- Wai Chong Wong,
- Kerstin A. Ford,
- Nicole E. Pagels,
- James E. McCutcheonés
- Michela Marinelli
+ Szerző megjegyzések
JE McCutcheon jelenlegi címe: Pszichológiai Tanszék, Illinoisi Egyetem, Chicago, Chicago, IL 60607.
Szerzői hozzájárulások: WCW, JEM és MM tervezett kutatás; WCW, KAF, NEP és MM végzett kutatásokat; WCW, KAF, NEP, JEM és MM elemezte az adatokat; WCW, JEM és MM írta a papírt.
- A Neurotudományi folyóirat, 13 március 2013, 33(11): 4913-4922; doi: 10.1523/JNEUROSCI.1371-12.2013
- Absztrakt
- Teljes szöveg
- Teljes szöveg (PDF)
Absztrakt
Embereknél a serdülőkor a kokainfüggőség kialakulásának fokozott hajlandósága. Nem ismeretes, hogy ez a korain a kokainhoz való nagyobb hozzáféréssel és expozícióval magyarázható-e, vagy hogy a serdülők agya különösen érzékeny-e a kokain addiktív tulajdonságaira. Itt a férfi serdülők (P42) és felnőtt (XP88) patkányokat széles kokain-önadagolási eljárásnak vetettük alá. Ezen túlmenően annak meghatározására, hogy a viselkedési különbségek a dopaminerg aktivitás fejlődési különbségeihez kapcsolódnak-e, vizsgáltuk és manipuláltuk a dopamin neuronok aktivitását. A felnőttekhez viszonyítva a serdülő patkányok könnyebben vették a kokainot, érzékenyebbek voltak az alacsonyabb dózisokra, nagyobb kokainfogyasztást mutattak, és kevésbé voltak hajlamosak az áremelkedésre (azaz „nem rugalmasabbak”). Ezzel párhuzamosan a serdülők a ventrális tegmentális terület dopamin neuronjainak emelkedett aktivitását is mutatják, melynek jellemzője, hogy növeli az önadagolási magatartást. A dopamin D farmakológiai kezelése2 a quinpirollal (agonista) vagy etiklopriddel (antagonistával) rendelkező receptor funkció a dopamin neuronok aktivitásának megváltoztatásához, a kokain önadagolásában eltűnt korú különbségeket. Ezek az adatok arra utalnak, hogy a kokain-függőségi felelősség viselkedési és elektrofiziológiai tényezői között okozati összefüggés áll fenn. Összefoglalva, a serdülők magatartásbeli és elektrofiziológiai jellemzőit mutatják a fokozott függőségi felelősségnek.
Bevezetés
A serdülőkor a kokain-függőség kifejlődésének időszakában van az emberekben (Kandel és munkatársai, 1992; Chambers és munkatársai, 2003; Johnston és munkatársai, 2011), melyet a betegség gyorsabb előrehaladása és súlyosabb tünetek \ tAnthony és Petronis, 1995; Patton és munkatársai, 2004; Reboussin és Anthony, 2006; Chen és munkatársai, 2009). Nem világos, hogy az ilyen fokozott érzékenység a nagyobb hatóanyag-expozíció és kísérletezés eredménye, vagy hogy a serdülők érzékenyebbek-e a kokain addiktív tulajdonságaira. Ennek megállapítása emberben nehéz, mert nem lehet figyelembe venni a kábítószer-fogyasztási lehetőségek közötti különbségeket. Ugyanígy lehetetlen a kokainhasználat tanulmányozása nem biológiai tényezők hiányában, mint például a kábítószer-használat társadalmi-gazdasági hatásai.
Állatmodellek alkalmazásával a kábítószer-fogyasztást az egyenlő kábítószer-hozzáférési feltételek mellett tanulmányozhatjuk. Bár egyetlen magatartási feladat sem képes a függőség minden elemét modellezni, a különböző önigazgatási eljárások modellezhetik a kábítószer-fogyasztás egyes aspektusait (felülvizsgálat, lásd Lynch és Carroll, 2001). A jelenlegi irodalom azt mutatja, hogy a felnőtt patkányokhoz képest a serdülő patkányok több, bizonyos visszaélésszerű gyógyszert szednek (Schramm-Sapyta és munkatársai, 2009), mint például az alkohol (Doremus és munkatársai, 2005; Siegmund és munkatársai, 2005), nikotin és amfetamin (Levin és munkatársai, 2007; Shahbazi és munkatársai, 2008). A kokain-vizsgálatok azonban ellentmondásosak, és sajnos csak egyszeri dózisgyűjtési eljárásokat alkalmaztak. Egyes tanulmányok azt mutatják, hogy a serdülőknek nagyobb a bevétele, mint a felnőtteknél (Anker és Carroll, 2010; Schramm-Sapyta és munkatársai, 2011), míg mások azt mutatják, hogy a serdülők és a felnőttek nem \ tLeslie és mtsai., 2004; Belluzzi és munkatársai, 2005; Frantz és munkatársai, 2007; Kantak és munkatársai, 2007; Kerstetter és Kantak, 2007; Harvey és munkatársai, 2009; Li és Frantz, 2009). Ezen eltérések kezelésére a kokaindózisok széles körét és az önadagolási eljárásokat használtuk a kábítószer-fogyasztás több dimenziójának modellezésére, nevezetesen a bevitelre és az érzékenységre [az önigazgatás megszerzése, rövid (ShA) / hosszú (LgA) használatával) hozzáférési eljárások], a bevitel fokozódása és a kokainfogyasztás az ár függvényében (a kokain-bevitel, amikor a gyógyszer szedése megnövekszik). Ezeket az eljárásokat használva megállapítottuk, hogy a felnőtt patkányokhoz viszonyítva a serdülő patkányok fokozott kokain-önadagolási viselkedést mutattak.
A megnövekedett kokain önadagolása a ventrális tegmentális terület (VTA) dopamin neuronjainak fokozott aktivitásával jár együtt felnőtt patkányokban (Marinelli és White, 2000). Érdekes módon a dopamin neuronok aktivitása is fokozódik a serdülőkorban (McCutcheon és Marinelli, 2009; McCutcheon és munkatársai, 2012). Arra törekedtünk, hogy a függőségi felelősség viselkedési és fiziológiai méréseinek okai közötti összefüggést a dopamin neuronaktivitást módosító gyógyszerek alkalmazásával hozzuk létre a kokain önadagolása során. Konkrétan teszteltük azt a hipotézist, hogy a dopamin neuronok aktivitásának csökkentése serdülő patkányokban csökkenti a megnövekedett kokain-bevitelt a felnőtteknél megfigyelt szintekre; ezzel szemben a felnőtteknél a dopamin neuronok aktivitásának növelése növeli a kokain bevitelét a serdülőknél megfigyelt szintre.
Anyagok és módszerek
Tantárgyak
A hím Sprague Dawley patkányokat a Portage kolóniából (Charles River) szereztük be. Ezeket három ketrecbe helyeztük 12 h fény / sötét ciklus alatt, állandó hőmérsékleten 22 ± 2 ° C és az 66% ± 25 páratartalmával. ad libitum hozzáférést az élelmiszerhez és a vízhez. A serdülő patkányokat az 21 (P21) pontosan szülés utáni napján elválasztottuk. A kísérletek megkezdése előtt minden patkány érkezett a vivarium ium1 hetébe. Ezen akklimatizációs idő alatt a patkányokat legalább egyszer kezeljük. A pubertás kezdetét a P35-tól P44-ig határozzuk meg a balano-preputialis elválasztási módszerrel (Kolho és munkatársai, 1988); ez körülbelül P41-en történt. Minden kísérlet 7 – 10 d-ig tartott, hacsak nem volt meghatározva, és akkor kezdődött, amikor a prepubertális serdülő patkányok, a postpubertális serdülők (a továbbiakban: serdülőkor patkányok) és a felnőtt patkányok P35, P42 és P88 voltak. Minden vizsgálatot a fény / sötét ciklus sötét fázisában végeztünk, amikor a patkányok aktívak voltak. A tanulmányokat ∼2 év alatt végeztük.
A kokain önadagolása
A kokain önadagolására vagy a kísérletvezető által kivetett kokaininfúziókra tesztelt patkányok a jobb külső juguláris vénát intravénásan katéterezték az izoflurángáz anesztézia alatt (5% indukció, 2 – 3% karbantartás). A SILASTIC katétert (10 – 12 μl halott térfogat) a jugularis vénához rögzítettük, és szubkután átoltottuk, hogy kilépjen a középső területről. A ∼1 hetes műtét utáni helyreállítási periódusa alatt a katétert naponta steril sóoldattal (100 μl) öblítettük, hogy megakadályozzuk az eltömődést. Az önadagolás előtti napon a patkányokat önadagoló kamrákba helyeztük (41 × 24 cm alapterület, 21 cm magas; MED Associates) az 1.5 h kamrákhoz való hozzászokáshoz. Ezt azért tették, hogy megakadályozzák a feltáró magatartás beavatkozását az önadagolási viselkedésbe. Egy kísérleti kísérletben azt tapasztaltuk, hogy a serdülő patkányok többet kutattak, mint a felnőttek, és hogy ez a tevékenység önkiszolgáló magatartással versengett. Ezért a megszokási időszak ezt a korhatárt megszüntette.
