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Neuroscience

Un protocolo para medir la reactividad de Cue en un modelo de rata de trastorno de uso de cocaína

Published: June 18, 2018 doi: 10.3791/55864
Automatic Translation
*1,2,3, *1,4,5, 1,6, 1,6, 1,6, 1,6, 1,3,4
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

Summary

Reactividad de CUE se conceptualiza como la sensibilidad a las señales vinculadas con experiencias de consumo de drogas que contribuyen al deseo y la recaída en seres humanos abstinentes. Reactividad de CUE está modelada en ratas por medida atencional orientación hacia estímulos asociados a drogas que se traduce en comportamiento de acercamiento apetitivo en una prueba de reactividad localización tras la administración por cuenta propia y forzada abstinencia.

Abstract

Trastorno de uso de cocaína (CUD) sigue una trayectoria de autoadministración repetitiva que previamente estímulos neutros ganan valor incentivo. Reactividad de CUE, la sensibilidad a las señales previamente vinculado con la experiencia de consumo de drogas desempeña un papel prominente en deseo humano durante la abstinencia. Reactividad de CUE puede evaluarse como la orientación atencional hacia señales asociada a drogas que es mensurable como comportamiento de acercamiento apetitivo en estudios preclínicos y humanos. En este documento se describe una evaluación de la reactividad de cue en ratas entrenados para autoadministrarse cocaína. Autoadministración de cocaína se empareja con la presentación de señales discretas que actúan como reforzadores condicionados (es decir, casa, estímulo luz, sonidos de bomba de infusión). Tras un periodo de abstinencia, prensas de palanca en el contexto de la autoadministración de cocaína acompañado de las señales discretas apareadas previamente con infusión de cocaína son medidas de reactividad de cue. Este modelo es útil para explorar los mecanismos neurobiológicos subyacentes procesos de reactividad de cue, así como para evaluar farmacoterapias para suprimir la reactividad de cue y por lo tanto, modificar la recaída vulnerabilidad. Ventajas del modelo incluyen su relevancia traslacional y su cara y validez predictiva. La principal limitación del modelo es que la tarea de reactividad localización sólo puede realizarse con poca frecuencia y sólo debe utilizarse en corta duración (ej., 1 hora), de lo contrario las ratas comenzará a apagar la sincronización de las señales discretas con el estímulo de la cocaína. El modelo es extensible a cualquier estímulo positivo refuerzo con señales discretas; Aunque particularmente aplicable a drogas de abuso, este modelo puede tener futuras aplicaciones en campos tales como la obesidad, donde alimentos palatables recompensas pueden actuar como positivamente reforzando estímulos.

Introduction

Trastorno de uso de cocaína (CUD) sigue una trayectoria de autoadministración repetitiva que previamente estímulos neutros obtener incentivos valor1. Reactividad de CUE es la sensibilidad a las señales previamente vinculado con la experiencia de consumo de drogas y desempeña un papel prominente en el deseo humano2,3,4,5. El riesgo de progresión a la coalición, así como la recaída durante la abstinencia, se cree que ser mayor para los individuos que expresan alta sensibilidad a estímulos asociados a drogas6,7. Contextos ambientales (p. ej., personas, edificios, géneros de la música) y discretos estímulos asociados a drogas (p. ej., parafernalia) se relacionaron con la recompensa de cocaína; la exposición a estos estímulos puede desencadenar cambios en la fisiología periférica (p. ej., ritmo cardíaco, temperatura de la piel y resistencia de la piel), plasticidad cerebral y cerebro conectividad funcional2,8,9 ,10. En otras palabras, la exposición a señales asociadas de cocaína activa circuitos límbicos corticoestriatal para evocar respuestas fisiológicas y subjetivas condicionadas que apetitivo enfoque (búsqueda de droga) comportamiento11,12 ,13,14,15.

Reactividad de referencia medida con análisis de la proyección de imagen funcional del cerebro es predictiva de recaída vulnerabilidad en sujetos con CUD16. Las mediciones de la reactividad de CUE en modelos de roedores sirven como una medida sustituta para riesgo de recaída y pueden ser aprovechados para estudios traslacionales. Por lo tanto, un tratamiento farmacológico que disminuye reactividad cue en roedores puede ser llevado adelante como tratamiento de prevención de recaídas en ensayos clínicos en humanos. Modelos preclínicos con el necesario mérito traslacional y validez predictiva son especialmente importantes ya que actualmente no existen farmacoterapias aprobadas por la FDA para el CUD17.

