Белок fosB , также известный как FosB и G0/G1 переключатель регуляторного белка 3 (G0S3), представляет собой белок , который у людей кодируется геном гомолога вирусного онкогена остеосаркомы мышей FBJ B ( FOSB ) . [5] [6] [7]
Семейство генов FOS состоит из четырех членов: FOS , FOSB, FOSL1 и FOSL2 . Эти гены кодируют белки лейциновой молнии , которые могут димеризоваться с белками семейства JUN (например, c-Jun , JunD ), тем самым образуя комплекс факторов транскрипции AP-1 . Таким образом, белки FOS были вовлечены в качестве регуляторов пролиферации, дифференциации и трансформации клеток. [5] FosB и его укороченные варианты сплайсинга , ΔFosB и еще более укороченный Δ2ΔFosB , все участвуют в остеосклерозе , хотя Δ2ΔFosB не имеет известного домена трансактивации , что в свою очередь не позволяет ему влиять на транскрипцию через комплекс AP-1. [8]
Было установлено, что вариант сплайсинга ΔFosB играет центральную, решающую [9] [10] роль в развитии и поддержании зависимости . [9] [11] [12] Сверхэкспрессия ΔFosB (т. е. ненормально и чрезмерно высокий уровень экспрессии ΔFosB, который производит выраженный фенотип , связанный с геном ) запускает развитие нейропластичности, связанной с зависимостью, во всей системе вознаграждения и производит поведенческий фенотип , который характерен для зависимости. [9] [12] [13] ΔFosB отличается от полноразмерного FosB и дополнительно укороченного Δ2ΔFosB своей способностью производить эти эффекты, поскольку только аккумулирующая сверхэкспрессия ΔFosB связана с патологическими реакциями на наркотики. [14]
DeltaFosB – чаще пишется как ΔFosB – это укороченный вариант сплайсинга гена FOSB . [15] ΔFosB считается критическим фактором в развитии практически всех форм поведенческих и наркотических зависимостей . [10] [11] [16] В системе вознаграждения мозга он связан с изменениями в ряде других генных продуктов, таких как CREB и сиртуины . [17] [18] [19] В организме ΔFosB регулирует приверженность мезенхимальных клеток-предшественников к линии адипоцитов или остеобластов . [20]
В прилежащем ядре ΔFosB функционирует как «устойчивый молекулярный переключатель» и «главный контрольный белок» в развитии зависимости . [ 9] [21] [22] Другими словами, будучи «включенным» (достаточно сверхэкспрессированным), ΔFosB запускает ряд событий транскрипции , которые в конечном итоге вызывают состояние зависимости (т. е. компульсивный поиск вознаграждения, включающий определенный стимул); это состояние сохраняется в течение месяцев после прекращения употребления наркотиков из-за аномального и исключительно длительного периода полураспада изоформ ΔFosB. [9] [21] [22] Экспрессия ΔFosB в средних шипиковых нейронах прилежащего ядра типа D1 напрямую и положительно регулирует самостоятельный прием наркотиков и сенсибилизацию к вознаграждению посредством положительного подкрепления, одновременно снижая чувствительность к отвращению. [9] [12] На основании накопленных доказательств медицинский обзор конца 2014 года утверждал, что аккумулирующая экспрессия ΔFosB может использоваться в качестве биомаркера зависимости и что степень индуцирования аккумулирующей экспрессии ΔFosB препаратом является показателем того, насколько он вызывает привыкание по сравнению с другими препаратами. [9]
Установлено, что хроническое введение анандамида , или N-арахидонилэтаноламида (AEA), эндогенного каннабиноида , и добавок, таких как сукралоза , некалорийного подсластителя, используемого во многих пищевых продуктах ежедневного потребления, вызывает повышенную экспрессию ΔFosB в инфралимбической коре (Cx), ядре прилежащего ядра (NAc), оболочке и центральном ядре миндалевидного тела (Amy), что вызывает долгосрочные изменения в системе вознаграждения. [23]
Хроническое привыкание к наркотикам вызывает изменения в экспрессии генов в мезокортиколимбической проекции , которые возникают через транскрипционные и эпигенетические механизмы. [10] [32] [33] Наиболее важными факторами транскрипции , которые вызывают эти изменения, являются ΔFosB, белок, связывающий элемент ответа циклического аденозинмонофосфата ( цАМФ ) ( CREB ), и ядерный фактор каппа B ( NF-κB ). [10] ΔFosB является наиболее значимым биомолекулярным механизмом в зависимости, поскольку сверхэкспрессия ΔFosB в средних шипиковых нейронах типа D1 в прилежащем ядре необходима и достаточна для многих нейронных адаптаций и поведенческих эффектов (например, зависящее от экспрессии увеличение