Az önadagoló kamrák két, egymással ellentétes orrnyílású lyukkal vannak ellátva, amelyek a kamra mindkét oldalán 2 cm-es magasságban helyezkedtek el a padló felett. A kamrákat egy hangcsillapító fülkében helyezték el. Az akklimatizálódási időszak alatt az orr-üreges lyukakat borították. Az önadagolás során az egyik lyukban lévő orr („aktív” lyuk) egy hatóanyag-infúziót adott [azaz 1 (FR1) fix arány); ha másként nem jelezzük, egy orrdugó egy infúzióval egyenértékű]; azt is eredményezte, hogy az 10 s aktív részén belüli fény megvilágosodik. Volt egy 10 – 30 s időkorlát, amely megakadályozta a túladagolást minden kísérletben, kivéve a kísérletben, hogy a bevételt a növekvő arány (ár) függvényében tesztelték, ami nem volt időkorlát. A másik lyukban („inaktív”) duzzadó orrnak nem volt következménye. Az infúziókat fecskendőszivattyúval szállítjuk 200 μl / kg térfogatban (azaz 30 μl 150 g patkánynál) és N12 μl / s sebességgel. Az orrnyalábok számát és az infúziók számát a MED Associates Software Package Schedule Manager for Windows gyűjti össze. A katéterek patenciáját patkányonként egyszer teszteltük Brevital (5 mg / kg, iv) kísérlet vége felé; A vizsgálatból az patkányok, akik nem reagáltak azonnal az érzéstelenítőre, kikerültek. Az 18 (∼455%) patkányok 4-ját így kizárták a vizsgálatokból.
1 kísérlet: életkori különbségek az önadagolás megszerzésében
ShA.
Az 75 – 1200 d napi 1.5-hez különféle patkányok csoportjainak engedélyezték a sóoldatot vagy a kokainot (7 – 10 μg / kg infúzióban). Ezek a kokaindózisok nagyon alacsonyak (75 μg / kg infúzióban), alacsony (150 μg / kg infúzióban), mérsékelten alacsony (300 μg / kg infúzióban), mérsékelt (600 μg / kg infúzióban) és magas (1200 μg / kg infúzióban). A prepubertális serdülőket csak mérsékelten alacsony dózissal (300 μg / kg infúzióban) tesztelték. A mérsékelt dózisban (600 μg / kg infúzióban) az önadagolás megszerzését a patkányok külön csoportjában is megvizsgálták a felvételi kritérium megállapítása céljából.
LGA.
A kábítószer-fogyasztás megszerzésének vizsgálatához, amikor a napi kábítószer-hozzáférést meghosszabbították, a patkányok külön csoportja számára lehetővé tették, hogy 6-hez naponta mérsékelt dózisban (600 μg / kg / infúzió) adják be a kokaint 10-hez.
2 kísérlet: életkori különbségek a kokain önadagolásának eszkalációjában
A patkányok külön csoportját először arra használják fel, hogy az 600 d-hez (naponta kétszer, nyolc 4 h szekcióban) egy közepes dózisú kokainot (1.5 μg / kg infúzióban) önadagoljon. Mérsékelten nagy dózisok szükségesek az eszkaláció megállapításához (Ahmed és Koob, 1998; Mantsch és munkatársai, 2004). Mivel a mérsékelt dózisok a serdülők és a felnőttek között eltérőek voltak (Ábra 1), és ez befolyásolhatja a későbbi eszkalálódást, kiegyenlítettük a kokain-bevitel mennyiségét a kezdeti képzési szakaszban. Ehhez a patkányokat eltávolították az önadagoló kamrákból, miután elérték a 15 – 20 infúziót, vagy maximum 3 h után. A tréning fázis után patkányokat vizsgáltunk. Az eszkalációs vizsgálathoz a patkányokat 6 h naponta (LgA) vagy 1.5 h napi (ShA) teszteltük 12 d-re.
3 kísérlet: a kokainfogyasztás kor szerinti különbségei az ár függvényében
A patkányok külön csoportja számára lehetővé tették, hogy az 1200 h naponta nagy adag kokaint (1.5 μg / kg infúzióban) adjon be önmagában. Az első 2 d alatt FR1-ot használtunk (egy orrdugó egy infúzióval egyenértékű). A rögzített arányt (azaz az árat) ezután minden második napon megemelték (FR3, FR6, FR9, FR12 és FR24), így a patkányok két árfolyamon teljesítettek minden árat. A második ülésen elemeztük, hogy a patkányok minden áron elkészültek. Az önfúziók számát (azaz a fogyasztást) a Hursh és a Silberberg által létrehozott exponenciális keresési görbe (2008; Hursh és Roma, 2013): napló Q = napló Q0 + k(e-α (Q0×C) - 1). Ezt a görbét arra használják, hogy megbecsülje a „motiváció” szintjét a gyógyszer fogyasztására (Hursh, 1993) és a kokainbevitel ellenállása az áremelkedés ellen (pl. a kokainigény rugalmassága) (Bickel és munkatársai, 2000). Így tehát a visszaélési felelősség értékelésének jó módja (Hursh, 1993). Q a fogyasztást képviseli (az önfúziók száma), és Q0 a fogyasztás szintje a lehető legalacsonyabb áron. C az árat (azaz az arányt) jelenti, és k egy olyan állandóra van állítva, amely a logaritmikus egységek becsült fogyasztási tartományát adja meg (k = 0.91 ezekben a vizsgálatokban). Az α-t „alapvető értéknek” nevezik, és a kokainigény rugalmasságát képviseli. A viselkedést „nem rugalmasnak” tekintik, amikor a fogyasztás érzéketlen az árra (azaz a fogyasztás az áremelkedés ellenére is fennmarad), és „rugalmas” -ra vált, amikor a fogyasztás érzékeny az árra (azaz a fogyasztás az áremelkedéssel csökken). A meredekebb csökkenés nagyobb rugalmasságot és nagyobb α-t jelent (Hursh és Silberberg, 2008) a nem rugalmas viselkedéshez viszonyítva. Ezt az egyenletet felhasználva kiszámíthatjuk a P értéketmax, amely az az ár, amelyen a viselkedés eltolódik a rugalmasságtól a rugalmasságig (Bickel és munkatársai, 2000).
4 kísérlet: a kokain és metabolitjainak életkori különbségei
A patkányok külön csoportja hagyta, hogy az 600-hez naponta 1.5-hez mérsékelt adag kokain (2 μg / kg infúzióban) önmagában adhasson be. Ezeket a kezdeti önadagolási ciklusokat (1 és 2 napok) úgy vették figyelembe, hogy minimálisra csökkentsék a későbbi nem beavatkozó kokaininfúziók által okozott esetleges hatásokat.Twining és munkatársai, 2009). Ezután a patkányok az 21 h napi XIII. Az infúziókat időzített időközönként, minden első 1.5 percben az első három infúzióhoz, és minden 5 percet a többihez adtuk. Ennek a tervezésnek az a célja, hogy utánozza az önadminisztrációs munkamenetet, ugyanakkor biztosítva a csoportok közötti egyenlő expozíciót a kokainnak. A vizsgálati napon (1.5 nap) a patkányokat az utolsó kokain-infúzió beadása után min. A törzsvért nátrium-fluoridot (5 mg) és kálium-oxalátot (7 mg) tartalmazó 2 ml csövekben gyűjtöttük; A csöveket ezután -5 ° C-on tároltuk. A kisagy kivonása és eltávolítása után az agyat friss jégen fagyasztottuk és –10 ° C-on tároltuk. A mintákat a Utah Egyetem Emberi Toxikológiai Központjába szállítottuk, ahol a kokainot és a metabolitokat (benzoilecgonin, ecgonin-etil-észter, norokokain) folyadékkromatográfiás-tandem tömegspektrometriával mértük (Lin és munkatársai, 2001, 2003).
