Summary
Dit protocol beschrijft een nieuwe en efficiënte methode om snel te starten operante reageren voor ethanol in ratten die, in tegenstelling tot standaard methoden, geen water ontbering of saccharine / sucrose vervagen te initiëren reageren vereist.
Abstract
Operante orale zelftoediening methoden worden gewoonlijk gebruikt om de versterkende eigenschappen van ethanol studie bij dieren. Echter, de standaard methoden vereisen sacharine / sucrose fading, water ontbering en / of uitgebreid training om operante initiëren reageren bij ratten. Dit document beschrijft een nieuwe en efficiënte methode om snel te starten operante reageert voor ethanol, dat is handig voor onderzoekers en geen water ontbering of saccharine / sucrose fading vereisen, zodat het niet langer het potentieel verwarren van het gebruik van zoetstoffen in ethanol operante zelftoediening studies. Met deze methode Wistar ratten typisch verkrijgen en behouden zelftoediening van een 20% ethanoloplossing in minder dan twee weken training. Bovendien zijn bloed ethanol concentraties en beloningen positief gecorreleerd voor een 30 min zelftoediening sessie. Bovendien, naltrexon, een door de FDA goedgekeurde geneesmiddel voor alcoholafhankelijkheid dat is aangetoond dat ethanol zelftoediening onderdrukkenbij knaagdieren, dosisafhankelijk verlaagt alcoholinname en motivatie om alcohol ratten zelfadministrerend 20% ethanol consumeren, waardoor het gebruik van deze nieuwe methode om de versterkende eigenschappen van alcohol bij ratten studie valideren.
Introduction
De ontwikkeling van diermodellen om de versterkende effecten van geneesmiddelen te bestuderen heeft bewezen een belangrijk instrument voor de menselijke drugsverslaving te bestuderen. Meer specifiek operant zelftoediening is een veel gebruikte gedragsmodel dat is een van de meest doeltreffende middelen ter beoordeling van de positieve versterkende effecten van een oraal geconsumeerd ethanoloplossing. Een eerste probleem met ontwikkeling van een dergelijk model de primaire aversieve smaak van hoge concentraties ethanol meeste knaagdieren, een verschijnsel dat ook wordt gedeeld in mensen met weinig of geen ervaring met alcohol 1. Een standaard protocol om deze barrière te overwinnen vereist water ontbering en / of saccharine of sucrose vervagen voor de aanschaf en het onderhoud van zelfbestuur. Deze twee benaderingen zijn niet voordelig. Ze vereisen lange periodes van training om gewoon te starten reageren voor ethanol en het verkrijgen van een relatieve succes van de overname. Het gebruik van zoetstoffen introduceert ook een mogelijke bias inde interpretatie van het zelf toedienen van gegevens. Deze beperkingen gelden niet voor het volgende protocol.
In het kort, Samson en zijn collega's 2 hebben aangetoond dat het oplossen van ethanol in een zoete oplossing van 20% sucrose en uitfaden de zoetheid meer dan 4 weken van de opleiding is vereist om te starten reageert 10% ethanol in water. Verder is betrouwbaar ethanol inname gewoonlijk bereikt in 6-8 weken 1-3. Deze aanpak is zeer problematisch. Ten eerste, het vereist langere training voor onderzoekers kunnen beginnen te ethanol zelftoediening meten. In tegenstelling intraveneuze zelf-toediening van cocaïne of heroïne vergt 0-1 dagen van de pre-drug training op een voedsel leveren hendel in voedsel beperkt dieren, en stabiel reageert voor drug wordt vaak bereikt in 10 - 12 dagen 4,5. Een andere beperking van deze werkwijze is dat saccharine en sucrose zijn zeer lonend ratten en wekken hersenactivatiepatronen similar naar drugs, waardoor de invoering van het potentieel voor verwart in ethanol zelftoediening studies 6-9. Tenslotte ratten verwerven zelftoediening van een ethanoloplossing met deze methode show variabiliteit in aankopen en respons 1,10, met een aanzienlijk deel van ratten consequent uit experimenten uitgesloten wegens mislukte verwerving en / of onvoldoende respons.
In tegenstelling met dit protocol, presenteren we een eenvoudige maar efficiënte methode voor de aanschaf en het onderhoud van orale zelf-toediening van een ethanol 20% in water oplossing die niet noodzakelijk water ontbering, sacharose / saccharine fading of uitgebreide toegang tot training. Een recent onderzoek bleek dat zelftoediening voor orale ethanol wordt een omgekeerde U-vormige dosis-responscurve met hoogste ethanol inname tijdens zelftoediening van een 20% ethanolconcentratie, waardoor een reden voor het selecteren van 20% ethanoloplossing in onze experimental ontwerp 11.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle procedures worden uitgevoerd in overeenstemming met de NIH Gids voor Zorg en gebruik van proefdieren.
