Curr Neuropharmacol. 2011 Mar; 9 (1): 63 – 67.
gjør jeg: 10.2174/157015911795017218
Denne artikkelen har vært sitert av Andre artikler i PMC.
Abstrakt
Hensikten med denne studien var å undersøke om belønningsfunksjonen i hjernen synker under uttak av nikotin og metamfetamin, og om nedsatt belønningsfunksjon er relatert til motvilje under tilbaketrekning fra disse stoffene. For det formål ble Sprague-Dawley-hannrotter kronisk tilført subkutant med 9 mg / kg per dag nikotin, eller med 6 mg / kg per dag metamfetamin ved bruk av osmotiske minipumper. I et intrakranielt selvstimuleringsparadigme (ICSS), reduserte kronisk infusjon av nikotin og metamfetamin tersklene for lateral hypotalamisk ICSS, mens deres antagonister, mecamylamin og haloperidol økte ICSS-terskelverdiene i henholdsvis rottene behandlet med nikotin og metamfetamin. I et kondisjonert stedaversjonsparadigme produserte mecamylamine og haloperidol aversjon i henholdsvis nikotin- og metamfetamin-infuserte rotter. Interessant nok var høydene i ICSS-belønningsterskler og stedaversjon under mecamylamin-presipiterte nikotin-tilbaketrekning nesten de samme i størrelsesorden som de som ble observert under haloperidol-presipiterte metamfetaminuttak. Foreliggende studie indikerer at 1) hjernebelønningsfunksjon redusert under nikotin- og metamfetaminuttak, og 2) en reduksjon i belønningsfunksjon kan reflektere den negative affektive tilstanden (motvilje) under uttak av nikotin og metamfetamin.
1. INTRODUKSJON
Klinisk dokumentasjon indikerer at de affektive tegnene på avholdenhetssyndrom kan være mer relevante for medikamentettrang og tilbakefall av tvangsmiddelbruk enn de somatiske tegn på abstinens [1-3]. Av den grunn har de affektive aspektene ved medikamentavhengighet blitt undersøkt omfattende ved bruk av forskjellige slags eksperimentelle paradigmer. Blant dem er teknikken for intrakraniell selvstimulering (ICSS) mye brukt for å måle belønningsfunksjon i hjernen. I dyreforsøk reduserer akutt administrering av et misbruksmedisin ICSS-belønningsterskler [4, 5] og denne økte følsomheten for stimulering anses som et mål for medikamentindusert eufori [6]. Videre antas det at ICSS-belønning kan bli dempet etter gjentatt administrering av et misbruksmedisin, som følge av nevrotilpassede endringer av belønningssystemer i hjernen, og reflekterer dysfori under uttak av stoffet [7, 8]. Mange studier har vist forhøyninger i belønningsterskler for ICSS under uttak fra ulike typer misbruksmedisiner inkludert amfetamin [9], kokain [6], opiater [10], etanol [11] og nikotin [12], som alle støtter den nevnte hypotesen. Derfor ble den foreliggende studien designet for å klargjøre om forhøyninger i belønningsterskler for ICSS er relatert til den negative affektive tilbaketrekningstilstanden, spesielt med fokus på to forskjellige typer psykostimulerende midler, nikotin og metamfetamin.
2. MATERIALER OG METODER
2.1. dyr
Syttito to Sprague-Dawley hannrotter (332-396 g) oppnådd fra Clea Japan Inc. (Tokyo) ble individuelt innlosjert i et dyre rom ved en regulert temperatur (22 ± 2 ºC) med en lys / mørk syklus av 12 / 12 timer (lys på 8: 00 AM). Hver rotte ble matet 15 g mat per dag (vann tilgjengelig fritt) gjennom hele eksperimentet, bortsett fra en periode på 3 dager før og 7 dager etter operasjonen. Dette eksperimentet ble utført i samsvar med prinsippene for laboratorie dyrepleie ved Jikei University School of Medicine.