самостоятельного приема наркотиков и сенсибилизация к вознаграждению ), наблюдаемых при наркотической зависимости. [9] [10] [12] Повышенная экспрессия ΔFosB связана с зависимостью от алкоголя , каннабиноидов , кокаина , метилфенидата , никотина , опиоидов , фенциклидина , пропофола и замещенных амфетаминов , среди прочих. [9] [10] [32] [34] [35] ΔJunD , фактор транскрипции, и G9a , гистонметилтрансфераза , оба противодействуют функции ΔFosB и ингибируют увеличение его экспрессии. [10] [12] [36] Увеличение экспрессии ΔJunD в прилежащем ядре (через перенос генов, опосредованный вирусным вектором ) или экспрессии G9a (через фармакологические средства) уменьшает или, при значительном увеличении, может даже блокировать многие нейронные и поведенческие изменения, наблюдаемые при хроническом злоупотреблении наркотиками (т. е. изменения, опосредованные ΔFosB). [13] [10] Подавление c-Fos ΔFosB, которое впоследствии дополнительно вызывает экспрессию ΔFosB, образует положительную обратную связь, которая служит для бесконечного поддержания состояния зависимости.
ΔFosB также играет важную роль в регуляции поведенческих реакций на естественные вознаграждения , такие как вкусная еда, секс и физические упражнения. [10] [16] Естественные вознаграждения, подобно наркотикам, вызывают экспрессию гена ΔFosB в прилежащем ядре, и хроническое получение этих вознаграждений может привести к аналогичному патологическому аддиктивному состоянию через сверхэкспрессию ΔFosB. [10] [11] [16] Следовательно, ΔFosB также является ключевым механизмом, участвующим в зависимости от естественных вознаграждений (т. е. поведенческих зависимостей); [10] [11] [16] в частности, ΔFosB в прилежащем ядре имеет решающее значение для подкрепляющего эффекта сексуального вознаграждения. [16] Исследования взаимодействия между естественными и лекарственными вознаграждениями показывают, что дофаминергические психостимуляторы (например, амфетамин ) и сексуальное поведение действуют на схожие биомолекулярные механизмы, вызывая ΔFosB в прилежащем ядре и оказывая двунаправленные эффекты перекрестной сенсибилизации вознаграждения [примечание 1] , которые опосредуются через ΔFosB. [11] [37] Это явление примечательно, поскольку у людей синдром дисрегуляции дофамина , характеризующийся вызванным лекарственными средствами компульсивным вовлечением в естественные вознаграждения (в частности, сексуальная активность, покупки и азартные игры), также наблюдался у некоторых людей, принимающих дофаминергические препараты. [11]
Ингибиторы ΔFosB (лекарства или методы лечения, которые противодействуют его действию или снижают его экспрессию) могут быть эффективным средством лечения зависимости и аддиктивных расстройств. [38] Текущие медицинские обзоры исследований с участием лабораторных животных выявили класс препаратов — ингибиторы гистондеацетилазы класса I [примечание 2] — которые косвенно подавляют функцию и дополнительно увеличивают экспрессию аккумба ΔFosB, вызывая экспрессию G9a в прилежащем ядре после длительного использования. [13] [36] [39] [40] Эти обзоры и последующие предварительные доказательства, в которых использовалось пероральное введение или внутрибрюшинное введение натриевой соли масляной кислоты или других ингибиторов HDAC класса I в течение длительного периода, указывают на то, что эти препараты эффективны в снижении аддиктивного поведения у лабораторных животных [примечание 3], у которых развилась зависимость от этанола, психостимуляторов (например, амфетамина и кокаина), никотина и опиатов; [36] [40] [41] [42] Однако по состоянию на август 2015 года [обновлять]было проведено несколько клинических испытаний с участием людей с зависимостью и любых ингибиторов HDAC класса I для проверки эффективности лечения у людей или определения оптимального режима дозирования. [примечание 4]
Было обнаружено, что уровни ΔFosB увеличиваются при употреблении кокаина. [44] Каждая последующая доза кокаина продолжает увеличивать уровни ΔFosB без видимого потолка толерантности. [ необходима цитата ] Повышенные уровни ΔFosB приводят к увеличению уровней нейротрофического фактора мозга ( BDNF ), что, в свою очередь, увеличивает количество дендритных ветвей и шипиков, присутствующих на нейронах, связанных с прилежащим ядром и префронтальными областями коры головного мозга. Это изменение можно обнаружить довольно быстро, и оно может сохраняться в течение недель после последней дозы препарата.