1. Animal Care en Wonen
- Bij aankomst in de kolonie, huis mannelijke Wistar ratten van 200-225 g bij aankomst in paren een temperatuur (21 ° C) en vochtigheid gecontroleerde omgeving met een omgekeerde 12 uur licht-donker cyclus.
Opmerking: Afhankelijk van de ratio van de experimenten, ratten kan afzonderlijk te worden gehuisvest. - Laat de ratten te wennen aan het terrarium en het licht cyclus gedurende ten minste één week vóór het begin van een experiment en greep ze dagelijks. Weeg de dieren eenmaal per week.
- Geven ratten vrije toegang tot en kraanwater gedurende de duur van het experiment (watertekort niet noodzakelijk te leiden reageren 12). Over tot alle gedrags-testen tijdens de donkere fase van de licht-donker cyclus in een donkere testkamer.
Let op: Hoewel we regelmatig gebruik van jonge volwassen mannelijke Wistar ratten (postnatale dagen 62-65), dit pROTOCOL theoretisch geschikt voor het onderzoeken van andere stammen van ratten, alsook geslacht en / of leeftijd verschillen.
2. Operante Training
- Voeren alle gedragstraining en testen in identieke operante kamers meet 30,5 x 29,2 x 24,1 cm en met roostervloeren en afval pannen bekleed met beddengoed (gewijzigd in tussen dieren geur signalen te verminderen), gehuisvest in geluiddempende cabines voorzien van afzuigventilatoren voor ventilatie .
Opmerking: Ratten worden getraind door operante-conditioning vanaf dag 1 training (antwoord op een hefboom dient een bekrachtiger verkrijgen) tussen + 1 h en + 8 uur in het donker cyclus. Er is geen pre-blootstelling aan alcohol, noch voedsel of vocht vormgeving voor alcohol training. - Rust elk operante kamer met stimulus lichten, spuitpompen en twee intrekbare hefbomen lateraal gepositioneerd om een vloeibare cup vergaarbak. Interface kamers en controle door een computer met behulp van de juiste software.
Notitie:De meeste verkopers zullen zelf toedienen colli met alle noodzakelijke componenten, alsmede de software en interfaces die nodig zijn om de kamers beheersen. - Voeg een operant-conditioneringsprogramma dat het vaste-verhouding (FR) schema van 20% ethanol wapening (operant schema waarbij een respons wordt versterkt na een bepaald aantal reacties) volgens de instructies van de fabrikant initieert. Bijvoorbeeld, in een vaste verhouding 1, ratten een reactie op een bekrachtiger (zie de paragraaf Aanvullende codebestanden voor een voorbeeld van een programma FR1) te verkrijgen produceren. Voer de volgende opdrachten.
- Breiden twee hefbomen om het begin van de sessie markeren en alcohol beschikbaarheid signaleren.
Let op: Een druk op de hefboom op de hendel in verband met ethanol (actief) wordt beloond door de levering van een volume van 100 ul van 20% ethanol in water in de aangrenzende drinken goed en initieert een bijkomende 5-s time-out periode gesignaleerd door de verlichting van decue-lampje boven de hendel. De cue-light wordt geïntroduceerd op dag 1 van de training. - Tijdens de time-out periode, verslag reageert hoewel het geen geplande gevolgen. Record reacties op de andere hefboom (inactief), hoewel ze nooit gedragsmatige gevolgen. Opmerking: De inactieve hendel dient als controle voor aspecifieke rijgedrag.
- Noteer het aantal reacties op de actieve hefboom (respons) en het aantal van 20% ethanol beloningen verdiend.
- Na 30 minuten zijn verstreken, trekken de beide hefbomen op het einde van de sessie te signaleren en eind alcohol beschikbare signaal.
- Opslaan en archiveren van alle gegevens.
- Breiden twee hefbomen om het begin van de sessie markeren en alcohol beschikbaarheid signaleren.
- Voor aanvang van de training, controleert u de goede werking van alle apparaten in elk operante kamer (intrekbare hefbomen, vloeistof dispenser).
- Bereid de 20% v / v ethanol-oplossing van 190 Proof (95%) ethanol verdund in leidingwater.
Opmerking: Ethanol oplossing kan bij kamertemperatuur worden bewaard. afhankelijkvan de fabrikant, kan stock ethanol oplossingen tot 99,98% bedragen. Merk ook op dat, terwijl in de meeste gepubliceerde manuscripten, zijn ethanol concentraties meestal gepresenteerd als volume / volume, sommigen hen als gewicht / volume te presenteren. - Vul de spuit met 20% ethanol-oplossing en ervoor te zorgen dat er geen lekken of luchtbellen in het infuus lijnen. Handmatig duwen een klein volume ethanol door de infusielijnen om te controleren of ethanol juiste wijze in de houder zal worden van de eerste versterkte respons. Droog het bakje met een papieren handdoek en zorg ervoor dat deze leeg is voordat u de sessie.
