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Medicine

Murine Modelle bei der Entwicklung von Pharmakotherapien für Alkoholismus zu trinken: Trinken in der dunklen und zwei Flasche Wahl

doi: 10.3791/57027 Published: January 7, 2019
* These authors contributed equally

Summary

Alkohol-Gebrauch-Störung (AUD) ist ein wichtiges nationales Gesundheitsproblem und die Entwicklung wirksamer Therapien ist erforderlich, um den Bedürfnissen dieser Patientengruppe zu kompensieren. Zu diesem Zweck nutzt das folgende Protokoll zwei einfache Nager trinken-Modelle um die präklinische Wirksamkeit der Anti-Alkohol Bleiverbindungen zu beurteilen.

Abstract

Alkohol-Gebrauch-Störung (AUD) ist ein großes Problem mit mehr als einem geschätzten 76 Millionen Menschen weltweit die diagnostischen Kriterien erfüllen. Aktuelle Behandlungsmethoden beschränken sich auf drei FDA-zugelassene Medikamente, die weitgehend wirkungslos sind, auch in Kombination mit psychosozialer Intervention, wie deutlich die hohe Rückfall Rate. Als solche stellt die Suche nach mehr neuartige Therapien eine wichtige öffentliche Gesundheitsziel. Zu diesem Zweck das folgende Protokoll nutzt zwei einfache Nager trinken-Modelle um die präklinische Wirksamkeit der Anti-Alkohol Bleiverbindungen beurteilen: zwei-Flasche Wahl (TBC) und in der Dunkelheit (DID) trinken. Ersteres ermöglicht, dass Mäuse freiwillig trinken in Maßen, während letztere Mäuse, um freiwillige induziert eine große Menge an Alkohol in einem kurzen Zeitraum verbrauchen, die "Binge drinking" imitiert. Die einfache und hohen Durchsatz Natur beider dieser Paradigmen erlaubt für schnelle Screening pharmakologischer Substanzen oder zur Identifizierung von Stämme von Mäusen, die bestimmte freiwillige Trinkverhalten aufweisen.

Introduction

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Für die letzten 25 plus Jahre, hat erhebliche Anstrengungen zur Entwicklung von Medikamenten für die Behandlung von Alkohol-Gebrauch-Störung (AUD)1gesetzt worden. Obwohl viele Fortschritte erzielt wurden, AUD immer noch eine große Gesundheitsproblem Auswirkungen auf mehr als 18 Millionen Amerikaner, und kostet mehr als $ 220 Milliarden jährlich2,3. Derzeit gibt es nur drei FDA-zugelassene Medikamente, Disulfiram, Naltrexon und Acamprosat, die inkonsistente Ergebnisse in klinischen Studien und auch in Kombination mit psychosozialer Intervention in den Klinik-Einstellungen nur begrenzten Erfolg geführt haben 4 , 5 , 6 , 7.

Einer der Hauptgründe für Ausfälle der aktuellen AUD Therapie ist mit der heterogenen Natur der AUD8verbunden. Während sowohl Umwelt-als auch genetische Faktoren Entwicklung von AUD zur, entfallen Erblichkeit schätzungsweise 50-60 % des Risikos von Beginn9. Ähnlich wie bei der Behandlung von Depressionen, ist es weithin anerkannt, dass Patienten mit AUD benötigen eine Vielzahl von Medikamenten, die zugeschnitten sind auf die Bedürfnisse des einzelnen Patienten10.

Natürlich gibt es eine dringende Notwendigkeit wirksamer Behandlungen, die erleichtert werden würde, wären schon mühsame und zeitraubende Prozess der Wirkstoffforschung optimierte3. Zu diesem Zweck zeigt das folgende Protokoll der präklinische Anwendbarkeit der zwei Nager trinken-Modelle am meisten benutzt, die neurobiologische Basis von AUD11zu prüfen. Genauer gesagt, hierin eingeführte Methode beurteilen kann die Wirksamkeit der Kandidat Verbindungen bei Alkohol reduzieren Verbrauch in "mäßig" und "Alkoholexzesse" Szenarien unter Verwendung der zwei-Flaschen-Wahl (TBC) und trinken in den dunklen (DID) Paradigmen bzw.. Beide Paradigmen untersuchen nicht operanten Ethanol Selbstverwaltung, wobei Mäuse ingest Ethanol mündlich und am Willen, und daher hohe Gesicht zu veranschaulichen und Gültigkeit als Modell der menschlichen Alkoholismus11zu konstruieren.

In TBC trinken, auch bekannt als freien Wahl trinken, trinken, Präferenz oder sozialen trinken gibt es zwei Flaschen Lösung ständig im Hause Käfig. Eine Flasche enthält Wasser und andererseits einer verdünnten Lösung von Ethanol, wobei die Konzentration von Ethanol variiert werden kann (zB., 5-30 % V/V)11,12. Die Mäuse haben jederzeit Zugriff auf beide Flaschen, und daher können wie viel von jeder Flasche zu trinken.

Dieses Modell bewertet die Ethanol-Verbrauch von jeder Maus (g/kg), sowie das Ethanol Präferenz Verhältnis (Volumen Ethanol verbraucht ÷ Gesamtvolumen Flüssigkeit verbraucht). Es wird routinemäßig zur trinkende Ebenen über verschiedene Stämme von Mäusen oder nach einer bestimmten genetischen Manipulation zu vergleichen (zB., gen Knockout oder Zuschlag) und Ergebnisse in Ethanol Blutkonzentrationen (BECs) ähnlich wie beim Menschen ist bei der Trinken in Maßen13,14.