In vivo VTA dopamin neuronok extracelluláris rögzítése
A patkányok külön csoportját klórhidráttal (400 mg / kg, ip) érzéstelenítettük. Egy oldalsó farokvénát kanüleltünk további érzéstelenítők vagy gyógyszerek intravénás beadására. A patkányokat sztereotaxikus készülékbe helyeztük (David Kopf Instruments). A testhőmérsékletet rektális hőmérővel (Medline Industries) figyeltük meg, és 37 ± 0.5 ° C hőmérsékleten tartottuk fűtőpaddal (Fintronics). Az anesztézia mélységét megfigyeltük azáltal, hogy biztosítani tudtuk a hátsó tapadásra adott reakció hiányát, és a felnőtteknél 60 – 80 légzés / perc légzési sebességet biztosítottunk felnőttek és 52 – 72 légzés / perc esetén. Néhány kísérletben az alvás-ébrenlét állapotát kortikális elektroencefalogrammal gyűjtöttük össze, hogy ezáltal biztosítsuk az anesztézia stabil állapotát. Egy üvegelektródot húztunk az 2-mm-es külső átmérőjű üveg pipettáról, függőleges elektróda-húzóval (Narishige PE-2), és mikroszkóp alatt megtörtük az 1 – 2 μm csúcsátmérőjéhez. Az elektródát 1% gyors zöld színnel töltöttük (Thermo Fisher Scientific) egy 2 m NaCl oldatban. Az elektróda impedanciája 1.5-2.1 M X volt 135 Hz-en mérve (Winston Electronics BL1000-B). A VTA fölé fúrt lyukat fúrtunk (lásd a koordinátákat alább). Az elektródot 5 vagy 6 mm-es ventrálisan a kortikális felületre csökkentettük serdülők és felnőttek esetében, majd lassan a dopamin neuron testek régiójába hidraulikus microdrive-vel (David Kopf Instruments) haladtunk. Az elektródákat a VTA régióban leeresztettük az előre meghatározott „sávok” mentén (egymástól 0.2 mm); a felnőttek mintavételi területe az 3.2 – 4.0 mm volt a lambda előtt, 0.2 – 1.4 mm oldalirányban a középvonaltól és 7.5 – 8.5 mm ventrális a kortikális felületen felnőttek számára. A serdülőknél a mintavételre kerülő terület 2.4 – 3.4 mm volt a lambda előtt, 0.3 – 0.7 mm oldalirányban a középvonalból és 7.5 – 8.5 mm ventrális a kortikális felületről. Ezeket a koordinátákat úgy hasonlítottuk össze, hogy hasonló végső rögzítési helyeket kapjanak, annak ellenére, hogy az agyméretek különbözőek a korok között.
A dopamin neuronok extracelluláris rögzítése során az elektromos jeleket egy nagy impedanciájú erősítőbe (Fintronics) tápláltuk, a sávszélességet 400 és 500 Hz-en vagy 50 és 800 Hz-en szűrtük, és oszcilloszkópon (Tektronix R5110) megjelenítettük, és egy ablak-diszkriminátorral figyeltem és hangerősítő (Grass AM8; Grass Instruments). A digitális kimeneteket egy interfészen keresztül (Digidata 1200 sorozat; Molecular Devices) tápláltuk egy személyi számítógépre, amelyen az AxoScope szoftvert (Molecular Devices) használják, amely meghatározta az online tevékenységet és az összes adatot a későbbi elemzésekhez. A tárolt adatokat egyéni program segítségével elemeztük, amely meghatározza az égési jellemzőket.
A dopamin neuronokat anatómiai hely alapján azonosították a VTA-ban és a szokásos fiziológiai kritériumok szerint (Bunney és munkatársai, 1973). Röviden, ezek a kritériumok a következők: jellegzetes háromfázisú (+ / - / +) hullámforma, hosszú, 2.5–3.5 ms időtartamú, elejétől a végéig mérve 400–500 Hz-es szűrőkkel, vagy> 1.1 ms-ig a negatív csúcs kezdetétől a mélyedésig 50–800 Hz-es szűrők segítségével. Az elsütési minták alacsony spontán kilövési sebességet is mutatnak, 0.5–10 Hz (Grace és Bunney, 1984; Marinelli és munkatársai, 2006) szakaszos törésekkel, amelyek nagyfrekvenciás tüskék (Grace és Bunney, 1983). Ezek a kritériumok ∼90% pontosak a dopamin neuronok detektálásakor (Féltelen és Grace, 2012). A dopaminneuron aktivitásának életkorral kapcsolatos különbségeinek vizsgálatához patkányonként legfeljebb három-négy sejtet gyűjtöttünk össze. Minden felvétel legalább 3 perc stabil aktivitásból állt (<5% variáció). Elemeztük a lövés sebességét (tüskék az időben) és a lövés mintázatát. Ez utóbbi esetében a repesztési aktivitás mennyiségét a törésekben kibocsátott tüskék százalékos arányaként számolták ki a tüskék teljes számához viszonyítva. Kiszámítottuk a sorozatfelvételi események gyakoriságát és a sorozatképesség tulajdonságait (tüskék száma / sorozatfelvétel és sorozatfelvétel időtartama milliszekundumban).
A felvétel végén patkányokat mélyen érzéstelenítettünk további klórhidráttal. Az elektródacsúcs helyzetét az 28 μA katódáram passing30 min. Ez diszkrét festékfoltot tárolt. Ezután az agyakat eltávolítottuk és 10% Formalin-ban tároltuk, amíg a soros koronális metszeteket (40 μm) megfagyasztott mikrotomra vágtuk (Leica Microsystems). A szakaszokat felerősítettük, és az elektródák elhelyezését fénymikroszkóppal ellenőriztük, a házon belüli atlaszokat használva a tanulmányban megegyező súlyú serdülők és felnőttek számára. Mivel legfeljebb négy sejtet regisztráltunk patkányonként, és csak az egyes patkányok végső sejtjeit festékkel jelöltük; a többi sejt helyét extrapoláltuk a végső cellától való rögzített távolságuk alapján. Tekintettel az agy méretének különbségére a korosztályban, korrekciós tényezőt használtunk a távolságok extrapolálására serdülőkben. Ezt úgy határoztuk meg, hogy összehasonlítottuk a középső agy hosszát, szélességét és magasságát serdülők és felnőttek között. A korrekciós tényezők az anteroposterior 1.14, a mediolaterális 1.06 és a dorsoventralis 1.09. Ezután meggyőződtünk arról, hogy minden sejt a VTA dopaminerg régiójában volt, egy további, a VTA dopaminerg régióját ábrázoló belső atlaszon feltérképezve (immunhisztokémiai festés tirozin-hidroxiláz).
A dopamin neuron aktivitását módosító gyógyszerek hatása a kokain önadagolására
A patkányok külön csoportja hagyta, hogy az 600-hez naponta 1.5-hez mérsékelt adag kokain (6 μg / kg infúzióban) önmagában adhasson be. Az első 2 d alatt FR1-ot alkalmaztunk (egy orrdugó egy infúzióval egyenértékű). Ezután az FR-t 3-re emeltük (három orrnyaláb egyenértékű egy infúzióval) a következő 4 d-re. Tíz perccel az utolsó munkamenet kezdete előtt a patkányok olyan dózist adtak be, amely a dopamin D hatására fokozta vagy csökkentette a midrain dopamin neuron aktivitását.2osztályú autoreceptorok (a továbbiakban: D2 receptorok”). Pontosabban, a patkányokat D-nek adtuk2 receptor agonista kinpirol [20 μg / kg, sc, egy autoreceptor-szelektív dózis, amely csökkenti a dopamin neuron aktivitását (Marinelli és munkatársai, 2003)], a D2 receptor antagonista etikloprid [20 μg / kg, sc, a dopamin neuronok aktivitását növelő dózis (Marinelli és munkatársai, 2003)] vagy sóoldat (szubkután) kontrollként. Tekintettel arra, hogy a serdülők és felnőttek hasonló D érzékenységet mutatnak2 receptorok (McCutcheon és munkatársai, 2012), ezeknek a farmakológiai manipulációknak a dopamin neuronok tüzelési sebességéhez hasonló hatást kell elérniük.
Kábítószer
A kokain-HCl-t nagymértékben a Nemzeti Kábítószer-visszaélési Intézet bocsátotta rendelkezésre, vagy a Sigma-Aldrich-től vásárolta, és 0.9% -os sóoldatban oldották; az oldat pH-ját 6.5 – 7.0-ben tartottuk 0.1N NaOH-val. Brevital, quinpirole hidrokloridot és etikloprid-hidrokloridot a Henry Schein-től vásároltunk és 0.9% sóoldatban oldottuk. Az izofluránt és az 0.9% sóoldatot a Butler Schein cégtől vásároltuk. A klórhidrátot a Sigma-Aldrich-től vásároltuk és ionmentesített vízben oldottuk.
statisztikai elemzések
Az orrnyalábokat és az infúziókat ANOVA-val elemeztük, adott esetben az életkor közötti tényezőket (serdülők és felnőttek, illetve prepubertális serdülők, serdülők és felnőttek), az adagot (sóoldat és kokain) és a hozzáférési állapotot (ShA vs LgA), és a lyukon belüli tárgyak (aktív vs inaktív), a képzési napok (különböző időtartamok a kísérletnek megfelelően), fix arány (FR1, FR3, FR6, FR9, FR12 és FR24), és az időpont (előkezelés vs. utókezelés). Newman – Keuls tesztet használtunk post hoc elemzések. A megszerzést elért patkányok arányát Fisher pontos tesztjével értékeltük. A dopamin neuronaktivitást Student-sel elemeztük t teszt (serdülők vs felnőttek). A kokain és metabolitjainak vér- és agyszintjét szintén Student-szel elemeztük t teszt (serdülők és felnőttek), hacsak a minták nem voltak a kimutatási küszöb alatt; ebben az esetben Mann – Whitney-t használtunk U teszt (serdülők vs felnőttek). A fenti adatokat Statistica (StatSoft) segítségével elemeztük. A kereslet rugalmasságát a Prism 6 (GraphPad Software) segítségével elemeztük. Az exponenciális keresleti görbe értékeinek különbségei Q0 és az a-t egy F teszt (Cassidy és Dallery, 2012). A szignifikancia szintje minden vizsgálatnál 0.05 volt.
