En metode til evaluering af forstærkende egenskaber af ethanol i rotter uden vand afsavn, Saccharin Fading eller udvidet adgang Uddannelse

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 protokol beskriver en hidtil ukendt og effektiv fremgangsmåde til hurtigt initiere operant reagere for ethanol i rotter, som, i modsætning til standardmetoder, ikke kræver vand deprivation eller saccharin / saccharose fading at indlede reagere.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

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 self-administration metoder er almindeligt anvendt til at undersøge de forstærkende egenskaber af ethanol i dyr. Men standard metoder kræver saccharin / sucrose fading, vand afsavn og / eller udvidet uddannelse til at indlede operant reagerer i rotter. Dette papir beskriver en ny og effektiv metode til hurtigt at indlede operant reagere for ethanol, der er bekvemt for eksperimentatorer og kræver ikke vand afsavn eller saccharin / sucrose fading, og dermed fjerne den potentielle forvirre af at bruge sødestoffer i ethanol operant selv-administration studier. Med denne metode, Wistar rotter typisk erhverve og vedligeholde selvadministration af en ethanolopløsning 20% ​​på mindre end to ugers træning. Desuden er blod ethanolkoncentrationer og belønninger positivt korreleret til en 30 min selvadministration session. Endvidere naltrexon, en FDA-godkendt medicin for alkoholafhængighed, der har vist sig at undertrykke ethanol selvadministrationhos gnavere, dosisafhængigt nedsætter alkoholindtagelse og motivation til at indtage alkohol for rotter selv-administrering 20% ​​ethanol, hvilket validerer anvendelsen af ​​denne nye metode til at studere de forstærkende egenskaber af alkohol hos rotter.

Introduction

Udviklingen af ​​dyremodeller til at studere de forstærkende virkninger af narkotika har vist et vigtigt redskab til at studere menneskelig stofmisbrug. Mere specifikt operant selvadministration er et meget anvendt adfærdsmæssige model, der er en af ​​de mest effektive midler til vurdering af de positive forstærkende virkninger af en oralt indtaget ethanolopløsning. En tidlig problem med at udvikle en sådan model var den primære afskrækningsmiddel smag af høje koncentrationer af ethanol til de fleste gnavere, et fænomen, der deles også hos mennesker med ringe eller ingen erfaring med alkohol 1. En standard-protokol til at overvinde denne barriere kræver vand afsavn og / eller saccharin eller saccharose fading til erhvervelse og vedligeholdelse af selvadministration. Men disse to tilgange er ikke fordelagtige,. De kræver lange perioder med uddannelse til blot indlede reagere for ethanol og opnå en relativ succesrate på overtagelsestidspunktet. Brugen af ​​sødemidler indfører også en potentiel skævhed ifortolkningen af ​​selvadministration data. Disse begrænsninger gælder ikke for følgende protokol.

Kort fortalt Samson og kolleger 2 har vist, at opløse ethanol i en sød løsning på 20% sucrose og derefter udtoning sødme over 4 ugers uddannelse er nødvendig for at initiere reagere i 10% ethanol i vand. Desuden er pålidelig indtagelse ethanol normalt opnået i 6 til 8 uger 1-3. Denne fremgangsmåde er yderst problematisk. For det første kræver længere perioder uddannelse, før efterforskere kan begynde at måle ethanol selvadministration. I modsætning hertil intravenøs selvadministration af kokain eller heroin kræver 0 - 1 dage før drug træning på en fødevare-leverer håndtaget i fødevareproducerende dyr begrænset, og stabilt reagere for stof er ofte opnået i 10 - 12 dage 4,5. En anden begrænsning ved denne metode er, at saccharin og sucrose er meget givende til rotter og fremkalde hjernens aktiveringsmønstre similar til misbrugsstoffer, således at indføre muligheden for andre variable i ethanol selvadministration studerer 6-9. Endelig rotter erhverve selvadministration af et ethanol løsning ved hjælp af denne metode viser variation i anskaffelse og svarprocent 1,10, med en væsentlig del af rotter konsekvent udelukket fra eksperimenter på grund af mislykket erhvervelse og / eller utilstrækkelig svarprocent.

