati NAc ni indinga keltirdi va NFKBning faollashuvi MSNlarda kokaindan indikatsiyalangan dendritik orqa miya shakllanishi uchun zarur ekanligini aniqladik [6]. Cdk5-MEF2 yo'lida bo'lgani kabi, DFOSB NFKB subunitlarining kokain indüksiyasini talab qiladi, bu DFosB nc MSN ning spinogeneziga olib boradigan o'zgaruvchan genin ifodasini kengroq dasturini tartibga soluvchi ekanligini ko'rsatib beradi. Qizig'i shundaki, biz NFKB yo'lining inhibatsiyasi kokainga nisbatan xatti-harakatlarga to'sqinlik qilganligini aniqladik, chunki bu sohada mavjud bo'lgan gipotezani hisobga olgan holda, ommaviy zichlikda kokainga sabab bo'lgan o'sish xatti-6].
Cdk5-MEF2 ning qiziqishlariga ta'sirlari o'rtasidagi paradoksik farqlar boshqalar har ikkala yo'lni indikatsiya qilish DFB orqali vositachilik qilishiga va dendritik o'murtqa zichligini ko'paytirishga qaramasdan, NFKB ta'siri bu hujayra ichidagi yo'llarning murakkabligini va kelajakdagi tadqiqotlarning ahamiyatini ta'kidlaydi. Gipotezamiz shuni anglatadiki, giyohning aniq ta'siri DFosB, NAc orqa miya zichligi orqali bir nechta pastga yo'naltirilgan maqsadlar orqali (masalan, NFKB, Cdk5-MEF2, ko'plab boshqalar) indüklemektir va aniq natijada kokainga ta'sirchan ta'sir ko'rsatadi. Shu bilan birga, Cdk5-MEF2 singari shaxsiy maqsad yo'l-yo'rig'i o'z-o'zidan turli xil pastga yo'naltirilgan molekulyar oqibatlarga ega bo'lib, alohida xulq-atvor ta'sirini keltirib chiqarishi mumkin. Shunday qilib, kelajakdagi tadqiqotlar ko'plab kokain va DFOSB maqsadlari uchun past molekulyar yo'llarni profilaktika qilish, kokaina bilan bog'liq spinogenezga har bir yo'lning muayyan hissalari va kokainga ta'sir ko'rsatadigan ta'sirlarni aniqlashga qaratilgan. Ushbu nosog'lom natijalar transgenik va taqirboshli sichqon yoki virusli haddan tashqari ekspresyon tizimlari bilan bog'liq konfidentsiallar bilan ham izohlanishi mumkin. Strukturaviy plastika bilan bog'liq bo'lgan molekulyar yo'llarni o'rganish uchun juda muhim bo'lgan ushbu modellar tashqaridan maqsadli gen effektlarini ishlab chiqishi va genlarni dori ta'siridan keyin ko'rilgan darajalar darajasida genlar hosil qilishi mumkin. Nihoyat, shuni e'tirof etish kerakki, total dendritik omurilik sonini o'lchash yo'li bilan, biz bu zarralar faol sinapslar hosil qiladimi yoki yo'qligi haqida muhim ma'lumotni yo'qotamiz va shuning uchun elektron orqali axborot oqimini o'zgartiramiz. Ushbu ogohlantirishlarni hisobga olgan holda, umurtqa pog'onasi strukturasi va tarkibi va ularning presinaptik kirimlarida batafsilroq o'zgarishlar o'rganish uchunBox 1), shuningdek, bu molekulyar manipulyatsiyalarning elektrofizyologik oqibatlari dori-darmonli orqa miya va sinaptik plastisitivBox 2).
