נוירוני GPePV שזוהו כשחקני מפתח בשליטה על התנהגויות התמכרות לקוקאין

לִלמוֹד: דטרמיננטים מולקולריים ומעגליים בגלובוס פאלידוס המתווכים שליטה על פלסטיות התנהגותית הנגרמת על ידי קוקאין. קרדיט תמונה: Alex Mit / Shutterstock.com

במחקר שפורסם לאחרונה ב עֲצָבוֹןחוקרים בוחנים עד כמה גלובוס pallidus externus parvalbumin חיובי (GPe^PVתאים מווסתים התנהגויות הנגרמות על ידי קוקאין באמצעות אינטראקציות עם דופמין באזור הגחון (VTA^DA) תאים.

מבט מקרוב על האינטראקציה בין VTA^DA ונוירונים GPe

דופמין באזור הגחון (VTA^DA) תאים חיוניים להתנהגויות מוטיבציה, תגמול ושימוש בסמים. למרות שהכוונה למערכת הדופמין כולה אינה יעילה לטיפול בהתמכרות בשל השפעות פוטנציאליות מחוץ למטרה, אפנון תת-מעגלים ספציפיים של דופמין עשוי להציע יתרונות טיפוליים עם פחות תופעות לוואי.

מחקרים קודמים דיווחו כי VTA^DA תאים מקרינים לאמיגדלה בחרדה הקשורה לגמילה מקוקאין. עם זאת, היעדר סמנים גנטיים ייחודיים לחקר תתי סוגים של VTA^DA תאים מנעו ניתוח נרחב לתפקודיהם.

GPe נקשר באופן מסורתי ליצירת הרגלים והתנהגויות מוטוריות. לאחרונה, החוקרים של המחקר הנוכחי זיהו כי נוירוני GPe מעורבים באופן קריטי בפיתוח של שינויים התנהגותיים הנגרמים על ידי קוקאין. ניסויים אלה הוכיחו שמספר ופעילותם של נוירוני GPe המעצבבים את VTA^DA התאים גדלים באופן משמעותי בעקבות חשיפה לקוקאין.

עם זאת, יש צורך במחקר נוסף כדי להבין היטב את המנגנונים הספציפיים שבהם תאי GPe משפיעים על התנהגויות הנגרמות על ידי קוקאין, מה שיקל על פיתוח אסטרטגיות טיפוליות חדשות למיקוד מסלולים אלה בטיפול בסמים.

לגבי המחקר

קוקאין ניתן לעכברים במינון של 15 מ"ג/ק"ג, בעוד קלוזפין-N-אוקסיד (CNO) ניתן במינון של 5 מ"ג/ק"ג. חומצה קרנוזית ניתנה תוך צפקית ב-830 מיקרוגרם/ק"ג, 2.5 מ"ג/ק"ג ו-7.5 מ"ג/ק"ג, ותוך גולגולתי ב-10 מיקרומטר.

בניסויים טרנס-סינפטיים/cTRIO, קוקאין או מי מלח ניתנו לפני הזרקת נגיף הכלבת (RABV), ולאחר מכן הזרקה של מבנים ויראליים שונים לאזורי מוח שונים, כולל הגרעין האקומבנס (NAc), האמיגדלה, הרצועה הדורסולית (DLS), ו VTA.

בעלי חיים הוקרבו חמישה ימים לאחר הזרקת RABV. למיפוי קלט ל-GPe^PV תאים בעכברים שטופלו במלח ובקוקאין, בוצעו זריקות ויראליות ספציפיות, ולאחר מכן זריקות RABV דומות והקרבה לאחר מכן להמשך חקירה.

הערכות אלקטרופיזיולוגיה כללו הקלטות מהדק תיקון של תאים שלמים בפרוסות מוח חריפות, עם הקלטות ספונטניות ומעוררות שנלכדו ברציפות. ניסויי פוטומטריית סיבים מדדו פעילות באוכלוסיות נוירונים שונות באמצעות מבנים ויראליים ספציפיים וסיבים אופטיים שהושתלו באזורי מוח ממוקדים.

מבחני התנהגות כללו העדפת מקום מותנה בקוקאין (CPP) ובדיקות תנועה, עם התערבויות כימוגנטיות וחומצה קרנוזית שנבדקו על השפעותיהן על התנהגויות הקשורות לקוקאין.

