DeltaFosB điều chỉnh hoạt động của bánh xe (2002)

NHẬN XÉT: DeltaFosb là một công tắc phân tử tích lũy trong não với việc sử dụng thuốc gây nghiện mãn tính, nhiều chất béo, đường và bánh xe chạy. Nó làm thay đổi bộ não để gây ra sự nhạy cảm với bất cứ thứ gì người ta tiêu thụ quá mức. Đó là một yếu tố phiên mã bật và tắt các gen làm thay đổi cấu trúc và giao tiếp trong mạch thưởng của não. Kết luận: Dữ liệu cho thấy sự tương đồng đáng kinh ngạc giữa thuốc gây nghiện và bánh xe đang chạy và cho thấy vai trò quan trọng đối với FosB trong việc điều chỉnh cả phần thưởng tự nhiên và do thuốc gây ra.

Tạp chí khoa học thần kinh, 15 tháng 9 2002, 22 (18): 8133-8138;

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

+ Chi nhánh tác giả

KHAI THÁC. Các khoa 1 của khoa học thần kinh và

KHAI THÁC. Sinh lý học và dược lý 2, Viện Karolinska, Stockholm, S-2 171 Thụy Điển, và

KHAI THÁC. Sở Tâm thần và Trung tâm Khoa học Thần kinh Cơ bản, Trung tâm Y tế Tây Nam Đại học Texas, Dallas, Texas 3-3

Tóm tắt

ΔFosB là một yếu tố phiên mã tích lũy theo cách đặc trưng theo vùng trong não sau những xáo trộn kinh niên. Ví dụ, việc sử dụng nhiều lần các loại thuốc lạm dụng làm tăng mức độFosB trong văn phòng Trong nghiên cứu hiện tại, chúng tôi đã phân tích tác động của việc chạy bánh xe tự phát, như một mô hình cho hành vi bổ ích tự nhiên, ở mức độFosB trong khu vực thai sản. Hơn nữa, những con chuột biểu lộ quá mứcFosBtrong các quần thể cụ thể của tế bào thần kinh ngoại vi đã được sử dụng để nghiên cứu vai trò có thể có củaFosB về hành vi chạy. Chuột Lewis đưa ra quảng cáo tự do truy cập vào các bánh xe đang chạy cho 30 d bao phủ những gì sẽ tương ứng với ∼10 km / d và cho thấy mức độ tăngFosB trong các hạt nhân accumbens so với chuột tiếp xúc với bánh xe đang chạy bị khóa. Chuột biểu hiện quá mứcFosB Chọn lọc trong các tế bào thần kinh có chứa dynorphin xuất hiện làm tăng hoạt động hàng ngày của chúng so với bạn cùng lứa kiểm soát, trong khi những con chuột biểu hiện quá mứcFosB chủ yếu là trong các tế bào thần kinh có chứa enkephalin xuất hiện chạy ít hơn đáng kể so với nhóm chứng. Dữ liệu từ nghiên cứu hiện tại chứng minh rằng giống như các loại thuốc lạm dụng, việc chạy tự nguyện làm tăng mức độFosB trong con đường khen thưởng não. Hơn nữa, biểu hiện quá mức của ΔFosB trong một quần thể tế bào thần kinh đầu ra khác biệt làm tăng hành vi chạy. Bởi vì công việc trước đây đã chỉ ra rằngFosB biểu hiện quá mức trong cùng quần thể tế bào thần kinh này làm tăng các đặc tính bổ ích của các loại thuốc lạm dụng, kết quả của nghiên cứu hiện tại cho thấy rằngFosB có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm soát cả phần thưởng tự nhiên và thuốc.

trước Phần Sau Phần

Giới thiệu

ΔFosB Thuộc họ Fos của các yếu tố phiên mã và có nguồn gốc từ gen fosb thông qua ghép nối thay thế. Không giống như tất cả các protein giống Fos khác, có thời gian bán hủy ngắn, các đồng phân 35 và 37 kDa củaFosB tích lũy theo cách đặc trưng theo vùng trong não sau một loạt các rối loạn mãn tính, có lẽ là do tính ổn định rất cao của các đồng dạng này (Hy vọng và cộng sự, 1994a; Chen và cộng sự, 1997; Nestler và cộng sự, 1999). Quy định của ΔFosB ở các vùng tiền sản sau khi dùng thuốc lạm dụng nhiều lần đã được nghiên cứu đặc biệt (Hy vọng và cộng sự, 1994b; Moratalla và cộng sự, 1996; Chen và cộng sự, 1997; Nestler và cộng sự, 1999). Con đường dopamine mesolimbic có vai trò trung tâm trong phần thưởng thuốc (Koob và cộng sự, 1998). Nó bắt nguồn từ khu vực não thất của midbrain và chấm dứt ở phần bụng của thanh mạc, được gọi là accumbens hạt nhân. Quản lý cấp tính của bất kỳ một số loại thuốc lạm dụng tạm thời gây ra một số protein gia đình Fos trong accumbens hạt nhân và trong vây lưng. Những protein này tạo thành các dị chất với protein gia đình Jun để tạo thành phức hợp nhân tố phiên mã protein-1 (AP-1) với thời gian bán hủy ngắn. Ngược lại, sau khi điều trị bằng thuốc nhiều lần, cảm ứng của các sản phẩm gen ngay lập tức này giảm xuống và thay vào đó, có sự tích lũy dần dần của chất ổn địnhFosB đồng dạng. ΔFosB dị hóa chủ yếu với JunD và ở mức độ thấp hơn với JunB (Hiroi và cộng sự, 1998; Perez-Otano và cộng sự, 1998) để hình thành các phức hợp AP-1 lâu dài ở các vùng não cụ thể. Người ta đã đề xuất rằng các phức hợp AP-1 kéo dài này làm trung gian cho một số tác động lâu dài của các loại thuốc lạm dụng trên các con đường thưởng cho não gây ra chứng nghiện (Nestler và cộng sự, 2001).

