Summary
Detta protokoll beskriver en ny och effektiv metod för att snabbt initiera operant svarar för etanol i råttor, i motsats till standardmetoder, inte kräver vatten deprivation eller sackarin / sackaros bleknar att initiera svara.
Abstract
Operant orala självadministreringsmetoder används vanligen för att studera de förstärkande egenskaperna hos etanol i djur. De standardmetoder kräver sackarin / sackaros blekning, vattenbrist och / eller förlängd utbildning för att initiera operant svara på råttor. Detta dokument beskriver en ny och effektiv metod för att snabbt initiera operant svarar för etanol som är bekvämt för praktiker och kräver inte vatten förlust eller sackarin / sackaros blekning, vilket eliminerar potentiella FÖRVÄXLA att använda sötningsmedel i etanol operanta självadministrationsstudier. Med denna metod, Wistarråttor förvärva typiskt och bibehålla självadministrering av en 20% etanollösning i mindre än två veckors utbildning. Dessutom är blodetanolkoncentrationer och belöningar positivt korrelerade för en 30 min självadministrering session. Dessutom naltrexon, en FDA-godkända läkemedel för alkoholberoende som har visat sig undertrycka etanolsjälvadministrationhos gnagare, dosberoende minskar alkoholintag och motivation att konsumera alkohol för råttor själv administrerar 20% etanol, vilket validerar användningen av denna nya metod för att studera de förstärkande egenskaperna hos alkohol hos råttor.
Introduction
Utvecklingen av djurmodeller för att studera de förstärkande effekterna av läkemedel har visat sig vara ett viktigt verktyg för att studera människans narkotikamissbruk. Mer specifikt är operant självadministrering en allmänt använd beteende modell som är en av de mest effektiva sätten för att bedöma de positiva förstärkande effekterna av en oralt konsumeras etanollösning. En tidig problem med att utveckla en sådan modell var den primära obehaglig smak av höga koncentrationer av etanol för de flesta gnagare, ett fenomen som även delas i människor med liten eller ingen erfarenhet av alkohol 1. Ett standardprotokoll för att övervinna denna barriär kräver vattenbrist och / eller sackarin eller sackaros blekning i inköp och underhåll av självadministrering. Dessa två tillvägagångssätt är inte fördelaktiga. De kräver långa perioder av utbildning för att helt enkelt initiera svara för etanol och få en relativ framgång för förvärvet. Användningen av sötningsmedel införs också en potentiell bias itolkningen av självadministrering data. Dessa begränsningar gäller inte följande protokoll.
I korthet, Samson och kollegor 2 har visat att lösa etanol i en söt lösning av 20% sackaros och sedan bleknar ut sötman över 4 veckors utbildning som krävs för att initiera svarar för 10% etanol i vatten. Vidare är tillförlitlig etanol intag uppnås vanligen i 6 till 8 veckor 1-3. Detta tillvägagångssätt är mycket problematiskt. För det första krävs det längre perioder av träning innan utredare kan börja mäta etanolsjälvadministration. Däremot kräver intravenös självadministrering av kokain eller heroin 0 - 1 dagar före drogutbildning på en livsmedels leverera spaken i livsmedels begränsad djur och stabil svara för drog uppnås ofta i 10 - 12 dagar 4,5. En annan begränsning med denna metod är det faktum att sackarin och sackaros är mycket givande till råttor och framkallar hjärnaktiveringsmönster similar till droger, alltså införa möjligheter till blandar ihop i etanol egen administration studerar 6-9. Slutligen, råttor förvärvar självadministrering av en etanollösning med den här metoden visar variationen i förvärv och svarsfrekvensen 1,10, med en betydande andel av råttor genomgående uteslutna från experiment på grund av misslyckade förvärv och / eller otillräcklig svarsfrekvens.