- Laad de software die de FR schema van 20% ethanol versterking bestuurt
- Trein operant- en drug-naïeve ratten onder een FR1 schema om zelf te beheren 20% ethanol zonder water ontbering gedurende 30 minuten sessies.
- Vervoeren de ratten uit het terrarium naar de testkamer met een transportkooi.
- Wijs elke rat op één kamer.Neem elke individuele rat uit de transportkooi en zet het in de toegewezen zelftoediening kamer.
- Proberen om de voorwaarden van het experiment consequent elke dag te houden. Daarom altijd testen ratten in dezelfde zelftoediening kamer ongeveer op dezelfde tijd elke dag.
- Start de software die de FR1 schema van 20% ethanol versterking initieert.
- Aan het eind van de sessie, verwijder de ratten uit de zelftoediening kamers en terugsturen naar het vivarium.
- Om handmatig bevestigen dat de alcoholoplossing wordt verbruikt door de dieren gebruikt keukenpapier en controleer of de houder wordt gedroogd. Of gebruik een 1 of 2 mL spuit en laat het nog in de houder om het volume dat niet wordt verbruikt schatten fluïdum.
Opmerking: Voor een nauwkeurigere meting (maar ook duurder), is het mogelijk om elke kamer voorzien van een lickometer dat verbonden is met de vloeistof cup vat met een nauwkeurige telling van het likken toelaats door de ratten tijdens de zelftoediening sessie. - Maak de muren en de roostervloer van elke kamer met een oppervlakte ontsmettingsmiddel.
- Na gebruik, handhaven infuusslangen door te reinigen met een 70% ethanoloplossing. Wanneer niet in gebruik, plaatst u de dop om schimmel en stof te vermijden.
- Na elke sessie, te verzamelen en de gegevens die zijn gegenereerd te analyseren. Meer in het bijzonder berekent het gemiddelde aantal actieve hefboom persen, het gemiddelde aantal voordelen verkregen alcohol en het gemiddelde aantal inactieve hefboom persen.
Opmerking: In de meeste documenten is alcoholgebruik ook getoond als ethanol opname in g / kg (lichaamsgewicht). Ethanol inname kan worden berekend met de volgende formule:
Met verbruikte volume (ml) - aantal beloningen verdiend ± unitaire volume / beloning en de dichtheid van ethanol bij kamertemperatuur - 0,789 g / mL.
Als bijvoorbeeld een rat met een gewicht 400 g verdiend 20 rewaRDS van 20% v / v ethanol oplossing:
- Voeren sessies 5/6 dagen per week tot stabilisatie van de prestaties (gedefinieerd als minimaal 15 sessies en geen verandering meer dan 15% van het totale aantal beloningen verdiend tijdens de laatste 3 sessies).
Opmerking: Zodra een stabiele basislijn ratten op FR1 bereikt, kan de operante conditioneringsprogramma worden aangepast volgens de instructies van de fabrikant om het aantal reacties nodig om een beloning te verkrijgen alcohol verhogen. De vaste-verhouding kan bijvoorbeeld worden verhoogd tot FR2 en FR3 teneinde onopzettelijke versterking minimaliseren. - Meet bloed ethanol concentraties:
- Om te bevestigen dat de gegevens in een self-administratie sessie beloningen worden geconsumeerd door de ratten, het meten van de bloed ethanol concentraties na zelftoediening. Zodra ratten een stabiele basislijn hebben bereikt, het verzamelen van bloed uit de laterale staartader onmiddellijk nade sessie. Plaats een 23 G naald in het bloedvat en het verzamelen van 50 pi bloedmonsters via een capillaire buis.
- Breng de 50 pi bloedmonsters 10 ml kopruimte flesjes en voeg 50 ul van 1: 1000 isopropylalcohol als interne standaard. Bereid een standaard kromme 10 tot 300 mg / dL uit ethanol normen. Procesmonsters met een kopruimte sampler met een chromatografiekolom 13 volgens de fabrieksinstellingen.
- Progressive-ratio
- Gebruik progressieve ratio (PR) schema's om de motivatie van de dieren te beoordelen om een beloning 14 verbruikt. PR is een operant schema waarin het aantal reacties op een bekrachtiger krijgen geleidelijk verhoogd (in andere woorden, ratten harder moeten werken voor elke opeenvolgende beloning).