El procedimiento de auto-administración roedor es el estándar de oro, modelo traslacional con validez predictiva para humanos del consumo de drogas18 y críticamente importante para comprender la molecular y fisiológico procesos subyacentes de la CUD. Respuestaindependiente de entrega de cocaína produce efectos distintos del comportamiento moleculares y neuroquímicos en relación con la respuesta - exposicióndependiente de la cocaína; por ej., respuestaindependiente cocaína entrega evoca significativamente mayor mortalidad19. Además, las consecuencias neuroquímicas de abstinencia de respuesta -dependientes cocaína autoadministración son distintas de los provocados por la abstinencia de la respuesta -independiente cocaína entrega20, 21. por lo tanto, modelos CUD basados a la respuesta - entregadependiente de cocaína son modelos traslacionales superiores al evaluar reactividad cue y asociados mecanismos de acción.

En el protocolo descrito a continuación, cocaína se suministra por vía intravenosa a través de un catéter dejado en la yugular. Sin embargo, se han desarrollado métodos alternativos para administrarse drogas por vías oral e inhalación. Lo importante, roedores controlan de entrega de la droga, seres humanos análogos, a través de la respuesta operante. Por lo tanto, existe alta concordancia entre fármacos autoadministrados por roedores y seres humanos22. El procedimiento de autoadministración preclínico de drogas abajo con palanca presionando, reforzado por la entrega de la droga, para motivar a las tasas de respuesta más altas que el control del vehículo. Comportamiento de búsqueda de droga es entrenado mediante el acople de señales originalmente «neutrales» (p. ej., una luz de estímulo o tono y el ambiente contextual que cocaína ocurre autoadministración) con infusión de cocaína; estas señales se convierten en reforzadores condicionados (para revisión: Cunningham y Anastasio, 201423). Posterior exposición a señales asociadas de cocaína provoca comportamiento de búsqueda de droga en roedores (es decir, intenta entregar la cocaína a través de presionar la palanca activa previamente), así como el deseo y la recaída en el CUD temas24, 25 , 26 , 27.

Por lo general, estudios preclínicos de roedores de comportamiento de búsqueda de drogas después de la autoadministración de cocaína utilizan reintegro de entrenamiento o drogas de extinción en el medio ambiente asociados a drogas28,29, 30 , 31 , 32. Prensas de la palanca previamente activo, en ausencia de drogas o cue entrega, por lo general constituyen la medida de reincorporación tras extinción33,34,35. Por el contrario, comportamiento de búsqueda de drogas de reactividad de cue es abstinencia forzada siguiente cuota sin extinción previa capacitación28,36,37,38,39 .

Las medidas de resultado y variables experimentales han sido cuidadosamente elegidas y validado para diseccionar diferentes aspectos de la neurobiología del comportamiento de búsqueda de drogas como una recaída, y está bien establecido que neuroadaptations difieren entre modelos y sin extinción formación 40,41,42,43. Además, desde una perspectiva aplicada, entrenamiento de extinción roedores no se refleja en ajustes clínicos de CUD desde señales relacionadas con las drogas incluyen Estados de ánimo, lugares y personas44; la combinación de estas señales es probable que no están disponibles en un entorno clínico45,46,47. Así, el modelo de roedor descrito actúa como un mejor paralelo a la condición humana que muchos de los modelos actualmente disponibles.

A continuación describe un entrenamiento de autoadministración de cocaína validado, abstinencia forzada y reactividad localización prueba de protocolo para las ratas. Brevemente, las ratas se implantan con catéteres en la yugulares, entrenados para autoadministrarse cocaína o solución salina a través de la prensa de palanca 'active', y recibir el estímulo de la cocaína o la solución salina se empareja con discretas señales de luz y sonidos que sirven como reforzadores condicionados. Después de 14 días de autoadministración de cocaína, las ratas son sometidas a 30 días de abstinencia forzada y una prueba de reactividad posterior 60min señal en que la palanca se mide presionando. La prueba de reactividad cue es una medida sustituta para la vulnerabilidad de la recaída de cocaína en los seres humanos.

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Protocol

Animales todas las manipulaciones se realizan con arreglo a la Guía para el cuidado y uso de animales de laboratorio (2011) y con la aprobación del Comité de uso y cuidado de Animal institucional.

1. los animales

  1. Aclimatar a ratas Sprague Dawley macho aproximadamente 8-9 semanas de edad (250-260 g) durante un mínimo de siete días en una habitación de la Colonia mantenida en 21-23 ° C y 45-50% de humedad en un ciclo de luz-oscuridad de 12 h (6:00-18:00 h se enciende).
  2. Las dos ratas de la casa y jaula manejar diariamente durante todo el estudio. Proporcionar alimento y agua ad libitum en la jaula casera en todas las fases del estudio.
    Nota: Restricción alimentaria aumenta la prominencia de la recompensa de cocaína48, potencia la actividad locomotriz inducida por cocaína49y actúa como un estresor para reintegro50 y así puede también reactividad de cue de impacto.
  3. Asignar al azar las ratas a solución salina o cocaína grupos de tratamiento.

