内源性阿片类药物诱导的腹侧被盖区多巴胺能神经元的神经可塑性影响自然和鸦片剂奖励(2014)

评论: - DeltaFosB研究 我们经常引用所有关注的焦点 伏隔核 (奖励中心),发现性行为几乎与甲基和可卡因具有相同的大脑机制。 来自同一位研究人员的具有里程碑意义的研究(以ΔFosB为关键介质的常见神经可塑性机制的自然和药物奖励法案(2013)):

因此,自然和药物奖励不仅会汇聚在相同的神经途径上,而且会汇聚在相同的分子介体上,并且可能会汇聚在伏隔核中的相同神经元中,从而影响激励的显着性和两种奖励的“浪费”。

带走:甲基,可卡因和性别对奖励中心(伏隔核)中的相同神经细胞都做同样的基本事情,无论它们在大脑其他地方可能有什么不同。 这消除了通常的说法,即自然奖励和药物的机制和效果不同。

这项新研究调查了性行为对VTA的影响。 VTA是产生多巴胺的神经细胞的起点-它们分支到伏隔核,额叶皮层和杏仁核。 基本上,VTA是我们大多数多巴胺的来源(泉源)。 查看奖励电路的以下两张图片: Pic1, Pic2

研究人员发现,性(高潮)导致VTA中的细胞体暂时缩小(男性)。 细胞体及其树突 包含大脑的灰质。 这正是海洛因成瘾对VTA的影响(不是一次性使用海洛因,而是使用慢性海洛因)。 请注意,VTA细胞体的收缩率相同 发生在人类海洛因成瘾者身上.

性诱导的细胞收缩持续至少7天。 性别引起的变化在30天恢复正常,但研究人员只评估了1,7和30天数。

海洛因成瘾中细胞体的收缩导致伏隔核中多巴胺的含量降低-或我们所说的 脱敏. 研究人员向大鼠施用了吗啡以评估其反应(性交后),但未发生任何反应。 通常,老鼠非常喜欢吗啡,但是在这里它们会暂时脱敏。 简而言之,射精后大鼠的奖励回路对海洛因水平低无反应。 研究人员推测,需要更高的剂量才能引起“正常”大鼠反应。

综上所述,性行为(暂时)在VTA中的作用与对海洛因成瘾的作用完全相同:产生多巴胺的神经细胞体收缩。 这会导致奖励中心的多巴胺含量降低,并且对麻醉品的反应性降低,而且老鼠的大脑至少需要7天才能恢复。


 

J Neurosci。 2014 Jun 25;34(26):8825-36。 doi:10.1523 / JNEUROSCI.0133-14.2014。

投手 KK1, COPPENS CM2, Beloate LN3, 富勒J.2, 范S2, Frohmader KS2, Laviolette SR2, 雷曼MN4, Coolen LM5.

抽象

自然奖励和滥用药物汇集在中脑边缘通路上,激活伏核中神经可塑性的共同机制。 长期暴露于阿片类药物会诱导腹侧被盖区(VTA)多巴胺能神经元的可塑性,从而调节吗啡的奖赏耐受性。

在这里,我们测试了VTA中交配诱导的内源性阿片类药物释放引起雄性大鼠VTA多巴胺细胞形态变化的假设,这反过来调节了经验诱导的性行为强化的长期表现。

首先,性经验减少VTA多巴胺体细胞大小1和7天,但不是最后一次交配后的30天. 用纳洛酮阻断了这种效果 在每次交配之前; 因此,VTA多巴胺细胞的可塑性依赖于内源性阿片类药物的作用。

反过来,VTA可塑性与改变的鸦片剂奖励相关,因为性经验丰富的男性不会形成0.5 mg / kg吗啡的条件性位置偏好。

接下来,确定内源性阿片类药物作用是否介导在交配经验期间用纳洛酮治疗的雄性大鼠的性回报和记忆,无论是全身性还是VTA内。 纳洛酮没有阻止最初的经验诱导的性行为促进反复交配,或条件性地方偏爱交配。 然而,纳洛酮治疗减弱了由交配相关条件线索诱导的中脑边缘区域经验诱导的性行为促进和神经活化的长期表达。.

总之,这些数据表明,交配过程中内源性阿片类药物可诱导VTA多巴胺神经元的神经可塑性,这对于吗啡奖励和长期记忆对自然奖励行为至关重要。

 

介绍

自然奖励行为由中脑皮质系统介导(Meisel和Mullins,2006; Hoebel等,2009; Frohmader等,2010a; Pitchers等人,2010a; Young等,2011; Blum等,2012)。 滥用药物会导致该系统的神经改变,从而导致药物滥用的发展和表达(Hyman等,2006; Nestler,2012)。 我们之前已经确定,自然奖励行为的经验,即雄性大鼠的性经验,也会导致伏隔核(NAc)的神经可塑性,包括增加的树突棘(Pitchers等人,2010a)和deltaFosB(Pitchers等,2013)。 反过来,这种性诱导的可塑性对性经验对后续交配的影响至关重要,表现为促进性行为的开始和表现(Pitchers等,2010b, 2012, 2013)。 此外,性经验改变了对精神兴奋剂的反应,包括对运动活动的敏感性和增强的奖励(Frohmader等,2010a; Pitchers等人,2010a, 2013).

NAc是腹侧被盖区(VTA)中多巴胺能神经元的一个下游靶标。 VTA多巴胺神经元在交配期间和暴露于预测性奖励的条件线索后被激活(Balfour等人,2004; Frohmader等,2010a),通过内源性阿片肽(EOP)结合μ-阿片受体(MORs; 马修斯和德国人,1984; 约翰逊和诺斯,1992; Klitenick等,1992; Ikemoto等人,1997; Balfour等人,2004)。 因此,暴露于预测性行为的条件线索会导致EOP释放和VTA多巴胺细胞激活,从而促进性动机(Mitchell和Stewart,1990; van Furth等,1995; van Furth和van Ree,1996)和NAc中的多巴胺释放(Fiorino等,1997).

反复暴露于外源性阿片类药物会导致VTA的形态变化(Mazei-Robison等人,2011; Mazei-Robison和Nestler,2012),减少VTA多巴胺神经元的体细胞大小(Sklair-Tavron等人,1996; Spiga等,2003; Chu等人,2007; Russo等,2007; Mazei-Robison等人,2011),神经丝蛋白水平下降(Beitner-Johnson等人,1992),增加多巴胺细胞的兴奋性,减少轴浆运输和多巴胺输出到NAc(Beitner-Johnson等人,1992; Mazei-Robison等人,2011)。 这些VTA多巴胺神经元变化引起吗啡奖励耐受并且是短暂的,因为它们在禁药一个月内消退(Russo等,2007)。 目前还不清楚VTA多巴胺神经元的可塑性是否是鸦片制剂的作用所独有,或者它们是否也是由自然奖励行为期间EOP释放产生的。

在这里,我们检验自然奖励经验导致类似于阿片类药物引起的神经可塑性的假设,因此,鸦片制剂会聚于对自然奖励行为和奖励记忆至关重要的可塑性机制。 我们测试雄性大鼠的性经验是否通过依赖于VTA中EOP作用的过程减少VTA多巴胺神经元的体细胞大小。 此外,我们调查EOP诱导的VTA多巴胺神经元改变是否与自然奖励行为的强化和激励显着性归因于与自然奖励相关的线索有关,同时导致对吗啡奖励的交叉耐受性。