Derimod med denne protokol, præsenterer vi en enkel, men effektiv metode til anskaffelse og vedligeholdelse af oral selvadministration af en 20% ethanol i vand løsning, der ikke nødvendiggør vand afsavn, saccharose / saccharin fading eller udvidet adgang uddannelse. En nylig undersøgelse viste, at selvadministration til oral ethanol viser et omvendt U formet dosisresponskurve med højeste indtag ethanol under selvadministration i en koncentration på 20% ethanol, hvilket giver et rationale for valg 20% ​​ethanol opløsning i vores experimEntal design 11.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle procedurer udføres i overensstemmelse med NIH Guide for Pleje og anvendelse af forsøgsdyr.

1. Animal Care og Boligstyrelsen

  1. Ved ankomsten i kolonien, huse Wistar hanrotter med en vægt 200 - 225 g ved ankomst i par i en temperatur (21 ° C) og luftfugtighed-kontrolleret miljø med en omvendt 12 timers lys-mørke cyklus.
    Bemærk: Afhængigt af begrundelsen for forsøgene, kan rotterne være single-opstaldet.
  2. Tillad rotterne at akklimatisere til vivarium og lyset cyklus i mindst en uge før start et eksperiment og håndtere dem dagligt. Afvej dyrene én gang ugentligt.
  3. Giv rotter fri adgang til chow og ledningsvand under hele forsøget (vandmangel er ikke nødvendigt at indlede reagere 12). Udføre alle adfærdsmæssige afprøvning i løbet af mørke fase af lys-mørke-cyklus i et mørkt test værelse.
    Bemærk: Selv om vi rutinemæssigt bruge unge voksne Wistar hanrotter (postnatal dage 62 - 65), denne protokol kan teoretisk være egnet til at undersøge andre stammer af rotter, samt køn og / eller aldersforskelle.

