Neuronal mechanisms underlying stress-induced enhancement of cocaine craving

• Project/Area Number: 18K06520
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 46030:Function of nervous system-related
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: Kaneda Katsuyuki 金沢大学, 薬学系, 教授 (30421366)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 薬物依存 / ストレス / コカイン / 渇望 / ノルアドレナリン / 内側前頭前野 / ドパミン / 社会敗北ストレス

Outline of Final Research Achievements

Reinstatement of drug use is a critical problem of drug addiction. One of the factors that reinstates drug use is stress. In this study, we developed a mouse model of stress-induced augmentation of cocaine craving by combining the cocaine-induced conditioned place preference paradigm and acute stress exposure. Using electrophysiological recordings, chemogenetic techniques and behavioral analyses, we found that stress-induced increase in noradrenergic transmission enhances neuronal activity in the medial prefrontal cortex, resulting in the augmentation of cocaine craving.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の結果より、ストレスによる薬物欲求増大の神経メカニズムの一端が明らかになった。さらに、内側前頭前野（mPFC）におけるノルアドレナリン神経伝達の遮断、あるいは、mPFC神経活動の抑制が、ストレスによる薬物欲求の増大を抑制するための治療法につながる可能性が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Role of 5-HT1A receptor-mediated serotonergic transmission in the medial prefrontal cortex in acute restraint stress-induced augmentation of rewarding memory of cocaine in mice (2021)
  • Author(s): Chu Jinling、Deyama Satoshi、Li Xueting、Motono Mei、Otoda Atsuki、Saito Atsushi、Esaki Hirohito、Nishitani Naoya、Kaneda Katsuyuki
  • Journal Title: Neuroscience Letters Volume: 743 Pages: 135555-135555
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2020.135555
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nicotine enhances firing activity of layer 5 pyramidal neurons in the medial prefrontal cortex through inhibition of Kv7 channels (2021)
  • Author(s): Izumi S, Domoto M, Esaki H, Sasase H, Nishitani N, Deyama S, Kaneda K
  • Journal Title: Biological and Pharmaceutical Bulletin Volume: in press
  • NAID: 130008033248
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Noradrenaline enhances the excitatory effects of dopamine on medial prefrontal cortex pyramidal neurons in rats (2020)
  • Author(s): Shinohara Fumiya、Arakaki Saya、Amano Taiju、Minami Masabumi、Kaneda Katsuyuki
  • Journal Title: Neuropsychopharmacology Reports Volume: 40 Issue: 4 Pages: 348-354
  • DOI: 10.1002/npr2.12135
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Differential sensitivity to detect prosocial effects of 3,4‐methylenedioxymethamphetamine (MDMA) in different social approach paradigms in mice (2020)
  • Author(s): Mukai Satoko、Nakada Sao、Kamada Hikari、Yaguchi Ryuma、Deyama Satoshi、Kaneda Katsuyuki
  • Journal Title: Neuropsychopharmacology Reports Volume: 40 Issue: 3 Pages: 297-301
  • DOI: 10.1002/npr2.12124
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Neural mechanisms underlying stress-induced enhancement of cocaine craving behaviors (2020)
  • Author(s): Kaneda Katsuyuki、Deyama Satoshi、Li Xueting、Zhang Tong、Sasase Hitoki
  • Journal Title: Folia Pharmacologica Japonica Volume: 155 Issue: 3 Pages: 135-139
  • DOI: 10.1254/fpj.19147
  • NAID: 130007839047
  • ISSN: 0015-5691, 1347-8397
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Acute restraint stress augments the rewarding memory of cocaine through activation of α1 adrenoceptors in the medial prefrontal cortex of mice. (2020)
  • Author(s): Wada, S., Yanagida, J., Sasase, H., Zhang, T., Li, X., Kamii, H., Domoto, M., Deyama, S., Hinoi, E., Yamanaka, A., Nishitani, N., Nagayasu, K., Kaneko, S., Minami, M., Kaneda, K.
