Nikotin tercih eden soydan gelen sıçanların beyinlerinde dopamin reseptörü ve dopamin taşıyıcısı mRNA'larında ekspresyon farklılıkları
Differences in the expression of dopamine receptor and dopamine transporter mRNAs in the brains of nicotine-preferring rats
Yazar: MERVE POZLU ÇİFÇİ
Danışman: PROF. DR. BURCU BALKAN
Ege Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Reseptörler-dopamin = Receptors-dopamine ; Reseptörler-nikotinik = Receptors-nicotinic

Özet:
GİRİŞ ve AMAÇ: Nikotinin bağımlılık yapıcı etkisi, beynin ödül sistemi olan mezokortikolimbik sistemde dopaminerjik nöronların aktivasyonu ile yakından ilişkilidir. Bu sistem, ventral tegmental alan (VTA), nucleus accumbens (NAc) ve prefrontal korteks (PFC) gibi beyin bölgelerini içerir ve ödül, motivasyon ve bağımlılık süreçlerinin düzenlenmesinde kritik rol oynar. Nikotin gibi bağımlılık yapıcı maddeler, bu yollarda dopamin salınımını artırarak ödül mekanizmalarını tetikler ve bağımlılık davranışlarını pekiştirir. Bu çalışmanın amacı, 5 haftalık kronik nikotin maruziyetinin sıçanların mezokortikolimbik dopamin sistemindeki dopamin D1, D2 ve D3 reseptörleri ile dopamin taşıyıcı protein (DAT) mRNA ekspresyonları üzerindeki etkilerini incelemektir. Çalışmada, nikotin bağımlılığına genetik yatkınlığı olan sıçanlar ile kontrol grupları karşılaştırılarak, genetik faktörlerin bağımlılık süreçlerini nasıl şekillendirdiği ve bu süreçte dopaminerjik sistemde meydana gelen değişiklikler araştırılmıştır. 
YÖNTEM: 4 grup erişkin erkek hayvan grubu oluşturuldu. 16 hayvan su alan kontrol grubu (SK), 10 hayvan su alan nikotin tercih eden soy grubu (SN), 10 hayvan nikotin alan kontrol grubu (NK), 10 hayvan da oral nikotin alan nikotin tercih eden soy grubu (NN) olarak 5 hafta oral nikotini iki şişeli serbest seçim paradigması şeklinde aldılar. Nikotin uygulaması ilk 2 hafta 10 mg/L (serbest baz), kalan 3 haftada ise 20 mg/l (serbest baz) olacak şekilde beş hafta boyunca gerçekleştirildi. 5 haftalık nikotin alımının ardından, NAc, VTA ve PFC'de dopamin D1, D2, D3 reseptörleri ve DAT mRNA ekspresyonları real-time PCR yöntemiyle ölçüldü. İstatistiksel analizler, gruplar arasında anlamlı fark olup olmadığını değerlendirmek amacıyla ANOVA testi ile yapıldı. Anlamlı bulunan sonuçlar için p<0.05 düzeyi kabul edildi ve gruplar arası karşılaştırmalar post-hoc Tukey testi ile gerçekleştirildi.
BULGULAR: Soy hayvanlar 5 haftalık nikotin alımı boyunca kontrollerden daha fazla nikotin tüketmişler (p<0,001) ve tercih etmişlerdir (p=0,031). Özellikle 4. ve 5. haftalarda soy hayvanlar kontrollerden daha fazla nikotin tüketmişlerdir (p<0,001) ve nikotin tercihleri daha fazladır(p<0,001). Nikotin alan hayvanların NAc'da DRD1 (p= 0,014) ile DRD2 (p=0,006), VTA'da ise DRD3 (p<0,001) ile DAT (p=0,007) mRNA ekspresyonu su alan hayvanlara göre azalmıştır. Soy hayvanlarının VTA'da DRD3 (p=0,008) ve DAT (p=0,002) mRNA ekspresyonu kontrol hayvanlara göre azalmıştır. Özellikle NN grubunun NAc'da DRD1 (p= 0,036) ve DRD2 (p=0,042) mRNA ekspresyonu SN grubuna kıyasla azalmıştır. SK ile karşılaştırıldığında, SN ve NK gruplarının VTA'da DRD3 (SN için: p=0,026; NK için: p=0,002) ve DAT (SN için: p=0,01; NK için: p=0,03) mRNA ekspresyonu azalmıştır.
