Geners hjerneadfærd. (Fuld undersøgelse)
juni 2009; 8(4): 442-449. doi: 10.1111/j.1601-183X.2009.00491.x.
VL Hedges, 1 S. Chakravarty, 2 EJ Nestler, 2 og RL Meisel1
Abstrakt
Gentagen aktivering af mesolimbic dopaminsystemet resulterer i vedvarende adfærdsmæssige ændringer ledsaget af et mønster af neural plasticitet i nucleus accumbens (NAc). Da akkumuleringen af transkriptionsfaktoren ΔFosB kan være en vigtig bestanddel af denne plasticitet, er spørgsmålet i vores undersøgelse, om ΔFosB er reguleret af seksuel erfaring hos kvinder. Vi har vist, at kvindelige syriske hamstere, der får seksuel erfaring, udviser adskillige adfærdsmæssige ændringer, herunder øget seksuel effektivitet med naive mannlige hamstere, seksuel belønning og forbedret respons til psykomotoriske stimulanser (fx amfetamin).
Vi viste for nylig, at seksuel oplevelse øgede niveauerne af ΔFosB i NAc af kvindelige syriske hamstere. Denne undersøgelses fokus var at undersøge de funktionelle konsekvenser af denne induktion ved at bestemme, om den konstitutive overekspression af ΔFosB ved adenoassocierede virale (AAV) -vektorer i NAc'et kunne efterligne adfærdsmæssige virkninger af seksuel oplevelse.
Dyr med AAV-medieret overekspression af ΔFosB i NAc viste tegn på seksuel belønning i et konditioneret sted præferences paradigme under betingelser, hvor kontroldyr, der modtog en injektion af AAV-grønt fluorescerende protein (GFP) i NAc'et, ikke. Seksuelle adfærdstest viste endvidere, at mænd, der var parret med AAV-ΔFosB-hunnerne, havde øget copulatorisk effektivitet målt ved andelen af mounts, der omfattede intromission sammenlignet med mænd, der blev parret med AAV-GFP-kvinderne. Disse resultater understøtter en rolle for ΔFosB ved at formidle naturlige motiverede adfærd, i dette tilfælde kvindelig seksuel adfærd, og give nyt indblik i de mulige endogene virkninger af ΔFosB.
Introduktion
Erfaring med misbrug af stoffer, motiveret adfærd, adfærd på hjulkørsel eller instrumental læring resulterer i aktivering af det mesolimbiske dopaminsystem og vedvarende ændringer i nucleus accumbens (NAc) (Becker et al., 2001, Di Chiara et al., 1998, Harris et al., 2007, Kumar et al., 2005, Meisel & Mullins, 2006, Nestler, 2008, Olausson et al., 2006, Perrotti et al., 2008, Pierce & Kumaresan, 2006, Ulv et al., 2004). Strukturelle ændringer, især dannelsen af dendritiske rygsøjler, er en vigtig komponent i denne oplevelsesbaserede plasticitet (Allen et al., 2006, Lee et al., 2006, Li et al., 2003, Meisel & Mullins, 2006, Norrholm et al., 2003, Robinson & Kolb, 2004), som forbliver længe efter, at enten adfærdserfaring eller medikamentadministration er ophørt (McClung & Nestler, 2008, Meisel & Mullins, 2006, Ulv et al., 2004).