材料和方法

动物

成年雄性Sprague-Dawley大鼠(200-225 g)从Charles River获得,并且在所有实验中在12 h光/暗循环中成对饲养在人工照明的房间中(在10:除了吗啡耐受性实验外的00 AM上关灯) ,在5点亮:00 PM)。 提供食物和水 随意 除了在行为测试期间。 将刺激雌性卵巢切除并用5%17-β-雌二醇苯甲酸酯SILASTIC胶囊(1.98 mm内径,0.5 cm长度,Dow-Corning)皮下植入。 在测试之前给予黄体酮(皮下,500μg在0.1 ml芝麻油中)的注射3-6 h以诱导性接受性。 所有程序均由西安大略大学和密歇根大学动物护理委员会批准,并符合加拿大动物保护委员会和国家卫生研究院的指导,涉及脊椎动物的研究。

VTA多巴胺体细胞大小变化的时间过程

每日交配会议。

为了研究VTA中多巴胺神经元体细胞大小变化的时间过程,在1,7或31 d处杀死有性生活和幼稚的动物(n 在交配的最后一天(经历过)或处理(幼稚)之后,每组5-8。 在最后一次交配期间,性经历的人群的性行为相匹配,以及五个疗程中的射精总数(每组的平均5),并且在性行为的任何参数上没有差异。

交配会议。

性天真的男性被分配到两种实验条件中的任何一种:性天真或性经历。 允许有性经验的动物在连续几天与接受的雌性在矩形测试笼中交配五次(60×45×50 cm)直至显示射精或高达1 h(以先到者为准)。 用70%乙醇溶液彻底清洁笼子,并在交配期间加入新鲜的垫料。 在黑暗阶段(黑暗发作后的2-6 h)进行性行为。 只有在五次交配期间至少四次射精的动物才被认为是性经验并包括在实验中。 观察所有交配期并记录性行为。 坐骑(M)插入(IM)的数量,安装潜伏期(ML;从女性引入到第一次安装的时间),插入潜伏期(IL;从引入女性到第一次插入的时间)和射精潜伏期(EL;记录从第一次插入到射精的时间(Agmo,1997)。 将幼稚动物放置在1 h的干净测试笼中,同时将性经验的雄性雄性交配在同一房间中,使得它们暴露于远处的女性气味,并且与经验丰富的雄性相似的干扰和环境新颖性。

免疫荧光标记。

用戊巴比妥钠(270 mg / kg,ip)深度麻醉动物,并用50 ml的0.9%盐水心脏内灌注,然后在500磷酸钠缓冲液(PB)中灌注4 ml的0.1%多聚甲醛。 取出脑并在室温(RT)下在相同的固定剂中后固定1 h,然后浸入20%PB中的0.01%蔗糖和0.1%叠氮化钠中,在4℃下储存。 在冷冻切片机(H35R,Microm)上以400μm切割冠状切片,并在冷冻保护剂溶液(30%蔗糖,30%乙二醇在0.1 m PB中)中以四个平行系列收集,然后在20℃下储存。 所有孵育均在室温下进行,温和搅拌并在孵育之间用0.1 m PBS,pH 7.35进行大量冲洗。 切片暴露于1%H2O2 为了使10 min破坏内源性过氧化物酶,然后在温育溶液(PBS +:含有1%Triton X-0.4的PBS; Sigma-Aldrich)和100%牛血清白蛋白(Jackson Immuno Research Laboratories)中封闭0.1 h。 接下来,将切片在室温下在小鼠酪氨酸羟化酶(TH) - 抗体中孵育过夜(1:20 000; 密理博)。 在一抗孵育后,将切片在AlexaFluor 555-缀合的山羊抗小鼠抗体(1:100; Invitrogen,Eugene,OR)中孵育30 min。 最后,用0.1 m PB洗涤切片,将其固定在Superfrost Plus载玻片上,干燥,并盖上含有抗褪色剂1,4-二氮杂双环(2,2)辛烷的凝胶脲(DABCO; 50 mg / ml,Sigma-Aldrich; Lennette,1978).

数据分析:神经元体细胞大小。

VTA中TH-免疫反应性(IR)神经元的图像在40×放大三个嘴侧至尾侧水平取得(Balfour等人,2004)。 在不同水平的细胞之间没有检测到差异。 使用ImageJ(National Institutes of Health)分析TH-IR神经元的体细胞大小。 如下所述测量平均面积,周长和圆形度 Sklair-Tavron等。 (1996)。 分析每只动物的平均25细胞(组合所有3 VTA水平),并且仅包括具有清晰可见细胞核的细胞。 对于每只动物,计算平均面积,周长和圆形度。 对于统计分析,使用双向ANOVA [因素:性经验(性经历或性生活)和时间(1,7或31 d)],然后 事后 使用具有0.05显着性水平的Holm-Sidak方法进行比较。

VTA非多巴胺改变

双周交配会议。

为了测试每日交配期间的性经验是否需要TH-IR神经元体细胞大小的减少,分析了在五个双周交配期间交配的动物的VTA多巴胺神经元。 交配会话如上所述,但是在2.5周期间。 在最后交配或处理后收集脑7 d。

免疫过氧化物酶标记。

此外,测试了使用免疫过氧化物酶和色原检测的敏感染色技术是否也允许TH-IR体细胞大小变化的可视化。 如上所述进行灌注和组织处理。 用1%H处理后2O2 在PBS和PBS +中,将切片在室温下在小鼠多克隆酪氨酸羟化酶(TH) - 抗体中孵育过夜(1:20 000; 密理博)。 在一抗孵育后,将切片与生物素缀合的山羊抗兔IgG(1 h,1:500 in PBS +; Vector Laboratories),抗生物素蛋白 - 生物素 - 辣根过氧化物酶(1 h,ABC elite; 1:1 000 in PBS)一起孵育。 (Vector Laboratories)和3,3'-二氨基联苯胺四盐酸盐(10 min,0.02%,DAB; Sigma-Aldrich)用硫酸镍(0.02%在0.1 m PB中)用过氧化氢(0.015%)增强。 将切片在0.1 m PB中彻底洗涤以终止反应并安装到编码的Superfrost plus载玻片(Fisher)上,其中含有0.3%明胶的ddH2O.脱水后,将所有载玻片用DPX封固剂(邻苯二甲酸二丁酯二甲苯; Sigma-Aldrich)盖上盖玻片。

数据分析:神经元体细胞大小。

如上所述,分析了TH-IR单元的面积,周长和圆形度。 另外,在用于VTA TH-IR细胞分析的相同部分中,分析了黑质(SN)中的TH-IR细胞。 最后,在分析VTA和SN TH-IR细胞之后,使用甲酚紫对切片复染色,并使用与上述相同的方法分析非TH-IR细胞。 使用两尾学生评分法比较了天真的和有经验的人群之间的差异。 t 显着性水平为0.05的测试。

纳洛酮对经验诱导的多巴胺体细胞减少的影响

为了确定MOR是否在性经验诱导的多巴胺神经元体细胞大小变化中起作用,MOR在性行为期间被阻断。 一半的动物获得了性经验,而另一半则被处理但仍保持性生活。 允许有性经验的动物连续几天在5上交配。 在性经验和幼稚组中,在引入雌性(经验丰富的)之前或处理之前,用非选择性MOR拮抗剂纳洛酮(10 mg / kg,sc; Sigma-Aldrich,溶于0.9%盐水中)或盐水30 min处理动物。 (幼稚); 从而产生了四个实验组:性天真盐水(Naive Sal),性初始纳洛酮(Naive NLX),性生理盐水(Exp Sal)和性经验纳洛酮(Exp NLX; n =每组5-8)。 对于任何5 d,纳洛酮治疗对性行为的任何参数都没有统计学上显着的影响,并且纳洛酮和盐水治疗组在性经历中是相同的。 在最后一次交配后,通过心内灌注7 d杀死所有动物。 如上所述进行多巴胺体细胞大小的切片,免疫组织化学和数据分析(双向ANOVA;因子:性经验和药物治疗)。

