En metode for å evaluere den forsterkende egenskaper av etanol i rotter uten vann deprivation, Sakkarin Fading eller utvidet tilgang Training

Behavior

Your institution must subscribe to JoVE's Behavior section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Denne protokollen beskriver en ny og effektiv metode for raskt å initiere operant å reagere i etanol i rotter som, i motsetning til standard metoder, krever ikke vann berøvelse eller sakkarin / sukrose filtrert for å initiere respons.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Augier, E., Dulman, R. S., Singley, E., Heilig, M. A Method for Evaluating the Reinforcing Properties of Ethanol in Rats without Water Deprivation, Saccharin Fading or Extended Access Training. J. Vis. Exp. (119), e53305, doi:10.3791/53305 (2017).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Operant orale selvadministrering metoder blir ofte brukt til å studere de forsterkende egenskaper av etanol i dyr. Imidlertid standard metoder krever sakkarin / sukrose fading, vannmangel og / eller utvidet trening for å initiere operant reagere i rotter. Dette notatet beskriver en ny og effektiv metode for å raskt sette i gang operant respons for etanol som er praktisk for forskere og krever ikke vann deprivasjon eller sakkarin / sukrose falming, og dermed eliminere potensialet forvirre av å bruke søtstoffer i etanol operant selv administrative fag. Med denne metoden Wistar rotter vanligvis skaffe og opprettholde selvadministrasjon av en 20% etanol løsning på mindre enn to uker med trening. Videre er blodetanolkonsentrasjoner og belønninger positivt korrelert for en 30 min selvadministrering økt. Dessuten, naltrexon, et FDA-godkjent medisiner for alkoholavhengighet som har vist seg å undertrykke etanol selvadministreringi gnagere, doseavhengig reduksjon alkoholinntak og motivasjon for å drikke alkohol for rotter selv-administrering av 20% etanol, således validere bruken av denne nye fremgangsmåten for å studere de forsterkende egenskaper av alkohol hos rotter.

Introduction

Utviklingen av dyremodeller for å studere de forsterkende effekten av narkotika har vist et viktig verktøy for å studere menneskelig narkotikamisbruk. Nærmere bestemt operant selvadministrering er en mye brukt adferdsmodell som er en av de mest effektive midler for å vurdere de positive forsterkende virkninger av et oralt forbrukes etanolløsning. En tidlig problemet med å utvikle en slik modell var den primære ubehage smaken av høye konsentrasjoner av etanol i de fleste gnagere, et fenomen som også er delt i mennesker med liten eller ingen erfaring med alkohol en. En standard protokoll for å overvinne denne barrieren krever vann deprivasjon og / eller sakkarin eller sukrose falming for anskaffelse og vedlikehold av selvstyre. Men disse to metodene er ikke fordelaktige. De krever lange perioder med trening å bare sette i gang å svare for etanol og få en relativ suksess rate av oppkjøpet. Bruken av søtningsmidler introduserer også en potensiell skjevhet itolkningen av den selvadministrering av data. Disse begrensningene gjelder ikke for følgende protokoll.

I korthet, Samson og kolleger 2 har vist at oppløsning av etanol i en søt oppløsning av 20% sukrose og deretter filtrert ut søtheten i løpet av 4 uker med trening er nødvendig for å initiere respons i 10% etanol i vann. Videre er pålitelig etanolinntak vanligvis oppnås i 6 til 8 uker 1-3. Denne fremgangsmåten er svært problematisk. Først, det krever lengre perioder med trening før etterforskerne kan begynne å måle etanol selvadministrering. I motsetning til intravenøs selvadministrering av kokain eller heroin krever 0 - 1 dager før stoffet trening på en mat-levering spaken i nærings begrenset dyr, og stabil svare for stoffet er ofte oppnådd i 10 - 12 dager 4,5. En annen begrensning ved denne metoden er det faktum at sakkarin og sukrose er meget givende til rotter og fremkalle hjerne aktiverings mønstre similar til narkotika av misbruk, og dermed innføre potensialet for forundrer i etanol selvadministrering studerer 6-9. Til slutt, rotter anskaffe selvadministrering av en etanolløsning ved hjelp av denne metoden viser variasjon i anskaffelse og responsraten 1,10, med en betydelig andel av rottene konsekvent utelukket fra eksperimenter på grunn av mislykket oppkjøp og / eller utilstrekkelig respons rate.

