Rövid szakaszos kokain önigazgatás és absztinencia Érzékenyíti a kokainhatásokat a dopamin transzporterre és növeli a kábítószer-keresést (2014)

Neuropsychop. 2015 február; 40 (3): 728 – 735.

Megjelent online 2014 okt. 8. Előzetesen közzétett 2014 szeptember 12. doi: 10.1038 / npp.2014.238

PMCID: PMC4289961

Erin S Calipari,^1,² Cody A Siciliano,² Benjamin A Zimmer,^2,³ és a Sara R Jones^2,^*

Absztrakt

Noha a hagyományos szenzibilizációs paradigmákat, amelyek a kokain által kiváltott mozgásszervi viselkedés fokozódásához és a dopamin (DA) túlcsordulásához vezetnek az ismételt kísérletező által beadott kokain injekciók után, gyakran használják modellekként a kábítószerfüggőség tanulmányozására, a kokaint követően hasonló hatásokat nehezen lehetett kimutatni. önigazgatás. Nemrég bebizonyítottuk, hogy a kokainhoz való szakaszos hozzáférés (IntA) fokozott kokainhatást eredményezhet a DA transzporterben (DAT); a hagyományos szenzibilizációs paradigmák azonban gyakran megnövekedett hatásokat mutatnak abbahagyási / absztinencia időszakot követően. Ezért az IntA által kiváltott szenzibilizáció időbeli lefolyását úgy határoztuk meg, hogy megvizsgáltuk az IntA 1 vagy 3 napjainak hatásait, valamint egy 7 napos absztinencia időszakot a DA funkciójára, a kokain hatékonyságára és az erősítésre. Itt megmutatjuk, hogy a kokain hatékonysága megnő az IntA 3 napjain túl, és az absztinencia időszakát követően tovább növekszik.

Ezenkívül az IntA plusz absztinencia a kokain jelenlétében nagyobb kiváltott DA felszabadulást eredményezett, mint az összes többi csoport, ami azt mutatja, hogy az absztinencia után mind a kokain képes fokozni a DA felszabadulását, mind pedig gátolni a DAT felvételét, két külön mechanizmus a DA szint növelésére, fokozódnak. Végül azt tapasztaltuk, hogy a DA-rendszer IntA-indukálta szenzibilizációja a kokain fokozott megerősítő hatékonyságát eredményezte, ami a 7 napos absztinencia periódusát követően fokozódott. Ezek az eredmények arra engednek következtetni, hogy a DA rendszer szenzibilizálása fontos szerepet játszhat a kábítószerrel való visszaélés korai szakaszában, és ez ösztönözheti a fokozott kábítószer-keresést és -felvételt, amely jellemzi az ellenőrizetlen kábítószer-használatra való átmenetet. Az emberi adatok arra utalnak, hogy az intermittenciának, az érzékenységnek és az absztinencia periódusainak szerves szerepe van a függőség folyamatában, kiemelve az ezeket a jelenségeket integráló preklinikai modellek alkalmazásának fontosságát, és arra utalnak, hogy az IntA paradigmák az emberi függőség újszerű modelljeként szolgálhatnak.

BEVEZETÉS

Az emberekben végzett ismételt kábítószer-felhasználásról kimutatták, hogy szenzibilizációt vált ki a gyógyszerek elérhetőségét és a gyógyszerhatásokat előrejelző jelekre vonatkozóan, amelyekről azt gondolják, hogy a függőséghez vezető folyamatos kábítószer-használat elősegíti; így az e viselkedést közvetítő neurokémiai folyamat megértése fontos betekintést nyújthat a függőség folyamatát mozgató mechanizmusokba (Vezina és Leyton, 2009). Az érzékenység rágcsálóinak modelleit javasolták a függőség transzlációs modelljének (Robinson és Becker, 1986; Hozzászólás, 1980), de ezek a paradigmák nem-kontingenciális beadási formákat alkalmaznak, és a neurokémiai szenzibilizációt nehéz volt bebizonyítani olyan feltételes paradigmákkal, mint például az intravénás önbeadás, amelyek jobban modellezik az emberi visszaélések mintáit. Például a kiterjesztett hozzáférésű kokain önbeadását ismételten kimutatták, hogy csökkenti a kokain hatékonyságát a dopamin transzporternél (DAT), és ezzel egyidejűleg magatartási toleranciát eredményez (Calipari et al, 2013a, 2013b, 2013c, 2013d; Calipari et al, 2014a, 2014b; Ferris et al, 2011, 2012, 2013a, 2013b; Oleson et al, 2011; Hurd et al, 1989). A kokain expozíció viselkedésbeli és neurokémiai következményei számos tényezőtől függnek, beleértve az adagolás gyakoriságát, az időszakosságot és az absztinenciát (Jones et al, 1996: Vezina és Leyton, 2009; Bouayad-Gervais et al, 2014; Calipari et al, 2013a), amely ösztönözte a nemrégiben végzett szakaszos hozzáférésű (IntA) önigazgatással folytatott munkát az érzékenyített kokainhatások feltárására (Calipari et al, 2013d; Szoba et al, 2012).

Az IntA egy új önigazgatási paradigma, amely korlátozza a kokain bevitelt rövid (5 min) hozzáférési periódusokra minden 30 perc (Szoba et al, 2012). A közelmúltban kimutatták, hogy az IntA a kokain hatásainak szenzibilizációját idézi elő a DAT-on, ez az első alkalom, hogy a kokain DAT-ra gyakorolt hatásainak szenzibilizálását kontingens adagolással figyelték meg (Calipari et al, 2013d). Noha ez a munka kimutatta, hogy a kokain hatásainak szenzibilizálása a DAT-nál 24 h után történt az 14 napi IntA után, ezen hatások időbeli profilját még meg kell határozni. Ezenkívül a tradicionális, kísérlettel átadott kokain paradigmákban az intermittencia és a nélkülözés az érzékenyítési folyamat fontos szempontja, és az érzékenyített kokainreakciók gyakran csak a tartózkodás után jelentkeznek (Pierce és Kalivas, 1997; Robinson és Becker, 1986; Hozzászólás, 1980). Így lehetséges, hogy a kokain hatékonyságának növekedése, amely közvetlenül az IntA után következik be, inkubálhat absztinencia alatt.