2. cirugía

  1. Rata de lugar bajo anestesia con un cóctel que contiene 8,6 mg/kg de xilacina, 1,5 mg/kg de acepromacina y 43 mg/kg de ketamina suspendida en solución salina bacteriostática. Confirmar que la rata es suficientemente anestesiada pellizcando su dedo del pie y control de la respiración y los reflejos motores. Ungüento oftálmico se aplica directamente a los ojos para evitar la sequedad del ojo.
    Nota: Si la rata no es suficientemente anestesiados se exhiben una respuesta de motor a la presión del dedo del pie, y que rápidamente puede aumentar el ritmo respiratorio de la rata.
    1. Utilizando una técnica aséptica, mientras que la rata está bajo anestesia, implante de un catéter intravenoso en la vena yugular, conectada a un posterior montaje con una cánula. Después de la implantación quirúrgica, permitir que las ratas recuperar para 5-7 días 28,36,37,51.
      Nota: La ruta intravenosa de administración propia de la cocaína en seres humanos se traduce en aumentos rápidos en el cerebro cocaína niveles52,53. Así, en una de sus variantes más comunes de preclínicas, las ratas están entrenadas para autoadministrarse cocaína a través de un catéter en la yugular.
  2. Mantener la permeabilidad de catéter con enjuagues diarios con una solución de 0,1 mL de solución salina bacteriostática que contiene heparina sódica (10 U/mL), estreptoquinasa (0,67 mg/mL) y Ticarcilina disódica (66,67 mg/mL). Comenzar el día después de la cirugía de lavado del catéter y continuar cada día sesiones de autoadministración.
    1. Llene una jeringa con la solución y conecte el soporte trasero a la jeringa mediante tubería de polietileno para lavar.
    2. Verificar la función apropiada del catéter periódicamente durante todo el experimento por la administración intravenosa de 10 mg/kg de methohexital sódico.
      Nota: Esta es una dosis suficiente para anestesiar brevemente al animal sólo cuando se administra por vía intravenosa.