Eredmények
A kokain önadagolása
Kísérlet 1: életkori különbségek az önadagolás megszerzésében
ShA.
Összehasonlítottuk a fiziológiás sóoldat és az öt adag kokain önadagolási viselkedését. Valamennyi dózis esetében a kokain-bevitel jellemzően stabilizálódott a kokain önadagolásának 2 d után (az adatokat nem mutatjuk be); ezért a felvételi profilok láthatóak ábra 1A csak az 3 naptól származó adatokat tartalmazza.
A kokain-önadagolás megszerzése a kokaindózisok között. A, Sóoldat vagy kokain nagyon alacsony (75 μg / kg infúzióban), alacsony (150 μg / kg infúzióban), mérsékelten alacsony (300 μg / kg infúzióban), mérsékelt (600 μg / kg infúzióban), vagy magas (1200 μg / kg / infúzió) dózis a napi ShA (1.5 h) alatt. Minden egyes pont az egyes csoportok átlag ± SEM értékét jelenti az egyes 1.5 h önkiszolgáló üléseken. Serdülők (n 6, 8, 8, 16, 20 és 12) és felnőttek (n 6, 8, 9, 11, 18 és 13) 0, 75, 150, 300, 600 és 1200 μg / kg infúzió esetén; n = 14 a prepubertális serdülőknél az 300 μg / kg infúzióban. B, A kokain önbevitelének megszerzése különböző adagokban a kokainban a felnőtteknél. Mindegyik pont az utolsó 3 önadagolási napok átlag ± SEM értékét jelenti a 3. ábrán látható dózisokban A.
As ábra 1A bemutatók, serdülők és felnőttek, akik hasonló mennyiségű sóoldatot adtak be (életkori \ t F(1,10) = 0.01, ns), nagyon alacsony dózisú kokain (75 μg / kg infúzióban, korhatás, \ t F(1,14) = 0.03, ns), és a kokaint nagy dózisban (1200 μg / kg infúziónként, \ t F(1,23) = 0.22, ns). A serdülők önmagukban alacsonyabb dózisban (150 μg / ttkg / infúzió, korhatás, \ t F(1,15) = 11.27, p <0.01), mérsékelten alacsony dózis (infúziónként 300 μg / kg, korhatás, F(2,38) = 9.85, p <0.001), és mérsékelt dózist (600 μg / kg infúziónként, életkorhatás, F(1,36) = 19.83, p <0.001). A prepubertális patkányokat mérsékelten alacsony dózisban (infúziónként 300 μg / kg) is tesztelték. A bevitel életkor szerint (korhatás, F(2,38) = 2.85, p <0.001). Konkrétan a prepubertás serdülők és felnőttek hasonló kokainbevitelt mutattak (ns), míg a serdülők nagyobb bevitelt mutattak, mint a prepubertális serdülők és felnőttekp <0.001). ábra 1B az egyes dózisok átlagos bevitelét mutatja az önálló beadás utolsó 3 d-jénél minden egyes adagban. A közvetlen csoportok összehasonlítását nem végezték el, mert a különböző dózisokat külön kísérletekben több hónapon keresztül teszteltük. A legalacsonyabb dózist (75 μg / kg) nem vették figyelembe, mert a csoport átlagokat egy serdülő patkány és egy felnőtt, nagyon nagy mennyiségű drogbevitelt patkány borította, mivel gyakran nagyon alacsony dózisoknál fordul elő. Az ábra a klasszikus fordított U-alakú dózis-válasz görbét mutatja be a kokain önadagolásához (Lynch és Carroll, 2001) mindkét korcsoportban.
Ezt követően megvizsgáltuk, hogy a serdülők gyorsabban szerezzenek-e önkormányzatot, mint a felnőttek, megvizsgálva a patkányok arányát, akik elérték a kokain önadagolását, és a megszerzéshez szükséges napok számát. A kísérlet végrehajtásához egy, a Mitchell és mtsai. (2005) az aktív eszközön a válaszok bimodális eloszlásának vályúját használva, az összes önadminisztrációs ülésen kumulálva. A vályú a viselkedés változásának egy pontját jelenti, ahol a legkisebb értéket meghaladó patkányok még nem tanulták meg az orrdugulás és a jutalom közötti kapcsolatot, míg a patkányok, akik többet reagáltak az alsó értéknél, megszerzik az önadagolási magatartást. Különálló nagy patkányok (serdülők, \ t n = 55; felnőtt, n = 58), amelyben a serdülők ismét nagyobb bevételt mutattak, mint a felnőttek (Ábra 2A; korhatár, F(1,111) = 26.89, p <0.001). A felnőttek az orrpiszkálás bimodális eloszlását mutatták, a vályú 15 orrpiszkálásnál volt. Ezzel szemben a serdülők nem mutattak bimodális eloszlást, mivel nem voltak magas arányban az alacsony válaszarányok (Ábra 2C), az önadagolás gyorsabb megszerzésére utal. Valójában az 15 infúziók megszerzési kritériumának alkalmazásával a serdülők gyorsabb és nagyobb mértékű felvételt mutattak, mint a felnőtteknél.Ábra 2B; Fisher pontos, kétfarkú, p = 0.001). Továbbá az utolsó napig a felnőttek 29% -a nem teljesítette a felvételi kritériumokat, szemben a csak 5% -kal serdülőknél. Ezért a serdülőknél a felnőtteknél nagyobb valószínűséggel szerezték be a kokain önadagolását, és gyorsabban szerezték azt.
A kokain önbevitelének mérsékelt dózisa (600 μg / kg / infúzió) megszerzése ShA (1.5 h) alatt. A, A felvásárlási kritériumok megállapításához használt kohorsz. Minden egyes pont az egyes csoportok átlag ± SEM értékét jelenti az egyes 1.5 h önkiszolgáló üléseken. Inset, reprezentatív infúziós rekordok egy serdülőktől és egy felnőtt patkánytól egy 1.5 h önadagolás során. B, A kokain önigazgatása. A vonalak a felvételi kritériumokat teljesítő patkányok százalékát képviselik. C, Az orrnyakok eloszlása az aktív lyukban a kokain önadagolása során. Az összes patkányból és az összes szekcióból származó orrnyugtatások száma 5 időközönként megtört. A rudak az aktív lyukfúvók száma az egyes bin-intervallumokon. serdülők, n = 55; felnőtt, n = 58.
LGA.
Annak biztosítása érdekében, hogy a kokainbevitel különbségei nem az elégtelen mintavételi időnek tulajdoníthatóak legyenek, összehasonlítottuk a serdülők és a felnőtt patkányok viselkedési viselkedését az LgA során a kokain önadagolásához. Mint ábra 3 mutatott, hogy a serdülők LgA-eljárásban (6 h szekciók) nagyobb kokainfelvételt mutattak a felnőtteknél F(1,19) = 25.45, p <0.001; munkamenet hatása, F(9,171) = 9.89, p <0.001; életkor × munkamenet interakció, F(9,171) = 3.41, p <0.001).
A kokain önadagolási viselkedése mérsékelt dózisban (600 μg / kg infúzióban) LgA (6 h) alatt. Mindegyik pont az egyes csoportok átlagos ± SEM infúzióit jelenti az egyes 6 h-önfeladatokban. serdülők, n = 9; felnőtt, n = 12.
2 kísérlet: életkori különbségek a kokain önadagolásának eszkalációjánál
A csoportok bevitelének kiegyenlítése érdekében az eszkalációs tesztet megelőző tréningek során a bevitel csak 15 – 20 infúziókra korlátozódott.Ábra 4A; korhatár, F(1,18) = 2.56, ns; szekcióhatás, F(7,126) = 3.53, p <0.01; életkor × munkamenet interakció, F(7,126) = 0.39, ns). E képzések során a serdülők gyorsabbak voltak, mint a felnőttek, amikor elérték az 15 – 20 infúziókat (Ábra 4A, betét; t(20) = −2.92, p <0.01). A patkányokat ezután ShA és LgA csoportokra osztották, hasonló bevitel mellett az edzés során (hozzáférési feltétel hatása, F(1,18) = 0.006, ns; korcsoport × interakció, F(1,18) = 0.12, ns).
