戒断诱导了远近瑞士小鼠中FosB /ΔFosB表达的不同模式,归类为敏感且对乙醇诱导的运动致敏(2014)具有抗性

Pharmacol Biochem Behav。 2014 Feb; 117:70-8。 doi:10.1016 / j.pbb.2013.12.007。 Epub 2013 Dec 16。

De Pauli RF1, Coelhoso CC2, Tesone-Coelho C.2, Linardi A.3, Mello LE2, Silveira DX1, Santos-Junior JG4.

抽象

慢性药物暴露和药物戒断诱导表达神经元的可塑性,这可以被认为是功能和病理反应。 众所周知,边缘系统中的神经元可塑性在复发以及药物成瘾的强迫特征中起关键作用。 尽管FosB / DeltaFosB表达的增加构成了药物成瘾中最重要的神经元可塑性形式之一,但尚不清楚它们是否代表功能或病理可塑性。 从娱乐用途到吸毒成瘾的过渡中的个体差异是值得注意的。 在涉及乙醇诱导的运动致敏范例的研究中已经报道了这些差异。 在本研究中,我们研究了致敏和非致敏小鼠在FosB / DeltaFosB表达方面是否不同。 每天用乙醇或盐水处理成年雄性远交瑞士小鼠21days。 根据采集阶段的运动活动,将它们分类为致敏(EtOH_High)或非致敏(EtOH_Low)。 在18h或5days之后,他们的大脑被处理用于FosB / DeltaFosB免疫组织化学。 在撤回的第5天,我们可以观察到EtOH_High组(在运动皮质中),EtOH_Low组(腹侧被盖区域)和两组(纹状体中)中FosB / DeltaFosB表达增加。 EtOH_Low组中的差异更加一致。 因此,在乙醇诱导的运动致敏的获得阶段观察到的行为变异性伴随着戒断期间的不同神经元可塑性。 此外,在致敏和非致敏小鼠中检测到的不同FosB / DeltaFosB表达模式似乎与戒断期相关,而不是与慢性药物暴露相关。 最后,在停药期间FosB / DeltaFosB表达的增加可以被认为是由于功能和病理可塑性。

 


亮点

  • DeltaFosB表达是药物成瘾中神经元可塑性的重要形式

  • 然而,尚不清楚它是否代表功能或病理可塑性。

  • 在这里,我们发现了致敏和非致敏小鼠中DeltaFosB的差异。

  • 这些差异与戒断期相关,而非药物暴露。

  • 我们建议这些变化代表功能和病理可塑性。


关键词

  • FOSB;
  • DeltaFosB;
  • 运动致敏;
  • 提款;
  • 行为可变性;
  • 小鼠

1. 简介

目前吸毒成瘾的神经生物学研究的挑战是了解神经元的可塑性机制,这种机制介导了从娱乐性使用到对药物寻求和吸毒的行为控制的丧失。 药物成瘾最重要的理论之一,被称为“成瘾的黑暗面”,表明从冲动(与积极强化有关)到强迫(与负强化相关)有一个进展。 在崩溃周期中,这种进展包括以下状态:专注/预期,暴饮中毒和戒断/消极影响(Koob和Le Moal,2005, Koob和Le Moal,2008 和 Koob和Volkow,2010)。 从这种情况来看,药物成瘾研究一直关注与急性和长期禁欲出现的消极情绪状态相关的神经生物学机制。 根据“成瘾的黑暗面”理论,似乎在神经回路中发生了长期和持续的可塑性变化,旨在限制奖励。 然而,这些可塑性改变导致在防止药物进入时出现的负面情绪状态。 这种机制为成瘾的建立以及维持成瘾提供了强大的动力(Koob和Le Moal,2005 和 Koob和Le Moal,2008).

基于这样的事实,运动致敏是一种有用的动物模型,即药物在反复接触时的主观作用增加与药物诱导的兴奋剂运动效应的增加相似(Vanderschuren和Kalivas,2000 和 Vanderschuren和Pierce,2010)。 虽然运动致敏不能模仿与药物成瘾相关的几种行为,但其时间形态学和神经化学特征与导致从娱乐性使用到药物成瘾本身的过渡并行(Robinson和Kolb,1999, Vanderschuren和Kalivas,2000 和 Vanderschuren和Pierce,2010)。 传统上,运动致敏方案包括三个阶段:获取(重复药物暴露),停药期和挑战(在停药期后与药物的新接触)。 不幸的是,大多数使用运动致敏的研究仅集中在采集和挑战阶段,与撤回期重叠。

众所周知,反复接触滥用药物(Perrotti等,2008)和慢性压力(Perrotti等,2004)增加皮质边缘系统中转录因子fosB / deltafosB的表达。 假设FosB / DeltaFosB在这些地区的积累在压力恢复中发挥核心作用(Berton等,2007 和 Vialou等人,2010)和可卡因的奖励效果(Harris等,2007 和 Muschamp等,2012),乙醇(Kaste等,2009 和 Li等人,2010)和阿片类药物(Zachariou等,2006 和 Solecki等,2008)。 因此,FosB / DeltaFosB可能调节与乙醇诱导的运动致敏相关的一些神经元可塑性事件,以及随后的运动致敏的获得阶段的退缩。

值得注意的是,在从娱乐性使用到药物成瘾的过渡期间观察到个体差异(Flagel等,2009, 乔治和科布,2010 和 Swendsen和Le Moal,2011)。 例如,DBA / 2 J小鼠比C57BL / 6 J小鼠更容易对乙醇诱导的运动致敏反应(Phillips等,1997 和 Melón和Boehm,2011a)。 在远交瑞士小鼠中,首先描述了关于乙醇诱导的运动致敏的行为变异性 马苏尔和多斯桑托斯(1988)。 从那时起,其他研究已经证明了与乙醇诱导的运动致敏的获得中行为变异相关的重要神经化学特征(Souza-Formigoni等,1999, Abrahão等人,2011, Abrahão等人,2012, Quadros等,2002a 和 Quadros等,2002b)。 然而,这些研究没有解决在运动致敏的获得阶段后的停药期间行为变异性的影响。 在最近的一项研究中,我们的实验室描述了致敏和非致敏的远交瑞士小鼠在整个戒断过程中大麻素受体类型1(CB1R)表达的显着差异。 在该研究中,致敏(但非非致敏小鼠)在前额皮质,腹侧被盖区,杏仁核,纹状体和海马中的CB1R表达增加(Coelhoso等人,2013).

鉴于远亲瑞士小鼠关于乙醇诱导的运动敏化的行为变异性已得到充分证实,并且这种变异性在随后的戒断期间伴随着明显的神经化学特征,因此本研究从一开始就研究了FosB / DeltaFosB在敏化和非敏化小鼠中的表达(18小时)和停药5天后。

2。 材料与方法

2.1。 主题

使用了雄性近交瑞士韦伯斯特小鼠(EPM-1殖民地,巴西圣保罗,巴西),该小鼠最初来自圣保罗联邦大学生物与医学动物模型研究中心的白化瑞士韦伯斯特系。 。 在测试开始时,小鼠的年龄为12周龄(30–40 g)。 将每组10只小鼠关在装有木片寝具的笼子(40×34×17 cm)中。 将温度(20–22°C)和湿度(50%)控制的动物菌落维持在明/暗周期(12/12 h),并在07:00 h点亮,并用小鼠饲料和自来水除测试期间外,其他均可。 在开始药物治疗和行为测试之前,将小鼠保持在这些居住条件下至少7天。 根据欧盟动物指令(2043/09 / EU),动物护理和实验程序是根据大学动物护理和使用伦理委员会批准的协议进行的(协议编号:2010/63)。http://ec.europa.eu/environmental/chemicals/lab_animals/legislation_en.htm).

2.2。 运动致敏

运动致敏方案基于我们自己实验室以前的研究(Coelhoso等人,2013)。 在方案开始时,将所有动物腹膜内(ip)注射生理盐水,并立即在自动活动箱(Insight,巴西)中测试15分钟以建立基础运动。 两天后,每天向动物注射乙醇(2 g / kg,在15%NaCl中为0.9%w / v,ip-EtOH组, N = 40)或生理盐水(体积类似,ip,—对照组, N = 12),在21天内。 第1次,第7次,第14次和第21次注射后,立即将动物放在活动笼中15分钟。 通过行为分析系统(西班牙潘实验室)测量每种情况下的水平运动。 如预期的那样( Masur和dos Santos,1988 和 Coelhoso等人,2013),在21st采集日的运动活动中的行为变异性允许我们在2亚组中分配EtOH组的动物:EtOH_High(取自分布的上部30%)和EtOH_Low(取自30%的较低的60%)。分配)。 因此,在分析中仅包括XNUMX%的动物。 该策略与研究乙醇致敏范例中个体差异的研究中使用的策略相同( Masur和dos Santos,1988, Souza-Formigoni等,1999, Quadros等,2002a, Quadros等,2002b, Abrahão等人,2011, Abrahão等人,2012 和 Coelhoso等人,2013).

在定义实验组的分类后,我们根据撤离期的时间标准进行了2个独立的实验:(i)进入获取阶段并在撤离18小时后处死的动物,以及(ii)进入获取阶段并处死的动物停药5天后。 因此,这项研究包括3个实验组(对照组,EtOH_High和EtOH_Low),分为2个亚组(停药18小时和5天)(N =每个子组6个)。 根据我们实验室先前的研究,在停药期内选择这两个时间标记是由于停药18小时后(如讨论部分所述)和停药5天后FosB和DeltaFosB表达的动力学方面。研究了运动敏化范式中与停药期有关的一些神经化学特征( Fallopa等人,2012 和 Escosteguy-Neto等,2012)。 最后,为了进行运动致敏性与FosB / DeltaFosB表达之间的相关性,我们通过以下公式计算了每只动物的运动致敏性得分:score =(第21天的运动–第一天的运动)* 1 /运动的第一天。

2.3。 免疫组化

在各自的停药期后,用含氯胺酮(75 mg / kg,腹腔内)和甲苯噻嗪(25 mg / kg,腹腔内)的混合物对动物进行深度麻醉。 角膜反射丧失后,先向其心内灌注100 ml 0.1 M的磷酸盐缓冲液[磷酸盐缓冲液(PBS)],然后再灌注100 ml的4%多聚甲醛(PFA)。 灌注后立即取出大脑,将其保存在PFA中24小时,然后在30%蔗糖/ PBS溶液中保存48小时。 使用冷冻切片机切割连续的冠状切片(30μm),并保存在抗冻溶液中,以通过自由漂浮染色在免疫组织化学程序中使用。

对于免疫组织化学,进行了抗生物素蛋白-生物素-免疫过氧化物酶的常规技术。 同一实验中包括所有实验组的脑切片,用过氧化氢(3%)预处理15分钟,然后用PBS洗涤30分钟。 然后,所有切片在PBS-BSA 30%中暴露5分钟,以避免非特异性反应。 之后,将切片与一抗兔抗FosB / DeltaFosB(1:3,000; Sigma Aldrich,美国密苏里州圣路易斯)一起在PBS-T溶液(32519 ml PBS,30μlTriton)中孵育过夜X-300)。 随后,将切片在室温下在生物素化的山羊抗兔IgG二抗(100:2; Vector,Burlingame,CA,USA)中孵育1小时。 然后将切片用抗生物素蛋白-生物素复合物(Vectastain ABC标准试剂盒; Vector,Burlingame,CA,美国)处理600分钟,然后进行镍强化的二氨基联苯胺反应。 在步骤之间,将切片用PBS冲洗并在旋转器上搅拌。 将切片安装在明胶包被的载玻片上,干燥,脱水并盖上盖玻片。

分析以下脑区:前额皮质[前扣带皮层(Cg1),前肢皮质(PrL)和下边缘皮层(IL)],运动皮层[原发性(M1)和继发性(M2)],背侧纹状体[背内侧纹状体( DmS)和背外侧纹状体(DlS)],腹侧纹状体[伏隔核(Acbco)和壳(Acbsh),腹侧苍白球(VP)],海马[Cornus Ammong 1和3(分别为CA1和CA3)的锥体层),齿状回颗粒(DG)],杏仁核[基底外侧核(BlA)和中央核(CeA)],下丘脑腹内侧核(VMH)和腹侧被盖区[前(VTAA)和后(VTAP)部分](看到 图。1)。 使用尼康Eclipse E200显微镜连接到计算机,以20倍的放大倍率捕获每个切片的图像。 图像被保存为.tiff档案,用于FosB / DeltaFosB免疫反应性的后分析。 使用ImageJ软件(NIH Image,Bethesda,MD,USA)对免疫反应细胞进行计数。 根据立体定向小鼠脑图谱(富兰克林和Paxinos,1997)。 由于用显微镜拍摄的显微照片代表2.5×103 微米2 在20倍放大倍数下,FosB / DeltaFosB标记的细胞的定量表示为每2.5×10的免疫染色细胞的平均值3 微米2。 将在EtOH基团中获得的值归一化为对照值,并表示为%。 (对照= 100%)。

  •  
  • 图。1。  

    采样的大脑区域的示意图。 小鼠脑冠状切片的示意图,表明采样的区域(改编自 富兰克林和Paxinos,1997)。 M1 =初级运动皮层; M2 =次级运动皮层,CG1 =前扣带回皮层,PrL =前肢皮层,IL =下肢皮层,Acbco =伏隔核,Acbsh =伏隔核,VP =腹侧苍白球DmS =背侧纹状体,DlS =背侧山茱Am 1,CA1 =山茱3 3; DG =齿状回的颗粒层,BlA =杏仁核的基底外侧核,CeA =杏仁核的中央核,VmH =腹侧下丘脑核,VTAA =腹侧被盖区的前部,VTAP =腹侧被盖区的后部。

2.4。 统计分析

最初,Shapiro–Wilk用于验证所有变量分布的正态性。 通过单因素方差分析对行为结果进行分析,以重复测量,将运动敏化的5个时期作为基础:基础,第1、7、14和21天。通过两因素方差分析对组织学结果进行分析,考虑作为因素:停药期(18 h和5天)和实验组(对照组,EtOH_High和EtOH_Low)。 如前所述,将非参数变量标准化为Z分数,以减少数据分散,然后将其应用于双向ANOVA。 纽曼·库尔斯 事后 在必要时使用。 最后,我们研究了FosB / DeltaFosB阳性细胞与运动敏化评分之间可能的相关性。 仅在发现实验组之间统计差异的细胞核上计算这些相关性。 由于这些差异仅限于提款的5天(请参见结果部分),因此在这些相关性中考虑的FosB / DeltaFosB值是指提款的特定时间段。 由于这些差异仅限于撤药的5天(请参见结果部分),因此在这些相关性中考虑的FosB / DeltaFosB值是指撤药的特定时间。 显着性水平设置为5%(p <0.05)。

3。 结果

3.1。 运动致敏

重复测量的ANOVA检测到组因子的显着差异[F(2,32) = 68.33, p <0.001],在协议期内[F(4,128) = 9.13, p <0.001],以及它们之间的相互作用[F(8,128) = 13.34, p <0.001]。 与对照组相比,基础运动没有差异,并且两个EtOH组在采集的第一天运动都有相似的增加(p <0.01)。 但是,在整个采集阶段,EtOH_High(而非EtOH_Low)呈现出运动活动的逐渐增加(p 相对于对照组和EtOH_Low组,在采集的最后一天<0.01; p 相对于在采集的第一天的运动活性<0.01 图。2)。 这些数据证实了原始研究的结果( Masur和dos Santos,1988)和我们以前的报告( Coelhoso等人,2013关于进行乙醇诱导的运动致敏的远交瑞士小鼠的行为变异性。

  • 乙醇促进慢性运动逐渐增强的运动...
  • 图。2。  

    在EtOH_High的长期治疗过程中,乙醇可促进运动的逐渐而稳固的增加,但在EtOH_Low组则没有。 数据表示为平均值±SEM N 对于对照组,EtOH_High和EtOH_Low组= 12。 ⁎⁎P 相对于对照组,<0.01。 ##P 相对于EtOH_Low组,<0.01。 ‡‡P 在同一组中,相对于基础运动能力<0.01。 ¥¥P 相对于0.01的运动活性,<1st 收购日,在同一组内。

3.2。 FosB / DeltaFosB表达式

FosB / DeltaFosB免疫反应性的说明性显微照片描述于 图。3 并且标准化值显示在 图。4, 图。5, 图。6 和 图。7。 双因素方差分析检测到M1,M2,DmS,DlS,Acbco,Acbsh,VP和VTA的显着差异(对于FosB / DeltaFosB免疫反应性的非标准化值和所有结构的统计分析,见 表Suppl1表格1, 分别)。 在可以观察到统计学差异的结构中,有四种不同的FosB / DeltaFosB表达模式。 在第一个实验中,在M1和M2中观察到,仅在EtOH_High组中,乙醇撤离的第五天,FosB / DeltaFosB表达增加(与撤离18小时时的EtOH_High值以及对照组相比)和退出后5天的EtOH_Low组)(请参阅 图。4)。 在第二种模式中,在VTAA中观察到,仅在EtOH_Low组中,乙醇撤药5天后FosB / DeltaFosB表达增加(与撤药18小时时的EtOH_Low值以及撤药5天时的对照组相比) )(请参阅 图。5)。 在第三个模式中,在DmS,Acbco和Acbsh中观察到,EtOH_High和EtOH_Low组中的乙醇撤药5天后,FosB / DeltaFosB表达增加(与撤药18 h时的各自值相比),但是,仅EtOH_Low组与对照组不同(请参阅 图。6)。 最后,在第四个模式中,在DlS和VP中观察到,EtOH_High和EtOH_Low组的乙醇撤药5天后,FosB / DeltaFosB表达增加(与撤药18 h时各自的值相比),尽管这种增加在统计学上更具表达性EtOH_Low组的患者比EtOH_High组的患者高,并且只有EtOH_Low组与对照组不同(请参见 图。7).

  • FosB / DeltaFosB免疫反应性的示例性显微照片,在×20 ...
  • 图。3。  

    放大倍数为20时的FosB / DeltaFosB免疫反应性的显微摄影图。 DmS =背侧纹状体; DlS =背外侧纹状体; Acbco =伏隔核核心; Acbsh =伏伏核壳; VP =腹侧苍白球; VTAa =腹侧被盖区的前部。

  •  
  • 图。4。  

    停药期18 h和5天,M1和M2的EtOH_High和EtOH_Low组中FosB / DeltaFosB的表达。 数据以平均值±SEM表示,代表根据对照组值的标准化数据(虚线-视为100%)。 灰色条=乙醇撤出18小时; 黑条=乙醇撤出5天。 ** P 相对于其相应的对照组,<0.01; ## P 相对于撤回0.01小时时的相应值,<18。 ‡‡ P <0.01,相对于同一时期内的EtOH_Low组。 M1 =初级运动皮层,M2 =次级运动皮层。

  • FosB / DeltaFosB在EtOH_High中的18h和5days停止期的表达
  • 图。5。  

    退缩期18 h和5天时,VTA中EtOH_High和EtOH_Low组的FosB / DeltaFosB表达。 数据表示为平均值±SEM,并表示根据对照组值的标准化数据(虚线-视为100%)。 灰色条=乙醇撤出18小时; 黑条=乙醇撤出5天。 ** P 相对于其相应的对照组,<0.01; ## P 相对于撤药0.01 h时的相应值<18。 VTA =腹侧被盖面积。

  • FosB / DeltaFosB在EtOH_High中的18h和5days停止期的表达
  • 图。6。  

    停药期18 h和5天,在Acbco,Acbsh和DmS的EtOH_High和EtOH_Low组中表达FosB / DeltaFosB。 数据以平均值±SEM表示,代表根据对照组值的标准化数据(虚线-视为100%)。 灰色条=乙醇撤出18小时; 黑条=乙醇撤出5天。 * P <0.05 ** P <0.01,相对于其相应的对照组; ## P 相对于撤药0.01 h时的相应值<18。 Acbco =伏隔核核心,Acbsh =伏隔核壳,DmS =背侧纹状体。

  • FosB / DeltaFosB在EtOH_High中的18h和5days停止期的表达
  • 图。7。  

    在VP和D18S的EtOH_High和EtOH_Low组中,戒断期5小时和100天时FosB / DeltaFosB的表达。 数据表示为平均值±SEM,并表示根据对照组值的标准化数据(虚线-视为18%)。 灰色条=乙醇撤出5小时; 黑条=乙醇撤出XNUMX天。 ** P 相对于其相应的对照组,<0.01; # P <0.05 ## P 相对于撤药0.01 h时的相应值<18。 ‡‡ P <0.01,相对于同一时期内的EtOH_Low组。 VP =腹侧苍白球,DlS =背外侧纹状体。

  • 表格1。 

    在关于FosB / DeltaFosB表达分析的双向ANOVA中获得的统计参数。

  • 期间因素治疗因素期*治疗
    M1F(1,30) = 5.61, P = 0.025F(2,30) = 3.21, P = 0.055F(2,30) = 2.61, P = 0.089
    M2F(1,30) = 4.72, P = 0.038F(2,30) = 1.53, P = 0.233F(2,30) = 3.45, P = 0.045
    CG1F(1,30) = 11.08 P = 0.002F(2,30) = 0.95, P = 0.398F(2,30) = 3.31, P = 0.050
    PRLF(1,30) = 8.53, P = 0.007F(2,30) = 1.72, P = 0.197F(2,30) = 2.74, P = 0.081
    ILF(1,30) = 3.77, P = 0.062F(2,30) = 1.91, P = 0.167F(2,30) = 0.98, P = 0.389
    AcbcoF(1,30) = 22.23 P <0.001F(2,30) = 2.63, P = 0.089F(2,30) = 5.68, P = 0.008
    AcbshF(1,30) = 50.44 P <0.001F(2,30) = 4.27, P = 0.023F(2,30) = 13.18, P <0.000
    VPF(1,30) = 38.01 P <0.001F(2,30) = 5.07, P = 0.013F(2,30) = 10.93, P <0.000
    DMSF(1,30) = 28.89 P <0.001F(2,30) = 3.75, P = 0.035F(2,30) = 7.71, P = 0.002
    DLSF(1,30) = 13.58 P = 0.001F(2,30) = 5.41, P = 0.011F(2,30) = 4.72, P = 0.017
    CA1F(1,30) = 4.81, P = 0.036F(2,30) = 7.37, P = 0.002F(2,30) = 1.62, P = 0.215
    CA3F(1,30) = 14.92 P = 0.001F(2,30) = 2.46, P = 0.102F(2,30) = 3.81, P = 0.034
    DGF(1,30) = 0.59, P = 0.447F(2,30) = 1.49, P = 0.241F(2,30) = 0.24, P = 0.785
    BLAF(1,30) = 6.47, P = 0.016F(2,30) = 0.12, P = 0.884F(2,30) = 1.71, P = 0.199
    杏仁F(1,30) = 2.55, P = 0.121F(2,30) = 0.22, P = 0.801F(2,30) = 0.71, P = 0.501
    VMHF(1,30) = 6.51, P = 0.016F(2,30) = 0.71, P = 0.503F(2,30) = 1.75, P = 0.192
    VTAAF(1,30) = 9.64, P = 0.004F(2,30) = 3.76, P = 0.035F(2,30) = 2.65, P = 0.087
    VTAPF(1,30) = 6.05, P = 0.021F(2,30) = 1.79, P = 0.184F(2,30) = 1.64, P = 0.211
  • M1 =初级运动皮层; M2 =次级运动皮层,CG1 =前扣带回皮层,PrL =前肢皮层,IL =下肢皮层,Acbco =伏隔核,Acbsh =伏隔核,VP =腹侧苍白球DmS =背侧纹状体,DlS =背侧山茱Am 1,CA1 =山茱3 3; DG =齿状回的颗粒层,Bla =杏仁核的基底外侧核,CeA =杏仁核的中央核,VmH =下丘脑腹膜内侧核,VTAA =腹侧被膜区的前部; VTAP =中央被盖区域的后部。

为了证实FosB / DeltaFosB表达的变化是由于戒断,而不是乙醇暴露,我们在上述细胞核(M5,1)中进行了运动致敏评分和FosB / DeltaFosB免疫标记细胞之间的相关性。 M2,Acbco,Acbsh,DmS,DlS,VP,VTAA)。 正如预期的那样,任何这些原子核都没有显着的相关性(M1 - r2 = 0.027862, p = 0.987156; M2 — r2 = 0.048538, p = 0.196646; Acbco- r2 = 0.001920, p = 0.799669; Acbsh- r2 = 0.006743, p = 0.633991; DMS- r2 = 0.015880, p = 0.463960; DLS- r2 = 0.023991, p = 0.914182; 副总裁- r2 = 0.002210, p = 0.785443; VTAA — r2 = 0.001482, p = 0.823630)。

4。 讨论

在本研究中观察到的结果表明,在乙醇诱导的运动致敏模式中观察到的FosB / DeltaFosB表达增加可能与戒断而非慢性药物暴露有关。 然而,发育运动致敏的行为变异伴随着戒断期间FosB / DeltaFosB表达的不同模式。 运动皮层,腹侧被盖区和纹状体在运动致敏范式的获得和表达中的作用已得到很好的证实(Vanderschuren和Pierce,2010)。 此外,中脑边缘通路的失调是停药期的中枢神经生物学特征之一,同时伴有延长的杏仁核的出现(Koob和Le Moal,2005 和 Koob和Le Moal,2008)。 然而,只有少数研究探索了运动致敏范式的停药期。 我们的结果在此期间在运动皮质,腹侧被盖区和纹状体中遇到FosB / DeltaFosB表达的有趣变化。

FosB cDNA编码33、35和37 kDa蛋白的表达。 急性刺激暴露可导致强烈的33 kDa和离散的35 kDa和37 kDa Fos蛋白诱导。 结果,在急性激活下,主要的FosB表达与33 kDa(McClung等,2004 和 Nestler,2008)。 这些蛋白质之间还有另一个显着差异:只有35–37 kDa的蛋白质是高度稳定的同工型。 由于这种高度的稳定性,这些截短的FosB形式(也称为DeltaFosB)会在大脑中积累,并在对慢性刺激(例如精神药物治疗,慢性电惊厥发作和压力(Kelz和Nestler,2000, Nestler等,2001 和 McClung等,2004)。 因此,DeltaFosB被视为一种持续的分子转换,可以介导持久的神经和行为可塑性。 有趣的是,使用表达差异FosB和DeltaFosB的小鼠品系进行的优雅研究表明,FosB对于增强应激耐受性是必不可少的,并且还中和了精神兴奋剂诱导的运动致敏与纹状体中DeltaFosB积聚之间的相关性(Ohnishi等,2011)。 因此,这两种蛋白质都可以在本研究中使用的实验方案中发挥重要作用。 值得注意的是,所使用的FosB抗体可以识别FosB和DeltaFosB。 由于FosB在急性刺激后6小时内降至基线水平(Nestler等,2001)和DeltaFosB在重复的刺激暴露后积累,我们决定在采集阶段后18小时处死动物,以避免乙醇处理对FosB表达的可能偏倚。 但是,从技术上讲,为了精确起见,在本研究中我们将其称为FosB / DeltaFosB表达。 重要的是要注意,该策略已在其他研究中使用,包括那些使用此处所述的相同一抗的研究(Conversi等,2008, Li等人,2010, Flak等人,2012 和 García-Pérez等人,2012)。 因此,除了这些实验限制外,我们将考虑DeltaFosB在神经元可塑性中的作用来讨论我们的结果。

众所周知,慢性药物暴露会增加脑部几个区域的FosB / DeltaFosB表达(Nestler等,2001 和 Perrotti等,2008)。 奇怪的是,在本研究中,在获取阶段后18小时,乙醇致敏小鼠和乙醇非致敏小鼠均与FosB / DeltaFosB表达没有区别。 此外,FosB / DeltaFosB表达与运动敏化评分之间无显着相关性。 这种差异可以至少部分地由实验方案中发现的差异来解释。 例如,考虑到乙醇的暴露,在两项研究中,在15次间歇性饮酒时段中使用了两瓶免费选择范式(Li等人,2010)或在17天之内自动施用的营养完全的流质饮食(动物每天以8到12 g / kg / kg的剂量摄入乙醇)(Perrotti等,2008)。 在另一项研究中,虽然作者提到慢性治疗,但该方案仅包括4乙醇暴露(Ryabinin和Wang,1998)。 因此,其他地方使用的方案与此处使用的方案完全不同,该方案由21天的治疗组成,每天由实验人员进行乙醇注射。 尽管存在这些差异,但有几项涉及腹膜内注射的研究报道,在由精神刺激药引起的运动敏化方案后,FosB / DeltaFosB表达增加(Brenhouse和Stellar,2006, Conversi等,2008 和 Vialou等人,2012)和阿片类药物(Kaplan等,2011)。 然而,这些研究中的运动致敏方案涉及比21药物暴露少得多,并且在一些研究中,药物以间歇方式施用。 相比之下,我们的方案使用了先前研究中描述的相同治疗,涉及21每日乙醇注射(Masur和dos Santos,1988, Souza-Formigoni等,1999, Quadros等,2002a, Quadros等,2002b, Abrahão等人,2011 和 Abrahão等人,2012)。 有证据表明,虽然慢性可卡因给药可促进伏隔核中DeltaFosB表达的积累,但它也促进了腹侧和背侧纹状体对DeltaFosB mRNA诱导的耐受性(Larson等,2010)。 因此,我们假设我们的实验组在采集阶段缺乏差异可能是由于对FosB / DeltaFosB诱导的耐受性,因为在本协议中,与用于精神兴奋剂和阿片类药物的时期相比,获得阶段的时间更长。在其他研究中。

使用敲除和转基因小鼠的研究表明,FosB突变小鼠具有增强的对可卡因的行为反应,例如刺激性运动效应和条件性位置偏好。 此外,这种突变小鼠中不存在基础和可卡因诱导的DeltaFosB的表达(Hiroi等,1997)。 相反,具有可诱导的DeltaFosB过表达的转基因小鼠对可卡因和吗啡的奖赏效应的敏感性增加(Muschamp等,2012)。 这些结果提供了DeltaFosB与奖励过程之间密切相关的直接证据。 除了反复接触药物外,慢性应激还会增加皮质边缘电路中的DeltaFosB表达(Perrotti等,2004)。 有趣的是,过度表达DeltaFosB的转基因小鼠对κ-阿片受体激动剂的抑郁作用不太敏感,已知它会在啮齿动物中引起烦躁不安和类似压力的作用(Muschamp等,2012)。 因此,除了奖励过程外,DeltaFosB在现象的情感方面也起着举足轻重的作用。 在这种情况下,停药也可能触发FosB / DeltaFosB表达,因为压力是药物停药的关键组成部分。 这种观点符合我们的结果,因为FosB / DeltaFosB表达与敏化评分之间没有相关性,而且仅在戒断的第五天观察到FosB / DeltaFosB表达增加。

有趣的是,在一些结构中,在EtOH_High和EtOH_Low组中都观察到FosB / DeltaFosB增加,尽管在前一组中更具表现力,这表明这些增加可能根据其强度具有不同的功能结果。 这个假设可以通过FosB / DeltaFosB的几个不同的功能角色来解释。 例如,长期暴露于可卡因的大鼠在戒断期间伏隔核中的DeltaFosB表达增加,这种效应与可卡因偏好正相关,但与新奇偏好呈负相关。 此外,戒断期间的压力通过增加皮质激素神经元中的DeltaFosB表达增加了对精神兴奋剂的行为反应(Nikulina等,2012)。 因此,DeltaFosB可以预测长期戒断期间发生的特征性加工失调(Marttila等,2007)。 另一方面,压力恢复和抗抑郁反应与纹状体中较高的DeltaFosB表达有关(Vialou等人,2010)。 因此,我们推测在EtOH_High中纹状体上增加的FosB / DeltaFosB可以增强乙醇的奖赏效果,从而赋予对随后药物暴露更高的易感性。 另一方面,在EtOH_Low组中观察到的FosB / DeltaFosB的强烈增加可能会降低对烦躁和应激效应的敏感性,从而最大限度地减少后续药物暴露的负面强化效应,并因此解释了更高的抗药性。组。 有趣的是,这个悖论具有神经化学基础。 例如,在伏隔核的中脊柱GABA能神经元中过表达FosB的转基因小鼠具有增加的μ-和κ-阿片受体水平(Sim-Selley等人,2011),这些受体分别增加和抑制中脑边缘音(Manzanares等人,1991 和 Devine等,1993)。 此外,细胞类型表达还可以显着改变增加的FosB / DeltaFosB的功能结果。 在一项优雅的研究中,使用在伏核中D1-或D2-表达神经元中过表达DeltaFosB的小鼠,发现D1-(但不是D2-)神经元中的DeltaFosB增强了对可卡因的行为反应(Grueter等,2013).

奇怪的是,关于运动皮层,仅在EtOH_High组中FosB / DeltaFosB表达增加,并且仅限于停药第5天。 戒断18小时后缺乏增加的现象可以通过长期暴露于乙醇后该区域FosB / DeltaFosB表达的可能耐受机制来解释。 此外,我们的结果表明,尽管在此期间未对动物进行操作,但在停药期运动皮层中存在活跃的神经化学变化。 这很有趣,因为这种可塑性至少在维持运动敏化方面起着一定的作用。 尽管此处并未研究戒断数天后的持续过度运动,但已有多项研究(包括我们实验室先前的研究)表明,在给定的戒断时间后,受到乙醇攻击的致敏小鼠(而非非致敏小鼠)的运动增强(Masur和dos Santos,1988, Souza-Formigoni等,1999, Quadros等,2002a, Quadros等,2002b, Abrahão等人,2011, Abrahão等人,2012, Fallopa等人,2012 和 Coelhoso等人,2013).

最后,值得注意的是,只有EtOH_Low组在腹侧被盖区的前部(但不是后部)显示出增加的FosB / DeltaFosB表达。 这些部分具有不同的预测和神经化学特征,他们参与奖励过程取决于几个因素(Ikemoto,2007)。 例如,大鼠的乙醇自我给药与后方相关,但与腹侧被盖区的腹侧部分无关(Rodd-Henricks等,2000 和 罗德等人,2004)。 此外,内源性大麻素系统,以及GABA-A,多巴胺能D1-D3和5-羟色胺能5HT3受体,在乙醇寻找行为中起着重要作用(Linsenbardt和Boehm,2009, 罗德等人,2010, Melón和Boehm,2011b 和 Hauser等,2011)。 然而,腹侧被盖区前部的GABA-B在奖励方面很重要(Moore和Boehm,2009)和兴奋剂运动效应(Boehm等,2002乙醇。 此外,前部的胆碱能烟碱受体参与乙醇诱导的累积多巴胺水平增加(Ericson等,2008)。 因此,无论这些部分的不同轮廓如何,在前部的EtOH_Low组中看到的变化可能与奖励过程有关。 慢性可卡因但不是慢性吗啡或慢性应激暴露增加腹侧被盖区域的DeltaFosB,特别是γ-氨基丁酸(GABA)细胞群(Perrotti等,2005)。 这一事实可以解释在EtOH_High小鼠的腹侧被盖区域中遇到的FosB / DeltaFosB的正常水平,无论在此期间假定的高应激经历如何。 此外,该数据至少部分地证实了以下假设:在EtOH_Low中停止期间FosB / DeltaFosB表达的增加可以表征为适应性反应。

从娱乐用途到吸毒成瘾过渡期间观察到的个体差异显着(Flagel等,2009, 乔治和科布,2010 和 Swendsen和Le Moal,2011)。 因此,必须研究与个体差异相关的神经生物学特征。 行为致敏是一种动物模型,通常用于研究药物成瘾的神经生物学特征。 该模型的基础是药物的主观效果随着反复暴露而增加。 一旦获得,运动致敏是持久的,并且与中脑边缘通路中的形态学和神经化学变化以及与情绪和运动行为相关的几个脑核具有直接的时间关系(Robinson和Kolb,1999 和 Vanderschuren和Pierce,2010)。 由...进行的先驱研究 马苏尔和多斯桑托斯(1988) 表明在远交瑞士小鼠中存在关于乙醇诱导的运动致敏的大的行为变异性。 从那时起,其他研究表明神经化学特征与行为变异之间存在重要的相关性,主要与多巴胺能相关(Abrahão等人,2011, Abrahão等人,2012 和 Souza-Formigoni等,1999)和谷氨酸能系统(Quadros等,2002a 和 Quadros等,2002b)。 此外,我们实验室先前使用乙醇诱导的运动致敏范例的研究表明,致敏(但非非致敏)小鼠在停药期间大麻素受体类型1(CB1R)显着增加(Coelhoso等人,2013)。 在这里,我们确定了在EtOH_High和EtOH_Low组之间撤回期间FosB / DeltaFosB表达的不同模式。

总之,在乙醇诱导的运动致敏的获得阶段观察到的行为变异性伴随着在停药期间不同的神经元可塑性。 有趣的是,我们的结果表明,在致敏和非致敏小鼠中检测到的不同FosB / DeltaFosB表达模式与戒断期而非慢性药物暴露更相关,可能是由于药物诱导的FosB / DeltaFosB转录的耐受性。

以下是与本文相关的补充数据。

致谢

RFP和CCC分别获得了CAPES和FAPESP的硕士奖学金。 CTC,LEM,DXS和JGSJ被授予 FAPESP的CNPq.

参考资料

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  • 通讯作者:巴西圣保罗安德拉市61号街12号RuaCesárioMota Jr,SP 01221-020。 电话/传真:+ 55 11 33312008。
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  • 这些作者同样参与了本研究。

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