Transkriptionsfaktoren ΔFB har molekylære egenskaber, der gør det til en god kandidat at formidle de vedvarende strukturelle og adfærdsmæssige ændringer, der følger af adfærds- eller medikamentoplevelser (Chen et al., 1997, Chen et al., 1995, Colby et al., 2003, Doucet et al., 1996, Håb et al., 1994, Kelz et al., 1999, McClung & Nestler, 2003, McClung et al., 2004, McDaid et al., 2006, Nakabeppu & Nathans, 1991, Nestler, 2008, Nye et al., 1995, Olausson et al., 2006, Perrotti et al., 2008, Wallace et al., 2008, Werme et al., 2002, Zachariou et al., 2006). ΔFosB er et alternativt splejseprodukt af det øjeblikkelige tidlige gen fosB (Mumberg et al., 1991, Nakabeppu & Nathans, 1991) og i modsætning til FosB-proteinet i fuld længde har det trunkerede ΔFosB usædvanlig stabilitet, hvilket resulterer i akkumulering af proteinet efter gentagen stimulering (Chen et al., 1997, Chen et al., 1995, Håb et al., 1994, Kelz et al., 1999, Perrotti et al., 2008, Zachariou et al., 2006). Selvom den mekanisme, hvormed fosB-genet er alternativt splittet forbliver ukendt, trunkeringen af proteinet sammen med fosforylering beskytter proteinet mod hurtig proteasomal nedbrydning, hvilket producerer et større niveau af transkriptionel aktivitet sammenlignet med mere forbigående levede FosB-familiemedlemmer (Carle et al., 2007, Ulery & Nestler, 2007, Ulery et al., 2006). Postulatet er, at akkumulering af ΔFosB-protein producerer mønstre af genekspression, som kan ligge til grund for oplevelsens virkninger på langsigtet adfærdsmæssig og cellulær plasticitet (McClung & Nestler, 2008).
Vi har brugt kvindelig seksuel adfærd i syriske hamstere som en model for oplevelsesbaseret plasticitet i hjernen (Bradley et al., 2005a, Bradley et al., 2005b, Bradley & Meisel, 2001, Bradley et al., 2004, Kohlert & Meisel, 1999, Køhlert et al., 1997, Meisel et al., 1993, Meisel & Joppa, 1994, Meisel et al., 1996, Meisel & Mullins, 2006). En fordel ved at arbejde med seksuel adfærd er evnen til at kontrollere niveauet for et dyrs oplevelser ved at have enten helt seksuelt naive dyr eller ved at udsætte dyrene for forskellige niveauer af seksuel oplevelse. Vi har tidligere vist, at gentagen seksuel oplevelse resulterer i sensibilisering af det mesolimbiske dopaminsystem, analogt med misbrugsmedicin (Bradley et al., 2005b, Bradley & Meisel, 2001, Brenhouse & Stellar, 2006, Cadoni & Di Chiara, 1999, Håb et al., 1992, Kelz et al., 1999, Kohlert & Meisel, 1999, Pierce & Kalivas, 1995, Pierce & Kalivas, 1997a, Pierce & Kalivas, 1997b, Robinson & Kolb, 1999a). Som f.eks. Virkningerne af medikamenter øger gentagen seksuel oplevelse dendritiske rygsøjler i mellemstore spinal neuroner i NAc (Lee et al., 2006, Li et al., 2003, Meisel & Mullins, 2006, Norrholm et al., 2003, Robinson et al., 2001, Robinson & Kolb, 1997, Robinson & Kolb, 1999a, Robinson & Kolb, 1999b, Robinson & Kolb, 2004). Yderligere har vi fundet, at osFosB / FosB-farvning vedvarende er forhøjet i NAc efter gentagen seksuel oplevelse (Meisel & Mullins, 2006).
I betragtning af at seksuel oplevelse kan give langvarig udtryk for FosB-familiemedlemmer, var formålet med denne undersøgelse at manipulere ΔFosB-ekspression for at efterligne adfærdsmæssige konsekvenser af gentagen seksuel oplevelse. Efter viral-medieret overekspression af osFosB i NAc blev kvindelige syriske hamstere testet for forbedret konditioneret stedpræference og øgede også copulatory effektivitet med naive mandlige hamster, to endepunkter, der tidligere har vist sig at være påvirket af gentagen seksuel oplevelse (Bradley et al., 2005b, Meisel & Joppa, 1994, Meisel et al., 1996, Meisel & Mullins, 2006). Wrapporter her, at vi ved vedvarende overudtryk af osFosB i NAc for kvindelige hamstere, der får minimal seksuel oplevelse, er i stand til at producere adfærdsændringer, der ligner de kvinder med mere omfattende seksuelle oplevelser.