吗啡条件的地方偏好

实验设计。

此前, Russo等人。 (2007) 显示慢性吗啡诱导对吗啡奖赏的耐受性。 由于性经验和慢性吗啡引起VTA中多巴胺神经元的体细胞大小的类似减少,因此测试了性诱导的形态学变化的功能相关性的吗啡奖励。 性经验和幼稚动物分为六个不同的实验组(n =每组9-13)基于性行为(性生活或经历过)和吗啡剂量(0.5,5.0或10.0 mg / kg,ip)并测试吗啡诱导的条件性位置偏爱(CPP)。

吗啡CPP。

在最后的交配期后进行1 d调节,并且在最后一次交配期间对各组进行性表现匹配。 使用的CPP范例包括预测试,调节日和后测试,并且装置基于 Tenk等人。 (2009)。 简而言之,CPP设备(MED Associates)由三个不同的腔室组成。 在每个阶段之间,用70%的乙醇溶液彻底清洁设备,以最大程度地减少挥之不去的嗅觉提示。 为了确定个人喜好,进行了预测试,在此期间动物可以自由进入整个设备15分钟。 作为一组,动物对特定的房间没有显着的偏好,但是每只动物都有轻微的初始偏好。 预试验期间表现出对一个腔室的显着偏好(在每个腔室中花费的时间之间相差> 200 s; <5%的动物)的大鼠被排除在研究之外。 在调理过程中,使用无偏向范式将药物与最初优选或不优选的室配对(Tzschentke,2007并且将动物限制在30 min的室内。 早晨向动物注射盐水(ip)(9:00 AM至12:00 PM)并将其限制在盐水配对室(对照)中。 下午(1:00-4:00 PM),动物注射吗啡(ip,0.5 mg / kg,5.0 mg / kg或10.0 mg / kg;硫酸吗啡溶于0.9%生理盐水,Johnson Matthey)并限制到吗啡配对室。 对动物进行两个调理日。 第二天(交配的最后一天后的3 d)进行了后测试,在程序上与预测试相同。 对于统计分析,将后测试期间在吗啡配对室中花费的时间与在测试后在盐水配对室中花费的时间进行比较,对于每个剂量内的性天真或有经验的雄性,使用配对 t 测试。 p <0.05被认为具有统计学意义。 性幼稚和有经验的动物的其他对照组在成对和不成对的小室中接受盐水作为阴性对照。 两组均未检测到室之间花费的时间差异。

全身纳洛酮对经验诱导的性行为促进作用

实验设计。

性经验导致性行为的促进至少维持在1个月(Pitchers等,2012)。 为了分析阻断MOR对经验诱导的性行为的影响,性经验的动物在连续五次交配之前接受纳洛酮或生理盐水(n 如上所述,每个12。 在最后一次交配后一周,进行最后的交配试验,在此期间允许所有动物交配直到一次射精或达到1 h。 在最后一个测试日交配前不给予纳洛酮或盐水治疗。 比较交配参数以确定纳洛酮是否影响性交经验诱导的交配促进(当天1与日5)或维持该促进(当天5对比试验)使用双向ANOVA [因素:治疗(盐水与纳洛酮) )和日(1,日5,或测试)]和Holm-Sidak方法 事后 比较。 对于所有统计测试, p <0.05被认为具有统计学意义。

其他对照实验

系统性纳洛酮在测试当天。

为了表明最后交配测试日的性行为改变不是由于没有纳洛酮,我们在最后交配测试当天给予接受交配与纳洛酮配对的动物的纳洛酮或盐水,同时他们获得了性经验。 具体地,所有动物在10连续天期间在一次射精之前接受纳洛酮注射(30 mg / kg,sc)5 min。 在测试当天7 d后,大约一半的动物接受了注射纳洛酮(10 mg / kg, n = 7)或生理盐水(n = 6)在引入接受性女性之前的30分钟。 观察并记录性行为。 比较交配参数以确定纳洛酮是否影响性交经验诱导的交配促进(当天1与日5)或维持该促进(当天5对比试验)使用双向ANOVA [因素:治疗(盐水与纳洛酮) )和日(1,日5,或测试)]和Holm-Sidak方法 事后 比较。 对于所有统计测试, p <5%被认为具有统计学意义。

纳洛酮对促进性行为短期表达的影响。

交配期间纳洛酮(10 mg / kg,sc)治疗的效果在最后一次交配测试当天的性行为测试,最后一次交配后仅进行了1 d(生理盐水, n = 5; 纳洛酮, n 4)。

全身纳洛酮预处理。

为了确定单独使用纳洛酮的重复治疗是否会导致最后一次治疗后性行为受损7 d,性交幼体动物在最后一次纳洛酮交配试验前连续几天接受5次纳洛酮(10 mg / kg,sc)或盐水注射7 d或注射生理盐水。 在最后的测试日,动物没有接受任何注射。 如上所述观察并记录性行为。 使用未配对的组之间比较交配参数 t 试验。 对于所有统计测试, p <5%被认为具有统计学意义。

全身纳洛酮和性别奖励。

纳洛酮对维持性行为的维持作用的减弱作用的一种可能性是,纳洛酮阻断了性行为的奖励作用。 为了检验这种可能性,在没有先前性经历的男性中,在纳洛酮或生理盐水注射后立即对性行为进行了CPP范例。 CPP程序与上述关于吗啡-CPP的程序类似,包括前测,条件天和后测。

性行为与最初的非优先房室配对。 以平衡的方式,每只动物注射纳洛酮(n = 12)或生理盐水(n = 11)30 min在接受接受女性的访问权之前。 交配期的平均持续时间为〜13 min。 射精后一分钟,将动物置于成对腔室中,持续30 min。 在另一个调理日,动物接受纳洛酮或盐水注射(在交配前接收它们),并放入未配对的室中进行30分钟。 接下来,进行后测试,与预测试相同。 为了确定腔室偏好,比较了在预测试和测试后在配对腔室中花费的时间。 用于统计分析,配对 t 测试用于比较偏好和差异评分,以及在测试前和测试后配对室中的时间,以确定是否为性行为形成了显着的CPP。 p <0.05被认为是显着的。

VTA内纳洛酮对经验诱导的性行为促进作用的影响

实验设计。

为了确定VTA中特异性的EOP作用是否导致性经验引起的性行为改变的影响,动物在每天五次交配之前在VTA中局部输注纳洛酮或生理盐水。 行为范例与全身纳洛酮实验相似。 允许有性经验的动物在5连续几天内交配,直到一次射精或达到1 h。 在引入接受性雌性之前15分钟,雄性大鼠接受双侧输注纳洛酮(每个半球10μg/μl;0.5μl体积;溶于0.9%盐水中)或盐水(每个半球0.5μl)的双侧输注。 双侧显微注射以0.5μl/ min的流速在1 min间隔内施用,随后是另外的1 min,其中注射套管留在适当位置用于扩散。 然后用假套管和防尘帽替换注射套管。 在交配的最后一天(测试日)后一周,所有动物再次交配射精而不输注纳洛酮或盐水。 图3A 概述了实验设计。 如全身纳洛酮实验中所述进行数据分析。

插管手术。

用腹膜内注射(0.1 ml / kg)氯胺酮(0.87 mg / ml)和甲苯噻嗪(0.13 mg / ml)麻醉雄性大鼠,并置于立体定位装置(Kopf Instruments)中。 双侧21测量导管(Plastics One)通过颅骨中的小钻孔下降到大脑中朝向VTA-4.8 mm AP,来自前囟的±0.75 mm ML和来自头骨顶部的-7.8 mm DV根据 Paxinos和Watson(2013)。 套管用牙科丙烯酸固定,粘附在颅骨上的三个螺钉上。 给予动物2周恢复期,并且每天处理以适应行为测试期间使用的处理和注射程序。