3. Tarkibiy plastinkaning hujayraning o'ziga xosligi
NAc MSN-lari asosan Drd1 yoki Drd2 dopamin retseptorlarini o'z ichiga olgan ikkita asosiy subtipada mavjud. Retseptorlarning pastki qismidagi hujayra ichidagi yo'llar katta farq qiladi va shuning uchun neyronlarning strukturasini boshqaruvchi molekulyar yo'llar shunga qarab farq qilishi mumkin. Dendritik uzuklarni psevdostimulyator yordamida takrorlashdan keyin Drd1- va Drd2-da ekssentlar bilan ifodalangan MSNlar paydo bo'lishiga qaramasdan, Drd1 neyronlarida yangi uzuklarning uzoq muddatli barqarorligi ancha katta ko'rinadi. Ushbu kuzatishlar Drd1 ning quyi qismida hujayra ichidagi signalizatsiya yo'llarining Drd2 neurondagiga qaraganda uzayni uzoq muddatli stabillashga vositachilik qilishi mumkinligi haqidagi fikrni qo'llab-quvvatlaydi [17, 86]. Darhaqiqat, Drd1 o'z ichiga olgan MSNlardagi dendritik o'simtalarning mustahkamligi Drd1 MSNda DFXning doimiy kiritilishi va surunkali dori ta'siriga sezgir bo'lgan xatti-harakatlar bilan juda bog'liqdir [87, 88]. Shunday qilib, morfin va kokain Drd1 va Drd2 MSN-larda alohida hujayra ichidagi kaskadlarni tartibga solishi mumkin. Shu sababli, turli xil giyohvandlik vositalari turli xil NAc MSN'larda gen ekspresyonunun selektiv tartibga solish orqali neyronal strukturani tartibga soladi. Bu ikkala populyatsiya NAc funktsiyasining turli jihatlariga taalluqli bo'lib, hali to'liq izohlanmagan, jumladan, giyohning ta'sir o'tkazish ta'siriga turli hissa qo'shadi. Misol uchun, Drd32 dan Drd32 hujayralariga qarshi bo'lgan dopaminning va xNUMX kDa (DARPP-1) ning cAMP-regulyatsiya qilingan fosfoproteinlarini selektiv nokautu kokainga bog'liq lokomozaga qarshi ta'sir ko'rsatadi [89]. Bundan tashqari, Drd1 neyronlarining glukokortikoid retseptorlari selektiv nekrozu kokain va bosimni kamaytirish uchun turli dozalarda kengaytirildi [90]. Drd1 va Drd2-lardagi molekulyar o'zgarishlarni tekshirish uchun endi sezgir usullarni qo'llash qobiliyati (Box 1), ushbu neyronal hujayralardagi molekulyar o'zgarishlar qanday qilib turli xil giyohvand moddalarni iste'mol qilishiga javoban neuronal tuzilishdagi o'zgarishlarga olib kelishi mumkinligini va bu o'zgarishlarga qaramlikning qanday ta'sir qilishini tushunishga yordam beradi.
Xulosa