Let op: In tegenstelling tot sessies fr, een PR-sessie wordt niet getimed en zal slechts eenmaal worden beëindigd 30 min is verstreken zonder een ingevuld ratio.- Plaats ratten in de hun toegewezen operante dozen en laatze reageren voor 20% ethanol onder een PR schema van de wapening: Houd alle experimentele omstandigheden identiek aan die gebruikt worden in de FR schema (zie stap 2.3), met uitzondering van verhoging van de respons eis of kosten binnen-sessie (dat wil zeggen, het aantal hefboompersen vereist op de actieve hendel één ethanol beloning) volgens de volgende formule: 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 24, 28, 32 ... Opmerking: een voorbeeld van de PR-programma is te vinden in de sectie Aanvullende Code Files.
- Sluit de PR-sessie na 30 minuten is verstreken zonder een beloning.
Opmerking: Het breekpunt wordt gedefinieerd als de laatste voltooide vereiste respons tijdens de sessie PR.
- Gebruik progressieve ratio (PR) schema's om de motivatie van de dieren te beoordelen om een beloning 14 verbruikt. PR is een operant schema waarin het aantal reacties op een bekrachtiger krijgen geleidelijk verhoogd (in andere woorden, ratten harder moeten werken voor elke opeenvolgende beloning).
3. Het testen van de predictieve validiteit van een Operant Model van Alcohol Zelftoediening
Opmerking: Als ratten stabiel zelftoediening uitgangswaarden verkregen (zie stap 2), is het mogelijk om de voorspellende waarde van het model te beoordelen doorhet testen van de werkzaamheid van naltrexon, een nog FDA goedgekeurde geneesmiddel voor alcoholafhankelijkheid de vermindering 20% ethanol zelftoediening. We raden u aan het doen van deze testen op het hoogste FR behaald tijdens de training (FR2), wanneer reacties zijn betrouwbaar hoog. Zodra predictieve validiteit is vastgesteld, kan het model worden gebruikt om nieuwe kandidaat-geneesmiddelen te evalueren.
- Vóór testdag geven ratten subcutane zoutoplossinginjecties 30 min voor zelftoediening sessies te wennen aan de injectie gedurende ten minste twee opeenvolgende zelftoediening sessies of tot het reageren naar ethanol wordt niet beïnvloed door de saline injecties (gedefinieerd als geen veranderingen meer dan 15% van het totale aantal beloningen verdiend tijdens de laatste 2 sessies).
- Naltrexon oplossen in zoutoplossing en de pH tot neutraal de injecties om de dieren gemakkelijk bereikt. Injecteer het geneesmiddel in een volume van 1,0 ml / kg 30 minuten vóór een sessie via de subcutane toediening. Opmerking: de litertuur levert goed bewijs voor een dosis keuze tussen de bereiken van 0,1 - 1 mg / kg, dus 0,1, 0,3 en 1 mg / kg worden gebruikt in dit protocol.
Opmerking: Onderzoek toont gebruik van zowel subcutane en intraperitoneale toedieningswijzen voor naltrexon, hoewel hun vermogen kunnen verschillen subcutane injectie wordt 30-voudig krachtiger dat intraperitoneale injecties 15. Om deze reden, raden we u aan de subcutane route als het gebruik van deze route voor de injectie van naltrexon is gevalideerd en gekopieerd door verschillende laboratoria in een reeks van concentratie tussen 0,1 en 1 mg / kg 12,15,16. - Gedurende testdag injecteren ratten evenwichtige / willekeurige volgorde in een tussen-subjects design in één van de vier naltrexon doseringscycli (0, 0,1, 0,3 en 1 mg / kg) 30 minuten voor de zelftoediening sessie.
- Tussen elke dosiscyclus, zodat ratten voor de klaring van het geneesmiddel met een minimum van twee opeenvolgende zelftoediening sessies of tot reageren voorethanol is terug naar de uitgangswaarde. Opmerking: Als resultaat aan het einde van de proef worden alle ratten werden geïnjecteerd met elk van de vier doses.
- Na deze fase selecteert de meest efficiënte dosis (1 mg / kg) en test het effect van naltrexon op de motivatie van de dieren om alcohol te gebruiken met een progressieve verhouding schema (zie stap 2.12).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Figuur 1 toont de vertegenwoordiger zelf toedienen gedrag van operant- en drug-naïeve Wistar ratten (acht verschillende cohorten voor een totaal bedrag van 239 ratten) getraind op een FR1 schema om zelf te beheren 20% ethanol zonder water ontbering of saccharine / sucrose fading tijdens de sessies van 30 minuten. Met dit protocol, ratten initiëren hendel te drukken om een ethanol beloning zeer snel te verkrijgen, al het verkrijgen van meer dan 10 beloningen tijdens de eerste sessies (Figuur 1A). Ze bereiken stabiele reageren tarieven op de actieve hefboom zitting 10 zelftoediening, het verkrijgen van een gemiddelde van 23,7 ± 0,7 punten op FR1 (Figuur 1B), overeenkomend met een gemiddelde ethanol inname van 0,86 g / kg.