3. autonomía administrativa

  1. Utilizar el software de programación para generar programas separados 4 como se describe a continuación.
    1. Código de dos programas para autoadministración en una razón fija (FR) 1 horario, es decir., donde una prensa de palanca activa resulta en una infusión. Programa #1, la palanca izquierda del código como la palanca activa; programa #2, código de la palanca derecha como la palanca activa. Construir ambos programas 180 minutos en longitud y entregar el estímulo de la cocaína y discreta localización complejo de la siguiente manera:
      1. Tiene una palanca activa Pulse causa la iluminación simultánea de la luz de casa y la luz del estímulo sobre la palanca activa.
      2. Después de un retardo de 1 s, tienen la bomba de infusión entregarán 6-s con 0,1 mL de solución.
      3. Tienen el estímulo luz apagarse después de 7-s (inactivo en el mismo tiempo que la bomba de infusión).
      4. Tienen la casa luz apague después 27-s, con el último 20-s indicando un período de tiempo durante el cual Prensas de palanca activa no tienen ninguna consecuencia prevista, sin embargo, éstos todavía se registran.
      5. Para salida de datos, recopilar infusiones, prensas de palanca activa, prensas de palanca inactivos y latencia a primera prensa de palanca activa.
    2. Código de dos programas más para autoadministración en un FR5 programación, es decir., donde cinco palanca Prensas resultado en una infusión. Una vez más, hacer un programa con la palanca activa como un programa de izquierda y con la palanca activa como derecho. Ambos programas 180 minutos en longitud y entregar el reforzador y discreta localización complejo de la siguiente manera:
      1. Tienen palanca activa cinco prensas causa la iluminación simultánea de la luz de casa y el estímulo de luz por encima de la palanca activa.
      2. Repita los pasos 3.1.1.2 por 3.1.1.5.
  2. Capacitación de administración propia
    1. Preparar la solución de cocaína diariamente en estéril 0,9% NaCl a una dosis de 0.75 mL de mg/kg/0.1.
      Nota: Sobre la duración de cada sesión de autoadministración de 180 min, las ratas administran aproximadamente 4-5 mL de solución de cocaína, por lo tanto para preparar en exceso, anticipar aproximadamente 8 mL/rata todos los días.
    2. Llene la jeringa de la sonda (10 mL) con al menos 8 mL de solución salina o de cocaína. Después de asegurarse que la solución de cocaína/solución salina fluye, introduzca la jeringa en la bomba de infusión y conectar a la tubería de polietileno encajonada por una correa de resorte del metal al principio de cada sesión de autoadministración. Ajuste cuidadosamente la jeringa en cada bomba de infusión tal que la solución es uniforme y terminado en la tubería de polietileno antes de instalar a cada catéter.
    3. Lugar las ratas en cámaras de condicionamiento estándar respectivas alojados en cubículos ventilados, atenuación de sonido con los fans. Siempre coloque cada rata en la misma cámara operante y mantenga la palanca activa en el mismo lado en todos los experimentos. Equilibrar la asignación de las ratas entre las palancas izquierdas y derecha activas.
      Nota: Cada cámara está equipada con un receptáculo de pellets flanqueado por dos palancas de respuesta retráctil, una luz de estímulo por encima de la palanca de cada respuesta y una luz de casa enfrente de las palancas. Jeringas de cocaína/solución salina conectadas a 23g aguja (presentada para evitar meter tubería) conectado a tubería de polietileno encajonada dentro de una correa de resorte de metal que se conecta al catéter de cada rata y se opera en un líquido giratorio. Las jeringuillas se colocan en infusión Bombas situadas junto al cubículo.
    4. Ratas de tren a palanca Pulse para infusiones de cocaína (0.75 mL infusión de mg/kg/0.1) o infusiones de solución Salinas (0,1 mL) durante sesiones diarias de 180 min con establecieron métodos28,36,37,51.
      Nota: Esta capacitación se realiza simplemente por colocar la rata en la cámara operante y permitiendo a la prensa de palanca; presionando la palanca activa producirá en la recepción de la señal discreta complejo e infusión de cocaína, mientras que pulsando la palanca inactiva no lleva consecuencias programadas.
      1. Programar las terminaciones en el resultado de palanca activa en entrega de cocaína o infusión salina durante un período de 6-s vinculado simultáneamente con una iluminación de la luz de la casa y el estímulo luz por encima de la palanca activa y activación de la bomba de infusión (esta es la discreta complejo de CUE con entrega de la cocaína); Prensas de palanca inactivo no programadas consecuencias. Tras la entrega del reforzador (cocaína), la luz del estímulo, así como la bomba de infusión es inactivada; la luz de la casa permanece en un adicional 20-s indicar un período de tiempo de espera durante el cual Prensas de palanca no tienen programadas consecuencias.
        Nota: Una descripción de cómo configurar esto se encuentra en pasos 3.1.1.1-3.1.1.4
    5. Al finalizar la sesión de 180 minutos, quite cada rata de su cámara de condicionamiento operante y lavar su catéter (paso 2.2). Limpiar cuidadosamente las cámaras entre sesiones, limpiar cada superficie con una solución de etanol 70%.
      Nota: Las ratas que reciben cocaína durante la sesión de administración propia pueden ser difíciles de quitar de la cámara y son más propensos a ser agresivos. Use movimientos lentos, cuidadosos para desconectar cada rata de su anclaje.
    6. Tren de ratas en un horario de FR1 de refuerzo y el progreso a un programa de FR5 después de alcanzar un criterio de siete infusiones/h con menos de 10% la variabilidad en el número total de infusiones por sesión durante tres días consecutivos. Continúan las sesiones de administración propia hasta que las ratas han alcanzado un total de 14 días de entrenamiento de administración propia.
      Nota: Esta es una variante del aprendizaje operante; algunos de los protocolos prefieren tener las ratas permanecen en FR1 a lo largo de la totalidad de la experiencia. Cambios en horario del cociente fijo de FR1 a FR5 no afectan el número de infusiones de un animal autoadministra54,55. Sin embargo, aumentar el tamaño del cociente fijo ayuda a asegurar la estabilidad de la respuesta en la rata y puede aumentar la prominencia de la recompensa de56. Además, si se desea un tratamiento durante la abstinencia forzada, las ratas deben pseudo asignadas al azar a grupos de tratamiento a alcanzar la estabilidad (menos de 10% de variabilidad en el número total de infusiones por sesión durante un mínimo de 3 días consecutivos) en el el programa FR5. Además, las ratas Salinas no progresarán de FR1 a FR5, como la prominencia de la solución salina no es suficiente para lograr la estabilidad necesaria para progresar de FR1 a FR5.

4. forzada abstinencia

  1. Coloque las ratas en abstinencia forzada durante 30 días; es decir, no proporcionan las ratas con la posibilidad de autoadministrarse cocaína o solución salina para una duración de 30 días. Importantemente, durante este período no devuelva las ratas a las cámaras operante (el anterior contexto de administración propia). Sin embargo, saque las ratas jaulas hogar para el manejo diario y pesa, como una medida de la salud en general.
    Nota: Se puede alterar la duración de la abstinencia forzada, pero es importante elegir una duración suficiente para evitar los efectos techo y suelo. Los factores a ser consciente de la hora de elegir la duración de la abstinencia forzada incluyen roedor cepa, edad, duración de sesión de administración propia y duración, drogas, duración de infusión y la dosis de droga y el sexo del animal.