2.2. narkotika
(-) - nikotinhydrogentartrat (Sigma, St. Louis, MO, USA), mecamylaminhydroklorid (Sigma), (-) metamfetaminhydroklorid (Dainipponn Seiyaku, Japan), og haloperidolhydroklorid (Sigma) ble oppløst i saltvann og injisert i et volum på 1.0 ml / kg.
2.3. Intrakraniell selvstimulering
2.3.1. Apparater
Et standard operasjonskammer av 29.5 (W) x 23.5 (L) x 28.7 (H) cm (ENV-008; Med Associates, Inc., St. Albans, VT, USA) utstyrt med en spak og et lyslys over spaken på frontveggen og et huslys på bakveggen ble brukt. Sidevegger var laget av gjennomsiktig pleksiglas.
2.3.2. Kirurgi
Rotter ble bedøvet med natrium pentobarbital (50mg / kg, ip) og ble fremstilt med en bipolar elektrode av rustfritt stål (Neuroscience, Japan) i den laterale hypothalamus (koordinater 3.8mm posterior til bregma; 1.4mm lateral til midtlinjen; 8.4mm ventral til dura) i samsvar med til atlaset til Paxinos og Watson [13]. For å motveie alle mulige hjerne-asymmetrier fikk halvparten av rottene implantater på høyre side av hjernen, med den andre på venstre side.
2.3.3. Fremgangsmåte
I ICSS-treningsøktene ble et huslys og et lyslys slått på og de elektriske stimuli ble gitt hver gang rett etter at rotta trykket på spaken. Stimulene besto av 1.5 msek rektangulære katodale pulser, levert av 100 Hz for 150 msek med en fast strøm på 120 μA. Hver treningsøkt varte i 15 min. ICSS-trening ble gitt minst i 6 dager og fortsatte inntil antallet spakpress var mer enn 30 per minutt i 3 påfølgende dager.
For å måle basislinjen til ICSS-responsen ble baseline-testen utført i 15 minutter før hver ICSS-terskel-test. Prosedyren for baseline-testen var den samme som i ICSS-opplæringen. En ICSS-terskelprøve ble sammensatt av 11 tidsbinger på 3 min atskilt med 1 min time-out. I løpet av tiden var et huslys og en lampe lampe slått av. I hver testbakke ble disse lysene slått på og rottene fikk den elektriske stimuleringen etter hvert trykk på spaken. Over søppelkassene ble den elektriske stimuleringsstrømmen redusert med 10 μA fra 120 μA til 20 μA i fallende rekkefølge.
Stabil grunnlinje av ICSS-responsen ble etablert for alle rotter før implantasjon av minipumpene. På dag 1 ble en osmotisk minipumpe (Alzet 2001, Alza Corporation, CA, USA) med en strømningshastighet på 1.03 μl / t fylt med nikotin eller metamfetamin i saltvann subkutant implantert i rotter som hadde blitt bedøvd med dietyleter. Konsentrasjonen av nikotin og metamfetamin ble justert for forskjeller i kroppsvekt, men var omtrent 116 og 77.3 mg / ml, noe som resulterte i kontinuerlig subkutan infusjon med en hastighet på 9 mg / kg per dag nikotin og med hastigheten 6 mg / kg per dag metamfetamin i henhold til metoden fra en tidligere studie [14]. ICSS-terskelforsøket ble utført på dag 2, 4 og 6 etter implantasjon av minipumpene.
På dag 7 etter implantasjon av minipumpen fikk rotter mecamylamine (0.0, 0.1, 0.5, 1.0 mg / kg, sc) i nikotin- og saltoppløsning-infunderte grupper, eller haloperidol (0.0, 0.1, 0.25, 0.5 mg / kg, sc) i metamfetamin- og salt-infunderte grupper, 15 minutter før begynnelsen av ICSS-terskelforsøket, ved bruk av et Latin-kvadrat-design innen fagene. Dyr ble pålagt å gå tilbake til basislinjen ICSS-terskelnivåer i minst en ICSS-økt før påfølgende injeksjoner av antagonist eller kjøretøy.
2.3.4. histologi
Rotter ble ofret ved dyp anestesi av natrium pentobarbital. Hjernen ble fjernet og lagret i 10% formaldehyd-løsning. Hjernen ble skivet i en tykkelse på 100 um, og spissen av en elektrode ble undersøkt mikroskopisk.
2.4. Tilstand Sted Aversion
2.4.1. Appatarus
Stedsbehandling ble utført i henhold til metoden til Suzuki et al. [15, 16]. Apparatet besto av en skyttelboks (30 × 60 × 30 cm: w × l × h) som ble delt i to rom med samme størrelse. Det ene rommet var hvitt med et teksturert gulv, og det andre var svart med et glatt gulv.
2.4.2. Fremgangsmåte
På dag 1 ble rotter fremstilt med nikotin-, metamfetamin- eller saltinneholdende osmotiske minipumper under de samme betingelser som beskrevet for ICSS-studien.
Om morgenen (9: 00) på dagen 7 av infusjon med nikotin eller metamfetamin, ble rotter subkutant injisert med en antagonist av testmedisinen (mecamylamin eller haloperidol) eller saltvann (1.0 ml / kg), og umiddelbart innelukket til ett rom med testapparatet i 60 min. Om kvelden (21: 00) samme dag ble rotter deretter behandlet med saltvann eller en antagonist (henholdsvis mecamylamin eller haloperidol) og innesperret i det andre rommet i 60 min. Injeksjonsparene (antagonist eller saltvann) og rom (hvit eller svart) ble balansert på tvers av alle forsøkspersonene. Kontrollrottene i nikotin-, metamfetamin- og saltinnsatte infusjonsgrupper ble injisert med saltvann i stedet for mecamylamin eller haloperidol under konditioneringsøkten. Etter saltinnsprøytningene ble rottene begrenset til det ene kammeret om morgenen og til det andre kammeret om kvelden.
Om morgenen på dag 8 ble tester av kondisjonering utført som følger: skilleveggen som skilte de to avdelingene ble hevet til 12 cm over gulvet, og en nøytral plattform ble satt inn langs sømmen som skilte avdelingene. Tiden som ble brukt i hvert rom under en 900-s økt ble målt automatisk med en infrarød strålesensor (kn-80, Natsyme Seisakusho, Tokyo, Japan).
2.5. Vurdering av Somatic Uttakstegn
I ICSS-eksperimentet ble hver rotte plassert i et sylindrisk plastobservasjonskammer umiddelbart etter avslutning av ICSS-belønningsterskelsessjonen etter administrering av mecamylamin eller haloperidol, og somatiske tilbaketrekningstegn ble observert i 10 min. Under vurdering av somatiske abstinenssymptomer ble hyppigheten av avholdenhetssymptomer registrert ved bruk av en opiat-avholdenhetsskala modifisert for å score nikotin- eller metamfetamin-avholdenhet [1]. Eksperimenterne var blinde for behandlingen av hver rotte. I CPP-eksperimentet ble somatiske abstinenssymboler observert på samme måte som i ICSS-eksperimentet, bortsett fra at det ble utført observasjon av somatiske abstinensstegn i CPP-apparatet.
2.6. Dataanalyse
For måling av ICSS som reagerte ble antall forsterkninger per minutt i hver søppel brukt som tiltak. På testdager ble antallet forsterkninger ved hver elektrisk strøm konvertert til prosent av baseline oppnådd den dagen. For å bestemme ICSS-terskelen ble S-formkurven individuelt montert i henhold til sigmoid-Gompertz-modellen. Ved bruk av denne modellen ble den elektriske strømmen som induserte 50% av baseline responderende bestemt som ICSS-terskel. Alle data ble analysert ved bruk av en to-veis analyse av variansanalyse av gjentatte mål innen personer, fulgt av Tukey's Studentized Range Method etter observasjon av en statistisk signifikant effekt av behandlingsbetingelsene i ANOVA.
Kondisjonspoeng representerer tiden brukt på det medikament-parte stedet minus tiden brukt på det kjøretøy-parrede stedet og er uttrykt som gjennomsnittet ± SEM Atferdsdata ble statistisk evaluert med en toveis gjentatte tiltak ANOVA, som ble brukt for å bestemme effekten av behandling på antagonistindusert stedskondisjonering. Når ANOVA indikerte tilstedeværelsen av en betydelig effekt, ble ytterligere analyser utført med Tukey's Studentized Range Method.
3. RESULTATER
3.1. ICSS-terskler
Under kronisk administrering, nikotin (F (2, 35) = 5.28, P<0.01) og metamfetamin (F (2, 35) = 7.62, P<0.01) reduserte ICSS belønningsterskler betydelig. Sammenligning av individuelle midler avslørte signifikante effekter på dag 4 og dag 5 av nikotininfusjon (P<0.05), og på dag 2, dag 4 og dag 5 av metamfetamininfusjon (P
Som vist på fig. (11), hos kroniske nikotininfuserte og metamfetamininfiserte rotter, mecamylamine (F (1, 47) = 9.59, P<0.01) og haloperidol (F (1, 47) = 10.64, P<0.01) ga signifikante økninger i henholdsvis ICSS-belønningsterskler. Sammenligning av individuelle midler avslørte signifikante effekter ved 1.0 mg / kg mekamylamin (P<0.05) og ved 0.25 og 0.5 mg / kg haloperidol (P<0.05). Det var ingen signifikant effekt av dose heller hos nikotininfuserte rotter (F (3, 47) = 1.87, P> 0.05) eller hos metamfetamininfuserte rotter (F (3, 47) = 2.24, P> 0.05), eller behandling × doseinteraksjon enten hos nikotininfuserte rotter (F (3, 47) = 1.56, P> 0.05) eller hos metamfetamininfuserte rotter (F(3, 47) = 1.77, P> 0.05).
3.2. Conditioned Place Aversion (CPA)
Som vist på fig. (22), hadde saltvannskontrollrottene ingen preferanse for noen av rommene. Mecamylamin og haloperidol produserte verken signifikant stedspreferanse eller plasserte motvilje hos saltvannsinfuserte rotter. På den annen side, mecamtlamine (F (1, 47) = 8.62, P<0.01) og haloperidol (F (1, 47) = 11.28, P<0.01) produserte stedeaversjon hos henholdsvis kroniske nikotin- og metamfetamininfuserte rotter. Signifikant stedsuversjon ble observert ved 1.0 mg / kg mekamylamin (P<0.01) og ved 0.25 og 0.5 mg / kg haloperidol (P <0.05 og P <0.01). Det var ingen signifikant effekt av dose heller hos nikotininfuserte rotter (F (3, 47) = 1.98, P> 0.05) eller hos metamfetamininfuserte rotter (F (3, 47) = 2.56, P> 0.05), eller behandling × doseinteraksjon enten hos nikotininfuserte rotter (F (3, 47) = 1.74, P> 0.05) eller hos metamfetamininfuserte rotter (F (3, 47) = 2.28, P> 0.05).
3.3. Somatiske skilt
Det totale antallet somatiske tegn skilte seg ikke mellom nikotin- og saltbehandlede rotter under administrering av mecamylamin verken i ICSS-eksperimentet (F (1, 47) = 2.02, P> 0.05) eller i CPA-eksperimentet (F (1, 47) = 1.87, P> 0.05). Videre skilte de seg ikke mellom metamfetamin- og saltvannsbehandlede rotter under administrering av haloperidol verken i ICSS-eksperimentet (F (1, 47) = 1.53, P> 0.05) eller i CPA-eksperimentet (F (1, 47) = 2.33, P> 0.05).
3.4. Histologisk analyse
Resultatene fra den histologiske analysen indikerte at elektrodespissene var lokalisert i området av den laterale hypothalamus, i et fremre / bakre område som strekker seg fra -3.84 mm til -4.20 mm fra bregma. Det så ikke ut til å være noen forskjell mellom elektrodeplasseringene til kontroll og forsøksdyr (fig. 33).
4. DISKUSJON
Resultatene fra den nåværende studien viser at kronisk administrering av nikotin og metamfetamin reduserer ICSS-belønningsterskler, mens deres antagonister, mecamylamin og haloperidol øker ICSS-belønningsterskler og induserer en CPA hos henholdsvis rotter behandlet med nikotin og metamfetamin. Når det gjelder endringer i hjernebelønningskretsløp under tilbaketrekning, har det blitt hevdet at når avhengighet utvikler seg, forekommer nevrotilpasninger innenfor de samme hjernekretsene som medierer de forsterkende eller givende virkningene av misbruksmedisiner etter akutt administrering, noe som fører til uttrykk for negativ affektiv tegn på abstinens ved avholdenhet av medikamenter [7, 8]. I samsvar med denne oppfatningen, indikerte denne studien at nikotin så vel som metamfetamin viste nedgang i ICSS-belønningsterskler under akutt administrering, og øker under antagonistutfelt tilbaketrekking. Andre overgrepsmidler som kokain [6], opiater [10] og etanol [11] har også blitt rapportert å indusere lignende mønster av effekter på ICSS-belønningsterskler. Et spørsmål om slike endringer i hjernebelønningskretsløpet er tilstrekkelige til å redegjøre for de negative affektive konsekvensene av tilbaketrekning har vært under etterforskning. Et paradigme med CPA er en nyttig og sensitiv atferdsindeks for å oppdage abstinensaversjon, som rapportert i tidligere studier som involverte nikotin [15, 16] og opiater [17, 10]. I denne studien induserte mecamylamine og haloperidol en CPA i doser som viste forhøyelser i ICSS-belønningsterskler, noe som antyder at forhøyninger i ICSS-belønningsterskelen kan mediere aversjon under uttak av nikotin og metamfetamin. På den annen side klarte ikke mecamylamine og haloperidol å indusere somatiske abstinenssignaler. Somatiske tegn på abstinens fra psykostimulanter er svakere enn de fra opiater, barbiturater og alkohol. Videre er det vanskeligere å observere somatiske tilbaketrekningstegn som er utfelt av nikotinantagonister enn de som fremkalles ved spontan abstinens [12]. Interessant nok, i denne studien, var forhøyningene i ICSS-belønningsterskler og stedaversjon under nikotin-abstinensjon nesten de samme i størrelsesorden som de som ble observert under tilbaketrekning av metamfetamin, noe som kan tyde på at reduksjon i hjernebelønningsfunksjon, noe som fører til abstinensaversjon, kanskje ikke signifikant avviker i intensitet mellom nikotin og metamfetamin, uavhengig av akutte effekter av disse stoffene på belønningssystemet. Det antas med andre ord at nevrotilpasninger i hjernebelønningskretsløp utvikler seg nesten til de samme nivåene mellom nikotin og metamfetamin, selv om de stimulerer belønningssystemet i en annen grad med at akutt metamfetamin er sterkere enn akutt nikotin. Imidlertid er det nødvendig med ytterligere studier for å avklare dette spørsmålet ved å bruke et bredere spekter av medikamentdoser eller andre slags eksperimentelle paradigmer.
Avslutningsvis indikerer den nåværende studien at 1) hjernebelønningsfunksjon redusert under nikotin- og metamfetaminuttak, og 2) en reduksjon i belønningsfunksjon kan reflektere den negative affektive tilstanden (motvilje) under uttak av nikotin og metamfetamin.
Erkjennelsene
Denne studien ble delvis støttet av tilskudd fra Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology of Japan (No. 16591166), og Foundation for Smoking Research.
REFERANSER