套管放置验证。

使用TH-免疫染色检查插管的放置以确认VTA是精确靶向的。 分析中仅包括具有适当放置的动物(最终组大小:经验丰富的盐水 n = 8; 经验丰富的纳洛酮 n = 6)。 接受VTA外注射的VTA纳洛酮内注射的另外三只动物在“错过的”注射组中聚集在一起。 将错过的组分别进行分析以用作解剖对照和Mann-Whitney U 测试用于比较最终测试日的行为与纳洛酮和盐水处理的有经验的男性。

交配相关的情境线索诱导的pERK表达

实验设计。

暴露于雄性获得交配经验的笼子已被证明在VTA和VTA和NAc的神经活动中引起MOR激活(Balfour等人,2004)。 因此,交配环境充当预测性奖励的条件线索。 目前的研究测试了性经验期间MOR激活是否是后续条件性线索诱导的神经激活所必需的。 纳洛酮或生理盐水全身给药(腹腔注射)30 min,然后放入交配区域并引入接受性雌性用于交配(经验丰富),或者在控制操作之前,包括放置在处理笼中而不显示雌性(中性)环境;天真)。 因此,创建了四个实验组:Naive Sal,Naive NLX,Exp Sal和Exp NLX。 最后一次交配后一周,每组动物的一半暴露于交配笼(Exp男性:与性有关的条件线索)或处理笼(天真的雄性:非常规/中性线索),而另一半未暴露于任何线索,而是留在家庭笼子里(以确定基线pERK表达)。 这个实验范例产生了8组:Naive Sal-No Cue,Naive Sal + Cue,Naive NLX-No Cue,Naive NLX + Cue,Exp Sal-No Cue,Exp Sal + Cue,Exp NLX-No Cue,Exp NLX + Cue (n =除了Naive NLX-No Cue之外的每个4, n = 3)。 在提示暴露后,动物灌注10-15 min。 将对照动物从其家笼中取出并同时灌注。

免疫组化。

如上所述进行切片和免疫组织化学。 这里,我们使用针对p42和p44 MAP激酶ERK1和ERK2的兔多克隆抗体(pERK; 1:4 000; Cell Signaling Technology)。 一抗已在文献中广泛表征(Roux和Blenis,2004; 墨菲和布莱尼斯,2006; Frohmader等,2010b)。 此外,遗漏一抗阻止了所有免疫反应性,并且大鼠脑组织的蛋白质印迹分析显示出具有适当分子量的两条带。

数据分析。

pERK免疫反应(-IR)细胞在许多大脑区域使用相机lucida绘图管计数附加到 徕卡 DMRD显微镜:NAc [核心(C)和壳(S); 400×600μm; 内侧前额叶皮质; mPFC的; 前扣带区(ACA); 前肢皮质(PL); infralimbic cortex(IL); 每个600×800μm,尾状壳核(CP; 800×800μm)和基底外侧杏仁核(BLA; 900×1200μm; Balfour等人,2004; Frohmader等,2010b; Pitchers等,2010b)。 每个脑区计数两个切片,然后计算标准分析区域中的细胞数,作为每毫米细胞数2。 对于每组动物的平均值,计算组均值。 使用双向ANOVA [因素:药物治疗(NLX或Sal)和提示(提示或不提示)]比较性经验或幼稚组内的组平均值,然后进行 事后 使用Holm-Sidak或Mann-Whitney和检验进行比较,适当时的显着性水平为 p <0.05。 在有性经验的动物的NAc外壳中,存在着一种显着的因素倾向性趋势,因此,进行了成对比较以仅比较生理盐水(Sal-No Cue)和生理盐水(Sal + Cue)组。

图像。

使用连接到a的CCD相机(Macrofire,Optronics)捕获数字图像 徕卡 显微镜(DM5000B),具有固定的相机设置。 图像被导入Adobe Photoshop 9.0软件。 除了调整亮度和对比度之外,图像没有任何改变。

成果

性经验引起的VTA多巴胺细胞的变化

性经验导致VTA多巴胺体细胞大小减少(图。 1A-C)。 性经验显着减少了VTA TH-IR细胞的体积和周长(区域: F(1,31) = 23.068, p <0.001; 周长, F(1,31) = 18.225, p <0.001)。 时间还有一个主要的重大影响(区域: F(2,31) = 6.377, p = 0.005; 周长, F(2,31) = 4.389, p = 0.021)和经验与时间之间的重要互动(区域: F(2,31) = 5.284, p = 0.011; 周长, F(2,31) = 4.347, p = 0.022)。 成对比较显示,性行为动物的性行为最后一天后,TH-IR细胞的面积和周长显着降低1和7 d与性生活对照相比[图。 1B,面积: p = 0.002(1 d), p <0.001(7 d); C,周长: p = 0.009(1 d), p <0.001(7 d)]。 在最后一次交配后31 d,TH-IR神经元的体细胞大小恢复到基线,随后跟随奖励戒断期,性行为的影响消失了(图。 1B,面积: p = 0.798; C,周长: p = 0.785)。 在任何时间点都没有在圆形度中检测到性经验引起的变化(图。 1D)。 VTA多巴胺体细胞大小减少不依赖于每日交配时间,因为在五个双周交配期间的交配经验也导致VTA多巴胺体细胞大小减少(图。 2A,B, E-H,面积: p = 0.004; 周长: p <0.001)。 相反,性经历并没有影响黑质中TH-IR的体细胞大小(图。 2C, I-J,面积: p = 0.13; 周长: p = 0.16)也未改变附近VTA非TH-IR神经元的体细胞大小(图。 2D, E-H,面积: p = 0.46; 周长: p 0.45)。

图1。 

内源性阿片类药物诱导的VTA多巴胺神经元的体细胞大小变化。 A来自有性幼稚和有经验的动物的VTA多巴胺神经元的代表性图像显示最终交配期后体细胞大小7 d的减少。 比例尺,5μm。 定量数据显示性经验(Exp,黑条)导致面积显着减少(B; 以μm为单位2)和周长(C; 以μm计的VTA多巴胺细胞,1 d(Naive,Exp; n = 6)和7 d(天真, n = 5; 精通, n = 6),但不是31 d(天真的, n = 6; 精通, n = 8)最后交配后,与性天真的对照(天真,白色条)比较。 与84或1 d的幼稚对照相比,经验丰富的男性的面积减少至7%。 与91.6和90 d的对照相比,经验组的周长减少到1和7%。 对圆形度没有影响(D)。 这种多巴胺细胞的可塑性(E)和周长(F纳洛酮(NLX, n = 8),但不是盐水(Sal, n 交配期间的7处理,最后交配后的7 d与性天真对照相比(Sal, n = 5; NLX, n = 6)。 数据代表平均值±SEM; *表示与同一天的性天真对照相比有显着差异(B, C)或与盐水治疗的性生活对照和纳洛酮治疗的性经验男性(或E, F).