Ennek a tanulmánynak a célja az volt, hogy meghatározza a kokain hatásának szenzibilizációjának időbeli profilját a DAT-ban az IntA önbeadás korai szakaszában, értékelje egy absztinencia időszakának a kokain hatékonyságára gyakorolt hatásait és a kokain megerősítő hatékonyságát. Itt megmutatjuk, hogy az IntA mind a kokain hatékonyságát, mind a dopamin (DA) jelátvitelt érzékenyíti (Calipari et al, 2013a, 2013d). Ezek a hatások alig 3 napos intA kokain önadagolással voltak megfigyelhetők, és egy 7 napos absztinencia periódus a kokain hatásainak további érzékenyítését eredményezte. A neurokémiai változásokat viselkedési változások kísérték, ahol az absztinencia periódusát követően a kokain erősítő hatékonyságának intA-indukálta növekedése tovább fokozódott. Itt megmutatjuk, hogy az IntA által kiváltott szenzibilizáció jellemző az emberi függőség sok viselkedési és neurokémiai következményére, ami arra utal, hogy az IntA modellek ideális modellként szolgálhatnak a kokainfüggőségre való áttérés során bekövetkező változások tanulmányozásához.

ANYAGOK ÉS METÓDUSOK

Állatok

Hím Sprague-Dawley patkányok (375 – 400 g; Harlan Laboratories, Frederick, Maryland), 12: 12 h fordított fény / sötét cikluson tartva (0300 órák kigyulladnak; 1500 órák világítanak) étellel és vízzel ad libitum.

Self-Administration

A patkányokat érzéstelenítettük és krónikus bent tartózkodó juguláris katéterekkel implantáltuk az előzőekben leírtak szerint (Calipari et al, 2013d). Az állatokat külön-külön helyeztük el, és az összes ülés az otthoni ketrecben zajlott az aktív / sötét ciklus alatt (0900 – 1500 óra). Az állatok gyakorlati paradigmán estek át, melyben az állatok rögzített arányú (FR1) ütemterv szerint hozzáférést kaptak a kokainhoz kapcsolt karhoz, amely válaszolva intravénás kokain injekciót indított (0.75 mg / kg, az 4-ek felett infúzióban). Mindegyik válasz / infúzió után a kart visszahúzták, és egy ingerlámpa kigyulladt egy 20 időtúllépési időtartamra. Az edzést legfeljebb 20 infúzió vagy 6 h befejezése után fejezték be, attól függően, hogy melyik történt előbb. Az akvizíciós kritériumokat az 20 injekciók jellemezték két egymást követő napon, következetes infúziós intervallumokkal.

INTA

Az egyes 6-h szekciók során az állatok hozzáférhettek a kokainhoz az 12 ötperces pályáin, amelyeket 25-perces időtúllépési periódusok választottak el egymástól. Az egyes 5-perc munkamenetekben csak az egyes infúziók során volt más időtúllépés, és az állat a kart egy FR1 ütemezés szerint megnyomhatta, hogy egy kokain 1-infúziót kapjon (0.375 mg / kg / inf.). Az állatok vagy 1, vagy 3 egymást követő napokban kapják az IntA önbeadást voltammetriai vagy küszöbkísérletek előtt. Az állatok külön csoportjában 3 napokon ment át az IntA önbeadást, majd egy 7 napi absztinencia időszakot, amely alatt nem tudtak hozzáférni az önbeadási karhoz.

Controls

Az összes állatot összehasonlítottuk a kontrollállatokkal, amelyek katéter műtéten estek át, és ugyanazokban a tartási körülmények között éltek, mint az önszabályozó állatok.

In vitro voltammetriát

Az állatokat a gyors pásztázású ciklikus voltammetriai kísérletekre leöltük a végső önbeadást követő reggel (∼18 h), vagy a tartózkodás hetedik napján. A szövetet a korábban leírtak szerint készítettük el (Calipari et al, 2013b; Siciliano et al, 2014). A NAc magjába szénszálas (Goodfellow Corporation, Coraopolis, PA) mikroelektródát (100 – 200 μM hosszúság, 7 μM sugár) és bipoláris stimuláló elektródát helyeztünk. A DA felszabadulását egyetlen elektromos impulzus (350 μA, 4 ms, monofázisos) váltotta ki a szövetekre minden 5 percenként. Az extracelluláris DA-t háromszögű hullámforma (−0.4 - + 1.2 - −0.4 V vs Ag / AgCI, 400 V / s). Amint az extracelluláris DA válasz stabil volt, a kokaint (0.03 – 30 μmol / l) kumulatív módon alkalmazták az agyszeleten. A DA kinetikájának és a gyógyszer hatékonyságának értékeléséhez a kiváltott DA szintjét Michaelis – Menten kinetikával modellezték. A kokain-koncentráció – válasz görbékhez kb. K_m, amely a látszólagos affinitás mértéke a DAT iránt, a kokain DA-felvételét gátló képességében bekövetkező változások meghatározására szolgált.

Küszöb

Az állatok külön csoportjában a küszöb eljárást alkalmazták az kokain önbeadásának IntA által kiváltott változásainak meghatározására. A küszöbkezelési eljárást az IntA előtt, majd az IntA 3 napjait vagy az IntA 3 napjait és az 7 napos absztinencia időszakot követően ismét elvégeztük. A küszöbértékű eljárás viselkedés-közgazdasági megközelítés a drogfogyasztás / -keresés értékeléséhez és a hatékonyság megerősítéséhez. A küszöbértékű eljárás abból áll, hogy a patkányoknak hozzáférést biztosítanak egy kokain 11 egységdózisának csökkenő sorozatához (421, 237, 133, 75, 41, 24, 13, 7.5, 4.1, 2.4 és 1.3 μg / injekció), amely elérhető FR1 ütemterv szerint. megerősítés. Minden dózis rendelkezésre áll 10 percig, az egyes tartályokat egymás után bemutatva az 110-perc munkamenet során. Az állatok ezt az eljárást 3 egymást követő napokon végezték el, és a válaszokat átlagolva számítottuk ki az alkalmazott értékeket. Az eljárás befejezése egy munkameneten belüli dózis-válasz görbét eredményez, amelyet az 4a ábra mutat. Az eljárás kezdeti adagolása során, amikor a dózis magas, az állat képes elérni a kokain bevitelének előnyben részesített szintjét minimális válaszadással. Mivel az adagot csökkentették a dobozok között, az állatnak fokoznia kell a reakciót a folyamatos bevitel fenntartása érdekében, mindaddig, amíg az adag nem lesz elég alacsony ahhoz, hogy a kokain előnyös szintjét nem lehessen fenntartani, és a válasz csökken. A reagálás dózis-válasz görbén keresztüli eltolódása a viselkedés-közgazdasági elvek alkalmazásával elemezhető, az alábbiakban leírtak szerint.