Các nghiên cứu hành vi cho thấy bánh xe chạy trong loài gặm nhấm là bổ ích. Giả định này dựa trên các thí nghiệm cho thấy chuột bấm cần để truy cập vào bánh xe đang chạy và cũng phát triển ưu tiên vị trí có điều kiện cho một môi trường liên quan đến hậu quả của việc chạy bánh xe (Iversen, 1993; Belke, 1997; Lett và cộng sự, 2000). Hơn nữa, những con chuột chạy đường dài hàng ngày có dấu hiệu rút tiền, chẳng hạn như sự gây hấn tăng lên, khi quyền truy cập vào các bánh xe đang chạy bị từ chối (Hoffmann và cộng sự, 1987). Các cuộc khảo sát giữa những người chạy bộ có cam kết cao cho thấy chạy là một hành vi gây nghiện cho nhiều cá nhân (Rudy và Estok, 1989; Chapman và De Castro, 1990; Furst và Germone, 1993). Thật vậy, chạy hiển thị nhiều tiêu chí có trong Hướng dẫn thống kê chẩn đoán (Hiệp hội Tâm thần Hoa Kỳ, 1994) để chẩn đoán nghiện.

Mục tiêu của nghiên cứu hiện tại là điều tra xem liệu mức độFosB được thay đổi bởi một hành vi bổ ích tự nhiên như chạy và liệu có thể biểu hiện quá mứcFosBtrong khu vực thai kỳ có thể điều chỉnh hành vi chạy. Chúng tôi chỉ ra ở đây rằng, giống như các loại thuốc lạm dụng, gây ra tình trạng chạy mãn tínhFosB trong các hạt nhân accumbens; Ngoài ra, sự biểu hiện quá mức củaFosB trong hai tập hợp khác nhau của các nơ-ron chiếu xuất hiện có tác dụng ngược lại với việc chạy bánh xe. Dữ liệu cho thấy sự tương đồng đáng kinh ngạc giữa thuốc gây nghiện và bánh xe đang chạy và cho thấy vai trò quan trọng đối vớiFosB trong việc điều chỉnh cả phần thưởng tự nhiên và thuốc gây ra.

Phần trước đó Phần tiếp theo

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

Động vật. Chuột đực Lewis (Trung tâm nhân giống Møllegaard, Skansved, Đan Mạch) có trọng lượng 250 gm khi bắt đầu thí nghiệm đã được sử dụng. Những con chuột đã truy cập quảng cáo tự do để nước, thức ăn và bánh xe chạy. Họ đang ở trong một chu kỳ sáng / tối của 12, với đèn sáng ở 10 AM và tắt ở lồng Lồng 10 PM (43 × 22 × 20 cm) có một bánh xe đang chạy với đường kính 34 cm; do đó, một cuộc cách mạng tương ứng với 1.07 m. Sau khi 4 vài tuần chạy bánh xe tự nguyện, những con chuột đã bị giết bằng cách chặt đầu, và các mô được lấy để làm mờ phương Tây hoặc được tưới máu bằng phương pháp cố định và xử lý cho hóa mô miễn dịch và trên trang weblai tạo.