图2。 

性经验并未减少黑质多巴胺神经元或VTA非多巴胺神经元的体细胞大小。 VTA TH-IR神经元胞体区(A; 以μm为单位2)和周长(B; 在性能幼稚(白色)和经验丰富的(黑色)动物中,通过每周交配两次而不是连续几天获得经验。 Substantia nigra TH-IR体细胞区域(C)和VTA非TH-IR体细胞区域(D)在性天真(白色)和经验丰富的(黑色)动物中。 数据代表平均值±SEM; *表示与性天真对照相比有显着差异。 代表性图像显示性生活的VTA中的TH-IR(棕色)神经元(E),经验丰富(F)男性。 G, H,由箭头指示的神经元的更高放大率图像 E 以及 F 分别。 在这些图像中,尼氏染色的神经元显示为蓝色。 代表性图像显示性生活SN的TH-IR神经元(I)和经验丰富(J)男性。 比例尺: EJ,20μm。

性经验诱导的VTA多巴胺神经元体细胞大小减少依赖于阿片受体激活

由性经验引起的VTA多巴胺神经元体细胞大小的减少被非选择性MOR拮抗剂纳洛酮阻断,在每次交配期之前施用。 交配期前的纳洛酮治疗对面积有显着影响(F(1,22) = 4.738, p = 0.041)并趋向于对周长产生显着影响(F(1,22) = 2.892, p = 0.052)。 区域内发现经验与纳洛酮治疗之间存在显着的相互作用(F(1,22) = 5.578, p = 0.027)和周长(F(1,22) = 8.167, p = 0.009)。 两两比较显示盐水处理动物的性经验显着减少了最后一次交配后VTA多巴胺神经元7 d的面积和周长,与盐水治疗的性天真男性相比(图。 1E,面积: p = 0.018; F,周长: p = 0.007)。 相比之下,经验丰富的纳洛酮治疗动物与纳洛酮治疗的幼稚雄性没有差别(图。 1E,面积: p = 0.483; F,周长: p = 0.330)。 此外,与经验丰富的纳洛酮动物相比,经验丰富的盐水动物的体细胞大小显着减少(图。 1E,面积: p = 0.002; F,周长: p = 0.002)。 纳洛酮的这种作用对于性经验是特异性的,因为与盐水处理的对照相比,单独的纳洛酮治疗不会影响性生活纳洛酮治疗的男性中的TH-IR细胞体细胞大小(图。 1E,F)。 此外,纳洛酮对经验诱导的体细胞大小减少的这种作用不是由于纳洛酮对性行为的影响,因为纳洛酮和盐水治疗的雄性之间的交配行为没有显着差异,除了在射精后开始交配的时间更长。在第一次和第五次交配期间,纳洛酮治疗的男性(射精后间隔)p = 0.03和 p 分别= 0.004)。 在五次交配期中的每一次交配期间,盐水和纳洛酮处理的雄性都交配射精。

性经验诱导的吗啡奖励耐受性

VTA中EOP作用对VTA多巴胺体细胞大小的性经验的影响与外源性阿片类药物相似(Sklair-Tavron等人,1996; Russo等,2007)。 因此,测试了天然奖励诱导的VTA多巴胺细胞可塑性是否影响阿片吗啡的奖赏。 事实上,性经验导致吗啡奖励耐受,类似于慢性阿片类药物的影响(Russo等,2007)。 性经验丰富的男性未能制定0.5 mg / kg吗啡剂量的CPP; 然而,对于这种剂量,性天真的男性确实形成了CPP,如在后测试期间与吗啡配对室相比,与盐水配对室相比花费了更多的时间(图。 3; p = 0.039)。 与含有较高剂量吗啡的盐水配对室相比,性生活和经验丰富的人群在吗啡配对室中花费的时间要长得多:5.0 mg / kg(图。 3; 幼稚: p = 0.029; 经验: p = 0.012)和10.0 mg / kg(图。 3; 幼稚: p <0.001; 经验值: p 0.002)。

图3。 

性经验对吗啡奖赏的影响。 在性生活后的测试中,在生理盐水(Sal)或吗啡配对(Mor; 0.5,5或10 mg / kg体重)室中花费的时间(Naive, n = 10-13)或经验丰富(Exp, n = 9-13)男性。 数据表示为平均值±SEM; *表示与同一动物中的​​Sal配对室相比有显着差异。 NS,不重要。

性经验诱导的交配行为促进依赖于阿片受体激活

迄今为止的研究结果表明,在5每日短交配期间作用于VTA的EOP引起VTA多巴胺神经元的可塑性,这与慢性吗啡或海洛因自我给药的作用相似(Russo等,2007; Mazei-Robison等人,2011)。 我们假设VTA多巴胺体细胞大小减少对于奖励学习是至关重要的,特别是对性行为引起的性行为在动机和表现方面的促进作用。 该假设通过在交配期间使用纳洛酮阻断MOR并检查在五次每日交配期间由性经验诱导的性行为的促进作用来测试。 数据显示在 图4 仅用于第一次和第五次交配,因为这些是最能说明经验诱导的交配行为促进的数据。 此外,在最后的交配试验1一周后,在交配期间纳洛酮治疗的长期效果被测试维持经验诱导的交配行为促进。 图4A 显示了实验设计。 交配期对性行为的所有参数都有显着的主要影响(安装潜伏期: F(2,55) = 11.286, p <0.001; 引入延迟: F(2,55) = 8.767, p <0.001; 射精潜伏期: F(2,55) = 10.368, p <0.001)和纳洛酮治疗的潜伏期(F(1,55) = 6.585, p = 0.013)和插入(F(1,55) = 7.863, p = 0.007)。 成对比较显示纳洛酮治疗在第一次交配期间影响了性行为,因为纳洛酮动物的首次发病潜伏期明显延长(p = 0.002)和插入(p = 0.002)与交配第一天的盐水对照组相比。 这种纳洛酮对初始性行为的影响因性经验而减弱,并且在随后的任何交配期间均未观察到(表1)。 此外,在五次交配期之前施用纳洛酮并未阻止性行为的性行为的初始促进。 与性经验的强化效果一致,盐水治疗的男性表现出减少的潜伏期(图。 4B; p = 0.032)插入(图。 4C; p = 0.033)和射精(图。 4D; p <0.001)在第五次交配期间与第一次交配相比,表明性行为得到了促进。 同样,接受纳洛酮治疗的男性的坐骑潜伏期明显缩短(图。 4B; p <0.001),简介(图。 4C; p <0.001)和射精(图。 4D; p = 0.017)与第一天相比,第五天。 此外,在第五次交配期间,在任何潜伏期中,纳洛酮处理的雄性与盐水对照没有差异。

图4。 

内源性阿片类药物在经验诱导的性行为促进中发挥关键作用。 A, 实验设计。 BD,生理盐水治疗的男性的性行为参数(Sal,白色条, n = 11)或纳洛酮(NLX;黑条, n = 12)全身给药。 显示的数据是挂载延迟(B; 秒),插入(C; 秒)和射精(D; 在连续五天交配的1和5日。 此外,在第五次交配期后,显示了最终交配测试的数据,7 d。 数据表示为平均值±SEM; +表示治疗中1天数和5天数之间存在显着差异; *表示治疗期间测试日和5之间的显着差异; #表示纳洛酮和生理盐水组在一天内的显着差异。

表1。 

在交配之前施用纳洛酮仅在交配的第一天增加潜伏期和插入

相反,性经验期间的纳洛酮治疗确实破坏了在最后交配测试日维持经验诱导的性行为。 在没有纳洛酮注射的情况下,在最后的交配期后进行7 d测试。 盐水处理的对照雄性表现出预期的经验诱导的性行为促进。 具体而言,在第五次交配期和最终测试日之间,安装,插入和射精的潜伏期没有差异(图。 4B-d)。 然而,纳洛酮治疗的男性显着增加潜伏期(图。 4B; p = 0.033),插入(图。 4C; p = 0.036)和射精(图。 4D; p 测试日与第五次交配时相比,= 0.049)。 此外,在测试当天,发现纳洛酮动物明显慢于生理盐水治疗的雄性动物,这表现为较长的潜伏期(图。 4B; p = 0.017)和插入(图。 4C; p = 0.043)。 因此,纳洛酮治疗阻碍了维持,但不是经验诱导的性行为促进的最初发展。 这些发现表明EOP诱导的VTA多巴胺神经元可塑性对自然奖励行为强化的长期表达起关键作用。