I motsetning til denne protokollen, presenterer vi en enkel, men effektiv metode for anskaffelse og vedlikehold av oral selvadministrering av en 20% etanol i vann løsning som ikke nødvendig vann deprivasjon, sukrose / sakkarin fading eller utvidet tilgang trening. En nylig undersøkelse fant at selv-administrering for oral etanol viser en omvendt U-formet doseresponskurve med høyeste etanolinntak ved selvadministrasjon på en 20% etanolkonsentrasjon, og dermed gi en begrunnelse for utvelgelse av 20% etanolløsning i vår experimental utforming 11.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle prosedyrer er utført i samsvar med Guide NIH for omsorg og bruk av forsøksdyr.

1. Animal Care og Bolig

  1. Ved ankomst i kolonien, huset hann Wistar-rotter som veide 200-225 g ved ankomst i par på en temperatur (21 ° C) og fuktighet-kontrollert miljø med en reversert 12 timers lys-mørke-syklus.
    Merk: Avhengig av begrunnelsen av forsøkene, kan rotter være single-huset.
  2. La rottene å akklimatisere seg til vivarium og lyset syklusen i minst en uke før du starter et eksperiment og håndtere dem daglig. Vei dyrene en gang i uken.
  3. Gi rottene fri adgang til Chow og vann fra springen for varigheten av eksperimentet (vann deprivasjon er ikke nødvendig å sette i gang reagere 12). Utføre alle adferdstesting under den mørke fase av lys-mørke-syklus i et mørkt rom testing.
    Merk: Selv om vi rutinemessig bruker unge voksne Wistar hannrotter (postnatal dager 62 - 65), denne protocol kan teoretisk være egnet for undersøkelse av andre stammer av rotter, så vel som kjønn og / eller aldersforskjeller.