Hai dòng chuột bitransgenic có thể biểu hiện quá mứcFosB Chọn lọc ở các vùng xuất hiện dưới sự kiểm soát của hệ thống điều hòa gen tetracycline cũng được sử dụng (Chen và cộng sự, 1998). Trong một dòng, được gọi là 11A,FosB bị biểu hiện quá mức chỉ trong các tế bào thần kinh chiếu xuất hiện biểu hiện dynorphin neuropeptide sau khi loại bỏ doxycycline (Kelz và cộng sự, 1999). Trong dòng khác, được gọi là 11B,FosB không thể biểu hiện quá mức chủ yếu ở các tế bào thần kinh chiếu hình thể biểu hiện enkephalin neuropeptide sau khi loại bỏ doxycycline, mặc dù cũng có một số biểu hiện ở các tế bào thần kinh dynorphin. Kiểm soát vàFosBchuột thay thế là những bạn cùng lứa trong mỗi dòng (11A và 11B) và có cùng cấu trúc bitransgenic, có thể được kích hoạt bằng cách loại bỏ doxycycline. Tất cả những con chuột được thụ thai và nuôi dưỡng trên dẫn xuất tetracycline doxycycline với liều 100 g / ml trong nước uống. Khi trưởng thành, một nửa số lứa đẻ được duy trì trên doxycycline (đối chứng); nửa còn lại được loại bỏ khỏi doxycycline (FosB biểu hiện quá mức) cho phần còn lại của thí nghiệm. Sáu tuần sau khi loại bỏ doxycycline, tại thời điểm đóFosB biểu thức được biết là tối đa (Chen và cộng sự, 1998; Kelz và cộng sự, 1999), các bánh xe đang chạy đã được mở khóa cho cả chuột trên tetracycline (điều khiển) và chuột trên nước máy (FosB biểu hiện quá mức), và chạy tự nguyện bắt đầu. Để loại trừ khả năng doxycycline tự ảnh hưởng đến hành vi chạy của bánh xe, chúng tôi đã phân tích bánh xe chạy trên chuột C57BL / 6 (Charles River, Uppsala, Thụy Điển) được xử lý bằng 100 μg / ml doxycycline trong vài tuần trước khi được phép truy cập vào các bánh xe đang chạy. Những con chuột sau đó được đặt trong lồng với quảng cáo tự do truy cập vào các bánh xe đang chạy và vẫn còn trên tetracycline trong toàn bộ thí nghiệm. Nhóm kiểm soát nhận được nước uống bình thường trong toàn bộ thí nghiệm. Lồng chuột (22 × 16 × 14 cm) chứa một bánh xe đang chạy với đường kính 12.4 cm; do đó, một cuộc cách mạng tương ứng với 0.39 m. Dữ liệu chạy từ cả chuột và chuột được lấy mẫu mỗi phút 30 bằng phần mềm máy tính tùy chỉnh.

Tây phương thấm. Não được loại bỏ nhanh chóng từ những con chuột bị chặt đầu và ướp lạnh trong đệm sinh lý lạnh băng. Các cú đấm có đường kính 2 mm đã được sử dụng để lấy mẫu các mô từ accumbens hạt nhân và putamen trung gian và bên trong các lát não coron dày-mmUM ở cấp độ bregma 1 0.7 mm (Paxinos và Watson, 1997). Các mẫu não được đồng nhất hóa trong 1% SDS, và xác định protein được thực hiện bằng phương pháp Lowry. Các chất đồng nhất chứa giữa 5 và 50 μg protein đã được nạp vào gel SDS-polyacrylamide và chịu điện di như mô tả. Một kháng thể chống Fos của thỏ (1: 4000; MJ Iadarola, Viện Y tế Quốc gia, Bethesda, MD) hoặc kháng thể chống FosB (N-terminal) (1: 4000; Công nghệ sinh học Santa Cruz, Santa Cruz, CA) đã được sử dụng cho phát hiệnFosB. Protein được phát hiện bằng cách sử dụng kháng thể IgG kết hợp với peroxidase (1: 2000; Vector Laboratory Laboratory, Burlingame, CA), sau đó là phát quang hóa (DuPont NEN, Boston, MA). Mức độ miễn dịch (IR) đã được định lượng trên hệ thống phân tích hình ảnh dựa trên Macintosh và mức độ protein trong các mẫu thí nghiệm được so sánh với các mức kiểm soát. Các đốm được nhuộm bởi màu đen amido để xác nhận tải và chuyển các gel bằng nhau. Các blots cũng được dán nhãn miễn dịch cho protein protein thần kinh 68 kDa, không cho thấy sự khác biệt giữa các nhóm thử nghiệm và kiểm soát (dữ liệu không được hiển thị).

Hóa mô miễn dịch. Những con chuột Lewis đã chạy trong tuần 4 và điều khiển với bánh xe bị khóa đã được gây mê sâu với pentobarbital và được tưới máu nội bộ bằng 50 ml Ca²⁺-dung dịch Tyrode miễn phí (nhiệt độ phòng) bao gồm 0.1 ml heparin. Tiếp theo là 250 ml chất cố định (4% paraformaldehyde và 0.4% axit picric trong 0.16m PBS, pH 7.4, ở nhiệt độ phòng). Não được phân chia và giữ cố định trong 1 giờ và sau đó được rửa trong 0.1m PBS với 10% sucrose và 0.1% natri azide nhiều lần trong 24 giờ ở 4 ° C để bảo vệ lạnh. Não bộ bị đóng băng và 14 μm phần tràng hoa được thu thập ở các mức độ giữa bregma 0.70 và 1.70 mm. Các phần được rửa ba lần trong 10 phút trong PBS trước khi ủ qua đêm (4 ° C trong buồng ẩm) với kháng thể đa dòng chống FosB (đầu cuối N) chính (1: 500; Công nghệ sinh học Santa Cruz) trong 0.3% Triton-PBS (150 μl trên mỗi phần). Tiếp theo là ba lần tráng với PBS trong 10 phút trước khi ủ trong 1 giờ ở nhiệt độ phòng với kháng thể IgG kháng thỏ được đánh dấu sinh học thứ cấp (1: 200; Phòng thí nghiệm Vector) trong 0.3% Triton-PBS (150 μl mỗi phần). Ba lần rửa khác trong PBS trong 10 phút được thực hiện trước khi phức hợp avidin-biotin được thêm vào (1: 100 và 1: 100, tương ứng, trong 0.1 m PBS; 150 μl mỗi phần). Sau ba lần tráng 10 phút, phức hợp được hình dung sau khi ủ 7 phút với chất nền theo quy trình của nhà sản xuất (Phòng thí nghiệm Vector). Các phần sau đó được rửa ba lần trong 5 phút.

