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方法論記事

罰が課せられた禁欲を求めるヘロインのストレス誘発再発を研究する手順

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DOI:

10.3791/63657

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2022年3月23日

 ,  , 
1Department of Psychology, Center for Studies in Behavioral Neurobiology, Concordia University

この記事について

サマリー

刑罰が課せられた禁欲を求めるヘロインに対する堅牢な急性食物欠乏誘発再発を実証する手順が記載されている。刑罰が課せられた禁欲モデルは、ヘロインの自己管理のためのシークアンドテイクチェーンスケジュールを使用して首尾よく実装されました。ヘロイン探索試験は、食物欠乏ストレスの24時間後に実施される。

要約

懲罰が課せられた禁欲手順は、薬物摂取に関連する有害な結果のために人間が開始する自己課せられた禁欲をモデル化します。このモデルは、メタンフェタミン、コカイン、アルコールなど、さまざまな種類の乱用物質を使用した実験で実施されています。しかし、ヘロインを訓練された動物における罰による禁欲は実証されていない。さらに、急性ストレスは、ヒトおよび動物モデルにおける再発の重要な引き金である。急性の食糧欠乏が、消滅したコカインとヘロインの摂取の復活を頑健に誘発することが以前に実証された。ここで説明する手順は、刑罰が課せられた禁欲を求めるヘロインに対する急性ストレス曝露の影響を評価するために使用することができる。合計8匹のラットに慢性静脈内(すなわち)カテーテルを移植し、シークテイク連鎖スケジュールの下で18日間ヘロイン(0.1mg / kg /注入)を自己投与するように訓練した。シークリンクを完了すると、ヘロイン注入と組み合わせたテイクレバーにアクセスできるようになりました。シークレバーは可変間隔60の補強スケジュール(VI60)でプログラムされ、テイクレバーは固定比1の補強スケジュール(FR1)でプログラムされました。自己管理トレーニングの後、テイクレバーの延長ではなく、完了したシークリンクの30%に軽度の足の衝撃がもたらされました。フットショック強度は、0.2mAから1.0mAに1日セッションあたり0.1mA増加した。ヘロイン探索試験は、食物欠乏(FD)または整餌状態の24時間後に実施した。急性の食物欠乏状態にあるラットは、刑罰が課せられた禁欲を求めてヘロインを強く増加させた。

概要

再発は、薬物使用の治療において最も困難な問題である1,2。しかし、ヒトの再発を避けるために承認されている薬理学的治療法はほんの一握りです3。北米が現在直面しているオピオイドの流行は、その顕著な例であり、オピオイドに対する再発の動物モデルに関する異なるアプローチを検討する必要がある。

急性ストレスは、ヒトにおける再発の重要な引き金となることが示されている4。薬物中毒としばしば関連する環境ストレス要因の1つは、食物欠乏です。薬物使用者は、多くの場合、食品の代わりに薬物の入手にリソースを割り当てることを選択します。カロリー不足は、タバコ5およびアルコール6使用に対するより高い再発と相関することが示されている。倫理的および実際的な問題のために、動物モデルは過去数十年にわたってこの分野の研究を促進するために開発されてきました。動物モデルにおいて、急性食物欠乏は、消滅したヘロインを求めて頑健に回復することが実証されている7。現在、再発のほとんどの動物モデルは、ヒトの禁欲を代表していない(例えば、絶滅ベースのモデル)か、または投獄または入院治療のために禁欲を余儀なくされた薬物使用者のごく一部のみを包含する禁欲手順に基づいている(例えば、強制禁欲モデル)。薬物使用者が棄権することを選択する主な理由は、薬物の探索と服用に関連する否定的な結果です8。懲罰が課せられた禁欲は、人間の自己課せられた禁欲に対する薬物探求に関連する否定的な結果を模倣する動物モデルである。このモデルは、薬物の探索または服用を伴う嫌悪的な刺激、例えば軽度の足ショックを導入し、動物が自発的に薬物の服用を中止するように導く。薬物探索に対する否定的な結果を組み込んだもう1つの手順は、薬物禁欲および再発のための電気障壁競合モデルである9。ラットは、薬物自己投与に関連するオペラント挙動を実行するために電気障壁を通過しなければならない。このモデルは、精神刺激薬およびオピオイド薬に対する自発的な禁欲および再発を実証するために首尾よく使用された10,11。しかし、電気障壁手順の下では、薬物探索の努力は、人間の状態とは異なり、常に嫌悪的な出来事と関連している。さらに、薬物摂取自体は、動物が再び障壁を越えて注入後に安全な領域に戻るにつれて、電気的足のショックと重なる可能性がある。