Giyohvand moddalar bilan bog'liq bo'lgan strukturali plastika - giyohvandlik modellari bilan bog'liq bo'lgan takrorlanuvchi va doimiy o'zgarishlardan biri. Ko'plab korrelyatsion tadkikotlar va bir nechta funktsional tadqiqotlar ushbu neyroxoddastingalar kokainga nisbatan xulq-atvorni kuchaytirishda muhim ahamiyatga ega ekaniga ishonchli dalillar keltirib chiqaradi. Shu bilan birga, giyohvand moddalar bilan bog'liq bo'lgan o'murtqa plyonkasi sezuvchanlikka aloqador bo'lmagan epidemiyani tashkil etadigan bir nechta funktsional hisobot mavjud. Sinaptik va strukturaviy plastika xususiyatlarini qo'shadi xulq-atvoriga jalb qilishni to'liq tushunish uchun ko'proq ish kerak. Ushbu bosqichda, har ikki tomon uchun ham qat'iy ravishda muzokara qilish kerak, chunki ko'pchilik nashr etilgan ishlarning umumiy dendritik o'mt zichligi o'lchoviga tayanadi va umurtqa platsining ko'p sonli xususiyatlarini e'tiborsiz qoldiradi (qarang. Box 1). Ushbu ko'rib chiqish davomida biz kelgusida tergov o'tkazish uchun asosiy yo'nalishlarni belgilab oldik 2 stol, Paradoksal tajriba ma'lumotlarini aniqlab olish va giyohvandlikda dendritik o'murtqa plastinkaning rolini tushuntirish uchun zarur bo'lgan. Ko'p fotonli va elektron mikroskopini qo'llash bo'yicha kelgusidagi tadqiqotlar eksitatori sinapslarning batafsil struktural xarakteristikalarida opiat va ogohlantiruvchi dorilarning ta'sirini solishtirish uchun kerak bo'ladi, masalan, rezerv rezerv havosini presintezli vazikulalar, PSD va faol mintaqa uzunligi va orqa miya uzunligi bosh zichligi va hajmi. Bu morfin va kokaindan so'ng dendritik umurtqali zichlikdagi paradoksik farqlar, sinaps soni va kuchdagi farqlarni aks ettiradimi degan savolga javob berishga yordam beradi. Bundan tashqari, ko'p elektrofizyologik o'zgarishlarning o'tkinchi tabiati sababli, biz LTD / LTP ning dendritik plastisitikasi, shuningdek, opiat va stimulantlarning uyg'unlashgan glutamat retseptorlarini kiritish yoki ichkiizatsiya qilish bo'yicha ko'proq vaqtli ma'lumotga ega bo'lishimiz kerak. giyohvandlik. Buning sababini aniqlash uchun, biz ushbu funktsional va tarkibiy o'zgarishlarning har biriga qo'shilib boradigan xatti-harakatlar qanday ta'sir qilishini aniqlashimiz kerak. Bu so'nggi nuqta ayniqsa muhimdir va bir nechta metodlarning integratsiyasini talab qiladi. Birinchidan, molekulyar yo'l bir suyuqlik va pastga yo'naltirilgan maqsadli genlar bilan regulyatsiya sifatida belgilanadi, bu esa tegishli bo'lgan plastinka bilan bog'liq bo'lgan genlar uchun mo'ljallangan. Keyinchalik, bu molekulyar yo'llarni manipulyatsiya qilish uchun virusni vositachilik qiluvchi gen transkripsiyasi, shRNTlarning ifodasi yoki indüklenebilen genetik mutant sichqonchani foydalanib, surunkali dori yuborishdan so'ng elektrofizyolojik, tizimli va xatti-harakatlardagi o'ziga xos rollarini aniqlash mumkin bo'ladi. Va nihoyat, ushbu tadqiqotlarning barchasi hujayra turi va miya mintaqasida o'ziga xoslik asosida miya patologiyasi aniq mexanizmlarini mazmunli tushunish uchun ko'rib chiqilishi kerak.