Tại chỗ lai tạo. Đối với hóa mô miễn dịch kết hợp vàtrên trang web thí nghiệm lai, các phần não đã được xử lý hóa mô miễn dịch ngay lập tức phải chịutrên trang web lai tạo, được thực hiện về cơ bản như được mô tả trước đây (Seroogy và cộng sự, 1989; Dagerlind và cộng sự, 1992). Bốn mươi tám đầu dò oligonucleotide DNA đặc hiệu cho dynorphin (296 đấu 345) (Doulass và cộng sự, 1989) và enkephalin (235 ĐẦU 282) (Zurawski và cộng sự, 1986) mRNA được dán nhãn phóng xạ với [α-³⁵S] dATP (DuPont NEN) trong 3 ′ kết thúc bằng cách sử dụng deoxynucleotidyl transferase cuối cùng (Invitrogen, San Diego, CA) cho một hoạt động cụ thể của ∼1 × 10⁹ cpm / mg. Cocktail lai tạo chứa 50% formamide, 4 × SSC (1 × SSC là 0.15m NaCl và 0.015 natri citrat, pH 7.0), 1 × dung dịch Denhardt, 1% mỉa mai, 0.02 mNa₃PO₄, pH 7.0, 10% dextran sulfate, 0.06 m dithiothreitol, và DNA DNA tinh trùng cá hồi cắt xén / ml. Phép lai được thực hiện cho 0.1 hr trong buồng ẩm ở 18 ° C. Sau khi lai, các phần được rửa bốn lần cho 42 mỗi phút trong 20 × SSC ở 1 ° C. Sau đó, các phần được rửa trong nước hấp khử trùng trong 60 giây, khử nước trong rượu và sấy khô trong không khí. Cuối cùng, nhũ tương theo dõi hạt nhân NTB10 (2 pha loãng: 1 với nước; Kodak, Rochester, NY) đã được áp dụng bằng cách nhúng. Sau vài tuần tiếp xúc 1, các slide được phát triển với D2 (Kodak) và được cố định bằng Unifix (Kodak).

Số lượng tế bào dương tính cho FosB-IR và các tế bào colocalizing FosB-IR và dynorphin mRNA hoặc enkephalin mRNA ở chuột sau khi 4 tuần chạy (n = 8) và trong các điều khiển (n = 8) đã được thực hiện trên một slide trên mỗi con vật bởi một người quan sát độc lập mù với thiết kế thí nghiệm. Phân tích được thực hiện ở cấp độ bregma 1.2 mm (Paxinos và Watson, 1997).

Thủ tục thống kê. Để phân tích sự khác biệt trongFosB mức độ giữa các kiểm soát và vận động viên trong các thí nghiệm phương Tây và hóa mô miễn dịch, t các xét nghiệm đã được thực hiện. Ảnh hưởng của sự biểu hiện quá mức của ΔFosB về hành vi chạy ở chuột biến đổi gen được phân tích bằng ANOVA hai chiều với các phép đo lặp lại, phân tích hiệu ứng trong nhóm và giữa các nhóm (phiên bản Statistica 99; StatSoft, Tulsa, OK).

Phần trước đó Phần tiếp theo

KẾT QUẢ

Quy định của ΔFosB trong hạt nhân accumbens bởi bánh xe chạy

Chuột Lewis được đặt trong lồng có bánh xe chạy tăng số lượng chạy hàng ngày của chúng cho đến ngày 13, khi chúng ổn định ở 10.210 ± 590 m / d (có nghĩa là ± SEM). Mức này được duy trì một cách thô bạo qua ngày 32, khi các động vật được sử dụng để phân tích sinh hóa. Trong đợt 4 d cuối cùng, chuột chạy 8.910 ± 900 m / d. Hành vi chạy này ở chuột Lewis tương tự như hành vi được quan sát trước đó (Werme và cộng sự, 1999). Sau đó, mức độFosB đã được phân tích bằng phương pháp làm mờ phương Tây trong accumbens hạt nhân và trong putamen caudate trung gian và bên trong khi chạy (n = 7) và kiểm soát (n = 7) chuột. Như thể hiện trong hình 1, bánh xe chạy tăngFosB mức độ của các đồng phân 37 và 35 kDa trong accumbens hạt nhân (p <0.05). Ngược lại, không có sự khác biệt về ΔFosB mức độ giữa các vận động viên và kiểm soát trong putamen trung gian hoặc bên (dữ liệu không được hiển thị).

Xem phiên bản lớn hơn:

Tải xuống dưới dạng Slide PowerPoint

Sung. 1.

Quy định của ΔFosB bằng bánh xe chạy. Các cấp của các đồng phân 35 lên 37 kDa củaFosB được đo trong các hạt nhân bằng cách sử dụng phương pháp làm mờ phương Tây ở chuột điều khiển (C) và ở những con chuột trải qua 4 tuần chạy bánh xe tự nguyện (R). Áo sơ mi, Tiêu biểu làn đường từ các blots. Dữ liệu được thể hiện dưới dạng trung bình ± SEM (cả hai nhóm, n = 7). *p <0.05.