In der DID-Verfahren, 3 h nach dem Start des dunklen Zyklus wird die Heimat Käfig Flasche Wasser mit einer Flasche von 20 % (V/V) Ethanol-Lösung für einen eingeschränkten Zugang Trinkgelage ausgetauscht. Die trinken Sitzungen auftreten als in Folge 4-Tage-Zyklus, dauerhaften 2 h am Tage 1-3 und 4 h am Tag 4. Tage 1-3 dienen als einen Alkohol-Gewöhnung-Zeitraum vor der Prüfung am 4. Tag. Infolgedessen Mäuse verbrauchen zuverlässig genug Ethanol um BECs erreichen > 100 mg/dL und folglich zeigen die Auswirkungen auf das Verhalten des Rausches findet man bei Menschen, die Alkoholexzesse13,14,15. Wasser kostenfrei bei allen Zeiten als die Trinkgelage.

Es gibt mehrere Varianten von begrenzten Zugang zu Trinkwasser. Zum Beispiel erhalten die intermittierende Zugriffsmodell Mäuse zwei Flaschen (eine mit Wasser und das andere mit 20 % (V/V) Ethanol) nur am Montag, Mittwoch und Freitag mit einer 24 h und 48 h Wartezeit an Wochentagen und Wochenenden, bzw.16. Nach mehreren Wochen der intermittierenden Zugang die Mäuse werden allmählich und freiwillig eskalieren trinken Ebenen, schließlich erreichen BECS ähnlich, was in der DID-Modell beobachtet wird. Die DID, scheint jedoch das am häufigsten verwendete Modell Binge-Trinken Verhalten zu beurteilen. Gibt es andere Modelle der intermittierenden trinken, aber sie verlassen sich auf die Beschränkung des Zugangs zu Nahrung oder Dampf Kammer induzierten Anstieg der freiwilligen Selbstverwaltung, wodurch sie weniger Vertreter der menschlichen Freiwilligen Alkohol Konsum16.

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Protocol

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Alle hier beschriebene Verfahren wurden von den institutionellen Animal Care und Nutzung Ausschüsse des Campus der University of Southern California Health Sciences genehmigt.

1. Versuchsaufbau und Montage

  1. Erwerben alle der folgenden Lieferungen und Chemikalien vor Beginn der Studie: Mäuse, Käfige/Metal Käfig Tops, Einstreu, Nahrung, Wasser, Ethanol, Mehrkanalpipette Sipper Tops, schrumpfen, Wrap, Cuttermesser, Kabelbinder, Klebeband, Bunsenbrenner, Skala, Scheinwerfer.
  2. Erhalten Sie C57BL/6J Mäuse, entweder durch eine kommerzielle Quelle oder eine eigene Kolonie, in Anbetracht, dass Mäuse Gruppe bis zum Testzeitpunkt untergebracht werden können.
    Hinweis: Die Gesamtzahl der Mäuse beschafft richtet sich nach der Komplexität des experimentellen Designs. Wollen Sie etwa 12-15 Mäuse pro Gruppe mit Pilotstudien nicht kleiner als 5-7 Mäuse pro Gruppe unterzubringen. In die repräsentativen Ergebnisse unten haben wir einen einfachen zwei-Gruppe-Einrichtung zur Beurteilung der Ursache-Wirkungs-Beziehung mit einer einzigen Dosis (5 mg/kg) des Medikaments (MOX) verwendet.
  3. Folgen Sie den Schritten unten, um die Flaschen18montieren.
    1. Erhitzen Sie ein Gebrauchsmesser mit dem Bunsenbrenner.
    2. Schneiden Sie dieses Messer etwa einen Zoll aus den oberen und unteren Enden der ein Kunststoff 18 mL serologische pipettieren.
      1. Beachten Sie, dass kleinere Volumen Mehrkanalpipette (d.h., 10 mL) auch zur Erhöhung der Genauigkeit der Messung verwendet werden können.
    3. Das Pipettieren unter einer Heißluftpistole zu erwärmen.
    4. Legen Sie das Kugellager Sipper Rohr in die "untere" Ende des Pipettieren (das heißt, die Öffnung am nächsten 18 mL Strich-Linie).
    5. Dichten Sie die Sipper Röhre im Ort mit Schrumpffolie mit einem handelsüblichen Shrink Wrap Gun ab.
    6. Die andere Öffnung mit einem Silikon-Stopfen verschließen.