Трансгенные мыши, демонстрирующие индуцибельную экспрессию ΔFosB, в первую очередь в прилежащем ядре и дорсальном полосатом теле, демонстрируют сенсибилизированные поведенческие реакции на кокаин. [45] Они самостоятельно вводят себе кокаин в более низких дозах, чем контрольная группа, [46], но имеют большую вероятность рецидива , когда препарат прекращается. [22] [46] ΔFosB увеличивает экспрессию субъединицы рецептора AMPA GluR2 [45] , а также снижает экспрессию динорфина , тем самым повышая чувствительность к вознаграждению. [22]
Вирусная сверхэкспрессия ΔFosB в выходных нейронах нигростриатного дофаминового пути (т. е. средних шипиковых нейронах в дорсальном полосатом теле ) вызывает дискинезии, вызванные леводопой, в животных моделях болезни Паркинсона . [47] [48] Дорсальный стриатный ΔFosB сверхэкспрессируется у грызунов и приматов с дискинезиями; [48] посмертные исследования людей с болезнью Паркинсона, которые лечились леводопой, также наблюдали схожую сверхэкспрессию дорсального стриатного ΔFosB. [48] Было показано, что леветирацетам , противоэпилептический препарат, дозозависимо снижает индукцию дорсальной стриатной экспрессии ΔFosB у крыс при совместном введении с леводопой; [48] передача сигнала , участвующая в этом эффекте, неизвестна. [48]
Экспрессия ΔFosB в оболочке прилежащего ядра повышает устойчивость к стрессу и индуцируется в этой области острым воздействием стресса социального поражения . [49] [50] [51]
Было показано, что антипсихотические препараты также увеличивают ΔFosB, особенно в префронтальной коре . Было обнаружено, что это увеличение является частью путей негативных побочных эффектов , которые вызывают такие препараты. [52]
ΔFosB как терапевтический биомаркер
Сильная корреляция между хроническим воздействием наркотиков и ΔFosB открывает новые возможности для таргетной терапии при зависимости (118) и предлагает методы анализа их эффективности (119). За последние два десятилетия исследования продвинулись от выявления индукции ΔFosB к изучению его последующего действия (38). Вероятно, что исследования ΔFosB теперь перейдут в новую эру — использование ΔFosB в качестве биомаркера. Если обнаружение ΔFosB указывает на хроническое воздействие наркотиков (и, по крайней мере, частично отвечает за зависимость от вещества), то его мониторинг терапевтической эффективности в интервенционных исследованиях является подходящим биомаркером (рисунок 2). Примеры терапевтических направлений обсуждаются здесь. ...
Выводы
ΔFosB является существенным фактором транскрипции, вовлеченным в молекулярные и поведенческие пути зависимости после повторного воздействия наркотиков. Образование ΔFosB в нескольких областях мозга и молекулярный путь, ведущий к образованию комплексов AP-1, хорошо изучены. Установление функционального назначения ΔFosB позволило дополнительно определить некоторые ключевые аспекты его молекулярных каскадов, включающих такие эффекторы, как GluR2 (87,88), Cdk5 (93) и NFkB (100). Более того, многие из этих идентифицированных молекулярных изменений теперь напрямую связаны со структурными, физиологическими и поведенческими изменениями, наблюдаемыми после хронического воздействия наркотиков (60,95,97,102). Новые рубежи исследований, изучающих молекулярные роли ΔFosB, были открыты эпигенетическими исследованиями, и недавние достижения проиллюстрировали роль ΔFosB, действующего на ДНК и гистоны, действительно как
молекулярный переключатель
(34). В результате нашего улучшенного понимания ΔFosB при наркомании, стало возможным оценить аддиктивный потенциал современных лекарств (119), а также использовать его в качестве биомаркера для оценки эффективности терапевтических вмешательств (121,122,124). Некоторые из этих предлагаемых вмешательств имеют ограничения (125) или находятся в зачаточном состоянии (75). Однако есть надежда, что некоторые из этих предварительных результатов могут привести к инновационным методам лечения, которые крайне необходимы при наркомании.
