Krótka przerywana samo-administracja kokainy i abstynencja wyczuwa działanie kokainy na transporter dopaminy i zwiększa poszukiwanie narkotyków (2014)

Neuropsychopharmacology. 2015 luty; 40 (3): 728 – 735.

Opublikowane online 2014 Oct 8. Opublikowane online 2014 Sep 12. doi: 10.1038 / npp.2014.238

PMCID: PMC4289961

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

Abstrakcyjny

Chociaż tradycyjne paradygmaty uczulania, które skutkują zwiększeniem indukowanego kokainą zachowania lokomotorycznego i nadmiaru dopaminy (DA) po wielokrotnych wstrzyknięciach kokainy dostarczanych przez eksperymentatorów, są często stosowane jako model do badania uzależnienia od narkotyków, podobne efekty były trudne do wykazania po kokainie samodzielna administracja. Niedawno wykazaliśmy, że przerywany dostęp (IntA) do kokainy może skutkować zwiększoną siłą kokainy w transporcie DA (DAT); jednak tradycyjne paradygmaty uwrażliwiania często wykazują zwiększone efekty po okresach wycofania / abstynencji. Dlatego określiliśmy przebieg czasowy uczulenia indukowanego IntA, badając wpływ dni 1 lub 3 IntA, jak również okres abstynencji 7-dni na funkcję DA, siłę kokainy i wzmocnienie. Tutaj pokazujemy, że moc kokainy wzrasta po zaledwie 3 dniach IntA i dalej zwiększana po okresie abstynencji.

Ponadto IntA plus abstynencja powodowały większe wywołane uwalnianie DA w obecności kokainy w porównaniu ze wszystkimi innymi grupami, pokazując, że po abstynencji zarówno zdolność kokainy do zwiększania uwalniania DA, jak i do hamowania wychwytu w DAT, dwa oddzielne mechanizmy zwiększania poziomów DA, są wzmocnione. Wreszcie, odkryliśmy, że indukowane przez IntA uczulenie układu DA spowodowało zwiększoną wzmacniającą skuteczność kokainy, efekt, który został wzmocniony po 7-dniowym okresie abstynencji. Wyniki te sugerują, że uczulenie układu DA może odgrywać ważną rolę we wczesnych stadiach nadużywania narkotyków i może napędzać zwiększone poszukiwanie i zażywanie narkotyków, które charakteryzuje przejście do niekontrolowanego używania narkotyków. Dane dotyczące ludzi sugerują, że okresowość, uczulenie i okresy abstynencji odgrywają integralną rolę w procesie uzależnienia, podkreślając znaczenie stosowania modeli przedklinicznych, które integrują te zjawiska, i sugerując, że paradygmaty IntA mogą służyć jako nowe modele uzależnienia u ludzi.

WPROWADZENIE

Wykazano, że powtarzające się zażywanie narkotyków u ludzi powoduje uczulenie na sygnały przewidujące dostępność leku i wpływ leków, które, jak się uważa, napędzają dalsze zażywanie narkotyków, co prowadzi do uzależnienia; dlatego zrozumienie procesu neurochemicznego, który pośredniczy w tych zachowaniach, może dać ważny wgląd w mechanizmy, które napędzają proces uzależnienia (Vezina i Leyton, 2009). Sugerowano, że modele gryzoni uczulenia są translacyjnym modelem uzależnienia (Robinson i Becker, 1986; Post, 1980), ale te paradygmaty wykorzystują niekonwencjonalne formy podawania, a uwrażliwienie neurochemiczne było trudne do wykazania za pomocą paradygmatów warunkowych, takich jak dożylne samopodawanie, które lepiej modelują ludzkie wzorce nadużyć. Przykładowo, wykazano, że samo-podawanie kokainy o rozszerzonym dostępie wielokrotnie zmniejsza skuteczność kokainy u transportera dopaminy (DAT) i powoduje towarzyszącą tolerancję behawioralną (Calipari i wsp, 2013a, 2013b, 2013c, 2013d; Calipari i wsp, 2014a, 2014b; Ferris i wsp, 2011, 2012, 2013, 2013b; Oleson i wsp, 2011; Hurd i wsp, 1989). Konsekwencje behawioralne i neurochemiczne narażenia na kokainę zależą od wielu czynników, w tym częstości podawania, przerywalności i abstynencji (Jones i wsp, 1996: Vezina i Leyton, 2009; Bouayad-Gervais i wsp, 2014; Calipari i wsp, 2013a), skłaniając do niedawnej pracy z samo-administracją przerywanego dostępu (IntA) do zbadania uczulonych efektów kokainy (Calipari i wsp, 2013d; Pokój i wsp, 2012).

IntA jest nowym paradygmatem samo-podawania, który ogranicza przyjmowanie kokainy do krótkich (5 min) okresów dostępu co 30 min (Pokój i wsp, 2012). Niedawno wykazano, że IntA wywołuje uczulenie efektów kokainy w DAT, co jest pierwszym przypadkiem, w którym zaobserwowano uczulenie wpływu kokainy na DAT przy użyciu warunkowego podawania (Calipari i wsp, 2013d). Chociaż praca ta wykazała, że uczulenie na działanie kokainy w DAT wystąpiło 24 h po 14-day IntA, czasowy profil tych efektów pozostaje do ustalenia. Ponadto w tradycyjnych dostarczanych przez eksperymentatorów kokainach paradygmaty przerywania i deprywacji są ważnymi aspektami procesu uwrażliwienia, a często uwrażliwione reakcje kokainowe nie są wyrażane po okresie abstynencji (Pierce i Kalivas, 1997; Robinson i Becker, 1986; Post, 1980). Zatem możliwe jest, że wzrost siły działania kokainy, który wystąpi bezpośrednio po IntA, może nasilać się podczas abstynencji.

Celem tego badania było określenie czasowego profilu uczulenia na działanie kokainy w DAT we wczesnych etapach samoopieki IntA, ocena wpływu okresu abstynencji na moc kokainy i wzmocnienie skuteczności kokainy. Tutaj pokazujemy, że IntA powoduje uwrażliwienie zarówno mocy kokainy, jak i sygnalizacji dopaminy (DA) (Calipari i wsp, 2013a, 2013d). Efekty te były widoczne już po 3 dniach od samodzielnego zażywania kokainy IntA, a 7-dniowy okres abstynencji spowodował dalsze uwrażliwienie na działanie kokainy. Zmianom neurochemicznym towarzyszyły zmiany behawioralne, w których indukowany przez IntA wzrost wzmacniającej skuteczności kokainy był dodatkowo wzmacniany po okresie abstynencji. Tutaj pokazujemy, że uczulenie indukowane IntA jest charakterystyczne dla wielu behawioralnych i neurochemicznych konsekwencji uzależnienia u ludzi, sugerując, że modele IntA mogą służyć jako idealny model do badania zmian, które zachodzą podczas przejścia na uzależnienie od kokainy.

MATERIAŁY I METODY

Zwierzęta

Samce szczurów Sprague-Dawley (375 – 400 g; Harlan Laboratories, Frederick, Maryland), utrzymywane w 12: 12 h odwrotny cykl światło / ciemność (0300 godziny wyłączone; 1500 godziny świecą) z jedzeniem i wodą ad libitum.

Samorządność

Szczury znieczulono i wszczepiono przewlekle założone cewniki szyjne, jak opisano wcześniej (Calipari i wsp, 2013d). Zwierzęta trzymano pojedynczo, a wszystkie sesje odbywały się w klatce domowej podczas cyklu aktywnego / ciemnego (godziny 0900 – 1500). Zwierzęta poddano paradygmatowi treningowemu, w ramach którego zwierzętom zapewniono dostęp w ustalonym stosunku jeden harmonogram (FR1) do sparowanej kokainy dźwigni, która po odpowiedzi zainicjowała dożylne wstrzyknięcie kokainy (0.75 mg / kg, wlew przez 4). Po każdej odpowiedzi / infuzji dźwignia została wycofana i światło bodźca było podświetlone przez czas oczekiwania 20-s. Sesje szkoleniowe zostały zakończone po maksimum infuzji 20 lub 6 h, w zależności od tego, co nastąpiło wcześniej. Kryteria akwizycji scharakteryzowano za pomocą iniekcji 20 podawanych przez dwa kolejne dni przy stałych odstępach między wlewami.

IntA

Podczas każdej sesji 6-h zwierzęta miały dostęp do kokainy dla 12 pięciominutowych szlaków rozdzielonych okresami limitu czasu 25. W każdej sesji 5-min nie było innych limitów czasu niż podczas każdej infuzji, a zwierzę mogło nacisnąć dźwignię na schemacie FR1, aby otrzymać infuzję kokainy 1 (0.375 mg / kg / inf). Zwierzęta otrzymywały 1 lub 3 przez kolejne dni samodzielnego podawania IntA przed woltamperometrią lub eksperymentami progowymi. Oddzielna grupa zwierząt przeszła 3 dni samodzielnego podawania IntA, a następnie 7-dniowy okres abstynencji, podczas którego nie mieli dostępu do dźwigni samorządowej.

Sterowniki

Wszystkie zwierzęta porównano ze zwierzętami kontrolnymi, które przeszły operację cewnika i żyły w takich samych warunkach jak zwierzęta samo-podające.

In Vitro Woltamperometria

Zwierzęta zabito w celu przeprowadzenia szybkich skanów woltamperometrii cyklicznej rano następnego dnia po ostatniej sesji samo-podawania („18 h”) lub w siódmym dniu abstynencji. Tkankę przygotowano jak opisano wcześniej (Calipari i wsp, 2013b; Siciliano i wsp, 2014). Mikroelektroda z włókna węglowego (Goodfellow Corporation, Coraopolis, PA) (długość 100 – 200 μM, promień 7 μM) i elektroda stymulująca bipolarna zostały umieszczone w rdzeniu NAc. Uwalnianie DA było wywoływane przez pojedynczy impuls elektryczny (350 μA, 4 ms, jednofazowy) nałożony na tkankę co 5 min. Pozakomórkowy DA rejestrowano stosując trójkątny kształt fali (−0.4 do + 1.2 do −0.4 V vs Ag / AgCl, 400 V / s). Gdy pozakomórkowa odpowiedź DA była stabilna, kokainę (0.03 – 30 μmol / l) zastosowano kumulatywnie do wycinka mózgu. Aby ocenić kinetykę DA i siłę działania leku, wywołane poziomy DA modelowano za pomocą kinetyki Michaelisa-Mentena. Dla krzywych stężenie-odpowiedź kokainy, aplikacja. K_m, miara pozornego powinowactwa do DAT, została użyta do określenia zmian w zdolności kokainy do hamowania wychwytu DA.

próg

W oddzielnej grupie zwierząt procedurę progową zastosowano do określenia indukowanych przez IntA zmian w samopodawaniu kokainy. Procedurę progową przeprowadzono przed IntA, a następnie ponownie po dniach 3 IntA lub następujących po 3 dniach IntA i okresie abstynencji 7-day. Procedura progowa jest podejściem ekonomii behawioralnej do oceny przyjmowania / poszukiwania narkotyków i wzmacniania skuteczności. Procedura progowa polega na udostępnieniu szczurom zstępującej serii dawek jednostkowych kokainy 11 (421, 237, 133, 75, 41, 24, 13, 7.5, 4.1, 2.4 i 1.3 μg / zastrzyk) dostępnych w harmonogramie FR1 wzmocnienia. Każda dawka jest dostępna dla 10 min, przy czym każdy pojemnik jest prezentowany kolejno w sesji 110-min. Zwierzęta przeprowadziły tę procedurę dla kolejnych dni 3, a odpowiedź została uśredniona w celu uzyskania użytych wartości. Zakończenie procedury daje krzywą odpowiedzi na dawkę wewnątrz sesji, przedstawioną na rysunku 4a. Podczas początkowych pojemników procedury, gdy dawka jest wysoka, zwierzę jest w stanie uzyskać preferowany poziom spożycia kokainy przy minimalnej reakcji. Ponieważ dawka jest obniżana w poprzek pojemników, zwierzę musi zwiększyć odpowiedź, aby utrzymać spójne spożycie, aż dawka stanie się wystarczająco niska, aby korzystne poziomy kokainy nie mogły być utrzymane i odpowiedź zmniejszała się. Przesunięcia odpowiedzi na krzywą dawka-odpowiedź można analizować za pomocą zasad ekonomii behawioralnej, jak opisano poniżej.

Analiza behawioralna ekonomiczna została wykorzystana do określenia parametrów maksymalnej ceny zapłaconej (P_max) i konsumpcja po minimalnie ograniczającej cenie (Q₀), jak opisano wcześniej (Oleson i wsp, 2011; Oleson i Roberts, 2009; Oleson i Roberts, 2012). Krótko, P_max i Q₀ wartości wyprowadzono matematycznie za pomocą krzywej popytu. Krzywe popytu zostały wygenerowane przez dopasowanie krzywej spożycia poszczególnych zwierząt przy użyciu równania: log (Q) = log (Q₀)+k × (e-α × Q₀ × C−1) (Hursh i Silberberg, 2008; Christensen i wsp, 2008). W tym równaniu P_max została określona jako cena jednostkowa, przy której pierwsze nachylenie punktu pochodnego funkcji = −1 (Hursh i Winger, 1995). Wartość k został ustawiony na 2 dla wszystkich zwierząt, podczas gdy Q₀ i α, które reprezentują przyspieszenie funkcji w odpowiedzi na zmianę ceny, zostały oszacowane w celu osiągnięcia najlepszego dopasowania (Hursh i Silberberg, 2008; Christensen i wsp, 2008). Środki te wyjaśniono szczegółowo poniżej.

Q₀: Q₀ jest miarą preferowanego przez zwierzęta poziomu spożycia kokainy. Można to zmierzyć, gdy dawka jest wysoka, a kokaina jest dostępna przy niewielkim wysiłku lub po minimalnie ograniczającej cenie. Ten preferowany poziom konsumpcji jest ustalany we wczesnych pojemnikach procedury progowej.

P_max: Cena jest wyrażana jako odpowiedzi emitowane w celu uzyskania 1 mg kokainy, a zatem w miarę zmniejszania dawki w każdym kolejnym cyklu procedury progowej, cena wzrasta. W miarę postępu sesji zwierzęta muszą zwiększyć odpowiedź na aktywną dźwignię, aby utrzymać stabilne spożycie. P_max jest ceną, przy której zwierzę nie emituje już wystarczających odpowiedzi, aby utrzymać spożycie, a konsumpcja spada. Tak więc zwierzęta o wyższych P_max zwiększy reakcję, aby utrzymać poziom kokainy dalej w krzywej dawka-odpowiedź; innymi słowy zapłacą wyższą cenę za kokainę. Poprzednie prace pokazały to P_max jest silnie skorelowany z punktami przerwania progresywnego harmonogramu wzmocnienia, potwierdzając, że procedura progowa dokładnie ocenia skuteczność wzmacniającą (Oleson i wsp, 2011).

Obliczanie K_i Wartości

Stałe hamowania (K_i) wyznaczono przez wykreślenie liniowych profili stężenie-efekt i wyznaczenie nachylenia regresji liniowej. K_i obliczono za pomocą równania K_m/nachylenie.

Statistics

Graph Pad Prism (wersja 5, La Jolla, CA, USA) wykorzystano do statystycznej analizy zbiorów danych i tworzenia wykresów. Dane przedstawiono jako średnią ± SEM i procent, chyba że zaznaczono inaczej. Podstawowe dane woltamperometryczne i K_i wartości porównywano przy użyciu jednokierunkowej analizy wariancji (ANOVA). Kiedy uzyskano główne efekty (P<0.05), różnice między grupami badano za pomocą Tukey post hoc test. Dane dotyczące uwalniania i dane uzyskane po perfuzji kokainy poddano dwukierunkowej analizie ANOVA z grupą doświadczalną i stężeniem leku jako czynników. Różnice między grupami testowano za pomocą Bonferroni post hoc test. Analizy korelacyjne zastosowano do oceny związku uwalniania DA w obecności leku z siłą kokainy, mierzoną za pomocą obu aplikacji. K_m i K_i. Do pomiaru siły korelacji wykorzystano współczynniki korelacji Pearsona. P_max i Q₀ wartości były analizowane przed i po IntA były porównywane przy użyciu sparowanego Studenta t-test. Wszystko p-wartości <0.05 uznano za istotne statystycznie.

WYNIKI

Zwiększona stymulacja wymuszonego DA i V_max po 3-Day IntA są rozszerzone o okres abstynencji

Jednokierunkowa ANOVA wskazała główny efekt grupy samopodawającej na stymulowane uwalnianie DA (F_{3, 27}= 6.17, p<0.01; Rysunek 1a). Chociaż uwalnianie nie było znacząco podwyższone po dniach 1 lub 3 IntA kokainy samo-podawanie, Tukey post hoc analiza wykazała, że uwalnianie stymulowane było podwyższone po 3-day IntA z okresem abstynencji 7-day w porównaniu z kontrolami (q= 5.24, p<0.01), 1 dzień IntA (q= 4.99, p<0.01) i 3 dni IntA (q= 4.16, p<0.05).

Rysunek 1

Intermittent access (IntA) kokaina samopodawanie zmienia presynaptyczną kinetykę układu dopaminowego. (a) Pobudzone uwalnianie dopaminy (DA) w μM między grupami. Zwierzęta poddano samo-kokainie IntA w dniach 1 lub 3. Podano jedną grupę ...

Jednokierunkowa ANOVA wskazała główny efekt grupy samorządowej na V_max (F_{3, 27}= 11.24, p<0.0001; Rysunek 1b). Tukey post hoc analiza wykazała, że maksymalna szybkość wychwytu była podwyższona w grupie 3-day IntA w porównaniu z grupą kontrolną (q= 4.85, p<0.05) i 1 dzień IntA (q= 4.31, p<0.05). Ponadto 7-dniowy okres abstynencji następujący po 3-dniowym okresie samodzielnego przyjmowania spowodował zwiększone wchłanianie w porównaniu z grupą kontrolną (q= 6.83, p<0.001) i 1 dzień IntA (q= 6.37, p<0.001), jednak wychwyt nie różnił się istotnie w porównaniu z grupą 3-dniowej samodzielnego podawania bez okresu abstynencji.

Zwiększona moc kokainy po 3-Day IntA jest dodatkowo zwiększona przez okres abstynencji 7-Day

Dwukierunkowa ANOVA z powtarzanymi pomiarami ujawniła główny wpływ historii samopodawania na siłę kokainy (F_{4, 100}= 12.68, p<0.001; Rysunek 2a). Chociaż nie było znaczącej różnicy między 1-day IntA a zwierzętami kontrolnymi, Bonferroni post hoc analiza wykazała, że samo podawanie kokainy 3-day IntA spowodowało zwiększenie mocy kokainy w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi w 10 μM (t= 2.93, p<0.05) i 30 μM (t= 5.54, p<0.001) stężenia. Ponadto, 3-dniowe samodzielne podanie kokainy IntA spowodowało zwiększenie siły działania kokainy w porównaniu z jednodniowymi zwierzętami IntA przy 1 μM (t= 3.53, p<0.01) i 30 μM (t= 6.11, p<0.001) stężenia. Zwierzęta, które przeszły 3-dniowe samodzielne podawanie kokainy IntA i 7-dniowy okres abstynencji, miały zwiększoną moc kokainy w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi przy 10 μM (t= 4.60, p<0.001) i 30 μM (t= 11.44, p<0.001) stężenia; Zwierzęta 1-dniowe IntA przy 10 μM (t= 4.39, p<0.001) i 30 μM (t= 10.64, p<0.001) stężenia; i 3-dniowe zwierzęta IntA przy 30 μM (t= 5.35, p<0.001) stężenie.

Rysunek 2

Samo-podawanie Intermittent access (IntA) powoduje uczulenie na neurochemiczne efekty kokainy. (a) Kumulatywne krzywe dawka-odpowiedź kokainy (0.3 – 30 μM) w plasterkach zawierających jądro półleżące. Kokaina ...

K_i jest miarą stężenia leku, które zmniejsza wychwyt do 50% jego niehamowanej wartości; zatem spadek K_i wskazuje na zwiększoną siłę działania. Jednokierunkowa ANOVA ujawniła znaczący główny efekt grupy na K_i (F_{3, 28}= 13.96, p<0.0001; Rysunek 2b). Tukey post hoc analiza wykazała, że K_i został zmniejszony w grupie 3-day IntA w stosunku do kontroli (q= 5.58, p<0.01) i 1-dniowy IntA (q= 4.18, p<0.05). 7-dniowy okres abstynencji skutkował dalszym spadkiem K_i w stosunku do kontroli (q= 8.09, p<0.001) i 1-dniowy IntA (q= 6.88, p<0.0001).

Zwiększone uwalnianie kokainy w uwalnianiu DA są wzmocnione po IntA i abstynencji

Oprócz określenia wpływu kokainy bezpośrednio na DAT po IntA i abstynencji, oceniliśmy również wpływ samopodawania kokainy na indukowane kokainą wzrosty stymulowanego uwalniania DA w rdzeniu NAc. Dwukierunkowa ANOVA ujawniła główny wpływ stężenia kokainy na stymulowane uwalnianie DA (F_{5, 26}= 38.31, p<0.001; Rysunek 3a). Ponadto istniał główny efekt historii samopodawania na stymulowane uwalnianie DA (F_{3, 26}= 7.19, p<0.001). Bonferroni post hoc analiza wykazała znaczący wzrost indukowanych kokainą wzrostów uwalniania DA po IntA plus abstynencja w 0.3 (p<0.001, 1), XNUMX (p<0.001, 3), XNUMX (p<0.001) i 10 μM (p<0.001) w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi. Ponadto nastąpił wzrost uwalniania DA wywołanego kokainą po IntA plus abstynencja w porównaniu z 1-dniowym samopodawaniem IntA przy 0.3 (p<0.05, 1), XNUMX (p<0.01, 3), XNUMX (p<0.05) i 10 μM (p<0.05) stężenia. Wreszcie nastąpił wzrost uwalniania DA wywołanego kokainą po IntA plus abstynencja w porównaniu z 3-dniowym IntA przy 0.3 (p<0.05, 1), XNUMX (p<0.01) i 3 μM (p<0.01) stężenia. Ponadto wystąpiła istotna interakcja koncentracja - samo-podanie (F_{15, 26}= 7.19, p<0.05).

Rysunek 3

Uwolnienie dopaminy (DA) wywołane lekami jest zwiększone po przerywanym dostępie (IntA) i abstynencji. (a) Stymulowane uwalnianie DA, mierzone we wszystkich stężeniach kokainy dla kontroli, 1-day IntA, 3-day IntA i 3-day IntA z okresem abstynencji 7-day. ...

Potencjał kokainowy nie jest skorelowany z miarami uwalniania

W celu potwierdzenia, że różnice w stymulowanym uwalnianiu nie wpływają na indukowane przez IntA zmiany w sile kokainy w DAT, skorelowaliśmy stymulowane uwalnianie DA w obecności kokainy z K_i (Rysunek 3b). Stwierdziliśmy, że stymulowane uwalnianie w obecności kokainy nie koreluje z hamowaniem wychwytu (kontrola, r= −0.48, NS; IntA 1 dzień, r= −0.55, NS; IntA 3 dni, r= 0.07, NS; IntA 7 dni wolne, r= 0.06, NS), wskazując, że wielkość wywołanego uwalniania nie jest istotnym czynnikiem, który wpływa na hamowanie wychwytu i że te dwa są w rzeczywistości oddzielnymi zjawiskami.

Zwiększona skuteczność wzmacniania kokainy po IntA została zwiększona po okresie abstynencji od 7-Day

W celu określenia wpływu indukowanego IntA uczulenia układu DA i siły działania kokainy na wzmacniającą skuteczność kokainy, oddzielna grupa zwierząt przeprowadziła procedurę progową w dwóch punktach czasowych, po uzyskaniu odpowiedzi na kokainę (Rysunek 4a, lewy panel, reprezentatywne zwierzę) i ponownie po dniach 3 samego IntA lub dniach 3 IntA plus okresie abstynencji 7-day (Rysunek 4a, prawy panel, reprezentatywne zwierzę). W 3-dniowej grupie IntA student t-test wykazał znaczny wzrost P_max po IntA w porównaniu z linią bazową (t₉= 2.21, p<0.05; Rysunek 4b), co wskazuje, że IntA zwiększa wzmacniającą skuteczność kokainy. Podobnie Student t-test wykazał znaczny wzrost P_max następujące dni 3 IntA plus okres abstynencji 7-dni (t₆= 3.11, p<0.05; Rysunek 4c). Ponadto Student t-test wykazał, że wzrost w P_max był znacznie wyższy w grupie abstynencji 7-day, co wskazuje, że indukowane IntA zwiększenie wzmacniającej skuteczności wzmocnienia kokainy w okresie abstynencji (t₁₅= 2.25, p<0.05; Rysunek 4d).

Rysunek 4

Wzmocnienie kokainy jest wzmocnione przez przerywany dostęp (IntA) i dodatkowo wzmocniony przez abstynencję. Efekty 3-day IntA i 3-day IntA plus 7 dni abstynencji P_max (b – d) i spożycie kokainy po minimalnie ograniczającej cenie (Q₀; na przykład) ...

Zmniejszenie spożycia kokainy następuje po IntA i abstynencji

Oprócz określenia wzmacniającej skuteczności kokainy, mierzy się również procedurę progową Q_0, miara konsumpcji. W grupie 3-day IntA nie było zmian Q₀ (Rysunek 4e), wskazując, że chociaż IntA wzrasta P_max, nie zmienia preferowanej dawki, którą zwierzę będzie spożywać. I odwrotnie, studenta t-test wykazał znaczny spadek Q₀ (t₆= 3.80, p<0.01; Rysunek 4f) po dniach 3 IntA plus okresie abstynencji 7-day. Porównanie między grupami wykazało, że zwierzęta, które otrzymały okres abstynencji 7-day, wykazały większą redukcję Q₀ niż zwierzęta IntA bez abstynencji (t₁₃= 1.78, p<0.05; Rysunek 4g). Wcześniej wykazano, że gdy lek jest dostępny przy niskim zapotrzebowaniu na odpowiedź, zwierzęta dostosowują spożycie do preferowanego poziomu kokainy w mózgu, o którym sądzi się, że jest określany przez subiektywne działanie związku. Ponieważ subiektywne skutki kokainy są zależne od układu DA, uczulenie wpływu kokainy na neurotransmisję DA powoduje, że zwierzęta miareczkują mniej więcej na niższym poziomie.

Łącznie dane te wskazują, że IntA zmienia wzmacniające właściwości kokainy zarówno pod względem motywacji, jak i konsumpcji, a wielkość tych efektów jest zwiększona przez okres karencji.

DYSKUSJA

Badanie to pokazuje, że sporadyczne podawanie kokainy prowadzi do odmiennych zmian neurochemicznych, które wpływają nie tylko na funkcję układu DA, ale także na siłę działania i wzmacniającą skuteczność kokainy. Przeprowadzono wiele prac mających na celu dostosowanie samorządności gryzoni do patologii uzależnienia od człowieka, w tym paradygmatów eskalacji, karania i wymierania / przywrócenia / nawrotu (Ahmed i Koob, 1999, 1998; Jonkman i wsp, 2012; Shaham i wsp, 2003). W tym miejscu podkreślamy znaczenie czasowego profilu samopodawania kokainy i uwzględnienia okresów abstynencji przy wyborze modelu istotnego dla tłumaczeń, ponieważ mechanizmy kompensacyjne związane z ekspozycją na leki są w dużym stopniu zależne zarówno od schematu samo-podawania, jak i odstawienia. Ponieważ modele gryzoni nie mogą obejmować wszystkich aspektów uzależnienia od narkotyków, szczególnie ważne jest wybranie modeli, które dokładnie modelują dyskretne aspekty procesów. Przerywane wzorce samopodawania kokainy są charakterystyczne dla wzorców spożycia przez ludzi, a model IntA zapewnia nowy paradygmat dla badań warunkowych dotyczących uczulenia, które zachodzi w procesie uzależnienia od człowieka.

W naszej poprzedniej pracy i wielu obecnie akceptowanych modelach samopodawania kokainy położono nacisk na maksymalizację spożycia przez zwierzę, z myślą, że większe spożycie skutkuje większymi efektami neurochemicznymi i dokładniej modeluje profil nadużywania kokainy przez ludzi. Tutaj pokazujemy, że tak nie jest, ponieważ wysokie, ciągłe przyjmowanie nie jest konieczne do wywołania silnych efektów neurochemicznych. Uczulenie na siłę kokainy w DAT, obserwowane w obecnym badaniu, jest przeciwieństwem dobrze udokumentowanego spadku siły kokainy po samodzielnym podaniu kokainy o przedłużonym dostępie (Hurd i wsp, 1989; Ferris i wsp, 2011, 2012, 2013, 2013b; Calipari i wsp, 2013c, 2013d; Calipari i wsp, 2014a) i sugeruje, że kokaina jest bardziej skuteczna w podnoszeniu DA w rdzeniu NAc po krótkim przerywanym stosowaniu i że okres abstynencji zwiększa efekty. Rdzeń NAc bierze udział w przywróceniu poszukiwania narkotyków po okresie abstynencji (Millan i wsp, 2011), a zwiększona moc kokainy w tym regionie może sprzyjać zwiększeniu nagradzania i wzmacniania skutków kokainy, potencjalnie prowadząc do większego ryzyka kompulsywnego lub uzależniającego spożycia kokainy. Rzeczywiście, pokazujemy, że motywacja do samodzielnego podawania kokainy jest znacznie zwiększona po IntA. Zatem możliwe jest, że sporadyczne stosowanie kokainy u ludzi powoduje uwrażliwioną reakcję na kokainę, która sprzyja przejściu do trwałego używania i uzależnienia.

Sugerowano, że ludzie zażywają kokainę w sposób przerywany, zamiast utrzymywać stabilne poziomy, podkreślając znaczenie określenia neurochemicznych i behawioralnych konsekwencji efektów kokainy, gdy jest podawana w podobny sposób (Beveridge i wsp, 2012). Tradycyjne przedkliniczne modele uzależnienia od kokainy z wykorzystaniem paradygmatów samorządowych polegają na przedłużonym dostępie do kokainy przez wiele dni. Eskalacja podczas samodzielnego podawania przez długi czas dostępu (LgA) od dawna postuluje modelowanie przejścia z rekreacyjnego używania narkotyków na uzależnienie (Koob i Le Moal, 1997). Jednak utrzymujące się spożycie kokainy związane z LgA może niedokładnie modelować wzorców spożycia ludzi i wywoływać przeciwne konsekwencje neurochemiczne w porównaniu z IntA (Calipari i wsp, 2013a). Tutaj pokazujemy, że IntA tylko przez 3 dni wystarczyło do zwiększenia zarówno szybkości wchłaniania, jak i zdolności kokainy do hamowania DAT. IntA powodował również jednoczesny wzrost wzmacniającej skuteczności kokainy, co sugeruje, że sporadyczne używanie kokainy napędza późniejsze zażywanie narkotyków, wzmacniając proces prowadzący do uzależnienia. To odkrycie, w połączeniu ze zwiększoną motywacją do podawania kokainy po 7 dniach odstawienia, sugeruje, że zwierzęta stają się ogólnie bardziej wrażliwe na skutki kokainy po IntA i odstawieniu. Zwiększona siła działania kokainy w NAc prawdopodobnie wpływa na zwiększoną skuteczność wzmacniającą kokainy po IntA. Rzeczywiście, tutaj pokazujemy, że w punktach czasowych, w których siła działania kokainy jest zwiększona, P_max, miara wzmacniającej skuteczności jest również zwiększona. Ponadto, ponieważ wysiłek zwierzęcia jest skłonny wydać na uzyskanie leku (P_max) zwiększa się podczas wycofania, adaptacje te mogą odgrywać rolę w nawrotach po dłuższych okresach abstynencji.

W odniesieniu do nawrotów, długotrwałe zażywanie kokainy na wysokim poziomie przez długi czas nie jest często obserwowane u osób uzależnionych od kokainy, ale raczej u osób zażywających kokainę cykl między powtarzającymi się okresami nadużywania kokainy, a następnie abstynencji i nawrotów (Cohen and Sas, 1994). Ten wzorzec stosowania podkreśla znaczenie zrozumienia zmian neurochemicznych, które zachodzą w okresie karencji. IntA, po którym nastąpił 7-dniowy okres abstynencji, spowodowało dalsze uczulenie (1) wywołane kokainą zwiększenie wywołanego uwalniania DA, (2) moc kokainy w DAT oraz (3) wzmacniająca skuteczność kokainy w porównaniu z samą IntA . Wpływ kokainy na wywołane uwalnianie DA nie był związany ze zmianami w hamowaniu wychwytu, na co wskazuje brak korelacji między tymi dwoma miarami. Wcześniej wykazano, że wywołane kokainą zwiększenie uwalniania DA następuje poprzez mechanizm zależny od synapsyny i jest niezależne od zdolności kokainy do hamowania DAT (Venton i wsp, 2006). Tutaj pokazujemy, że IntA zwiększa zarówno wpływ kokainy na DAT, jak i jej wpływ na egzocytotyczne uwalnianie DA, a uwalnianie indukowane kokainą i zwiększone hamowanie wychwytu mogą działać synergistycznie, zwiększając poziomy DA i napędzając zwiększoną motywację do podawania kokainy w tym momencie . Wpływ okresu karencji na neurochemiczne i behawioralne skutki kokainy jest zgodny z wieloma in vivo badania wykazujące, że eksperymentalne kokainowe modele uwrażliwiania kokainy z okresami abstynencyjnymi / abstynencyjnymi skutkują zwiększonym pobudzeniem DA i wywołanym kokainą przepełnieniem DA mierzonym za pomocą mikrodializy (Kalivas i Duffy, 1993; Parsons and Justice, 1993; Robinson i Becker, 1982; Robinson i wsp, 1988). Ponadto zaobserwowaliśmy wzmocnienie wzmocnienia kokainy po IntA i odstawieniu, i możliwe jest, że zmiany w mocy kokainy i indukowane kokainą wzrosty uwalniania wywołanej DA mogą zbiegać się w kierunku napędzania wzmocnionego działania kokainy i nawrotu po odstawieniu.

U ludzi uważa się, że historia nadużywania narkotyków jest związana z większą aktywacją prążkowia brzusznego przez sygnały związane z narkotykami, a czas trwania nadużywania narkotyków jest dodatnio skorelowany z wielkością aktywacji (Prisciandaro i wsp, 2014). Tutaj pokazujemy, że po historii XAI-X z integracją kokainy IntA, wywołane uwalnianie DA nie uległo zmianie. Jednakże, okres abstynencji 3-dzień po IntA spowodował zwiększone stymulowane uwalnianie DA, w nieobecności kokainy, w porównaniu z kontrolami. Zwiększone uwalnianie DA może wskazywać na wzrost uwalnianej puli DA, co może zwiększać uwalnianie podczas fazowych zdarzeń sygnalizacyjnych. Zwiększone uwalnianie podczas wystrzeliwania fazowego neuronu DA w odpowiedzi na bodźce w środowisku może prowadzić do wzmożonych skojarzeń cue-nagroda i ułatwiać nawrót po okresach abstynencji (Ostlund i wsp, 2014).

Praca podkreśla znaczenie wyboru modeli istotnych klinicznie i translacyjnych dla określonych aspektów nadużywania leków przez ludzi. Chociaż LgA może służyć jako lepszy model tolerancji, która rozwija się po przewlekłym ciężkim spożyciu kokainy u ludzi, IntA lepiej modeluje uwrażliwienie na motywacyjne aspekty nadużywania narkotyków, jak również uwrażliwione reakcje na sygnały przewidujące dostępność leku. Podsumowując, dane te pokazują, że przerywanie i wycofywanie odgrywają zasadniczą rolę w określaniu neurochemicznych i behawioralnych konsekwencji samokontroli kokainy. Sugeruje się, że u ludzi zażywanie narkotyków występuje w warunkach ograniczonej dostępności, co może prowadzić do podawania leku w sposób przerywany (Ahmed i wsp, 2013), a dostępna literatura ludzka potwierdza te twierdzenia. Ponadto neurochemiczne i behawioralne efekty kokainy u ludzi są uczulone przez długie okresy, do lat, po nadużywaniu narkotyków, i uważa się, że napędzają okresowe cykle nawrotów i podawanie leków, które są charakterystyczne dla uzależnienia od stymulantów (Prisciandaro i wsp, 2014). W związku z tym, ponieważ profil czasowy podawania kokainy i okresy abstynencji mają głęboki wpływ na neurochemiczne i behawioralne konsekwencje podawania kokainy, modele nadużywania kokainy powinny próbować dokładnie uwzględnić wzorce podawania kokainy przez ludzi uzależnionych od kokainy. Razem dane z ludzi pokazują, że okresowe, uwrażliwienie i okresy abstynencji i nawrotów zbiegają się w kierunku dalszego procesu uzależnienia, podkreślając wagę rozważenia tych aspektów w określaniu najbardziej istotnych pod względem translacji modeli przedklinicznych.

FINANSOWANIE I UJAWNIANIE INFORMACJI

Praca ta została sfinansowana przez granty NIH R01 DA024095, R01 DA030161, R01 DA014030, P50 DA006634 (SRJ), T32 DA007246 i F31 DA031533 (ESC) oraz T32 AA007565 (CAS). Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.

Podziękowanie

Chcielibyśmy podziękować dr Amandzie Gabriele za pomoc w studiach poświęconych samorządowi w bieżącym manuskrypcie.

Referencje

Ahmed SH, Koob GF. Przejście od umiarkowanego do nadmiernego spożycia narkotyków: zmiana hedonicznej wartości zadanej. Nauka. 1998; 282: 298-300. [PubMed]
Ahmed SH, Koob GF. Długotrwały wzrost wartości zadanej samopodawania kokainy po eskalacji u szczurów. Psychopharmacology (Berl) 1999; 146: 303 – 312. [PubMed]
Ahmed SH, Lenoir M, Guillem K. Neurobiologia uzależnienia a używanie narkotyków spowodowane brakiem wyboru. Curr Opin Neurobiol. 2013; 23: 581 – 587. [PubMed]
Beveridge TJR, Wray P, Brewer A, Shapiro B, Mahoney JJ, Newton TF. Analiza wzorców używania kokainy u ludzi w celu informowania o rozwoju modelu uzależnienia od zwierząt. Opublikowano streszczenie dla kolegium na temat dorocznego spotkania problemów uzależnienia od narkotyków. Palm Springs, CA; 2012.
Bouayad-Gervais K, Minogianis EA, Lévesque D, Samaha AN. 2014 Samopodawanie szybko dostarczanej kokainy sprzyja zwiększonej motywacji do przyjmowania leku: udział wcześniejszych poziomów odpowiedzi operacyjnej i spożycie kokainy Psychopharmacology (Berl) (w druku). [PubMed]
Calipari ES, Beveridge TJ, Jones SR, Porrino LJ. Uporczywe spadki aktywności funkcjonalnej regionów mózgu limbicznego po przedłużonym dostępie do kokainy. Eur J Neurosci. 2013; 38: 3749 – 3757. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Caron MG, Roberts DC, Jones SR. Samopodawanie metylofenidatu zwiększa siłę działania wzmacniającego uwalnianie poprzez mechanizm transportera dopaminy. Nat Commun. 2013; 4: 2720. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Melchior JR, Bermejo K, Salahpour A, Roberts DC, et al. Podawanie metylofenidatu i kokainy powoduje wyraźne zmiany w terminalu dopaminy. Addict Biol. 2014; 19: 145. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Roberts DCS, Jones SR. Rozszerzony dostęp do kokainy w postaci samopodawania powoduje tolerancję na kokainę podnoszącą dopaminę i stymulującą lokomocję. J Neurochem. 2013; 128: 224 – 232. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Siciliano CA, Jones SR. Przerywane kokainowe samopodawanie powoduje uczulenie na stymulant na transporter dopaminy. J Pharmacol Exp Ther. 2014; 349: 192 – 198. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Zimmer BA, Roberts DCS, Jones SR. Czasowy wzorzec przyjmowania kokainy określa tolerancję wobec uczulenia na działanie kokainy na transporter dopaminy. Neuropsychofarmakologia. 2013; 38: 2385 – 2392. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
Christensen C, Silberberg A, Hursh S, Huntsberry M, Riley A. Niezbędna wartość kokainy i żywności u szczurów: testy wykładniczego modelu popytu. Psychofarmakologia. 2008; 198: 221 – 229. [PubMed]
Cohen Peter, Sas Arjan. Zażywanie kokainy w Amsterdamie w subkulturach bez znaczenia. Addict Res. 1994; 2: 71 – 94.
Ferris MJ, Calipari ES, Mateo Y, Melchior JR, Roberts DC, Jones SR. Samo podawanie kokainy powoduje tolerancję farmakodynamiczną: zróżnicowany wpływ na siłę działania blokerów transporterów dopaminy, uwalniaczy i metylofenidatu. Neuropsychopharm. 2012; 37: 1708 – 1716. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
Ferris MJ, Calipari ES, Melchior JR, Roberts DC, España RA, Jones SR. Paradoksalna tolerancja na kokainę po początkowej nadwrażliwości u zwierząt podatnych na zażywanie narkotyków. Eur J Neurosci. 2013; 38: 2628 – 2636. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
Ferris MJ, Calipari ES, Yorgason JT, Jones SR. Badanie złożonej regulacji i indukowanej lekiem plastyczności uwalniania i wychwytu dopaminy przy użyciu woltamperometrii w wycinkach mózgu. ACS Chem Neurosci. 2013; 4: 693 – 703. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
Ferris MJ, Mateo Y, Roberts DC, Jones SR. Transporterów dopaminy niewrażliwych na kokainę z nienaruszonym transportem substratu wytwarzanym przez samo-podawanie. Biol Psychiatry. 2011; 69: 201 – 207. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
Hurd YL, Weiss F, Koob GF i NE, Ungerstedt U. Wzmocnienie kokainy i zewnątrzkomórkowy przelew dopaminy w jądrze półleżącym szczura - in vivo Badanie mikrodializy. Brain Res. 1989; 498: 199 – 203. [PubMed]
Hursh SR, Silberberg A. Popyt ekonomiczny i podstawowa wartość. Psychol Rev. 2008; 115: 186 – 198. [PubMed]
Hursh SR, Winger G. Znormalizowany popyt na narkotyki i inne wzmacniacze. J Exp Anal Behav. 1995; 64: 373 – 384. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
Jones SR, Lee TH, Wightman RM, Ellinwood EH. Wpływ przerywanego i ciągłego podawania kokainy na regulację uwalniania i wychwytu dopaminy w prążkowiu: in vitro ocena woltamperometryczna. Psychopharmacology (Berl) 1996; 126: 331 – 338. [PubMed]
Jonkman S, Pelloux Y, Everitt BJ. Ról różnicowych prążkowia grzbietowo-bocznego i środkowo-bocznego u karanych poszukiwań kokainy. J Neurosci. 2012; 32: 4645 – 4650. [PubMed]
Kalivas PW, Duffy P. Czas przebiegu pozakomórkowej dopaminy i uczulenia behawioralnego na kokainę. I. Końce aksonów dopaminy. J Neurosci. 1993; 13: 266 – 275. [PubMed]
Koob GF, Le Moal M. Nadużywanie narkotyków: homeostatyczne zaburzenie homeostazy. Nauka. 1997; 278: 52 – 58. [PubMed]
Millan EZ, Marchant NJ, McNally GP. Wygaśnięcie poszukiwania narkotyków. Behav Brain Res. 2011; 217: 454 – 462. [PubMed]
Oleson EB, Richardson JM, Roberts DC. Nowa procedura samodzielnego podawania kokainy IV u szczurów: zróżnicowane skutki leczenia wstępnego lekami dopaminowymi, serotoninowymi i GABA na spożycie kokainy i maksymalną płaconą cenę. Psychopharmacology (Berl) 2011; 214: 567 – 577. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
Oleson EB, Roberts DC. Ekonomiczna ocena behawioralna konsumpcji cen i kokainy po historiach samodzielnego podawania, które powodują eskalację ostatecznych wskaźników lub spożycia. Neuropsychofarmakologia. 2009; 34: 796 – 804. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
Oleson EB, Roberts DC. Samo podawanie kokainy u szczurów: procedury progowe. Methods Mol Biol. 2012; 829: 303 – 319. [PubMed]
Ostlund SB, Leblanc KH, Kosheleff AR, Wassum KM, Maidment NT. Fazowa mezolimbiczna sygnalizacja dopaminy koduje ułatwienie motywacji motywacyjnej wywołanej powtarzaną ekspozycją na kokainę. Neuropsychofarmakologia. 2014; 39: 2441 – 2449. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
Parsons LH, Justice JB., Jr Serotonina i uczulenie na dopaminę w jądrze półleżącym, brzusznym obszarze nakrywkowym i grzbietowym jądrze zgryzu po wielokrotnym podaniu kokainy. J Neurochem. 1993; 61: 1611 – 1619. [PubMed]
Pierce RC, Kalivas PW. Model obwodowy ekspresji uczulenia behawioralnego na psychostymulanty podobne do amfetaminy. Brain Res Brain Res Rev. 1997; 25: 192 – 216. [PubMed]
Napisz RM. Stała stymulacja przerywana: wpływ odstępu czasu na rozwój uczulenia lub tolerancji. Życie Sci. 1980; 26: 1275 – 1282. [PubMed]
Prisciandaro JJ, Joseph JE, Myrick H, McRae-Clark AL, Henderson S, Pfeifer J, et al. 2014 Związek między latami zażywania kokainy i aktywacją mózgu a kokainą i zahamowaniem reakcji wskazuje na uzależnienie (w prasie). [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
Robinson TE, Becker JB. Uczuleniu behawioralnemu towarzyszy zwiększenie uwalniania dopaminy z tkanki prążkowia stymulowane amfetaminą in vitro. Eur J Pharmacol. 1982; 85: 253 – 254. [PubMed]
Robinson TE, Becker JB. Trwałe zmiany w mózgu i zachowaniu wywołane przez chroniczne podawanie amfetaminy: przegląd i ocena modeli zwierzęcych psychozy amfetaminowej. Brain Res. 1986; 396: 157 – 198. [PubMed]
Robinson TE, Jurson PA, Bennett JA, Bentgen KM. Uporczywe uczulenie na neurotransmisję dopaminy w brzusznym prążkowiu (jądro półleżące) wytworzone przez wcześniejsze doświadczenia z (+) - amfetaminą: badanie mikrodializy na swobodnie poruszających się szczurach. Brain Res. 1988; 462: 211 – 222. [PubMed]
Shaham Y, Shalev U, Lu L, De Wit H, Stewart J. Model przywracania nawrotu leku: historia, metodologia i główne odkrycia. Psychopharmacology (Berl) 2003; 168: 3 – 20. [PubMed]
Siciliano CA, Calipari ES, Ferris MJ, Jones SR. Dwufazowe mechanizmy działania amfetaminy na terminalu dopaminowym. J Neurosci. 2014; 34: 5575 – 5582. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
Venton BJ, Seipel AT, Phillips PE, Wetsel WC, Gitler D, Greengard P, et al. Kokaina zwiększa uwalnianie dopaminy poprzez mobilizację rezerwy zależnej od synapsyny. J Neurosci. 2006; 26: 3206 – 3209. [PubMed]
Vezina P, Leyton M. Uwarunkowane sygnały i ekspresja uczuleń stymulujących u zwierząt i ludzi. Neuropharmakologia. 2009; 56 (Suppl 1: 160 – 168. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
Zimmer BA, Oleson EB, Roberts DCS. Motywacja do samodzielnego podawania zwiększa się po historii gwałtownego wzrostu poziomu kokainy w mózgu. Neuropsychofarmakologia. 2012; 37: 1901 – 1910. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]