(2) Tier Gewöhnung

  1. Beginnen mindestens 1 Woche vor dem Starttermin des Experiments, die Mäuse in den Raum, wo sind die experimentellen Verfahren durchgeführt werden, so dass sie zu den Haltungsbedingungen (einschließlich der Umgebungstemperatur (21 ± 1 ° C) und 12 h akklimatisieren können, übertragen Zyklusinversion hell/dunkel, mit Lichtern aus um 12:00). Achten Sie darauf, institutionellen Richtlinien zu folgen und die entsprechenden Kanäle vor dem Umzug Tiere von einem Ort zum anderen zu benachrichtigen.
    1. Wenn Mäuse aus einem standard hell/dunkel-Zyklus übertragen werden können Sie 2 Wochen hinweg zusätzliche Gewöhnung.
  2. Füllen Sie die neugebildeten Flaschen bis zum Rand mit Wasser. Stellen Sie sicher, dass die Kappe sicher und frei von Luftblasen oder Lecks aus dem Auslauf geschlossen ist. Wenn Lösung undicht ist, wieder befestigen Sie den Deckel. Entfernen Sie eventuell vorhandene Luftbläschen einfach durch Antippen auf der Flasche, dass die Luft, das Rohr entweichen kann.
  3. Bei der Ankunft Single Haus jede Maus in standard Polycarbonat/Polysulfon Käfigen mit Bettwäsche und einem Metallgitter-Käfig-Spitze; Abnehmen Sie den Käfig Deckel, da es nicht mehr verwendet wird.
    1. Bieten Sie Zugang zu Nahrung und Trinkflasche Ad Libitum.
    2. Sichern Sie jede Flasche an den Käfig-Spitze durch Umwickeln einer Kunststoff-Kabelbinder um jede Flasche um es zu fixieren. Schneiden Sie alle überschüssigen Plastik aus dem Kabelbinder um sicherzustellen, dass es nicht in den Käfig hinausragt.
      Hinweis: Für das Trinken im dunklen (DID) Verfahren ist nur eine einzige Flasche Wasser erforderlich. Gewöhnung an die zwei Flasche Wahl (TBC) Paradigma, erfordert jedoch, dass die Käfig-Einrichtung zwei Flaschen Wasser enthalten. Wenn die Metallgitter-Trichter zur Verfügung gestellt nur eine einzige Flasche Lösung halten soll, biegen Sie vorsichtig auseinander seinen Bars um Platz für eine zusätzliche Platte, die zweite Flasche für TBC Platz schaffen.
  4. Richten Sie mindestens 3 Maus frei Kontrolle Käfige. Dadurch wird für die Überwachung von jedem Flüssigkeitsverlust verursacht durch Verdunstung oder Verschütten aus der Flasche, einfach ein natürliches Phänomen ist, das geschieht wie Käfige und aus dem Käfig Rack platziert werden (siehe Schritt 4.6.1 für Gleichungen 2.6.3 und 3.6.1).
  5. Ab Tag 4 der 1-wöchigen Gehäuse Akklimatisierung, Messung und Aufzeichnung der täglichen Körper und Nahrung Gewichte jede Maus, mit Hilfe einer Skala (in Gramm) sowie die Wasseraufnahme, die Radierungen neben der umgekehrten Flasche, den höchsten Punkt der Aufnahme mit der Meniskus (in mL).
    1. Während es wissenschaftliche üblich, den tiefsten Punkt des konkaven Meniskus zu lesen ist, weil die Flaschen hängend während der Messung bleiben, notieren Sie den höchsten Punkt des Meniskus.
  6. Bewerten Sie die Parameter der 2.5 mit den folgenden Gleichungen:
    1. Messen Sie den Körper Gewichtsänderung (g): Gewicht des aktuellen Tages (g) - Gewicht des Vortages (g).
    2. Messen Sie die Nahrungsaufnahme (g): Gewicht des Lebensmittels am Vortag (g) - Gewicht der Lebensmittel am aktuellen Tag (g).
    3. Wasseraufnahme (mL) zu messen: [Wassermenge am aktuellen Tag (mL) - Volumen des Wassers am Vortag (mL)] - durchschnittliche Wasserverlust aus alle Kontrolle Käfige (mL).
  7. Wiederholen Sie Schritt 2.5 nacheinander, an Tagen 5-7, für die Bestimmung einer Baseline für die drei Tage unmittelbar vor der Einführung von Ethanol zu ermöglichen. Eine fortlaufende Aufzeichnung eingezogen werden, verlängern Sie die Akklimatisierung für die Bewertung der Baseline-Messungen ermöglichen.
  8. Beginnen Sie Wasseraufnahme bis ± 10 % Variabilität aus dem Mittelwert der letzten 3 Tage stabilisiert, Ethanol Zugang mit TBC (unbegrenzt) oder DID (eingeschränkten).
    Hinweis: In seltenen Fällen können ein bis zwei zusätzliche Tage für Themen um diese Stabilität zu erreichen benötigt werden; erschrecken Sie nicht, wenn zusätzliche Zeit erforderlich ist, damit die Werte ±10 % Variabilität aus dem Mittelwert der letzten 3 Tage anzeigen.

(3) 24-Stunden zwei Flasche Wahl (TBC)

Hinweis: Ein Schaltplan ist in Abbildung 1bereit.