2. Operant Træning

  1. Gennemføre alle adfærdsmæssige træning og afprøvning i identiske operantkamre måler 30,5 × 29,2 × 24,1 cm og indeholder ristegulve og udtjente pander foret med strøelse (ændret i mellem dyr for at reducere lugt stikord), har til huse i lyd-dæmpende sengebåse udstyret med udsugnings til ventilation .
    Bemærk: Rotter trænes ved operant-condition fra dag 1 i uddannelse (en reaktion på en løftestang er nødvendig for at opnå en forstærker) mellem + 1 time og + 8 timer af den mørke cyklus. Der er ikke på forhånd udsættelse for alkohol eller mad eller væske formning før alkohol træning.
  2. Udstyre hver operant kammer med stimulerende lys, sprøjtepumper og to optrækkelige håndtag placeret lateralt til en flydende kop beholder. Interface-kamre og kontrol fra en computer ved hjælp af passende software.
    Bemærk:De fleste leverandører vil give selv-administration pakker indeholdende alle de nødvendige komponenter samt software og grænseflader, der er nødvendige for at styre kamrene.
  3. Skriv en operant-conditioning program der initierer den faste forhold (FR) tidsplan for 20% ethanol forstærkning (en operant tidsplan, hvori en reaktion forstærkes først efter et bestemt antal reaktioner) ifølge producentens instruktioner. For eksempel i et fast forhold 1, rotter nødt til at producere en respons for at opnå en forstærker (se afsnittet for et eksempel på et FR1 program Supplerende Code Files). Udfør følgende kommandoer.
    1. Forlæng to løftestænger for at markere starten af ​​sessionen og for at signalere alkohol tilgængelighed.
      Bemærk: Et håndtag tryk på armen forbundet med ethanol (aktiv) belønnes ved levering af et volumen på 100 pi af 20% ethanol i vand i tilstødende drikker godt og indleder en samtidig 5-s time-out periode signaleres af belysning afcue-lys over håndtaget. Køen-lys introduceres på dag 1 af uddannelsen.
    2. Under time-out periode, rekord reagere, selv om det ikke har nogen planlagte konsekvenser. Optag svar på den anden arm (inaktiv), selv om de aldrig har adfærdsmæssige konsekvenser. Bemærk: Den inaktive løftestang fungerer som kontrol til vurdering af ikke-specifik adfærd.
    3. Optag antallet af svar på den aktive løftestang (responsrater) og antallet af 20% ethanol belønninger optjent.
    4. Efter der er gået 30 min, trække de to håndtag til at signalere afslutningen af ​​sessionen, og at signalere afslutningen af ​​alkohol tilgængelighed.
    5. Gem og arkivere alle data.
  4. Før du starter træning, kontrollere korrekt funktion af alle enheder i hvert operant kammer (optrækkelige håndtag, flydende dispenser).
  5. Forbered 20% v / v ethanol-opløsning fra 190 Proof (95%) ethanol fortyndet i hanevand.
    Bemærk: Ethanol opløsning kan opbevares ved stuetemperatur. Afhængigtaf producenten, kan lager ethanol løsninger være op til 99,98%. Bemærk også, at, mens i de fleste offentliggjorte manuskripter, er ethanolkoncentrationer sædvanligvis præsenteres som volumen / volumen, kan nogle præsentere dem som vægt / volumen.
  6. Fyld sprøjten med ethanol løsning 20%, og sørg for, at der ikke er lækager eller luftbobler i infusionsslanger. skubbe manuelt en lille mængde ethanol gennem infusionsslanger at sikre, at ethanol vil blive leveret korrekt i beholderen fra det første forstærkede reaktion. Tør beholderen med et stykke køkkenrulle og sørg for, at den er tom, før du starter sessionen.
  7. Indlæs den software, der styrer FR tidsplan på 20% ethanol forstærkning
  8. Tog operant- og narkotikarelaterede naive rotter under en FR1 tidsplan til selv at administrere 20% ethanol uden vand afsavn i løbet af 30 min sessioner.
    1. Transport rotterne fra terrariet til test værelse ved hjælp af en transport bur.
    2. Tildel hver rotte til én kammer.Tag hver enkelt rotte fra transport bur og sætte det i den tildelte selvadministration kammer.
    3. Forsøge at holde betingelserne for eksperimentet konsekvent hver dag. Derfor altid teste rotter i samme selv-administration kammer på nogenlunde samme tidspunkt hver dag.
    4. Start den software, der initierer FR1 tidsplan for 20% ethanol forstærkning.