Däremot med detta protokoll presenterar vi en enkel men effektiv metod för förvärv och underhåll av oral självadministrering av en 20% etanol i vattenlösning som inte kräver vatten förlust, sackaros / sackarin blekning eller utökad tillgång utbildning. En nyligen genomförd undersökning visade att självadministrering för oral etanol visar en inverterad U-formad dos-responskurva med högsta etanolintag under självadministrering vid en etanolkoncentration 20%, vilket ger en logisk grund för att välja 20% etanollösning i vår experimental konstruktion 11.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alla förfaranden genomförs i enlighet med NIH Guide för skötsel och användning av försöksdjur.
1. Animal Care och bostads
- Vid ankomst i kolonin, hus manliga Wistar-råttor som vägde 200-225 g vid ankomsten i par i en temperatur (21 ° C) och fuktighet-kontrollerad miljö med en omvänd 12 h ljus-mörker-cykel.
Obs! Beroende på den logiska grunden för experimenten, kan råttor hållas individuellt. - Tillåta råttorna acklimatisera till vivarium och ljuset nivå om minst en vecka före start av experimentet och hantera dem dagligen. Väg djuren en gång per vecka.
- Ge råttor fri tillgång till chow och kranvatten under hela experimentet (vatten deprivation är inte nödvändigt för att initiera svara 12). Genomföra alla beteendetestning under den mörka fasen av ljus-mörker-cykel i en mörk test rummet.
Obs: Även om vi rutinmässigt använder unga vuxna Wistar-hanråttor (postnatal dagar 62 - 65), detta protocol kan teoretiskt vara lämplig för att undersöka andra stammar av råttor, liksom kön och / eller åldersskillnader.
2. Operant Träning
- Genomför alla beteendeträning och testning i identiska operanta kammare som mäter 30,5 x 29,2 x 24,1 cm och innehållande gallergolv och avfallspannor kantas av sängkläder (byte mellan djur för att minska luktsignaler), inrymt i ljuddämpande skåp utrustade med frånluftsfläktar för ventilation .
Obs: Råttor tränas av operant konditione från dag ett av utbildning (ett svar på en spak är nödvändig för att erhålla en förstärkare) mellan + 1 h och + 8 h i mörker. Det finns ingen i förväg exponering för alkohol, eller mat eller vätska formning före alkohol utbildning. - Utrusta varje operant kammare med stimulans ljus, sprutpumpar och två infällbara spakar placerade i sidled till en flytande kopp kärl. Gränssnitts kammare och kontroll av en dator med lämplig mjukvara.
Notera:De flesta leverantörer kommer att ge självadministrationspaket som innehåller alla nödvändiga komponenter samt programvara och gränssnitt som är nödvändiga för att styra kamrarna. - Skriv en operant konditione program som initierar fixerat förhållande (FR) schema för 20% etanol förstärkning (en operant schema där ett svar förstärks först efter ett visst antal svar) enligt tillverkarens anvisningar. Till exempel, i ett fast förhållande 1, råttor måste producera ett svar för att erhålla en förstärkare (se Supplemental Code Filer för ett exempel på en FR1 program). Kör följande kommandon.
- Sträcker sig två spakar för att markera början av sessionen och att signalera alkoholens tillgänglighet.
Obs: En spak tryck på spaken i samband med etanol (aktiv) belönas genom leverans av en volym av 100 mikroliter av 20% etanol i vatten i angränsande dricka väl och initierar en samtidig 5-s time-out period signaleras av belysning avcue-ljus ovanför spaken. Cue-ljus introduceras på dag ett av utbildningen. - Under avstängningstiden, rekord svarar trots att den inte har några schemalagda konsekvenser. Spela in svar på den andra spaken (inaktiva) trots att de aldrig har beteende konsekvenser. Obs: Den inaktiva spaken fungerar som en kontroll för att bedöma icke-specifik beteende.
- Registrera antalet svar på den aktiva spaken (svarsfrekvens) och antalet 20% etanol belöningar intjänade.
- Efter 30 min har förflutit, dra tillbaka de två spakarna för att signalera slutet av sessionen och att signalera slutet av alkohol tillgänglighet.