Materialer og Metoder
Eksperimentelle emner
Hanlige og kvindelige syriske hamstere blev leveret til ca. 60 dages alder fra Charles River Breeding Laboratories, Inc. (Wilmington, MA). Hunnene blev indrettet individuelt i plastikbur (50.8 cm lang × 40.6 cm bred × 20.3 cm høj), medens de hanlige stimulusdyr blev samlet i identiske bur i antal på tre eller fire. Dyrelokalet blev opretholdt ved en kontrolleret temperatur på 22 ° C med en 14: 10 h lys-mørk plan (lys slukket mellem 1: 30 og 11: 30 pm). Mad og vand var tilgængelige for dyrene ad libitum.
Alle procedurer anvendt i dette eksperiment var i overensstemmelse med de nationale institutter for sundhed Retningslinjer for pleje og brug af laboratoriedyrog blev godkendt af Purdue Animal Care and Use Committee.
Kirurgi
Kvindelige hamstere blev bilateralt ovariektomiseret under natrium pentobarbital anæstesi (Nembutal; 8.5 mg pr. 100 g kropsvægt, ip), givet supplerende bedøvelse og gennemgik derefter bilateral stereotaksisk kirurgi til levering af virale vektorer. Under stereotaksisk operation blev hovedet barbert, og huden og musklerne trukket tilbage. Et lille hul blev boret i kraniet, og en 5 μL Hamilton-sprøjte blev sænket til niveauet af NAc fra en 2 ° lateral vinkel for at sikre frigørelse af de laterale cerebrale ventrikler. Sprøjten blev holdt på plads i 5 min før injektioner, og derefter blev enten adeno-associeret virus (AAV) -GFP eller AAV- ΔFosB (0.7 μL) leveret til NAc i løbet af 7 min, med sprøjten derefter holdt på plads i en yderligere 5 min. Denne procedure blev gentaget for den kontralaterale side af hjernen.
Virale vektorer
AAV er kendetegnet ved dens evne til effektivt at transficere neuroner såvel som at opretholde specifik transgenekspression i lange perioder (Chamberlin et al., 1998). AAV-vektorer findes i forskellige serotyper baseret på karakteriseringen af deres kapsidproteincoat. Dette eksperiment anvendte en AAV2 (serotype 2) fra Stratagene med en titer på over 108/ μl, der udtrykker grønt fluorescerende protein (AAV-GFP) såvel som en AAV-vektor, der havde konstruktioner til både ΔFosB og GFP (AAV-ΔFosB-GFP). De virale vektorer blev injiceret i NAc mindst 3 uger før adfærdsundersøgelse for at muliggøre ΔFosB-overudtryk at udvikle sig. Disse AAV-vektorer medierer transgenekspression i rotter og mus, der bliver maksimale inden for 10 dage efter injektion og derefter vedvarer på dette niveau i mindst 6 måneder (Winstanley et al., 2007, Zachariou et al., 2006). Det er vigtigt, at vektorerne kun inficerer neuroner og frembringer ingen toksicitet, der er større end køretøjsinfusioner alene. Detaljer om produktionen og brugen af disse vektorer findes i tidligere publikationer (Winstanley et al., 2007, Zachariou et al., 2006).
Seksuel oplevelse
Alle ovariektomiserede kvindelige hamstere blev grundlagt til seksuel oplevelse en gang om ugen ved at give to daglige subkutane injektioner af estradiolbenzoat (10 μg i 0.1 ml bomuldsfrøolie) ca. 48 time og 24 time før den seksuelle adfærdstest efterfulgt af en subkutan injektion af progesteron (500 μg i 0.1 ml bomuldsfrøolie) 4 – 6 time før den seksuelle adfærdstest. Kvinder, der fik seksuel oplevelse, blev præsenteret for en seksuelt erfaren mandlig hamster i en 10 min-session 4 – 6 time efter progesteroninjektionen. Hver mand og kvinde blev kun parret en gang i løbet af varigheden af de seksuelle oplevelser.