Hóa mô miễn dịch cho thấy sự hiện diện củaFosBcác tế bào giả định trong nhân được kiểm soát (n = 8) và chạy (n = 8) chuột. Số lượng ΔFosBcác tế bào giả định trong lõi và vỏ cho thấy sự gia tăng số lượng tế bào biểu hiệnFosB-IR trong lõi (p <0.05) nhưng không nằm trong vỏ của hạt nhân sau khi chạy (Hình.2). Hóa mô miễn dịch kết hợp choFosB-IR và trên trang web lai tạo cho enkephalin hoặc dynorphin mRNA trong nhân accumbens sau đó đã được sử dụng để xác định loại tế bào trong vùng não này trong đóFosB được gây ra bằng cách chạy (Hình.3). Trong khi số lượng tế bào biểu hiện cả dynorphin mRNA và FosB-IR cao hơn ở người chạy bộ (n = 8) hơn trong điều khiển (n = 8) (Bảng1), số lượng tế bào trung bình biểu hiện cả enkephalin mRNA và FosB-IR trong vận động viên thấp hơn so với trong điều khiển (Bảng 1). Những hiệu ứng này đã rõ ràng trong phân khu lõi của vùng não này (Bảng 1). Những kết quả này chỉ ra rằng cảm ứng của ΔFosB bằng cách chạy xảy ra chủ yếu trong tập hợp con chứa dynorphin của hạt nhân accumbens tế bào thần kinh.

Xem phiên bản lớn hơn:

Tải xuống dưới dạng Slide PowerPoint

Sung. 2.

Bánh xe chạy ảnh hưởng đến sốFosBcác tế bào giả định trong nhân accumbens.Áo sơ mi, Máy chụp ảnh quang học đại diện của các phần não chuột cho thấy sự gia tăng số lượngFosBcác tế bào giả định trong nhân tích tụ lõi khi chạychạy) được so sánh với các điều khiển (Ctr). aca, Anterior ủy ban trước.đáy, Biểu đồ thanh đếm số lượng tế bào dương tính vớiFosB-IR trong các khía cạnh trung gian của lõi và vỏ của hạt nhân được tích tụ trong chuột kiểm soát và trong những con chuột trải qua 4 tuần chạy bánh xe tự nguyện. Dữ liệu được thể hiện dưới dạng trung bình ± SEM (cả hai nhóm, n = 8). *p <0.05.

Xem phiên bản lớn hơn:

Tải xuống dưới dạng Slide PowerPoint

Sung. 3.

Độ đặc hiệu tế bào của ΔFosBcảm ứng bằng bánh xe chạy. Máy chụp ảnh quang học đại diện của các phần não chuột từ tám cá nhân thể hiện sự tập trung củaFosB-IR (hạt nhân nhuộm màu nâu) và mRNA dynorphin (hạt đen) (a) hoặcFosB-IR và enkephalin mRNA trong nhân accumbens lõi (b).

Xem bảng này:

Bảng 1.

ΔFosB trong các tế bào dynorphin và enkephalin trong nhân accumbens

Tác dụng của ΔFosB trên bánh xe đang chạy

Nghiên cứu vai trò có thể của ΔFosB trong việc điều chỉnh bánh xe đang chạy, chúng tôi đã sử dụng hai dòng chuột bitransgenic có thể biểu hiện quá mứcFosB trong khu vực xuất hiện của động vật trưởng thành (Chen và cộng sự, 1998; Kelz và cộng sự, 1999). Dòng 11A bitransgenic có thể biểu hiện quá mứcFosB chỉ trong các tế bào thần kinh có chứa dynorphin trong khối (Kelz và cộng sự, 1999), trong khi dòng 11B bitransgenic có thể biểu hiện quá mứcFosB chủ yếu là trong các tế bào thần kinh có chứa enkephalin trong khu vực này, với một số biểu hiện thấy trong các tế bào thần kinh dynorphin là tốt (Hình. 4). Cả hai dòng chuột được hình thành và nuôi dưỡng trên doxycycline để giữFosBbiểu hiện đã tắt (Hình. 4) (Kelz và cộng sự, 1999) và một nửa số bạn cùng lứa đã bị xóa khỏi doxycycline khi trưởng thành để bậtFosB biểu hiện.

Xem phiên bản lớn hơn:

Tải xuống dưới dạng Slide PowerPoint

Sung. 4.

Biểu thức của ΔFosB ở chuột 11B. Phần não được phân tích choFosB-IR (hạt nhân nhuộm màu nâu) theo dõi bởi trên trang web lai tạo cho mRNA dynorphin (A) hoặc enkephalin mRNA (B) (hạt đen). Lưu ý biểu thức ưu đãi củaFosB-IR trong tế bào dương tính với enkephalin nhưng không phải là tế bào dương tính với dynorphin. Của 214FosBcác tế bào giả định được đếm trong ba con chuột 11B, 73 ± 11% cũng dương tính với enkephalin và 22 ± 6% cũng dương tính với dynorphin. Không thấy nhãn kép nào giữaFosB và dấu hiệu inteuron.