- Spara och arkivera alla data.
- Sträcker sig två spakar för att markera början av sessionen och att signalera alkoholens tillgänglighet.
- Innan du startar träningspasset, kontrollera en väl fungerande alla enheter i varje operant kammare (infällbara spakar, vätska dispenser).
- Förbered 20% volym / volym etanol-lösning från 190 Proof (95%) etanol utspätt i kranvatten.
Obs: Etanol lösning kan förvaras i rumstemperatur. beroendepå tillverkaren, kan aktieetanollösningar vara upp till 99,98%. Observera också att även i de flesta publicerade manuskript, är etanolkoncentrationer vanligen presenteras som volym / volym, kan vissa presentera dem som vikt / volym. - Fyll sprutan med etanollösning 20% och se till att det inte finns några läckor eller luftbubblor i infusionslinjerna. pressa manuellt en liten volym etanol genom infusionsslangar för att se till att etanol korrekt kommer att levereras in i behållaren från den första förstärkta svar. Torka behållaren med en pappershandduk och se till att den är tom innan sessionen.
- Ladda programvaran som styr FR schema för 20% etanol förstärkning
- Tåg operant- och läkemedelsnaiva råttor under FR1 schema att själv administrera 20% etanol utan vatten deprivation under 30 min sessioner.
- Transportera råttorna från terrariet till provningsrummet med hjälp av en transport bur.
- Tilldela varje råtta till en kammare.Ta varje enskild råtta från en transportkasse och placera den i den tilldelade självadministrering kammaren.
- Försök att hålla betingelserna för experimentet konsekvent varje dag. Därför alltid testa råttor i samma självadministrering kammare vid ungefär samma tid varje dag.
- Starta programmet som initierar FR1 schema för 20% etanol förstärkning.
- I slutet av sessionen, ta bort råttorna från självadministrations kammare och återföra dem till terrariet.
- För att manuellt bekräfta att alkohollösningen konsumeras av djuren, använd en pappershandduk och kontrollera om behållaren torkas. Alternativt kan man använda ett eller två ml spruta och samla upp vätskan som finns kvar i behållaren för att uppskatta den volym som inte förbrukas.
Obs! För en mer exakt mätning (men också dyrare), är det möjligt att utrusta varje kammare med en lickometer system anslutet till vätskekoppbehållaren som gör en exakt räkning av slickas producerad av råttorna under självadministrering session. - Rengöra väggar och gallergolvet av varje kammare med en yta desinfektionsmedel.
- Efter användning, bibehålla de infusionsslangar genom att rengöra dem med en 70% etanollösning. När den inte används, sätt på locket för att undvika mögel och damm.
- Efter varje session, samla in och analysera data som genereras. Närmare bestämt beräknar det genomsnittliga antalet aktiva hävarmspressar, det genomsnittliga antalet alkohol belöningar som erhållits såväl som det genomsnittliga antalet inaktiva hävarmspressar.
Obs! I de flesta papper är alkoholkonsumtion också presenteras som etanolintag i g / kg (kroppsvikt). Etanol intag kan beräknas med hjälp av följande formel:
Med volym konsumeras (ml) - Antalet belöningar intjänade ± enhetlig volym / belöning och täthet av etanol vid rumstemperatur - 0,789 g / ml.
Till exempel, om en råtta som vägde 400 g tjänade 20 rewards av 20% volym / volym etanollösning:
- Genomför sessioner 5/6 dagar i veckan fram till stabilisering av prestanda (definierad som minst 15 sessioner och ingen förändring är större än 15% av det totala antalet belöningar intjänade under de senaste 3 sessioner).