5. cocaína Cue reactividad

  1. Código de dos programas de software para la tarea de reactividad de cue en un horario de FR1; un programa con la palanca izquierda de la palanca activa y con la palanca derecha de la palanca activa. Construir cada programa para recoger la palanca presionando datos durante 60 min y entregar la señal discreta compleja como se describe a continuación.
    1. Repita los pasos 3.1.1.1-3.1.1.4
    2. Para salida de datos, recoge presentaciones cue (anteriormente conocidos como infusiones), prensas de palanca previamente activo, palanca inactiva prensas y latencia a la primera pulsación de la palanca.
  2. Sesión de prueba de reactividad de cocaína Cue
    1. Evaluar reactividad cue el día 30 de abstinencia forzada en una sesión de 60 min prueba operante. Alterne los tiempos de arranque de ratas para facilitar la rápida decapitación y cerebro de la cosecha. Lo importante, para la prueba de reactividad del cue, no coloque la jeringa en la bomba de infusión para que el sonido de la bomba de infusión sirve como una referencia auditiva pero no se entrega refuerzo de cocaína.
      Nota: Reactividad Cue puede evaluarse en días distintos de 30 días de abstinencia forzada, sin embargo el hecho de que la capacidad de respuesta a estímulos emparejados de cocaína según el tiempo34 debe tenerse en cuenta al elegir la fecha para la prueba de reactividad del cue.
    2. Colocar cada rata en la cámara de administración propia en la que fue entrenado y atar a su cánula como durante las sesiones diarias de administración propia. Prensas de la palanca que previamente entregar cocaína o solución salina solamente ahora son reforzadas por entrega del complejo cue discreta (es decir., la luz del estímulo y la casa se iluminan y se activa la bomba de infusión) en un horario de FR1 (es decir, una complejo de señal discreta se presenta por la prensa de palanca activa); cuenta las presentaciones de cue y prensas de palanca previamente activo durante una sesión de 60 min y también registrar el número de Prensas de palanca inactivos. Sin embargo, como con administración propia, palanca inactiva Prensas consecuencias no programada.
      Nota: Un control adicional es para prensas de palanca previamente activos e inactivos en ausencia de consecuencias programadas (es decir., no refuerzo complejo cue discretos).
    3. Sobre la terminación de la reactividad de cue sesión de prueba, inmediatamente eutanasia ratas para capturar los efectos bioquímicos de exposición a la cámara de condicionamiento operante y discreta localización complejo.

6. recolección, organización y análisis

  1. Descomponer los datos en tres categorías convencionales: salud general, autoadministración y reactividad de cue.
    1. Vigilar estado general de salud (e.g., animal peso, condición de la piel) durante todo el experimento y animales con veterinario cuidado, si es necesario o eliminar del estudio si presionar palanca aparece afectado por salud.
    2. Recopilar datos de administración propia durante los 14 días de administración propia. Utilice una prueba de t no pareada, de dos colas para determinar diferencias estadísticas entre cocaína y autoadministración salina grupos número total de infusiones, prensas de palanca activa, prensas de palanca inactivos y latencia a la primera pulsación de la palanca activa.
      Nota: Administración propia datos deben ser analizados antes forzada abstinencia si se quiere estudiar el efecto de un tratamiento durante la abstinencia forzada en la reactividad de cue (para que los grupos tengan igual número promedio de infusiones, así como activos e inactivos Prensas de la palanca). Si un diseño de dos en dos es elegido (cocaína ± tratamiento, ± salina), debe utilizarse un ANOVA de dos vías con adecuado análisis post-hoc para analizar estos datos.
    3. Para datos de reactividad de cue recopilar y analizar el número total de presentaciones de cue, prensas de palanca previamente activo, palanca inactiva prensas y latencia a la primera pulsación de la palanca. Analizar estos datos con un impar, dos colas prueba t para determinar diferencias entre animales auto-administración de cocaína y los uno mismo-administración de solución salina.
      Nota: Una vez más, si un diseño de dos en dos es elegido (cocaína ± tratamiento, ± salina), un ANOVA de dos vías con adecuado análisis post-hoc puede usarse para analizar estos datos.

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Representative Results

Resultados de un experimento de administración propia y la abstinencia de cocaína, seguido de una prueba de reactividad de cue de un estudio previamente publicado57 se muestran en la figura 1. La línea de tiempo de estudio se representa en la figura 1A.