rahmat
Ushbu sharhni tayyorlashni Narkotiklarni suiiste'mol qilish milliy institutining grantlari qo'llab-quvvatlandi
Atamalar lug'ati
- Qo'shadi bilan bog'liq xatti-harakatlar
- Bu, odatda, o'z-o'zini boshqarish paradigmalaridan foydalanish, jumladan, o'zini o'zi boshqarish, yo'qotish va yo'qotish, shuningdek tiklanish (qayta tiklash)
- Stimulyatsion davolanish rejimi
- Bunga eksperimental yoki o'z-o'zini boshqaradigan kokain amfetamin, yoki nikotin ma'lum bir vaqt va vaqt uchun ma'lum dozada va chastotada kiritilgan. Keyinchalik, hayvonlar so'nggi dozadan keyin turli vaqtlarda tahlil qilinadi
- Opiat davolash paradigmlari
- Bunga tajriba yoki o'z-o'zini boshqaradigan morfin, geroin yoki boshqa giyohvand moddalarni muayyan vaqt va vaqt davomida ma'lum dozada va chastotada ekspluatatsiya qilish kiradi. Keyinchalik, hayvonlar so'nggi dozadan keyin turli vaqtlarda tahlil qilinadi
- Brain mukofotlari hududlari
- Ular orasida ventral tegmental sohada midbrain dopaminergik neyronlar va ushbu neyronlarning yadroli akumbens (ventral striatum) amigdala, hipokampus va prefrontal korteksning bir necha hududlari (masalan, medial, orbitofrontal va boshqalar)
- Glutamat retseptorlari
- Miyaning asosiy ionotropik glutamat retseptorlari A-amino-3-gidroksil-5-metil-4-izoksazol-propionat (AMPA) va N-metil-D-aspartat (NMDA)
- Dopamin retseptorlari
- Dopamin retseptorlarining ikkita asosiy turi Drd1 yoki Drd2 retseptorlari o'z ichiga olgan, ularning retseptorlari signalizatsiya mexanizmlarida farq qiluvchi yadroli accumbenslarda ifodalanadi. Drd1 retseptorlari Gs-bog'langan va adenilil siklazni rag'batlantiradi, Drd2 retseptorlari esa G / u-bog'langan va adenilil siklazni inhibe qiladi, ichki tomondan K+ kanallar va kuchlanishli Ca ni inhibe qiladi2+ kanallari. Ikkala retseptorlari ham hujayralararo signalni boshqariladigan kinaz (ERK) kaskadlarini tartibga solishi mumkin
- RhoGTPases
- Ushbu kichik G proteinlari dendritik o'murtmalarning o'sishi va qaytarilishida ajralmas rol o'ynagan aktin sitoskeleltonni boshqarishda markaziy rol o'ynaydi. Ular guanin nukleotidi almashinuvi omillari (GEFlar) tomonidan faollashtirilgan va GTPazni faollashtiruvchi oqsillar (GAPlar)
- Transkriptsiya omillari
- Ular sezgir genlar ichida o'ziga xos DNK sekanslarına (javob elementlari deb ataladi) bog'langan va shu genlarni transkripsiyalashtirilgan tezligini oshiradigan yoki kamaytiradigan oqsillardir. Dendritik qirralarning tartibga soluvchi transkripsiyon omillar quyidagilardir: DF (FOS), siklik AMP reaktsiyasi elementi bog'lovchi protein (CREB), yadroviy omil KB (NFkB) va miyozit-faktor 2 (MEF2)
- Protein kinazlari
- Funksiyalarini tartibga solish uchun boshqa oqsillarni fosforilatadigan fermentlar dendritik omurgalarda, jumladan, Ca2+, Cycle-dependent kinase-5 (Cdk5), p21-faollashgan kinaz (PAK1) va lim domen kinaz (LIMK)
- Aktin bilan bog'liq oqsillar
- Actin sitoskeletasi ko'p sonli oqsillar tomonidan tartibga solinadi, biroq umurtqa pog'onasini ortib yoki ortga tortib, umurtqa pog'onasi va shaklini o'zgartirgan har birining batafsil roli tushunilmaydi. Masalan, aktin bilan bog'liq oqsillar (ARPlar), Wiskott-Aldrich sindromi oqsillari (WASPs), WASP-family verprolin homologlari (WAVEs) va ko'plab boshqalar
Izohlar
Nashriyotdan voz kechish: Bu nashrga qabul qilingan qabul qilinmagan qo'lyozma faylining PDF-fayli. Mijozlarimizga xizmat sifatida biz qo'lyozmaning ushbu dastlabki versiyasini taqdim etmoqdamiz. Qo'lyozma nusxa ko'chirish, nusxa olish va uning yakuniy shaklida nashr etilishidan oldin tasdiqlangan hujjatlarni ko'rib chiqadi. Iltimos, ishlab chiqarish jarayonida kontentga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan xatolar aniqlanishi mumkin va jurnalga tegishli bo'lgan barcha qonuniy ogohlantirishlar tegishlidir.