A kokain önbevezetése mérsékelt dózisban (600 μg / kg infúzióban). A, Korlátozott tréningek, amelyekben minden csoport korlátozott volt az 15 – 20 infúziók önműködtetésére naponta kétszer 4 d-re, minden egyes munkamenet maximum 3 h-ig tartott. Befejezés, az 15 – 20 infúziókonkénti eléréshez szükséges idő (fekete bár, serdülők, fehér bár, felnőttek). B, Bevitel az 6 h lgA munkamenet során. C, Bevitel 1.5 h alatt a ShA csoportban és az első 1.5 h az LgA csoportban. Mindegyik pont az egyes csoportok átlag ± SEM infúzióit jelenti az önadagolás minden egyes szakaszában. Serdülők LgA, n = 5; serdülők ShA, n = 5; felnőttek LgA, n = 6; és felnőttek Sha, n = 6. *p <0.05; **p <0.01; ***p <0.001 az 1. naphoz képest.
Először elemeztük az 6 h értéket az LgA csoportokban. Mint ábra 4B azt mutatja, hogy a serdülők általában több kokainot kaptak, mint a felnőttek \ t F(1,9) = 12.27, p <0.01); a bevitel idővel változott (munkamenet hatása, F(11,99) = 6.76, p <0.001), és a korcsoportok közötti kapcsolat is változott az idő múlásával (életkor × munkamenet interakció, F(11,99) = 8.31, p <0.001). Valójában a kokainbevitel fokozódását figyelték meg serdülőknél (a munkamenet hatása serdülőknél, F(11,44) = 3.4, p <0.002), de nem felnőtteknél (munkamenet hatása felnőtteknél, F(11,55) = 1.2, ns). Konkrétan a XIII.p <0.05 az 1. szekcióhoz képest), és ezután tovább növekedett (mind p értékek <0.01). Épp ellenkezőleg, a kokainbevitel felnőtteknél soha nem nőtt (ns az összes munkamenethez képest az 1. szekcióhoz képest).
Ezután összehasonlítottuk az eszkalációt ShA és LgA körülmények között az egyes szekciók első 1.5 h-jéből származó bevételek elemzésével mindkét patkánycsoportból (Ahmed és Koob, 1998); ezt az életkor és a hozzáférési feltétel között tantárgyi tényezőként és szekciótényezőként végezték. Mint ábra 4C ismét megmutatja, hogy a serdülők több kokainot kaptak, mint a felnőtteknél (korhatás, \ t F(1,18) = 13.04, p <0.001); a bevitel idővel változott (munkamenet hatása, F(11,99) = 3.54, p <0.001), és a korcsoportok és a hozzáférési feltétel közötti kapcsolat is változott az idő múlásával (életkor × munkamenet interakció, F(11,198) = 4.55, p <0.001; hozzáférési feltétel × munkamenet interakció, F(11,198) = 1.84, p <0.05). Az egyes csoportok későbbi elemzése (életkor és hozzáférési feltétel szerint elkülönítve) csak kamasz patkányokban mutatta ki a munkamenet fő hatását LgA körülmények között (serdülő LgA, F(11,44) = 3.38, p <0.01; felnőtt LgA, F(11,55) = 1.20, ns; serdülő ShA, F(11,44) = 1.78, ns; felnőtt ShA, F(11,55) = 1.65, ns). Post hoc A tesztek azt mutatták, hogy az LgA-val rendelkező serdülők esetében a 8 szekcióból az 1 szekcióhoz viszonyítvap <0.05). Így, még akkor is, ha csak az első 1.5 órás vizsgálatot vettük figyelembe, a kokainbevitel fokozódását figyelték meg LgA-s serdülőknél, de nem ShA-s serdülőknél, vagy felnőtteknél sem ShA, sem LgA körülmények között.
3 kísérlet: a kokainfogyasztás kor szerinti különbségei az ár függvényében
As ábra 5A azt mutatja, hogy a serdülők orrát a felnőtteknél nagyobb dózisban (1200 μg / ttkg / infúzió) érte meg. Az aktív lyuk esetében a válasznövekedés növekedett, mivel a FR-követelmény (azaz az ár) nőtt (az arányhatás, F(4,68) = 15.55, p <0.001), és ez inkább serdülőknél, mint felnőtteknél fordult elő (Ábra 5; korhatár, F(1,17) = 11.38, p <0.01; életkor × arány interakció, F(4,68) = 2.85, p <0.05). Különösen a serdülők válaszoltak magasabb áron, mint a felnőttek (FR6, p <0.01; FR12, p <0.05; és FR24, p <0.05), de nem alacsony árakon (FR1 és FR3, ns). Az inaktív lyukra adott válasz nem változott az arány növekedésével (arányhatás, F(4,68) = 1.77, ns) mindkét korcsoportban (korhatás, F(1,17) = 3.04, ns; életkor × arány kölcsönhatás, F(4,68) = 0.41, ns). Az aktív és inaktív lyuk közötti megkülönböztetés erőteljesen megnyilvánult, amikor az arány nőtt, és a serdülőknél a korai szakaszban megkülönböztetés mutatkozott, mint a felnőtteknél (lyukhatás, F(1,17) = 63.09, p <0.001; arány × lyuk interakció, F(4,68) = 21.10, p <0.001; arány × lyuk × életkor interakció, F(4,68) = 3.71, p <0.01). Konkrétan a serdülők megkülönböztetést kaptak az FR6, FR12 és FR24 (p <0.05), míg a felnőttek csak az FR12 és az FR24 esetében különböztettek meg (p <0.05).
A kokain önadagolása (1200 μg / kg infúzióban) az ár függvényében. A, Az orr pokesek száma, amikor a kokain árát megnövelik, növelve a FR-t a gyógyszer beszerzéséhez. B, A kokainfogyasztás (az önfúziók száma) az ár függvényében (azaz arány), logaritmikus skálán ábrázolva és az exponenciális igényegyenletnek megfelelően illeszkedve. Q0, A fogyasztás a legalacsonyabb áron; α, a kokainigény rugalmassága; Pmax, az az ár, amelyen a viselkedés eltolódik a rugalmasságtól a rugalmasságig. R2, a korrelációs együttható négyzetét (azaz a meghatározási együtthatót) a görbe illeszkedéséhez. Minden egyes pont az egyes csoportok átlag ± SEM értékeit mutatja a második napon minden egyes arány esetében. serdülők, n = 7; felnőtt, n = 12. *p <0.05; **p <0.01 felnőttekhez képest.
Elemeztük azt a módot, ahogyan a fogyasztás (azaz az önfúziók száma) az ár függvényében változik (azaz az arány) az adatok exponenciális keresési görbéjéhez igazítva. Hursh és Silberberg (2008). Mindkét serdülők és felnőttek adatai jól illeszkednek a görbe (R2 = 0.94 serdülők számára; R2 = 0.96 felnőtteknek), és az ezekből a görbékből származó értékek a ábra 5B. Q0 (a maximális fogyasztás a legalacsonyabb áron) hasonló volt minden korban (F(1,5) = 0.001, ns). A fogyasztás az ár függvényében csökkent, és a csökkenés a serdülőknél kevésbé meredek, szemben a felnőttekkel. Ez azt jelenti, hogy a serdülők kisebbek voltak, mint a felnőttek (F(1,5) = 10.45, p <0.05), jelezve, hogy a kereslet rugalmatlanabb a serdülőknél, mint a felnőtteknél.
Kísérlet 4: életkori különbségek a kokain és metabolitjainak agyában
A serdülőknél alacsonyabb volt a kokainszint (923.24 ± 67.32 vs 1119.73 ± 66.94 ng / ml). t(9) = −2.05, p = 0.070), de nem az agyban (5135.20 ± 281.25 vs 6947.00 ± 971.28 ng / g, t(9) = −1.64, ns). Az is megfigyelhető volt a tendencia, hogy a serdülőknél alacsonyabb a kokain metabolit benzoilecgonin szintje a vérben (754.72 ± 81.09 vs 1086.70 ± 133.07 ng / ml, t(9) = −2.02, p = 0.074) és az agyban (123.30 ± 13.80 vs 184.38 ± 25.15 ng / g, t(9) = −2.00, p = 0.076). Az ecgonine-metil-észter kokain metabolit szintjeiben a korban nem volt szignifikáns különbség (105.84 ± 5.08 vs 87.27 ± 9.48 ng / ml, t(9) = 1.62, ns) vagy agy (138.54 ± 9.62 vs 146.44 ± 5.36 ng / g, U(11) = 14.00, Z = −0.09, ns). A vérben lévő norokokain metabolitban sem volt különbség (8.28 ± 0.96 vs 11.77 ± 1.72, t(9) = −1.67, ns). Az agyban a norokain szintek a legtöbb mintában nem voltak kimutathatóak (az adatokat nem mutatjuk be).
In vivo VTA neuronok extracelluláris rögzítése
A felnőttekhez viszonyítva a serdülők magasabb VTA dopamin neuronok tüzelési sebességét mutatják ∼1 Hz (∼24%) (Ábra 6A; t(41) = 2.33; p <0.05). A kitörés mértéke korosztályonként hasonló volt. Ezt a sorozatban kibocsátott tüskék százalékában mértük (Ábra 6A; t(41) = 0.30; ns) és a repedésesemények gyakorisága (0.46 ± 0.08 vs 0.51 ± 0.09 Hz, t(41) = −0.40; ns). Ugyanakkor a serdülők nagyobb felrobbantási eseményeket mutattak, mint a felnőtteknél, és több rángást találtak \ tÁbra 6A; t(41) = 2.28; p <0.05) és a hosszabb sorozatfelvétel időtartama (256.76 ± 35.12 vs 157.60 ± 33.40 ms, t(47) = 2.01, p = 0.051). Mint ábra 6B azt mutatja, hogy a mintavételre kerülő VTA területe összehasonlítható volt minden korban (életkori \ t F(1,41) = 2.71, ns; életkor × szerkezeti kölcsönhatás, F(2,82) = 0.28, ns). A serdülők esetében a koordináták (milliméterben) a felnőtteknél az alábbiak voltak: anteroposterior, 3.57 ± 0.04 vs 3.66 ± 0.05; mediolaterális, 0.84 ± 0.05 vs 0.97 ± 0.07; dorsoventrális, 7.79 ± 0.05 és 7.84 ± 0.04. Az eredmények hasonlóak voltak, ha csak a gyors zöld festékkel jelölt utolsó cellát elemezték (az adatokat nem mutatjuk be).
A, Dopamin neuronok aktivitása. Balra, tüzelési ráta; középső, repedő tüskék (százalék); jobbra, tüskék per tört. Minden függőleges sáv az egyes csoportok átlag ± SEM értékét jelenti. serdülők, n 24 sejtek 11 patkányokból; felnőtt, n 19 sejtek 11 patkányokból. *p <0.05 felnőttekhez képest. B, A VTA-ban mintavételezett dopamin neuronok elhelyezkedése. A helyek (milliméterben) a lambda (AP) anteroposteriorja, a középvonal (mediolateral) a középvonalból (ML) és a dorsoventral a kéreg felületéről (DV). Minden kör / négyzet egy dopamin neuron helyét jelzi. C, Reprezentatív szövettani képek a négyzetek által képviselt sejtekből B. Az elektróda elhelyezését fekete nyíl jelöli. A fekete vonal referencia marker, és a mikroszkóp szemrészének része.
A dopamin neuron aktivitását módosító gyógyszerek hatása a kokain önadagolására
A dopamin neuronaktivitás és az önadagolás közötti kapcsolatot teszteltük a dopamin neuronok aktivitásának farmakológiai módosításával, és mérsékelt dózisban (600 μg / kg infúzióban) vizsgálva annak hatását a kokain önadagolására. Quinpirole, a D2 a receptor agonista, a neuronok aktivitásának csökkentésére és az etikloprid, a D2 receptor antagonistát használták a neuronok aktivitásának növelésére (Marinelli és munkatársai, 2003). A patkányokat először FR1-en képezték 2 d-re (az adatokat nem mutatjuk be); aztán a FR3-nél 4-nél további napokat képeztek. A patkányokat ezután három hasonló csoportba soroltuk, hasonló kokain-bevitel mellett (gyógyszerhatás, F(2,61) = 2.08, ns), amelyek sóoldatot, quinpirolt (0.2 μg / kg, sc) vagy etiklopridet (0.2 μg / kg, sc) kaptak. Ahogy látható ábra 7, az előkezelés során a serdülők és a felnőttek közötti különbségek a kokain-bevitelben minden csoportban fennmaradtak (életkori hatás, F(1,61) = 31.08, p <0.001; gyógyszerhatás, F(2,61) = 2.08, ns; életkor × gyógyszer kölcsönhatás, F(2,61) = 1.68, ns). Ezután összehasonlítottuk a viselkedést (előkezelés, a kezelés előtti 3 d átlaga) és a kezelés után (utókezelés). Ezt az időpontot (pre-post) használtuk, mint az alanyon belüli tényezőt és életkorot (serdülők és felnőttek), valamint a hatóanyagot (sóoldat, quinpirol, etikloprid) a tantárgyak között. A beadott gyógyszer szerint megváltozott viselkedés (gyógyszer × időpont kölcsönhatás: F(2,61) = 14,43, p <0.001) és az alanyok életkora (életkor × idő-pont interakció, F(1,61) = 11.96, p <0.001; életkor × gyógyszer × idő-pont interakció, F(2,61) = 6.84, p <0.01). Konkrétan, a fiziológiás sóoldat-kezelés egyik korcsoportra sem volt hatással, így a serdülőknél magasabb volt a kokainbevitel, mint a felnőtteknél (utókezeléshez, serdülők és felnőttek, p <0.05; előkezelés vs utókezelés, ns). A quinpirol elnyomta a kokainbevitelt serdülőknél, így a serdülők „felnőtté válnak” (utókezeléshez, serdülők és felnőttek, ns; serdülők előkezelése vs serdülők utókezelése, p <0.05). Az etikloprid megnövelte a kokainbevitelt a felnőtteknél, így „serdülőként” alakult ki (utókezelés esetén serdülők és felnőttek, ns; felnőttek előkezelése vs felnőttek utókezelése, p <0.001). Annak biztosítása érdekében, hogy a quinpirol hatása nem a serdülők magas kiindulási (pre-quinpirol) viselkedésének eredménye, megismételtük elemzésünket, miután kizártunk három serdülő patkányt, akiknek magas volt a kezdeti bevitelük ebben a csoportban. Az eredmények hasonlóak voltak, még akkor is, ha ezeket a patkányokat eltávolítottuk (az adatokat nem mutatjuk be).
A kokain önmagában adható közepes dózisban (600 μg / kg / infúzió), mielőtt (Pre) és (d) után beadja a dopamin neuron aktivitást módosító gyógyszereket. Minden egyes függőleges sáv az egyes csoportok átlag ± SEM infúzióit / 1.5 h-t jelenti. Az előzetes értékek az 3 d alatt a gyógyszer beadása előtt átlagosak. A postai értékek közvetlenül a gyógyszer beadása után vannak. serdülők, n = 11, 12 és 11 a sóoldat, a quinpirol és az etikloprid esetében; felnőtt, n = 11 minden csoportban. *p <0.05; ***p <0.001 felnőttekhez képest. #p <0.05; ###p <0.001 a Pre-hez képest.
Megbeszélés
Eredményeink azt mutatják, hogy a felnőtteknél a serdülők nagyobb kokainszintet kapnak, gyorsabban kapják meg a kokain önadagolását, fokozzák a kokain bevitelét, keményebben dolgoznak a gyógyszerért, és kevésbé érzékenyek az áremelkedésre (azaz nem rugalmasabbak) . Ezenkívül a megnövekedett kokain-önadagolás a VTA dopamin neuronok megnövekedett aktivitásával társult, és megfordítható a quinpirollal, amely a neuronok aktivitását elnyomó gyógyszer.
A felnőttekhez képest a serdülők alacsonyabb-közepes dózisoknál nagyobb arányban mutatták be a kokaint (150 – 600 μg / kg infúzióban). Megnövekedett kokainbevitelt figyeltek meg, amikor patkányoknak Sha-t vagy LgA-t kaptak kokainhoz, ami arra utal, hogy a serdülők és a felnőttek közötti különbség nem volt elegendő mintavételi idő. Eredményeink összhangban vannak két tanulmánykal, amelyek azt mutatják, hogy a serdülők önmagukban több kokainot adnak be, mint a felnőttek közepesen alacsony dózisban [400 μg / kg infúzióban (Anker és Carroll, 2010)] vagy mérsékelten nagy dózis [800 μg / kg infúzióban (Schramm-Sapyta és munkatársai, 2011)]. Ezt a munkát egy szélesebb dózistartomány alkalmazásával terjesztettük ki, amely lehetővé teszi számunkra, hogy meghatározzuk, hogy a serdülők érzékenyebbek-e a felnőtteknél a kokainra. A kokain-bevitel hasonló alacsony mérsékelt dózisokban történő megszerzéséhez a kokain megkülönböztető hatásai közötti különbségek tesztelésére lehet szükség (Piazza és munkatársai, 1989).
A viselkedési különbségek specifikusak a kokainra, mert a sóoldatra adott válaszokban nem volt különbség az életkorban. Hasonlóképpen, a különbség nem volt megfigyelhető a nagyon alacsony dózisban (75 μg / kg infúzióban), ami az önadagolás megszerzéséhez a patkányok küszöbértéke alatt lehet. A nagy adagban (1200 μg / kg infúzióban) a serdülők és a felnőttek nem különböztek a kokain-bevitelben. Ez azért volt várható, mert az ilyen nagy dózisokban nem figyeltek meg különbségeket a gyógyszerek érzékenységében (Piazza és munkatársai, 2000). Ez a megállapítás összhangban van azokkal a vizsgálatokkal, amelyek nem mutattak nagyobb adagot a serdülőknél, szemben a magas kokaintartalmú felnőttekkel szemben.Kantak és munkatársai, 2007; Kerstetter és Kantak, 2007).