Las ratas individualmente la transición de FR1 a FR5 como cumplen criterios. Como condicionamiento operante procede del grupo de administración de cocaína, ratas gradualmente aumentan el número de infusiones hasta llegar a una meseta (figura 1B). Prensas de palanca inactivos permanecen constantemente bajos en los grupos administración de cocaína y la administración de solución salina; diferencias en prensas de palanca inactivo sugieren cambios en la motivación o la salud. Administración propia salina sirve como un control en eso solución salina no está reforzando; por lo tanto, prensas de palanca e infusiones no escalar desde el día 1 al día 14 (no mostrado). Si palanca activa presiona en la decadencia de grupo de administración de cocaína entre el día 1 y día 14, el catéter probablemente ha perdido la permeabilidad (también evidenciada por el método descrito en el paso 2.2.2), y este animal debe retirarse del estudio. Animales que son estadísticos atípicos (como la calculada usando la prueba de Q de Dixon) también deben retirarse del estudio.

Múltiples medidas de salida se obtienen de la prueba de reactividad del cue de cocaína. Por ejemplo, la figura 1 representa el número de Prensas de palanca la palanca activa previamente. Ratas que previamente uno mismo-administraron cocaína mucho más que las ratas que uno mismo-administraron solución salina deben Presione la palanca previamente activo. Y si un tratamiento es efectivo en atenuar la reactividad de cue de cocaína, también debería haber una reducción significativa en el número de Prensas de palanca previamente activo en ratas que recibieron la cocaína y el tratamiento en comparación con ratas que recibió cocaína y el vehículo (no fotografiado).

Otras medidas incluyen latencia primera prensa de palanca (figura 1), número de Prensas de palanca inactivos y varias presentaciones de cue. Pueden observarse cambios en la latencia a la primera pulsación de la palanca; una latencia mayor a la primera pulsación de la palanca puede sugerir que el animal está físicamente enfermo o que no existe motivación disminuida para la cocaína. Adecuados controles de comportamiento locomotor, como las tareas de Rotarod o campo abierto, debe emplearse para diferenciar entre enfermedad física y los cambios en la motivación.

Aunque uno podría suponer que el número de presentación de cue debe reflejarse en el número de Prensas de palanca previamente activo, esto no es a menudo el caso. Prensas de palanca a menudo activo anteriormente son mucho mayores que presentaciones de cue. Las ratas suelen mostrar presionando perseverative palanca previamente activo durante el período de tiempo de espera, aparentemente en respuesta a la falta de recibir el estímulo de la cocaína que.

Figure 1
Figura 1. Línea de tiempo experimental y resultados representativos de la reactividad de la autoadministración y cue. Esta figura ha sido modificada de Miller et al., 201657. (A) Experimental línea de tiempo como se describe en las secciones protocolo 3,4,5. Prensas de palanca activa diarias promedio (B) palanca inactiva prensas e infusiones ± SEM para la formación de la auto administración; sesiones de autoadministración fueron 180 minutos cada día durante 14 días consecutivos. Cocaína fue entregado inicialmente en un horario de FR1 de refuerzo hasta criterio de la reunión, luego se introdujo un calendario FR5. (C) media palanca presiona la palanca previamente activa prensa ± SEM para la prueba de reactividad cue de 60 min; una prueba de t no pareada, dos colas muestra una diferencia significativa entre cocaína y solución salina auto-administración de las ratas (t(30) = 14.82, ** p < 0.0001). Prueba de latencia promedio (D) a la primera palanca prensa ± SEM para la reactividad cue de 60 min; una prueba de t no pareada, de dos colas muestra ninguna diferencia significativa entre cocaína y solución salina auto-administración de las ratas (t(29) = 0.2758, p = 0.7847). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Discussion

Exposición a señales de drogas vinculado y los cambios fisiológicos en respuesta a estas señales16 están asociados con recaída,11,16 y el test de reactividad de cue cocaína empleado sobre contingente presenta señales cocaína emparejado en el ausencia de drogas; por lo tanto, comportamiento de búsqueda de fármaco en forma de Prensas de palanca previamente activo sirve como una medida de la vulnerabilidad de la recaída. El protocolo de reactividad localización descrito es un medio preclínico que farmacoterapias modificación de recaída pueden ser probados, y factores genéticos y ambientales que contribuyen al riesgo de recaída pueden ser investigados. Esta es una tarea operante para el comportamiento de búsqueda de drogas que se alinea con muchas propiedades de consumo de drogas humana y recaída, y muchas publicaciones han optimizado parámetros de dosis y entrega de medicamentos clave así como adoptó controles apropiados para establecer la validez de la cara y poder de predicción traslacional28,36,37,39,51. Este modelo ha sido publicado recientemente en un estudio de Miller et al. investigando el uso de una gama de receptor proliferator-activado peroxisome (agonistas PPARy como un farmacoterapéutico para atenuar cocaína cue reactividad57. Este estudio demostró que pioglitazona (un agonista de PPARy) disminuyó la capacidad de respuesta a señales emparejado de cocaína después de forzada abstinencia de autoadministración de cocaína. Ya que la pioglitazona está aprobado por la FDA, el de Miller et al. estudio solicita un ensayo clínico piloto dos brazos, doble ciego, aleatorizado, controlado con placebo para analizar la efectividad de agonismo de PPARy en la supresión de reactividad de cue de cocaína, impulsividad y toma de decisiones arriesgada. El mérito traslacional y la validez predictiva del modelo roedor es apoyada por la de Schmitz et al. publicación58 en este estudio piloto en el que sujetos dependientes de cocaína tratados con pioglitazona exhibieron un tratamiento x interacción tiempo de anhelar la reducida según lo medido por la escala de deseo de la sustancia breve y una escala analógica Visual para ansia por58. Por lo tanto, pioglitazona muestra promesa como tratamiento de prevención de recaída de CUD, consistente con el de Miller et al. datos preclínicos.