进行了几项额外的对照实验,以确定阿片类药物受体阻断对性行为长期强化丧失的影响,与最后交配测试日缺乏纳洛酮给药无关(图。 5A,B),具体到失去长期,但不是短期维持交配促进(图。 5E,F),不是每天接触纳洛酮引起的(图。 5C,D),并非由纳洛酮治疗男性的性奖励损失引起(图。 5G,H)。 首先,为了表明在最后的交配试验中改变的性行为不是由于没有纳洛酮,在最后的交配试验当天,给予与纳洛酮配对的动物,同时获得性经验,给予纳洛酮或生理盐水(图。 5A)。 交配日对潜伏期的显着影响(图。 5B; F(2,27) = 30.031, p = 0.038)和插入(表2; F(2,27) = 10.686, p = 0.048)。 交配日对射精潜伏期没有主要影响(表2; F(2,27) = 2.388, p 与上述类似,在最初的五次性经历期间,交配期间的纳洛酮治疗不影响促进性行为。 两组(通过最终交配试验期间接受的治疗确定的盐水和纳洛酮治疗组;在交配期间均接受纳洛酮)在0.109当天表现出促进的性行为,与第5天相比,并显示出显着更短的潜伏期(图。 5B; 盐水: p = 0.033; 纳洛酮: p = 0.014)和插入(表2; 盐水: p = 0.034; 纳洛酮: p = 0.026)。 在最后的交配测试日接受纳洛酮或生理盐水的动物有更长的潜伏期(图。 5B; 盐水: p = 0.018; 纳洛酮: p = 0.029)和插入(表2; 盐水: p = 0.019; 纳洛酮: p = 0.020)与交配经验的第五天相比。 因此,在交配前的测试当天施用纳洛酮或盐水不影响性经验期间纳洛酮治疗的效果,并且长期促进性行为的减弱与未接受任何注射的动物中显示的相同。在最后的交配测试日(图。 4).

图5。 

内源性阿片类药物在经验诱导的性行为促进的长期表达中是重要的。 A,实验设计实验NLX治疗对试验日的影响。 B,在盐水(灰色)或纳洛酮(黑色)注射后,在交配和最终交配测试日(测试)的连续五天的天1和5上安装潜伏期。 数据代表平均值±SEM。 *表示治疗期间1天和5天之间的显着差异。 #表示治疗中测试日和日5之间的显着差异。 C,实验设计实验,以测试单独的纳洛酮预处理没有性经验对交配行为的影响。 D,在没有交配的情况下,在最后交配测试日,7天后,在生理盐水或纳洛酮注射的5天后的潜伏期。 数据代表平均值±SEM。 E,实验设计用于测试纳洛酮治疗是否影响性经验动物中促进性行为的短期显示。 F,在生理盐水(灰色)或纳洛酮(黑色)注射的情况下,在交配和最终交配测试日连续5天,1日5的第1天和第5天的潜伏期。 数据代表平均值±SEM。 *表示治疗期间1天和5天之间的显着差异。 G,实验设计实验,以测试纳洛酮治疗是否阻止性行为的奖励效果。 H,在交配前接受纳洛酮或盐水的动物在预测试(白色)和测试后(黑色)期间用于交配成对腔室的时间(以秒为单位)。 数据代表平均值±SEM; *表示与预测试相比有显着差异。

表2。 

所显示的数据是来自对照实验的插入和射精(秒)的延迟,以确定MOR阻断对性行为的长期强化丧失的影响发生独立于最后交配测试日缺乏纳洛酮给药

为了确定在与性经验配对时是否进行纳洛酮治疗并且在最后一次治疗后没有重复纳洛酮本身导致性行为受损7 d,性行为动物在最后交配试验之前每天注射5次纳洛酮或盐水注射7 d以后(图。 5C)。 盐水和纳洛酮预处理组之间的任何交配参数均未检测到显着差异(图。 5D; 装载延迟; 插入潜伏期:生理盐水139.7±40.3与纳洛酮121.83±42.55; 射精潜伏期:生理盐水887.9±70.0与纳洛酮1050.8±327.31)。 这些结果表明单独使用纳洛酮不足以改变随后的性行为,类似于单独使用纳洛酮对VTA多巴胺神经元可塑性的影响。

我们假设在获得性经历期间纳洛酮治疗会破坏性行为引起的性行为促进的长期表现。 为了进一步测试,在最后交配试验期间,在最后交配试验中仅对1 d进行了交配期间纳洛酮处理对交配期间的性行为的影响(实验设计; 图。 5E)。 交配日对坐骑有显着的主要影响(图。 5F; F(2,20) = 19.780, p <0.001)和引入延迟(表2; F(2,20) = 19.041, p <0.001)。 一天对射精潜伏期没有明显的主要影响(表2; F(2,20) = 3.042, p = 0.070)。 与上述类似,所有男性(尽管采用生理盐水或纳洛酮治疗)均显示在五次性经历期间促进性行为,表明其显着缩短了潜伏期(图。 5F; 盐水: p = 0.002; 纳洛酮: p = 0.018)和插入(表2; 盐水: p = 0.006; 纳洛酮: p = 0.009日5与1日相比。 同样,在测试当天证实了促进性行为,与1日相比,显着更短的潜伏期(图。 5F; 盐水: p = 0.001; 纳洛酮: p = 0.020)和插入(表2; 盐水: p = 0.004; 纳洛酮: p = 0.009)。 更重要的是,在性交经验后测试1 d时,交配期间的纳洛酮治疗并未显着影响性行为引起的性行为促进,与最后交配测试日的纳洛酮治疗无关。

最后,我们测试了纳洛酮对便利性行为的长期表达的减弱作用是由于纳洛酮对性行为的奖励性质的阻断作用而引起的。 但是,在交配前立即服用纳洛酮并不会改变交配时CPP的形成(图。 5G),表明纳洛酮治疗没有改变性奖励。 盐水和纳洛酮治疗组都会形成性行为的显着CPP,这表明在性配对室中花费的时间显着增加(图。 5H; 盐水: p = 0.038; 纳洛酮: p 在后测试期间与预测试相比较= 0.002。 因此,纳洛酮不会通过阻断与性行为相关的奖励而对维持促进的性行为产生不利影响。

促进性行为取决于VTA中的EOP行为

为确认EOP在VTA中具体作用以诱导性行为的长期促进,实验设计概述于 图3A 用VTA内纳洛酮输注重复,而不是全身注射。 结果与上述全身给药相同。 交配日对性行为的所有参数都有显着的主要影响(图。 6A,挂载延迟: F(2,33) = 4.494, p = 0.019; B,插入延迟: F(2,33) = 4.042, p = 0.027; C,射精潜伏期: F(2,33) = 5.309, p = 0.010)和VTA内纳洛酮处理对潜伏期的影响(F(1,33) = 7.345, p = 0.011)和插入(F(1,33) = 6.126, p = 0.019)。 在交配的5期间,VTA内纳洛酮并未阻止最初的经验诱导的性行为促进,因为纳洛酮治疗的男性表现出减少的潜伏期(图。 6A; p = 0.001),插入(图。 6B; p <0.001)和射精(图。 6C; p = 0.001日5与1日相比。 在任何潜伏期交配的第五天,纳洛酮处理的雄性与盐水处理的雄性没有差异。 VTA纳洛酮治疗与全身给药一样,引起显着增加(图。 6A; p <0.001)和引入延迟(图。 6B; p 与经盐水处理的雄性相比,在交配的第一天<0.001(在随后的交配过程中未观察到)(纳洛酮和经盐水处理的雄性没有差异)。 一个出乎意料的观察结果是,在该实验中,生理盐水处理过的雄性没有表现出明显的坐骑或引进潜伏期促进作用(如上述所有实验所示),并且与第一天相比,仅第五天射精潜伏期缩短了(盐水: p 0.001)。