Chuột 11A biểu hiện quá mứcFosB (không có doxycycline) (n = 7) đã được tìm thấy để tăng khoảng cách chạy hàng ngày của họ trong những tuần 3 đầu tiên so với các điều khiển xả rác (doxycycline đưa ra) (n = 8), cho thấy một cao nguyên về tốc độ chạy của họ sau tuần 2 (Hình.5 A). Ngược lại, chuột 11B biểu hiện quá mứcFosB (n = 7) cho thấy hoạt động chạy ít hơn đáng kể trong các tuần 2 và 3 so với các điều khiển xả rác của chúng (n = 6) (Hình. 5 B). Để điều tra khả năng doxycycline có thể thay đổi hành vi chạy, chúng tôi đã so sánh việc chạy bánh xe của chuột C57BL / 6 có và không có doxycycline trong nước uống của chúng. Không có sự khác biệt giữa các nhóm được tìm thấy (dữ liệu không được hiển thị).

Xem phiên bản lớn hơn:

Tải xuống dưới dạng Slide PowerPoint

Sung. 5.

Tác dụng của ΔFosB biểu hiện quá mức đối với hành vi chạy của bánh xe ở chuột bitransgenic. A, Chuột Bitransgenic uống nước máy có biểu hiện quá mứcFosB trong tế bào thần kinh dynorphin xuất hiện (nước) và cho thấy việc chạy tăng (khoảng cách mỗi ngày) trong tuần truy cập 3 đầu tiên vào bánh xe đang chạy. Ngược lại, kiểm soát lứa giống hệt nhau về mặt di truyền với doxycycline trong nước uống của chúng không biểu hiện quá mứcFosB (DOX) cho thấy chỉ tăng khi chạy trong tuần 2 đầu tiên. B, Một dòng khác của chủng chuột bitransgenic, được gọi là 11B, với sự biểu hiện quá mức củaFosB chủ yếu ở tế bào thần kinh enkephalinnước) cho thấy việc chạy ít hơn đáng kể trong tuần của họ 2 và 3 so với các bạn cùng lứa di truyền không biểu hiện quá mức ΔFosB (DOX). # biểu thị sự gia tăng hoạt động (khoảng cách mỗi tuần) trong một nhóm. * chỉ ra sự khác biệt trong việc chạy giữaFosBbiểu hiện quá mức (nước) và điều khiển (DOX). Đường thẳng đứng chỉ ra biên giới giữa các tuần 1 và 2, cũng như các tuần 2 và 3. Đường ngang với biểu tượng # mô tả sự khác biệt thống kê giữa hoạt động hàng tuần trong một nhóm. Dữ liệu được thể hiện dưới dạng trung bình (11A dox,n = 8; Nước 11A, n = 7; 11B dox, n = 6; Nước 11B, n =^# p <0.05;^## p <0.01;^{# # #} p <0.001; *p<0.05.

Phần trước đó Phần tiếp theo

THẢO LUẬN

Trong nghiên cứu này, chúng tôi cho thấy rằng giống như tiếp xúc nhiều lần với các loại thuốc lạm dụng, chạy bánh xe kinh niên, một hành vi bổ ích tự nhiên, gây raFosB trong nhân accumbens, một phần quan trọng của con đường phần thưởng của não. Chúng tôi cũng cho thấy sự biểu hiện quá mức củaFosB trong tế bào thần kinh dynorphin xuất hiện của động vật trưởng thành làm tăng hành vi chạy, trong khiFosB biểu hiện chủ yếu ở các tế bào thần kinh enkephalin xuất hiện có tác dụng ngược lại. Những dữ liệu này hỗ trợ cho quan điểmFosB có liên quan nghiêm trọng đến các tác động lâu dài của các phần thưởng tự nhiên và do thuốc gây ra và nhấn mạnh vai trò quan trọng củaFosB trong quy định của chức năng tiền đạo.

Phản ứng phân tử tương tự với các loại thuốc lạm dụng và chạy

Các loại thuốc lạm dụng đa dạng như thuốc kích thích tâm thần, thuốc phiện, rượu, nicotine và phencyclidine làm tăng mức độFosB trong nhân accumbens (Hy vọng và cộng sự, 1994b; Nye và cộng sự, 1995; Nye và Nestler, 1996; Nestler và cộng sự, 1999) và ở đây chúng tôi chỉ ra rằng hành vi chạy mãn tính dẫn đến một phản ứng tương tự. Cocaine mãn tính và chạy gây ra thích ứng bổ sung phổ biến, ví dụ, cảm ứng của mRNA dynorphin ở một số khu vực nhất định của striatum (Werme và cộng sự, 2000). Như đã lưu ý trước đây về cocaine (Hiroi và cộng sự, 1997), cảm ứng củaFosB bằng cách chạy mạnh hơn trong lõi so với sự phân chia vỏ của các hạt nhân. Tuy nhiên, ΔFosBCảm ứng bằng cách chạy bị hạn chế trong các hạt nhân accumbens, trong khi các loại thuốc lạm dụng cũng tạo ra protein trong putamen caudate. Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằngFosB được thể hiện duy nhất trong các tế bào thần kinh chiếu của vân, và cocaine mạn tính tăng ΔFosB tốt nhất là trong quần thể tế bào thần kinh chiếu thể hiện dynorphin (Moratalla và cộng sự, 1996). Trong nghiên cứu hiện nay, bằng cách sử dụng hóa mô miễn dịch kết hợp vàtrên trang web lai trên cùng một phần mô, chúng tôi đã chỉ ra rằng bánh xe chạy cũng gây raFosB tốt nhất là trong các tế bào thần kinh dynorphin.