    5. I slutningen af ​​sessionen, fjern rotterne fra selv-administration kamre og returnere dem til terrariet.
    6. For manuelt at bekræfte, at alkohol løsning forbruges af dyrene, bruge et papir håndklæde og kontrollere, om beholderen tørres. Alternativt kan du bruge en 1 eller 2 ml sprøjte og indsamle væsken tilbage i beholderen til at anslå den mængde, der ikke er forbrugt.
      Bemærk: For en mere præcis måling (men også dyrere), er det muligt at udstyre hvert kammer med et lickometer system tilsluttet den flydende cup beholder, der tillader en præcis optælling af licks produceret af rotterne under selvadministration session.
    7. Rengør vægge og gittergulvet af hvert kammer med en overflade desinfektionsmiddel.
    8. Efter brug opretholde infusionsslanger ved at rense dem med en ethanolopløsning 70%. Når du ikke bruger, skal du indsætte hætten for at undgå mug og støv.
  9. Efter hver session, indsamle og analysere de data, der genereres. Nærmere bestemt beregne middelværdien antal aktive ringpresser, det gennemsnitlige antal alkohol belønninger opnået såvel som det gennemsnitlige antal inaktive ringpresser.
    Bemærk: I de fleste papirer, er alkoholforbruget også præsenteret som ethanol indtag ig / kg (legemsvægt). Ethanol indtag kan beregnes ved hjælp af følgende formel:
    ligning1
    Med volumen forbrugt (ml) - antal belønninger optjent ± enhedsstat volumen / belønning og tæthed af ethanol ved stue temp - 0,789 g / ml.
    For eksempel, hvis en rotte vejer 400 g tjent 20 Rewards på 20% v / v ethanol-opløsning:
    Equation2
  10. Gennemføre sessioner 5/6 dage om ugen, indtil stabilisering af ydeevne (defineret som mindst 15 sessioner og ingen ændring større end 15% i det samlede antal af belønninger optjent i løbet af de sidste 3 sessioner).
    Bemærk: Når rotter har nået et stabilt baseline på FR1, kan den operant betingning program ændres i overensstemmelse med producentens anvisninger for at øge antallet af svar, der er nødvendige for at opnå en alkohol belønning. Den faste-forholdet kan eksempelvis øges til FR2 eller FR3 for at minimere utilsigtet forstærkning.
  11. Mål blod ethanol koncentrationer:
    1. For at bekræfte, at de belønninger, der er opnået i en selvstændig administration session forbruges af rotterne, måle blodets ethanolkoncentrationer efter selvadministration. Når rotter har nået en stabil basislinje, indsamle blod fra den laterale halevene umiddelbart eftersessionen. Sæt en 23 G nål ind i blodkarret og opsamles 50 pi blodprøver ved anvendelse af en kapillarrør.
    2. Overfør 50 pi blodprøver til 10 ml headspace hætteglas og tilsættes 50 pi 1: 1.000 isopropylalkohol som intern standard. Der fremstilles en standardkurve 10 til 300 mg / dL fra ethanol standarder. Proces prøver med et headspace sampler med en kromatografisøjle 13 i overensstemmelse med producentens indstillinger.
  12. Progressive forhold
    1. Brug progressive forhold (PR) skemaer til vurdering af motivation af dyrene til at forbruge en belønning 14. PR er en operant tidsplan, hvor antallet af svar for at opnå en forstærker øges gradvist (med andre ord, rotter nødt til at arbejde hårdere for hver efterfølgende belønning).
      Bemærk: I modsætning til FR sessioner, en PR-session er ikke timed og vil kun afsluttes, når 30 min er forløbet uden en afsluttet forhold.
      1. Placere rotter i deres tildelte operant kasser og tilladedem til at reagere i 20% ethanol under en PR tidsplan for forstærkning: Hold alle forsøgsbetingelser identiske med dem, der anvendes i FR tidsplan (se trin 2.3), undtagen øge kravet respons eller omkostninger inden-session (dvs. antallet af ringpresser kræves på den aktive løftestang til at modtage en enkelt ethanol belønning) efter følgende formel: 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 24, 28, 32 ... Bemærk: et eksempel på PR-programmet findes i afsnittet Supplerende Code Files.
      2. Afslut PR-session, når 30 min er gået uden en belønning.
        Bemærk: breakpoint er defineret som den sidste krav afsluttet reaktion under PR session.

