Vagus nerve stimulation increases basal dopamine levels in the brain to decrease methamphetamine-mediated responses

迷走神经刺激会增加大脑中的基础多巴胺水平,从而减少甲基苯丙胺介导的反应

基本信息

  • 批准号:
    10648045
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 54.17万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-08-01 至 2028-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Abstract The long-term goal of this study is to determine how vagus nerve stimulation (VNS) regulates basal dopamine transmission and methamphetamine regulation of dopamine neurons. Methamphetamine abuse is a major public health issue around the world, yet there are no effective pharmacotherapies for the treatment of methamphetamine addiction. Methamphetamine is a potent psychostimulant that increases extracellular dopamine levels by targeting the dopamine transporter (DAT) in the midbrain and striatum. In the previous cycle of this grant, we shown that methamphetamine competes with the DAT-mediated dopamine uptake, increases dopamine efflux via the DAT, increases the DAT mediated inward depolarizing current leading to increased firing activity of dopamine neurons. Methamphetamine increases Ca2+ levels in the dopamine neurons that enhances both action potential dependent and independent dopamine release (i.e., dopamine efflux). We also found that neuronal depolarization induces DAT internalization leading to decreased dopamine and methamphetamine uptake. Multiple studies have shown that VNS increases dopamine levels in the midbrain region and reduces cocaine seeking behavior, albeit with an unknown mechanism via a multi-synaptic connection between vagus nerve and midbrain region. We found that optogenetic stimulation of vagal sensory neurons innervating the upper gastrointestinal tract depolarizes dopamine neurons and increases basal firing activity of midbrain dopamine neurons lasting for at least 30 minutes. Histological analyses revealed a reduction in somatodendritic DAT in the c-fos positive neurons. These data are consistent with our previous report showing neuronal depolarization induces DAT internalization, that can reduce the efficacy of methamphetamine regulation of dopamine transmission. Our preliminary data also revealed that optogenetic VNS increases extracellular dopamine levels that does not reach ceiling levels, but it reduces the methamphetamine stimulation of dopamine neurons, by depolarizing dopamine neurons, reducing DAT levels. These preliminary data and the literature support the overarching hypothesis that VNS increases basal dopamine levels by depolarizing dopamine neurons, reducing DAT levels, and decreasing methamphetamine-stimulation of dopamine transmission thereby attenuating methamphetamine’s behavioral and cellular responses. Our proposed studies will determine the underlying cellular mechanism for VNS-regulation of dopamine transmission and methamphetamine-induced responses.
抽象的 这项研究的长期目标是确定迷走神经刺激(VN)如何调节基本多巴胺 多巴胺神经元的传播和甲基苯丙胺调节。甲基苯丙胺滥用是主要的公众 世界各地的健康问题,但是没有有效的药物治疗甲基苯丙胺 瘾。甲基苯丙胺是一种潜在的心理刺激剂,通过靶向来增加细胞外多巴胺水平 中脑和纹状体中的多巴胺转运蛋白(DAT)。在这笔赠款的上一个周期中,我们表明 甲基苯丙胺与DAT介导的多巴胺摄取竞争,通过DAT增加多巴胺外排, 增加了DAT介导的向内分裂电流,从而导致多巴胺神经元的发射活性增加。 甲基苯丙胺增加了多巴胺神经元中的Ca2+水平,从而增强了两个动作电位依赖性 和独立的多巴胺释放(即多巴胺外排)。我们还发现神经元沉积诱导 DAT内部化导致多巴胺和甲基苯丙胺摄取减少。多个研究表明 VNS增加了中脑区域的多巴胺水平,并减少了可卡因的寻求行为,尽管 通过迷走神经与中脑区域之间多突触连接的未知机制。我们发现 上层胃肠道的神经神经化神经元的光遗传学刺激 多巴胺神经元并增加了持续30分钟的中脑多巴胺神经元的基本发射活性。 组织学分析表明,C-FOS阳性神经元中的somatendendritic DAT降低。这些数据是 与我们先前显示神经元沉积的报告相一致,可以诱导DAT内在化,这可以减少 多巴胺传播的甲基苯丙胺调节效率。我们的初步数据还显示 光遗传学VNS增加了未达到天花板水平的细胞外多巴胺水平,但它降低了 甲基苯丙胺对多巴胺神经元的刺激,通过脱离多巴胺神经元,降低DAT水平。 这些初步数据和文献支持了VNS增加基本多巴胺的总体假设 通过脱离多巴胺神经元,降低DAT水平的水平,并降低甲基苯丙胺的刺激 多巴胺的传播因此减弱了甲基苯丙胺的行为和细胞反应。我们提出的 研究将确定多巴胺传播和VNS调节的潜在细胞机制 甲基苯丙胺诱导的反应。

项目成果

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