Esta prueba de reactividad la rata cocaína cue durante la abstinencia recapitula humano crónico de la cocaína autoadministración intermitente corto (por ejemplo, 21 horas) y largos (por ejemplo, 30 días) períodos de abstinencia, proporcionando la capacidad para crear URL conjuntos de datos entre los seres humanos y en modelos de roedores. Sin embargo, este protocolo difiere el modelo de extinción-reintegro más generalizado que mide el tiempo de consumo de drogas o - buscando siguiendo un proceso de extinción y (normalmente) una abstinencia período33,34,35 ,59. Aunque el modelo de extinción-reintegro tiene validez predictiva33, también tiene notables limitaciones. En primer lugar, el proceso de extinción procede con volver a exponer la solución salina y cocaína auto-administración de grupos en el contexto de la autoadministración en ausencia de drogas refuerzo60 que raramente se recapituló en los seres humanos desde señales relacionadas con las drogas son Estados de ánimo, lugares y personas44— señales de que no se pueden copiar fácilmente en un ajuste clínico45,46,47. En segundo lugar, durante el proceso de reintegro, las ratas exhiben bajos niveles de respuesta crea un efecto de piso que suprime la capacidad de detectar efectos de las intervenciones para reducir el comportamiento de búsqueda de drogas33— un problema que se resuelve mediante la eliminación de extinción desde entrenamiento de extinción disminuye la respuesta. Algunos pueden argumentar que la sesión de prueba de reactividad 60 min señal descrita podría servir como una sesión de extinción. Sin embargo, no se repite el hecho de que el protocolo incluye refuerzo no farmacológicos, la sesión de prueba, y las ratas mantienen motivación para posterior autoadministración después pruebas de reactividad localización sugieren que este diseño de la prueba no induce la extinción 36.

Una cuestión adicional es si la longitud de período de sesiones relativamente corto autoadministración empleada (180 min.) es suficiente para reforzar el posterior autoadministración. Sin embargo, la literatura demuestra que este régimen produce consistentemente un patrón estable de rata cocaína administración propia37,39,51,57,61, proporcionando menos variabilidad entre los animales que permite al experimentador ordenar a temas en grupos de tratamiento post administración de uno mismo, si desea28,39,51,57. Sin embargo, cabe señalar que la corta duración y sesión corta de procedimiento de la longitud no recapitular completamente humana administración propia, donde por lo general borrachera-como patrones emergen en sujetos dependientes de cocaína62. Sin embargo, si se permite la autoadministración continua en modelos de roedores, las tasas de mortalidad son extremadamente alto63.

Variables adicionales a tener en cuenta son la tasa de infusión y la dosis de cocaína ya que estos influyen en la sensibilización de la respuesta subjetiva de la recompensa. Velocidades más rápidas de la infusión de aumentan la sensibilización a los efectos de refuerzo de la cocaína, mientras reducir velocidades64. Puesto que la curva de dosis dependencia para autoadministración de cocaína es una forma de U invertida y dosis influyen en el número de infusiones por hora55; el protocolo anterior utiliza una dosis que cae cerca de la cima de la curva dosis-respuesta en acceso a corto plazo y a largo plazo de los procedimientos de acceso61 con el fin de detectar cambios en el número de infusiones. Contrarrestar las palancas es otro control importante para asegurarse de que las ratas no muestran preferencia por una palanca sobre el otro.

