伏隔核中的DeltaFosB对于增强性奖励的效果至关重要。 (2010)

评论:Delta FosB是所有成瘾行为和化学成瘾的标志。 随着该分子在奖励电路中的增加,成瘾行为也随之增加。 它是涉及神经塑性变化的分子之一。 该实验表明,性行为会增加这种感觉,与吸毒成瘾一样。 在实验中,他们采用基因工程技术将其水平提高到“正常”水平以上。 这导致了对性活动的促进。 我们认为这与色情成瘾有关。


全面研究

Pitchers KK,Frohmader KS,Vialou V,Mouzon E,Nestler EJ,Lehman MN,Coolen LM。

基因脑行为。 2010 Oct; 9(7):831-40 doi:10.1111 / j.1601-183X.2010.00621.x。 Epub 2010 Aug 16。

加拿大安大略省伦敦市西安大略大学Schulich医学与牙科学院解剖学与细胞生物学系。

摘要

雄性大鼠的性行为是有益的和强化的。 然而,关于调节性奖励的特定细胞和分子机制或奖励对随后的性行为表达的增强作用知之甚少。 本研究检验了以下假设:ΔFosB是一种稳定表达的FosB截短形式,在强化性行为和经验诱导的性动机和表现促进中起着关键作用。

性经验显示在几个边缘脑区域中引起ΔFosB积聚,包括伏隔核(NAc),内侧前额叶皮层,腹侧被盖区和尾状壳核,但不是内侧视前核。

接下来,在性经历和幼稚的动物中测量c-Fos的诱导,其是ΔFosB的下游(抑制的)靶标。 与性初始对照相比,性交经历的动物中交配诱导的c-Fos免疫反应细胞的数量显着减少。

最后,使用病毒介导的基因转移来操纵ΔFosB水平及其在NAc中的活性,以研究其在介导性经历和经验诱导的性表现促进中的潜在作用。 具有ΔFosB过表达的动物相对于对照显示出与性经验相关的性表现增强的促进作用。 相比之下,与绿色荧光蛋白和ΔFosB过表达组相比,ΔJosD(ΔFosB的显性负性结合配偶体)的表达减弱了性经验诱导的性表现促进和阻碍了促进的长期维持。

总之,这些发现支持了ΔFosB在NAc中表达对于性行为和性经验诱导的性表现促进作用的增强作用的关键作用。

引言

男性啮齿动物的性行为是非常有益的和强化的(Coolen等人。 2004; Pfaus 。 2001)。 此外,性经验改变了后来的性行为和奖励(滕克 。 2009)。 通过反复交配经验,性行为得到促进或“强化”,通过减少潜伏期来促进交配和促进性行为(贝尔福 。 2004; Pfaus 。 2001)。 然而,性回报和强化的潜在细胞和分子机制却知之甚少。 预测交配的性行为和条件线索已被证明可暂时诱导雄性大鼠中脑边缘系统中即刻早期基因c-fos的表达(贝尔福 。 2004; Pfaus 。 2001)。 此外,最近证明了性经验在雄性大鼠中脑边缘系统中诱导了持久的神经可塑性(Frohmader 。 2009; 投手 。 2010). 此外,在雄性大鼠中,性经验已被证明可诱导ΔFosB,a Fos家族成员,伏隔核(NAc)(华莱士 。 2008)。 ΔFosB是FosB的截短剪接变体,由于其更高的稳定性,是Fos家族的独特成员(卡尔 。 2007; Ulery雷诺兹 。 2008; Ulery 。 2006并且在增强滥用药物的动机和奖励以及调节成瘾的长期神经可塑性方面发挥作用(内斯特勒 。 2001)。 ΔFosB与Jun蛋白形成异聚转录因子复合物(激活蛋白-1(AP-1)),优选JunD(。 1995; 广井 。 1998). 通过使用双转基因小鼠主要限制于纹状体的ΔFosB的诱导性过表达,尽管先前没有药物暴露,但仍产生类似药物成瘾的行为表型。 (麦克朗 。 2004)。 这种行为表型包括对可卡因的致敏运动反应(Kelz 。 1999),增加对可卡因的偏好(Kelz 。 1999)和吗啡(Zachariou 。 2006),增加可卡因自我管理(科尔比 。 2003).