Obs! När råttor har nått en stabil baslinje på FR1, kan operant beting programmet ändras enligt tillverkarens anvisningar för att öka antalet svar som krävs för att erhålla en alkohol belöning. Den fasta-förhållandet kan t ex ökas till FR2 eller FR3 för att minimera oavsiktlig förstärkning. - Mäta blodetanolkoncentrationer:
- För att bekräfta att de belöningar som erhållits i en självadministrering session konsumeras av råttorna, mäta blodetanolkoncentrationer efter självadministrering. När råttor har nått en stabil baslinje, samla blod från den laterala svansvenen omedelbart eftersessionen. Infoga en 23 G nål in i blodkärlet och samla 50 | il blodprov med användning av ett kapillärrör.
- Överför 50 mikroliter blodprov till 10 ml headspace ampuller och tillsätt 50 | il av 1: 1000 isopropylalkohol som intern standard. Bered en standardkurva 10 till 300 mg / dl från etanol standarder. Processprover med headspace-prov med en kromatografikolonn 13 enligt tillverkarens inställningar.
- progressiv förhållande
- Använd progressiva förhållandet (PR) scheman för att bedöma motivationen hos djuren att konsumera en belöning 14. PR är en operant schema där antalet svar för att få en förstärkare ökar gradvis (med andra ord, råttor måste arbeta hårdare för varje efterföljande belöning).
Obs: I motsats till FR sessioner, en PR-session är inte tidsinställda och kommer endast att avslutas en gång 30 min har förflutit utan ett fullständigt förhållande.- Placera råttor i deras tilldelade operanta rutor och tillåtadem att svara för 20% etanol under en PR-schema för förstärkning: Förvara alla experimentella betingelser identiska med de som används i FR schemat (se steg 2,3), förutom att öka kravet på svar eller kostnad inom period (dvs antalet hävarmspressar krävs på den aktiva spaken för att ta emot en enda etanol belöning) i enlighet med följande formel: 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 24, 28, 32 ... Notera: ett exempel på den PR-programmet tillhandahålls i Supplemental kodfiler avsnitt.
- Avsluta PR session när 30 minuter har gått utan en belöning.
Obs: Brytpunkten definieras som det senast avslutade kravet svar under PR sessionen.
- Använd progressiva förhållandet (PR) scheman för att bedöma motivationen hos djuren att konsumera en belöning 14. PR är en operant schema där antalet svar för att få en förstärkare ökar gradvis (med andra ord, råttor måste arbeta hårdare för varje efterföljande belöning).
3. Testa prediktiv validitet av en Operant Modell av alkohol Självadministration
Obs! När råttor har förvärvat en stabil självadministrering baslinjen (se steg 2), är det möjligt att bedöma prediktiv validitet av modellen avtesta effekten av naltrexon, en för närvarande FDA-godkända läkemedel för alkoholberoende att minska 20% etanol självadministrering. Vi rekommenderar att du gör detta test på högsta FR uppnås under träning (FR2), när svaren är tillförlitligt hög. När prediktiv validitet har fastställts, kan modellen användas för att utvärdera nya läkemedelskandidater.
- Innan testdagen ger råttor subkutana injektioner av saltlösning 30 minuter före självadministrations sessioner för att vänja dem till insprutnings under minst två på varandra följande självadministrations sessioner eller tills svara för etanol påverkas inte av saltlösning injektioner (definierade som ingen förändring mer än 15% av det totala antalet intjänade under de senaste 2 sessioner belöningar).
- Upplösa naltrexon i saltlösning och justera pH för att nå neutralitet för att underlätta injektionerna till djuren. Injicera läkemedlet vid en volym av 1,0 ml / kg 30 min före en session med hjälp av subkutan administrering. Obs! Literratur ger goda belägg för en dos val mellan intervallen 0,1 - 1 mg / kg, så 0,1, 0,3 och 1 mg / kg används i detta protokoll.
Obs: Forskning visar användning av både subkutana och intraperitoneala administrationsvägar för naltrexon, även om deras styrka kan skilja med subkutan injektion är 30 gånger mer potent att intraperitoneala injektioner 15. Av denna anledning rekommenderar vi att du använder subkutant eftersom användningen av denna väg för injicering av naltrexon har validerats och replikeras av olika laboratorier i ett koncentrationsområde mellan 0,1 och 1 mg / kg 12,15,16. - Under testdagen injicera råttor i en balanserad / slumpvis ordning i en mellan-patienter design i en av de fyra naltrexon doseringscykler (0, 0,1, 0,3 och 1 mg / kg) 30 minuter före självadministrering session.