SONUÇ: Nikotin tercih eden hayvanlarda, kontrollere oranla dopamin reseptörleri ve dopamin taşıyıcısının mRNA ekspresyonunda belirgin değişiklikler olmuştur. Uzun süreli nikotin maruziyeti sonucunda kontrollerde bir değişiklik görülmezken, soy hayvanlarda NAc bölgesinde DRD1 ve DRD2 reseptör mRNA ekspresyonu azalmıştır. DRD1 ve DRD2 reseptörlerinin mRNA ekspresyonundaki azalış reseptörlerin down-regülasyonu ile ilişkilendirilmiştir.  Bu durum da dopaminerjik iletinin azalmasına neden olabilir. Soy hayvanlarında bazal şartlarda VTA'da DRD3 reseptörü ve DAT mRNA ekspresyon miktarlarının azalması bu hayvanlarda hipodopaminerjik bir durumun varlığına işaret ediyor olabilir. Soy hayvanları kendilerini daha iyi hissetmek için nikotini daha fazla tüketme eğilimi gösteriyor olabilir. Bu sonuçlar, literatürde bağımlılık gelişimi ile ilişkilendirilen dopaminerjik sistemdeki düzensizlikleri destekler nitelikte olup, nikotin bağımlılığına eğilimi artırabilir. Soy hayvanlarının bu hipodopaminerjik durumu telafi etmek için nikotini daha fazla tüketme eğiliminde olduğu düşünülmektedir. Araştırmamız Ege Üniversitesi BAP kordinatörlüğü tarafından (Proje No:29642) desteklenmiştir (Etik kurul onayı :EÜHADYEK-2024-051).
Anahtar Kelimeler : Nikotin; Nikotinik Reseptörler; Dopamin ; Dopamin Reseptörleri; Dopamin Taşıyıcısı

Abstract:
AIM: The addictive effect of nicotine is closely associated with the activation of dopaminergic neurons in the mesocorticolimbic system, the brain's reward system. This system includes brain regions such as the ventral tegmental area (VTA), nucleus accumbens (NAc) and prefrontal cortex (PFC) and plays critical roles in the regulation of reward, motivation and addiction processes. Addictive substances such as nicotine increase dopamine release in these pathways, triggering reward mechanisms and reinforcing addictive behaviors. The aim of this study was to examine the effects of 5-week chronic nicotine exposure on dopamine D1, D2 and D3 receptors and dopamine transporter protein (DAT) mRNA expressions in the mesocorticolimbic dopamine system of rats. In the study, rats with genetic predisposition to nicotine addiction and control groups were compared to investigate how genetic factors shape addiction processes and the changes that occur in the dopaminergic system in this process. 
  METHOD: 4 groups of adult male animals were formed. 16 animals in the control group receiving water (SC), 10 animals in the nicotine-preferring lines group receiving water (SN), 10 animals in the control group receiving nicotine (NC), and 10 animals in the nicotine-preferring lineage group receiving oral nicotine (NN) received oral nicotine for 5 weeks in a two-bottle free choice paradigm. Nicotine administration was 10 mg/L (free base) for the first 2 weeks and 20 mg/l (free base) for the remaining 3 weeks. After 5 weeks of nicotine intake, dopamine D1, D2, D3 receptors and DAT mRNA expression in NAc, VTA and PFC were measured by real-time PCR. Statistical analyses were performed with ANOVA test to evaluate whether there was a significant difference between the groups. For significant results, p<0.05 level was accepted and comparisons between groups were performed by post-hoc Tukey test.
RESULTS: Nicotine-preffering rat lines consumed (p<0.001) and preferred (p=0.031) more nicotine than controls throughout the 5-week nicotine intake. Especially at weeks 4 and 5, nicotine-preffered lines consumed more nicotine than controls (p<0.001) and showed a higher nicotine preference (p<0.001). DRD1 (p=0.014) and DRD2 (p=0.006) mRNA expression in the NAc and DRD3 (p<0.001) and DAT (p=0.007) mRNA expression in the VTA were decreased in nicotine animals compared to water animals. DRD3 (p=0.008) and DAT (p=0.002) mRNA expression in the VTA of nicotine preffered rat lines decreased compared to control animals. In particular, DRD1 (p=0.036) and DRD2 (p=0.042) mRNA expression was decreased in the NAc of the NN group compared to the SN group. Compared to SC, SN and NC groups had decreased DRD3 (for SN: p=0.026; for NC: p=0.002) and DAT (for SN: p=0.01; for NC: p=0.03) mRNA expression in the VTA.
CONCLUSION: Nicotine-preferring animals showed marked changes in the mRNA expression of dopamine receptors and dopamine transporter compared to controls. Long-term nicotine exposure resulted in decreased DRD1 and DRD2 receptor mRNA expression in the NAc region of nicotine-preffering animals, whereas no change was observed in controls. The decrease in mRNA expression of DRD1 and DRD2 receptors was associated with down-regulation of the receptors.  This may result in decreased dopaminergic transmission. The decreased expression of DRD3 receptor and DAT mRNA expression in the VTA under basal conditions in nicotine-preffering animals may indicate the presence of a hypodopaminergic state in these animals. Nicotine-preffering animals may have a tendency to consume more nicotine to feel better. These results support dysregulation of the dopaminergic system, which has been associated with the development of addiction in the literature, and may increase the propensity for nicotine addiction. It is thought that nicotine-preffered animals tend to consume more nicotine to compensate for this hypodopaminergic state. Research was supported and approved by Ege University, Scientific Research Projects Commission (Grant:29642) and Animal Ethics Committee (EUHADYEK 2024-051).
Keywords: Nicotine; Nicotinic Receptors; Dopamine; Dopamine Receptors; Dopamine Transporter