Figuur 2 toont de effecten van verschillende doses naltrexon op alcohol zelftoediening. Om de voorspellende waarde van een te beoordelendiermodel ethanol zoeken, de werkzaamheid van naltrexon, een nog FDA goedgekeurde geneesmiddel voor alcoholafhankelijkheid, worden gecontroleerd op een groep dieren onder een verlengde vaste verhouding-3 (FR3) versterking schema getraind. Een behandeling met naltrexon wordt verwacht een dosis-afhankelijke afname in alcohol zelftoediening (figuur 2A en 2B) en een verminderde motivatie om alcohol krijgen produceren beoordeeld met een progressieve verhouding schema (figuur 2C).
Figuur 1: Wistar ratten verkrijgen en behouden zelftoediening van 20% ethanol. A: Mean beloningen (± SEM) verdiend tijdens 30 min zelf toedienen sessies (FR1, acquisitie fase) van 20% ethanol (n = 239 ratten). B: Mean beloningen verkregen gedurende 30 min zelf toedienen sessies (FR1, FR2, stabielefase) of 20% (n = 239 ratten). C: De gemiddelde actieve en inactieve hefboom persen (± SEM) voltooid in 30 minuten zelftoediening sessies (FR1, FR2, stabiele fase) van 20% (n = 239 ratten). D: Aantal punten behaald gedurende een 30 min zelftoediening sessie versus BEC (mg / dl) (n = 36 ratten, R 2 = 0,67, p <0,001). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2: Naltrexon vermindert zowel zelftoediening en de motivatie om alcohol te consumeren. A: gemiddelde actieve hefboompersen (± SEM) voltooid in 30 min zelftoediening zitting (FR3) van 20% ethanol na zoutoplossing of naltrexonebehandeling (0,1, 0,3 of 1 mg / kg) in Wistar ratten (n = 16) (** = p <0,01,*** = P <0,001). B: Mean beloningen (± SEM) verdiend tijdens een 30 minuten zelftoediening sessie (FR3) van 20% ethanol na ofwel zoutoplossing of naltrexon behandeling (0,1, 0,3 of 1 mg / kg) in Wistar ratten (n = 16) ( ** = p <0,01, *** = p <0,001). C: gemiddelde breekpunt (± SEM) bereikt tijdens een PR zitting van 20% ethanol na zoutoplossing of naltrexonebehandeling (1 mg / kg) in Wistar ratten (n = 16) (* = p <0,05). D: Aantal beloningen (± SEM) verdiend tijdens een PR zitting van 20% ethanol na zoutoplossing of naltrexonebehandeling (1 mg / kg) in Wistar ratten (n = 16) (* = p <0,05). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Met dit protocol, presenteren we een nieuwe methode voor het verwerven en onderhouden van een stabiele orale zelf-toediening van 20% ethanol in ratten die, in tegenstelling tot klassieke modellen van ethanol zelfbestuur, niet het gebruik van water ontbering, uitgebreide toegang training vereist, of saccharine / sucrose vervagen 12. Bovendien, naltrexon, een momenteel door de FDA goedgekeurde medicijnen voor afhankelijkheid van alcohol, met succes af alcohol zelfbestuur en de motivatie om alcohol van Wistar ratten die getraind met dit protocol verbruikt. Dit resultaat vormt een belangrijke farmacologische validatie van het protocol zoals het is in overeenstemming met eerdere rapporten waaruit blijkt dat naltrexon is effectief in het verminderen van de consumptie van alcohol in niet-afhankelijke ratten 16-18. Naltrexone is een opiaat receptor antagonist dat veelbelovende resultaten heeft laten zien in zowel dierlijke modellen van alcoholgebruik en klinische proeven. In diermodellen, naltrexon is efficiënt in het verminderen van de consumptie van alcohol en zelf eeninstantie op in niet-afhankelijke dieren 16,17,19, zonder dat niet-specifiek gedrag (inactieve hefboom persen) 12. Ook doeltreffende wijze verminderen voedselinname. Bijvoorbeeld met succes vermindert de rat vochtopname van zowel zoete calorievrije oplossing van saccharine en een zeer smakelijke en calorische chocoladedrank 20. Naltrexon vermindert ook sucrose zelftoediening 16, waterinname na water ontbering 21, evenals sacharine keuze in een twee-fles keuze instellen 22. Alles bij elkaar geven deze resultaten aan dat naltrexon waarschijnlijk geen invloed alcohol reageert door het moduleren van de calorische waarde van vloeibare bekrachtigers, maar eerder door verlaging van de directe belonende waarde van alcohol.