ΔFosB напрямую связан с несколькими видами поведения, связанными с зависимостью ... Важно отметить, что генетическая или вирусная сверхэкспрессия ΔJunD, доминантного негативного мутанта JunD, который противодействует ΔFosB- и другой опосредованной AP-1 транскрипционной активности, в NAc или OFC блокирует эти ключевые эффекты воздействия наркотиков
14,22–24
. Это указывает на то, что ΔFosB необходим и достаточен для многих изменений, вызываемых в мозге хроническим воздействием наркотиков. ΔFosB также индуцируется в NAc MSNs D1-типа хроническим потреблением нескольких естественных вознаграждений, включая сахарозу, жирную пищу, секс, бег в колесе, где он способствует такому потреблению
14,26–30
. Это подразумевает участие ΔFosB в регуляции естественных вознаграждений в нормальных условиях и, возможно, во время патологических состояний, подобных аддиктивным.
Перекрестная сенсибилизация также двунаправлена, поскольку история приема амфетамина облегчает сексуальное поведение и усиливает связанное с ним увеличение NAc DA ... Как описано для пищевого вознаграждения, сексуальный опыт также может приводить к активации каскадов сигнализации, связанных с пластичностью. Фактор транскрипции дельта FosB увеличивается в NAc, PFC, дорсальном полосатом теле и VTA после повторного сексуального поведения (Wallace et al., 2008; Pitchers et al., 2010b). Это естественное увеличение дельта FosB или вирусная сверхэкспрессия дельта FosB в NAc модулирует сексуальную активность, а блокада дельта FosB NAc ослабляет это поведение (Hedges et al, 2009; Pitchers et al., 2010b). Кроме того, вирусная сверхэкспрессия дельта FosB усиливает обусловленное предпочтение места для среды, сопряженной с сексуальным опытом (Hedges et al., 2009). ... У некоторых людей происходит переход от «нормального» к компульсивному вовлечению в естественные вознаграждения (такие как еда или секс), состояние, которое некоторые называют поведенческими или ненаркотическими зависимостями (Holden, 2001; Grant et al., 2006a). ... У людей роль дофаминовой сигнализации в процессах сенсибилизации стимулов недавно была подчеркнута наблюдением синдрома дисрегуляции дофамина у некоторых пациентов, принимающих дофаминергические препараты. Этот синдром характеризуется вызванным лекарствами увеличением (или компульсивным) вовлечения в ненаркотические вознаграждения, такие как азартные игры, шопинг или секс (Evans et al, 2006; Aiken, 2007; Lader, 2008).
на важность многочисленных психосоциальных факторов, в своей основе наркотическая зависимость включает биологический процесс: способность многократного воздействия наркотика, вызывающего злоупотребление, вызывать изменения в уязвимом мозге, которые приводят к компульсивному поиску и приему наркотиков, а также к потере контроля над употреблением наркотиков, что определяет состояние зависимости. ... В большом объеме литературы показано, что такая индукция ΔFosB в нейронах типа D1 [nucleus accumbens] повышает чувствительность животного к наркотикам, а также к естественным вознаграждениям и способствует самостоятельному приему наркотиков, предположительно, через процесс положительного подкрепления ... Другой целью ΔFosB является cFos: поскольку ΔFosB накапливается при повторном воздействии наркотиков, он подавляет c-Fos и способствует молекулярному переключению, посредством которого ΔFosB избирательно индуцируется в состоянии хронического лечения наркотиками.
41
... Более того, появляется все больше доказательств того, что, несмотря на ряд генетических рисков развития зависимости среди населения, воздействие достаточно высоких доз наркотика в течение длительного периода времени может превратить человека с относительно низкой генетической нагрузкой в наркомана.