2. Operant Opplæring

  1. Gjennomføre alle atferdstrening og testing i identiske driftsavdelingene måler 30,5 × 29,2 × 24,1 cm og inneholder grid gulv og avfalls panner foret med sengetøy (skiftes mellom dyr for å redusere lukt signaler), plassert i lyd-demping avlukker utstyrt med avtrekksvifter for ventilasjon .
    Merk: Rotter er opplært av operant-condition fra dag 1 av trening (et svar på en spak er nødvendig for å oppnå en forsterker) mellom + 1 time og + 8 timer på den mørke syklus. Det er ingen pre-eksponering for alkohol, og heller ikke mat eller væske shaping før alkohol trening.
  2. Utstyre hver operant kammer med stimulans lys, sprøytepumper og to uttrekk spaker plassert lateralt til en flytende cup mottaket. Interface kamre og kontroll av en datamaskin ved hjelp av den aktuelle programvaren.
    Merk:De fleste leverandører vil gi selvadministrasjon pakker som inneholder alle nødvendige komponenter samt programvare og grensesnitt som er nødvendige for å kontrollere kamrene.
  3. Skrive et operant-conditioning program som initierer gitt forhold (FR) plan på 20% etanol armering (en operant plan der en respons blir armert bare etter et bestemt antall responser) i henhold til produsentens instruksjoner. For eksempel, i et fast forhold 1, rotter har til å produsere en respons å få en forsterker (se Supplemental Kode-filer for et eksempel på en FR1 program). Kjør følgende kommandoer.
    1. Utvid to spaker for å markere starten av økten, og for å signalisere alkohol tilgjengelighet.
      Merk: En spak trykk på spaken forbundet med etanol (aktiv) blir belønnet med levering av et volum på 100 mL 20% etanol i vann i tilstøtende drikker godt og initierer en samtidig 5-s tidsavbruddet signalisert av belysning avcue-lys over spaken. Den cue-lys er innført på dag 1 av opplæringen.
    2. I løpet av tidsperioden, rekord reagerer selv om den har ingen planlagte konsekvenser. Rekord svar på den andre spaken (inaktiv) selv om de aldri har atferds konsekvenser. Merk: Den inaktive spaken tjener som en kontroll for å vurdere ikke-spesifikk oppførsel.
    3. Spill antall svar på den aktive spaken (responsrate) og antall 20% etanol belønninger opptjent.
    4. Etter 30 minutter er gått, trekke tilbake de to spaker for å signalisere slutten av sesjonen, og for å signalisere slutten av alkohol tilgjengelighet.
    5. Lagre og arkivere alle data.
  4. Før du starter treningsøkten, sjekk riktig funksjon av alle enheter i hver operant kammer (uttrekk spaker, flytende dispenser).
  5. Forbered 20% v / v etanol løsning fra 190 Proof (95%) etanol fortynnet i vann fra springen.
    Merk: Etanol løsningen kan oppbevares i romtemperatur. avhengigav produsenten, kan aksjeetanolløsninger være opp til 99,98%. Legg også merke til at mens i de fleste publiserte manuskripter blir etanolkonsentrasjoner presenteres vanligvis som volum / volum, kan noen presentere dem som vekt / volum.
  6. Fyll sprøyten med 20% etanol løsning og sørge for at det ikke er noen lekkasjer eller luftbobler i infusjons linjer. skyve manuelt et lite volum av etanol gjennom infusjons linjer for å sørge for at etanol blir riktig levert i kontakten fra den første forsterket respons. Tørk av beholderen med et papirhåndkle og sørg for at den er tom før du starter økten.
  7. Last inn programvaren som styrer FR planen av 20% etanol forsterkning
  8. Tog operant- og narkotika naive rotter under en FR1 tidsplan for å selvadministrere 20% etanol uten vann deprivasjon i løpet av 30 min økter.
    1. Transportere rottene fra vivarium til testing rommet ved hjelp av en transportburet.
    2. Gi hver rotte til ett kammer.Ta hver enkelt rotte fra transportburet og putte den i tildelt selvadministrering kammeret.
    3. Prøv å holde forholdene i forsøket konsekvent hver dag. Derfor alltid teste rotter i samme selvadministrering kammer på omtrent samme tid hver dag.
    4. Start programvaren som initierer FR1 tidsplan på 20% etanol forsterkning.
    5. På slutten av økten, fjerne rottene fra selv administrasjon kamre og returnere dem til vivarium.
    6. For å manuelt bekrefte at alkohol løsningen er fortært av dyrene, bruke et papirhåndkle og sjekke om kontakten er tørket. Alternativt kan bruke en 1 eller 2 ml sprøyte og samle væsken som er igjen i beholderen for å beregne volumet som ikke forbrukes.
      Merk: For en mer presis måling (men også dyrere), er det mulig å utstyre hvert kammer med en lickometer system koblet til den flytende koppen beholder som tillater en nøyaktig telling av slikks produsert av rottene under selvadministrering økt.
    7. Rens vegger og gittergulvet av hvert kammer med en overflatedesinfeksjonsmiddel.
    8. Etter bruk, opprettinfusjonslinjer ved å rense dem med en 70% etanolløsning. Når den ikke er i bruk, sett lokket for å unngå mugg og støv.
  9. Etter hver økt, samle inn og analysere data generert. Mer spesielt beregner det midlere antall aktive håndtakpressinger, det midlere antall alkohol belønninger oppnådd, så vel som det midlere antall inaktive håndtakpressinger.
    Merk: I de fleste avisene, er alkohol også presentert som etanolinntak i g / kg (kroppsvekt). Etanol inntak kan beregnes ved hjelp av følgende formel:
    Equation1
    Med volum konsumert (ml) - antall belønninger opptjent ± enhetlig volum / belønning og tetthet av etanol ved romtemperatur - 0,789 g / ml.
    For eksempel, hvis en rotte som veier 400 g tjent 20 rewaRDS av 20% volum / volum etanol-løsning:
    Equation2
  10. Gjennomføre økter 5/6 dager i uken frem til stabilisering av ytelse (definert som minimum 15 økter og ingen endring større enn 15% i det totale antall belønninger opptjent i løpet av de siste 3 økter).
    Merk: Når rotter har nådd en stabil baseline på FR1, kan operant betinging programmet bli endret i henhold til produsentens instruksjoner for å øke antall svar som er nødvendige for å oppnå en alkohol belønning. Den faste-forholdet kan for eksempel økes til FR2 FR3 eller for å minimere utilsiktet armering.
  11. Måle blodetanolkonsentrasjoner:
    1. For å bekrefte at belønningene oppnådd i en selv administrasjon sesjon er fortært av rottene, måle blodetanolkonsentrasjoner følgende selvadministrering. Når rotter har nådd en stabil basislinje, samle blod fra den laterale halevenen umiddelbart etterøkten. Sette inn en 23 G nål inn i blodkaret og samle 50 pl blodprøver ved hjelp av et kapillarrør.
    2. Overfør 50 mL blodprøver til 10 ml headspace ampuller og tilsett 50 mL av 1: 1000 isopropylalkohol som intern standard. Forbered en standardkurve 10 til 300 mg / dL fra etanol standarder. Prosess prøver med en headspace sampler med en kromatografi kolonne 13 i henhold til produsentens innstillinger.
  12. progressive ratio
    1. Bruk progressive ratio (PR) tidsplaner for å vurdere motivasjon av dyrene å konsumere en belønning 14. PR er en operant plan hvor antall svar å få en forsterker økes gradvis (i andre vilkår, rotter må jobbe hardere for hvert påfølgende belønning).
      Merk: I motsetning til FR økter, en PR-økten er ikke tidsbestemt, og vil bare bli avsluttet når 30 min har gått uten en fullført forhold.
      1. Plasser rotter i sine tildelte operant bokser og tillatedem til å svare for 20% etanol under en PR tidsplan av armering: Hold alle forsøksbetingelser som er identiske med de som brukes i FR planen (se trinn 2.3), bortsett øke responsen kravet eller kostnader innen-session (dvs. antall spaktrykk kreves på den aktive spaken for å motta en enkelt etanol belønning) i henhold til følgende formel: 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 24, 28, 32 ... Merk: et eksempel på PR-linjen er gitt i brev Kode-filer.
      2. Avslutt PR økten når 30 min har gått uten en belønning.
        Merk: stoppunkt er definert som den siste fullførte svar kravet om PR-økt.