  1. Bereiten Sie eine 10 % (V/V) Ethanol-Lösung bei einem Volumen von 500 mL 447,35 mL H2O 52,65 mL 190 Beweis Korn Ethanol (~ 95 % Ethanol) hinzu; Achten Sie darauf, gründlich schütteln. Angesichts der Tatsache, dass Ethanol schnell verdunstet, ersetzen Sie die Lösung in alle 3-4 Tage-Intervall.
    Hinweis: Andere Konzentrationen von Ethanol können auch verwendet werden, aber die Autoren empfehlen eine Konzentration von 10 % für dieses Modell.
  2. Am ersten Tag der TBC (Tag 8 frühestens) 1 2 Wasserflaschen, in jedem Käfig zu entleeren und füllen Sie ihn bis zum Rand mit den frisch zubereiteten Ethanol-Lösung. Angesichts der Tatsache, dass Ethanol und Wasser schwer optisch zu unterscheiden sind, eindeutig beschriften Sie die Flaschen mit dem entsprechenden Inhalt. Einfach tragen Sie ein Stück Kreppband in die Flasche und beschriften es mit einem Filzstift oder schriftlich direkt auf die Flasche.
  3. Fügen Sie weitere Lösung für die Flasche Wasser nach Bedarf hinzu.
  4. Stellen Sie die Flaschen wieder in den Käfig, um sicherzustellen, dass alle Caps sicher verschlossen sind und frei von Luftblasen oder Lecks aus dem Auslauf. Wenn die Lösung undicht ist, wieder befestigen Sie den Deckel. Entfernen Sie eventuell vorhandene Luftbläschen einfach durch Antippen auf der Flasche, dass die Luft in der Flasche entweichen kann.
  5. Stellvertreter der Position der Flaschen täglich, für konditionierte Ort bevorzugt im Zusammenhang mit korrekt in trinken Aktivität beeinflusst (siehe Diskussion ).
  6. Neben der täglichen Messungen von 2.5 und 2.6, die laufenden gewesen, Ethanol Aufnahmemengen sowie zu lesen beginnen. Analysieren Sie die 10 % Ethanol Aufnahme und Präferenz-Verhältnis mit den folgenden Gleichungen:
    1. Messen Sie die 10 % Ethanol-Aufnahme (mL): [Volumen Ethanol am aktuellen Tag (mL) - Volumen von Ethanol am Vortag (mL))]-Ethanol Verlust von alle Kontrolle Käfige (mL) im Durchschnitt.
    2. Messen Sie die 10 % Ethanol Zufuhr (g/kg): [10 % Ethanol Aufnahme (mL) x 0,07893 g/mL] / Körpergewicht (kg).
    3. Die Präferenz % zu messen: [10 % Ethanol Aufnahme (mL) / Wasser (mL)] X 100.
  7. Als Ethanol Aufnahme stabil geworden ist, verabreichen Sie eine einzelnes Steuerelement (Kochsalzlösung) intraperitoneal (i.p.) Injektion (0,01 mL/g Körpergewicht) an jede Maus während der Messung Tagesablauf. Auf diese Weise gewöhnt sich Themen, die Injektion selbst.
    1. Stabilität ist definiert als ± 10 % Variabilität aus dem Mittelwert der letzten 3 Tage (gleich wie in Abschnitt 2.8).
      Hinweis: Es dauert bis zu 1 Woche für Ethanol Ebenen zu stabilisieren. Dies gilt insbesondere, wenn Mäuse aus einem früheren Experiment wieder eingesetzt und frühere Exposition zu Ethanol hatten. Die Steuerung ist einfach das Lösungsmittel verwendet, um das Medikament zu lösen.
  8. Sobald eine Ethanol-Baseline mit geringer Variabilität wiederhergestellt, aufgeteilt, dass die Mäuse Dosierung wird Durchschnittswerte Gruppen verwenden die Ethanol-Aufnahme-Werte, so dass alle Gruppen ungefähr gleich Ethanol Aufnahme.
    1. Eine Gruppe als das Steuerelement (weiterhin Saline erhalten) und die andere als experimentell zu bezeichnen (i.p. Injektion des untersuchten Medikaments 0,01 mL/g Körpergewicht). Beginnen Sie tägliche Medikament Dosierung, entweder für eine akute oder mehrtägige Dauer. Anschließend kann die Steuerung wieder eingeführt, um die Post-Drogenwirkungen (optional) testen werden.
      Hinweis: Da trinken über einen langen Zeitraum von 24 Stunden überwacht wird, ist die Zeit der Dosierung Verwaltung nicht die dunklen Zyklus abhängig.

4. Trinken in der Dunkelheit (Tat)

Hinweis: Ein Schaltplan ist in Abbildung 3bereit.

  1. An jedem Tag der geplanten Ethanol Zugang (1-4 Tage) die Messwerte für die Wassermenge, Nahrungsaufnahme und Körpergewicht, und Dosierung der Droge. Tun Sie dies in einer vorgewählten Zeit während der Licht-Zyklus, die gemäß der Pharmakokinetik des Medikaments so gewählt ist, dass die Verbindung ist / oder Annäherung an die maximale Gehirn Konzentration im Trinkwasser Zeitraum.
    Hinweis: Denken Sie daran, 1-3 Tage sollen die Mäuse zu trinken reichliche Ebenen von Ethanol in kurzer Zeit einfach zu akklimatisieren. Während Mäuse auf die menschlichen 0,08 BEC Niveau nicht erreichen; Diese "Trainingstage" sicherstellen, dass am Tag 4, während die etwas länger Trinkgelage in der Tat auf diesem Niveau zu trinken wird.
    1. Geben Sie alle Mäuse die Kontrolle (Kochsalzlösung) auf 1-3 Tage, und die Kontrolle oder Medikament, am 4. Tag. Dieses DID Verfahren tritt über einen Zeitraum von 3 Wochen auf ein Pre-Medikament (1 Woche), Droge (Woche 2) und Post-Medikament (Woche 4) Trinkgelage.
    2. Hinweis: Beachten Sie, dass während der Woche Medikament Dosierung, Tag 3 Ethanol Aufnahmemengen Mäuse entweder die Kontrolle oder Medikament Gruppe in einer Weise zuweisen wo die Ethanol-Aufnahmemengen beider Gruppen die wenigsten Variabilität haben verwendet werden. Dies ist im Gegensatz zu TBC, welche Gruppen basierend auf einem 3-Tages-Durchschnitt zuordnet.
  2. Bereiten Sie eine 20 % (V/V) Ethanol-Lösung (20E) bei einem Volumen von 500 mL 394,75 mL H2O 105,25 mL 190 Beweis Korn Ethanol (~ 95 % Ethanol) hinzu; Achten Sie darauf, gründlich schütteln.
  3. Die Ethanol-Flaschen vor dem Trinkgelage zu füllen, so dass die Flaschen mit Wasser, sobald die DID beginnt einfach mit den Alkoholflaschen ersetzt werden kann.
  4. Während der gesamten Sitzung DID (Schritte 4,5-4,8) verwenden Sie ein Rotlicht-Scheinwerfer, die Tiere nicht zu stören.
  5. Zum Jahresbeginn die DID Trinkgelage, 3 Stunden in den dunklen Zyklus beginnen soll zeichnen Sie das Volumen des Wassers für jede Maus auf Dann ersetzen Sie jede Flasche Wasser mit einer Flasche 20E Lösung und Aufzeichnen der Ausgangspunkt Ethanol-Volumen.
  6. Ablesen und Aufzeichnen der endgültigen Ethanol-Volumen 2 Stunden später, am Ende der Trinkgelage an 1-3 Tagen und 4 Stunden später am 4. Tag. Analysieren Sie die 20 % Ethanol Einnahme mit den folgenden Gleichungen.
    1. Messen Sie die 20 % Ethanol Aufnahme (mL): [von Ethanol am Ende der Sitzung (mL) - Volumen von Ethanol zu Beginn der Sitzung (mL) trinken trinken] - durchschnittliche Ethanol Volumenverlust von alle Kontrolle Käfige (mL).
    2. Messen Sie die 20 % Ethanol Zufuhr (g/kg): [20 % Ethanol Aufnahme (mL) x 0,15786 g/mL] / Körpergewicht (kg).
  7. Am 4. Tag nur, sofort nach der Aufnahme von Ethanol Bände und vor Wiedereinführung Zugang zu Wasser sammeln Sie Blut um Blut-Ethanolkonzentration von jedem Mausklick (optional) zu beurteilen.
    Hinweis: Alle nicht-terminalen Blut Erfassungsmethode kann, wie Retro-Orbital Sinus Blutentnahme oder Stammvenen Blutentnahme verwendet werden. Nützliche Protokolle finden Sie unter Referenzen für Parasuraman Et al. 21 und Yardley Et al. 20.
    1. Analysen mit verschiedenen Methoden einschließlich LCMS oder im Handel erhältlichen Maschinen durchführen (siehe Tabelle der Materialien).
  8. Ersetzen Sie alle Ethanol-Flaschen mit Wasser in Flaschen und Rekord Wasservolumen.