图6。 

VTA中的内源性阿片类药物介导经验诱导的性行为及其长期维持。 生理盐水治疗的男性的性行为参数(Sal,白色条, n = 8)或NLX(黑条, n 具有VTA内管理的= 6)。 显示的数据是挂载延迟(A),inomission(B)和射精(C)连续五天交配日1和5。 此外,显示最终交配测试日的数据,在没有盐水或纳洛酮注射的情况下在7天后的5 d。 数据代表平均值±SEM; +表示治疗中1天数和5天数之间存在显着差异; *表示治疗期间测试日和5之间的显着差异; #表示纳洛酮和Sal组在一天内的显着差异。 冠状VTA切片(H,XXUMX; I,X4.60; J,来自前囟的5.00)的示意图显示实验5.25中所有动物的VTA内注射部位(盐水;白色;纳洛酮,黑色;错过,灰色),使用Swanson Brain Maps的模板图纸(Swanson,2004)。 套管是双侧的,但注射部位单方面代表易于呈现。 fr,Fasciculus retroflexus; ML,Medial lemniscus; SN,黑质。

VTA纳曲酮内治疗阻止了在性经验丰富的男性中观察到的促进性行为的维持,类似于全身纳洛酮的作用。 具体来说,在最后的测试日,纳洛酮治疗的男性有更长的潜伏期(图。 6A; p = 0.011),插入(图。 6B; p = 0.010)和射精(图。 6C; p = 0.015)与第五次交配时相比,并与最后一天的盐水治疗男性进行比较(图。 6A, p = 0.006; B, p = 0.008)。 相反,盐水处理的动物在最终测试日和交配日5之间的发生和插入的潜伏期没有差异。 这些影响特定于纳洛酮向VTA的输送,因为男性附近有插管部位但未针对VTA(图。 6D; n = 3)显示长期促进性行为类似于盐水处理对照(ML,IL = 53±6.245,EL = 389±299.5,与最终交配测试日内VTA纳洛酮内动物相比有显着差异( ML,IL: p = 0.029; EL: p 0.0395)。

与性相关的条件性线索诱导的神经激活需要EOP作用

根据迄今为止的研究结果,我们假设在交配经验和随后的VTA多巴胺体细胞大小减少期间VTA中的EOP激活对于激励显着性与交配奖励相关刺激的归因以及因此促进性行为的维持是至关重要的。 为了验证这一假设,研究了在交配经历期间阻断阿片受体对由随后暴露于预测性报酬的条件性语境线索(性相关语境线索)引起的神经活动的影响。 性天真的动物也暴露于环境线索,但这些与先前的交配经验无关,因此是中性线索。 最后,在性经验和天真的对照组中确定基线pERK水平,所述对照组保留在家笼中并且不暴露于任何提示(-No Cue)。 确认并扩大先前的调查结果(Balfour等人,2004),暴露于与先前性别奖励相关的情境线索显着增加NAc中性经验男性的pERK表达(图。 7)和mPFC(图。 8A-C),但没有引起BLA中的神经元激活(图。 8D)或CPu(数据未显示)。 NAc核心中有线索暴露的主要影响(F(1,12) = 12.1941, p = 0.004),ACA(F(1,12) = 5.541, p = 0.038)和PL(F(1,12) = 5.241, p = 0.041)和NAc核心中的纳洛酮治疗(F(1,12) = 6.511, p = 0.025),ACA(F(1,12) = 15.242, p = 0.002)和PL(F(1,12) = 7.336, p = 0.019)。 NAc核心中存在显着的相互作用(F(1,12) = 10.107, p = 0.008),ACA(F(1,12) = 16.060, p = 0.002),PL(F(1,12) = 8.235, p = 0.014)和IL((F(1,12) = 6.965, p = 0.022)。 首先,交配相关的Cue暴露显着增加盐水处理的性经验动物(Exp Sal + Cue)中的pERK,与没有暴露于任何线索的对照相比,并且从NAc核中的家笼(Exp Sal-No Cue)中取出(图。 7A; p <0.001)和mPFC子区域ACA(图。 8A; p = 0.001),PL(图。 8B; p = 0.003)和IL(图。 8C; p = 0.029)。 相比之下,在盐水处理的性天真动物中,暴露于与性奖励无关的情境线索,并未在任何大脑区域诱导pERK(Naive Sal + Cue与幼稚Sal-No Cue相比; 图 7, 8),证明pERK的诱导特异于性经验相关线索的暴露。 此外,单独的性经验并未改变任何大脑区域的基线pERK表达,因为从家笼中取出的组之间没有差异,无论是性生活还是经验,并且用盐水或纳洛酮治疗。

图7。 

内源性阿片类药物作用是性相关条件线索诱导的NAc神经活化所必需的。 每毫米pERK-IR细胞数2 在伏核核心(A)和壳(B在性交天然(白色)和经验丰富的(Exp;黑色)动物中,在交配期间(Exp男性)或处理期(Naive males)用系统性NLX或盐水(Sal)预处理。 群体暴露于情境线索(Cue),其是Exp雄性中的交配相关线索和Naive动物中的中性线索,或取自家笼(No Cue;缺少Cue标记表示)。 数据表示为平均值±SEM; *表示与盐水预处理的无提示物暴露的对照(Naive Sal-No Cue和Exp Sal-No Cue)相比有显着差异; #表示与Sal处理的Cue暴露的Exp组(Exp Sal + Cue)相比的显着差异。 每mm的pERK-IR细胞的代表性图像2 在具有Sal的性经验男性的NAc核心(C, D)或NLX(E, F)从家笼中取出(无提示,C,E),或暴露于交配相关的情境线索(Cue; D, F). N =除了Naive NLX(No Cue)之外的每个组的4, n = 3。 ac,前连合。 比例尺,100μm。

图8。 

纳洛酮对其他VTA靶区域中交配线索诱导的pERK表达的影响。 每毫米pERK-IR细胞数2 在性交幼稚(白色)和经验丰富的(Exp;黑色)动物中,在交配期间用系统性NLX或盐水(Sal)预处理,并暴露于ACA中的情境线索(Cue)或家笼(无线索)(A),PL(B),IL(C)和BLA(D)。 数据代表平均值±SEM; *表示与盐水预处理的无提示物暴露的对照(Naive Sal-No Cue和Exp Sal-No Cue)相比有显着差异; #表示与Sal处理的线索暴露的性天真对照(Naive Sal + Cue)相比有显着差异。

为了支持我们的假设,性经验期间的纳洛酮治疗显着减弱性相关条件线索的pERK诱导。 这些纳洛酮处理的阴性暴露的有经验的雄性(Exp NLX + Cue)中的pERK表达与来自家笼(Naive Sal-No Cue或Naive NLX-)的任何性初始或经历的对照组中的基线pERK表达没有差异。没有提示)。 此外,纳洛酮处理的线索暴露的有经验的雄性(Exp NLX + Cue)中的pERK表达显着低于NAc核心中经盐水处理的提示线暴露的有经验的动物(Exp Sal + Cue)(图。 7A; p = 0.002)和mPFC子区域(图。 8A,ACA: p <0.001; B,PL: p = 0.002; C,IL: p 0.015)。

在NAc壳中,双向ANOVA分析未显示出因子提示暴露和纳洛酮治疗的统计学显着影响。 然而,成对比较显示,与没有提示暴露的盐水幼稚对照组相比,在盐水治疗的性经验组(Exp SAL + Cue)中,提示暴露确实诱导pERK(图。 7B; 天真的SAL-No Cue: p 0.0163)。

讨论

目前的研究表明,在性行为中作用于VTA的EOP是一种自然的奖励行为,导致VTA多巴胺细胞的体细胞大小的强烈但短暂的减少。 在VTA非多巴胺神经元中没有观察到体细胞大小的减少,也没有观察到附近黑质中的多巴胺神经元,这表明这种变化对VTA多巴胺细胞是特异性的。 这种VTA多巴胺可塑性似乎与慢性阿片类药物暴露引起的相似(Sklair-Tavron等人,1996; Russo等,2007; Mazei-Robison等人,2011)并对外源性阿片(吗啡)奖励产生类似的耐受性。 我们证明了VTA多巴胺的可塑性对于长期(维持)而非短期(发育),VTA靶区域中的性行为和奖励相关线索诱导的神经活动(pERK)的强化至关重要:NAc和mPFC。 这些发现表明了VTA多巴胺可塑性在长期表达自然奖励预测线索或奖励记忆的激励显着性中的作用。

有充分证据表明,性经验会促进随后的性行为,包括更快开始交配和提高表现(Balfour等人,2004; Pitchers等人,2010a,b, 2012)。 交配后,这种促进或加强性行为至少保持在28 d(Pitchers等,2012)。 此外,已经表明性行为和预测性别奖励的条件线索导致VTA中的MOR内化并诱导整个中脑边缘系统的神经元激活,包括VTA(多巴胺和非多巴胺神经元),NAc,PFC和BLA(Balfour等人,2004, 2006)。 已经确立的VTA多巴胺神经元在奖励相关刺激的激励显着性的学习和归因中起关键作用(Berridge和Robinson,1998; Berridge等,2009; Flagel等,2011)并且对奖励预测至关重要(舒尔茨,2010)。 目前的研究结果扩展了我们目前的知识,证明奖励诱导的VTA神经可塑性对这些功能至关重要,并且依赖于VTA中EOP的MOR激活。 目前尚不清楚哪种EOP是在男性性行为期间作用于VTA的MOR配体。 虽然β内啡肽和脑啡肽都与食物增强剂的激励动机有关(Hayward等人,2002),这仍然是男性性行为的基础。 我们以前已经证明β-内啡肽神经元在交配过程中没有被激活,POMC mRNA也没有增加; 因此,提示β内啡肽可能不是交配期间作用于VTA的关键EOP(戴维斯等人,2007)。 这种VTA多巴胺可塑性对暴露于性奖励预测环境线索后的mPFC,NAc和VTA中的神经活动至关重要。 此外,VTA多巴胺可塑性对于增加性行为的起始和表现的长期表达至关重要。 相比之下,性交经验引起的VTA神经可塑性不是快感反应所必需的,因为性交奖励(由CPP确定)和性动机和性能的短期促进(在性经历或1 d之后)尽管在交配期间MOR阻断仍保持完整(Mehrara和Baum,1990)。 相反,数据表明VTA多巴胺神经可塑性介导了较长期(7 d在最后一次性行为之后; Pitchers等,2012表达“想要”性别奖励和对交配线索的高度积极反应(Miller和Baum,1987; Berridge和Robinson,1998).

性经验的动物表现出对吗啡奖励的交叉耐受性,类似于小鼠轮子运行的影响,另一种自然有益的行为,纳洛酮治疗阻止的效果(Lett等人,2001, 2002并确定依赖于VTA多巴胺细胞的可塑性(目前的发现)。 与自然奖励类似,反复接触阿片类吗啡或海洛因会导致VTA多巴胺体细胞大小暂时减少(Sklair-Tavron等人,1996; Spiga等,2003; Russo等,2007; Mazei-Robison等人,2011)。 此外,阿片类药物暴露时间短,戒断期间会产生奖励耐受性,因为需要更高剂量的药物来形成奖励关联(Shippenberg等,1987; Russo等,2007),并使自我管理的动物升级药物摄入量(艾哈迈德等人,2000; Walker等,2003)。 因此,EOP和阿片类药物作用于常见的神经基质,以在早期戒断期间诱导奖赏耐受,这可能反映了通过反复接触抵消刺激的补偿性稳态机制(Koob和Le Moal,2005)。 相反,在长期阿片类药物戒断期间,耐受性被逆转为对药物的有益特性的敏感性(哈里斯和阿斯顿琼斯,2003; 阿斯顿 - 琼斯和哈里斯,2004; Harris和Gewirtz,2004)。 有趣的是,7-28 d性禁欲期后的性经验被发现会导致对精神兴奋剂奖励的交叉敏感(Pitchers等人,2010a),这取决于NAc中交配诱导的deltaFosB表达和多巴胺受体1激活(Pitchers等,2013)。 因此,性奖励经历导致同时鸦片剂奖励耐受和精神兴奋剂奖励致敏,尽管对吗啡奖励耐受性的较长性禁欲期仍有待测试。 我们认为这些对药物奖赏的相反影响可能是由中脑边缘系统不同区域的不同形式的神经可塑性介导的:VTA EOP作用和多巴胺可塑性介导阿片剂奖赏耐受性(当前研究),而NAc deltaFosB表达控制精神兴奋剂致敏作用(Pitchers等,2013)。 这两个事件都可能导致吸毒升级(Ahmed和Koob,1998, 1999; 艾哈迈德等人,2000, 2002, 2003; Walker等,2003).

EOP在自然奖励行为中影响VTA多巴胺神经元的分子机制仍然未知。 IRS2-Akt-mTORC2途径是重复吗啡引起的VTA中体细胞大小减少的主要介质(Jaworski等,2005; Russo等,2007; Mazei-Robison等人,2011)。 通过VTA输注脑源性神经营养因子(BDNF; BTAF; Sklair-Tavron和Nestler,1995)。 BDNF通过TrkB信号传导激活该途径(Russo等,2007),一种对BDNF具有高亲和力的受体激酶和部分IRS2-Akt途径(Seroogy和Gall,1993; Numan和Seroogy,1999),并在VTA中表达多巴胺和GABA神经元。 使用病毒载体基因转移技术下调IRS2-Akt途径的各种组分模拟了慢性阿片暴露的影响。 此外,通过恢复这种信号通路可以挽救阿片类药物暴露的影响(Russo等,2007)和mTORC2成分的过表达可防止吗啡诱导的VTA多巴胺体细胞减少(Mazei-Robison等人,2011)。 因此,之前研究慢性阿片类药物对VTA多巴胺体细胞大小影响的研究表明,吗啡诱导的IRS2-Akt-mTOR通路的下调对于这种作用是足够和必要的(Mazei-Robison和Nestler,2012)。 因此,推测性经验对VTA多巴胺神经可塑性的影响类似地由BDNF和IRS2-Akt-mTORC2途径介导是诱人的。

总之,目前的研究表明,VTA神经可塑性是由自然奖励行为的经验引起的,特别是通过反复的男性性行为。 具体而言,EOP在VTA中起作用以减少多巴胺体细胞大小,其被假设与增加的神经兴奋性和较少的多巴胺输出相关联,导致低多巴胺能系统,并且改变中脑边缘系统功能以响应预测性奖励的线索。 此外,VTA神经可塑性对激励动机和奖励记忆至关重要,但对性行为的享乐影响则不然。 最后,由自然奖励行为引起的VTA神经可塑性随后短期的奖励戒烟影响鸦片剂奖励,因此可能影响药物成瘾发展的脆弱性。

脚注

  • 收到1月12,2014。
  • 修订版收到了17,2014。
  • 接受5月20,2014。
  • 这项研究得到了加拿大卫生研究院向LMC和自然科学与工程研究委员会提供给KKP的资助

  • 作者声明没有竞争性的经济利益。

  • 通讯应发给Lique M. Coolen博士,密西西比大学医学中心,生理学和生物物理系,2500 North State Street,Jackson,MS 39216-4505。 [电子邮件保护]
上一节 

 

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