3. Test af Predictive gyldigheden af ​​en operant Model of Alcohol Self-administration

Bemærk: Når rotter har erhvervet en stabil selvadministration baseline (se trin 2), er det muligt at vurdere den prædiktive gyldighed modellen vedtest af effektiviteten af ​​naltrexon, en for tiden FDA-godkendt medicin for alkoholafhængighed reducere 20% ethanol selvadministration. Vi anbefaler at gøre dette test på det højeste FR opnået under træning (FR2), når svar er pålideligt højt. Når forudsigende gyldighed er etableret, kan modellen bruges til at evaluere nye lægemiddelkandidater.

  1. Før testdagen, giver rotter subkutane saltvandsinjektioner 30 minutter før selv-administration sessioner at vænne dem til injektion under mindst to på hinanden følgende self-administration sessioner eller indtil svare i ethanol påvirkes ikke af de saltvandsinjektioner (defineret som ingen ændring mere end 15% i det samlede antal af belønninger optjent i løbet af de sidste 2 sessioner).
  2. Opløs naltrexon i saltvand, og pH indstilles til at nå neutralitet at lette injektionerne til dyrene. Sprøjt lægemidlet ved et volumen på 1,0 ml / kg 30 min før en session, ved hjælp af subkutan administration. Bemærk: literratur giver god evidens for en dosis valg mellem de intervaller af 0,1 - 1 mg / kg, så 0,1, 0,3 og 1 mg / kg anvendes i denne protokol.
    Bemærk: Forskning indikerer brug af både subkutane og intraperitoneale administrationsveje for naltrexon, selvom deres potens kan variere med subkutan injektion er 30 gange mere potent, at intraperitoneale injektioner 15. Derfor anbefaler vi at bruge den subkutane rute som brugen af denne rute til injektion af naltrexon er valideret og replikeres af forskellige laboratorier i en række koncentrationer mellem 0,1 og 1 mg / kg 12,15,16.
  3. Under testdagen injicere rotter i en balanceret / tilfældig rækkefølge i en mellem-individer design tværs af en af ​​de fire naltrexon dosering cyklusser (0, 0,1, 0,3 og 1 mg / kg) 30 min før selvadministration session.
  4. Mellem hver dosering cyklus, tillade rotter overfor udvaskning af lægemidlet med mindst to på hinanden følgende self-administration sessioner eller indtil svare iethanol er tilbage til baseline. Bemærk: Som et resultat ved slutningen af ​​testen, alle rotter er blevet injiceret med hver af de fire doser.
  5. Efter denne fase, skal du vælge den mest effektive dosis (1 mg / kg) og teste effekten af ​​naltrexon på motivation af dyrene til at indtage alkohol ved hjælp af en progressiv forhold tidsplan (se trin 2.12).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figur 1 viser den repræsentative selvadministration adfærd operant- og narkotikarelaterede naive Wistar rotter (otte forskellige kohorter beløber sig til i alt 239 rotter) er uddannet på en FR1 tidsplan til selv at administrere 20% ethanol uden vand afsavn eller saccharin / saccharose fading i løbet af 30-minutters sessioner. Med denne protokol, rotter indleder løftestang trykke på for at opnå en ethanol belønning meget hurtigt, allerede opnå mere end 10 belønninger i de første sessioner (Figur 1A). De når stabile reagerer satser på den aktive løftestang ved session 10 selvadministration, opnåelse af et gennemsnit af 23,7 ± 0,7 belønninger på FR1 (figur 1B), svarende til en gennemsnitlig indtagelse på 0,86 g / kg ethanol.

Figur 2 viser virkningerne af forskellige doser af naltrexon på alkohol-selvindgivelse. For at vurdere den prædiktive gyldighed af endyremodel ethanol søger, effekten af ​​naltrexon, en for tiden FDA-godkendt medicin for alkoholafhængighed, bør kontrolleres på en gruppe dyr uddannet under en forlænget fast forhold-3 (FR3) forstærkning tidsplan. En behandling med naltrexon forventes at producere et dosisafhængigt fald i alkohol-selvindgivelse (figur 2A og 2B) samt en reduceret motivation til at opnå alkohol vurderes under anvendelse af en progressiv forhold tidsplan (figur 2C).