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Representative Results

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In den folgenden repräsentative Untersuchungen wurde trinken modelliert mit dem zwei-Flasche Wahl (TBC)-Paradigma. Kurz, Mäuse hatten Zugang zu zwei Flaschen Lösung, von denen Wasser, und die anderen 10 % (V/V) Ethanol Lösung enthielt. Themen waren anschließend aufgeteilt und gleichmäßig, Medikament Behandlungsgruppen, Moxidectin (MOX) vs. Kochsalzlösung Kontrolle zugewiesen, so dass jede Gruppe Ethanol Aufnahmemengen mit der geringsten Abweichung im Durchschnitt würde.

Anfängliche Basislinie 10E Einnahme im 24-h-Zeitraum stabilisiert um 14.46 ± 1,85 g/kg (n = 8) vor Injektionen begann, und anschließend wieder bei 14,14 g/kg stabilisiert post Kochsalzlösung Injektionen. Um die Auswirkungen einer akuten Dosis (5 mg/kg) von MOX auf Ethanol-Aufnahme und Präferenz zu beurteilen, war trinken Aktivität bewertet Pre MOX MOX und Post MOX. Wir fanden, dass eine einzelne Dosis von MOX Alkoholkonsum von mehr als 45 %, verglichen mit Pre-MOX-Injektionen reduziert [F (2, 22) = 26.33, p < 0,0001] (Abb. 2A), und Vorliebe [F (2, 14) = 17,35, p < 0,0001] (Abbildung 2B ) von über 30 %. 10e Aufnahme und Vorliebe blieb am Tag sofort nach MOX Behandlung deutlich niedriger als Kochsalzlösung (um mehr als 25 % und 15 % bzw.) gezeigt, wie post-MOX-Injektionen in Abbildung 2).

In einer unveröffentlichten Pilotstudie wurde modelliert "Binge drinking", mit trinken im dunklen (DID) Verfahren wobei Mäuse täglich Zugang (2 h begrenzten hatten), um eine Flasche mit 20E Anfang 3-h in der circadianen Dunkelphase für 3 aufeinanderfolgende Tage, mit einem längeren Zugang Periode (4 h) an Tag 4 (Abbildung 4). Weibliche Mäuse (n = 12, 6 Mäuse/Gruppe) verabreichte Kochsalzlösung Injektionen (i.p.) an Tagen 1-4 mit Grundlinie 20E begannen am Tag 4 (Pre-Medikament). An Tagen 1-3 wöchentlich 2Nd -Zyklus, alle Mäuse erhielten noch eine weitere tägliche Kochsalzlösung Injektion. Die Ethanol-Aufnahme Werte von Tag 3 wurden dann verwendet, um die Mäuse in zwei Gruppen aufgeteilt (n = 6 / Gruppe), die Folge erhielt entweder eine Injektion (i.p.) von MOX (5 mg/kg) oder Kochsalzlösung am 4. Tag (Medikament). In der folgende Woche, die alle Mäuse tägliche Kochsalzlösung Injektionen auf Tage 1-4 und Ethanol Aufnahme erhielten, wurde noch einmal am Tag 4 (Post Droge) gemessen. Akuter Verabreichung von 5 mg/kg MOX wurde analysiert und festgestellt, dass deutlich geringere Alkoholkonsum von mehr als 54 %, verglichen mit Pre-Droge-Injektionen (t = 7.635, p < 0,0001)

Figure 1
Abbildung 1 . Zwei-Flasche Wahl schematischeKlicken Sie bitte hier, um eine größere Version dieser Figur.  

Figure 2
Abbildung 2 . Zwei Flaschen Wahl (TBC). MOX (5 mg/kg) reduziert 10 % V/V Ethanol (10E) Aufnahme (A) und (B) Präferenz in weiblichen C57BL/6J Mäusen mit einer 24-h-Zugang 2-Flasche Wahl Paradigma. Nach erreichen von trinken pegelfest für 3 aufeinanderfolgende Tage, wurde MOX verabreicht. Balken stehen für durchschnittliche 10E Aufnahmemengen ab dem Tag vor der MOX-Injektion (weiß; Vor MOX), dem Tag der MOX-Injektion (schwarz; MOX) und am Tag nach der MOX-Injektion (grau; Post MOX). Werte repräsentieren den Mittelwert ± SEM für 12 Mäuse. * P < 0,05, ** P < 0,01, *** P < 0,001 und *** P < 0,0001 versus Pre MOX (am weitesten links liegende horizontale Linie) oder Post MOX (am weitesten rechts stehende horizontale Linie), Tukey ist mehrere Post-hoc-Vergleichstest. Geändert von Huynh N. Et Al. 19 Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 3
Abbildung 3 . Trinken in der dunklen schematischeKlicken Sie bitte hier, um eine größere Version dieser Figur.  