Resultados representativos de la figura 1 muestran datos de ratas Sprague Dawley macho. Históricamente, estos estudios han sido restringidos a ratas macho debido a los efectos del ciclo estral en adquisición de autoadministración de cocaína65 y66de extinción/reintegro. Desde el sexo como una variable biológica tiene ahora el mandato para estudios financiados por el NIH, se ha convertido en imprescindible para monitorear la etapa de estro y probar para las diferencias de sexo en mixto sexo estudios y, como tal, debe ser considerado potencia estadística para grupos todo experimentales. Por otra parte, uso de una cepa exogámica de la rata, como Sprague Dawley, es beneficioso que proporciona variación genética más comparable a la población humana, aunque las cepas de roedores incluso exogámica no pueden recapitular completamente el pensamiento de diversas influencias genéticas a ser la base de comportamientos adictivos en los seres humanos67. Por último, la edad de la exposición inicial de la cocaína es una consideración importante. En ratas, la exposición a cocaína durante resultados de adolescencia en una preferencia de lugar condicionada que requiere un mayor número de ensayos de extinción para extinguir68, lo que sugiere que la rata adolescente muestra una mayor persistencia de la búsqueda de cocaína comportamiento. Por lo tanto, exposición postnatal prenatal y temprana a la cocaína probablemente alterará reactividad de cue de cocaína.

Porque la extinción no es el objetivo de la reactividad de la señal de prueba, una limitación es que la tarea no se puede evaluar repetidamente o larga duraciones, o bien el animal apaga el emparejamiento del reforzador (primario) de cocaína con el (complejo) localización discreta Reforzadores condicionados). Por lo tanto, debe tenerse cuidado al diseñar el experimento para asegurarse de que esta extinción no se produce. Sin embargo, una ventaja de esta tarea es que la precisa cambios bioquímicos inducidos por la exposición a señales de emparejado de cocaína pueden ser aclados mediante este procedimiento. Una segunda limitación para la tarea es que sólo funciona por reforzadores positivos, aunque esto es una limitación común a muchos modelos para drogas de abuso. Pasos críticos en el protocolo incluyen mantenimiento de la permeabilidad del catéter (paso 2.2), adquisición de autoadministración (paso 3.2), distribución adecuada de las ratas en grupos de tratamiento, si lo desea, que son estadísticamente equivalentes para infusiones y el número de Prensas de palanca (paso 3.2.6) y software adecuado de programación a lo largo para que señales discretas se presentan y apareados con el estímulo de la cocaína durante la formación de la autonomía administrativa y la prueba de reactividad de cue (pasos 3.1, 5.1). Como con otros modelos de vulnerabilidad de recaída, es imprescindible para lograr una longitud razonable de abstinencia para evitar el suelo y efectos techo para responder durante el cue reactividad prueba33,34 (paso 4). The Most es probable que las complicaciones con este procedimiento son 1) pérdida de permeabilidad del catéter evitando la adquisición de auto administración, 2) inadecuada distribución de roedores en los grupos de tratamiento después de la administración formación y antes de cue abstinencia insuficiente reactividad prueba causando un error tipo 1 o tipo 2 y 3) para determinar diferencias en la respuesta entre los grupos. Estos pueden resolverse por evaluación diaria del desempeño de la administración, catéter regular rubores, asignación a los grupos de análisis post-hoc después de equilibrio para el funcionamiento de la administración propia y ensayos piloto determinar la abstinencia adecuado duración para roedor cepa, edad, duración de sesión de administración propia y duración, droga, dosis de fármaco, duración de la infusión de drogas y sexo.

Este procedimiento es extensible a muchas variedades de roedores, como ratones69, cualquier modelo que involucra el apareamiento de un reforzador gratificante primaria con señales discretas (reforzadores condicionados). Alternativos reforzadores primarios incluyen otras clases de fármacos, alimentos grasas y otras recompensas aceptable69,70. Por último, traslacional relevancia de este modelo ha sido demostrado por llevar adelante una intervención aprobado por la FDA en las ratas a los seres humanos de la coalición que se tradujo en ansias de cocaína reducido. Así, la cocaína cue reactividad prueba tras cocaína autoadministración y abstinencia tiene promesa como un modelo de roedor traslacional.

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Disclosures

Los autores no tienen conflictos de interés divulgar.

Acknowledgments

Todas las pruebas conductuales se realizó en el Universidad de Texas Medical Branch (UTMB) roedor Vivo en evaluación (RIVA) base, dirigida por el Dr. Kelly Dineley y ubicado dentro del centro para la investigación de la adicción, dirigido por el Dr. Kathryn Cunningham. El apoyo a este trabajo vino de Peter F. McManus Charitable Trust, Instituto Nacional de centro de Ciencias de salud ambiental de toxicología ambiental en el UTMB (T32ES007254), Instituto de Ciencias traslacionales en el UTMB (UL1TR001439), Centro de Mitchell para enfermedades neurodegenerativas y centro de investigación de la adicción en el UTMB (DA007287, DA070087 y fondos de estudio piloto).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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 1.52mm OD 0.51mm width x 152.4m length 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.

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