Neurochemistry Component - Martin-Fardon

点击翻译按钮获取中文摘要

Abstract    A central problem in the treatment of ethanol (EtOH) addiction is the prevalence of relapse to EtOH use even  after  protracted  intervals  of  forced  or  self-­imposed  abstinence.  Advances  have  been  made  in  elucidating  the  neurocircuitry that mediates craving and EtOH seeking, which provides insights into the neurobiological basis  of  relapse.  Functional  brain  imaging  in  humans  and  studies  that  use  c-­fos  expression  as  a  marker  of  neural  activation  in  rodents  implicate  interconnected  cortical  and  limbic  brain  regions  in  response  to  drug  cue-­,  drug  priming-­,  and  stress-­induced  reinstatement.  Major  components  of  this  circuitry  include  the  medial  prefrontal  cortex (mPFC), basolateral amygdala (BLA), central nucleus of the amygdala (CeA), bed nucleus of the stria  terminalis (BNST), ventral tegmental area (VTA), nucleus accumbens (NAC), hippocampus, thalamus (THAL),  and dorsal striatum. The hypocretin (Hcrt) system regulates a wide range of physiological processes, including  feeding, energy metabolism, arousal, and stress, and is recruited by drugs of abuse. Of interest for the present  proposal,  recent  studies  have  demonstrated  a  critical  contribution  of  Hcrt  in  the  modulation  of  stress  and  a  possible anxiolytic effect of Hcrt receptor (Hcrt-­r) antagonists. Furthermore, we have collected convincing data  that  EtOH  exposure  recruits  the  Hcrt  system.  Specifically,  we  found  that  downregulation  of  Hcrt  mRNA  was  observed  in  the  lateral  hypothalamus  (the  major  source  of  Hcrt  production)  of  animals  that  had  a  history  of  EtOH dependence and that blockade of Hcrt-­r selectively reversed EtOH seeking vs. natural reward seeking.  Chronic  drug  use  is  well  known  to  dysregulate  stress  responses  that  are  mediated  by  corticotropin-­releasing  factor  (CRF)  in  both  the  hypothalamic-­pituitary-­adrenal  (HPA)  axis  and  extrahypothalamic  brain  stress  areas  outside  the  HPA  axis  (e.g.,  CeA  and  BNST).  With  repeated  cycles  of  drug  use,  the  HPA  axis  becomes  hyporesponsive,  accompanied  by  an  increase  in  the  extrahypothalamic  CRF  stress  system  response  (i.e.,  CRF-­CRF1  receptors).  Importantly,  a  Hcrt/CRF  interaction  exists,  and  it  has  been  proposed  that  Hcrt  modulation  of  CRF  neurons  participates  in  the  chronic  relapsing,  negative  affective  states  that  characterize  drug addiction. Converging lines of evidence from human and animal studies suggest that impairment of mPFC  function due to drugs of abuse exposure is a key factor in the transition from goal-­directed to compulsive drug  seeking. The mPFC contains CRF interneurons, and Hcrt neurons project to the mPFC. This proposal will test  the hypothesis that a history of EtOH dependence dysregulates Hcrt and its interaction with CRF in the mPFC,  particularly  the  infralimbic  area  (IL),  and  if  this  dysfunction  will  predict  compulsive  EtOH  seeking  (relapse)  precipitated by stress during acute/early, late, and protracted abstinence that could explain compulsive EtOH  seeking. From the perspective of future medication development, this project is likely to highlight a previously  unrecognized mechanism in the etiology of compulsive EtOH seeking during abstinence;; ultimately leading to  the identification of novel therapeutic targets for the prevention of EtOH relapse.