figur 1
Figur 1: Wistar-rotter og opretholde selvadministration af 20% ethanol. A: Mean belønninger (± SEM) optjent i 30 min selv-administration sessioner (FR1, erhvervelse fase) på 20% ethanol (n = 239 rotter). B: Mean belønninger opnået under 30 min selv-administration sessioner (FR1, FR2, stabilfase) på 20% (n = 239 rotter). C: Mean aktive og inaktive ringpresser (± SEM) er afsluttet i 30-minutters selv-administration sessioner (FR1, FR2, stabil fase) på 20% (n = 239 rotter). D: Antallet af belønninger optjent i en 30 min selvadministration session versus BEC (mg / dl) (n = 36 rotter, R2 = 0,67, p <0,001). Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2
Figur 2: Naltrexone reducerer både selvforvaltning og motivation til at indtage alkohol. A: Mean aktive ringpresser (± SEM) er afsluttet i en 30 min selvadministration session (FR3) i 20% ethanol efter enten saltvand 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) opnået i løbet af en 30 minutters selvadministration session (FR3) i 20% ethanol efter enten saltvand eller naltrexon behandling (0,1, 0,3 eller 1 mg / kg) i Wistar-rotter (n = 16) ( ** = p <0,01, *** = p <0,001). C: Mean stoppunkt (± SEM) nås i et PR session på 20% ethanol efter enten saltvand eller naltrexon behandling (1 mg / kg) i Wistar-rotter (n = 16) (* = p <0,05). D: Antallet af belønninger (± SEM) opnået under en PR session på 20% ethanol efter enten saltvand eller naltrexon behandling (1 mg / kg) i Wistar-rotter (n = 16) (* = p <0,05). Klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Med denne protokol, er vi præsentere en ny metode til at erhverve og opretholde en stabil oral selvadministration af 20% ethanol i rotter, at i modsætning til klassiske modeller af ethanol selvadministration ikke kræver brug af vand afsavn, udvidet adgang uddannelse, eller saccharin / saccharose fading 12. Desuden naltrexon, en for tiden FDA-godkendt medicin for alkoholafhængighed, held nedsætter alkohol selvforvaltning og motivationen til at indtage alkohol af Wistar rotter trænet med denne protokol. Dette resultat giver en vigtig farmakologisk validering af protokollen, som det er i overensstemmelse med tidligere rapporter, der viser, at naltrexon er effektiv til at reducere alkoholforbruget i ikke-afhængige rotter 16-18. Naltrexon er en opiat-receptorantagonist, som har vist lovende resultater i både dyremodeller af alkoholindtagelse og kliniske forsøg. I dyremodeller, naltrexon er effektiv til at reducere alkoholforbrug og selv-aDMINISTRATION i ikke-afhængige dyr 16,17,19, uden at påvirke ikke-specifik adfærd (inaktive ringpresser) 12. Det har også vist effektiv til at reducere fødeindtagelse. For eksempel er det lykkedes nedsætter rottens væskeindtag af både en sød uden kalorier opløsning af saccharin samt en meget velsmagende og kaloriefattige chokolade drik 20. Naltrexone reducerer også saccharose selvindgivelse 16, vand optag efter vandmangel 21, samt saccharin valg i en to-flaske valg indstilling 22. Tilsammen viser disse resultater, at naltrexon sandsynligvis ikke påvirker alkohol reagerer ved at modulere brændværdi af flydende forstærkere, men mere sandsynligt ved at reducere den umiddelbare givende værdi af alkohol.

Der er flere vigtige fordele ved denne model. Først købet periode er hurtigere end med tidligere paradigmer. Rotter nå aktive håndtag presserende priser til relevant leVels ethanol 23 i en uge. Sukker-fading baserede paradigmer nødvendiggør seks til otte ugers test for at producere pålidelig indtag 1,3 ethanol, således at spilde værdifuld tid og ressourcer. For det andet, denne model eliminerer markant fald i forbruget ethanol almindeligt set efter fjernelsen af sødestoffer, derfor muligvis nedsætte hastigheden af nedslidning i ethanol selvadministration undersøgelser 24. Otte forskellige kohorter af rotter svarende til i alt 239 operant- og narkotikarelaterede naive Wistar rotter blev kørt ved hjælp af denne protokol og kun 9 opfylder kriterier for ikke at erhverve selvadministration (defineret som mindst 10 aktive ringpresser løbet af de sidste tre stabiliseret fast forholdet 1 sessioner). Således er denne hidtil ukendte træningsprotokol giver en imponerende succesrige erhvervelse på 96%. Med denne protokol, rotter nåede robuste reagerer satser på mindre end to uger, hvilket resulterer i en gennemsnitlig indtagelse på 0,86 g / kg ethanol. Dette niveau af forbrug svarer tildem nås med rotter trænet med sucrose / saccharin fading procedurer, der normalt opnåede et gennemsnitligt forbrug på mellem 0,5 og 0,8 g / kg 1,2,23,25.

Desuden er denne model forenkler fortolkningen af ​​ethanol self-administration studier ved at fjerne andre variable på grund af de iboende givende egenskaber af saccharin og sucrose i rotter. De potentielle vanedannende egenskaber af fødevarer belønninger og især af velsmagende fødevarer såsom sukker har været genstand for interesse i de senere år, og i sidste ende understrege behovet for en mere specifik model af ethanol selvadministration. For eksempel er der beviser for at støtte tanken om, at saccharose selv kan være vanedannende i rotter, som rotter vise adfærd, såsom spiseanfald, Søger, og tilbagetrækning som reaktion på overdreven saccharose indtag 26-28. Desuden saccharose og saccharin er mere forstærkende end misbrugsstoffer, såsom kokain og opiater 6-8,29 og disse sødestofferændre Fos aktivering i hjerneområder, herunder nucleus accumbens i en måde svarende til ethanol og andre rusgifte 9. Endelig er denne model er egnet til at studere dyremodeller af lægemiddel tilbagefald. Vi har tidligere vist, at dyr trænet anvendelse af denne procedure kunne robust slukke deres svar til alkohol 12, i lighed med hvad der normalt opnås med klassiske modeller af ethanol selvadministration 25. Disse dyr kan derefter genindføres ved at udnytte en stressor 12 eller ved at genindføre en cue lys 30.