Conditioned Place Preference
Et partisk konditioneret stedpræferencesparadigme blev anvendt i dette eksperiment (Tzschentke, 1998). Vores konditionerede stedindstillingsapparat (Meisel & Joppa, 1994, Meisel et al., 1996) består af et hvidt og et gråt rum (60 × 45 × 38 cm) forbundet med et klart centralt rum (37 × 22 × 38). De vigtigste rum blev yderligere differentieret med aspen-sengetøj (Harlan Laboratories, IN) i det grå rum og majskolbe-sengetøj (Harlan Laboratories, IN) i det hvide rum. De ovariektomiserede kvindelige hamstere blev hormonelt grundlagt før præ-testen, seksuelle konditioneringssessioner og post-testen. Under forprøvningen blev dyret anbragt i det klare centrale kammer og var frit til at strejfe rundt i de forskellige rum i 10 min for at etablere en indledende præference for hvert rum. Da alle dyr udviste en indledende præference for det hvide kammer, blev konditionering udført i det grå kammer. Hormonprimering blev gentaget i løbet af 2 (Grupper 2 – 5) eller 5 uger (gruppe 1) til konditionering. Under konditionering fik kvinder seksuel oplevelse med en mand i det grå rum i 10 min, med kvindelige kopulatoriske parametre målt (lordoselatens og total lordosevarighed). En time efter den seksuelle oplevelse blev kvinden anbragt alene i det hvide kammer i 10 minutter. En kontrolgruppe af kvinder, der ikke fik seksuel oplevelse, blev hormonelt grundlagt, men placeret alene i hvert kammer i 10 min. Efter 2- eller 5-ugers konditionering fik dyr en post-test, hvor de igen var fri til at strejfe rundt i kamrene i 10 min. Uanset gruppe blev alle post-tests udført syv uger post-stereotaxisk kirurgi, og derfor blev alle dyr ofret med det samme niveau af virusekspression. Der var 5 grupper af dyr i dette eksperiment: En positiv kontrolgruppe af dyr modtog bilaterale AAV-GFP og fik 5 ugentlige seksuelle adfærdsforbindelser med en han (gruppe 1, n = 8). To negative kontrolgrupper blev ikke givet nogen seksuel konditionering i 2 uger og modtog hverken AAV-ΔFosB (gruppe 2, n = 5) eller AAV-GFP (gruppe 3, n = 4). Til sidst var der dyr, der modtog 2 uger med seksuel adfærdsparring med en han med en bilateral injektion af enten AAV-ΔFosB (gruppe 4, n = 7) eller AAV-GFP (gruppe 5, n = 7).
Naiv mandlig eksperiment
Tidligere forskning har vist, at seksuelt erfarne kvindelige hamstere kan forbedre den copulatory effektivitet af interaktioner med deres seksuelt naive mandlige partnere (Bradley et al., 2005b). Denne test blev givet ca. en uge efter den konditionerede stedpræferencer efter test til de to grupper af dyr, der modtog 2 ugers seksuel konditionering (Grupper 4 og 5). Hunner blev hormonelt grundlagt til seksuel oplevelse som beskrevet. Under 10 min-testen blev en seksuelt naiv mandlig hamster introduceret til kvindens hjemmebur, og testsessionen blev videobåndet til senere analyse. Antallet af monteringer og intromissioner (inklusive ejakulationer) af hanen samt andelen af de samlede monteringer, der inkluderede intromission (hit rate), blev bestemt fra videobåndet.