  • Journal Title: Neuropharmacology Volume: 166 Pages: 107968-107968
  • DOI: 10.1016/j.neuropharm.2020.107968
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Acute Cocaine Reduces Excitatory Synaptic Transmission in Pyramidal Neurons of the Mouse Medial Prefrontal Cortex (2019)
  • Author(s): Sasase Hitoki、Izumi Shoma、Deyama Satoshi、Hinoi Eiichi、Kaneda Katsuyuki
  • Journal Title: Biological and Pharmaceutical Bulletin Volume: 42 Issue: 8 Pages: 1433-1436
  • DOI: 10.1248/bpb.b19-00318
  • NAID: 130007686726
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • Year and Date: 2019-08-01
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Glutamatergic neurons in the medial prefrontal cortex mediate the formation and retrieval of cocaine-associated memories in mice (2019)
  • Author(s): Zhang Tong、Yanagida Junko、Kamii Hironori、Wada Shintaro、Domoto Masaki、Sasase Hitoki、Deyama Satoshi、Takarada Takeshi、Hinoi Eiichi、Sakimura Kenji、Yamanaka Akihiro、Maejima Takashi、Mieda Michihiro、Sakurai Takeshi、Nishitani Naoya、Nagayasu Kazuki、Kaneko Shuji、Minami Masabumi、Kaneda Katsuyuki
  • Journal Title: Addiction Biology Volume: 印刷中 Issue: 1 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1111/adb.12723
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of the synthetic cannabinoid 5F-AMB on anxiety and recognition memory in mice (2019)
  • Author(s): Ito Shiho、Deyama Satoshi、Domoto Masaki、Zhang Tong、Sasase Hitoki、Fukao Akari、Esaki Hirohito、Hinoi Eiichi、Kaneko Shuji、Kaneda Katsuyuki
  • Journal Title: Psychopharmacology Volume: 印刷中 Issue: 7 Pages: 2235-2242
  • DOI: 10.1007/s00213-019-05222-2
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neuroplasticity in cholinergic neurons of the laterodorsal tegmental nucleus contributes to the development of cocaine addiction (2018)
  • Author(s): Kaneda Katsuyuki
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience Volume: 印刷中 Issue: 3 Pages: 2239-2246
  • DOI: 10.1111/ejn.13962
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The synthetic cannabinoid 5F-AMB changes the balance between excitation and inhibition of layer V pyramidal neurons in the mouse medial prefrontal cortex (2018)
  • Author(s): Domoto Masaki、Sasase Hitoki、Wada Shintaro、Ito Shiho、Deyama Satoshi、Hinoi Eiichi、Kaneko Shuji、Kaneda Katsuyuki
  • Journal Title: Psychopharmacology Volume: 235 Issue: 8 Pages: 2367-2376
  • DOI: 10.1007/s00213-018-4933-5
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 急性拘束ストレスによるコカイン報酬記憶増強における内側前頭前野セロトニン神経伝達の役割 (2021)
  • Author(s): 乙田篤輝、李セッテイ、初金玲、本野芽衣、齋藤惇、江崎博仁、西谷直也、出山諭司、金田勝幸
  • Organizer: 日本薬学会第141年会 リモート
• [Presentation] "ストレスによるてんかん発作誘発促進における 内側前頭前野α1アドレナリン受容体の関与" (2020)
  • Author(s): 二井谷和平、笹瀨人暉、伊藤志穂、矢口立真、泉翔馬、出山諭司、金田勝幸
  • Organizer: 第50回日本神経精神薬理学会・第42回日本生物学的精神医学会・第4回日本精神薬学会合同年会（NPBPPP2020）
• [Presentation] マウス内側前頭前野Ⅴ層錐体細胞に対するセロトニンの興奮制御機構 (2020)
  • Author(s): 笹瀨 人暉、泉 翔馬、出山 諭司、金田 勝幸
  • Organizer: 日本薬学会第140年会（Web要旨公開で成立）
• [Presentation] 急性社会的敗北ストレス負荷によるコカイン欲求行動増強におけるノルアドレナリンおよびドパミン伝達の役割 (2020)
  • Author(s): 李雪テイ、柳田淳子、初金玲、本野芽衣、出山諭司、山中章弘、西谷直也、永安一樹、金子周司、金田勝幸
  • Organizer: 日本薬学会第140年会（Web要旨公開で成立）
• [Presentation] Neural mechanisms underlying stress-induced enhancement of cocaine craving (2019)
  • Author(s): 金田 勝幸
  • Organizer: NEURO2019 (第42回日本神経科学大会・第62回日本神経化学会大会)
• [Presentation] Neural mechanisms of maintenance motivation for voluntary wheel running in mice (2019)
  • Author(s): 二見 優作, Zhang Tong, 出山 諭司, 檜井 栄一, 金田 勝幸
  • Organizer: NEURO2019 (第42回日本神経科学大会・第62回日本神経化学会大会)
• [Presentation] 急性ストレス負荷によるコカイン欲求行動増強における内側前頭前野ノルアドレナリン神経伝達の役割 (2019)
  • Author(s): Zhang Tong, 和田 進太郎, 柳田 淳子, 笹瀬 人暉, Li Xueting, 上居 寛典, 堂本 将輝, 出山 諭司, 檜井 栄一, 山中 章弘, 西谷 直也, 永安 一樹, 金子 周司, 南 雅文, 金田 勝幸
  • Organizer: 生体機能と創薬シンポジウム2019
• [Presentation] Neural mechanisms of acute stress-induced enhancement of cocaine craving (2019)
  • Author(s): Kaneda K
  • Organizer: AsCNP2019 (6th Congress of Asian College of Neuropsychopharmacology)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Acute restraint stress augments the rewarding effect of cocaine through the activation of α1 adrenoceptors in the medial prefrontal cortex of mice (2019)
  • Author(s): Wada S, Yanagida J, Sasase H, Zhang T, Kamii H, Domoto M, Li X, Deyama S, Hinoi E, Yamanaka A, Nishitani N, Nagayasu K, Kaneko S, Minami M, Kaneda K
  • Organizer: Neuroscience 2019-Society for neuroscience
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Neural mechanisms underlying stress-induced enhancement of cocaine rewarding properties (2019)
  • Author(s): 金田 勝幸
  • Organizer: 第92回日本薬理学会年会
• [Presentation] The role of noradrenaline in the model of stress-induced seizures (2019)
  • Author(s): 笹瀬 人暉, 伊藤 志穂, 和田 進太郎, 堂本 将輝, 出山 諭司, 檜井 栄一, 金田 勝幸
  • Organizer: 第92回日本薬理学会年会
• [Presentation] 危険ドラッグ5F-AMBによるマウスの行動異常の神経メカニズム (2018)
  • Author(s): 堂本 将輝, 伊藤 志穂, 笹瀬 人暉, 矢口 立真, 和田 進太郎, 出山 諭司, 檜井 栄一, 金子 周司, 金田 勝幸
  • Organizer: 第69回日本薬理学会北部会
• [Presentation] コカイン依存形成に関わる神経回路とストレスによるその変容 (2018)
  • Author(s): 金田 勝幸
  • Organizer: 第28回日本臨床精神神経薬理学会 第48回日本神経精神薬理学会 合同年会
• [Presentation] コカイン関連記憶の獲得および想起における内側前頭前野グルタミン酸作動性ニューロンの役割 (2018)
  • Author(s): 堂本 将輝, Tong Zhang, 上居 寛典, 柳田 淳子, 和田 進太郎, 出山 諭司, 宝田 剛志, 檜井 栄一, 崎村 建司, 山中 章弘, 前島 隆司, 三枝 理博, 櫻井 武, 西谷 直也, 永安 一樹, 金子 周司, 南 雅文, 金田 勝幸
  • Organizer: 第28回日本臨床精神神経薬理学会 第48回日本神経精神薬理学会 合同年会
• [Presentation] 危険ドラッグ5F-AMBにより誘導されるマウスの行動異常の神経メカニズム (2018)
  • Author(s): 伊藤 志穂, 堂本 将輝, 笹瀬 人暉, 矢口 立真, 和田 進太郎, 出山 諭司, 檜井 栄一, 金子 周司, 金田 勝幸
  • Organizer: 日本薬学会北陸支部 第130回例会
• [Presentation] 内側前頭前野でのてんかん発作用活動誘導におけるノルアドレナリンの役割 (2018)
  • Author(s): 笹瀬 人暉, 和田 進太郎, 堂本 将輝, 伊藤 志穂, 出山 諭司, 檜井 栄一, 金田 勝幸
  • Organizer: 第134回 日本薬理学会 近畿部会
• [Remarks] 金沢大学医薬保健研究域薬学系 薬理学研究室
  • URL: http://www.p.kanazawa-u.ac.jp/~yakuri/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.p.kanazawa-u.ac.jp/~yakuri/