Phát hiện rằng phần thưởng thuốc và phần thưởng tự nhiên tạo ra sự thích ứng phân tử giống nhau (cảm ứngFosB) trong cùng một loại tế bào thần kinh cho thấy hai người có thể hành động thông qua một số cơ chế chung. Một cơ chế phổ biến hợp lý là tăng truyền dopaminergic đến accumbens hạt nhân. Chạy và quản lý cấp tính các loại thuốc gây nghiện làm tăng nồng độ dopamine ngoại bào ở vùng não này (Giải phóng và Yamamoto, 1985; Di Chiara và Imperato, 1988; Wilson và Marsden, 1995). Điều trị lặp đi lặp lại với D₁ chất chủ vận thụ thể dopamine (+/−) - 6-chloro-7,8-dihydroxy-1-phenyl-2,3,4,5-tetrahydro-1H-3-benzazepin hydrobromide hoặc kết hợp với D₂ chất chủ vận thụ thể quinpirole sẽ làm tăng mức độFosB trong nhân accumbens và vây lưng (Nye và cộng sự, 1995). Thuốc gây nghiện tâm thần như cocaine và amphetamine, là chất chủ vận dopamine gián tiếp, cũng tăngFosB mức độ trong khu vực thai kỳ (Jaber và cộng sự, 1995; Nye và cộng sự, 1995). Ngoài ra, sử dụng mãn tính chất đối kháng vận chuyển dopamine cụ thể 1- [2- (bis [4-fluorophenyl] methoxy) ethyl] -4- (3-hydroxy-3-phenylpropyl) piperaz502 chất ức chế vận chuyển chọn lọc, gây raFosB trong những vùng não này (Nye và cộng sự, 1995). Những phát hiện này chứng minh rằng cảm ứng củaFosB trong phần sau khi điều trị khác nhau phụ thuộc vào dopamine.

Tác dụng đối nghịch củaFosB biểu hiện quá mức trong các tế bào thần kinh dynorphin so với enkephalin trên hành vi chạy bằng bánh xe

Những con chuột bitransgenic vớiFosB biểu hiện quá mức gây ra bởi loại bỏ doxycycline từ động vật trưởng thành cho thấy không có bất thường phát triển quá mức. Ở chuột trong đó ΔFosBbiểu hiện quá mức được chọn lọc đối với các tế bào thần kinh dynorphin tiền đình, hành vi chạy tăng lên trong những tuần chạy 3 đầu tiên, thay vì các tuần 2 đầu tiên như đã thấy đối với các bạn cùng lứa kiểm soát. Ngược lại, chuột biểu hiện quá mứcFosB chủ yếu ở các tế bào thần kinh enkephalin xuất hiện chạy ít hơn so với các bạn cùng lứa kiểm soát của chúng trong nhiều tuần 2 và 3. Điều thú vị là hai dòng chuột bitransgenic được nghiên cứu ở đây cũng cho thấy các phản ứng hành vi khác nhau đối với các loại thuốc lạm dụng. Trong khi đó biểu hiện quá mức củaFosB trong các tế bào thần kinh dynorphin làm tăng tác dụng bổ ích của cocaine và morphin (Kelz và cộng sự, 1999; Nestler và cộng sự, 2001), biểu hiện quá mức củaFosB chủ yếu trong các tế bào thần kinh enkephalin không làm thay đổi tác dụng bổ ích của các loại thuốc này.

Những tác động ngược lại đối với hành vi chạy thấy trong hai dòng chuột có thể được giải thích bằng mạch vi sai của hai quần thể tế bào thần kinh khác biệt này. Hơn 90% các tế bào thần kinh ngoại vi là các tế bào thần kinh chiếu gai trung bình sử dụng GABA làm chất dẫn truyền thần kinh. Khoảng một nửa số tế bào thần kinh này cũng thể hiện mức độ cao của dynorphin và chất P (và ở một mức độ nhất định D₁ thụ thể dopamine) (Gerfen và cộng sự, 1990; Le Moine và cộng sự, 1991) và dự án trực tiếp đến midbrain. Nửa còn lại thể hiện mức độ cao của enkephalin (và D₂thụ thể dopamine) (Gerfen và cộng sự, 1990; Le Moine và cộng sự, 1990) và dự án gián tiếp đến midbrain thông qua hạt nhân globus pallidus và subthalamic. Kích hoạt đường dẫn trực tiếp làm tăng sự vận động, trong khi đó kích hoạt đường dẫn gián tiếp làm giảm sự vận động. Do đó, các thay đổi đối ứng trong hành vi chạy được thể hiện bằng hai dòngFosB-Những con chuột thay thế được sử dụng trong các thí nghiệm này có thể phản ánhFosBnhững thay đổi gây ra trong tính dễ bị kích thích của con đường trực tiếp so với con đường gián tiếp. Dọc theo những dòng này, thật thú vị khi suy đoán rằng việc giảm bánh xe chạy thấy ở chuột biểu hiện quá mứcFosB chủ yếu trong các tế bào thần kinh enkephalin có thể phù hợp với thực tế là thuốc chống loạn thần thế hệ thứ nhất, làm giảm hoạt động vận động, gây raFosB Chọn lọc trong quần thể tế bào thần kinh này (Hiroi và Graybiel, 1996; Atkins và cộng sự, 1999).