3. Teste prediktiv validitet av en Operant Model of Alcohol Self-administrasjon

Merk: Når rotter har fått en stabil selvadministrering baseline (se trinn 2), er det mulig å vurdere den prediktive validiteten av modellen ved åå teste effekten av naltrexon, en for tiden FDA-godkjente medikamenter for alkoholavhengighet for å redusere med 20% etanol selvadministrering. Vi anbefaler at du gjør dette testing på det høyeste FR oppnådd under trening (FR2), når svar er pålitelig høy. Når prediktiv validitet er etablert, kan modellen brukes til å evaluere nye legemiddelkandidater.

  1. Før testdagen, gi rotter subkutane saltvannsinjeksjoner 30 min før selvadministrasjons økter for å tilvenne dem til injeksjon under minst to påfølgende selv administrasjon økter eller til å svare for etanol er ikke påvirket av saltvann injeksjoner (definert som ingen endring større enn 15% i det totale antall belønninger opptjent i løpet av de siste 2 økter).
  2. Oppløs naltrexon i saltoppløsning og justere pH til nå nøytralitet for å lette injeksjoner til dyrene. Injiserer stoffet ved et volum på 1,0 ml / kg 30 min før en økt, ved hjelp av subkutan administrasjonsvei. Merk: literperatur gir gode bevis for en dose valg mellom de områder av 0,1 - 1 mg / kg, så 0,1, 0,3 og 1 mg / kg blir anvendt i denne protokollen.
    Merk: Forskning viser bruk av både subkutan og intraperitoneal administrasjonsveier for naltrekson, men deres styrke kan variere med subkutan injeksjon er 30 ganger mer potent som intraperitoneale injeksjoner 15. Av den grunn anbefaler vi å bruke subkutant som bruk av denne ruten for injeksjon av naltrexon er validert og kopiert av ulike laboratorier i en rekke konsentrasjon mellom 0,1 og 1 mg / kg 12,15,16.
  3. Under testdagen, injisere rottene i et balansert / vilkårlig rekkefølge i en mellom-fag design på tvers av en av de fire naltrexon doserings sykluser (0, 0,1, 0,3 og 1 mg / kg) 30 min før den selvadministrering økt.
  4. Mellom hver doseringssyklusen, tillate rotter for utvasking av medikamentet med et minimum av to påfølgende selvadministrering sesjoner eller til å reagere ietanol er tilbake til utgangspunktet. Merk: Som et resultat, ved slutten av testen, alle rotter er blitt injisert med hver av de fire doser.
  5. Etter denne fasen ved å velge den mest effektive dose (1 mg / kg) og teste effekten av naltrexon på motivasjon av dyrene til å drikke alkohol ved anvendelse av en progressiv forhold plan (se trinn 2.12).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figur 1 viser representative selvadministrering atferd operant- og narkotika naiv Wistar rotter (åtte forskjellige kohorter som beløper seg til totalt 239 rotter) trent på en FR1 tidsplan for å selvadministrere 20% etanol uten vann deprivasjon eller sakkarin / sukrose fading under 30-minutters økter. Med denne protokollen, rotter initiere spaken trykke på for å få en etanol belønning svært raskt, allerede få mer enn 10 belønninger i løpet av de første øktene (Figur 1a). De når stabile responderende satser på den aktive spaken ved sesjon 10 av selv-administrering, å få et gjennomsnitt på 23,7 ± 0,7 belønninger på FR1 (figur 1B), tilsvarende en gjennomsnittlig etanolinntak av 0,86 g / kg.

Figur 2 viser effekten av ulike doser av naltrekson på alkohol selvadministrering. For å vurdere den prediktive validiteten av endyremodell av etanol søkende, effekten av naltrexon, en for tiden FDA-godkjente medikamenter for alkoholavhengighet, bør verifiseres på en gruppe dyr trent under en utvidet fast-ratio-3 (FR3) forsterkning plan. En behandling med naltrexon er forventet å produsere en doseavhengig reduksjon i alkohol-selvadministrasjon (figur 2A og 2B), så vel som et redusert motivasjon for å oppnå alkohol vurdert ved anvendelse av en progressiv forhold plan (figur 2C).