- Mellan varje doseringscykel, tillåter råttor för att urtvättning av läkemedlet med ett minimum av två på varandra följande självadministrationstillfällen eller tills att svara företanol är tillbaka till baslinjen. Notera: Som ett resultat, vid slutet av testet, alla råttor har injicerats med var och en av de fyra doser.
- Efter denna fas, välja den mest effektiva dosen (1 mg / kg) och testa effekten av naltrexon på motivation djuren att konsumera alkohol med hjälp av en progressiv förhållande schema (se steg 2,12).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Figur 1 visar representativa självadministrering beteende operant- och läkemedelsnaiva Wistar råttor (åtta olika kohorter uppgående till totalt 239 råttor) tränas på en FR1 schema att själv administrera 20% etanol utan vatten deprivation eller sackarin / sackaros fading under 30-minuters sessioner. Med detta protokoll, råttor initiera spaken trycka för att få en etanol belöning mycket snabbt, redan få mer än 10 belöningar under de första sessionerna (Figur 1A). De når stabila svarande priser på den aktiva spaken pass 10 av självadministration, få ett medelvärde på 23,7 ± 0,7 belöningar på FR1 (Figur 1B), vilket motsvarar en genomsnittlig etanol intag av 0,86 g / kg.
Figur 2 visar effekterna av olika doser av naltrexon på alkohol egenadministration. För att bedöma prediktiv validitet av endjurmodell av etanol söker, effekten av naltrexon, en för närvarande FDA-godkända läkemedel för alkoholberoende, bör kontrolleras på en grupp av djur tränade under en förlängd fast förhållande-3 (FR3) förstärkningsschema. En behandling med naltrexon förväntas ge en dosberoende sänkning av alkoholsjälvadministrering (Figur 2A och 2B) samt en minskad motivation att erhålla alkohol utvärderas med hjälp av en progressiv förhållande schema (figur 2C).
Figur 1: Wistar råttor förvärva och bibehålla självadministrering av 20% etanol. A: Mean belöningar (± SEM) tjänat under 30 min självadministrationstillfällen (FR1, förvärv fas) av 20% etanol (n = 239 råttor). B: Mean belöningar som erhållits under 30 min själv administration sessioner (FR1, FR2, stabilfas) 20% (n = 239 råttor). C: betyda aktiva och inaktiva spaken pressar (± SEM) genomförda under 30 minuter själv administration sessioner (FR1, FR2, stabil fas) på 20% (n = 239 råttor). D: Antal belöningar intjänade under en 30 min självadministrering session mot BEC (mg / dl) (n = 36 råttor, R2 = 0,67, p <0,001). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: Naltrexon minskar både självadministrering och motivation att konsumera alkohol. A: Genomsnittlig aktiva hävarmspressar (± SEM) avslutades under en 30 min självadministrering session (FR3) av 20% etanol efter antingen saltlösning eller naltrexon behandling (0,1, 0,3 eller 1 mg / kg) i Wistar-råttor (n = 16) (** = p <0,01,*** = P <0,001). B: Mean belöningar (± SEM) intjänande under en 30-minuterssjälvadministrering session (FR3) av 20% etanol efter antingen saltlösning eller naltrexon behandling (0,1, 0,3 eller 1 mg / kg) i Wistar-råttor (n = 16) ( ** = p <0,01, *** = p <0,001). C: Medel brytpunkt (± SEM) nås under en PR-session 20% etanol efter antingen saltlösning eller naltrexon behandling (1 mg / kg) i Wistar-råttor (n = 16) (* = p <0,05). D: Antal belöningar (± SEM) intjänande under en PR-session 20% etanol efter antingen saltlösning eller naltrexon behandling (1 mg / kg) i Wistar-råttor (n = 16) (* = p <0,05). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Med detta protokoll presenterar vi en ny metod för att förvärva och bibehålla en stabil oral självadministrering av 20% etanol i råttor, i motsats till klassiska modeller etanol självadministration, inte kräver användning av vattenbrist, utökad tillgång utbildning, eller sackarin / sackaros fading 12. Dessutom naltrexon, en för närvarande FDA-godkända läkemedel för alkoholberoende, minskar framgångsrikt alkohol egenadministration och motivation att konsumera alkohol av Wistar råttor tränade med detta protokoll. Detta resultat ger en viktig farmakologisk validering av protokollet som det är i överensstämmelse med tidigare rapporter som visar att naltrexon är effektiv för att minska alkoholkonsumtionen i icke-beroende råttor 16-18. Naltrexon är en opiat-receptorantagonist som har visat lovande resultat i både djurmodeller av alkoholintag och kliniska prövningar. I djurmodeller, är effektiv för att minska alkoholkonsumtionen och själv en naltrexonadministrationens i icke-beroende djur 16,17,19, utan att påverka icke-specifik beteende (inaktiva hävarmspressar) 12. Det har också visat sig vara effektiva i att reducera matkonsumtionen. Till exempel, det med framgång minskar råttans vätskeintag av både en söt icke-kalori lösning av sackarin samt ett mycket välsmakande och kalorichokladdryck 20. Naltrexon minskar också sackaros självadministrering 16, vattenintag efter vatten deprivation 21, samt sackarin val i en två-flaska val inställning 22. Alla tillsammans, indikerar dessa resultat att naltrexon förmodligen inte påverkar alkohol svarar genom att modulera kalorivärdet av flytande förstärkare, men mer sannolikt genom att minska den omedelbara givande värde av alkohol.
Finns det flera viktiga fördelar med denna modell. För det första är förvärvet perioden snabbare än med tidigare paradigm. Råttor når aktiva spaken angelägna priser för relevant leVels etanol 23 i en vecka. Socker-fading baserade paradigm nödvändigt sex till åtta veckor av att testa att producera tillförlitlig etanolintag 1,3, vilket slösar värdefull tid och resurser. För det andra eliminerar denna modell markant minskning av etanolkonsumtion allmänt sett efter avlägsnande av sötningsmedel, därför möjligen minskar graden av förslitning i etanol egen administration studerar 24. Åtta olika grupper av råttor som uppgår till totalt 239 operant- och läkemedelsnaiva Wistar råttor kördes med hjälp av detta protokoll och endast 9 uppfyller kriterierna för att inte skaffa självadministrering (definierad som minst 10 aktiva hävarmspressar under de senaste tre stabiliserad fast förhållande 1 sessioner). Således, denna nya utbildning protokoll ger en imponerande framgångsrika förvärvet på 96%. Med detta protokoll, råttor nådde robusta svarande priser i mindre än två veckor, vilket resulterar i en genomsnittlig etanol intag av 0,86 g / kg. Denna konsumtionsnivå är ekvivalent medde nås av råttor tränade med sackaros / sackarin blekning förfaranden som vanligtvis uppnått en genomsnittlig förbrukning mellan 0,5 och 0,8 g / kg 1,2,23,25.
Dessutom förenklar denna modell tolkningen av etanol självadministrationsstudier genom att ta bort blandar ihop på grund av de inneboende givande egenskaperna hos sackarin och sackaros i råttor. De potentiella beroendeframkallande egenskaper mat belöningar och särskilt av välsmakande livsmedel såsom socker har varit föremål för intresse under de senaste åren och slutligen understryka behovet av en mer specifik modell av etanol självadministrering. Till exempel finns det bevis för att stödja idén att sackaros kan i sig vara beroendeframkallande hos råttor, som råttor visar beteenden såsom hetsätning, söker, och tillbakadragande som svar på överdriven sackaros intag 26-28. Dessutom, sackaros och sackarin är mer förstärkning än droger som kokain och opiater 6-8,29 och dessa sötningsmedelförändra Fos-aktivering i hjärnregioner, inklusive nucleus accumbens på ett sätt som liknar etanol och andra missbruksdroger 9. Slutligen är denna modell lämplig för att studera djurmodeller för läkemedels återfall. Vi har tidigare visat att djur tränade med hjälp av detta förfarande kunde kraftigt släcka deras svar för alkohol 12, i likhet med vad som brukar erhålls med klassiska modeller etanol självadministrering 25. Dessa djur kan sedan återinföras genom att använda en stressfaktor 12 eller genom att återinföra en kö ljus 30.