По этим причинам ΔFosB считается первичным и причинным фактором транскрипции в создании новых нейронных связей в центре вознаграждения, префронтальной коре и других регионах лимбической системы. Это отражается в повышенном, стабильном и длительном уровне чувствительности к кокаину и другим наркотикам, а также в тенденции к рецидиву даже после длительных периодов воздержания. Эти вновь созданные сети функционируют очень эффективно через новые пути, как только наркотики, вызывающие злоупотребление, принимаются дальше... Таким образом, индукция экспрессии гена CDK5 происходит вместе с подавлением гена G9A, кодирующего диметилтрансферазу, действующую на гистон H3. Механизм обратной связи можно наблюдать в регуляции этих 2 важнейших факторов, которые определяют адаптивный эпигенетический ответ на кокаин. Это зависит от ΔFosB, ингибирующего экспрессию гена G9a, т.е. синтез H3K9me2, который, в свою очередь, ингибирует факторы транскрипции для ΔFosB. По этой причине наблюдаемая гиперэкспрессия G9a, которая обеспечивает высокие уровни диметилированной формы гистона H3, устраняет нейронные структурные и пластичные эффекты, вызванные кокаином, посредством этой обратной связи, которая блокирует транскрипцию ΔFosB
Недавние данные показали, что ΔFosB также подавляет ген c-fos, который помогает создать молекулярный переключатель — от индукции нескольких короткоживущих белков семейства Fos после острого воздействия наркотиков до преимущественного накопления ΔFosB после хронического воздействия наркотиков — цитировалось ранее (Renthal et al. в печати). Механизм, ответственный за подавление ΔFosB экспрессии c-fos, сложен и рассматривается ниже. ...
Примеры проверенных целей для ΔFosB в прилежащем ядре ... GluR2 ... динорфин ... Cdk5 ... NFκB ... c-Fos
ΔFosB служит одним из главных контрольных белков, управляющих этой структурной пластичностью. ... ΔFosB также подавляет экспрессию G9a, что приводит к снижению репрессивного метилирования гистонов в гене cdk5. Конечным результатом является активация гена и повышенная экспрессия CDK5. ... Напротив, ΔFosB связывается с геном
c-fos
и привлекает несколько корепрессоров, включая HDAC1 (гистондеацетилаза 1) и SIRT 1 (сиртуин 1). ... Конечным результатом является подавление гена
c-fos
.
, вызванное употреблением психоактивных веществ: диагностический термин в пятом издании Диагностического и статистического руководства по психическим расстройствам (DSM-5), относящийся к рецидивирующему употреблению алкоголя или других наркотиков, которое вызывает клинически и функционально значимые нарушения, такие как проблемы со здоровьем, инвалидность и неспособность выполнять основные обязанности на работе, в школе или дома. В зависимости от степени тяжести это расстройство классифицируется как легкое, умеренное или тяжелое.
Зависимость: Термин, используемый для обозначения наиболее тяжелой, хронической стадии расстройства, связанного с употреблением психоактивных веществ, при которой наблюдается существенная потеря самоконтроля, на что указывает компульсивное употребление наркотиков, несмотря на желание прекратить их прием. В DSM-5 термин «зависимость» является синонимом классификации тяжелого расстройства, связанного с употреблением психоактивных веществ.
[Психостимуляторы] повышают уровень цАМФ в полосатом теле, что активирует протеинкиназу А (PKA) и приводит к фосфорилированию ее мишеней. Это включает белок, связывающий элемент ответа цАМФ (CREB), фосфорилирование которого вызывает его связь с гистонацетилтрансферазой, белком, связывающим CREB (CBP), для ацетилирования гистонов и облегчения активации генов. Известно, что это происходит во многих генах, включая fosB и
c-fos,
в ответ на воздействие психостимуляторов. ΔFosB также повышается при хроническом лечении психостимуляторами и, как известно, активирует определенные гены (например, cdk5) и подавляет другие (например,
c-fos
), где он рекрутирует HDAC1 в качестве корепрессора. ... Хроническое воздействие психостимуляторов усиливает глутаматергическую [сигнализацию] от префронтальной коры к NAc. Глутаматергическая сигнализация повышает уровни Ca2+ в постсинаптических элементах NAc, где она активирует сигнализацию CaMK (кальций/кальмодулин протеинкиназы), которая, в дополнение к фосфорилированию CREB, также фосфорилирует HDAC5.