ממצאי המחקר

המחקר הנוכחי בחן את תפקידו של GPe^PV תאים בשליטה בשינויים התנהגותיים הנגרמים על ידי קוקאין על ידי בחינת האינטראקציה שלהם עם VTA^DA נוירונים מקרינים אל המעטפת הצידית של הגרעין האקומבנס (NAcLat). כדי לזהות את ה-VTA הספציפי^DA אוכלוסיות מתווך את ההשפעות של נוירוני GPe על התנהגויות הקשורות לקוקאין, חוקרים עיכבו כימוגנטית את שני ה-GPe המקרינים את המוח התיכון הגחון^PV תאים ו-VTA שונים^DA תת אוכלוסיות.

עיכוב של GPe^PV→ תאי מוח אמצע גחון המשתמשים ברצפטור מוסקריני אנושי של מעצב M4 שהופעל באופן בלעדי על ידי מעכבי תרופות מעצבים (hM4Di) הנמסרים באמצעות נגיפים הקשורים לאדנו (AAV) ומיקרוספרות משחררות CNO חסמו את התפתחות ה-CPP והרגישות, ובכך אישרו ממצאים קודמים. באופן מעניין, עיכוב זה לא השפיע על התנהגויות הקשורות לחרדה במהלך גמילה, כפי שהוכח במהלך מבחני המבוך המוגבהה פלוס והשדה הפתוח.

החוקרים גם קבעו אם VTA מובהק^DA אוכלוסיות תאים הושפעו מ-GPe^PV תאים. מאז GPe^PV הפעלת תאים מובילה להפעלת תאי DA, שעיכוב כל אחת מהאוכלוסיות הייתה מניבה השפעות דומות.

לשם כך, נעשה שימוש בוקטורים ויראליים רטרוגרדיים למיקוד VTA^DA נוירונים מקרינים לאזורי מוח שונים, כולל NAcLat. רק עיכוב של VTA^DA תאים במהלך מתן קוקאין מנעו תגמול ורגישות. השפעה זו הייתה עקבית עם התוצאות של מיפוי RABV ומחקרים אופטוגנטיים, שהוכיחו שגירוי אופטי של GPe^PV תשומות הפחיתו את ההשהיה לפוטנציאל הפעולה הראשון ב-VTA^DA← תאי NAcLat, המצביעים על חיבור לא-מעכב.

המחקר הנוכחי גם חקר כיצד קוקאין משפיע על GPe^PV פעילות תאים, שבה שיערו החוקרים כי DA משתחרר מ-VTA^DA→ תאי NAcLat בסטריאטום הגבי (DMS) עשויים לעורר שינויים ב-GPe^PV תאים. טיפול בקוקאין הפחית תשומות מעכבות מה-DMS ל-GPe^PV תאים, ובכך להעלות את פעילותם.

הפעלה של קולטן דופמין סטריאטום dorsomedial D2 (DMS^ד2) תאים, המקרינים ל-GPe^PV תאים, מנעו קוקאין CPP ורגישות, המשקפת את ההשפעות של GPe^PV עַכָּבָּה. הקלטות מהדק מתח הצביעו על כך שקוקאין הפחית זרמים פוסט-סינפטיים מעכבים ספונטניים (sIPSCs) ב-GPe^PV תאים מבלי להשפיע על זרמים מעוררים, ובכך מציע שקוקאין מפחית את הדחף המעכב על GPe^PV תאים.

ריצוף חומצה ריבונוקלאית חד-גרעינית (snRNA-seq) חשף ירידה משמעותית בגנים Kcnq3 ו-Kcnq5, המקודדים תעלות אשלגן תלויות-מתח החיוניות לוויסות ההתרגשות התאית. טיפול לאחר מכן בחומצה קרנוזית, פותחן תעלות KCNQ3/5, מופחת GPe^PV עוררות תאים וחסמה ביעילות קוקאין CPP, רגישות וצריכת קוקאין מרצון במודל של ניהול עצמי. לפיכך, מיקוד ערוצי KCNQ3/5 עם חומצה קרנוזית יכולה להיות אסטרטגיה טיפולית מבטיחה להפחתת תגמול קוקאין ומניעת התנהגויות הקשורות להתמכרות על ידי מווסת GPe^PV פעילות התא.

מסקנות

נוירוני GPe הם מווסתים מרכזיים של תגמול קוקאין וסנסיטיזציה המווסתים את פעילות הדופמין ב-VTA. על ידי הפעלת ערוצי KCNQ3/5, הפחתת GPe^PV ריגוש התאים מפחית ביעילות התנהגויות מחפשות קוקאין.

VTA^DA→ תאי NAcLat, באמצעות חיבורים ל-DMS, משפרים את GPe^PV פעילות, ובכך יוצרת לולאת משוב המשפיעה על רמות הדופמין בגרעין האקומבנס. Carnosic acid, פותחן KCNQ3/5, מראה הבטחה כחומר אנטי-ממכר, ומציע גישה טיפולית חדשה להתמכרות לקוקאין.