Figur 1
Figur 1: Wistar rotter erverve og opprettholde selvadministrasjon av 20% etanol. A: Mean belønninger (± SEM) tjent i løpet av 30 min selv administrasjon økter (FR1, oppkjøp fase) av 20% etanol (n = 239 rotter). B: Mean belønninger innhentet under 30 min selv administrasjon økter (FR1, FR2, stabilfase) og 20% ​​(n = 239 rotter). C: Mean aktive og inaktive spaken presser (± SEM) fullførte i løpet av 30 minutter selv administrasjon økter (FR1, FR2, stabil fase) på 20% (n = 239 rotter). D: Antall belønninger opptjent i løpet av en 30 min selvadministrering session versus BEC (mg / dl) (n = 36 rotter, R 2 = 0,67, p <0,001). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2
Figur 2: Naltrexon reduserer både selvadministrasjon og motivasjon til å konsumere alkohol. A: Gjennomsnittlig aktive håndtakpressinger (± SEM) er fullført i løpet av en 30 min selvadministrering sesjon (FR3) og 20% etanol følgende enten saltvann eller naltrexon behandling (0,1, 0,3 eller 1 mg / kg) i Wistar-rotter (n = 16) (** = p <0,01,*** = P <0,001). B: Mean belønninger (± SEM) oppnådd i løpet av en 30-minutters selvadministrering sesjon (FR3) og 20% etanol følgende enten saltvann eller naltrexon behandling (0,1, 0,3 eller 1 mg / kg) i Wistar-rotter (n = 16) ( ** = p <0,01, *** = p <0,001). C: Mean knekkpunkt (± SEM) oppnådd i løpet av en PR-sesjon av 20% etanol følgende enten saltvann eller naltrexon behandling (1 mg / kg) i Wistar-rotter (n = 16) (* = p <0,05). D: Antall belønninger (± SEM) oppnådd i løpet av en PR-sesjon av 20% etanol følgende enten saltvann eller naltrexon behandling (1 mg / kg) i Wistar-rotter (n = 16) (* = p <0,05). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Med denne protokollen, presenterer vi en ny metode for å skaffe og opprettholde stabil oral selvadministrasjon av 20% etanol i rotter som, i motsetning til klassiske modeller av etanol selvadministrering, ikke krever bruk av vannmangel, utvidet tilgang trening, eller sakkarin / sukrose falming 12. Videre naltrexon, en dag FDA-godkjente medisiner for alkoholavhengighet, hell reduserer alkoholselvadministrasjon og motivasjon til å konsumere alkohol av Wistar rotter trent med denne protokollen. Dette resultat gir en viktig farmakologisk validering av protokollen som det er forenlig med tidligere rapporter som viser at naltrekson er effektivt til å redusere alkoholinntak hos ikke-avhengige rotter 16-18. Naltrexon er et opiat reseptor antagonist som har vist lovende resultater i både dyremodeller av alkoholinntak og kliniske studier. I dyremodeller er effektiv i å redusere alkoholforbruk og selv et naltreksondministration i ikke-avhengige dyr 16,17,19, uten å påvirke ikke-spesifikk atferd (inaktive spaken presser) 12. Det har også vist seg effektiv i å redusere matinntak. For eksempel, med hell senker den rotte væskeinntak av både en søt, ikke-kalori løsning av sakkarin, så vel som en svært velsmakende og kalori sjokolade drikke 20. Naltrexone reduserer også sukrose selv-administrering 16, vanninntaket etter at vann berøvelse 21, så vel som sakkarin valg i en to-flaske valg å sette 22. Til sammen indikerer disse resultatene at naltrekson sannsynligvis ikke påvirker alkohol reagerer ved å modulere den kaloriverdi av flytende forsterkere, men mer sannsynlig ved å redusere den umiddelbare givende verdien av alkohol.