immunhistokemi
Immunfarvning blev udført på alle dyr for at verificere både virusinjektionsstedet og anatomisk omfang af proteinekspression. Hunnene fik en overdosis Sleepaway (0.2 ml ip, Fort Dodge Laboratories, Fort Dodge, IA) og perfkarderet intracardialt med 25 mM phosphatbufret saltvand (PBS) i 2 min (ca. 50 ml) efterfulgt af 4% paraformaldehyd i 25 mM PBS i 20 minutter (ca. 500 ml). Hjernerne blev fjernet og post-fikseret i 2 time i 4% paraformaldehyd, derefter anbragt i en 10% saccharoseopløsning i PBS natten over ved 4 ° C. Dyr, der kun modtog bilateral AAV-GFP, havde serielle koronalsektioner (40 μm) skåret fra frosset væv i 25 mM PBS plus 0.1% bovint serumalbumin (BSA) (vaskebuffer) og monteret derefter direkte på objektglas og dækkede, mens de stadig var våde med 5% n-propylgalat i glycerol. Dyr, der modtog bilateralt AAV-osFosB, havde serielle koronalsektioner (40 μm) skåret fra frossent væv og skyllede derefter 3 gange i 10 minutter i vaskebuffer. AAV-ΔFosB-dyr blev kun analyseret for ΔFosB-ekspression og blev derfor inkuberet i ΔFosB / FosB-primært antistof (1: 10000, sc-48 Santa Cruz Biotechnology Inc., Santa Cruz, CA) i vaskebuffer plus 0.3% Triton-X 100 ved stuetemperatur i 24 time og derefter flyttet til 4 ° C i 24 timer. Denne koncentration af primært antistof blev valgt, da det kun producerer minimal endogen ΔFosB / FosB-farvning. Efter inkubation i primært antistof blev sektionerne skyllet 3 gange i 10 minutter i vaskebuffer og derefter inkuberet i biotinyleret-sekundært antistof i 45 minutter ved stuetemperatur (1: 200, Vector, Burlingame, CA). Sektionerne blev derefter vasket 3 gange i 10 minutter i vaskebuffer, før de blev inkuberet i streptavidin Alexa Fluor 594-konjugat (1: 500, Molecular Probes, Eugene, OR). Efter denne inkubering blev sektionerne vasket 3 gange i 10 minutter i vaskebuffer og derefter monteret på objektglas og dækket, mens de stadig var våde med 5% n-propylgalat i glycerin.
Mikroskopisk analyse
Slides blev analyseret ved hjælp af et Leica DM4000B lysmikroskop med fluorescerende evne koblet til et Leica DFC500 digitalt kamera. Digitale billeder af både højre og venstre injektionssteder i hvert afsnit blev serielt analyseret ved fluorescensmikroskopi for at lokalisere injektionsplacering i NAc. Sektionerne fra hvert dyr blev analyseret for at finde rostral til caudal spredning af viral ekspression og også den anatomiske placering af den største ekspressiondiameter. Inden for disse sektioner blev antallet af FosB-farvede celler endvidere talt i ImageJ fra gemte digitale billeder. Da vores mål blot var at opnå omtrentlige celletællinger, blev stereologiske metoder ikke brugt.
Resultater
Tidsforløb for virusmedieret overekspression af ΔFosB i NAc for kvindelige syriske hamstere
En separat gruppe af dyr blev oprindeligt anvendt til at finde et tidsforløb for viral-medieret ΔFosB-overekspression i den kvindelige hamster. Analyse af ΔFosB-ekspression ved 3 (n = 5), 6 (n = 6) og 9 (n = 2) uges tidspunkter afslørede, at 3 uger efter stereotaksisk kirurgi producerede et niveau af osFosB-overekspression, som blev opretholdt gennem 6 og 9 uger efter stereotaxisk operation. Viral ekspression var for det meste nuklear, men blev også fundet i cytoplasmaet og endda dendriter fra nogle overudtrykkende celler. Af de tretten dyr, der omfattede tidsforløbseksperimentet, havde fire dyr rostral NAc-kerne-virale injektioner, hvoraf det ene spredte sig ind i bedkernen i stria terminalis (BNST). De resterende ni dyr havde kaudale injektionsplaceringer, syv i den kaudale kerne og to i den kaudale skal af NAc. Kun en af de kaudale shell-injektioner krydsede caudalt ind i BNST, mens seks af injektionerne i den kaudale kerne krydsede caudalt ind i BNST. De gennemsnitlige største diametre af viral ekspression for hvert tidspunkt viste sig at være henholdsvis 0.9 mm, 1.2 mm og 1.0 mm for henholdsvis 3, 6 og 9 uger. Disse gennemsnitlige diametre blev underkastet en variansanalyse og blev ikke fundet at være signifikant forskellige. Derfor begyndte adfærdstestning i de følgende adfærdseksperimenter omkring 3 uger efter stereotaxisk kirurgi, og dyr blev aflivet omkring 9 uger efter stereotaxisk kirurgi for at sikre, at viral ekspression blev opretholdt på et konsistent niveau.