Ethanol er en ambivalent stof, som udøver givende og afskrækningsmiddel egenskaber. Det er en udbredt opfattelse, at den primære afskrækningsmiddel smag af ethanol er en stor hindring for at opnå stabil selvadministration i de fleste gnavere, især ved høje koncentrationer 1. Men en undersøgelse, der undersøger smagen reaktivitet i rotter af en bred vifte af ethanolkoncentrationer (fra 5 til 40% v / v) surprisingly konstateret, at antallet af hedoniske, men ikke generende, orofaciale reaktioner tendens til at stige med højere ethanolkoncentrationer 31. Desuden med gentagen udsættelse for alkohol, antallet af afskrækningsmidler orofaciale reaktioner faldt, når rotter blev udsat for høje ethanol koncentrationer (20 til 40% v / v), mens den forblev uændret med lavere koncentrationer (5 til 10% v / v). Tilsvarende rotter, der havde en sideløbende operant adgang til to ethanolopløsninger 23 reagerede mere for de højere koncentrationer (20 eller 40% v / v) end den nedre (10% v / v, den koncentration, der bruges oftest i saccharose / saccharin fading procedure) og selv-administration til oral ethanol viser et omvendt U formet dosisresponskurve med højeste indtag ethanol under selv-administration på en ethanol koncentration 20% 11. Disse data indikerer, at højere koncentrationer af ethanol kan være mere givende og mindre generende for rotter, forklarer, hvorfor rotter erhverve selvadministration af 20% ethanol i our protokol uden brug af ethanol pre-eksponering eller saccharose / saccharin fading procedure.

Det er imidlertid vigtigt at bemærke, at denne model ikke producerer optrappet niveau af ethanol selvadministration og høje blodkoncentrationer ethanol. Derfor er denne model ikke fremkalde fysisk afhængighed hos rotter, og bør kombineres med andre modeller, hvis målet om forsøget er at fremkalde stort alkoholforbrug hos gnavere.

Som med mange adfærdsmæssige opgaver, den første kritiske parameter er at holde betingelserne for eksperimentet så konsekvent som muligt hver dag. Mere præcist skal rotter altid afprøves på samme selvadministration kammer. Sessionen bør forekomme på samme tid (± 30 min) gennem hele forsøget. Konfigurationen af ​​kammeret (se trin 2.2) bør forblev uændret. Under selvadministration uddannelse, kan de første sessioner være kritisk. Der bør lægges særlig vægt på the drug delivery slanger, den flydende cup beholder håndtaget og sprøjtepumper. Det er afgørende, at ethanol er korrekt leveret ind i beholderen fra den første forstærkede reaktion, som enhver fejlfunktion kan forsinke eller forringe erhvervelse af ethanol selvadministration.

Sammenfattende den nye model af rotter for operant selvadministration af beskrevet i denne protokol stærkt oral alkohol uddannelse forbedrer effektiviteten ved at nedsætte træningstid samtidig øge opkøbet sats, forenkler den samlede procedure samt fortolkningen af ​​resultaterne, og er valideret som en sund model ethanol drikke af naltrexon eksperimentet. Denne protokol er egnet til at undersøge givende og motiverende egenskaber af alkohol i rotter, og kan kombineres med klassiske operant selv-administrative procedurer såsom reintegration modeller til vurdering det neurale grundlag for ethanol-søger adfærd.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har intet at afsløre.

Acknowledgments

Dette arbejde blev støttet af Forskningsrådet svensk.

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