Det er flere viktige fordeler med denne modellen. Først er oppkjøpet perioden raskere enn med tidligere paradigmer. Rotter nå aktive spaken presserprisene relevant leVELS etanol 23 i en uke. Sugar-falming basert paradigmer nødvendig seks til åtte uker med testing for å produsere pålitelig etanolinntak 1,3, og dermed kaste bort verdifull tid og ressurser. For det andre, denne modellen eliminerer markert nedgang i etanol forbruket vanligvis sett etter fjerning av søtningsmidler, derfor muligens redusere frekvensen av slitasjeegenskaper i etanol selvadministrering studier 24. Åtte forskjellige årskull av rotter som beløper seg til totalt 239 operant- og narkotika naive Wistar rotter ble kjørt ved hjelp av denne protokollen, og bare 9 oppfyller kriteriene for å unnlate å erverve selvadministrasjon (definert som minst 10 aktive spak presser under siste 3 stabilisert fast ratio 1 økter). Dermed gir denne romanen trening protokollen en imponerende vellykkede oppkjøpet sats på 96%. Med denne protokollen, rotter nådd robuste svarer priser på mindre enn to uker, noe som resulterer i en gjennomsnittlig etanol inntak av 0,86 g / kg. Dette nivået av forbruket tilsvarerde som nås med rotter trent med sukrose / sakkarin falming prosedyrer som vanligvis oppnådd et gjennomsnittlig forbruk på mellom 0,5 og 0,8 g / kg 1,2,23,25.

Videre forenkler denne modellen tolkningen av etanol selvadministrering studier ved å fjerne confounds på grunn av de iboende givende egenskaper av sakkarin og sukrose i rotter. De potensielle vanedannende egenskaper av mat belønninger og mer spesielt velsmakende matvarer som sukker har vært gjenstand for interesse i de senere årene, og til slutt understreke behovet for en mer spesifikk modell av etanol selvadministrering. For eksempel er det bevis for å støtte ideen om at sukrose kan i seg selv være vanedannende i rotter, som rotter vise atferd som overspising, søker, og tilbaketrekning som reaksjon på overdreven sukroseinntaket 26-28. I tillegg, sukrose og sakkarin er mer forsterkende enn narkotiske stoffer som kokain og opiater 6-8,29 og disse søtningsmidlerendre Fos aktivering i hjerneregioner, inkludert nucleus accumbens på en måte i likhet med etanol og andre misbrukte droger 9. Til slutt, denne modellen er egnet for å studere dyremodeller av medikament tilbakefall. Vi har tidligere vist at dyrene trenet ved å bruke denne fremgangsmåten var i stand til å slukke robust deres respons for alkohol 12, på samme måte som det som vanligvis oppnås med klassiske modeller av etanolselvadministrering 25. Disse dyrene kan deretter gjenopprettes ved å benytte en stressor 12 eller ved å gjeninnføre en kø lys 30.

Etanol er et ambivalent stoffet, som utøver givende og aversjons egenskaper. Det er allment antatt at den primære aversive smak av etanol er en stor barriere for å oppnå stabil selvstyre i de fleste gnagere, spesielt ved høye konsentrasjoner 1. Men en studie undersøkte smak reaktiviteten hos rotter til et bredt spekter av etanolkonsentrasjon (fra 5 til 40% v / v) surprisingly funnet at antall hedoniske, men ikke aversjons, Orofacial reaksjoner har en tendens til å øke med høyere etanolkonsentrasjoner 31. Dessuten, med gjentatt eksponering for alkohol, antallet av ubehagelig Orofacial responser ble redusert når rotter ble eksponert for høye etanolkonsentrasjoner (20 til 40% v / v) mens den forble uendret med lavere konsentrasjoner (5 til 10% v / v). Tilsvarende rotter som hadde en samtidig operant tilgang til to etanolløsninger 23 reagerte mer for de høyere konsentrasjoner (20 eller 40% volum / volum) enn den nedre (10% v / v, konsentrasjonen som er mest brukt i sukrose / sakkarin fading prosedyre) og egenadministrasjon for oral etanol viser en omvendt U-formet dose-responskurve med høyest etanolinntak under selvadministrering med 20% etanol konsentrasjon 11. Disse data indikerer at høyere konsentrasjoner av etanol kan være mer givende og mindre motvilje til rotter, som forklarer hvorfor rotter skaffe selvadministrasjon av 20% etanol i our protokoll uten behov av etanol pre-eksponering eller sukrose / sakkarin fading prosedyre.

Det er imidlertid viktig å merke seg at denne modellen ikke produserer eskalerte nivå av etanol selvadministrering og høye etanolblodkonsentrasjoner. Derfor betyr denne modellen ikke indusere fysisk avhengighet hos rotter og bør kombineres med andre modeller hvis målet med eksperimentet er å indusere overdrevent alkoholforbruk hos gnagere.

Som med mange atferdsmessige oppgaver, er den første kritiske parameter for å holde forholdene i forsøket så konsekvent som mulig hver dag. Mer presist, rotter bør alltid bli testet i den samme selvadministrering kammer. Sesjonen bør skje samtidig (± 30 minutter) gjennom hele eksperimentet. Konfigurasjonen av kammeret (se trinn 2.2) bør forble uendret. Under selvadministrering trening, kan de første øktene være kritisk. Spesiell oppmerksomhet bør gis til the medikamentavgivelsesslangen, væsken koppen beholder, hevarmen og sprøytepumper. Det er viktig at etanol er korrekt levert i kontakten fra den første forsterket respons, som enhver feil kan forsinke eller svekke oppkjøp av etanol selvadministrering.