与药物奖励类似,ΔFosB通过自然奖励行为上调并调节这些行为的表达。 使用啮齿动物模型在NAc中过度表达ΔFosB增加了自愿轮运行 (Werme 。 2002), 有助于回应食物 (Olausson 。 2006), 蔗糖摄入量 (华莱士 。 2008), 并促进男性 (华莱士 。 2008)和女性(布拉德利 。 2005) 性行为。 因此,ΔFosB可能参与调解自然奖励体验的效果。 ţ他目前的研究通过专门研究ΔFosB在NAc中对后续交配行为和中脑边缘系统神经激活的性经验的长期结果的作用进行了扩展。.

  • 首先,确定哪些大脑区域涉及奖励回路和性行为表达性经验诱导的ΔFosB。
  • 接下来,性经验诱导的ΔFosB对交配诱导的c-Fos表达的影响,c-Fos是由ΔFosB抑制的下游靶标(Renthal 。 2008),被调查。
  • 最后,使用病毒载体递送技术确定操纵ΔNcB活性在NAc(基因过表达和显性负性结合伴侣的表达)对性行为和经验诱导的性动机和性能促进中的作用。

方法

动物

成年雄性Sprague Dawley大鼠(200-225克)获自Charles River Laboratories(Senneville,QC,Canada)。 在整个实验过程中,将动物饲养在具有相同性别对的隧道管的Plexiglas笼中。 菌落室温度调节并保持在12 / 12 hr光暗循环中,食物和水可用 随意 除了在行为测试期间。 用于交配的刺激雌性(210-220克)在深度麻醉下(5g氯胺酮/ 95g甲苯噻嗪)双侧卵巢切除术后接受含有0.35%苯甲酸雌二醇和0.052%胆固醇的皮下植入物。 在测试前约500小时,通过在0.1 mL芝麻油中施用4μg孕酮诱导性接受性。 所有程序均经西安大略大学动物护理和使用委员会批准,并符合CCAC关于脊椎动物研究的指导原则。

性行为

在昏暗的红光照射下,在暗期早期(在暗期开始后的2-6小时之间)发生交配期。 在实验开始之前,将动物随机分成组。 在交配期间,允许雄性大鼠交配至射精或1小时,并且记录性行为的参数,包括: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;引入的时间)女性,直到第一次穿透阴道穿刺),射精潜伏期(EL;从第一次插入到射精的时间),射精后间隔(PEI;从射精到第一次后续插入的时间),坐骑数量(M;无阴道的骨盆推进)穿透),插入的数量(IM;包括阴道穿透的坐骑)和交配效率(CE = IM /(M + IM))(Agmo 1997)。 对于未显示射精的动物的分析中不包括坐骑和插入的数量。 安装和插入潜伏期是指示性动机的参数,而射精潜伏期,坐骑次数和交配效率反映了性行为(赫尔2002).

实验1:ΔFosB的表达

允许性幼稚的雄性大鼠在干净的试验笼中交配 (60×45×50 cm)用于5连续,每日交配或保持性行为天真。 补充表1 概述了实验组的行为范式:幼稚无性别(NNS; n = 5),幼稚性别(NS; n = 5),经历过无性别(ENS; n = 5)和经历过性行为(ES; n = 4)。 在交配的最后一天射精后1小时处死NS和ES动物,以研究交配诱导的c-Fos表达。 在最后的交配期后数小时,与ENS动物24同时处死NNS动物,以检查性经验诱导的ΔFosB。 在随后的测试之前,性经验组织的性行为相匹配。 在适当的交配期内,各组之间没有发现任何行为测量的显着差异,并且两个经验丰富的团体都表现出性行为引起的性行为促进(补充表2)。 对照包括与交配动物同时处理的性天真男性,确保暴露于女性气味和发声而没有直接的女性接触。

为了处死,使用戊巴比妥钠(270mg / kg; ip)深度麻醉动物,并用50mL的0.9%盐水心内灌注,然后在500 M磷酸盐缓冲液(PB)中灌注4mL的0.1%多聚甲醛。 取出脑并在室温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%叠氮化钠中并在4℃下储存。 用冷冻切片机(H35R,Micron,Germany)切割冠状切片(400μm),在冷冻保护剂溶液(30%蔗糖和30 M PB中的0.1%乙二醇)中以四个平行系列收集并储存在-20℃。 在孵育之间用0.1 M磷酸盐缓冲盐水(PBS; pH 7.3-7.4)充分洗涤自由漂浮的切片。 切片暴露于1%H2O2 在室温下10 min破坏内源性过氧化物酶,然后在PBS +孵育溶液中封闭,该溶液是含有0.1%牛血清白蛋白的PBS(目录号005-000-121; Jackson ImmunoResearch Laboratories,West Grove,PA)和0.4%Triton X -100(目录项BP151-500; Sigma-Aldrich)用于1 h。 然后将切片在4℃下在pan-FosB兔多克隆抗体(1:5K; sc-48 Santa Cruz Biotechnology,Santa Cruz,CA,USA)中孵育过夜。 pan-FosB抗体针对FosB和ΔFosB共有的内部区域产生。 ΔFosB-IR细胞特异性为ΔFosB阳性,因为在刺激后时间(24小时),所有可检测的刺激诱导的FosB都被降解(Perrotti 。 2004; Perrotti 。 2008)。 此外,在该实验中,最后一天交配的动物(NS,ES)在交配后处死1 h,因此在FosB表达之前。 Western印迹分析证实ΔFosB在大约37 kD处的检测。 在一抗孵育后,将切片在生物素缀合的山羊抗兔IgG(1:PBS +中的1; Vector Laboratories,Burlingame,CA,USA)中孵育500 h,然后在抗生物素蛋白 - 生物素 - 纤维素过氧化物酶(ABC elite)中孵育1 h。 ; 1:PBS中的1K; Vector Laboratories,Burlingame,CA,USA)。 在此孵化之后,以下列方式之一处理切片:

1。 单过氧化物酶标记

NNS和ENS动物的切片用于性经验诱导的ΔFosB积累的脑分析。 在ABC温育后,在10分钟处理后,将含有0.02%3,3'-二氨基联苯胺四盐酸盐(DAB; Sigma-Aldrich,St.Louis,MO)的色原溶液在0.02 M PB中用0.1%硫酸镍增强,观察过氧化物酶复合物。过氧化氢(0.015%)。 将切片在0.1 M PB中彻底洗涤以终止反应并安装在编码的Superfrost plus载玻片(Fisher,Pittsburgh,PA,USA)上,其中dNH含有0.3%明胶。20。 脱水后,用DPX(邻苯二甲酸二丁酯二甲苯)覆盖所有载玻片。

2。 双免疫荧光

来自包含NAc和mPFC的所有四个实验组的切片用于分析ΔFosB和c-Fos。 ABC孵育后,将切片与生物素化的酪酰胺(BT; 10:PBS中的1 + 250%H)孵育0.003分钟。2O2 使用Alexa 30缀合的链霉抗生物素蛋白(488:1; Jackson Immunoresearch Laboratories,West Grove,PA)进行100 min的Tyramid Signal Amplification Kit,NEN Life Sciences,Boston,MA)。 然后将切片与特异性识别c-Fos的兔多克隆抗体(1:150; sc-52; Santa Cruz Biotechnology,Santa Cruz,CA)孵育过夜,接着与山羊抗兔Cy30缀合的二抗孵育3 min。 (1:200; Jackson Immunoresearch Laboratories,West Grove,PA,USA)。 染色后,将切片在0.1 M PB中彻底洗涤,用dNH中的0.3%明胶固定在编码的载玻片上。20用含有抗褪色剂1,4-二氮杂双环(2,2)辛烷(DABCO; 50 mg / ml,Sigma-Aldrich,St.Louis,MO)的水性封固剂(Gelvatol)覆盖滑动。 免疫组织化学对照包括省略一种或两种一抗,导致在适当波长下没有标记。

数据分析

ΔFosB的脑分析

两名对治疗无视的实验者在编码载玻片上进行了脑部扫描。 使用刻度来半定量分析整个脑中的ΔFosB-免疫反应性(-IR)细胞,以表示如前所述的ΔFosB阳性细胞的数量。 表1。 此外,基于半定量研究结果,使用连接到Leica DMRD显微镜的相机lucida绘图管,使用与奖励和性行为有关的脑区域的标准分析区域计数ΔFosB-IR细胞的数量(Leica Microsystems GmbH,Wetzlar) ,德国):NAc(核心(C)和壳(S); 400×600μm)在三个尾端 - 尾部水平进行分析(贝尔福 。 2004); 腹侧被盖区(VTA; 1000×800μm)在三个尾端 - 尾侧水平进行分析(贝尔福 。 2004)和VTA尾部(Perrotti 。 2005); 前额皮质(前扣带区域(ACA);前额皮质(PL);下边缘皮质(IL); 600×800μm各); 尾壳核(CP; 800×800μm); 和内侧视前核(MPN; 400×600μm)(补充数字1-3)。 每个子区域计数两个切片,并计算每只动物的平均值以计算组平均值。 使用非配对t检验比较每个亚区的性别幼稚和经验的ΔFosB-IR细胞平均值。

表1     

有性幼稚和有经验的动物中ΔFosB表达的总结
ΔFosB和c-Fos的分析

使用连接到Leica显微镜(DM5000B,Leica Microsystems; Wetzlar,Germany)和Neurolucida软件(MicroBrightfield Inc)的冷却CCD相机(Microfire,Optronics)捕获图像,其具有针对所有受试者的固定相机设置(使用10x物镜)。 在NAc核心和壳的标准分析区域中表达c-Fos-IR或ΔFosB-IR的细胞数(每个400×600μm; 补充图1)和mPFC的ACA(600×800μm; 补充图3)使用Neurolucida软件(MBF Bioscience,Williston,VT)在每只动物的2切片中由不知道实验组的观察者手动计数并对每只动物取平均值。 使用双向ANOVA(因子:性经验和性活动)和Fisher LSD比较c-Fos或ΔFosB细胞的组平均值,用于0.05显着性水平的事后比较。

实验2:ΔFosB表达操作

病毒载体介导的基因转移

在立体定向手术前将性天真的雄性Sprague Dawley大鼠随机分成组。 所有动物均接受双侧显微注射编码GFP的重组腺相关病毒(rAAV)载体(对照; n = 12),野生型ΔFosB(n = 11)或ΔFosB的显性阴性结合配偶体,称为ΔJunD(n = 9)进入NAc。 在结合基因启动子内的AP-1区域之前,ΔJunD通过与ΔFosB的竞争性异二聚化降低ΔFosB介导的转录(温斯坦利 。 2007)。 通过qPCR确定病毒滴度并评估 体内 在研究开始之前。 Titer是1-2×1011 每毫升感染性颗粒。 使用Hamilton注射器(1.5μL)以7分钟(坐标:AP + 1.5,来自Bregma的ML +/- 1.2;来自颅骨表面的DV-7.6,根据Paxinos和Watson,1998)以体积5μL/侧注射rAAV载体(XNUMXμL) ; Harvard Apparatus,Holliston,MA,USA)。 这些载体不会产生比单独控制输注更大的毒性(Winstanley等,2007; 有关AAV制备的详细信息,请参阅 Hommel等,2003)。 在载体注射后数周,行为实验开始3,从而实现最佳和稳定的病毒感染(华莱士 。 2008)。 小鼠物种中的转基因表达在10天达到峰值并且至少在6个月时保持升高(温斯坦利 。 2007)。 在实验结束时,经心脏灌注动物并使用ABC-过氧化物酶-DAB反应(如上所述)对组织学上的NAC切片进行GFP(1:20K;兔抗GFP抗体; Molecular Probes)的免疫处理。使用GFP作为标记验证注射部位(补充图4)。 ΔFosB和ΔJunD载体还含有表达由内部核糖体进入位点分开的GFP的区段,允许通过GFP可视化在所有动物中进行注射位点验证。 只有具有注射部位和限制在NAc的病毒传播的动物才被包括在统计分析中。 病毒的传播通常局限于NAc的一部分,并且在整个细胞核中没有向尾端扩散。 此外,病毒的传播主要局限于壳或核心。 然而,注射部位的变化和NAc内的扩散并未影响对行为的影响。 最后,与先前研究的非手术动物相比,GFP注射不影响性行为或经验诱导的性行为促进(贝尔福 。 2004).

性行为

病毒载体递送三周后,动物交配一次射精(或1小时)进行4连续,每日交配以获得性经验(经验训练),随后测试经验诱导的性行为促进的长期表达1最后一次体验会议结束后的2周(测试会话1和2)。 如上所述,在所有交配期间记录性行为参数。 使用双向重复测量方差分析(因子:治疗和交配期)或单向ANOVA(射精潜伏期,坐位和插入次数;因子:治疗或交配),在组内和组间比较每个交配期间所有参数的统计学差异。会话)随后是Fisher LSD或Newman-Keuls测试,用于0.05显着性水平的事后比较。 具体地,性经验对交配参数的促进作用在经历会话1(幼稚)和经验会话2,3或4之间以及每个经验会话中的实验组之间进行比较。 此外,为了分析治疗(载体)对性行为的长期促进的影响,在每个治疗组内的经验会话4和测试会话1和2之间比较交配参数,并且在每个测试期间的实验组之间进行比较。

结果

性经验导致ΔFosB积累

最初,与性别天真的对照相比,对性经验丰富的雄性大脑中ΔFosB积累进行了半定量研究。 总结的摘要见 表1。 通过使用标准分析区域确定几个边缘相关脑区域中ΔFosB-IR细胞的数量,进一步推进ΔFosB-IR分析。 图1 展示了DAB-Ni染色有性幼稚和有经验动物的NAc的代表性图像。 在mPFC子区域发现显着的ΔFosB上调(图2A),NAc核心和壳(2B),尾壳核(2B)和VTA(2C)。 在NAc中,NAc核心和壳中的所有尾端水平存在显着差异,并且数据显示在 图2 是所有rostro-caudal水平的平均值。 相反,下丘脑内侧视前核中的ΔFosB-IR没有显着增加(NNS:Avg 1.8 +/- 0.26; ENS:Avg 6.0 +/- 1.86)。

图1    

 

代表性图像显示在幼稚无性别(A)的NAc中的ΔFosB-IR细胞(黑色)并且没有经历性别(B)组。 aco:前连合比例尺表示100μm。
图2      

ΔFosB-IR细胞的数量:内侧前额叶皮质的A. infralimbic(IL),prelimbic(PL)和前扣带皮层(ACA)亚区; B.伏核核壳和尾壳核(CP); C.嘴侧,中间,尾部和尾部 ...

性经验减弱交配诱导的c-Fos

使用荧光染色技术确认性经验对NAc中ΔFosB水平的影响。 此外,分析了性经验对c-Fos表达的影响。 图3 图1显示了所有实验组(A,NNS; B,NS; C,ENS; D,ES)中ΔFosB-(绿色)和c-Fos(红色)-IR细胞的代表性图像。 性经验显着增加NAc核心中的ΔFosB表达(图4A: F1,15 = 12.0; p = 0.003)和贝壳(图4C: F1,15 = 9.3; p = 0.008)。 相比之下,在灌注前交配1小时,对ΔFosB表达没有影响(图4A,C并且在检测到灌注之前没有性经验和交配之间没有相互作用。 在灌注前交配对NAc核心中的c-Fos表达有总体影响(图4B: F1,15 = 27.4; p <0.001)和壳(图4D: F1,15 = 39.4; p <0.001)。 此外,在NAc核心中检测到性经验的整体效果(图4B: F1,15 = 6.1; p = 0.026)和贝壳(图4D: F1,15 = 1.7; p = 0.211)并且在NAc核心中检测到性经验和灌注前交配之间的相互作用(F.1,15 = 6.5; p = 0.022),壳中有趋势(F1,15 = 1.7; p = 0.211; F1,15 = 3.4; p = 0.084)。 事后分析表明性交天真男性的核心和壳中交配诱导的c-Fos表达(图4B,D)。 然而,在性经验丰富的男性中,c-Fos在NAc核心中没有显着增加(图4B并且在壳中显着减弱(图4D)。 因此,性经验导致交配诱导的c-Fos表达减少。 特定成对比较的P值在图例中。

图3      

代表性图像显示每个实验组的NAc中的ΔFosB(绿色)和c-Fos(红色)。 比例尺表示100μm。
图4      

性经验诱导的ΔFosB和交配诱导的c-Fos。 每组的ΔFosB(核心,A;壳,C; ACA,E)或c-Fos(核心,B;壳牌,D; ACA,F)免疫反应细胞的数量:NNS(n = 5),NS(n = 5),ENS(n = 5)或ES(n = 4)。 数据表达 ...