Embereknél a pubertás kialakulása várhatóan egybeesik az anyaggal való visszaéléssel (Patton és munkatársai, 2004). Itt azt tapasztaltuk, hogy a kokain önadagolásának emelkedése csak olyan serdülőkorú patkányokban jelentkezett, amelyekben a pubertás nem történt meg. Ez rávilágít a postpubertális serdülőkorra, mint a kokain-függőség sebezhető „ablakává”. Ez segíthet megmagyarázni, hogy miért nem találtak néhány fiatalabb serdülő patkányon végzett vizsgálatot a serdülők és a felnőttek között.Leslie és mtsai., 2004; Belluzzi és munkatársai, 2005; Frantz és munkatársai, 2007; Kantak és munkatársai, 2007; Kerstetter és Kantak, 2007; Harvey és munkatársai, 2009; Li és Frantz, 2009). A kísérleti manipulációk különbségei más eltérésekre is hatással lehetnek. Például két tanulmány, amelyek nem találtak különbséget a serdülők és felnőttek kokain bevitelében (Leslie és mtsai., 2004; Belluzzi és munkatársai, 2005) az inaktív, nem pedig a fény / sötét ciklus aktív fázisában végeztük. Ezenkívül a fent említett vizsgálatokban a patkányokat egyedül a csoportba helyeztük. Úgy döntöttünk, hogy a serdülőkor patkányokat csoportosítjuk, mert a serdülőkort erős társadalmi interakciók és játék viselkedés jellemzi (Lándzsa és fék, 1983; Vanderschuren és munkatársai, 1997; Douglas és munkatársai, 2004). Egy másik fontos tényező lehet az elválasztási kor, ami befolyásolja a kísérleti eredményeket (Wiley és Evans, 2009). A kereskedelmi forgalmazókon keresztül vásárolt patkányok bármikor elválaszthatók a P17-tól P24-ig (Harlan) vagy P19-ig P23-ig (Charles River). Kértük, hogy az elválasztás pontossága a P21-on történt, hogy megakadályozzuk a választási variabilitás nemkívánatos hatásait.
A kokainbevitel a postpubertális serdülőknél fokozódott, de felnőttekben nem. Az eszkaláció jelenséget képez a szenvedélybetegekben, amikor a kábítószer-fogyasztás átmenetei a folyamatos és a túlzott használatig terjednek (Ahmed, 2011). Ez a fajta viselkedés a kábítószer-függőség jelzője a mentális zavarok diagnosztikai és statisztikai kézikönyvében (IV. Kiadás).Amerikai Pszichiátriai Szövetség 2000). Ennélfogva a nagyobb függőségi felelősség további mutatója a serdülőknél a felnőtteknél nagyobb eszkaláció. Ezzel összhangban egy közelmúltbeli tanulmány kimutatta, hogy a serdülők, de nem felnőttek, fokozta a kokain vagy a metamfetamin bevitelét (Anker és munkatársai, 2012; Zlebnik és munkatársai, 2012). Számos lehetséges oka van annak, hogy miért nem figyeltünk meg felnőttkori eszkalációt. A legvalószínűbb tényező, hogy a hosszú (N10 d) képzés szükséges a későbbi eszkaláció fejlesztéséhez (Ahmed és munkatársai, 2000; Knackstedt és Kalivas, 2007; Ahmed, 2011). A serdülőkor korlátozott időtartamára tekintettel rövid képzésre (4 d) korlátozódtunk, ami megakadályozhatja a felnőttek eszkalálódását. Továbbá, az eszkaláció a törzs és az alvázfüggő (Freeman és munkatársai, 2009; Picetti és munkatársai, 2010); ez robusztus Long-Evansban (Quadros és Miczek, 2009), Wistar (Ahmed és Koob, 1998) és a Harlan-tól vásárolt Sprague Dawley patkányok (Ferrario és munkatársai, 2005; Mantsch és munkatársai, 2008), de a Charles River-től megvásárolt Sprague Dawley patkányokban kevésbé robusztus (Knackstedt és Kalivas, 2007; Kelamangalath és Wagner, 2010), amelyet ebben a tanulmányban használtunk.
A függőség másik jellemzője, hogy a függők sok időt és erőfeszítést költenek a kábítószerek beszerzésére (Amerikai Pszichiátriai Szövetség 2000) és fogyasztása érzéketlen az áremelkedésre (Bickel és munkatársai, 2011). Ezt úgy modelleztük, hogy mérjük a munka patkányok mennyiségét, hogy a kokain a kokain árának fokozatos növekedése mellett tegyenek.Griffiths és munkatársai, 1978; Risner és Silcox, 1981). Azt is értékeltük, hogy a fogyasztás milyen mértékben függ az ár függvényében az adatok exponenciális keresési görbéhez való igazításával (Bickel és munkatársai, 2000; Hursh és Silberberg, 2008). Vizsgálataink azt mutatják, hogy a poszttubertális serdülők a felnőtteknél többet dolgoztak a kokain előállítására. Továbbá, kokainfogyasztásuk kevésbé volt érzékeny az áremelkedésre (azaz viselkedésük nem rugalmas). Ezek az eredmények együttesen arra utalnak, hogy a serdülők viselkedési sajátosságai vannak a függőségnek.
Milyen mechanizmusok támasztják alá a serdülőknek a függőségi felelősség fokozását? A serdülők agya kiterjedt szervezeti és funkcionális változásokon megy keresztül, beleértve a mesolimbikus dopamin rendszer változásait is.Andersen és munkatársai, 1997; Spear, 2000; Wahlstrom és munkatársai, 2010). Korábban kimutattuk, hogy a VTA dopamin neuronok aktivitása a serdülőkorban (McCutcheon és Marinelli, 2009; McCutcheon és munkatársai, 2012). Ezeket az eredményeket egy másik patkány alsó részével replikáltuk (Crl: Sprague Dawley a Charles River-től a jelenlegi vizsgálatban vs Hsd: Sprague Dawley a Harlan-tól az előző vizsgálatban); megállapítottuk, hogy a dopamin neuronok aktivitása serdülőkorban rats24% -kal magasabb, mint a felnőttek aktivitása. A függőség sebezhetőségének egy másik feltételezett modelljében - magas válaszadó és alacsony válaszreakciójú patkányok esetében - a dopamin neuronok aktivitásának hasonló növekedését bizonyították a fokozott önadagolási viselkedéshez (Marinelli és White, 2000; McCutcheon és munkatársai, 2009). A dopamin-rendszer ilyen fokozott aktivitása előidézheti a serdülőknek a kábítószerrel való visszaélést (Doremus-Fitzwater és munkatársai, 2010). A dopamin neuronok aktivitásának manipulálásával vagy D D-vitamin-neuronok aktivitásával a kábítószer-bevitel és a dopamin-neuron-aktivitás közötti összefüggést igyekeztünk megállapítani.2 a receptor agonista, hogy csökkentse az aktivitást vagy egy antagonistát, hogy növelje az aktivitást. Ezeknek a gyógyszereknek a beadásával megfordítottuk a kokain-bevitel kor szerinti különbségeit, ami arra utal, hogy a viselkedési különbségek a dopamin neuronok aktivitásától függenek. Ez arra utal, hogy okozati összefüggés van a neurofiziológiai és viselkedési eredményeink között, és feltárja a terápiás célok lehetséges mechanizmusát. A farmakológiai szerek szisztémás szállítása buktatókkal járhat; azonban egy autoreceptor-szelektív dózist választottunk, amely központi szerepet játszik a dopamin neuron testekben (Pucak és Grace, 1991). Az általunk választott dózis a dopamin neuronok tüzelése, dopamin felszabadulása és viselkedése megváltoztatásához használt dózisokkal összehasonlítható.Robertson és munkatársai, 1993; Marinelli és munkatársai, 2003; Zeeb és munkatársai, 2009). Nem valószínű, hogy a kvinpirol dózisa jelentősen aktivált posztszinaptikus D-t használtunk2osztályú receptorok, mivel ezeknek a receptoroknak az aktiválása nem csökkenti, hanem csökkenti a kábítószer-bevitelt (Howell és munkatársai, 1997).
Néhány tanulmány arra utal, hogy az agyban a kokainszintek hasonlóak a serdülők és a felnőttek között intraperitoneális vagy intravénás beadás után (Caster és munkatársai, 2005; Frantz és munkatársai, 2007; Schramm-Sapyta és munkatársai, 2011). Eredményeink azt mutatják, hogy a kokain és a kokain metabolitok szintje a serdülőknél valamivel alacsonyabb, mint a felnőtteknél. Nem valószínű azonban, hogy a kokainszint vagy az anyagcsere különbségei a serdülők nagyobb kokain-bevitelét jelentik. A felnőttekhez viszonyítva a serdülők nagyobb mennyiségű kokain-bevételt mutattak, amikor a gyógyszer beszerzésének ára megnövekedett, de az alacsony áron (FR1) hasonló bevitelt kaptak. A kokain-bevitel bármilyen anyagcserével kapcsolatos kompenzáló növekedését mind alacsony, mind magas árakon látnák.