I sammendraget, den nye modellen av trenings rotter for operant selv administrasjon av oral alkohol beskrevet i denne protokollen forbedrer effektiviteten ved å redusere treningstiden mens økende oppkjøpspris, forenkler den generelle prosedyren samt tolkningen av resultatene, og er validert som en god modell av etanol drikking av naltrexon eksperimentet. Denne protokollen er egnet for å undersøke givende og motiverende egenskaper alkohol hos rotter og kan kombineres med klassiske operant selv administrasjon prosedyrer som reinstatements modeller for å vurdere det nevrale grunnlaget for etanol-søkende atferd.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ikke noe å avsløre.

Acknowledgments

Dette arbeidet ble støttet av den svenske Forskningsrådet.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Extra Tall MDF Sound Attenuating Cubicle, Interior: 22"W x 22"H x 16"D Med Associates Inc. ENV-018MD
Extra Tall Modular Test Chamber with modified Top, Waste Pan and Photobeam Med Associates Inc. ENV-007CT-PH
Stainless Steel Grid Floor for Rat or Small Primate Med Associates Inc. ENV-005
Retractable Lever Med Associates Inc. ENV-112CM 2 by SA chambers
Stimulus Light, 1" White Lens, Mounted on Modular Panel Med Associates Inc. ENV-221M 2 by SA chambers
Dual Cup Liquid Receptacle with 18 ga Stainless Steel Pipes Med Associates Inc. ENV-200R3AM
Single Speed Syringe Pump, 3.33 rpm Med Associates Inc. PHM-100
Liquid Delivery Kit Med Associates Inc. PHM-122-18
SmartCtrl 8 Input / 16 Output Package Med Associates Inc. DIG-716P2
MED-PC software Med Associates Inc. SOF-735
http://www.mednr.com/ Med Associates Inc. A website that is open-source and has been created to offer researchers a place to exchange MEDState Notation code
Kendall Monoject 20 cc Syringes, Regular Luer Tip VWR International MJ8881-520657
Ethanol, Pure, 190 Proof (95%), USP, KOPTEC Decon Labs 2801
0.9% Sodium Chloride Injection, USP Hospira 0409-4888-50
Naltrexone hydrochloride Sigma Aldrich N3136-1G
23 G BD PrecisionGlide Needles BD 305145
Minivette POCT 50 µL, K3EDTA Sarstedt 17.2113.150 For capillary blood collection