Er zijn een aantal belangrijke voordelen aan dit model. Ten eerste, de verwervingsperiode sneller dan bij eerdere paradigma. Ratten bereiken actieve hefboom persen tarieven voor relevante leVels van ethanol 23 in één week. Sugar-fading gebaseerde paradigma noodzakelijk zes tot acht weken van testen om betrouwbare ethanol inname van 1,3 te produceren, waardoor kostbare tijd en middelen te verspillen. Ten tweede is dit model elimineert de duidelijke afname in ethanol consumptie vaak gezien na verwijdering van zoetstoffen derhalve mogelijk verminderde de mate van slijtage in ethanol zelftoediening studies 24. Acht verschillende cohorten van ratten voor een totaal bedrag van 239 operant- en drug-naïeve Wistar ratten werden uitgevoerd met behulp van dit protocol en slechts 9 voldoen aan de criteria voor het niet om zelf-toediening (gedefinieerd als minimaal 10 actieve hefboompersen verwerven gedurende de laatste 3 gestabiliseerde vaste verhouding 1 sessies). Zo, deze roman training protocol levert een indrukwekkende succesvolle overname van 96%. Met dit protocol ratten bereikte robuust reageren aanbiedingen in minder dan twee weken resulteerde in een gemiddelde ethanol inname van 0,86 g / kg. Dit verbruik is gelijk aandegenen bereikt door ratten getraind met de sucrose / saccharine vervagen procedures die meestal een gemiddeld verbruik bereikt tussen 0,5 en 0,8 g / kg 1,2,23,25.
Bovendien is dit model vereenvoudigt de interpretatie van ethanol zelftoediening studies door het verwijderen van verwart te wijten aan het inherent belonen eigenschappen van saccharine en sucrose bij ratten. De potentiële verslavende eigenschappen van voedsel beloningen en meer in het bijzonder smakelijk voedsel zoals suiker zijn onderwerp van aandacht de laatste jaren en uiteindelijk benadrukken dat een specifiekere ethanol zelftoediening. Zo zijn er aanwijzingen voor het idee dat saccharose zich verslavend in ratten, ratten tonen gedrag zoals eetbuien, zoeken en terugtrekking in reactie op overmatige sucrose 26-28 ondersteunen. Bovendien, sucrose en saccharine zijn meer versterken dan drugs zoals cocaïne en opiaten 6-8,29 en deze zoetstoffenveranderen Fos activatie in hersengebieden zoals de nucleus accumbens op een wijze vergelijkbaar met ethanol en andere drugs 9. Tenslotte is dit model geschikt diermodellen geneesmiddel terugval bestuderen. We hebben eerder aangetoond dat dieren getraind deze procedure konden robuuste blussen hun antwoorden voor alcohol 12, vergelijkbaar met wat gewoonlijk verkregen met klassieke modellen ethanol zelftoediening 25. Deze dieren kunnen dan worden hersteld met behulp van een stressor 12 of door de herinvoering van een cue licht 30.
Ethanol is een ambivalente drug, die de moeite waard en negatieve eigenschappen uitoefent. Het wordt algemeen aangenomen dat de primaire aversieve smaak van ethanol is een belangrijke hinderpaal voor stabiel zelfbestuur te bereiken in de meeste knaagdieren, vooral bij hoge concentraties 1. Echter, een onderzoek naar de smaak reactiviteit bij ratten van uiteenlopende concentraties ethanol (5 tot 40% v / v) surprisingly gevonden dat het aantal hedonische maar niet aversieve, orofaciale reacties meestal toe met hogere concentraties ethanol 31. Bovendien, met herhaalde blootstelling aan alcohol, het aantal orofaciale aversieve respons verlaagd als ratten werden blootgesteld aan hoge concentraties ethanol (20-40% v / v) terwijl deze onveranderd bleef lagere concentraties (5 tot 10% v / v). Ook ratten die een gelijktijdige operant toegang tot twee ethanoloplossingen 23 hadden reageerden de hogere concentraties (20 en 40% v / v) dan het lager (10% v / v, de concentratie die meestal gebruikt in sucrose / saccharine fading procedure) en zelf-administratie voor orale ethanol geeft een omgekeerde U-vormige dosis-respons curve met de hoogste inname van ethanol tijdens self-bestuur op een 20% ethanol concentratie 11. Deze gegevens tonen aan dat hogere concentraties ethanol bevredigender en minder aversieve ratten kunnen leggen waarom ratten verwerven zelftoediening van 20% ethanol in our protocol zonder de noodzaak van ethanol pre-exposure of sucrose / saccharine fading procedure.
Het is echter belangrijk op te merken dat dit model geëscaleerd niveau ethanol zelftoediening en ethanol hoge bloedconcentraties niet produceert. Daarom wordt in dit model geen lichamelijke afhankelijkheid bij ratten te induceren en worden gecombineerd met andere modellen als het doel van het experiment is om overmatig alcoholgebruik induceren in knaagdieren.
