Cue reaktivitet konceptualiseras som känslighet för signaler kopplade till droger upplevelser som bidrar till sug och återfall i avhållsamma människor. Cue reaktivitet är modellerad hos råttor genom att mäta uppmärksamhet orientering mot drog-associerade ledtrådar som resulterar i apéritivo strategi beteende i en cue reaktivitet test efter självadministrering och tvingade avhållsamhet.
Kokain användning sjukdom (CUD) följer en bana av repetitiva självadministrering under vilken tidigare neutrala stimuli få incitament värde. Cue reaktivitet, känsligheten för ledtrådar tidigare länkat med droger erfarenhet, spelar en framträdande roll i mänskliga begäret under abstinens. Cue reaktivitet kan bedömas som den uppmärksamhet orientering mot drog-associerade ledtrådar som är mätbar som apéritivo strategi beteende i såväl mänskliga som prekliniska studier. Detta dokument beskriver en bedömning av cue reaktivitet hos råttor utbildade att själv administrera kokain. Kokain självadministrering är parkopplad med en presentation av diskreta signaler som fungerar som luftkonditionering förstärka (dvs, huset ljus, stimulans ljus, infusion pumpen låter). Efter en period av avhållsamhet, hävstång pressar i kokain självadministrering ramen åtföljs av diskreta ledtrådar ihopkopplat med kokain infusion mäts som cue reaktivitet. Denna modell är användbart att utforska neurobiologiska mekanismer bakom cue reaktivitet processer, samt för att bedöma läkemedelsbehandlingar för att undertrycka cue reaktivitet och därför ändra återfall sårbarhet. Fördelarna med modellen är dess translationell relevans, och dess ansikte och förutsägande giltighetstider. Den primära begränsningen av modellen är att cue reaktivitet aktiviteten kan endast utföras sällan och får endast användas i kort varaktighet (t.ex., 1 timme), annars råttor att börja släcka hopkoppling av diskreta ledtrådar med kokain stimulans. Modellen är utdragbar till något positivt förstärkande stimulus parat med diskreta signaler; Trots särskilt gäller för narkotika missbruk, kan denna modell hålla framtida tillämpningar inom bland annat fetma, där välsmakande mat belöningarna kan fungera som positivt förstärkande stimuli.
Kokain användning sjukdom (CUD) följer en bana av repetitiva självadministrering under vilken tidigare neutrala stimuli få incitament värdet1. Cue reaktivitet är känsligheten för signaler tidigare länkat med droger erfarenhet, och det spelar en framträdande roll i mänskliga begäret2,3,4,5. Risken för progression till CUD, liksom återfall under abstinens, tros vara högre för individer som uttrycker hög känslighet för läkemedel-associerade cues6,7. Både miljömässiga sammanhang (t.ex., människor, byggnader, musikgenrer) och diskret drog-associerade stimuli (t.ex., grejor) blir associerade med kokain belöning; exponering för dessa ledtrådar kan utlösa förändringar i perifera fysiologi (t.ex.puls, hudens temperatur och hudens motståndskraft), hjärnans plasticitet och hjärnans funktionella anslutning2,8,9 ,10. Med andra ord, aktiverar återexponering för kokain-associerade signaler limbiska corticostriatal kretsar för att framkalla luftkonditionerade fysiologiska och subjektiva svaren som driver apéritivo tillvägagångssätt (drogsökande) beteende11,12 ,13,14,15.
Cue reaktivitet mäts med funktionell hjärnavbildning analyser är prediktiva för återfall sårbarhet hos försökspersoner med CUD16. Cue reaktivitet mätningar i djurmodeller tjänstgöra som ett surrogat mått för recidiv risk och kan utnyttjas för translationella studier. Således en läkemedelsbehandling att minskningar cue reaktivitet hos gnagare kan vara överförts som Återfallsprevention behandling i kliniska prövningar. Prekliniska modeller med nödvändiga translationell merit och prediktiva giltighet är särskilt viktigt eftersom det finns för närvarande ingen FDA-godkända läkemedelsbehandlingar för CUD17.
Gnagare självadministrering förfarandet är den gyllene standarden, translationell modell med prediktiva giltighet för mänskliga droger18 och kritiskt viktigt att förstå de molekylära och fysiologiska processer underliggande CUD. Svar –oberoende leverans av kokain resultat i distinkta beteende, molekylär och neurokemiska effekter i förhållande till svar –beroende av kokain exponering; t.ex., svar –oberoende kokain leverans frammanar betydligt högre dödlighet19. Dessutom neurokemiska konsekvenserna av avhållsamhet från svar –beroende av kokain självadministrering skiljer sig från dem som utlöses av avhållsamhet från svar –oberoende kokain leverans20, 21. således CUD modeller utifrån svarberoende leverans av kokain är överlägsen translationella modeller vid bedömningen av cue reaktivitet och associerade verkningsmekanismer.