Совпадающий и конвергентный вход часто вызывает пластичность на постсинаптическом нейроне. NAc интегрирует обработанную информацию об окружающей среде из базолатеральной миндалины, гиппокампа и префронтальной коры (PFC), а также проекции от дофаминовых нейронов среднего мозга. Предыдущие исследования продемонстрировали, как дофамин модулирует этот интегративный процесс. Например, высокочастотная стимуляция потенцирует входы гиппокампа в NAc, одновременно угнетая синапсы PFC (Goto and Grace, 2005). Обратное также оказалось верным: стимуляция в PFC усиливает синапсы PFC–NAc, но подавляет синапсы гиппокамп–NAc. В свете новых функциональных доказательств совместной передачи дофамина/глутамата в среднем мозге (ссылки выше) новые эксперименты по исследованию функции NAc должны будут проверить, смещают ли глутаматергические входы среднего мозга или фильтруют лимбические или кортикальные входы для управления целенаправленным поведением.
вызывающих привыкание препаратов увеличивают внеклеточную концентрацию дофамина (ДА) в прилежащем ядре (NAc) и медиальной префронтальной коре (mPFC), проекционных областях мезокортиколимбических нейронов ДА и ключевых компонентах "цепи вознаграждения мозга". Амфетамин достигает этого повышения внеклеточных уровней ДА, способствуя оттоку из синаптических окончаний. ... Хроническое воздействие амфетамина вызывает уникальный фактор транскрипции дельта FosB, который играет важную роль в долгосрочных адаптивных изменениях в мозге.
Изоформы ΔFosB массой 35–37 кДа накапливаются при хроническом воздействии наркотиков из-за их необычайно длительного периода полураспада. ... В результате своей стабильности белок ΔFosB сохраняется в нейронах в течение как минимум нескольких недель после прекращения воздействия наркотиков. ... Повышенная экспрессия ΔFosB в прилежащем ядре индуцирует NFκB ... Напротив, способность ΔFosB подавлять ген
c-Fos
происходит совместно с привлечением гистондеацетилазы и, предположительно, нескольких других репрессивных белков, таких как репрессивная гистонметилтрансфераза
Недавние данные показали, что ΔFosB также подавляет ген
c-fos
, который помогает создать молекулярный переключатель — от индукции нескольких короткоживущих белков семейства Fos после острого воздействия наркотиков до преимущественного накопления ΔFosB после хронического воздействия наркотиков
Кратковременное увеличение ацетилирования гистонов обычно способствует поведенческим реакциям на наркотики, в то время как устойчивое увеличение противодействует эффектам кокаина, основываясь на действиях системного или интра-NAc введения ингибиторов HDAC. ... Генетическая или фармакологическая блокада G9a в NAc потенцирует поведенческие реакции на кокаин и опиаты, тогда как увеличение функции G9a оказывает противоположный эффект (Maze et al., 2010; Sun et al., 2012a). Такое вызванное лекарствами снижение регуляции G9a и H3K9me2 также сенсибилизирует животных к пагубным эффектам последующего хронического стресса (Covington et al., 2011). Снижение регуляции G9a увеличивает дендритное разветвление нейронов NAc и связано с повышенной экспрессией многочисленных белков, вовлеченных в синаптическую функцию, которая напрямую связывает измененный G9a/H3K9me2 в синаптической пластичности, связанной с зависимостью (Maze et al., 2010).
G9a, по-видимому, является критической контрольной точкой для эпигенетической регуляции в NAc, поскольку мы знаем, что он функционирует в двух петлях отрицательной обратной связи. Он препятствует индукции ΔFosB, долгосрочного фактора транскрипции, важного для наркотической зависимости (Robison и Nestler, 2011), в то время как ΔFosB, в свою очередь, подавляет экспрессию G9a (Maze et al., 2010; Sun et al., 2012a). ... Кроме того, G9a индуцируется в NAc при длительном ингибировании HDAC, что объясняет парадоксальное ослабление поведенческих эффектов кокаина, наблюдаемых в этих условиях, как отмечено выше (Kennedy et al., 2013). Гены субъединиц рецептора GABAA входят в число тех, которые контролируются этой петлей обратной связи. Таким образом, хронический кокаин или длительное ингибирование HDAC индуцируют несколько субъединиц рецептора GABAA в NAc, что связано с повышенной частотой ингибирующих постсинаптических токов (IPSC). В разительном контрасте комбинированное воздействие кокаина и ингибирования HDAC, которое вызывает индукцию G9a и повышение глобальных уровней H3K9me2, приводит к блокаде рецептора GABAA и регуляции IPSC.