Immunohistologisk analyse af AAV-ΔFosB og AAV-GFP virale injektioner
Hjernesektioner fra hvert dyr anvendt i adfærdseksperimenterne blev serielt analyseret i et koronalt plan for den anatomiske placering af viral injektion. I alt 12 dyr blev analyseret for deres bilaterale ΔFosB-ekspression ved celletælling og injektionsplacering, som blev bestemt ved at spore de resterende nålespor. Selvom injektionsplacering blev analyseret i et koronalt snit (Figur 1), proteinekspression, der blev forlænget i en rostral-caudal ellipse fra injektionsstedet, og også spredt i en dorsal-ventral ellipse fra injektionsstedet. Af de fem dyr, der blev analyseret fra gruppe 2, var 70.5% af overexpersionscellerne i NAc (median = 16,864 celler, nedre kvartil = 7,551 celler, øvre kvartil = 20,002 celler, interkvartilt interval = 12,451). De syv dyr, der blev analyseret fra gruppe 4, viste 65.6% viral overekspression i NAc (median = 9,972-celler, nederste kvartil = 5,683-celler, øvre kvartil = 11,213-celler, interkvartilt interval = 5530.). Disse celletællinger repræsenterer viral overekspression snarere end endogen farvning på grund af den målrettede fortynding af det primære antistof.
Af de 24 bilaterale injektionssteder var tolv i den rostrale kerne af NAc, hvoraf seks havde viral ekspression, der forsigtigt spredte sig til BNST. De resterende tolv injektionssteder var i det kaudale NAc. En af de tolv injektioner var i den kaudale skal og spredes caudalt ind i BNST. De sidste elleve injektionssteder var alle i den kaudale kerne af NAc, hvoraf otte spredte sig forsigtigt i BNST. Alle injektioner var centreret omkring den forreste kommissur bortset fra den ene injektion i den kaudale skal af NAc, som var lidt mere medial end den forreste kommission (Figur 2). Alle dyr udviste passende overekspression af enten GFP eller ΔFosB og blev derfor anvendt i efterfølgende adfærdsanalyse. Ingen dyr blev udelukket fra undersøgelsen på grund af dårlig anatomisk injektionsplacering. Fordi alle injektioner var rettet mod den akkumulerede kerne og kun en injektion inkluderede skallen, blev der ikke udført nogen statistisk analyse på injektionsstederne.
AAV-vektoroverekspression af ΔFosB i NAc for kvindelige syriske hamstere resulterer i forbedret seksuel belønning
For at vurdere, om overudtrykket af osFosB i NAc havde en indflydelse på den seksuelle belønning, brugte vi det betingede stedpræferencesparadigme. I denne test gennemgik dyrene enten 0, 2 eller 5 ugers seksuel konditionering. Under seksuel konditionering blev lordosis latenstid og varighed registreret for hver kvindelig hamster. Hverken lordoselatens (gruppe 1: 553 sek ± 7 sek, gruppe 4: 552 sek ± 7 sek, gruppe 5: 561 sek ± 7 sek,) eller lordosevarighed (gruppe 1: 485 sek ± 15 sek, gruppe 4: 522 sek ± 10 sek, gruppe 5: 522 sek ± 12 sek) under seksuel konditionering adskilte sig markant blandt grupper under test uanset viral injektion. Hverken overekspression af GFP eller ΔFosB havde derfor nogen indflydelse på kvindernes modtagelige opførsel.