刑罰が課せられた禁欲は、コカイン12、アルコール13、メタンフェタミン14、レミフェンタニル15などの他の乱用薬物とともに使用されてきたが、ヘロインを訓練された動物には適用されなかった。このモデルは、プライミング14および薬物関連手がかり16によって誘発される再発を研究するために使用されてきたが、ストレス誘発性再発手順には統合されなかった。ここで説明する手順は、雄ラットにおける罰が課せられた禁欲を求めるヘロインに対する急性食物欠乏誘発再発を実証するために使用される。

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プロトコル

すべてのラットは、カナダ動物ケア評議会のガイドラインに従って治療されています。すべての実験手順の承認は、コンコルディア大学動物研究倫理委員会によって付与されました。

1. 動物

  1. 体重275〜300g(男性)または225〜250g(女性)のロングエバンスラットを入手してください。手術までトウモロコシの穂軸の寝具と細断された紙で標準的なプラスチックケージにダブルハウスラット。
  2. ラットを逆の明暗サイクル(午前9時30分に消灯、午後9時30分に点灯)に保ちます。
  3. 食物と水への無制限のアクセスを許可します, 食物欠乏試験中を除きます.通常のラット固形飼料(20.9%のタンパク質、67.2%の炭水化物、および11.8%の脂肪)を使用してください。

2. 静脈内手術

  1. Sedki et al. 201317 に記載されているように、カテーテルを構築し、静脈内手術を行う:1)麻酔にイソフルオラン2-2.5%を使用する、2)皮下注射を介して手術中に投与されるペニシリンの用量を60,000 IU /ラットに変更する、および3)カテーテルを洗い流すために使用されるヘパリンとゲンタマイシンの混合物中のゲンタマイシンの用量を7.5IU + 800μgに増やす。0.2〜0.3mL。
  2. 抗炎症鎮痛薬であるケトプロフェンまたはカルプロフェンを、手術直後(麻酔からの回復前)および次の3日間に腹腔内または皮下(5mg / kg)に注射する。2日間の回復期間中、回復を助けるためにマッシュアップされた食べ物と熱(必要に応じて)を与えます。体重を量り、毎日監督して、体重の急激な減少やその他の健康上の問題の兆候がないか確認します。

3. 行動手順

  1. オペラントコンディショニングチャンバー:
    1. オペラントコンディショニングチャンバーをSedki et al. 201317に記載されているように設定する。
  2. 慣れの日:
    1. 手術からの回復後にラットをオペラントトレーニングチャンバーに収容し、動物がプロトコルを開始する前に24時間チャンバーに慣れるようにします。実験全体を通して動物をオペラントチャンバーに収容してください。
    2. ラットを金属製のスプリングに取り付けたり、実験プロトコルを開始したりしないでください(キューライト、トーン、レバーは慣れの日には利用できません)。
  3. ヘロインの自己管理:
    1. 5アップコネクタをタイゴンチューブと金属スプリングに取り付けます。
    2. 以下に説明する手順に従って、6時間のヘロイン自己投与(0.1mg / kg /注入)の毎日のトレーニングセッションを設定します。
    3. シークレバーの延長(または最初の2日間はレバーを取る;下記参照)で、逆のライトサイクルの暗期の開始時(代表的な結果では午前9時30分頃)に毎日のトレーニングセッションを開始し、ハウスライトをオフにします。
    4. 固定比1(FR1;2日間)で利用可能なテイクレバーのみを使用した自己管理
      1. テイクレバーの挿入から始めるように各試行をプログラムします。
      2. ラットがテイクレバーを1回押すと(FR1)、テイクレバーを引っ込め、レバーの上のキューライトをオンにして20秒間タイムアウトし、ハウスライトをオフにして、ヘロイン注入(0.1mLで0.1mg / kg)の送達を許可します。
      3. 合図が提示されず、ハウスライトが消灯され、レバーが引っ込められる30秒の試行間隔をプログラムします。次の試行の開始のために、テイクレバーを挿入し、ハウスライトをオンにします。
    5. FR1下でのシークテイクチェーンによる自己管理(5日間)
      1. シークレバーのみを挿入し、ハウスライトをオンにしてセッションの開始を知らせるようにオペラントトレーニングシステムをプログラムします。テイクレバーは引っ込められた状態です。
      2. ラットがシークレバーを1回(FR1)押すと、プログラムはシークレバーを引っ込めてテイクレバーを挿入します。
      3. テイクレバー(FR1)を1回押すとテイクレバーが引っ込められ、ステップ3.3.4.2と同じ手順と30秒の試行間隔が開始されます。
      4. 試行間インターバルの終了時にシークレバーを挿入し、ハウスライトをオンにして次の試行の開始を通知するようにオペラントトレーニングシステムをプログラムします。
      5. ラットが10分間(シークまたはテイクレバーを押さずに)シークテイクチェーンを達成できなかった場合に、試験の終了と薬物を投与する機会の喪失を表すために、試験間間隔を開始するようにオペラントトレーニングシステムをプログラムする。
    6. 可変間隔(VI5、VI30、およびVI60)でのシークテイクチェーンによる自己管理
      1. セクション3.3.5のすべてのステップをプログラムしますが、FR1の代わりにシークレバーの新しい補強スケジュールとして5(VI5)の可変間隔を導入します。VI5スケジュールの下で3日間の自己管理トレーニングを許可します。
      2. シークレバーを最初に押すとVI5スケジュールがアクティブになるようにソフトウェアを設定します。VI5スケジュールでは、ソフトウェアが0.1秒、5秒、および10秒のリストから間隔時間をランダムに選択するようにし、その結果、平均5秒間隔になります。選択した間隔が経過した後の最初のシークレバーを押すと、シークレバーが引っ込められ、テイクレバーが伸びます。
      3. 手順 3.3.4.2、3.3.5.4、3.3.5.5 に従います。レバーを取り、試験指示の終了のために。
      4. 次に、シークリンクのVI30スケジュールで5日間ラットを訓練し、続いてVI60スケジュールで3日間訓練します。
      5. VI30スケジュールでは、ソフトウェアが15秒、30秒、45秒のリストから平均30秒の時間をランダムに選択できるようにしますが、VI60スケジュールでは、ソフトウェアは45秒、60秒、75秒のリストから時間をランダムに選択します。
      6. 異なる補強スケジュールに沿って試行間隔を変更します。FR1 および VI5 では試行間隔を 30 秒で開始しますが、VI30 および VI60 では徐々に 7 分に増やします。
  4. 罰が課す禁欲
    1. シークレバーを挿入し、ハウスライトを点灯させて罰セッションを開始します。動物が異常な痛みや健康上の問題の兆候を示さないことを保証するために、定期的な監督の下で、8日間の懲罰セッションを許可してください。
    2. VI60の下でシークリンクを完了した後、シークレバーが後退し、ハウスライトが消灯し、テイクレバーを挿入する代わりに、完了したシークリンクの30%に軽度のフットショックが投与されるように、オペラントトレーニングシステムをプログラムします。テイクレバーは、通常の自己管理試験と同様に、完了したシークリンクの残りの70%に拡張されます。
    3. すべての合図とハウスライトをオフにして7分間のトライアル間隔をプログラムしてから、シークレバーを挿入し、ハウスライトをオンにして次のトライアルの開始を通知します。
    4. フットショック強度を0.2mAに設定し、1.0mAまで罰則日ごとに0.1mAずつ増加させます。
    5. ラットがテイクレバーを押した後(利用可能な場合は試験中)、レバーの引き込み、ヘロイン注入の送達、および手がかりの提示のためにステップ3.3.4.2を繰り返し、続いて7分間の試験間間隔をあけて行う。
    6. シークレバーを挿入し、ハウスライトを点灯させて、次の試行を開始します。
    7. ラットがレバーを10分間押さない場合は、手順3.3.5.5に従います。
  5. 急性の食物欠乏(24時間)
    1. 懲罰が課せられた禁欲の最終日の翌日に、ラットを2つの一致した群に分ける(体重および自己管理訓練の最後の3日間のシークレバーおよび注入の平均数に応じて):食物剥奪(FD)および座窮。
    2. 食物欠乏誘発再発検査を受けたラットのチャンバー(午前9時30分頃)から食品ホッパーを取り出し、食物に無制限にアクセスできるサテッドグループのために食品ホッパーを保管します。両方のグループで水への無制限のアクセスを提供し、食物欠乏期間中に動物が健康上の問題を示さないことを保証するために動物を監督する。
  6. 食物欠乏誘発性ヘロイン検査を求める
    1. 24時間の食物欠乏の翌朝、VI60スケジュールの下で、衝撃やヘロイン注入を送達することなく、試験間間隔7分間で3時間のヘロイン探索試験を行う。3時間のセッション後に食物ホッパーを食物欠乏ラットに戻す。
    2. 最初のヘロイン探索試験の翌朝に、最初の再発試験で鎮座させたラットのチャンバーから食物ホッパーを取り出す。以前に食物を奪われていたラットに、試験前および試験中に食物(サッティング状態)への無制限のアクセスを許可する。
    3. ステップ3.6.1のように、翌日(24時間の食物欠乏後)に別の3時間のヘロインシークテストを実行します。
    4. 試験の翌日には二酸化炭素チャンバー(毎分チャンバー容積の30〜70%の充填率で100%CO2 )を用いてラットを安楽死させる。

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結果

雄ラットは、訓練日数にわたって強化のスケジュールが増加するにつれてシークレバープレスが増加し、訓練日にわたって信頼性が高く一貫した数のヘロイン注入が実証された(図1)。刑罰中、ラットは8回の懲罰日にわたってフットショック強度の増加に伴い、シークレバーの押下と注入の数を減らした(図2)。食物欠乏状態は、刑罰が課せられた禁欲を求めてヘロインを有意に増加させた(摂食条件:F(1,7) = 7.12, p = 0.0.03, d = 1.3; 図3A)。摂食条件全体にわたる時間および経時的な薬物探索について統計的に有意な効果はなかった(時間:F(2,14) = 1.029、p = 0.38;時間 x 摂食条件: F(2, 14) = 1.347, p = 0.29; 図3B)。

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ディスカッション

このホワイト ペーパーには 2 つの重要なデモンストレーションがあります。第一に、ヘロインとのシークアンドテイクチェーンを使用した罰が課す禁欲の検証。第二に、ストレス誘発性の再発は、刑罰が課せられた禁欲手順で観察できることが実証された。なぜなら、(i)懲罰誘発禁欲手順は、自発的な禁欲をもたらすので、すなわち、薬物摂取環境からの薬物探索または強制除去の絶滅によるものではないため、人間の状態をより厳密に模倣する18、(ii)生態学的に関連するストレッサー:急性食物剥奪ストレスを使用して、信頼できる再発が実証された。

プロトコルを実装する際には、1つの「アクティブ」レバーを使用する一般的な継続的な自己管理と比較してより複雑なシークテイク手順の下でラットの適切な訓練に注意を払わなければならない。さらに、懲罰段階は、不必要な痛みや、凍結反応をもたらし、再発検査を妨げる可能性のある「過剰処罰」を防ぐために使用されるラット株に慎重に調整されるべきである。ヘロインの鎮痛効果は、足ショック罰に対する反応を低下させる可能性があることに注意してください。し...

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開示事項

著者らは、競合する金銭的利益はないと宣言している。

謝辞

この研究は、自然科学・工学評議会ディスカバリープログラム(米国:RGPIN-2016-06694)の支援を受けました。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
アナフェン注射 100 mg/mL バイアル/50 mLMERIAL Canada, Inc.1938126抗炎症薬
バランスアームコールボーン・インスツルメンツH29-01
カニューレ (22G・5アップ)プラスチック OneC313G-5up
環境接続ボード &リンクケーブルコールボーンインスツルメンツH03-04
固定速度輸液ポンプ (3.3 RPM)コールボーンインスツルメンツA73-01-3.3
GE マリンシリコンGESE-1134
グラフィックステート表記 3コールボーンインスツルメンツGS3ソフトウェア
habitest ユニバーサル リンクコールボーンインスツルメンツH02-08
ヘロインHClNational Institute for Drug Abuse, Research Triangle Park, NC, USA
House light-RatCoulbourn InstrumentsH11-01R
Isofluorane USP 99.9% Vial/250 mLFresenius Kabi Canada Ltd2237518
Liquid Swivels, Plastic, 22 GLomir Biomedical, Inc.RSP1
ラットテストケージCoulbourn InstrumentsH10-11R-TCオペラントコンディショニングチャンバー
格納式レバー-RatCoulbourn InstrumentsH23-17RA
Silastic tubing (ID 0.02, OD 0.037)Fisher Scientific (Canada)1118915A
Single high-bright cue-RatCoulbourn InstrumentsH11-03R
Sound減衰ボックスコンコルディア大学ホームメイド
ステンレス スチール グリッド フロアCoulbourn InstrumentsH10-11R-TC-SF
システム コントローラー 2Coulbourn InstrumentsSYS CTRL 2
システム パワー ベースCoulbourn InstrumentsH01-01
トーン モジュール 2.9 KHzCoulbourn InstrumentsH12-02R-2.9
タイゴンチューブ(ID 0.02、OD 0.060)VWR63018-044

参考文献

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