性经验对交配诱导的c-Fos水平的影响不限于NAc。 与性初始对照相比,在性经历的动物中在ACA中观察到类似的c-Fos表达减弱。 性经验对ACA中的ΔFosB表达有显着影响(图4E: F1,15 = 154.2; p <0.001)。 灌注前的交配对ΔFosB表达没有影响(图4C)但显着增加c-Fos(图4F: F1,15 = 203.4; p <0.001)。 此外,通过性经验,交配诱导的ACA中的c-Fos表达显着降低(图4F: F1,15 = 15.8; p = 0.001)。 在c-Fos表达中检测到性经验和灌注前交配之间的双向相互作用(图4F: F1,15 = 15.1; p <0.001)。 具体的成对比较的P值在图例中。 最后,在视前内侧核中交配诱导的c-Fos表达没有显着降低(NS:平均63.5 +/- 4.0; ES:平均41.4 +/- 10.09),在该区域交配经验不会引起显着降低。 FosB表达增加,表明交配诱导的c-Fos表达并未在所有脑区域受到影响。

NAc中的ΔFosB介导性行为的强化

为了探索增强性行为的潜在分子机制,如经验诱导的性行为促进所证实,确定了局部操纵ΔFosB水平及其转录活性的影响。 连续四次体验期间的性经验对安装潜伏期有显着影响(图5A: F1,23 = 13.8; p = 0.001),插入潜伏期(图5B: F1,23 = 18.1; p <0.001)和射精潜伏期(图5C:GFP,F11,45 = 3.8; p = 0.006)。 GFP对照动物显示出预期的经验诱导的性行为促进,并且在经验会话4期间与经验会话1相比显示出显着更低的第一次上架,第一次插入和射精的潜伏期(图5A-C; 参见p值的图例)。 这种经验诱导的性行为促进也在ΔFosB组中观察到了插入和插入潜伏期,但在射精潜伏期中检测不到显着差异(图5A-C)。 相比之下,ΔJunD动物表现出发育不良的促进作用; 尽管通过重复交配会话,坐骑,插入和射精的延迟确实减少,但在体验会话1和4之间进行比较时,这些参数都没有达到统计学意义(图5A-C)。 在每次体验会议的小组比较之间显示,与ΔFosB和GFP相比,ΔJunD在体验期间具有显着更长的潜伏期,插入和射精的延迟(图5A-C)。 此外,性经验和治疗对交配效率都有显着影响(图5F:性经验,F1,12 = 22.5; p <0.001; 处理,F1,12 = 3.3; p = 0.049)。 与体验会话4相比,ΔFosB男性在体验期1期间提高了交配效率(图5F)。 此外,与经验会话4相比,ΔFosB动物在经历会话日1期间射精前的坐位显着减少(图5D: F10,43 = 4.1; p = 0.004),ΔJunD男性在射精前的坐位明显增加,因此交配效率显着降低,与其他两组相比(图5D和F.)。 因此,GFP和ΔFosB动物表现出经验诱导的性行为和性表现的促进,而ΔJunD动物没有。

图5      

GFP(n = 12),ΔFosB(n = 11)和ΔJunD(n = 9)动物的性行为:登上潜伏期(A),插入潜伏期(B),射精潜伏期(C),坐骑数量(D),引入数(E)和交配效率(F)。 数据表达 ...

为了检验ΔFosB表达对经验诱导的性行为促进的长期表达至关重要的假设,在最后一次经历会话后测试动物1周(测试会话1)和2周(测试会话2)。 实际上,在GFP和ΔFosB组中都维持了促进的性行为,因为在GFP和ΔFosB组中,测试会话1或2与最终经验会话4之间的行为参数均不相同(图5A-C; 除了用于ΔFosB动物的测试会话1中的射精潜伏期和交配效率之外)。 在所有性行为参数的两个测试期间检测到ΔJunD动物和GFP或ΔFosB组之间的显着差异(图5A-F)。 当比较插入的数量,PEI或射精动物的百分比时,在组内或组内没有检测到差异(在最后四次交配期间射出的所有组中100%的男性)。

讨论

目前的研究表明,性经验导致几个边缘相关脑区的ΔFosB积累,包括NAc核心和壳,mPFC,VTA和尾状壳核。 此外,性经验减弱了交配诱导的NAc和ACA中c-Fos的表达。 最后,NAc中的ΔFosB被证明在获得性经验和经验诱导的性行为促进的长期表达中调节促进交配是至关重要的。. 具体而言,减少ΔFosB介导的转录减弱了经验诱导的性动机和表现的促进,同时ΔFosB的过度表达 NAc在性行为增加和经验减少方面促进了性行为的促进。 总之,目前的研究结果支持这样的假设:ΔFosB是性经验诱发的长期神经和行为可塑性的关键分子介质。

目前的研究结果扩展了之前的研究,显示雄性大鼠NAc中的性经验诱导的ΔFosB (华莱士 。 2008) 和雌性仓鼠 (对冲 。 2009). 华莱士等人。 (2008) 表明rAAV-在第一次交配期间,NAc中的ΔFosB过表达增强了性行为动物的性行为, 通过较少的射精插入和较短的射精后间隔证明,但对性经验丰富的男性没有影响(华莱士 。 2008).

相比之下,目前的研究表明,在第一次测试中,在性生活的男性中ΔFosB过度表达没有影响,而是在获得性经验期间和之后。 与GFP动物相比,ΔFosB过表达者表现出性表现增加(交配效率增加)。

此外,目前的研究通过使用表达ΔJunD的病毒载体阻断ΔFosB介导的转录来测试ΔFosB的作用。 预防经验诱导的ΔFosB表达增加抑制经验诱导的性动机促进(增加的坐姿和插入潜伏期)以及性表现(增加的射精潜伏期和坐骑次数)以及随后的促进性行为的长期表达。

因此,这些数据首次表明ΔFosB在获取经验诱导的性行为促进中的必要作用。 此外,这些数据表明,ΔFosB也严重参与经验诱导的促进行为的长期表达。 我们提出这种促进行为的长期表达代表了一种自然奖励的记忆形式,因此NAc中的ΔFosB是奖赏记忆的中介。 性经验也增加了VTA和mPFC中的ΔFosB水平,这些区域涉及奖励和记忆 (贝尔福 。 2004; 菲利普斯 。 2008). 未来的研究需要阐明这些领域的ΔFosB上调对奖赏记忆的潜在意义。

ΔFosB表达高度稳定,因此作为慢性扰动后大脑持续适应的分子介质具有巨大潜力(内斯特勒 。 2001). 已显示ΔFosB在多次可卡因注射中逐渐增加NAc并持续长达数周 (希望 。 1992; 希望 。 1994). NAcΔFosB表达的这些变化与药物奖赏致敏和成瘾有关 (巢&雀巢2004; 麦格伦和雀巢2003; 麦克朗 。 2004; Nestler 2004, 2005, 2008; 内斯特勒 。 2001; Zachariou 。 2006)。 相比之下,ΔFosB在调解自然奖励中的作用尚未得到充分研究。 最近的证据表明,NAc中的ΔFosB诱导参与了自然奖励。 在蔗糖摄入和轮子运行之后,NAc中的ΔFosB水平类似地增加。 使用转基因小鼠或大鼠病毒载体在纹状体中过量表达ΔFosB会导致蔗糖摄入量增加, 增强食物的动力和增加自发的轮子运行 (Olausson 。 2006; 华莱士 。 2008; Werme 。 2002)。 目前的数据大大增加了这些报告,并进一步支持了ΔFosB是奖励强化和自然奖励记忆的关键调解者这一概念。

ΔFosB可通过诱导中脑边缘系统的可塑性来介导经验诱导的性行为增强。 实际上,性经验会导致中脑边缘系统的一些长期变化 (Bradley&Meisel 2001; Frohmader 。 2009; 投手 。 2010)。 一在行为水平方面,已经在有性经验的雄性大鼠中显示出对安非他明敏感的运动反应和增强的安非他明奖励(投手 。 2010); 女性仓鼠也观察到对安非他明的运动反应改变(Bradley&Meisel 2001)。 此外,在雄性大鼠的性经验禁欲期后,发现树突棘的数量增加和树突状乔木的复杂性(投手 。 2010). 目前的研究表明ΔFosB可能是性经验长期结果的特定分子介质。 同意,ΔFosB最近被证明对于诱导树突棘变化对慢性可卡因给药的反应很重要 (迪茨 。 2009; 迷宫 。 2010).

目前尚不清楚哪种上游神经递质负责诱导NAc中的ΔFosB,但已提出DA作为候选者(奈伊 。 1995). 几乎所有滥用药物,包括可卡因,苯丙胺,阿片类药物,大麻素和乙醇,以及自然奖励,都会增加NAc中的ΔFosB (Perrotti 。 2005; 华莱士 。 2008; Werme 。 2002). 滥用和自然奖励的药物都会增加NAc中的突触DA浓度 (Damsma 。 1992; Hernandez&Hoebel 1988a, b; 詹金斯与贝克尔2003). 已经在含有DA受体的细胞中显示出被滥用药物诱导的ΔFosB,并且可卡因诱导的ΔFosB被D1 DA受体拮抗剂阻断。t(奈伊 。 1995). 因此,假设DA释放刺激ΔFosB表达,从而介导与奖赏相关的神经可塑性. 进一步支持ΔFosB水平依赖于DA的观点是,发现性经验改变ΔFosB水平的大脑区域确实接受来自VTA的强烈多巴胺能输入,包括内侧前额叶皮层和基底外侧杏仁核.

然而,相反,ΔFosB在内侧视前区没有增加,即使该区域接受多巴胺能输入,尽管来自下丘脑来源(米勒与朗斯坦2009)。 未来的研究需要测试交配诱导的ΔFosB表达和性经验对性动机和表现的影响是否依赖于DA作用。 DA在雄性大鼠性奖励中的作用目前尚不完全清楚(阿格莫和贝伦菲尔德1990; Pfaus 2009)。 有充分的证据表明DA在暴露于雌性或交配期间在NAc中释放(Damsma 。 1992)和DA神经元在性行为中被激活(贝尔福 。 2004)。 然而,全身注射DA受体拮抗剂并不能阻止性奖励引起的条件性位置偏好(阿格莫和贝伦菲尔德1990并且DA对经验诱导的交配强化至关重要的假设尚未经过测试。

还不清楚ΔFosB对性行为影响的下游介质是什么。 ΔFosB已被证明通过AP-1依赖机制充当转录激活因子和阻遏物(麦格伦和雀巢2003; Peakman 。 2003)。 已经鉴定了许多靶基因,包括立即早期基因c-fos(希望 。 1992; 希望 。 1994; 摩根与柯伦1989; Renthal 。 2008; 。 2006), cdk5(比伯 。 2001), 强啡肽 (Zachariou 。 2006),sirtuin-1 (Renthal 。 2009), NFκB亚基 (。 2001),该和AMPA谷氨酸受体GluR2亚基 (Kelz 。 1999)。 目前的结果表明交配诱导的c-Fos水平因脑部区域的性经验而降低,ΔFosB(NAc和ACA)增加。 c-Fos的抑制似乎取决于自上次交配和重复交配以来的时期,如在先前的研究中,在最后交配期后1周测试的雄性大鼠中未检测到c-Fos的这种降低(贝尔福 。 2004)或仅在一次交配后组成的性经验(洛佩兹和埃滕贝格2002)。 此外,目前的发现与ΔFosB在慢性安非他明暴露后抑制c-fos基因的证据一致(Renthal 。 2008)。 与这些研究结果一致,与急性药物注射相比,重复注射可卡因后,几种即刻早期基因mRNA(c-fos,fosB,c-jun,junB和zif268)的诱导减少(希望 。 1992; 希望 。 1994),在停用慢性安非他明后,苯丙胺诱导的c-fos被抑制(贾比尔 。 1995; Renthal 。 2008)。 慢性药物治疗或性经验后c-Fos表达下调的功能相关性尚不清楚,并且已被认为是调节动物对重复奖励暴露的敏感性的重要稳态机制(Renthal 。 2008).

总之,目前的研究表明,NAc中的ΔFosB在性奖励记忆中起着不可或缺的作用,支持ΔFosB对于一般奖励强化和记忆的重要性。。 本研究的发现进一步阐明了我们对调节性奖励和动机的细胞和分子机制的理解,并通过证明ΔFosB在自然奖励中的作用,增加了一系列文献,表明ΔFosB是成瘾发展的重要参与者。加强。

补充材料

附上图S1-S4和表S1-S2

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致谢

这项研究得到了加拿大卫生研究院对LMC,国家精神卫生研究所到EJN以及加拿大自然科学和工程研究委员会向KKP和LMC的资助。

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