Summary

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

Published: January 29, 2017
doi:

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.

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.

Protocol

Alle procedurer udføres i overensstemmelse med NIH Guide for Pleje og anvendelse af forsøgsdyr. 1. Animal Care og Boligstyrelsen 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. Tillad rotterne at akklimatisere til vivarium og lyset cyklus i mindst …

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 beløn…

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. D…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette arbejde blev støttet af Forskningsrådet svensk.

Materials

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 18ga Stainless Steel Pipes Med Associates Inc. ENV-200R3AM
Single Speed Syringe Pump, 3.33RPM 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 20cc 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, K3 EDTA Sarstedt 17.2113.150 For capillary blood collection 

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).

Play Video

Cite This Article
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).

View Video