Zoals met vele behavioral taken, de eerste kritische parameter is om de voorwaarden van het experiment zo consistent mogelijk elke dag te houden. Nauwkeuriger geformuleerd ratten altijd getest dezelfde zelftoediening kamer. De sessie moet plaatsvinden tegelijk (± 30 min) gedurende het hele experiment. De configuratie van de kamer (zie stap 2.2) moet ongewijzigd gebleven. Tijdens zelftoediening training, kan de eerste sessies kritisch. Bijzondere aandacht moet worden besteed aan The drug delivery buizen, de vloeistof beker houder, de hendel en de spuit pompen. Het is essentieel dat ethanol juiste wijze in de houder van het eerste versterkte respons wordt geleverd, zoals storingen kunnen vertragen of aantasting verwerving ethanol zelftoediening.
Kortom, het nieuwe model van ratten af voor operante zelftoediening van orale alcohol in dit protocol aanzienlijk beschreven verbetert de efficiëntie door het verminderen trainingstijd tegelijk de opnamesnelheid, vereenvoudigt de algemene procedure en de interpretatie van de resultaten, en gevalideerd als de modellen ethanol drinkers naltrexon experiment. Dit protocol is geschikt voor het onderzoeken van de belonende motiverende eigenschappen en alcohol bij ratten en kan worden gecombineerd met klassieke operant zelftoediening procedures zoals reïntegratie modellen om de neurale basis van ethanol die het rijgedrag.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
Dit werk werd ondersteund door de Zweedse Research Council.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Extra Tall MDF Sound Attenuating Cubicle, Interior: 22"W x 22"H x 16"D | Med Associates Inc. | ENV-018MD | |
| Extra Tall Modular Test Chamber with modified Top, Waste Pan and Photobeam | Med Associates Inc. | ENV-007CT-PH | |
| Stainless Steel Grid Floor for Rat or Small Primate | Med Associates Inc. | ENV-005 | |
| Retractable Lever | Med Associates Inc. | ENV-112CM | 2 by SA chambers |
| Stimulus Light, 1" White Lens, Mounted on Modular Panel | Med Associates Inc. | ENV-221M | 2 by SA chambers |
| Dual Cup Liquid Receptacle with 18 ga Stainless Steel Pipes | Med Associates Inc. | ENV-200R3AM | |
| Single Speed Syringe Pump, 3.33 rpm | Med Associates Inc. | PHM-100 | |
| Liquid Delivery Kit | Med Associates Inc. | PHM-122-18 | |
| SmartCtrl 8 Input / 16 Output Package | Med Associates Inc. | DIG-716P2 | |
| MED-PC software | Med Associates Inc. | SOF-735 | |
| http://www.mednr.com/ | Med Associates Inc. | A website that is open-source and has been created to offer researchers a place to exchange MEDState Notation code | |
| Kendall Monoject 20 cc Syringes, Regular Luer Tip | VWR International | MJ8881-520657 | |
| Ethanol, Pure, 190 Proof (95%), USP, KOPTEC | Decon Labs | 2801 | |
| 0.9% Sodium Chloride Injection, USP | Hospira | 0409-4888-50 | |
| Naltrexone hydrochloride | Sigma Aldrich | N3136-1G | |
| 23 G BD PrecisionGlide Needles | BD | 305145 | |
| Minivette POCT 50 µL, K3EDTA | Sarstedt | 17.2113.150 | For capillary blood collection |
References
- Koob, G. F., et al. Animal models of motivation for drinking in rodents with a focus on opioid receptor neuropharmacology. Recent developments in alcoholism : an official publication. of the American Medical Society on Alcoholism, the Research Society on Alcoholism, and the National Council on Alcoholism. 16, 263-281 (2003).
- Samson, H. H. Initiation of ethanol reinforcement using a sucrose-substitution procedure in food- and water-sated rats. Alcoholism, clinical and experimental research. 10, 436-442 (1986).
- Weiss, F., Mitchiner, M., Bloom, F. E., Koob, G. F. Free-choice responding for ethanol versus water in alcohol preferring (P) and unselected Wistar rats is differentially modified by naloxone, bromocriptine, and methysergide. Psychopharmacology. , 178-186 (1990).
- Koya, E., et al. Role of ventral medial prefrontal cortex in incubation of cocaine craving. Neuropharmacology. 56, 177-185 (2009).
- Karlsson, R. M., Kircher, D. M., Shaham, Y., O'Donnell, P. Exaggerated cue-induced reinstatement of cocaine seeking but not incubation of cocaine craving in a developmental rat model of schizophrenia. Psychopharmacology. , 45-51 (2013).
- Augier, E., Vouillac, C., Ahmed, S. H. Diazepam promotes choice of abstinence in cocaine self-administering rats. Addiction biology. 17, 378-391 (2012).
- Cantin, L., et al. Cocaine is low on the value ladder of rats: possible evidence for resilience to addiction. PloS one. 5, (2010).
- Lenoir, M., Serre, F., Cantin, L., Ahmed, S. H. Intense sweetness surpasses cocaine reward. PloS one. 2, (2007).