Hver gruppe fra den konditionerede stedpræferencesprocedure blev analyseret individuelt med en gentagen måling-t-test mellem mængden af tid, der blev brugt i konditioneringsrummet (gråt rum) under for-testen og efter-testen. Den statistiske analyse blev ikke udvidet mellem grupper. Tidligere forskning har vist, at fem konditionerende seksuelle oplevelser er tilstrækkelige til at detektere væsentlige ændringer i stedets præference (Meisel & Joppa, 1994, Meisel et al., 1996). Faktisk tilbragte den positive kontrolgruppe bestående af kvindelige dyr, der overudtrykte GFP i NAc, der fik fem konditionerende seksuelle oplevelser, betydeligt mere tid under posttesten i det grå kammer parret med den seksuelle oplevelse sammenlignet med præ-condition-ydeevnen, t (8 ) = −3.13, P<0.05. Som forventet ændrede dyr, der ikke fik nogen konditionerende seksuelle oplevelser, ikke signifikant mængden af tid i begge kammer uanset viral injektion. Kvinder, der overudtrykker GFP, der fik 2 konditionerende seksuelle oplevelser, viste ikke placeringskonditionering, mens kvinder, der fik to konditionerende seksuelle oplevelser med overekspression af ΔFosB, tilbragte signifikant mere tid i kammeret parret med seksuel erfaring under denne posttest, t (7) = −2.48, P <0.05 (Figur 3).
AAV-vektoroverekspression af ΔFosB i NAc for kvindelige syriske hamstere forbedrer deres copulatory effektivitet med naive mænd
En uge efter den konditionerede stedpræference efter test blev kvinder med 2 ugers seksuel konditioneringstest (Grupper 4 og 5) underkastet en naiv mandlig seksuel adfærdstest. I denne test forbedrede AAV-osFosB-hunner med 2 forudgående seksuel erfaringstest signifikant deres copulatory effektivitet mere end AAV-GFP-hunner med 2 tidligere seksuelle oplevelser (Figur 4). Hitfrekvensen (andelen af de samlede monteringer, der inkluderede intromission) af seksuelt naive mænd, der blev parret med AAV-ΔFosB-hunnerne, var signifikant højere end hitfrekvensen for naive mænd parret med AAV-GFP-hunner, t (14) = 4.089 p <0.005.
Diskussion
Tidligere eksperimenter, der anvendte AAV-vektorer til overekspression af ΔFosB, blev udført i enten rotte- eller musemodelsystemer (Wallace et al., 2008, Winstanley et al., 2007, Zachariou et al., 2006). Vi validerede de virale ekspressionsmønstre i hamsterhjernen ved immunohistokemisk farvning. Denne analyse demonstrerede effektiv ekspression af ΔFosB, der optrådte så snart 3 uger efter intrakraniel injektion og forblev forhøjet i 9 uger i vores tidsforløbsanalyse og op til 12 uger i adfærdseksperimenterne.
I vores model for seksuel oplevelse fører gentagne kopulerende interaktioner fra han til en sensibilisering af frigivelse af dopamin i NAc (Kohlert & Meisel, 1999, Køhlert et al., 1997) som har forstærkende konsekvenser i et konditioneret stedpræferencesparadigm (Meisel & Joppa, 1994, Meisel et al., 1996). Denne dopaminsensibilisering såvel som kvindelige hamsters evne til at regulere vellykket intromission af den monterende han som et resultat af gentagne seksuelle møder, demonstrerer en associativ respons (Bradley et al., 2005b). Vi har vist, at denne forstærkede seksuelle adfærd kan forbedres ved overekspression af ΔFosB i NAc i sammenhæng med seksuel oplevelse af undergrænsen, analog med forbedringen i instrumentelle reaktioner på kokain, morfin eller madforbrug efter lignende overekspression af ΔFosB (Colby et al., 2003, Olausson et al., 2006, Zachariou et al., 2006). Denne forøgelse i seksuel interaktion med den mandlige efter seksuelle oplevelse blev spejlet ved erhvervelsen af en betinget stedpræference. jegDet er rimeligt at betragte osFosB som en transkriptionel nexus, der formidler både langsigtede ændringer i adfærd og den underliggende neuronal plasticitet som følge af aktiveringen af downstream-målene for osFosB.