Эпигенетические модификации, вызванные наркотиками, играют важную роль в пластичности нейронов и в поведенческих реакциях, вызванных наркотиками. Хотя лишь немногие исследования изучали влияние AMPH на регуляцию генов (таблица 1), текущие данные свидетельствуют о том, что AMPH действует на нескольких уровнях, изменяя взаимодействие гистонов/ДНК и привлекая факторы транскрипции, которые в конечном итоге вызывают репрессию некоторых генов и активацию других генов. Важно отметить, что некоторые исследования также коррелируют эпигенетическую регуляцию, вызванную AMPH, с поведенческими результатами, вызванными этим препаратом, что позволяет предположить, что эпигенетическое ремоделирование лежит в основе поведенческих изменений, вызванных AMPH. Если это подтвердится, то использование специфических препаратов, ингибирующих ацетилирование, метилирование гистонов или метилирование ДНК, может стать важной терапевтической альтернативой для предотвращения и/или устранения зависимости от АМФ и смягчения побочных эффектов, вызываемых АМФ при использовании для лечения СДВГ.
Исследования, изучающие общее ингибирование HDAC в отношении поведенческих результатов, дали различные результаты, но, по-видимому, эффекты зависят от времени воздействия (до, во время или после воздействия наркотических средств), а также от продолжительности воздействия.
В то время как острое ингибирование HDAC усиливает поведенческие эффекты кокаина или амфетамина
1,3,4,13,14
, исследования показывают, что более хронические режимы блокируют пластичность, вызванную психостимуляторами
3,5,11,12
. ... Эффекты фармакологического ингибирования HDAC на пластичность, вызванную психостимуляторами, по-видимому, зависят от времени ингибирования HDAC. Исследования, использующие процедуры совместного введения, в которых ингибиторы вводятся остро, непосредственно перед введением психостимулятора, сообщают об усилении поведенческих реакций на препарат
1,3,4,13,14
. Напротив, экспериментальные парадигмы, подобные той, которая используется здесь, в которых ингибиторы HDAC вводятся более хронически, в течение нескольких дней до воздействия психостимулятора, показывают подавленную экспрессию
3
или сниженное приобретение поведенческих адаптаций к препарату
5,11,12
. Кластеризация, казалось бы, противоречивых результатов, основанных на экспериментальных методологиях, интересна в свете наших текущих результатов. Как ингибиторы HDAC, так и психостимуляторы повышают глобальные уровни ацетилирования гистонов в NAc. Таким образом, при совместном остром введении эти препараты могут иметь синергические эффекты, приводя к повышенной транскрипционной активации целевых генов, регулируемых психостимуляторами. Напротив, когда психостимулятор дается в контексте длительного гиперацетилирования, вызванного ингибитором HDAC, гомеостатические процессы могут направлять связывание AcH3 с промоторами генов (например, G9a), ответственных за индукцию конденсации хроматина и репрессию генов (например, через H3K9me2), чтобы ослабить уже повышенную транскрипционную активацию. Таким образом, наши текущие результаты демонстрируют четкие перекрестные помехи между гистоновыми PTM и предполагают, что сниженная поведенческая чувствительность к психостимуляторам после длительного ингибирования HDAC может быть опосредована снижением активности HDAC1 на промоторах H3K9 KMT и последующим увеличением H3K9me2 и репрессии генов.
В целом наши результаты ясно продемонстрировали эффективность
NaB
в предотвращении чрезмерного потребления этанола и рецидивов и подтверждают гипотезу о том, что
HDACi
может иметь потенциальное применение в лечении алкогольной зависимости.
лечение NaB значительно ослабило восстановление никотина и никотина + сигнал при немедленном введении ... Эти результаты впервые демонстрируют, что ингибирование HDAC облегчает угасание реакции на внутривенно вводимый самостоятельно наркотик, вызывающий злоупотребление, и дополнительно подчеркивают потенциал ингибиторов HDAC в лечении наркотической зависимости.