I protokollet som beskrivs nedan, levereras kokain intravenöst genom en interna jugular kvarkateter. Dock har alternativa metoder att själv administrera läkemedel via oralt eller genom inandning rutter utvecklats. Ännu viktigare, kontroll gnagare leverans av drogen, liknande människor, via operant svar. Det finns därför hög överensstämmelse mellan narkotika själv administreras av gnagare och människa22. Prekliniska drog självadministrering nedanstående sysselsätter spaken pressning, förstärkt av drogen leverans, att motivera svarsfrekvensen högre än fordonskontroll. Drogsökande beteende är utbildad genom att para ihop ursprungligen ”neutral” cues (t.ex., en stimulus ljus eller tonen och kontextuella miljön där kokain självadministrering uppstår) med kokain infusion; dessa ledtrådar blivit konditionerat förstärka (för granskning: Cunningham & Anastasio, 201423). Efterföljande återexponering för kokain-associerade signaler utlöser drogsökande beteende i gnagare (dvsförsöker leverera kokain genom att trycka på spaken tidigare aktiva) samt sug och återfall i CUD försökspersoner24, 25 , 26 , 27.
Typiskt, prekliniska gnagare studier av drogsökande beteende efter kokain självadministrering utnyttja utrotning utbildning och/eller narkotika återanställning inom drug-associerade miljö28,29, 30 , 31 , 32. pressar på tidigare aktiva spaken, i avsaknad av drogen eller cue leverans, normalt utgör åtgärden för återställande efter utrotning33,34,35. Tvärtom, är cue reaktivitet drogsökande beteende bedömt följande påtvingad avhållsamhet utan föregående utrotning utbildning28,36,37,38,39 .
Resultatåtgärder och experimentella variablerna har noggrant valt och validerats för att analysera olika aspekter av neurobiologin drogsökande och återfall-liknande beteende, och det är väletablerat att neuroadaptations skiljer sig åt mellan modellerna med och utan utrotning utbildning 40,41,42,43. Dessutom ur translationell speglas gnagare utrotning utbildning inte i kliniska inställningar för CUD eftersom narkotikarelaterade ledtrådar inkluderar humör stater, platser och människor44; den unika kombinationen av dessa signaler är sannolikt inte tillgängliga i en klinisk miljö45,46,47. Gnagare modellen beskrivs häri fungerar alltså som en bättre parallell till människans villkor än många av modellerna som för närvarande finns tillgängliga.
Följande beskriver en validerad kokain självadministrering utbildning, påtvingad avhållsamhet och cue reaktivitet testprotokoll för råtta. Kortfattat, råttor implanteras med interna jugular katetrar, utbildade att själv administrera kokain eller koksaltlösning via ‘aktiv’ spaken press, och mottagandet av kokain eller saltlösning stimulans är parkopplad med diskret ljus och ljud ledtrådar som tjänar som betingad förstärka. Efter 14 dagar av kokain självadministrering, råttor utsätts för 30 dagar i påtvingad avhållsamhet och ett efterföljande 60-min cue reaktivitet prov i som spaken pressning mäts. Cue reaktivitet testet är ett surrogat mått för kokain återfall sårbarhet hos människor.
Exponering för läkemedel-parat cues och fysiologiska förändringar som svar på dessa cues16 är associerade med återfall,11,16 och kokain cue reaktivitet testet anställd ovan contingently presenterar kokain-parat ledtrådar i den avsaknad av läkemedel; Således fungerar drogsökande beteende i form av tidigare aktiva spaken pressar som ett mått på återfall sårbarhet. Cue reaktivitet protokollet beskrivs häri är ett prekliniska…
The authors have nothing to disclose.
Alla beteendemässiga testning utfördes i University of Texas Medical Branch (CD) gnagare In Vivo bedömning (RIVA) kärnan, regisserad av Dr Kelly Dineley och inrymt i Center för beroendeforskning, regisserad av Dr Kathryn Cunningham. Stöd för detta arbete kom från Peter F. McManus Charitable Trust, National Institute of Environmental Health Sciences Center för miljötoxikologi vid Fabianfrostensson (T32ES007254), Institutet för translationell vetenskaper på CD (UL1TR001439), Mitchell Center för neurodegenerativa sjukdomar och centrum för beroendeforskning vid Fabianfrostensson (DA007287, DA070087 och pilotstudie medel).
