Artykuł metodologiczny

Protokół pomiaru reaktywności sygnałów w szczurzym modelu zaburzeń związanych z używaniem kokainy

DOI:

10.3791/55864

⸱

18 czerwca 2018

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Center for Addiction Research, University of Texas Medical Branch, 2Institute for Translational Sciences, University of Texas Medical Branch, 3Mitchell Center for Neurodegenerative Diseases, University of Texas Medical Branch, 4Department of Neurology, University of Texas Medical Branch, 5Department of Pathology, University of Texas Medical Branch, 6Department of Pharmacology and Toxicology, University of Texas Medical Branch

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Reaktywność wskazówek jest rozumiana jako wrażliwość na sygnały związane z doświadczeniami związanymi z zażywaniem narkotyków, które przyczyniają się do głodu i nawrotów u abstynentów. Reaktywność sygnału jest modelowana u szczurów poprzez pomiar orientacji uwagi na sygnały związane z narkotykami, co skutkuje zachowaniem podejścia apetytywnego w teście reaktywności sygnału po samodzielnym podaniu i wymuszonej abstynencji.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zaburzenie związane z używaniem kokainy (CUD) podąża trajektorią powtarzającego się samodzielnego administrowania, podczas którego wcześniej neutralne bodźce zyskują wartość motywacyjną1. Reaktywność sygnału to wrażliwość na sygnały wcześniej związane z doświadczeniem zażywania narkotyków i odgrywa znaczącą rolę w ludzkim pragnieniu2,3,4,5. Uważa się, że ryzyko progresji do CUD, a także nawrotu podczas abstynencji, jest wyższe u osób, które wyrażają wysoką wrażliwość na sygnały związane z narkotykami6,7. Zarówno konteksty środowiskowe (np. ludzie, budynki, gatunki muzyczne), jak i dyskretne bodźce związane z narkotykami (np. akcesoria) stają się związane z nagrodą w postaci kokainy; Narażenie na te sygnały może wywołać zmiany w fizjologii obwodowej (np. tętnie, temperaturze skóry i odporności skóry), plastyczności mózgu i funkcjonalnej łączności mózgu2,8,9,10. Innymi słowy, ponowna ekspozycja na sygnały związane z kokainą aktywuje obwody korowo-ruchomo-skórne w celu wywołania uwarunkowanych reakcji fizjologicznych i subiektywnych, które napędzają zachowanie w poszukiwaniu pożądawczego (poszukiwania narkotyków)11,12,13,14,15.

Reaktywność cue mierzona za pomocą funkcjonalnych analiz obrazowania mózgu jest predyktorem podatności na nawroty u osób z CUD16. Pomiary reaktywności sygnałów w modelach gryzoni służą jako zastępcza miara ryzyka nawrotu i mogą być wykorzystywane w badaniach translacyjnych. W związku z tym farmakoterapia, która zmniejsza reaktywność sygnałów u gryzoni, może być kontynuowana jako leczenie zapobiegające nawrotom w badaniach klinicznych na ludziach. Modele przedkliniczne o niezbędnej wartości translacyjnej i trafności predykcyjnej są szczególnie ważne, ponieważ obecnie nie ma zatwierdzonych przez FDA farmakoterapii dla CUD17.

Procedura samodzielnego podawania leków przez gryzonie jest złotym standardem, modelem translacyjnym z trafnością predykcyjną dla przyjmowania narkotyków przez ludzi18 i niezwykle ważna dla zrozumienia procesów molekularnych i fizjologicznych leżących u podstaw CUD. Dostarczanie kokainy niezależne od odpowiedzi powoduje wyraźne efekty behawioralne, molekularne i neurochemiczne w stosunku do ekspozycji na kokainę zależną od odpowiedzi; Na przykład, niezależna od odpowiedzi dostawa kokainy powoduje znacznie wyższą śmiertelność19. Co więcej, neurochemiczne konsekwencje abstynencji od samodzielnego podawania kokainy zależnej od odpowiedzi różnią się od tych wywołanych abstynencją od niezależnego od odpowiedzi dostarczania kokainy20,21. W związku z tym modele CUD oparte na zależnym od odpowiedzi dostarczaniu kokainy są lepszymi modelami translacyjnymi przy ocenie reaktywności sygnałów i związanych z nimi mechanizmów działania.

W protokole opisanym poniżej, kokaina jest dostarczana dożylnie przez zamontowany na stałe cewnik wewnątrzszyjny. Opracowano jednak alternatywne metody samodzielnego podawania leku drogą doustną i wziewną. Co ważne, gryzonie kontrolują dostarczanie leku, analogicznie do ludzi, poprzez reakcje instrumentalne. W związku z tym istnieje wysoka zgodność między lekami podawanymi samodzielnie przez gryzonie i ludzi22. Poniższa przedkliniczna procedura samodzielnego podawania leku wykorzystuje naciskanie dźwigni, wzmocnione podawaniem leku, w celu zmotywowania wskaźników odpowiedzi wyższych niż kontrola nośnika. Zachowania związane z poszukiwaniem narkotyków są trenowane poprzez łączenie pierwotnie "neutralnych" sygnałów (np. światła lub tonu bodźca oraz środowiska kontekstowego, w którym następuje samodzielne podawanie kokainy) z wlewem kokainy; te wskazówki stają się uwarunkowanymi wzmocnieniami (dla przeglądu: Cunningham & Anastasio, 201423). Późniejsza ponowna ekspozycja na sygnały związane z kokainą wyzwala zachowania związane z poszukiwaniem narkotyków u gryzoni (tj. próby dostarczenia kokainy poprzez naciśnięcie wcześniej aktywnej dźwigni), a także głód i nawrót u osób z CUD24,25,26,27.

Zazwyczaj, przedkliniczne badania na gryzoniach dotyczące zachowań związanych z poszukiwaniem narkotyków po samodzielnym podaniu kokainy wykorzystują szkolenie w zakresie wygaszania i/lub przywracania narkotyków prowadzone w środowisku związanym z narkotykami28,29,30,31,32. Naciśnięcia poprzednio aktywnej dźwigni, w przypadku braku podania leku i/lub sygnału, zazwyczaj stanowią miarę przywrócenia po wygaśnięciu33,34,35. Wręcz przeciwnie, zachowanie związane z poszukiwaniem narkotyków w reaktywności na sygnał jest oceniane po wymuszonej abstynencji bez wcześniejszego treningu w zakresie wymierania28,36,37,38,39.

Miary wyników i zmienne eksperymentalne zostały starannie wybrane i zweryfikowane w celu zbadania różnych aspektów neurobiologii poszukiwania narkotyków i zachowań podobnych do nawrotów, i jest dobrze ustalone, że neuroadaptacje różnią się między modelami z treningiem wymierania i bez niego 40,41,42,43. Ponadto, z perspektywy translacyjnej, trening wymierania gryzoni nie jest odzwierciedlony w warunkach klinicznych dla CUD, ponieważ wskazówki związane z narkotykami obejmują stany nastroju, miejsca i ludzi44; Unikalna kombinacja tych wskazówek prawdopodobnie nie jest dostępna w środowisku klinicznym45,46,47. W związku z tym opisany tutaj model gryzonia działa jako lepsza paralela do kondycji ludzkiej niż wiele obecnie dostępnych modeli.

Poniżej opisano sprawdzony trening samodzielnego podawania kokainy, wymuszoną abstynencję i protokół testu reaktywności sygnałów dla szczurów. Krótko mówiąc, szczurom wszczepia się cewniki wewnątrzszyjne, szkoli się je do samodzielnego podawania kokainy lub soli fizjologicznej za pomocą "aktywnego" nacisku dźwigniowego, a otrzymywanie bodźca kokainowego lub soli fizjologicznej jest połączone z dyskretnymi sygnałami świetlnymi i dźwiękowymi, które służą jako warunkowe wzmacniacze. Po 14 dniach samodzielnego podawania kokainy, szczury są poddawane 30-dniowej przymusowej abstynencji, a następnie 60-minutowemu testowi reaktywności, w którym mierzy się naciśnięcie dźwigni. Test reaktywności sygnałowej jest środkiem zastępczym dla podatności na nawroty kokainy u ludzi.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wszystkie manipulacje ze zwierzętami są przeprowadzane zgodnie z Przewodnikiem opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych (2011) oraz za zgodą Komitetu ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt.

1. Zwierzęta

  1. Aklimatyzować samce szczurów Sprague Dawley w wieku około 8-9 tygodni (250-260 g) przez minimum siedem dni w pomieszczeniu kolonijnym utrzymywanym w temperaturze 21-23 °C i wilgotności 45-50% w 12-godzinnym cyklu jasno-ciemnym (światła włączone 6:00-18:00).
  2. Szczury domowe dwa w klatce i dotykają się codziennie przez cały czas trwania badania. Zapewnij jedzenie i wodę ad libitum w klatce domowej przez wszystkie fazy badania.
    UWAGA: Ograniczenie jedzenia zwiększa istotność kokainy reward48, nasila aktywność lokomotoryczną wywołaną przez kokainę49 i działa jako stresor dla przywrócenia50, a zatem może również wpływać na reaktywność cue.
  3. Losowo przypisz szczury do grup leczenia solą fizjologiczną lub kokainą.

2. Chirurgia

  1. Umieść szczura pod narkozą za pomocą koktajlu zawierającego 8,6 mg/kg ksylazyny, 1,5 mg/kg acepromazyny i 43 mg/kg ketaminy zawieszonej w bakteriostatycznym roztworze soli fizjologicznej. Upewnij się, że szczur jest wystarczająco znieczulony, szczypiąc go w palec u nogi i monitorując odruchy motoryczne i oddychanie. Nakładaj maść okulistyczną bezpośrednio na oczy, aby zapobiec wysuszeniu oczu.
    UWAGA: Jeśli szczur nie jest wystarczająco znieczulony, będzie wykazywał reakcję motoryczną na uszczypnięcie palca u nogi, a częstość oddechów szczura może gwałtownie wzrosnąć.
    1. Stosując technikę aseptyczną, gdy szczur jest pod narkozą, wszczepić cewnik dożylny do żyły szyjnej połączonej z tylnym mocowaniem za pomocą kaniuli. Po chirurgicznym wszczepieniu implantu pozwól szczurom dojść do siebie przez 5-7 dni 28,36,37,51.
      UWAGA: Samodzielne podawanie kokainy ludziom drogą dożylną powoduje gwałtowny wzrost poziomu kokainy w mózgu52,53. Tak więc, w jednym z najczęstszych wariantów przedklinicznych, szczury są szkolone do samodzielnego podawania kokainy przez cewnik wewnątrzszyjny.
  2. Utrzymuj drożność cewnika podczas codziennego płukania roztworem 0,1 ml bakteriostatycznej soli fizjologicznej zawierającej heparynę sodową (10 j./ml), streptokinazę (0,67 mg/ml i tikarcylinę disodową (66,67 mg/ml). Płukanie cewnika należy rozpocząć następnego dnia po zabiegu i kontynuować każdego dnia po sesjach samodzielnego podawania.
    1. Napełnij strzykawkę roztworem i podłącz tylny uchwyt do strzykawki za pomocą rurki polietylenowej w celu przepłukania.
    2. Okresowo przez cały czas trwania eksperymentu sprawdzać prawidłowe działanie cewnika poprzez dożylne podawanie 10 mg/kg metoheksitalu sodu.
      UWAGA: Jest to dawka wystarczająca do krótkotrwałego znieczulenia zwierzęcia tylko wtedy, gdy jest podawana dożylnie.

3. Samodzielna administracja

  1. Użyj oprogramowania do wygenerowania 4 oddzielnych programów, jak opisano poniżej.
    1. Koduj dwa programy do samodzielnego podawania według harmonogramu o stałym stosunku (FR) 1, tj. gdzie jedno aktywne naciśnięcie dźwigni powoduje jedną infuzję. W przypadku programu #1 zakoduj lewą dźwignię jako dźwignię aktywną; Dla programu #2 zakoduj prawą dźwignię jako aktywną dźwignię. Skonstruuj oba programy tak, aby trwały 180 minut i dostarczaj bodziec kokainowy oraz dyskretny kompleks wskazówek w następujący sposób:
      1. Jedno aktywne naciśnięcie dźwigni spowoduje jednoczesne podświetlenie zarówno światła domu, jak i światła stymulacyjnego nad aktywną dźwignią.
      2. Po upływie 1 sekundy pompa infuzyjna powinna podać 0,1 ml roztworu w ciągu 6 sekund.
      3. Lampka bodźca powinna zgasnąć po 7 sekundach (dezaktywując się w tym samym czasie co pompa infuzyjna).
      4. Wyłącz światło w domu po 27 sekundach, przy czym ostatnie 20 sekund oznacza przerwę w grze, podczas której aktywne naciśnięcia dźwigni nie mają zaplanowanych konsekwencji, ale są one nadal rejestrowane.
      5. Aby uzyskać dane wyjściowe, zbieraj infuzje, aktywne naciśnięcia dźwigni, nieaktywne naciśnięcia dźwigni i opóźnienie do pierwszego aktywnego naciśnięcia dźwigni.
    2. Zakoduj dwa kolejne programy do samodzielnego podawania zgodnie z harmonogramem FR5, tj. w sytuacji, gdy pięć naciśnięć dźwigni powoduje jedną infuzję. Ponownie wykonaj jeden program z aktywną dźwignią po lewej stronie i jeden program z aktywną dźwignią po prawej stronie. Oba programy powinny trwać 180 minut, a wzmacniacz i dyskretny kompleks cue powinny być dostarczane w następujący sposób:
      1. Pięć aktywnych naciśnięć dźwigni powoduje jednoczesne podświetlenie zarówno światła domu, jak i światła stymulacyjnego nad aktywną dźwignią.
      2. Powtórz kroki od 3.1.1.2 do 3.1.1.5.
  2. Szkolenie w zakresie samodzielnego administrowania
    1. Roztwór kokainy należy przygotowywać codziennie w sterylnym 0,9% NaCl w dawce 0,75 mg/kg/0,1 ml.
      UWAGA: W czasie każdej 180-minutowej sesji samodzielnego podawania szczury podają około 4-5 ml roztworu kokainy, dlatego aby przygotować się w nadmiarze, należy spodziewać się około 8 ml / szczur dziennie.
    2. Napełnij strzykawkę z cewnikiem (10 ml) co najmniej 8 ml roztworu kokainy lub soli fizjologicznej. Po upewnieniu się, że roztwór kokainy/soli fizjologicznej płynie, należy włożyć strzykawki do pompy infuzyjnej i podłączyć do rurki polietylenowej otoczonej metalową sprężyną na smyczy na początku każdej sesji samodzielnego podawania. Ostrożnie wyregulować strzykawkę w każdej pompie infuzyjnej tak, aby roztwór był równomiernie i całkowicie rozprowadzony w rurkach polietylenowych przed podłączeniem do każdego cewnika.
    3. Umieść szczury w odpowiednich standardowych komorach kondycjonowania pracy umieszczonych w wentylowanych, wyciszających kabinach z wentylatorami. Konsekwentnie umieszczaj każdego szczura w tej samej komorze operacyjnej i utrzymuj aktywną dźwignię po tej samej stronie przez wszystkie eksperymenty. Przypisanie przeciwwagi szczurów między lewą i prawą dźwignią czynną.
      UWAGA: Każda komora jest wyposażona w pojemnik na pelety otoczony dwiema wysuwanymi dźwigniami reakcji, lampką stymulacyjną nad każdą dźwignią odpowiedzi i lampką domową naprzeciwko dźwigni. Strzykawki z kokainą/solą fizjologiczną są podłączone do igły o wadze 23 g (spiłowanej, aby uniknąć przebijania rurki) przymocowanej do rurki polietylenowej zamkniętej w metalowej smyczy sprężynowej, która łączy się z cewnikiem każdego szczura i jest obsługiwana na krętliku z płynem. Strzykawki umieszcza się w pompach infuzyjnych znajdujących się w sąsiedztwie kabiny.
    4. Trenuj szczury, aby używały dźwigni do wlewów kokainy (0,75 mg/kg/0,1 ml naparu) lub wlewów soli fizjologicznej (0,1 ml) podczas codziennych 180-minutowych sesji przy użyciu ustalonych metod28,36,37,51.
      UWAGA: Ten trening jest wykonywany po prostu poprzez umieszczenie szczura w komorze operacyjnej i umożliwienie mu naciśnięcia dźwigni; Naciśnięcie aktywnej dźwigni spowoduje otrzymanie dyskretnego kompleksu wskazówek i infuzji kokainy, podczas gdy naciśnięcie nieaktywnej dźwigni nie pociąga za sobą żadnych zaplanowanych konsekwencji.
      1. Wypełnianie harmonogramu na aktywnej dźwigni skutkuje dostarczaniem naparu kokainy lub soli fizjologicznej w okresie 6 sekund w połączeniu z zapaleniem światła w domu i światłem bodźcowym nad aktywną dźwignią i aktywacją pompy infuzyjnej (jest to dyskretny kompleks wskazówek w połączeniu z dostarczaniem kokainy); nieaktywne naciśnięcia dźwigni nie powodują zaplanowanych konsekwencji. Po podaniu wzmacniacza (kokainy) światło bodźca oraz pompa infuzyjna są dezaktywowane; Lampka domu pozostaje włączona przez dodatkowe 20 sekund, aby wskazać limit czasu, w którym naciśnięcia dźwigni nie mają zaplanowanych konsekwencji.
        UWAGA: Opis, jak to skonfigurować, znajduje się w krokach 3.1.1.1-3.1.1.4
    5. Po zakończeniu 180-minutowej sesji wyjmij każdego szczura z jego komory kondycjonowania instrumentalnego i przepłucz jego cewnik (krok 2.2). Ostrożnie czyść komory między sesjami, wycierając każdą powierzchnię 70% roztworem etanolu.
      UWAGA: Szczury, które otrzymują kokainę podczas sesji samodzielnego podawania, mogą być trudne do usunięcia z komory i są bardziej skłonne do agresji. Używaj powolnych, ostrożnych ruchów, aby odłączyć każdego szczura od uwięzi.
    6. Trenuj szczury zgodnie z harmonogramem wzmacniania FR1 i przejdź do harmonogramu FR5 po osiągnięciu kryterium siedmiu infuzji/h przy mniej niż 10% zmienności całkowitej liczby infuzji na sesję przez trzy kolejne dni. Kontynuuj sesje samodzielnego podawania, aż szczury osiągną łącznie 14 dni treningu samodzielnego podawania.
      UWAGA: Jest to jeden z wariantów uczenia się instrumentalnego; niektóre protokoły preferują, aby szczury pozostawały w FR1 przez cały czas trwania eksperymentu. Zmiany w harmonogramie stałych proporcji z FR1 na FR5 nie mają wpływu na liczbę infuzji, które zwierzę podaje samodzielnie54,55. Jednak zwiększenie rozmiaru stałego współczynnika pomaga zapewnić stabilność odpowiedzi u szczura i może zwiększyć istotność reward56. Dodatkowo, jeśli pożądane jest leczenie podczas wymuszonej abstynencji, szczury powinny być pseudolosowo przydzielane do grup leczonych po osiągnięciu stabilności (mniej niż 10% zmienności w całkowitej liczbie infuzji na sesję przez co najmniej 3 kolejne dni) według schematu FR5. Ponadto szczury z solą fizjologiczną nie przejdą z FR1 do FR5, ponieważ znaczenie soli fizjologicznej nie jest wystarczające do osiągnięcia stabilności wymaganej do przejścia z FR1 do FR5.

4. Wymuszona abstynencja

  1. Poddaj szczury przymusowej abstynencji przez 30 dni, to znaczy nie daj im możliwości samodzielnego podawania kokainy lub soli fizjologicznej przez okres 30 dni. Co ważne, w tym okresie nie należy wracać szczurów do komór operacyjnych (poprzedni kontekst samodzielnego podawania). Należy jednak usunąć szczury z klatek domowych do codziennego obchodzenia się i ważenia, jako miarę ogólnego stanu zdrowia.
    UWAGA: Czas trwania wymuszonej abstynencji można zmienić, ale ważne jest, aby wybrać czas trwania, który jest wystarczający, aby uniknąć efektów sufitu i podłogi. Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze czasu trwania wymuszonego okresu abstynencji, obejmują szczep gryzoni, wiek, długość i czas trwania sesji samodzielnego podawania, lek, dawkę leku i czas trwania infuzji oraz płeć zwierzęcia.

5. Reaktywność sygnałów kokainy

  1. Zakoduj dwa programy dla zadania reaktywności cue zgodnie z harmonogramem FR1; jeden program z lewą dźwignią jako aktywną dźwignią, a drugi z prawą dźwignią jako aktywną dźwignią. Skonstruuj każdy program tak, aby zbierał dane o naciskaniu dźwigni przez 60 minut i dostarczał dyskretny kompleks wskazówek, jak opisano poniżej.
    1. Powtórz kroki 3.1.1.1-3.1.1.4
    2. Aby uzyskać dane wyjściowe, zbierz prezentacje cue (wcześniej znane jako infuzje), poprzednio aktywne naciśnięcia dźwigni, nieaktywne naciśnięcia dźwigni i opóźnienie do pierwszego naciśnięcia dźwigni.
  2. Sesja testu reaktywności sygnałów kokainy
    1. Oceń reaktywność sygnału w 30 dniu wymuszonej abstynencji w 60-minutowej sesji testu operacyjnego. Rozłóż czasy startu szczurów, aby ułatwić szybkie ścięcie głowy i pobranie mózgu. Co ważne, w teście reaktywności sygnału nie należy umieszczać strzykawki w pompie infuzyjnej w taki sposób, aby dźwięk pompy infuzyjnej służył jako sygnał dźwiękowy, ale nie było dostarczane wzmocnienie kokainą.
      UWAGA: Reaktywność wskazówek może być oceniana w dniach innych niż 30 dzień wymuszonej abstynencji, jednak fakt, że reagowanie na sygnały sparowane z kokainą zmienia się w czasie34 powinien być brany pod uwagę przy wyborze daty testu reaktywności sygnału.
    2. Umieść każdego szczura w komorze do samodzielnego podawania, w której został przeszkolony i przywiąż go do kaniuli, tak jak podczas codziennych sesji samodzielnego podawania. Naciśnięcia dźwigni, która wcześniej dostarczała kokainę lub sól fizjologiczną, są teraz wzmacniane tylko przez dostarczenie dyskretnego kompleksu sygnałowego (tj. światło bodźca i dom są oświetlone, a pompa infuzyjna jest aktywowana) zgodnie z harmonogramem FR1 (tj. jeden dyskretny kompleks sygnałowy jest prezentowany na aktywne naciśnięcie dźwigni); Policz prezentacje cue i poprzednio aktywne naciśnięcia dźwigni podczas jednej 60-minutowej sesji, a także rejestruj liczbę nieaktywnych naciśnięć dźwigni. Jednak, podobnie jak w przypadku samodzielnego podawania, nieaktywne naciśnięcia dźwigni nie powodują zaplanowanych konsekwencji.
      UWAGA: Dodatkową opcją sterowania jest rejestrowanie wcześniej aktywnych i nieaktywnych naciśnięć dźwigni w przypadku braku zaplanowanych konsekwencji (tj. brak dyskretnego wzmacniacza kompleksu wskazówek).
    3. Po zakończeniu sesji testu reaktywności sygnału, natychmiast poddaj szczury eutanazji, aby uchwycić biochemiczne skutki ponownego wystawienia na działanie komory kondycjonowania i dyskretnego kompleksu wskazówek.

6. Gromadzenie, organizacja i analiza danych

  1. Podziel dane na trzy konwencjonalne kategorie: ogólny stan zdrowia, samodzielne zarządzanie i reaktywność sygnału.
    1. Należy monitorować ogólny stan zdrowia (np. wagę zwierzęcia, stan sierści) przez cały czas trwania eksperymentu i w razie potrzeby zapewnić zwierzętom opiekę weterynaryjną lub usunąć z badania, jeśli wydaje się, że naciskanie dźwigni ma wpływ na zdrowie.
    2. Zbieraj dane dotyczące samodzielnego administrowania w ciągu 14 dni samodzielnego administrowania. Użyj niesparowanego, dwustronnego testu t, aby określić różnice statystyczne między grupami samodzielnego podawania kokainy i soli fizjologicznej dla całkowitej liczby infuzji, aktywnych naciśnięć dźwigni, nieaktywnych naciśnięć dźwigni i opóźnienia do pierwszego aktywnego naciśnięcia dźwigni.
      UWAGA: Dane dotyczące samodzielnego podawania muszą być przeanalizowane przed wymuszoną abstynencją, jeśli ktoś chce zbadać wpływ leczenia podczas wymuszonej abstynencji na reaktywność sygnału (tak, aby grupy mogły mieć równą średnią liczbę wlewów, a także aktywne i nieaktywne naciśnięcia dźwigni). W przypadku wyboru modelu "dwa na dwa" (leczenie ± kokainą, sól fizjologiczna ± leczenie), do analizy tych danych należy zastosować dwukierunkową analizę typu ANOVA z odpowiednią analizą post hoc.
    3. Do zbierania i analizowania danych o reaktywności cue dla całkowitej liczby prezentacji cue, poprzednio aktywnych naciśnięć dźwigni, nieaktywnych naciśnięć dźwigni i opóźnienia do pierwszego naciśnięcia dźwigni. Przeanalizuj również te dane za pomocą niesparowanego, dwustronnego testu t, aby określić różnice między zwierzętami samodzielnie podającymi kokainę a tymi, które samodzielnie podają sól fizjologiczną.
      UWAGA: Ponownie, jeśli wybrano konstrukcję dwa na dwa (leczenie kokainą ±, sól fizjologiczna ± leczenie), do analizy tych danych należy użyć dwukierunkowej ANOVA z odpowiednią analizą post hoc.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wyniki eksperymentu z samodzielnym podawaniem kokainy i abstynencji, po którym następuje test reaktywności wskazówki z wcześniej opublikowanego badania57 są pokazane w Rysunek 1. Oś czasu badania jest przedstawiona w Rysunek 1A.

Szczury indywidualnie przechodzą z FR1 do FR5, gdy spełniają kryteria. W miarę postępu warunkowania instrumentalnego w gr...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Narażenie na sygnały sparowane z narkotykami i zmiany fizjologiczne w odpowiedzi na te sygnały16 są związane z nawrotem choroby,11,16 a test reaktywności wskazówek kokainy zastosowany powyżej warunkowo przedstawia sygnały sparowane z kokainą przy braku narkotyku; W związku z tym zachowanie związane z poszukiwaniem narkotyków w postaci wcześniej aktywnych naciśnięć dźwigni służy jako miara podatności na nawroty. Opisany w niniejszym dokumen...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wszystkie testy behawioralne zostały przeprowadzone w Centrum Oceny Gryzoni In Vivo (RIVA) Uniwersytetu Medycznego Teksańskiego (UTMB), kierowanym przez dr Kelly Dineley i mieszczącym się w Centrum Badań nad Uzależnieniami, kierowanym przez dr Kathryn Cunningham. Wsparcie dla tej pracy pochodziło z Peter F. McManus Charitable Trust, National Institute of Environmental Health Sciences Center for Environmental Toxicology na UTMB (T32ES007254), Institute for Translational Sciences na UTMB (UL1TR001439), Mitchell Center for Neurodegenerative Diseases i Center for Addiction Research at UTMB (DA007287, DA070087, oraz fundusze na badania pilotażowe).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
< mocny>Sprzęt< / mocny>
Rurka cewnika: 0,50 mm ID x 0,94 mm OD x 0,2 mm szerokościFisher Scientific, Hampton, NH, USA11-189-15A1/eksperyment
Cue LightMed Associates Inc., St. Albans, VT, USAENV-229M2/komora narzędziowa
Kaniule prowadzące (rozmiar 22, rozmiar cokołu-8 mm, długość cięcia 11 mm, 5 mm nad cokołem)Plastics One, Roanoke, VA, Stany Zjednoczone8IC313G5UPXC1/rat
House LightMed Associates Inc., St. Albans, VT, USAENV-227M1/komora operacyjna
Pompa infuzyjnaMed Associates Inc., St. Albans, VT, USAPHM-1001/komora operacyjna
LeversMed Associates Inc., St. Albans, VT, USAENV-110M2/komora operacyjna
Płynne krętlikiInstech, Plymouth Meeting, PA, USA375/221/komora operacyjna
Pakiet MED-PC z oprogramowaniem pompy infuzyjnejMed Associates Inc., St. Albans, VT, USASOF-735 (oprogramowanie do infuzji SOF-700RA-10 wersja 1.04)1
Metalowa smycz sprężynowaPlastics One, Roanoke, VA, USAC313CS/SPC1/igła do komory operacyjnej
(23g, 1 in)Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ, USA3051931/ komora operacyjna
Nitex Mesh (arkusz siatki tkanej 6/6, 12 "x12", grubość 500 mikronów, 38% otwarta przestrzeń)Amazon, Seattle, WA, USACMN-0500-C, B000FMUNE6~ 1 arkusz / 100 szczurów
Pakiet interfejsu PCIMed Associates Inc., St. Albans, VT, USADIG-700P2-R2, MED-SYST-161/16 komór operacyjnych
Zasilacz do modułów interfejsuMed Associates Inc., St. Albans, VT, USASG-6510D1/16 komór operacyjnych
Kabina wyciszającaAssociates Inc., St. Albans, VT, USAENV-018V1/komora narzędziowa
Strzykawki, 10 mL Luer-Lok™ końcówkaFisher Scientific, Hampton, NH, USA14-827-521 przypadek/eksperyment (1/komora operacyjna)
Tygon Rurka do spłukiwania: 0,51 mm ID x 1,52 mm OD 0,51 mm szerokość x 152,4 m długośćFisher Scientific, Hampton, NH, USA14-170-15B1/ eksperyment
Chemicals
Acepromazyna (10 mg / ml)Henry Schein (zdrowie zwierząt), Melville, NY, USA003845~ 0,5 mg / szczur*
Żywica naprawcza AcraweldHenry Schein (dental), Melville, NY, USA10139591 / eksperyment
Altalube (maść okulistyczna)Henry Schein (dentalna), Melville, NY, USA60500591 / eksperyment
KokainaNIDA North Bethesda, MD, USAN / A~ 350 mg / szczur dla całego eksperymentu *; wymaga licencji DEA
Heparyna (10 000 jednostek USP / 10 ml)Sagent Pharmaceuticals, Schaumburg, IL, USANDC 25021-400-101 / eksperyment (~ 21 jednostek / szczur *)
Jet LiquidHenry Schein (dental), Melville, NY, USA12564011 / eksperyment
Ketamina (100 mg / ml, 10 ml)Henry Schein (Dental), Melville, NY, USA1049007~15 mg / szczur *; wymaga licencji DEA
Methohexital Sodium (Brevital®, 500 mg/50 mL)Patterson Dental, Saint Paul, MN, USA043-54611/eksperyment; wymaga licencji DEA
Saline (0,9%, USP)Baxter, Deerfield, IL, USA2B13071 przypadek/eksperyment
Streptokinaza z β-hemolitycznego Streptococcus (grupa Lancefielda C) ≥ 3,000 jednostek/mgSigma Aldrich, St. Louis, MO, USAS3134-250KU1 fiolka/eksperyment (~1,5 mg/szczur/eksperyment*)
Ticarcillin Disodium SaltFisher Scientific, Hampton, NH, USA50-213-695~4 fiolki/exeriment lub kup fiolkę 25g kat.# 50-489-093 (~150mg/szczur/eksperyment*)
Ksylazyna (100mg/mL)Henry Schein (Zdrowie zwierząt), Melville, NY, USA033198~3mg/szczur*
*Zakłada, że wiek szczura jest opisany w protokole, szczury podają się samodzielnie przez 14 dni, a uderzenia gorąca występują przez 21 dni.
Med

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Koob, G. F., Volkow, N. D. Neurobiology of addiction: a neurocircuitry analysis. Lancet Psychiatry. 3 (8), 760-773 (2016).
  2. Carter, B. L., Tiffany, S. T. Meta-analysis of cue-reactivity in addiction research. Addiction. 94 (3), 327-340 (1999).
  3. Drummond, D. C. Theories of drug craving, ancient and modern. Addiction. 96 (1), 33-46 (2001).
  4. Mahler, S. V., de Wit, H. Cue-reactors: individual differences in cue-induced craving after food or smoking abstinence. PLoS One. 5 (11), (2010).
  5. O'Brien, C. P., Childress, A. R., Ehrman, R., Robbins, S. J. Conditioning factors in drug abuse: can they explain compulsion? J Psychopharmacol. 12 (1), 15-22 (1998).
  6. Hendershot, C. S., Witkiewitz, K., George, W. H., Marlatt, G. A. Relapse prevention for addictive behaviors. Subst Abuse Treat Prev Policy. 6, 17(2011).
  7. Prisciandaro, J. J., Myrick, H., Henderson, S., McRae-Clark, A. L., Brady, K. T. Prospective associations between brain activation to cocaine and no-go cues and cocaine relapse. Drug Alcohol Depend. 131 (1-2), 44-49 (2013).
  8. Foltin, R. W., Haney, M. Conditioned effects of environmental stimuli paired with smoked cocaine in humans. Psychopharmacology. 149 (1), 24-33 (2000).
  9. Wang, X., et al. Nucleus Accumbens Core Mammalian Target of Rapamycin Signaling Pathway Is Critical for Cue-Induced Reinstatement of Cocaine Seeking in Rats. J Neurosci. 30 (38), 12632-12641 (2010).
  10. Gipson, C. D., Kupchik, Y. M., Shen, H., Reissner, K. J., Thomas, C. A., Kalivas, P. W. Relapse Induced by Cues Predicting Cocaine Depends on Rapid, Transient Synaptic Potentiation. Neuron. 77 (5), 867-872 (2013).
  11. Wallace, B. C. Psychological and environmental determinants of relapse in crack cocaine smokers. J Subst Abuse Treat. 6 (2), 95-106 (1989).
  12. Weiss, F., et al. Compulsive Drug-Seeking Behavior and Relapse: Neuroadaptation, Stress, and Conditioning Factors. Annals of the New York Academy of Sciences. 937 (1), 1-26 (2001).
  13. Potenza, M. N., et al. Neural Correlates of Stress-Induced and Cue-Induced Drug Craving: Influences of Sex and Cocaine Dependence. Am J Psych. 169 (4), 406-414 (2012).
  14. Shaham, Y., Hope, B. T. The role of neuroadaptations in relapse to drug seeking. Nature Neuroscience. 8 (11), 1437-1439 (2005).
  15. Neisewander, J. L., et al. Fos protein expression and cocaine-seeking behavior in rats after exposure to a cocaine self-administration environment. J Neurosci. 20 (2), 798-805 (2000).
  16. Kosten, T. R., et al. Cue-induced brain activity changes and relapse in cocaine-dependent patients. Neuropsychopharmacology. 31 (3), 644-650 (2006).
  17. Skolnick, P., Volkow, N. D. Addiction therapeutics: obstacles and opportunities. Biol Psychiatry. 72 (11), 890-891 (2012).
  18. O'Connor, E. C., Chapman, K., Butler, P., Mead, A. N. The predictive validity of the rat self-administration model for abuse liability. Neuroscience & Biobehavioral Reviews. 35 (3), 912-938 (2011).
  19. Dworkin, S. I., Mirkis, S., Smith, J. E. Response-dependent versus response-independent presentation of cocaine: differences in the lethal effects of the drug. Psychopharmacology (Berl). 117 (3), 262-266 (1995).
  20. Dworkin, S. I., Co, C., Smith, J. E. Rat brain neurotransmitter turnover rates altered during withdrawal from chronic cocaine administration. Brain Res. 682 (1-2), 116-126 (1995).
  21. Twining, R. C., Bolan, M., Grigson, P. S. Yoked delivery of cocaine is aversive and protects against the motivation for drug in rats. Behav Neurosci. 123 (4), 913-925 (2009).
  22. Gardner, E. L. What we have learned about addiction from animal models of drug self-administration. Am J Addict. 9 (4), 285-313 (2000).
  23. Cunningham, K. A., Anastasio, N. C. Serotonin at the nexus of impulsivity and cue reactivity in cocaine addiction. Neuropharmacology. 76 Pt B. 76 Pt B, 460-478 (2014).
  24. Carpenter, K. M., Schreiber, E., Church, S., McDowell, D. Drug Stroop performance: relationships with primary substance of use and treatment outcome in a drug-dependent outpatient sample. Addict Behav. 31 (1), 174-181 (2006).
  25. Copersino, M. L., et al. Cocaine craving and attentional bias in cocaine-dependent schizophrenic patients. Psychiatry Res. 128 (3), 209-218 (2004).
  26. Field, M., Munafò, M. R., Franken, I. H. A meta-analytic investigation of the relationship between attentional bias and subjective craving in substance abuse. Psychol Bull. 135 (4), 589-607 (2009).
  27. Robbins, S. J., Ehrman, R. N., Childress, A. R., O'Brien, C. P. Relationships among physiological and self-report responses produced by cocaine-related cues. Addict Behav. 22 (2), 157-167 (1997).
  28. Cunningham, K. A., et al. Synergism between a serotonin 5-HT2A receptor (5-HT2AR) antagonist and 5-HT2CR agonist suggests new pharmacotherapeutics for cocaine addiction. ACS Chem Neurosci. 4 (1), 110-121 (2013).
  29. Fletcher, P. J., Rizos, Z., Sinyard, J., Tampakeras, M., Higgins, G. A. The 5-HT2C receptor agonist Ro60-0175 reduces cocaine self-administration and reinstatement induced by the stressor yohimbine, and contextual cues. Neuropsychopharmacology. 33 (6), 1402-1412 (2008).
  30. See, R. E. Neural substrates of cocaine-cue associations that trigger relapse. Eur J Pharmacol. 526 (1-3), 140-146 (2005).
  31. Shaham, Y., Shalev, U., Lu, L., De Wit, H., Stewart, J. The reinstatement model of drug relapse: history, methodology and major findings. Psychopharmacology (Berl). 168 (1-2), 3-20 (2003).
  32. Meil, W. M., See, R. E. Conditioned cued recovery of responding following prolonged withdrawal from self-administered cocaine in rats: an animal model of relapse. Behav Pharmacol. 7 (8), 754-763 (1996).
  33. Fuchs, R. A., Tran-Nguyen, L. T., Specio, S. E., Groff, R. S., Neisewander, J. L. Predictive validity of the extinction/reinstatement model of drug craving. Psychopharmacology (Berl). 135 (2), 151-160 (1998).
  34. Grimm, J. W., Hope, B. T., Wise, R. A., Shaham, Y. Neuroadaptation. Incubation of cocaine craving after withdrawal. Nature. 412 (6843), 141-142 (2001).
  35. Panlilio, L. V., Goldberg, S. R. Self-administration of drugs in animals and humans as a model and an investigative tool. Addiction. 102 (12), 1863-1870 (2007).
  36. Anastasio, N. C., et al. Variation within the serotonin (5-HT) 5-HT2C receptor system aligns with vulnerability to cocaine cue reactivity. Transl Psychiatry. 4, e369(2014).
  37. Anastasio, N. C., et al. Functional status of the serotonin 5-HT2C receptor (5-HT2CR) drives interlocked phenotypes that precipitate relapse-like behaviors in cocaine dependence. Neuropsychopharmacology. 39 (2), 370-382 (2014).
  38. Liu, H. S., et al. Dorsolateral caudate nucleus differentiates cocaine from natural reward-associated contextual cues. Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (10), 4093-4098 (2013).
  39. Swinford-Jackson, S. E., Anastasio, N. C., Fox, R. G., Stutz, S. J., Cunningham, K. A. Incubation of cocaine cue reactivity associates with neuroadaptations in the cortical serotonin (5-HT) 5-HT2C receptor (5-HT2CR) system. Neuroscience. 324, 50-61 (2016).
  40. Di Ciano, P., Everitt, B. J. Reinstatement and spontaneous recovery of cocaine-seeking following extinction and different durations of withdrawal. Behav Pharmacol. 13 (5-6), 397-405 (2002).
  41. Schmidt, E. F., et al. Extinction training regulates tyrosine hydroxylase during withdrawal from cocaine self-administration. J Neurosci. 21 (7), RC137(2001).
  42. Self, D. W., Choi, K. H., Simmons, D., Walker, J. R., Smagula, C. S. Extinction training regulates neuroadaptive responses to withdrawal from chronic cocaine self-administration. Learn Mem. 11 (5), 648-657 (2004).
  43. Sutton, M. A., et al. Extinction-induced upregulation in AMPA receptors reduces cocaine-seeking behaviour. Nature. 421 (6918), 70-75 (2003).
  44. Gawin, F. H., Ellinwood, E. H. Cocaine dependence. Annu Rev Med. 40, 149-161 (1989).
  45. Bouton, M. E. Context, ambiguity, and unlearning: sources of relapse after behavioral extinction. Biological Psychiatry. 52 (10), 976-986 (2002).
  46. Torregrossa, M. M., Taylor, J. R. Learning to forget: manipulating extinction and reconsolidation processes to treat addiction. Psychopharmacology. 226 (4), 659-672 (2013).
  47. Conklin, C. A., Tiffany, S. T. Applying extinction research and theory to cue-exposure addiction treatments. Addiction. 97 (2), 155-167 (2002).
  48. Carr, K. D., Kim, G. -Y., Cabeza de Vaca, S. Chronic food restriction in rats augments the central rewarding effect of cocaine and the δ 1 opioid agonist, DPDPE, but not the δ 2 agonist, deltorphin-II. Psychopharmacology. 152 (2), 200-207 (2000).
  49. Stamp, J. A., Mashoodh, R., van Kampen, J. M., Robertson, H. A. Food restriction enhances peak corticosterone levels, cocaine-induced locomotor activity, and ΔFosB expression in the nucleus accumbens of the rat. Brain Research. 1204, 94-101 (2008).
  50. Shalev, U., Marinelli, M., Baumann, M. H., Piazza, P. -V., Shaham, Y. The role of corticosterone in food deprivation-induced reinstatement of cocaine seeking in the rat. Psychopharmacology. 168 (1-2), 170-176 (2003).
  51. Cunningham, K. A., et al. Selective serotonin 5-HT(2C) receptor activation suppresses the reinforcing efficacy of cocaine and sucrose but differentially affects the incentive-salience value of cocaine- vs. sucrose-associated cues. Neuropharmacology. 61 (3), 513-523 (2011).
  52. Fowler, J. S., et al. Mapping cocaine binding sites in human and baboon brain in vivo. Synapse. 4 (4), 371-377 (1989).
  53. Kufahl, P. R., et al. Neural responses to acute cocaine administration in the human brain detected by fMRI. Neuroimage. 28 (4), 904-914 (2005).
  54. Goldberg, S. R., Hoffmeister, F., Schlichting, U. U., Wuttke, W. A comparison of pentobarbital and cocaine self-administration in rhesus monkeys: effects of dose and fixed-ratio parameter. J Pharmacol Exp Ther. 179 (2), 277-283 (1971).
  55. Pickens, R., Thompson, T. Cocaine-reinforced behavior in rats: effects of reinforcement magnitude and fixed-ratio size. J Pharmacol Exp Ther. 161 (1), 122-129 (1968).
  56. Boren, J. J. Resistance to extinction as a function of the fixed ratio. J Exp Psychol. 61 (4), 304-308 (1961).
  57. Miller, W. R., et al. PPARγ agonism attenuates cocaine cue reactivity. Addict Biol. , (2016).
  58. Schmitz, J. M., et al. PPAR-gamma agonist pioglitazone modifies craving intensity and brain white matter integrity in patients with primary cocaine use disorder: a double-blind randomized controlled pilot trial. Addiction. , (2017).
  59. Kalivas, P. W., Peters, J., Knackstedt, L. Animal Models and Brain Circuits in Drug Addiction. Molecular Interventions. 6 (6), 339-344 (2006).
  60. Reichel, C. M., Bevins, R. A. Forced abstinence model of relapse to study pharmacological treatments of substance use disorder. Curr Drug Abuse Rev. 2 (2), 184-194 (2009).
  61. Ahmed, S. H., Koob, G. F. Transition from moderate to excessive drug intake: change in hedonic set point. Science. 282 (5387), 298-300 (1998).
  62. Gawin, F. H., Ellinwood, E. H. Cocaine and other stimulants. Actions, abuse, and treatment. N Engl J Med. 318 (18), 1173-1182 (1988).
  63. Bozarth, M. A., Wise, R. A. Toxicity associated with long-term intravenous heroin and cocaine self-administration in the rat. JAMA. 254 (1), 81-83 (1985).
  64. Liu, Y., Roberts, D. C. S., Morgan, D. Sensitization of the reinforcing effects of self-administered cocaine in rats: effects of dose and intravenous injection speed. European Journal of Neuroscience. 22 (1), 195-200 (2005).
  65. Jackson, L. R., Robinson, T. E., Becker, J. B. Sex differences and hormonal influences on acquisition of cocaine self-administration in rats. Neuropsychopharmacology. 31 (1), 129-138 (2006).
  66. Feltenstein, M. W., See, R. E. Plasma progesterone levels and cocaine-seeking in freely cycling female rats across the estrous cycle. Drug Alcohol Depend. 89 (2-3), 183-189 (2007).
  67. Kreek, M. J., Nielsen, D. A., Butelman, E. R., LaForge, K. S. Genetic influences on impulsivity, risk taking, stress responsivity and vulnerability to drug abuse and addiction. Nature Neuroscience. 8 (11), 1450-1457 (2005).
  68. Brenhouse, H. C., Andersen, S. L. Delayed extinction and stronger reinstatement of cocaine conditioned place preference in adolescent rats, compared to adults. Behav Neurosci. 122 (2), 460-465 (2008).
  69. Kmiotek, E. K., Baimel, C., Gill, K. J. Methods for intravenous self administration in a mouse model. J Vis Exp. (70), e3739(2012).
  70. Grimm, J. W., et al. Brief exposure to novel or enriched environments reduces sucrose cue-reactivity and consumption in rats after 1 or 30 days of forced abstinence from self-administration. PLoS One. 8 (1), e54164(2013).
  71. Grimm, J. W., Barnes, J., North, K., Collins, S., Weber, R. A general method for evaluating incubation of sucrose craving in rats. J Vis Exp. (57), e3335(2011).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Samopodawanie kokainynaciskanie d wigniokres abstynencjidro no cewnikaharmonogram sta ego stosunkukomora operantycznapompa infuzyjnaryzyko nawrotu

Powiązane artykuły