Etanol är en ambivalent läkemedel, som utövar givande och aversiva egenskaper. Det anses allmänt att den primära obehaglig smak av etanol är ett stort hinder för att uppnå en stabil självadministration i de flesta gnagare, speciellt vid höga koncentrationer 1. Emellertid ett studie som undersökte smak reaktivitet i råttor av ett brett spektrum av etanolkoncentrationer (från 5 till 40% v / v) surprisingly funnit att antalet hedoniska, men inte aversiva, orofaciala responser tenderar att öka med högre etanolkoncentrationer 31. Dessutom med upprepad exponering för alkohol, antalet aversiva orofaciala svar minskade när råttor utsattes för höga etanolkoncentrationer (20 till 40% v / v) medan den var oförändrad med lägre koncentrationer (5-10% v / v). På liknande sätt, råttor som hade en samtidig operant tillgång till två etanollösningar 23 reagerade mer för de högre koncentrationer (20 eller 40% volym / volym) än den nedre (10% volym / volym, den koncentration som till största delen används i sackaros / sackarin fädande förfarande) och självadministration för oral etanol visar en inverterad U-formad dos-responskurva med högsta etanolintag under självadministrering på en 20% etanolkoncentration 11. Dessa data indikerar att högre koncentrationer av etanol kan vara mer givande och mindre obehaglig för råttor, förklarar varför råttor förvärva självadministrering av 20% etanol i our protokoll utan behov av etanol före exponering eller sackaros / sackarin blekning förfarande.
Det är dock viktigt att notera att denna modell inte producerar eskalerade nivå av etanol självadministrering och höga etanolblodkoncentrationer. Därför behöver denna modell inte framkalla fysiskt beroende hos råttor och bör kombineras med andra modeller om målet med experimentet är att inducera överdriven alkoholkonsumtion hos gnagare.
Som med många beteende uppgifter, är den första kritisk parameter för att hålla villkoren för experimentet så konsekvent som möjligt varje dag. Närmare bestämt bör råttor alltid testas i samma självadministrering kammaren. Sessionen ska inträffa samtidigt (± 30 min) under hela experimentet. Konfigurationen av kammaren (se steg 2.2) bör var oförändrad. Under självadministration utbildning, kan de första sessionerna vara kritisk. Särskild uppmärksamhet bör ägnas åt the läkemedelstillförsel slang, flytande kopp kärl, spaken och sprutpumpar. Det är viktigt att etanol är korrekt levereras i behållaren från den första förstärkta svar som alla fel kan försena eller försämra förvärv av etanol självadministrering.
Sammanfattningsvis, den nya modellen av utbildnings råttor för operant självadministrering av oral alkohol beskrivs i detta protokoll avsevärt förbättrar effektiviteten genom att minska utbildningstiden och samtidigt öka förvärvstakten, förenklar den totala förfarande samt tolkningen av resultaten, och valideras som en god modell av etanol dricka av naltrexon experiment. Detta protokoll är lämpligt för att undersöka givande och motiverande egenskaper av alkohol i råttor och kan kombineras med klassiska operant själv administrativa förfaranden som återanpassningar modeller för att bedöma den neurala grunden för etanol sökande beteende.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har ingenting att lämna ut.
Acknowledgments
Detta arbete stöddes av svenska Vetenskapsrådet.
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).