Equipment | |||
Catheter Tubing: 0.50mm ID x 0.94mm OD x 0.2mm width | Fisher Scientific, Hampton, NH, USA | 11-189-15A | 1/experiment |
Cue Light | Med-Associates Inc. St. Albans, VT, USA | ENV-229M | 2/operant chamber |
Guide Cannulae (22 gauge, pedestal size-8mm, cut length 11 mm, 5 mm above the pedestal) | Plastics One, Roanoke, VA, USA | 8IC313G5UPXC | 1/rat |
House Light | Med-Associates Inc. St. Albans, VT, USA | ENV-227M | 1/operant chamber |
Infusion Pump | Med-Associates Inc. St. Albans, VT, USA | PHM-100 | 1/operant chamber |
Levers | Med-Associates Inc. St. Albans, VT, USA | ENV-110M | 2/operant chamber |
Liquid Swivels | Instech, Plymouth Meeting, PA, USA | 375/22 | 1/operant chamber |
MED-PC Package with Infusion Pump Software | Med-Associates Inc. St. Albans, VT, USA | SOF-735 (infusions software SOF-700RA-10 version 1.04) | 1 |
Metal Spring Leash | Plastics One, Roanoke, VA, USA | C313CS/SPC | 1/operant chamber |
Needle (23g, 1 in) | Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ, USA | 305193 | 1/operant chamber |
Nitex Mesh (6/6 woven mesh sheet, 12"x12", 500 microns thick, 38% Open Area) | Amazon, Seattle, WA, USA | CMN-0500-C, B000FMUNE6 | ~1 sheet/100 rats |
PCI Interface Package | Med-Associates Inc. St. Albans, VT, USA | DIG-700P2-R2, MED-SYST-16 | 1/16 operant chambers |
Power Supply for Interface Modules | Med-Associates Inc. St. Albans, VT, USA | SG-6510D | 1/16 operant chambers |
Sound-attenuating Cubicle | Med-Associates Inc. St. Albans, VT, USA | ENV-018V | 1/operant chamber |
Syringes, 10 mL Luer-Lok™ tip | Fisher Scientific, Hampton, NH, USA | 14-827-52 | 1 case/experiment (1/operant chamber) |
Tygon Tubing for flushes: 0.51mmID x 1.52mmOD 0.51mm thick x 152.4m | Fisher Scientific, Hampton, NH, USA | 14-170-15B | 1/experiment |
Chemicals | |||
Acepromazine (10mg/mL) | Henry Schein (Animal Health), Melville, NY, USA | 003845 | ~0.5mg/rat* |
Acraweld Repair Resin | Henry Schein (Dental), Melville, NY, USA | 1013959 | 1/experiment |
Altalube (ophthalmic ointment) | Henry Schein (Dental), Melville, NY, USA | 6050059 | 1/experiment |
Cocaine | NIDA North Bethesda, MD, USA | N/A | ~350mgs/rat for whole experiment*; requires DEA License |
Heparin (10,000 USP units/10 mL) | SAGENT Pharmaceuticals, Schaumburg, IL, USA | NDC 25021-400-10 | 1/experiment (~21 units/rat*) |
Jet Liquid | Henry Schein (Dental), Melville, NY, USA | 1256401 | 1/experiment |
Ketamine (100mg/mL, 10mL) | Henry Schein (Dental), Melville, NY, USA | 1049007 | ~15mg/rat*; requieres DEA license |
Methohexital Sodium (Brevital®, 500 mg/50 mL) | Patterson Dental, Saint Paul, MN, USA | 043-5461 | 1/experiment; requires DEA License |
Saline (0.9%, USP) | Baxter, Deerfield, IL, USA | 2B1307 | 1 case/experiment |
Streptokinase from β-hemolytic Streptococcus (Lancefield Group C) ≥3,000 units/mg | Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA | S3134-250KU | 1 vial/experiment (~1.5mg/rat/experiment*) |
Ticarcillin Disodium Salt | Fisher Scientific, Hampton, NH, USA | 50-213-695 | ~4 vials/exeriment or purchase the 25g vial cat.# 50-489-093 (~150mg/rat/experiment*) |
Xylazine (100mg/mL) | Henry Schein (Animal Health), Melville, NY, USA | 033198 | ~3mg/rat* |
*Assumes rat age is that described in the protocol, rats self-administer for 14 days, and flushes occur for 21 days. |