I betragtning af at forhøjelse af osFosB giver disse effekter, bør de underliggende mekanismer overvejes. Der er meget få identificerede molekylære konsekvenser, der er resultatet af akkumuleringen af osFosB. Microarray-undersøgelser af mus, der overudtrykker ΔFosB, indikerede stigninger i serin / threonin-cyclinafhængig kinase-5 (Cdk5), nuklear faktor kappa B (NF-KB), GluR2-underenhed for glutamatreceptoren og dynorphin (Ang et al., 2001, Bibb, 2003). Det er uklart, hvordan disse molekylære begivenheder kan påvirke plasticitet og dannelse af dendritisk rygsøjle, selvom Cdk5 har kendt rolle i at øge dendritisk rygsæthed (Bibb, 2003, Cheung et al., 2006, Kumar et al., 2005, Norrholm et al., 2003) og GluR2-underenheder eller NF-KB er impliceret i synaptisk (Ang et al., 2001, Nestler, 2001, Peakman et al., 2003). I fremtidige undersøgelser planlægger vi at koncentrere os om disse og andre potentielle nedstrøms transkriptionelle mål for osFosB for at bestemme, hvordan deres aktivitet svinger med akkumuleringen af ΔFosB efter gentagen seksuel adfærd.
Der er en stor litteratur, der postulerer forskellige roller, som skallen og kernen i NAc spiller i motiveret opførsel (Brenhouse & Stellar, 2006, Cadoni & Di Chiara, 1999, Perrotti et al., 2008, Pierce & Kalivas, 1995). Tidligere forskning i vores laboratorium har konstant identificeret cellulære effekter af seksuel oplevelse på kernen af rygterne (Bradley et al., 2005a, Bradley et al., 2005b, Bradley & Meisel, 2001, Bradley et al., 2004, Kohlert & Meisel, 1999, Køhlert et al., 1997, Meisel et al., 1993), danner grundlaget for vores målretning af NAc-kernen i denne undersøgelse. Vores analyse af den anatomiske udstrækning af ΔFosB-overekspression indikerede, at skønt injektionerne faktisk var målrettet mod den kaudale kerne i NAc, spredte osFosB-ekspression ofte caudalt ind i den rostrale BNST. Selvom den kaudale NAc og rostral BNST bestemt er anatomisk adskilte kerner, er de ikke nødvendigvis funktionelt forskellige, da begge regioner modulerer mange af de mekanistiske elementer, der er nøglen til motivationsprocesser (f.eks. Koob et al., 2004). I vores mikrodialyseundersøgelser af kvindelige hamstere (Køhlert et al., 1997) bemærkede vi en manglende evne til at skelne rostral BNST-sondeplaceringer fra dem i den kaudale NAc med hensyn til basale dopaminniveauer, dopaminresponser på seksuelle interaktioner med mænd eller mønstre af dopaminerg afferent innervation. I stedet for at se spredningen af infektion i BNST som metodologisk problematisk, understøtter disse resultater ideen om et funktionelt kontinuum mellem NAc og BNST.
Selvom vi har vist, at overekspression af osFosB hos kvindelige hamstere er tilstrækkeligt at fremstille en konditioneret stedpræference end seksuel reaktion og for at forbedre copulatoriske interaktioner med mænd, forbliver det ukendt, om ΔFosB-ekspression også er nødvendig for disse adfærdsmæssige konsekvenser af seksuel oplevelse. Nylige studier har anvendt en AAV-ΔJunD-virus, som reducerer ΔFosB-medieret transkription ved konkurrencedygtig heterodimerisering med ΔFosB inden binding af AP-1-regionen på gener (Winstanley et al., 2007). Ved at bruge AAV-ΔJunD til knockdown ΔFosB-medieret transkription, håber vi at afgøre, om ΔFosB er påkrævet for den adfærdsplasticitet, vi har observeret efter seksuel adfærdserfaring, hvilket vil supplere resultaterne af den undersøgelse, der er præsenteret her. Hvis akkumuleringen af ΔFosB og dens efterfølgende aktivering af downstream-mål forårsager både adfærdsmæssig og cellulær plasticitet, bør nedslagningen af ΔFosB afskaffe disse effekter.
Tak
Vi vil gerne takke Amanda Mullins, Melissa McCurley og Chelsea Baker for deres hjælp til adfærdstest, konditionering og vævsbehandling. Dette arbejde blev støttet af NIH-tilskud DA13680 (RLM) og MH51399 (EJN).