- Spangler, R., et al. Opiate-like effects of sugar on gene expression in reward areas of the rat brain. Brain research. Molecular brain research. , 134-142 (2004).
- Rassnick, S., Pulvirenti, L., Koob, G. F. SDZ-205,152, a novel dopamine receptor agonist, reduces oral ethanol self-administration in rats. Alcohol. 10, 127-132 (1993).
- Carnicella, S., Yowell, Q. V., Ron, D. Regulation of operant oral ethanol self-administration: a dose-response curve study in rats. Alcoholism, clinical and experimental research. 35, 116-125 (2011).
- Augier, E., et al. Wistar rats acquire and maintain self-administration of 20 % ethanol without water deprivation, saccharin/sucrose fading, or extended access training. Psychopharmacology. , (2014).
- Macchia, T., et al. Ethanol in biological fluids: headspace GC measurement. Journal of analytical toxicology. 19, 241-246 (1995).
- Hodos, W. Progressive ratio as a measure of reward strength. Science. 134, 943-944 (1961).
- Williams, K. L., Broadbridge, C. L. Potency of naltrexone to reduce ethanol self-administration in rats is greater for subcutaneous versus intraperitoneal injection. Alcohol. 43, 119-126 (2009).
- Czachowski, C. L., Delory, M. J. Acamprosate and naltrexone treatment effects on ethanol and sucrose seeking and intake in ethanol-dependent and nondependent rats. Psychopharmacology. , 335-348 (2009).
- Stromberg, M. F., Volpicelli, J. R., O'Brien, C. P. Effects of naltrexone administered repeatedly across 30 or 60 days on ethanol consumption using a limited access procedure in the rat. Alcoholism, clinical and experimental research. 22, 2186-2191 (1998).
- Stromberg, M. F., Casale, M., Volpicelli, L., Volpicelli, J. R., O'Brien, C. P. A comparison of the effects of the opioid antagonists naltrexone, naltrindole, and beta-funaltrexamine on ethanol consumption in the rat. Alcohol. 15, 281-289 (1998).
- Gonzales, R. A., Weiss, F. Suppression of ethanol-reinforced behavior by naltrexone is associated with attenuation of the ethanol-induced increase in dialysate dopamine levels in the nucleus accumbens. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 18, 10663-10671 (1998).
- Biggs, T. A., Myers, R. D. Naltrexone and amperozide modify chocolate and saccharin drinking in high alcohol-preferring P rats. Pharmacology, biochemistry, and behavior. 60, 407-413 (1998).
- Beczkowska, I. W., Bowen, W. D., Bodnar, R. J. Central opioid receptor subtype antagonists differentially alter sucrose and deprivation-induced water intake in rats. Brain research. 589, 291-301 (1992).
- Cooper, S. J. Effects of opiate agonists and antagonists on fluid intake and saccharin choice in the rat. Neuropharmacology. 22, 323-328 (1983).
- Samson, H. H., Pfeffer, A. O., Tolliver, G. A. Oral ethanol self-administration in rats: models of alcohol-seeking behavior. Alcoholism, clinical and experimental research. 12, 591-598 (1988).
- Koob, G. F., Weiss, F. Pharmacology of drug self-administration. Alcohol. 7, 193-197 (1990).
- Schank, J. R., et al. The Role of the Neurokinin-1 Receptor in Stress-Induced Reinstatement of Alcohol and Cocaine Seeking. Neuropsychopharmacology : official publication of the American College of Neuropsychopharmacology. , (2013).
- Avena, N. M., Bocarsly, M. E., Rada, P., Kim, A., Hoebel, B. G. After daily bingeing on a sucrose solution, food deprivation induces anxiety and accumbens dopamine/acetylcholine imbalance. Physiology. 94, 309-315 (2008).
- Avena, N. M. The study of food addiction using animal models of binge eating. Appetite. 55, 734-737 (2010).
- Morgan, D., Sizemore, G. M. Animal models of addiction: fat and sugar. Current pharmaceutical design. 17, 1168-1172 (2011).
- Lenoir, M., Cantin, L., Vanhille, N., Serre, F., Ahmed, S. H. Extended heroin access increases heroin choices over a potent nondrug alternative. Neuropsychopharmacology : official publication of the American College of Neuropsychopharmacology. 38, 1209-1220 (2013).
- Augier, E., et al. The mGluR2 Positive Allosteric Modulator, AZD8529, and Cue-Induced Relapse to Alcohol Seeking in Rats. Neuropsychopharmacology : official publication of the American College of Neuropsychopharmacology. 41, 2932-2940 (2016).
- Bice, P. J., Kiefer, S. W. Taste reactivity in alcohol preferring and nonpreferring rats. Alcoholism, clinical and experimental research. 14, 721-727 (1990).