Повышенная экспрессия HDAC2 снижает экспрессию генов, важных для поддержания плотности дендритных шипиков, таких как BDNF, Arc и NPY, что приводит к повышенной тревожности и поведению, направленному на поиск алкоголя. Снижение HDAC2 устраняет как молекулярные, так и поведенческие последствия алкогольной зависимости, тем самым предполагая, что этот фермент является потенциальной целью лечения (рис. 3). HDAC2 также имеет решающее значение для индукции и поддержания структурной синаптической пластичности в других неврологических областях, таких как формирование памяти [115]. В совокупности эти результаты подчеркивают потенциальную полезность ингибирования HDAC при лечении расстройств, связанных с употреблением алкоголя... Учитывая способность ингибиторов HDAC эффективно модулировать синаптическую пластичность обучения и памяти [118], эти препараты обладают потенциалом для лечения расстройств, связанных со злоупотреблением психоактивными веществами. ... Наша лаборатория и другие широко публиковали данные о способности ингибиторов HDAC устранять дефициты экспрессии генов, вызванные множественными моделями алкоголизма и злоупотребления алкоголем, результаты которых обсуждались выше [25,112,113]. Эти данные подтверждают необходимость дальнейшего изучения агентов, модифицирующих гистоны, в качестве потенциальных терапевтических препаратов при лечении алкогольной зависимости... Будущие исследования должны продолжить изучение специфических эпигенетических механизмов, лежащих в основе компульсивного употребления алкоголя и алкоголизма, поскольку это, вероятно, предоставит новые молекулярные мишени для клинического вмешательства.
гемипаркинсонизмом без хронического воздействия L-DOPA [13]. ... Иммунореактивные нейроны FosB/ΔFosB увеличились в дорсолатеральной части полосатого тела на стороне поражения с использованием антитела, распознающего всех членов семейства FosB. Все дозы леветирацетама снизили количество FosB/ΔFosB-позитивных клеток (с 88,7 ± 1,7/секция в контрольной группе до 65,7 ± 0,87, 42,3 ± 1,88 и 25,7 ± 1,2/секция в группах 15, 30 и 60 мг соответственно; Рисунок 2). Эти результаты указывают на дозозависимые эффекты леветирацетама на экспрессию FosB/ΔFosB. ... Кроме того, факторы транскрипции, экспрессируемые при хронических событиях, такие как ΔFosB (усеченный вариант сплайсинга FosB), сверхэкспрессируются в полосатом теле грызунов и приматов с дискинезиями [9, 10]. ... Более того, сверхэкспрессия ΔFosB наблюдалась в посмертных исследованиях полосатого тела пациентов с болезнью Паркинсона, хронически лечившихся L-ДОФА [26]. ... Следует отметить, что наиболее заметным эффектом леветирацетама было снижение экспрессии ΔFosB, что нельзя объяснить ни одним из его известных действий на везикулярный белок или ионные каналы. Таким образом, точный механизм(ы), лежащий в основе противоэпилептических эффектов леветирацетама, остается неопределенным.
В последние годы также наблюдалась длительная индукция ∆FosB в NAc в ответ на хроническое воздействие определенных форм стресса. Все больше доказательств указывает на то, что эта индукция представляет собой положительную гомеостатическую адаптацию к хроническому стрессу, поскольку повышенная экспрессия ∆FosB в этой области мозга способствует устойчивости к стрессу, тогда как блокада его активности способствует восприимчивости к стрессу. Хронический прием нескольких антидепрессантов также индуцирует ∆FosB в NAc, и эта индукция необходима для терапевтических действий этих препаратов в мышиных моделях. Подтверждением этих результатов на грызунах является демонстрация того, что у людей с депрессией, обследованных при вскрытии, наблюдаются сниженные уровни ∆FosB в NAc. Как фактор транскрипции, ΔFosB вызывает этот поведенческий фенотип, регулируя экспрессию определенных целевых генов, которые в настоящее время изучаются. Эти исследования ΔFosB дают новое представление о молекулярной основе депрессии и действия антидепрессантов, что определяет множество новых целей для возможной терапевтической разработки.
В данной статье использован текст из Национальной медицинской библиотеки США , являющийся общественным достоянием .