A kognitív és viselkedési intézkedésekben bekövetkező érett változások szintén részt vehetnek a kokain önadagolásában az életkorral kapcsolatos különbségekben. A serdülőket „kockázatvállalóknak” tekintik, és nagyobb preferenciát mutatnak az új környezetben, mint a felnőttek körében.Douglas és munkatársai, 2003; Stansfield és Kirstein, 2006). Javasolták, hogy a serdülőknél a kockázatvállalás az újdonság és az érzéskeresés (amely a serdülőkorban növekszik) és az önszabályozás (ami felnőttkorban érik) közötti eltéréstől függ.Steinberg, 2004). Hasonlóképpen meggyőző bizonyítékok arra utalnak, hogy a gátló kontrollok kifinomultsága az állatok érettségénél csökkentett kockázatvállalási viselkedést magyarázhat (Ridderinkhof és van der Molen, 1997; Geier és munkatársai, 2010) és nagyobb viselkedési gátlást (Sturman és munkatársai, 2010; Andrzejewski és munkatársai, 2011) felnőttkorban, mint a serdülőkorban. Habár nem teszteltük ezeket a tulajdonságokat, ezek a tényezők hozzájárulhatnak a serdülőknél a megnövekedett függőség kockázathoz.
Eredményeink együttesen azt mutatják, hogy a poszttubertális serdülők a felnőtteknél érzékenyebbek a kokain addiktív tulajdonságaira. Ezen túlmenően ez a fokozott függőségi felelősség a serdülőkorban a VTA dopamin neuronok fokozott aktivitásával függ össze, és egy olyan gyógyszerrel megfordítható, amely elnyomja e neuronok aktivitását. Ebből adódóan eredményeink betekintést nyújtanak a serdülők függőségi felelősségének neurális mechanizmusaiba, a dopamin neuronok kiemelésével a függőség kockázatának kulcselemeként. Eredményeink azt is jelzik, hogy a kokain-függőség fokozott érzékenysége a serdülőkori neurobiológia eredménye, és külső társadalmi és gazdasági hatások hiányában bizonyítható. Ezért a serdülőkorban a biológiai kockázati tényezőket célzó terápiás stratégiákat kiemelten kell kezelni, mivel a serdülőkor olyan erős érzékenységet kölcsönöz az addiktív viselkedésnek.
Lábjegyzetek
- Kapott március 8, 2012.
- A felülvizsgálat december 28, 2012.
- Elfogadva Január 26, 2013.
Ezt a munkát az R01DA020654 Nemzeti Egészségügyi Intézetek támogatták. Köszönjük Mitch Beales-nak és Lorissa Lamoureux-nak a technikai segítségért, Dr. Serge Ahmedért, hogy hasznos segítséget nyújtson az eszkalációs eljárásokban, és Dr. Robert Messing, hogy hasznos megjegyzéseket fűzhessen ehhez a kézirathoz. Köszönjük Dr. Dave Moody-nek és a Utah Egyetem Emberi Toxikológiai Központjának személyzetét az agyi kokainszintek elemzéséről, a N01DA-9-7767 Országos Gyógyszerhasználati Intézet támogatásával. Köszönjük Dr. Pete Roma-t a viselkedési forrásokért felelős intézményekről (www.ibrinc.org) az adatelemzésre vonatkozó tanácsadására az Exponenciális Keresletmodell segítségével.
A szerzők nem hirdetnek versengő pénzügyi érdekeket.
- A levelezést Michela Marinellinek, a Celluláris és Molekuláris Farmakológiai Tanszéknek, a Rosalind Franklin Orvostudományi és Tudományi Egyetemnek, a Chicagói Orvosi Iskola, az 3333 Green Bay Road, Észak-Chicago, IL 60064. [e-mail védett]
- Copyright © 2013 a szerzők 0270-6474 / 13 / 334913-10 $ 15.00 / 0
Referenciák
- ↵
- Ahmed S
(2011) a kábítószer-függőség állatmodelljeiben, Neuromethods, kábítószer-használat előrehaladása, Ed Olmstead M (Humana, New York).
- ↵
- Ahmed SH,
- Koob GF
(1998) Átmenet a mérsékelt és a túlzott kábítószer-bevitel között: változás a hedonikus alapértékben. Tudomány 282: 298-300.
- ↵
- ↵
- Amerikai Pszichiátriai Társaság
(2000) A mentális zavarok diagnosztikai és statisztikai kézikönyve (Amerikai Pszichiátriai Szövetség, Washington, DC) Szövegverzió kiadás, Ed 4.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- Bunney BS,
- Walters JR,
- Roth RH,
- Aghajanian GK
(1973) Dopaminerg neuronok: antipszichotikus szerek és amfetamin hatása az egysejtes aktivitásra. J Pharmacol Exp Ther 185: 560-571.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- Geier CF
- Terwilliger R
- Teslovich T,
- Velanova K,
- Luna B
(2010) A jutalmak feldolgozásában és a serdülőkorban a gátló kontrollra gyakorolt hatása. Cereb Cortex 20: 1613-1629.
- ↵
- ↵
- Grace AA,
- Bunney BS
(1984) A nigrális dopamin neuronok tüzelési mintájának ellenőrzése: egyetlen tüske tüzelés. J Neurosci 4: 2866-2876.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- Hursh SR,
- Roma PG
(2013) Viselkedési közgazdaságtan és császári közrend. J Exp Anal Behav 99: 98-124.
- ↵
- ↵
- Johnston LD
- O'Malley miniszterelnök,
- Bachman JG,
- Schulenberg JE
(2011) A serdülők kábítószer-használatának jövőbeni nemzeti eredményeinek figyelemmel kísérése: áttekintés a legfontosabb eredményekről, 2010 (Társadalomtudományi Intézet, Michigan Egyetem, Ann Arbor, MI).
- ↵
- Kandel DB,
- Yamaguchi K,
- Chen K
(1992) A kábítószer-bevonás progressziójának szakaszai a serdülőkortól a felnőttkorig: további bizonyítékok az átjáró elméletére vonatkozóan. J Stud Alcohol 53: 447-457.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- Knackstedt LA
- Kalivas PW
(2007) A kokain önadagolásának kiterjesztett hozzáférése fokozza a gyógyszeralapú visszaállítást, de nem viselkedési érzékenységet. J Pharmacol Exp Ther 322: 1103-1109.
- ↵
- Kolho KL,
- Nikula H
- Huhtaniemi I
(1988) A gonadotropin-felszabadító hormon antagonistával kezelt hím patkányok szexuális érése. J Endocrinol 116: 241-246.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- Lin SN,
- Moody DE,
- Bigelow GE,
- Foltz RL
(2001) Érvényesített folyadékkromatográfiás-atmoszférikus nyomás kémiai ionizáció-tandem tömegspektrometriás módszer a kokain és a benzoilecgonin humán plazmában történő kvantitatív meghatározására. J Anal Toxicol 25: 497-503.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- Marinelli M,
- Fehér FJ
(2000) A kokain önadagolásának fokozott sebezhetősége a középső agyi dopamin neuronok emelkedett impulzusaktivitásával függ össze. J Neurosci 20: 8876-8885.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- McCutcheon JE,
- Conrad KL,
- Carr SB
- Ford KA,
- McGehee DS,
- Marinelli M
(2012) A ventrális tegmentalis területen lévő dopamin neuronok gyorsabban hatnak a serdülőknél, mint a felnőtteknél. J Neurophysiol 108: 1620-1630.
- ↵
- ↵
- Patton GC,
- McMorris BJ
- Toumbourou JW,
- Hemphill SA,
- Donath S,
- Catalano RF
(2004) Pubertás és az anyaghasználat és a visszaélés kezdete. Gyermekgyógyászat 114: e300-e306.
- ↵
- Piazza PV,
- Deminière JM,
- Le Moal M,
- Simon H
(1989) Azok a tényezők, amelyek az egyéni sebezhetőséget előrejelzik az amfetamin önadagolásával szemben. Tudomány 245: 1511-1513.
- ↵
- Piazza PV,
- Deroche-Gamonent V
- Rouge-Pont F
- Le Moal M
(2000) Függőleges eltolódások az önadagolás-válasz funkciókban azt jelzik, hogy a kábítószer-sebezhető fenotípus függ a függőségtől. J Neurosci 20: 4226-4232.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- Robertson GS
- Tham CS
- Wilson C,
- Jakubovic A
- Fibiger HC
(1993) A kinpirol és a feltételezett presinaptikus dopaminerg agonisták B-HT 920 és SND 919 hatásainak in vivo összehasonlítása striatális dopamin és acetil-kolin felszabaduláson. J Pharmacol Exp Ther 264: 1344-1351.
- ↵
- Schramm-Sapyta NL,
- Walker QD,
- Caster JM,
- Levin ED,
- Kuhn CM
(2009) A serdülők jobban érzékenyek a kábítószer-függőségre, mint a felnőttek? Bizonyítékok állati modellekből. Pszichofarmakológia (Berl) 206: 1-21.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
;