Các gen mục tiêu được quy định bởiFosB

Tác dụng củaFosB về chức năng tế bào thần kinh có lẽ được trung gian thông qua sự điều hòa của các gen khác. Cho rằng nhiều gen chứa các vị trí đồng thuận cho các phức hợp AP-1 trong các vùng quảng bá của chúng, có khả năng là các hành động củaFosB trên tế bào thần kinh liên quan đến các hiệu ứng phức tạp trên nhiều gen. Chỉ có một số ít được xác định cho đến nay. Tiểu đơn vị thụ thể glutamate AMPA 2 (GluR2) được điều chỉnh bởiFosB trong nhân accumbens, một hiệu ứng không thấy ở vây lưng (Kelz và cộng sự, 1999). Kinase phụ thuộc cyclin 5 (Cdk5) được điều hòa trong cả hai nhân accumbens và vây lưng (Bibb và cộng sự, 2001). Những hiệu ứng này có thể được trung gian thông qua các trang web AP-1 có trong các vùng quảng bá của các gen này (Brene và cộng sự, 2000; Chen và cộng sự, 2000). Sự điều chỉnh của GlamR2 sẽ được dự kiến sẽ làm thay đổi tính dễ bị kích thích điện của các tế bào thần kinh ngoại vi bằng cách thay đổi độ nhạy thụ thể AMPA của chúng. Sự điều hòa Cdk5 cũng có thể làm thay đổi tính dễ bị kích thích của các tế bào thần kinh này thông qua con đường liên quan đến dopamine và phosphoprotein-32 được điều hòa bởi cAMP, được làm giàu cao trong các tế bào thần kinh gai trung bình xuất hiện (Brene và cộng sự, 1994; Bibb và cộng sự, 1999). Tuy nhiên, công việc tiếp theo là cần thiết để xác định các con đường phân tử chính xác theo đóFosB, thông qua những thay đổi trong sự biểu hiện của các gen khác, làm thay đổi trạng thái chức năng của các tế bào thần kinh dynorphin và enkephalin.

Kết luận

Những phát hiện cho thấy sự thích nghi phân tử tương tự xảy ra trong nhân accumbens trong các tình huống khen thưởng tự nhiên và do thuốc cho thấy các cơ chế sinh học thần kinh thông thường có thể kiểm soát cả hai loại hành vi bổ ích. Một điểm tương đồng cốt lõi giữa những hành vi này là bản chất gây nghiện của chúng. ΔFosB được gây ra bởi cả hai hành vi và tăng cường cả hai hành vi khi độc lập quá mức trong các tế bào thần kinh dynorphin xuất hiện. Có lẽFosB, khi được biểu hiện trong các tế bào thần kinh này, làm nhạy cảm một mạch thần kinh liên quan đến hành vi cưỡng chế. Mặc dù đầu cơ, kiến thức ngày càng tăng vềFosB gợi ý rằng nó, hoặc các con đường phân tử khác nhau mà nó điều chỉnh, có thể là một mục tiêu phù hợp để phát triển các phương pháp điều trị dược lý cho một loạt các rối loạn. Ví dụ trong số này có thể là các hành vi cưỡng chế, bao gồm không chỉ nghiện ma túy mà còn rối loạn ăn uống, cờ bạc bệnh lý, tập thể dục quá mức và thậm chí có thể là rối loạn ám ảnh cưỡng chế.

Phần trước đó Phần tiếp theo

Chú thích

Nhận được tháng 1 29, 2002.
Bản sửa đổi nhận được tháng 6 11, 2002.
Được chấp nhận tháng 6 12, 2002.

Công trình này được hỗ trợ bởi Hội đồng nghiên cứu Thụy Điển (03185, 11642 và 04762), Centrum for idrottsforskning (CIF 86 / 01), Viện quốc gia về lạm dụng ma túy và Viện lão hóa quốc gia. Chúng tôi cảm ơn Karin Pernold và Karin Lundströmer vì đã hỗ trợ kỹ thuật tuyệt vời.
Các thư tương ứng nên được gửi tới Stefan Brené, Khoa Thần kinh học, Karolinska Instutet, Stockholm, S-171 77 Thụy Điển. E-mail: [email được bảo vệ].

Bản quyền © 2002 Hội Khoa học thần kinh

Phần trước đó

THAM KHẢO

↵
1. Hiệp hội Tâm thần Mỹ

(1994) Cẩm nang chẩn đoán và thống kê các rối loạn tâm thần, Ed 4. (Tâm thần học Hoa Kỳ, Washington, DC).

↵
1. Atkins JB,
2. Chlan-Fourney J,
3. Không, Ngài
4. Hiroi N,
5. Carlezon WA Jr.,
6. Nestler EJ

(1999) Cảm ứng FosB theo vùng cụ thể bằng cách sử dụng lặp lại các thuốc chống loạn thần điển hình so với không điển hình. Synapse 33: 118 XN 128.

Liên kết nhanh