Figure 4
Abbildung 4 . Trinken in der Dunkelheit (Tat). MOX (5 mg/kg) reduziert 20 % V/V Ethanol (20E) Aufnahme in weiblichen C57BL/6J Mäusen mit einem trinken im dunklen Paradigma. Balken stehen für durchschnittliche 20E Aufnahmemengen in der Woche vor der MOX-Injektion (Pre-Medikament), der die MOX-Injektion (Droge) und die Woche nach der Injektion MOX (nach dem Medikament). Werte repräsentieren den Mittelwert ± SEM für 12 Mäuse (6/Gruppe) zwischen Kochsalzlösung und MOX-Gruppen. P < 0,0001 versus Pre-Medikament (am weitesten links liegende horizontale Linie) oder Post-Medikament (am weitesten rechts stehende horizontale Linie), Tukey ist mehrere Post-hoc-Vergleichstest. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

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Discussion

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Weltweite Schätzungen zufolge mehr als 76 Millionen Menschen die Kriterien um eine Diagnose für Alkohol Verwendung Störung (AUD) rechtfertigen. Leider derzeit verfügbaren pharmazeutische Behandlungen sind weitgehend wirkungslos und Weiterentwicklung ist notwendig, um die Bedürfnisse dieser klinischen Bevölkerung20auszugleichen. Zu diesem Zweck das folgende Protokoll zielt darauf ab, dieses Unterfangen zu erleichtern, indem exemplarisch zwei der grundlegendsten Nager trinken Paradigmen: zwei-Flasche-Wahl (TBC) und in der Dunkelheit (DID) trinken. Beide Modelle messen nicht operanten Selbstverwaltung von Ethanol, wobei Mäusen Ethanol oral einnehmen. In der TBC sind Paradigma, (10 % V/V) Ethanol und Wasser verfügbar kontinuierlich aufgrund der vergleichsweise geringen Ethanol Blutspiegel, die eine Folge von einer episodischen und allmähliche Ethanol Verbrauchsverhalten. Dieses Modell ist am besten für die Beurteilung der untere Ebenen der Ethanol-Aufnahme als tastant bevorzugt und daher soll ähnlich wie menschliche "moderate" trinken. Abbildung 2 oben zeigt repräsentative Ergebnisse für die TBC-Paradigma.

Auf der anderen Seite steht in der DID Modell Ethanol (20 % V/V) nur für eine begrenzte Zeit. Im Gegensatz zu TBC beurteilt dieses Modell die Auswirkungen einer Verbindung auf verhaltensorientierte relevanten Konzentrationen von Ethanol, unter Ausnutzung der Tatsache, dass C57BL/6J Mäuse große Mengen an Ethanol sehr schnell in der aktivsten Phase ihres circadiane Zyklus verbrauchen. Diese trinken Sitzungen auftreten für 4 aufeinanderfolgende Tage, beginnend mit der 3rd in den dunklen Zyklus mit einer Dauer von 2 Stunden am Tage 1-3 und 4 h am Tag 4 h. Bei diesem Verfahren Mäuse verbrauchen in der Regel genug Ethanol um BECs erreichen > 100 mg/dL und Verhaltensstörungen Beweise des Rausches auszustellen. Unsere repräsentative Ergebnisse für die DID-Paradigma sind in Abbildung 4dargestellt. Obwohl wir keine BECs für diese Mäuse Messung, ähneln ihre trinken Ebenen berichtet in der Literatur, die mehr als 100 mg/dL13,14,15BECs erreicht.

Beide Paradigmen haben Grenzen. Während Instanzen kann Esophogeal Trauma verursacht durch das Verfahren bei der oralen Gavages sind die bevorzugte Methode der Verabreichung für pharmakologische Tests von Bleiverbindungen, Ethanol Selbstverwaltung in beiden Paradigmen behindern. Dies gilt insbesondere für die DID-Modell, das nutzt einer höheren Konzentration von Ethanol (20 %) und die möglicherweise vorliegenden Fälle wo die Pharmakokinetik des Wirkstoffs erfordern die Trinkgelage zu beginnen, bevor die Tiere hatten ausreichend Zeit zur Wiederherstellung der Verfahren. Dies wäre in einer Kontrollgruppe trinken auf Ebenen, die entsprechen, BECs deutlich unter dem erwarteten 0,08 deutlich. In unserem Labor haben wir Schwierigkeiten mit Kraft Fütterungen mit DID und TBC erlebt. Wir waren in der Lage, diese Probleme umgehen, indem unsere Verbindungen zu formulieren, so dass sie mit einer mündlich auflösende dünner Streifen (ODS)19zugestellt werden konnte.

Darüber hinaus in der DID-Modell insbesondere angesichts die Tatsache, dass Ethanol Zugangsfrist so kurzer Dauer, Medikament Dosierung erfolgen in einer vorgewählten Zeit während der Licht-Zyklus, die im Einklang mit der Pharmakokinetik des Wirkstoffs gewählt wird, um die Verbindung ist / oder Annäherung an die maximale Gehirn Konzentration im Trinkwasser Zeitraum. Wenn eine pharmakokinetische Analyse durchgeführt werden kann, wäre ein alternativer Ansatz eine Zeit Kurs Bewertung der Auswirkungen auf das Verhalten des Medikaments mit TBC durchzuführen. Nach dieser Logik könnte durch trinken Überwachungstätigkeit auf Stundenbasis und Bestimmung der Peak-Anti-Alkohol-Effekte, eine einigermaßen strategisch wenn Drogen verabreicht19sein sollte.

Während das Feld des Alkoholismus verschiedenen Tiermodellen, die verschiedenen physiologischen und verhaltensbezogenen Aspekte der AUD8zu untersuchen hat, beschreibt das folgende Protokoll zwei häufig verwendete Paradigmen, die Vergleiche der Ergebnisse ermöglicht Dolby Laboratories. Ein zweiter Vorteil ist, dass diese Methoden einfach, so dass ihre Verwendung bequem während der akuten und chronischen Studien in den vorstehenden Beispielen ähnlich sind. Darüber hinaus kann im Gegensatz zu anderen gängigen Alkohol-Paradigmen wie operanten Konditionierung und Dampf Kammer Paradigmen, die Methodik, die wir hier beschrieben haben ohne Sonderausstattung durchgeführt werden. Gerüchten zufolge ist es wahrscheinlich, dass fast alle Komponenten der trinkende Vorrichtung in einer prototypischen institutionelle Vivarium gefunden werden können. Es gibt auch verschiedene Möglichkeiten, die Protokolle, die hier beschrieben werden, so dass sie am besten die Ziele jedes Experiment passen zu ändern. Zum Beispiel empfiehlt sich unsere DID-Verfahren für die Prüfung der akuten Wirkungen eines Medikaments auf einen einzigen Trinkgelage (tagsüber am 4. Tag). Wir haben jedoch gezeigt, dass mehrtägige Medikament Dosierung beurteilt werden kann, durch die Erhöhung der trinkenden Sitzungen an 4 aufeinander folgenden Tagen der 2-Stunden-Zugang, im Gegensatz zu den aktuellen 2 Stunden Zugang an den Tagen 1 bis 3 und 4 Stunden am Tag 419. Mäuse können auch übertragen werden, von einem Paradigma zu einem anderen, oder erneut getestet für zusätzliche Dosen / verschiedene Verbindungen mit einem einfachen 1-2 Wochen Washout-Periode dazwischen.

Es sollte erwähnt werden, dass jede Droge-verursachte Änderung trinken beobachtet durch diese Methoden gründlich untersucht werden muss, um festzustellen, ob die Effekte selektiv für Alkohol sind oder wenn sie das Ergebnis der Toxizität sein könnten. Weitere Informationen zu Steuerelementen sollte der Leser auf Yardley Et al.verweisen. 20 keine einheitlichen Paradigma kann modelliert werden alle Aspekte dieser Erkrankung. Stattdessen untersucht jedes Paradigma in der Regel ein paar der wichtigsten Attribute zugeordnet AUD. Die hier beschriebenen Modelle, TBC und DID in Verbindung gebracht worden, die Binge/Rausch-Phase des Zyklus sucht. Für eine tiefer gehende Verständnis des Dienstprogramms der Verbindung sollte mehreren präklinische Modellen trinkende genutzt werden.

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Disclosures

DLD und LA sind Erfinder ein Patent für die Wiederverwendung von Ivermectin und verwandte Avermectins für die Behandlung von Alkohol-Gebrauch-Störungen. Die Autoren haben keine andere Interessenkonflikte und sind vollständig verantwortlich für den wissenschaftlichen Inhalt des Papiers.

Acknowledgments

Diese Arbeit wurde unterstützt, unter anderem durch Forschung gewährt SC CTSI NIH/NCRR/NCATS--UL1TR000130 (D.L.D.), AA022448 (D.L.D.) und die USC School of Pharmacy.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1 L  graduated cylinder VWR https://us.vwr.com/store/product/20935285/marisco-single-scale-cylinder-graduates-john-m-maris-co To prepare ethanol solution.
1 L glass bottle Pyrex (Fisher Scientific) https://www.fishersci.com/shop/products/pyrex-reusable-media-storage-bottles-12/p-42752 To prepare ethanol solution.
100 mL graduated cylinder Fisher Scientific https://www.fishersci.com/shop/products/kimble-chase-kimax-class-a-to-contain-graduated-cylinders-8/p-4369311 To prepare ethanol solution.
Analox One potential method of analyzing DID blood samples is by using the analox machine
ball-bearing sipper tubes Ancare Corp. http://www.ancare.com/products/watering-equipment/open-drinking-tubes/straight-tubes-ball-point Length: 2.5 inches, Diameter: 5/16 inches, Model: TD100
C57BL/6J Mice Jackson lab https://www.jax.org/strain/000664 May also come from internal breeding colony
disposable serological pipets VWR International (VWR) https://us.vwr.com/store/product/4760455/vwr-disposable-serological-pipets-polystyrene-sterile-plugged 10 mL, 18 mL, or 25 mL 
ethanol, pure, 190 proof (95%), USP, KOPTEC Decon Labs (VWR) https://us.vwr.com/store/product/4542412/ethanol-pure-190-proof-95-usp-koptec ---
heat gun  Master Appliances Corp. http://www.masterappliance.com/master-heat-guns-kits/
heat shrink tubing --- --- Diameter: 3/8 inches
industrial knife/blade --- --- ---
metal cage plate --- --- Should be available through the university/institutional vivarium
mouse RO water --- --- Should be available through the university/institutional vivarium
portable electronic scale Ohaus (VWR) https://us.vwr.com/store/product/4789377/portable-electronic-cs-series-scales-ohaus ---
red light headlamp nyteBright (Amazon) https://www.amazon.com/LED-Headlamp-Flashlight-Red-Light/dp/B00R0LMMF8/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1499591137&sr=8-1-spons&keywords=red+lamp+headlamp&psc=1 ---
silicone stoppers Fisher --- ---
thermometer Fisher Scientific https://www.fishersci.com/shop/products/fisher-scientific-hygro-thermometer-clock-large-display-2/p-4077232 ---
weigh boat VWR International (VWR) https://us.vwr.com/store/product/16773534/vwr-pour-boat-weighing-dishes The lid from a pipete tip box is an appropriate alternative