Magatartási gazdasági elemzést használtunk a fizetett maximális ár paramétereinek meghatározására (P_max) és a fogyasztás minimálisan korlátozó áron (Q₀), a korábban leírtak szerint (Oleson et al, 2011; Oleson és Roberts, 2009; Oleson és Roberts, 2012). röviden, P_max és a Q₀ az értékeket matematikailag származtatták keresleti görbe segítségével. A keresleti görbéket az egyes állatok bevitelének görbeillesztésével állítottuk elő: log (Q) = Log (Q₀)+k × (e-α × Q₀ × C−1) (Hursh és Silberberg, 2008; Christensen et al, 2008). Ebben az egyenletben P_max úgy határoztuk meg, hogy az az egy egységár, amelyen a függvény első származtatott pontjának meredeksége = −1 (Hursh és Winger, 1995). Az érték k az összes állat esetében 2 értékre volt beállítva, míg Q₀ és a α, amelyek a funkció gyorsulását tükrözik a változó árra reagálva, a becslések szerint a legjobban illeszkednek (Hursh és Silberberg, 2008; Christensen et al, 2008). Ezeket az intézkedéseket az alábbiakban részletesebben ismertetjük.

Q₀: Q₀ az állatok által preferált kokainfogyasztás mértéke. Ez akkor mérhető, ha a dózis magas, és a kokain alacsony erőfeszítéssel vagy minimálisan korlátozó áron érhető el. Ez a preferált fogyasztási szint a küszöbérték-eljárás korai tárolóiban kerül megállapításra.

P_max: Az árat az 1 mg kokain elnyerésére adott válaszként fejezik ki, tehát mivel a küszöbérték eljárásának egymást követő tartályaiban csökkentik az adagot, az ár növekszik. Az ülés előrehaladtával az állatoknak fokozniuk kell az aktív kar reakcióképességét a stabil bevitel fenntartása érdekében. P_max az az ár, amelyen az állat már nem bocsát ki elegendő választ a bevitel fenntartásához, és csökken a fogyasztás. Így az állatok magasabb P_max növeli a reagálást, hogy a kokainszintet tovább tartsa a dózis-válasz görbe felé; más szavakkal, magasabb árat fizetnek a kokainért. A korábbi munkák ezt bizonyították P_max szorosan korrelál a megerősítés progresszív arányának ütemtervével megszakadt pontokkal, megerősítve, hogy a küszöbérték eljárás pontosan értékeli a megerősítés hatékonyságát (Oleson et al, 2011).

K kiszámítása_i Értékek

Gátlási állandók (K_i) meghatározása a lineáris koncentráció-hatás profilok ábrázolásával és a lineáris regresszió meredekségének meghatározásával történt. A K_i kiszámítása a K egyenlettel történt_m/lejtő.

Statisztika

A Graph Pad Prism-t (5 verzió, La Jolla, CA, USA) használtuk az adatkészletek statisztikai elemzésére és grafikonok létrehozására. Az adatokat átlag ± SEM és százalékban adjuk meg, hacsak másként nem jelezzük. Kiindulási voltammetriai adatok és K_i Az értékeket összehasonlítottuk egyirányú varianciaanalízissel (ANOVA). A fő hatások elérésekor (P<0.05), a csoportok közötti különbségeket Tukey-val teszteltük post hoc teszt. A felszabadulás és a kokain perfúziója után nyert adatok kétirányú ANOVA-t vizsgáltunk, amelynek tényezői a kísérleti csoport és a gyógyszer koncentrációja volt. A csoportok közötti különbségeket Bonferroni alkalmazásával teszteltük post hoc teszt. Korrelációs analízist alkalmaztunk a DA felszabadulásnak a gyógyszer jelenlétében és a kokain hatékonyságával való kapcsolatának felmérésére, mindkettő alkalmazásával mérve. K_m és K_i. A Pearson-féle korrelációs együtthatókat használtuk a korreláció erősségének mérésére. P_max és a Q₀ értékeket elemeztünk az IntA előtt és után, párosított Student-ekkel t-teszt. Minden pa <0.05 alatti értékeket statisztikailag szignifikánsnak tekintettük.

EREDMÉNYEK

Fokozott stimulált DA felszabadulás és V_max Az 3-Day IntA-t követően absztinencia periódussal bővíthető

Az egyirányú ANOVA az önadási csoport fő hatását mutatta a stimulált DA felszabadulásra (F_{3, 27}= 6.17, p<0.01; 1a). Noha a felszabadulás nem volt szignifikánsan megnövekedett az IntA kokain önbeadásának 1 vagy 3 napjait követően, Tukey post hoc az elemzés kimutatta, hogy a stimulált felszabadulás megnövekedett egy 3 napos IntA után, egy 7 napi absztinencia periódus alatt, összehasonlítva a kontrollokkal (q= 5.24, p<0.01), 1 nap IntA (q= 4.99, p<0.01) és 3 nap IntA (q= 4.16, p

ábra 1

Az időszakos hozzáférés (IntA) kokain önbeadása megváltoztatja az presisznaptikus dopamin rendszer kinetikáját. a) Stimulált dopamin (DA) felszabadulás μM-ban a csoportok között. Az állatoknak intraAn kokaint adtak be 1 vagy 3 napon keresztül. Egy csoportot kapott ...

Az egyirányú ANOVA jelezte az önszabályozási csoport fő hatását V_max (F_{3, 27}= 11.24, p<0.0001; 1b). Tukey post hoc az elemzés kimutatta, hogy az 3 napi IntA csoportban a felvétel maximális aránya megnőtt a kontrollokkal összehasonlítva (q= 4.85, p<0.05) és 1 nap IntA (q= 4.31, p<0.05). Ezenkívül a 7 napos önadagolási periódust követő 3 napos absztinencia periódus fokozott felvételt eredményezett a kontrollokhoz képest (q= 6.83, p<0.001) és 1 nap IntA (q= 6.37, p<0.001), a felvétel azonban nem különbözött szignifikánsan attól a 3 napos önadagoló csoporttól, amelynek nem volt absztinencia ideje.

A fokozott kokainhatást az 3-Day IntA-t követően tovább növeli egy 7-napos absztinencia-időszak

Az ANOVA kétirányú ismételt mérése feltárta az önbeadás történetének fő hatását a kokain hatékonyságára (F_{4, 100}= 12.68, p<0.001; 2a). Bár nem volt szignifikáns különbség az 1 napi IntA és a kontrollállatok, a Bonferroni között post hoc Az elemzés kimutatta, hogy az 3 napi IntA kokain önbeadása megnövelte a kokain hatékonyságát a kontroll állatokhoz képest az 10 μM (t= 2.93, p<0.05) és 30 μM (t= 5.54, p<0.001) koncentrációk. Ezenkívül a 3 napos IntA kokain önadagolás megnövelte a kokain hatékonyságát, összehasonlítva az 1 napos IntA állatokkal 10 μM-nál (t= 3.53, p<0.01) és 30 μM (t= 6.11, p<0.001) koncentrációk. Azoknál az állatoknál, akik 3 napos IntA kokain önadagolást kaptak, és egy 7 napos absztinencia periódust, nőtt a kokain hatékonysága a kontroll állatokhoz képest 10 μM-nál (t= 4.60, p<0.001) és 30 μM (t= 11.44, p<0.001) koncentrációk; 1 napos IntA állatok 10 μM-on (t= 4.39, p<0.001) és 30 μM (t= 10.64, p<0.001) koncentrációk; és 3 napos IntA állatok 30 μM-on (t= 5.35, p<0.001) koncentráció.

ábra 2

Az időszakos hozzáférés (IntA) beadása a kokain neurokémiai hatásainak szenzibilizációját eredményezi. a) Kumulatív kokain (0.3 – 30 μM) dózis-válasz görbék a nucleus akumulbens magját tartalmazó szeletekben Kokain ...

K_i a gyógyszerkoncentráció olyan mértéke, amely csökkenti a felszívódást annak gátlás nélküli értékének 50% -áig; így a K csökkenése_i a fokozott hatékonyságot jelzi. Az egyirányú ANOVA feltárta a csoport jelentős fő hatását a K-ra_i (F_{3, 28}= 13.96, p<0.0001; 2b). Tukey post hoc elemzés kimutatta, hogy K_i csökkent az 3 napos IntA csoportban a kontrollokhoz képest (q= 5.58, p<0.01) és 1 napos IntA (q= 4.18, p<0.05). A 7 napos absztinencia periódus a K további csökkenését eredményezte_i a kontrollokhoz viszonyítva (q= 8.09, p<0.001) és 1 napos IntA (q= 6.88, p

A kokain által kiváltott DA felszabadulás fokozódik az IntA és az absztinencia után

Amellett, hogy meghatározzuk a kokain hatásait közvetlenül a DAT-nál az IntA és az absztinencia után, megvizsgáltuk a kokain önbeadásának hatásait a kokain által kiváltott stimulált DA felszabadulás növekedésére a NAc magjában is. Egy kétirányú ANOVA feltárta a kokain koncentrációjának fő hatását a stimulált DA felszabadulásra (F_{5, 26}= 38.31, p<0.001; 3a). Ezenkívül az önbeadás történetének fő hatása volt a stimulált DA felszabadulásra (F_{3, 26}= 7.19, p<0.001). Bonferroni post hoc az elemzés rámutatott a kokain által kiváltott DA növekedésének jelentős növekedésére az IntA és az abstinencia után az 0.3-nél (p<0.001), 1 (p<0.001), 3 (p<0.001) és 10 μM (p<0.001) koncentrációk a kontroll állatokhoz képest. Ezenkívül a kokain által kiváltott DA felszabadulás növekedett az IntA plusz absztinencia után, összehasonlítva az IntA 1 napos önadagolással 0.3 (p<0.05), 1 (p<0.01), 3 (p<0.05) és 10 μM (p<0.05) koncentrációk. Végül növekedett a kokain által kiváltott DA felszabadulás az IntA plusz absztinencia után, összehasonlítva a 3 napos IntA-val 0.3 (p<0.05), 1 (p<0.01) és 3 μM (p<0.01) koncentrációk. Továbbá jelentős koncentráció – önadagolás kölcsönhatás volt (F_{15, 26}= 7.19, p

ábra 3

A gyógyszer-indukált dopamin (DA) felszabadulása fokozódik az időszakos hozzáférés (IntA) és az absztinencia után. (a) A stimulált DA felszabadulás, a kontroll összes kokainkoncentrációja, az 1 napi IntA, az 3 napi IntA és az 3 napi IntA között mérve, 7 napi absztinencia periódussal. ...

A kokain hatékonysága nincs összhangban a kibocsátási intézkedésekkel

Annak megerősítésére, hogy a stimulált felszabadulás különbségei nem vezetik a kokain hatékonyságának IntA által kiváltott változásait a DAT-nál, korreláltuk a stimulált DA felszabadulást kokain jelenlétében a K_i (3b). Megállapítottuk, hogy a stimulált felszabadulás kokain jelenlétében nem volt összefüggésben a felvétel gátlásával (Control, r= −0.48, NS; IntA 1 nap, r= −0.55, NS; IntA 3 nap, r= 0.07, NS; IntA 7 szabadnapok, r= 0.06, NS), jelezve, hogy a kiváltott mennyiség nagysága nem befolyásolja a felvétel gátlását, és hogy a kettő valójában különálló jelenség.

Az IntA-t követően a kokain fokozott megerősítő hatékonyságát 7 napi absztinencia periódus után bővítették

A DA-rendszer és az kokainhatás fokozott szenzibilizációjának IntA által kiváltott hatásainak meghatározására a kokain megerősítő hatékonyságára egy különálló állatcsoport különféle időpontokban végezte el a küszöbérték alkalmazását, miután a kokainra adott válasz megszerzését követően (4a, bal oldali panel, reprezentatív állat), és ismét vagy akár az IntA 3 napjait, vagy az IntA 3 napjait, plusz egy 7 napos absztinencia időszakot (4a, jobb oldali panel, reprezentatív állat). A 3 napos IntA csoportban egy hallgató t-teszt szignifikáns növekedést mutatott P_max IntA utáni, összehasonlítva a kiindulási értékkel (t₉= 2.21, p<0.05; 4b), jelezve, hogy az IntA növeli a kokain erősítő hatékonyságát. Hasonlóképpen egy diáké t-teszt szignifikáns növekedést mutatott P_max az IntA 3 napjainak plusz egy 7 napos absztinencia periódust követően (t₆= 3.11, p<0.05; 4c). Ezen kívül egy diák t-teszt kiderült, hogy a P_max szignifikánsan nagyobb volt az 7 napi absztinencia csoportban, ami azt jelzi, hogy az kokain kokain fokozódó hatékonyságának IntA által indukált növekedése egy absztinencia időszak alatt (t₁₅= 2.25, p<0.05; 4d).

ábra 4

A kokain megerősítését fokozza az időszakos hozzáférés (IntA), és tovább fokozza a tartózkodás. Az 3 napos IntA és az 3 napos IntA plusz az absztinencia 7 napjainak hatása P_max (b – d) és a kokainfogyasztás minimálisan korlátozó áron (Q₀; például) ...

A kokainfogyasztás csökken az IntA és az absztinencia következtében

A kokain megerősítő hatékonyságának meghatározása mellett a küszöbértékkel járó eljárás is mér Q_0, a fogyasztás mértéke. Az 3 napos IntA csoportban nem történt változás Q₀ (4e), jelezve, hogy bár az IntA növekszik P_max, ez nem változtatja meg az állat által elfogyasztott előnyös dózist. Ellenben egy diáké t-teszt szignifikáns csökkenést mutatott a Q₀ (t₆= 3.80, p<0.01; 4f) az IntA 3 napjainak plusz egy 7 napos absztinencia időszakot követően. A csoportok közötti összehasonlítás kimutatta, hogy azoknak az állatoknak, amelyeknek 7-napos absztinencia-időszakot kaptak, a Q₀ mint az absztinencia nélküli IntA állatok (t₁₃= 1.78, p<0.05; 4g). Korábban kimutatták, hogy amikor a gyógyszer alacsony válaszigény mellett elérhető, az állatok a bevitt agy előnyös agyi kokainszintjét titrálják, amelyet a vegyület szubjektív hatásaival lehet meghatározni. Mivel a kokain szubjektív hatásai a DA-rendszertől függenek, a kokain DA-neurotranszmisszióra gyakorolt hatásainak szenzibilizálása az állatok alacsonyabb szintű titrálását okozza.

Ezek az adatok együttesen azt mutatják, hogy az IntA megváltoztatja a kokain megerősítő tulajdonságait mind a motiváció, mind a fogyasztás szempontjából, és hogy ezeknek a hatásoknak a nagyságát növeli az elvonási időszak.

VITA

Ez a tanulmány kimutatja, hogy az időszakos kokain önbeadása különféle neurokémiai változásokat eredményez, amelyek nemcsak a DA-rendszer működését befolyásolják, hanem a kokain hatékonyságát és megerősítő hatékonyságát is. Nagyon sok munka történt a rágcsálók önigazgatásának és az emberi függőség patológiájának összehangolása érdekében, ideértve az eszkalációt, a büntetett válaszadást és a kihalás / visszaállítás / visszaesés paradigmáit (Ahmed és Koob, 1999, 1998; Jonkman et al, 2012; Shaham et al, 2003). Itt hangsúlyozzuk a kokain önbeadásának időbeli profiljának fontosságát és az absztinencia periódusának fontosságát a transzlációs szempontból releváns modell kiválasztásakor, mivel a kábítószer-expozícióval járó kompenzációs mechanizmusok nagymértékben függnek az önigazgatás és az abbahagyás mintájától. Mivel a rágcsáló modellek nem fedhetik fel az emberi kábítószer-függőség összes aspektusát, különösen fontos az olyan modellek kiválasztása, amelyek pontosan modellezik a folyamatok diszkrét aspektusait. A kokain önadmusának időszakos mintái az emberi fogyasztási szokásokra jellemzőek, és az IntA modell új paradigmát biztosít a szenzibilizációval kapcsolatos, az emberi függőség folyamatában bekövetkező esetleges vizsgálatok számára.

Korábbi munkánkban és számos, jelenleg elfogadott kokain önadagolási modellben hangsúlyt fektettek az állat bevitelének maximalizálására, azzal a gondolattal, hogy a nagyobb mennyiségű bevitel nagyobb neurokémiai hatásokat eredményez, és pontosabban modellezi az emberi kokain-visszaélés profilját. Itt bemutatjuk, hogy nem ez a helyzet, mivel a magas, folyamatos bevitel nem szükséges a robusztus neurokémiai hatások eléréséhez. A kokain hatékonyságának a DAT-nál a jelenlegi vizsgálatban észlelt szenzibilizációja ellentétes a kokain hatékonyságának jól dokumentált csökkenésével a kiterjesztett hozzáférésű kokain önadagolása után (Hurd et al, 1989; Ferris et al, 2011, 2012, 2013a, 2013b; Calipari et al, 2013c, 2013d; Calipari et al, 2014a) és azt sugallja, hogy a kokain hatásosabb a DA emelésében az NAc magjában rövid időszakos használat után, és hogy az absztinencia időszak fokozza a hatásokat. Az NAc mag részt vesz a drogkeresés visszaállításában az absztinencia periódusai után (Millan et al, 2011), és a fokozott kokainhatás ebben a régióban előmozdíthatja a kokain megnövekedett jutalmazását és erősítő hatásait, ami potenciálisan a kényszeres vagy addiktív kokainbevitel nagyobb kockázatához vezethet. Sőt, megmutatjuk, hogy a kokain önálló alkalmazásának motivációja jelentősen megnő az IntA után. Így lehetséges, hogy a kokain időnként történő használata szenzibilizált kokainreakciót eredményez, amely elősegíti a tartós használatba való átállást és a függőséget.

Felvetődött, hogy az emberek a kokain intermittáló formában adják be a stabil szint fenntartása helyett, rámutatva a kokain hatásainak neurokémiai és viselkedési következményeinek meghatározásának fontosságára, ha hasonló módon alkalmazzák őket (Beveridge et al, 2012). A kokain-függőség hagyományos preklinikai modelljei az ön-beadási paradigmák felhasználásával a kokainhoz való hozzáférés hosszú napjain alapulnak. Az eszkaláció a hosszú hozzáférésű (LgA) önadminisztráció során már régóta posztulált a rekreációs kábítószer-használatról a függőségre való áttérés modellezésére (Koob és Le Moal, 1997). Az LgA-val kapcsolatos tartós kokainbevitel azonban nem biztos, hogy pontosan modellezi az emberi bevitel szokásait, és ellentétes neurokémiai következményekkel jár, az IntA-val összehasonlítva (Calipari et al, 2013a). Itt megmutatjuk, hogy az IntA csak 3 napig volt elegendő mind a felvételi arány, mind a kokain DAT-gátló képességének növelésére. Az IntA a kokain erősítő hatékonyságának egyidejű növekedését is eredményezte, ami arra utal, hogy a kokain időszakos használata ösztönzi a későbbi kábítószer-használatot, és fokozza a függőséghez vezető folyamatot. Ez a megállapítás, a kokain beadásának fokozott motivációjával párosulva 7 napos megvonás után, arra utal, hogy az állatok érzékenyebbek lesznek a kokain hatásaira az IntA és az elvonás után. A NAc fokozott kokainpotenciája valószínűleg a kokain IntA-t követő megnövekedett erősítő hatását eredményezi. Valóban, itt megmutatjuk, hogy azokban az időpontokban, amikor a kokain hatékonysága megnő, P_max, a hatékonyság megerősítésének mértéke is nő. Továbbá, mivel az erőfeszítés egy állat hajlandó költeni gyógyszer beszerzésére (P_max) növekszik az elvonás során, ezek az alkalmazkodások szerepet játszhatnak a visszaesésben hosszabb absztinencia időszakot követően.

A visszaesést illetően a kokainfüggőkben nem gyakran figyelhető meg a hosszú ideig tartó tartós, magas szintű kokainhasználat, hanem a kokainhasználók a kokainhasználat ismétlődő periódusai között ciklusokat követnek, amelyeket absztinencia és visszaesés követ (Cohen és Sas, 1994). Ez a használati minta kiemeli az elvonási időszak során bekövetkező neurokémiai változások megértésének fontosságát. Az IntA, amelyet 7 napos absztinenciaperiódus követett, további szenzibilizációt eredményezett (1) a kokain által kiváltott kiváltott DA felszabadulás fokozásában, (2) a kokain hatékonyságában a DAT-nál és (3) a kokain erősítő hatékonyságában, egyedül az IntA-val összehasonlítva . A kokain kiváltott DA felszabadulásra gyakorolt hatása nem volt összefüggésben a felvétel gátlásának változásával, amit a két intézkedés közötti korreláció hiánya bizonyított. A kokain által kiváltott DA felszabadulás növekedése korábban kimutatták, hogy szinapszin-függő mechanizmuson keresztül következik be, és független a kokain DAT-gátló képességétől (Venton et al, 2006). Itt megmutatjuk, hogy az IntA mind a kokain DAT-ra gyakorolt hatásait, mind az exocitotikus DA-felszabadulásra gyakorolt hatásait növeli, és a kokain-indukált felszabadulás és a fokozott felvétel-gátlás szinergikusan hat a DA-szint növelésére és a kokain beadásának fokozott motivációjára ebben az időpontban. . Az elvonási időszak hatása a kokain neurokémiai és viselkedési hatásaira sokakkal összhangban van in vivo tanulmányok, amelyek bebizonyították, hogy a kísérletben átadott kokain-szenzibilizációs paradigmák megvonási / absztinencia periódusokkal megnövekedett stimuláns és kokain-indukált DA túlcsordulást eredményeznek mikrodialízissel mérve (Kalivas és Duffy, 1993; Parsons és igazságszolgáltatás, 1993; Robinson és Becker, 1982; Robinson et al, 1988). Megfigyeltük továbbá a kokain megerősítésének fokozódását az IntA és az absztrakció után, és lehetséges, hogy a kokain hatékonyságának változásai és a kokain által kiváltott DA-felszabadulás növekedése konvergálhat, hogy a kokain fokozott erősítő hatásait és a visszavonást követő visszaesést eredményezzék.

Az embereknél a kábítószer-visszaélés története feltételezhetően összekapcsolódik a ventrális striatum nagyobb mértékű aktiválásával a gyógyszerrel összefüggő jelekkel, és a droghasználat időtartama pozitívan korrelál az aktiválás mértékével (Prisciandaro et al, 2014). Itt megmutatjuk, hogy az IntA kokain önbeadásának 3 napos története után az DA kiváltása változatlan maradt. Az IntA utáni 7 napos absztinencia periódus azonban a kontrollhoz képest fokozott stimulált DA felszabadulást eredményezett kokain hiányában. A megnövekedett DA-leadás a felszabadítható DA-készlet növekedésére utalhat, amely fokozhatja a felszabadulást a fázisos jelző események során. A megnövekedett felszabadulás a DA fázisos neuronok égetése során, a környezetben lévő ingerekre reagálva, fokozott dákó-jutalom-társulásokhoz vezethet, és megkönnyítheti a relapszus utáni relapszusokat (Östlund et al, 2014).

Ez a munka kiemeli annak fontosságát, hogy klinikai szempontból releváns és transzlációs modelleket válasszunk az emberi kábítószer-visszaélés konkrét szempontjaira. Bár az LgA jobb modell lehet a krónikus nehéz kokainbevitel után kialakuló tolerancia modellezésére, az IntA jobban modellezi a kábítószerrel való visszaélés motivációs szempontjaira való érzékenységet, valamint a kábítószerek elérhetőségét előrejelző érzékeny válaszokat. Összegezve, ezek az adatok azt mutatják, hogy az időszakoskodás és az abstinencia alapvető szerepet játszik a kokain önbeadásának neurokémiai és viselkedési következményeinek meghatározásában. Javasoljuk, hogy emberben a droghasználat korlátozott elérhetőség mellett történjen, ami arra vezetheti az egyedeket, hogy időszakosan adják be a gyógyszert (Ahmed et al, 2013), és a rendelkezésre álló emberi irodalom alátámasztja ezeket az állításokat. Ezenkívül a kokain neurokémiai és viselkedésbeli hatásait hosszabb ideig, évekig, a kábítószerrel való visszaélést követően érzékenyítik, és úgy gondolják, hogy a stimuláló függőségre jellemző szakaszos visszaesési és gyógyszeradagolási ciklusokat hajtják végre (Prisciandaro et al, 2014). Ezért, mivel a kokain adagolásának időbeli profilja és az abstinencia periódusai súlyos hatással vannak a kokain adagolásának neurokémiai és viselkedési következményeire, a kokain visszaélés modelleinek meg kell próbálniuk pontosan figyelembe venni az ember kokainfüggőségében részt vevő kokain adagolásának mintáit. Az emberi adatok együttesen igazolják, hogy az időszakosság, szenzibilizáció, valamint az absztinencia és a visszaesés periódusai a függőségi folyamat tovább haladnak, kiemelve ezen szempontok fontosságának fontosságát a leginkább transzlációs szempontból releváns preklinikai modellek meghatározásakor.

FINANSZÍROZÁS ÉS KÖZZÉTÉTEL

Ezt a munkát az NIH támogatja: R01 DA024095, R01 DA030161, R01 DA014030, P50 DA006634 (SRJ), T32 DA007246 és F31 DA031533 (ESC) és T32 AA007565 (CAS). A szerzők kijelenti, hogy nincs összeférhetetlenség.

Köszönetnyilvánítás

Szeretnénk köszönetet mondani Dr. Amanda Gabriele-nek a jelenlegi kéziratban szereplő önigazgatási tanulmányok elvégzéséért nyújtott segítségért.

Referenciák

Ahmed SH, Koob GF. Átmenet a mérsékelt és a túlzott kábítószer-bevitel között: változás a hedonikus alapértékben. Tudomány. 1998; 282: 298-300. [PubMed]
Ahmed SH, Koob GF. Patkányok eszkalációja után a kokain önbeadásának alapértékének tartós emelkedése. Pszichofarmakológia (Berl) 1999; 146: 303 – 312. [PubMed]
Ahmed SH, Lenoir M, Guillem K. A függőség és a kábítószer-használat neurobiológiája a választás hiánya miatt. Curr Opin Neurobiol. 2013; 23: 581-587. [PubMed]
Beveridge TJR, Wray P, Sörfőző, Shapiro B, Mahoney JJ, Newton TF. Az emberi kokainhasználati minták elemzése az állatok függőségének modellezésének alakulására. Megjelent közlemény a kábítószer-függőség problémáiról szóló kollégium számára. Palm Springs, Kalifornia 2012.
Bouayad-Gervais K, Minogianis EA, Lévesque D, Samaha AN. 2014A gyorsan bejutott kokain öninjekciója fokozza a drogfogyasztási motivációt: az operatív válaszadók korábbi szintje és a kokainbevitel pszichofarmakológiája (Berl) (a sajtóban). [PubMed]
Calipari ES, Beveridge TJ, Jones SR, Porrino LJ. A limbikus agyi régiók funkcionális aktivitásának tartós csökkenése a kokain kiterjesztett hozzáférhetőségű öninjekciózása után. Eur J Neurosci. 2013; 38: 3749-3757. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Caron MG, Roberts DC, Jones SR. A metil-fenidát önbeadása növeli a felszabadítók hatékonyságát és megerősítő hatásait a dopamin transzporter mechanizmuson keresztül. Nat Commun. 2013; 4: 2720. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Melchior JR, Bermejo K, Salahpour A, Roberts DC, et al. A metil-fenidát és a kokain önbeadása határozott dopamin-terminális változásokat idéz elő. Biol rabja. 2014; 19: 145. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Roberts DCS, Jones SR. A kiterjesztett hozzáférésű kokain önbeadása toleranciát eredményez a kokain dopamint felemelő és mozgást stimuláló hatásaival szemben. J Neurochem. 2013; 128: 224-232. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Siciliano CA, Jones SR. Az időszakos kokain önbeadása stimuláló hatások szenzibilizálását eredményezi a dopamin transzporternél. J Pharmacol Exp Ther. 2014; 349: 192-198. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Zimmer BA, Roberts DCS, Jones SR. A kokainbevitel időbeli mintázata meghatározza a toleranciát és a kokain hatásainak szenzibilizációját a dopamin transzporternél. Neuropsychop. 2013; 38: 2385-2392. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
Christensen C, Silberberg A, Hursh S, Huntsberry M, Riley A. A kokain és az ételek esszenciális értéke patkányokban: a kereslet exponenciális modelljének tesztelése. Psychopharmacology. 2008; 198: 221-229. [PubMed]
Cohen Peter, Sas Arjan. A kokainhasználat Amszterdamban a nem roppant szubkultúrákban. Addict Res. 1994; 2: 71-94.
Ferris MJ, Calipari ES, Mateo Y, Melchior JR, Roberts DC, Jones SR. A kokain önbeadása farmakodinámiás toleranciát eredményez: a dopamin transzporter blokkolók, felszabadítók és metil-fenidát hatékonyságát megkülönbözteti. Neuropsychopharm. 2012; 37: 1708-1716. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
Ferris MJ, Calipari ES, Melchior JR, Roberts DC, España RA, Jones SR. A kokainnal szembeni paradox tolerancia a kezdeti túlérzékenység után a droghasználatra hajlamos állatokban. Eur J Neurosci. 2013; 38: 2628-2636. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
Ferris MJ, Calipari ES, Yorgason JT, Jones SR. A dopamin felszabadulásának és felvételének komplex szabályozásának és gyógyszer-indukált plaszticitásának vizsgálata az agyszeletek voltammetrikus felhasználásával. ACS Chem Neurosci. 2013; 4: 693-703. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
Ferris MJ, Mateo Y, Roberts DC, Jones SR. A kokainérzékeny dopamin transzporterek érintetlen szubsztrát-transzporttal, amelyet önbeadás útján állítanak elő. Biol Psychiatry. 2011; 69: 201-207. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
Hurd YL, Weiss F, Koob GF és NE, Ungerstedt U. Kokain-megerősítés és extracelluláris dopamin túlcsordulás patkánymag-akumulációkban - egy in vivo Microdialízis tanulmány. Brain Res. 1989; 498: 199-203. [PubMed]
Hursh SR, Silberberg A. Gazdasági kereslet és alapvető érték. Psychol Rev. 2008; 115: 186 – 198. [PubMed]
Hursh SR, Winger G. A gyógyszerek és egyéb erősítők iránti igény normalizálódott. J Exp Anal Behav. 1995; 64: 373-384. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
Jones SR, Lee TH, Wightman RM, Ellinwood EH. Az időszakos és folyamatos kokain adagolásának hatása a dopamin felszabadulására és felvételére a striatumban: in vitro voltammetrikus értékelés. Pszichofarmakológia (Berl) 1996; 126: 331 – 338. [PubMed]
Jonkman S, Pelloux Y, Everitt BJ. A dorsolaterális és a középső striatum differenciált szerepe a büntetett kokainkeresésben. J Neurosci. 2012; 32: 4645-4650. [PubMed]
Kalivas PW, Duffy P. Az extracelluláris dopamin és a kokain viselkedésbeli szenzibilizációjának időbeli lefolyása. I. Dopamin axon terminálisok. J Neurosci. 1993; 13: 266-275. [PubMed]
Koob GF, Le Moal M. Kábítószerrel való visszaélés: hedonikus homeosztatikus diszreguláció. Tudomány. 1997; 278: 52-58. [PubMed]
Millan EZ, Marchant NJ, McNally GP. A kábítószerkeresés kihalása. Behav Brain Res. 2011; 217: 454-462. [PubMed]
Oleson EB, Richardson JM, Roberts DC. Egy új, IV. Típusú kokain önbeadási eljárás patkányokon: a dopamin, a szerotonin és a GABA drogokkal végzett előkezelések eltérő hatása a kokainfogyasztásra és a fizetett maximális árra. Pszichofarmakológia (Berl) 2011; 214: 567 – 577. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
Oleson EB, Roberts DC. Az ár és a kokainfogyasztás viselkedés-gazdasági értékelése az ön-beadási történetek után, amelyek akár a végső arányok, akár a bevitel fokozódását eredményezik. Neuropsychop. 2009; 34: 796-804. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
Oleson EB, Roberts DC. A kokain önbeadása patkányokban: küszöbértékek. Módszerek Mol Biol. 2012; 829: 303-319. [PubMed]
Ostlund SB, Leblanc KH, Kosheleff AR, Wassum KM, Maidment NT. A fázisos mezolimbikus dopamin jelzés az ismételt kokain expozíció által előidézett ösztönző motiváció megkönnyítését kódolja. Neuropsychop. 2014; 39: 2441-2449. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
Parsons LH, Justice JB., Jr szerotonin- és dopamin-szenzibilizáció a felhalmozódott magban, a ventrális tegmentális területen és a dorsalis raphe-magban ismételt kokain beadást követően. J Neurochem. 1993; 61: 1611-1619. [PubMed]
Pierce RC, Kalivas PW. Az amfetamin-szerű pszichostimulánsok viselkedésbeli szenzibilizációjának áramköri modellje. Brain Res Brain Res rev. 1997; 25: 192 – 216. [PubMed]
Post RM. Időszakos és folyamatos stimuláció: az időintervallumok hatása az érzékenység vagy tolerancia kialakulására. Life Sci. 1980; 26: 1275-1282. [PubMed]
Prisciandaro JJ, Joseph JE, Myrick H, McRae-Clark AL, Henderson S, Pfeifer J. és mtsai. 2014A kokainhasználat évei és a kokainra adott agyi aktiválás és a válaszgátló hatások közötti függőség (sajtóban). [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
Robinson TE, Becker JB. A viselkedési szenzibilizáció az amfetamin által stimulált dopamin felszabadulásának fokozódásával jár a striatális szövetből in vitro. Eur J Pharmacol. 1982; 85: 253-254. [PubMed]
Robinson TE, Becker JB. Tartós változások az agyban és a krónikus amfetamin-kezelés által okozott viselkedésben: az amfetamin pszichózis állatmodelljeinek áttekintése és értékelése. Brain Res. 1986; 396: 157-198. [PubMed]
Robinson TE, Jurson PA, Bennett JA, Bentgen KM. A dopamin neurotranszmisszió tartós szenzibilizációja a ventrális striatumban (nukleus accumbens), amelyet a (+) - amfetamin korábbi tapasztalatai alapján nyertek: egy mikrodialízis vizsgálat szabadon mozgó patkányokon. Brain Res. 1988; 462: 211-222. [PubMed]
Shaham Y, Shalev U, Lu L, De Wit H, Stewart J. A kábítószer-visszaesés visszaállítási modellje: történelem, módszertan és főbb megállapítások. Pszichofarmakológia (Berl) 2003: 168: 3 – 20. [PubMed]
Siciliano CA, Calipari ES, Ferris MJ, Jones SR. Az amfetamin hatás kétfázisú mechanizmusai a dopamin terminálon. J Neurosci. 2014; 34: 5575-5582. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
Venton BJ, Seipel AT, Phillips PE, Wetsel WC, Gitler D, Greengard P, et al. A kokain a szinapszin-függő tartalékkészlet mobilizálásával növeli a dopamin felszabadulását. J Neurosci. 2006; 26: 3206-3209. [PubMed]
Vezina P, Leyton M. Kondicionált utalások és az stimuláns érzékenység kifejezése állatokban és emberekben. Neuropharmacology. 2009; 56 (1 tartozék: 160 – 168. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
Zimmer BA, Oleson EB, Roberts DCS. Az önadagolás motivációja megnövekedett a kokain előfordulása után. Neuropsychop. 2012; 37: 1901-1910. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]