Trouble drikking modeller i utviklingen av farmakoterapi for alkoholisme: drikke i mørke og to-flaske valg
Summary
Utvikling av mer effektive behandlinger er nødvendig å kompensere behovene til denne pasienten befolkningen alkohol bruk lidelse (AUD) er et stort nasjonale helseproblem. Dette benytter følgende protokollen to enkle gnager drikking modeller for å vurdere prekliniske effekten av bly anti-alkohol forbindelser.
Abstract
Alkohol bruk lidelse (AUD) er et stort problem med mer enn rundt 76 millioner mennesker verden over møte de diagnostiske kriteriene. Gjeldende behandlinger er begrenset til tre FDA-godkjente som er stort sett ineffektiv selv når kombinert med psykososial intervensjon, som det fremgår av høy tilbakefall rate. Som sådan, representerer Søk etter flere nye behandlinger en viktige mål. Dette følgende protokollen utnytter to enkle gnager drikking modeller for å vurdere prekliniske effekten av bly anti-alkohol forbindelser: to-flaske valg (TBC) og drikker i mørket (DID). Den tidligere kan mus til frivillige drikk i moderasjon mens sistnevnte induserer mus til frivillig konsumerer store mengder alkohol på kort som etterligner overstadig drikking. Enkel og høy gjennomstrømning natur begge disse paradigmer tillate rask screening av farmakologiske agenter eller identifisere stammer mus som viser enkelte frivillige drikking oppførsel.
Introduction
For siste 25 pluss år, betydelig innsats har blitt satt mot å utvikle medisiner for behandling av alkohol bruk lidelse (AUD)1. Selv om mange fremskritt er gjort, AUD fortsatt et stort offentlig helseproblem, påvirker over 18 millioner amerikanere, og koster over $220 milliarder årlig2,3. Foreløpig er det bare tre FDA-godkjente, disulfiram, naltrexon og acamprosate, som har gitt inkonsistente resultater i kliniske forsøk og begrenset suksess selv når kombinert med psykososial intervensjon i klinikken innstillingene 4 , 5 , 6 , 7.
Hovedårsak for feil på gjeldende AUD terapi er koblet til AUD8heterogene natur. Mens både miljø og genetiske faktorer som bidrar til utvikling av AUD, utgjør heritability anslagsvis 50-60% av risikoen for utbruddet9. Lik behandling av depresjon, det er allment akseptert at pasienter som lider av AUD må en rekke medisiner som er tilpasset behovene til hver pasient10.
Klart, det er et presserende behov for mer effektive behandlinger som vil bli lettere hvis den allerede vanskelige og tidkrevende prosessen med stoffet funnet var strømlinjeformet3. Dette viser følgende protokollen prekliniske anvendelse av to gnager drikking modellene brukte undersøke nevrobiologiske grunnlaget for AUD11. Mer spesifikt, metoden innført her kan vurdere effekten av kandidaten forbindelser redusere alkohol forbruk i både “moderat” og “overstadig drikking” scenarier bruker to-flaske valg (TBC) og drikking i mørke (DID) paradigmer, henholdsvis. Begge paradigmer undersøke ikke-operant etanol selv administrasjon, der mus ingest etanol muntlig og på vilje, og derfor illustrere høy ansikt og konstruere gyldighet som en modell av menneskelig alkoholisme11.
TBC drikking, også kjent som fritt valg drikking, preferanse drikke, eller sosiale drikke, er to flasker løsning kontinuerlig tilgjengelig i hjem buret. En flaske inneholder vann, og det andre inneholder en utvannet løsning av etanol, der konsentrasjonen av etanol kan varieres (f.eks., 5-30% v/v)11,12. Mus har konstant tilgang til både flasker, og derfor kan velge hvor mye å drikke fra hver flaske.
Denne modellen vurderer etanol forbruket av hver mus (g/kg), samt etanol preferanse ratio (volum etanol fortært ÷ totale volumet væske fortært). Det brukes rutinemessig sammenligne drikking nivåer over ulike stammer mus, eller etter en bestemt genetisk manipulasjon (f.eks., gene knockout eller knockdown) og resultater i blod etanol konsentrasjoner (BECs) ligner det som er funnet i mennesker når drikker i moderasjon13,14.
I DID prosedyren 3t etter starten av mørke syklusen, utveksles hjem bur flaske vann med en flaske av 20% (v/v) etanol løsning for begrenset adgang drikke økten. Drikking økter oppstå som rad 4-dagers syklus, varig 2t på dager 1-3 og 4 h på dag 4. Dager 1-3 tjene som en alkohol-habituering periode før testing på dag 4. Følgelig mus pålitelig bruker nok etanol for å oppnå BECs > 100 mg/dL og resultatet forevise opptreden effekten av forgiftning i mennesker som er overstadig13,14,15. Vann tilgang er tilgjengelig på alle tider enn drikking økten.
Det finnes flere varianter av begrenset tilgang drikking. For eksempel i intermittent adgang modellen får mus to flasker (en som inneholder vann og andre med 20% (v/v) etanol) på mandag, onsdag og fredag med en 24 h og 48 h uttak periode hverdager som helger, henholdsvis16. Etter flere uker med intermittent adgang, musene vil gradvis og eskalere frivillig drikke nivåer, til slutt oppnå BECS ligner det er observert i DID modellen. DID, men synes å være mest brukte modell å vurdere overstadig-lignende drikking oppførsel. Andre modeller av uregelmessige drikker finnes, men de avhengige begrense tilgang til mat eller damp kammer indusert økning i frivillig selv-administrasjonen, som gjør dem mindre representant frivillige menneskelige alkohol forbruk16.
Protocol
Representative Results
Discussion
Verdensomspennende anslag tyder på at som 76 millioner mennesker oppfyller kravene til å rettferdiggjøre en diagnose for alkohol bruk lidelse (AUD). Dessverre farmasøytiske behandlinger tilgjengelig er stort sett ineffektiv og videre utvikling er nødvendig å kompensere behovene til denne kliniske befolkningen20. Dette følgende protokoll som mål å forenkle denne bestrebelsen ved exemplifying to av de mest grunnleggende gnager drikke paradigmer: to-flaske-valg (TBC) og drikker i mørket (DI…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet, delvis av forskning gir SC CTSI NIH/NCRR/NCATS – UL1TR000130 (D.L.D.), AA022448 (D.L.D.) og USC School of Pharmacy.
Materials
| 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 |
References
- 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).
- 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).
- 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).
- Litten, R. Z., et al. Medications development to treat alcohol dependence: a vision for the next decade. Addiction Biology. 17 (3), 513-527 (2012).
- . Johnson Medication Treatment of Different Types of Alcoholism. American Journal of Psychiatry. 167 (6), 630-639 (2010).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Sprow, G. M., Thiele, T. E. The neurobiology of binge-like ethanol drinking: Evidence from rodent models. Physiology & Behavior. 106 (3), 325-331 (2012).
- 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).
- Huynh, N., et al. Preclinical development of moxidectin as a novel therapeutic for alcohol use disorder. Neuropharmacology. 113, 60-70 (2017).
- Egli, M. Can experimental paradigms and animal models be used to discover clinically effective medications for alcoholism. Addiction Biology. 10 (4), 309-319 (2005).
- 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).
- Yardley, M. M., et al. Ivermectin reduces alcohol intake and preference in mice. Neuropharmacology. 63 (2), 190-201 (2012).
- Parasuraman, S., Raveendran, R., Kesavan, R. Blood sample collection in small laboratory animals. Journal of Pharmacology and Pharmacotherapeutics. 1 (2), 87-93 (2010).