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References

  1. Litten, R. Z., Falk, D. E., Ryan, M. L., Fertig, J. B. Discovery, Development, and Adoption of Medications to Treat Alcohol Use Disorder: Goals for the Phases of Medications Development. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 40, (7), 1368-1379 (2016).
  2. Grant, B. F., Dawson, D. A., Stinson, F. S., Chou, S. P., Dufour, M. C., Pickering, R. P. The 12-month prevalence and trends in DSM-IV alcohol abuse and dependence: United States, 1991-1992 and 2001-2002. Drug and Alcohol Dependence. 74, (3), 223-234 (2004).
  3. Sacks, J. J., Gonzales, K. R., Bouchery, E. E., Tomedi, L. E., Brewer, R. D. National and State Costs of Excessive Alcohol Consumption. American Journal of Preventive Medicine. 49, (5), 73-79 (2015).
  4. Litten, R. Z., et al. Medications development to treat alcohol dependence: a vision for the next decade. Addiction Biology. 17, (3), 513-527 (2012).
  5. Alcoholism: Developing Drugs for Treatment Guidance for Industry Food and Drug Administration. Available from: http://www.fda.gov/downloads/drugs/guidancecomplianceregulatoryinformation/guidances/ucm433618.pdf (2015).
  6. Johnson Medication Treatment of Different Types of Alcoholism. American Journal of Psychiatry. 167, (6), 630-639 (2010).
  7. Litten, R. Z., Wilford, B. B., Falk, D. E., Ryan, M. L., Fertig, J. B. Potential medications for the treatment of alcohol use disorder: An evaluation of clinical efficacy and safety. Substance Abuse. 37, (2), 286-298 (2016).
  8. Litten, R. Z., Ryan, M. L., Falk, D. E., Reilly, M., Fertig, J. B., Koob, G. F. Heterogeneity of Alcohol Use Disorder: Understanding Mechanisms to Advance Personalized Treatment. Alcoholism: Clinical and Experimental. Research. 39, (4), 579-584 (2015).
  9. Schuckit, M. A., et al. A Genome-Wide Search for Genes That Relate to a Low Level of Response to Alcohol. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 25, (3), 323-329 (2001).
  10. Batki, S. L., Pennington, D. L. Toward Personalized Medicine in the Pharmacotherapy of Alcohol Use Disorder: Targeting Patient Genes and Patient Goals. American Journal of Psychiatry. 171, (4), 391-394 (2014).
  11. Koob, G. F. Theoretical frameworks and mechanistic aspects of alcohol addiction: alcohol addiction as a reward deficit disorder. Current topics in behavioral neurosciences. 13, 3-30 (2013).
  12. Yoneyama, N., Crabbe, J. C., Ford, M. M., Murillo, A., Finn, D. A. Voluntary ethanol consumption in 22 inbred mouse strains. Alcohol. 42, (3), 149-160 (2008).
  13. Rhodes, J. S., Best, K., Belknap, J. K., Finn, D. A., Crabbe, J. C. Evaluation of a simple model of ethanol drinking to intoxication in C57BL/6J mice. Physiology & Behavior. 84, (1), 53-63 (2005).
  14. Thiele, T. E., Navarro, M. "Drinking in the dark" (DID) procedures: A model of binge-like ethanol drinking in non-dependent mice. Alcohol. 48, (3), 235-241 (2014).
  15. Crabbe, J. C., Spence, S. E., Brown, L. L., Metten, P. Alcohol preference drinking in a mouse line selectively bred for high drinking in the dark. Alcohol. 45, (5), 427-440 (2011).
  16. Sprow, G. M., Thiele, T. E. The neurobiology of binge-like ethanol drinking: Evidence from rodent models. Physiology & Behavior. 106, (3), 325-331 (2012).
  17. Neasta, J., Hamida, B., Yowell, Q., Carnicella, S., Ron, D. Role for mammalian target of rapamycin complex 1 signaling in neuroadaptations underlying alcohol-related disorders. Proceedings of the National Academy of Sciences. 107, (46), 20093-20098 (2010).
  18. Huynh, N., et al. Preclinical development of moxidectin as a novel therapeutic for alcohol use disorder. Neuropharmacology. 113, Pt A 60-70 (2017).
  19. Egli, M. Can experimental paradigms and animal models be used to discover clinically effective medications for alcoholism. Addiction Biology. 10, (4), 309-319 (2005).
  20. Huynh, N., Arabian, N., Lieu, D., Asatryan, L., Davies, D. L. Utilizing an Orally Dissolving Strip for Pharmacological and Toxicological Studies: A Simple and Humane Alternative to Oral Gavage for Animals. Journal of Visualized Experiments. (109), (2016).
  21. Yardley, M. M., et al. Ivermectin reduces alcohol intake and preference in mice. Neuropharmacology. 63, (2), 190-201 (2012).
  22. Parasuraman, S., Raveendran, R., Kesavan, R. Blood sample collection in small laboratory animals. Journal of Pharmacology and Pharmacotherapeutics. 1, (2), 87-93 (2010).
Murine Modelle bei der Entwicklung von Pharmakotherapien für Alkoholismus zu trinken: Trinken in der dunklen und zwei Flasche Wahl
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Huynh, N., Arabian, N. M., Asatryan, L., Davies, D. L. Murine Drinking Models in the Development of Pharmacotherapies for Alcoholism: Drinking in the Dark and Two-bottle Choice. J. Vis. Exp. (143), e57027, doi:10.3791/57027 (2019).More

Huynh, N., Arabian, N. M., Asatryan, L., Davies, D. L. Murine Drinking Models in the Development of Pharmacotherapies for Alcoholism: Drinking in the Dark and Two-bottle Choice. J. Vis. Exp. (143), e57027, doi:10.3791/57027 (2019).

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