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Koob, G. F., et al. Animal models of motivation for drinking in rodents with a focus on opioid receptor neuropharmacology. Recent developments in alcoholism : an official publication. of the American Medical Society on Alcoholism, the Research Society on Alcoholism, and the National Council on Alcoholism. 16, 263-281 (2003).
  2. Samson, H. H. Initiation of ethanol reinforcement using a sucrose-substitution procedure in food- and water-sated rats. Alcoholism, clinical and experimental research. 10, 436-442 (1986).
  3. Weiss, F., Mitchiner, M., Bloom, F. E., Koob, G. F. Free-choice responding for ethanol versus water in alcohol preferring (P) and unselected Wistar rats is differentially modified by naloxone, bromocriptine, and methysergide. Psychopharmacology. 178-186 (1990).
  4. Koya, E., et al. Role of ventral medial prefrontal cortex in incubation of cocaine craving. Neuropharmacology. 56, 177-185 (2009).
  5. Karlsson, R. M., Kircher, D. M., Shaham, Y., O'Donnell, P. Exaggerated cue-induced reinstatement of cocaine seeking but not incubation of cocaine craving in a developmental rat model of schizophrenia. Psychopharmacology. 45-51 (2013).
  6. Augier, E., Vouillac, C., Ahmed, S. H. Diazepam promotes choice of abstinence in cocaine self-administering rats. Addiction biology. 17, 378-391 (2012).
  7. Cantin, L., et al. Cocaine is low on the value ladder of rats: possible evidence for resilience to addiction. PloS one. 5, (2010).
  8. Lenoir, M., Serre, F., Cantin, L., Ahmed, S. H. Intense sweetness surpasses cocaine reward. PloS one. 2, (2007).
  9. Spangler, R., et al. Opiate-like effects of sugar on gene expression in reward areas of the rat brain. Brain research. Molecular brain research. 134-142 (2004).
  10. Rassnick, S., Pulvirenti, L., Koob, G. F. SDZ-205,152, a novel dopamine receptor agonist, reduces oral ethanol self-administration in rats. Alcohol. 10, 127-132 (1993).
  11. Carnicella, S., Yowell, Q. V., Ron, D. Regulation of operant oral ethanol self-administration: a dose-response curve study in rats. Alcoholism, clinical and experimental research. 35, 116-125 (2011).
  12. Augier, E., et al. Wistar rats acquire and maintain self-administration of 20 % ethanol without water deprivation, saccharin/sucrose fading, or extended access training. Psychopharmacology. (2014).
  13. Macchia, T., et al. Ethanol in biological fluids: headspace GC measurement. Journal of analytical toxicology. 19, 241-246 (1995).
  14. Hodos, W. Progressive ratio as a measure of reward strength. Science. 134, 943-944 (1961).
  15. Williams, K. L., Broadbridge, C. L. Potency of naltrexone to reduce ethanol self-administration in rats is greater for subcutaneous versus intraperitoneal injection. Alcohol. 43, 119-126 (2009).
  16. Czachowski, C. L., Delory, M. J. Acamprosate and naltrexone treatment effects on ethanol and sucrose seeking and intake in ethanol-dependent and nondependent rats. Psychopharmacology. 335-348 (2009).
  17. Stromberg, M. F., Volpicelli, J. R., O'Brien, C. P. Effects of naltrexone administered repeatedly across 30 or 60 days on ethanol consumption using a limited access procedure in the rat. Alcoholism, clinical and experimental research. 22, 2186-2191 (1998).
  18. Stromberg, M. F., Casale, M., Volpicelli, L., Volpicelli, J. R., O'Brien, C. P. A comparison of the effects of the opioid antagonists naltrexone, naltrindole, and beta-funaltrexamine on ethanol consumption in the rat. Alcohol. 15, 281-289 (1998).
  19. Gonzales, R. A., Weiss, F. Suppression of ethanol-reinforced behavior by naltrexone is associated with attenuation of the ethanol-induced increase in dialysate dopamine levels in the nucleus accumbens. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 18, 10663-10671 (1998).
  20. Biggs, T. A., Myers, R. D. Naltrexone and amperozide modify chocolate and saccharin drinking in high alcohol-preferring P rats. Pharmacology, biochemistry, and behavior. 60, 407-413 (1998).
  21. Beczkowska, I. W., Bowen, W. D., Bodnar, R. J. Central opioid receptor subtype antagonists differentially alter sucrose and deprivation-induced water intake in rats. Brain research. 589, 291-301 (1992).
  22. Cooper, S. J. Effects of opiate agonists and antagonists on fluid intake and saccharin choice in the rat. Neuropharmacology. 22, 323-328 (1983).
  23. Samson, H. H., Pfeffer, A. O., Tolliver, G. A. Oral ethanol self-administration in rats: models of alcohol-seeking behavior. Alcoholism, clinical and experimental research. 12, 591-598 (1988).
  24. Koob, G. F., Weiss, F. Pharmacology of drug self-administration. Alcohol. 7, 193-197 (1990).
  25. Schank, J. R., et al. The Role of the Neurokinin-1 Receptor in Stress-Induced Reinstatement of Alcohol and Cocaine Seeking. Neuropsychopharmacology : official publication of the American College of Neuropsychopharmacology. (2013).
  26. Avena, N. M., Bocarsly, M. E., Rada, P., Kim, A., Hoebel, B. G. After daily bingeing on a sucrose solution, food deprivation induces anxiety and accumbens dopamine/acetylcholine imbalance. Physiology. 94, 309-315 (2008).
  27. Avena, N. M. The study of food addiction using animal models of binge eating. Appetite. 55, 734-737 (2010).
  28. Morgan, D., Sizemore, G. M. Animal models of addiction: fat and sugar. Current pharmaceutical design. 17, 1168-1172 (2011).
  29. Lenoir, M., Cantin, L., Vanhille, N., Serre, F., Ahmed, S. H. Extended heroin access increases heroin choices over a potent nondrug alternative. Neuropsychopharmacology : official publication of the American College of Neuropsychopharmacology. 38, 1209-1220 (2013).
  30. Augier, E., et al. The mGluR2 Positive Allosteric Modulator, AZD8529, and Cue-Induced Relapse to Alcohol Seeking in Rats. Neuropsychopharmacology : official publication of the American College of Neuropsychopharmacology. 41, 2932-2940 (2016).
  31. Bice, P. J., Kiefer, S. W. Taste reactivity in alcohol preferring and nonpreferring rats. Alcoholism, clinical and experimental research. 14, 721-727 (1990).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics