Curr Neuropharmacol. 2011 Mar; 9 (1): 63 – 67.
Ten artykuł został cytowany przez inne artykuły w PMC.
Abstrakcyjny
Celem niniejszego badania było zbadanie, czy funkcja nagrody w mózgu zmniejsza się podczas odstawiania nikotyny i metamfetaminy oraz czy obniżona funkcja nagrody jest związana z niechęcią podczas odstawiania tych leków. W tym celu samce szczurów Sprague-Dawley były chronicznie wlewane podskórnie za pomocą 9 mg / kg dziennie nikotyny lub metamfetaminy 6 mg / kg dziennie, stosując minipompy osmotyczne. W paradygmacie samoistnej stymulacji wewnątrzczaszkowej (ICSS) przewlekła infuzja nikotyny i metamfetaminy obniżyła progi dla bocznego podwzgórza ICSS, podczas gdy ich antagoniści, mekamylamina i haloperidol zwiększyli progi ICSS odpowiednio u szczurów leczonych nikotyną i metamfetaminą. W warunkowym paradygmacie niechęci do miejsca mekamylamina i haloperidol powodowały awersję do miejsca u szczurów, którym podawano odpowiednio nikotynę i metamfetaminę. Co ciekawe, podwyższenie progów nagrody ICSS i awersja do miejsca podczas odstawienia nikotyny wytrąconej mekamylaminą były prawie takie same pod względem wielkości jak obserwowane podczas wycofywania metamfetaminy wytrąconej z haloperidolu. Niniejsze badanie wskazuje, że 1) funkcja nagradzania mózgu zmniejszyła się podczas odstawienia nikotyny i metamfetaminy, a 2) spadek funkcji nagrody może odzwierciedlać negatywny stan afektywny (niechęć) podczas odstawiania nikotyny i metamfetaminy.
1. WPROWADZENIE
Dowody kliniczne wskazują, że objawy afektywne zespołu abstynencyjnego mogą być bardziej odpowiednie dla głodu narkotykowego i nawrotu do kompulsywnego zażywania narkotyków niż objawy somatyczne odstawienia [1-3]. Z tego powodu aspekty afektywne uzależnienia od narkotyków były szeroko badane przy użyciu różnych rodzajów eksperymentalnych paradygmatów. Wśród nich technika samo-stymulacji wewnątrzczaszkowej (ICSS) jest szeroko stosowana do pomiaru funkcji nagrody mózgu. W badaniach na zwierzętach, ostre podawanie narkotyku zmniejsza progi nagrody ICSS [4, 5] i ta zwiększona wrażliwość na stymulację jest uważana za miarę wywołanej przez narkotyki euforii [6]. Ponadto zakłada się, że nagroda ICSS może zostać złagodzona po wielokrotnym podaniu leku nadużywającego, wynikającego z neuroadaptowanych zmian w systemach nagradzania mózgu, i odzwierciedla dysforię podczas odstawiania leku [7, 8]. Wiele badań wykazało podwyższenie progów nagród ICSS podczas wycofywania z różnych rodzajów narkotyków, w tym amfetaminy [9], kokaina [6], opiaty [10], etanol [11] i nikotyna [12], z których wszystkie potwierdzają wspomnianą hipotezę. Dlatego niniejsze badanie miało na celu wyjaśnienie, czy podwyższenie progów nagrody ICSS jest związane z negatywnym stanem afektywnym wycofania, koncentrując się w szczególności na dwóch różnych rodzajach psychostymulantów, nikotynie i metamfetaminie.
2. MATERIAŁY I METODY
2.1. Zwierząt
Siedemdziesięciu dwóch samców szczurów Sprague-Dawley (332-396 g) uzyskanych z Clea Japan Inc. (Tokio) umieszczono indywidualnie w pomieszczeniu dla zwierząt w regulowanej temperaturze (22 ± 2 ºC) z cyklem światła / ciemności 12 / 12 godziny (świeci się na 8: 00 AM). Każdego szczura karmiono 15 g pokarmu dziennie (woda swobodnie dostępna) przez cały eksperyment, z wyjątkiem okresu 3 dni przed i 7 dni po zabiegu. Ten eksperyment przeprowadzono zgodnie z Zasadami Opieki nad Zwierzętami Laboratoryjnymi Uniwersytetu Medycznego Jikei.
2.2. Leki
(-) - wodorowinian nikotyny (Sigma, St. Louis, MO, USA), chlorowodorek mekamylaminy (Sigma), chlorowodorek (-) metamfetaminy (Dainipponn Seiyaku, Japonia) i chlorowodorek haloperidolu (Sigma) rozpuszczono w soli fizjologicznej i wstrzyknięto objętość 1.0 ml / kg.
2.3. Stymulacja wewnątrzczaszkowa
2.3.1. Aparat
Standardowa komora operacyjna 29.5 (W) x 23.5 (L) x 28.7 (H) cm (ENV-008; Med Associates, Inc., St. Albans, VT, USA) wyposażona w jedną dźwignię i lampkę sygnalizacyjną nad dźwignią na ścianie przedniej i zastosowano lampę domową na tylnej ścianie. Ściany boczne zostały wykonane z przezroczystej plexi.
2.3.2. Chirurgia
Szczury znieczulono pentobarbitalem sodu (50mg / kg, ip) i przygotowano za pomocą dwubiegunowej elektrody ze stali nierdzewnej (Neuroscience, Japonia) w bocznym podwzgórzu (współrzędne 3.8mm w tylnej części bregmy; 1.4mm boczne w stosunku do linii środkowej; 8.4mm w kierunku brzucha do opony twardej) zgodnie z do atlasu Paxinos i Watson [13]. Aby zrównoważyć ewentualne asymetrie mózgu, połowa szczurów otrzymała implanty po prawej stronie mózgu, a druga po lewej stronie.
2.3.3. Procedura
W sesjach treningowych ICSS włączano światło domowe i światło sygnalizacyjne, a bodźce elektryczne podawano za każdym razem, gdy szczur naciskał dźwignię. Bodźce składały się z prostokątnych impulsów katodowych 1.5 msec, dostarczanych przez 100 Hz dla 150 msec ze stałym prądem 120 μA. Każda sesja treningowa trwała przez 15 min. Szkolenie ICSS zostało przeprowadzone przynajmniej przez 6 dni i trwało do momentu, gdy liczba naciśnięć dźwigni była większa niż 30 na minutę dla 3 kolejnych dni.
Aby zmierzyć linię bazową odpowiedzi ICSS, przeprowadzono test linii podstawowej dla 15 min przed każdym testem progowym ICSS. Procedura testu podstawowego była taka sama jak w szkoleniu ICSS. Test progowy ICSS składał się z przedziałów czasowych 11 o wartości 3 min oddzielonych czasem 1 min. W tym czasie światło w domu i lampka cue zostały wyłączone. W każdym pojemniku testowym światła te były włączone i szczury otrzymywały stymulację elektryczną po każdym naciśnięciu dźwigni. W poprzek pojemników prąd stymulacji elektrycznej zmniejszono o 10 μA z 120 μA do 20 μA w kolejności malejącej.
Stabilną linię bazową odpowiedzi ICSS ustalono dla wszystkich szczurów przed wszczepieniem minipomp. W dniu 1, osmotyczną minipompę (Alzet 2001, Alza Corporation, CA, USA) z szybkością przepływu 1.03 μl / h wypełnioną nikotyną lub metamfetaminą w soli fizjologicznej wszczepiono podskórnie szczurom, które znieczulono eterem dietylowym. Stężenie nikotyny i metamfetaminy skorygowano o różnice w masie ciała, ale było ono w przybliżeniu 116 i 77.3 mg / ml, co skutkowało ciągłą infuzją podskórną z szybkością 9 mg / kg nikotyny na dzień i z szybkością 6 mg / kg dziennie metamfetaminy zgodnie z metodą poprzedniego badania [14]. Test progowy ICSS przeprowadzono w dniu 2, 4 i 6 po wszczepieniu minipomp.
W dniu 7 po wszczepieniu minipompy szczury otrzymały mekamylaminę (0.0, 0.1, 0.5, 1.0 mg / kg, sc) w grupach z wlewem nikotyny i soli fizjologicznej lub haloperidolem (0.0, 0.1, 0.25, 0.5 mg / kg, sc) w grupach otrzymujących metamfetaminę i sól fizjologiczną, 15 min przed rozpoczęciem sesji testowej progu ICSS, przy użyciu schematu łacińskiego kwadratowego. Zwierzęta musiały powrócić do wyjściowych poziomów progowych ICSS przez co najmniej jedną sesję ICSS przed kolejnymi zastrzykami antagonisty lub nośnika.
2.3.4. Histologia
Szczury uśmiercono przez głębokie znieczulenie pentobarbitalem sodu. Mózg usunięto i przechowywano w roztworze formaldehydu 10%. Mózg krojono na grubość 100 μm, a końcówkę elektrody badano mikroskopowo.
2.4. Odwrócenie miejsca warunku
2.4.1. Appatarus
Kondycjonowanie miejsca przeprowadzono zgodnie z metodą Suzuki i in. [15, 16]. Aparat składał się z wahadłowca (30 × 60 × 30 cm: w × l × h), który został podzielony na dwie komory o równej wielkości. Jeden przedział był biały z teksturowaną podłogą, a drugi był czarny z gładką podłogą.
2.4.2. Procedura
W dniu 1 szczury przygotowano z osmotycznymi minipompami zawierającymi nikotynę, metamfetaminę lub sól fizjologiczną w takich samych warunkach jak te opisane w badaniu ICSS.
Rano (9: 00) w dniu 7 infuzji nikotyny lub metamfetaminy, szczurom wstrzyknięto podskórnie antagonistę badanego leku (mekamylaminy lub haloperidolu) lub soli fizjologicznej (1.0 ml / kg) i natychmiast ograniczono do jednego przedziału urządzenie testowe dla 60 min. Wieczorem (21: 00) tego samego dnia, szczury następnie traktowano solą fizjologiczną lub antagonistą (mekamylaminą lub haloperidolem), odpowiednio, i ograniczono do drugiego przedziału dla 60 min. Pary wstrzyknięć (antagonista lub sól fizjologiczna) i przedział (biały lub czarny) zostały zrównoważone przez wszystkie podmioty. Szczurom kontrolnym w grupach z wlewem nikotyny, metamfetaminy i soli fizjologicznej wstrzykiwano sól fizjologiczną zamiast mekamylaminy lub haloperidolu w sesji kondycjonowania. Po wstrzyknięciach soli fizjologicznej szczury zamknięto rano w jednej komorze i wieczorem w drugiej komorze.
Rano w dniu 8 przeprowadzono testy kondycjonowania w następujący sposób: przegroda, która oddzielała dwa przedziały, została podniesiona do 12 cm nad podłogą, a neutralna platforma została włożona wzdłuż szwu oddzielającego przedziały. Czas spędzony w każdej komorze podczas sesji 900 był mierzony automatycznie przez czujnik wiązki podczerwieni (kn-80, Natsyme Seisakusho, Tokio, Japonia).
2.5. Ocena objawów odstawienia somatycznego
W eksperymencie ICSS, każdego szczura umieszczano w cylindrycznej komorze obserwacyjnej z tworzywa sztucznego natychmiast po zakończeniu sesji progowej nagrody ICSS po podaniu mekamylaminy lub haloperidolu i obserwowano somatyczne objawy odstawienia dla 10 min. Podczas oceny objawów odstawienia somatycznego, częstość występowania objawów abstynencji rejestrowano stosując skalę opiatowo-abstynencyjną zmodyfikowaną w celu oceny abstynencji nikotyny lub metamfetaminy [1]. Doświadczeni byli ślepi na leczenie każdego szczura. W eksperymencie CPP objawy odstawienia somatycznego obserwowano w taki sam sposób, jak w eksperymencie ICSS, z wyjątkiem faktu, że obserwowano objawy abstynencji somatycznej w aparacie CPP.
2.6. Analiza danych
Dla miary odpowiedzi ICSS jako miarę użyto liczby wzmocnień na minutę w każdym pojemniku. W dniach testowych liczba wzmocnień przy każdym prądzie elektrycznym została przeliczona na procent linii bazowej uzyskanej w tym dniu. Aby określić próg ICSS, krzywą S-kształtną dopasowano indywidualnie zgodnie z modelem esicy-Gompertza. Używając tego modelu, prąd elektryczny indukujący 50% odpowiedzi wyjściowej określono jako próg ICSS. Wszystkie dane analizowano stosując dwuwarstwową analizę wariancji powtarzanych pomiarów (ANOVA), a następnie metodę studentyzowanego zakresu Tukeya po obserwacji statystycznie istotnego wpływu warunków leczenia w ANOVA.
Wyniki kondycjonowania reprezentują czas spędzony w miejscu sparowanym lekiem minus czas spędzony w miejscu sparowanym z nośnikiem i są wyrażone jako średnia ± SEM Dane behawioralne zostały statystycznie ocenione za pomocą dwukierunkowej ANOVA z powtarzanymi pomiarami, która została wykorzystana do określenia wpływ leczenia na warunkowanie miejsca wywołane antagonistami. Gdy ANOVA wykazała obecność znaczącego efektu, przeprowadzono dalszą analizę za pomocą metody studentyzowanego zakresu Tukeya.
3. WYNIKI
3.1. Progi ICSS
Podczas długotrwałego podawania nikotyna (F (2, 35) = 5.28, P<0.01) i metamfetamina (F (2, 35) = 7.62, P<0.01) znacząco obniżyło progi nagrody ICSS. Indywidualne porównania średnich ujawniły istotny wpływ w 4. i 5. dniu infuzji nikotyny (P<0.05) oraz w 2., 4. i 5. dniu infuzji metamfetaminy (P<0.05).
Jak pokazano na rys. (11) u szczurów z przewlekłą infekcją nikotyną i metamfetaminą, mekamylamina (F (1, 47) = 9.59, P<0.01) i haloperidol (F (1, 47) = 10.64, P<0.01) spowodowało, odpowiednio, istotne podwyższenie progów nagrody ICSS. Indywidualne porównania średnich wykazały znaczące efekty przy dawce 1.0 mg / kg mekamylaminy (P<0.05) i przy 0.25 i 0.5 mg / kg haloperydolu (P<0.05). Nie stwierdzono istotnego wpływu dawki ani u szczurów, którym podano nikotynę (F (3, 47) = 1.87, P> 0.05) lub u szczurów, którym podawano metamfetaminę (F (3, 47) = 2.24, P> 0.05) lub interakcja leczenie × dawka u szczurów, którym podano nikotynę (F (3, 47) = 1.56, P> 0.05) lub u szczurów, którym podawano metamfetaminę (F(3, 47) = 1.77, P> 0.05).
3.2. Uwarunkowana awersja do miejsca (CPA)
Jak pokazano na rys. (22), szczury kontrolujące sól fizjologiczną nie wykazywały preferencji dla żadnego z przedziałów. Mecamyloamina i haloperidol nie powodowały znaczącej preferencji miejsca ani niechęci do miejsca u szczurów, którym podawano sól fizjologiczną. Z drugiej strony, mekamtlamine (F (1, 47) = 8.62, P<0.01) i haloperidol (F (1, 47) = 11.28, P<0.01) wywoływał niechęć do miejsca u szczurów, którym podawano przewlekłą nikotynę i metamfetaminę. Istotną awersję do miejsca obserwowano przy dawce 1.0 mg / kg mekamylaminy (P<0.01) oraz przy 0.25 i 0.5 mg / kg haloperidolu (P <0.05 i P <0.01). Nie stwierdzono istotnego wpływu dawki ani u szczurów, którym podano nikotynę (F (3, 47) = 1.98, P> 0.05) lub u szczurów, którym podawano metamfetaminę (F (3, 47) = 2.56, P> 0.05) lub interakcja leczenie × dawka u szczurów, którym podano nikotynę (F (3, 47) = 1.74, P> 0.05) lub u szczurów, którym podawano metamfetaminę (F (3, 47) = 2.28, P> 0.05).
3.3. Znaki somatyczne
Ogólna liczba objawów somatycznych nie różniła się między szczurami leczonymi nikotyną i solą fizjologiczną podczas podawania mekamylaminy w eksperymencie ICSS (F (1, 47) = 2.02, P> 0.05) lub w eksperymencie CPA (F (1, 47) = 1.87, P> 0.05). Co więcej, nie różniły się one między szczurami leczonymi metamfetaminą i solą fizjologiczną podczas podawania haloperidolu ani w eksperymencie ICSS (F (1, 47) = 1.53, P> 0.05) lub w eksperymencie CPA (F (1, 47) = 2.33, P> 0.05).
3.4. Analiza histologiczna
Wyniki analizy histologicznej wykazały, że końcówki elektrod znajdowały się w obszarze bocznego podwzgórza, w zakresie przednim / tylnym rozciągającym się od -3.84 mm do -4.20 mm od bregmy. Nie stwierdzono żadnych różnic między położeniami elektrod u zwierząt kontrolnych i doświadczalnych (ryc. 33).
4. DYSKUSJA
Wyniki obecnego badania pokazują, że przewlekłe podawanie nikotyny i metamfetaminy zmniejsza progi nagrody ICSS, podczas gdy ich antagoniści, mekamylamina i haloperidol zwiększają progi nagrody ICSS i indukują CPA u szczurów traktowanych odpowiednio nikotyną i metamfetaminą. W odniesieniu do zmian w obwodzie nagradzania mózgu podczas wycofywania, argumentowano, że wraz z rozwojem zależności, neuroadaptacje występują w tych samych obwodach mózgu, które pośredniczą w wzmacnianiu lub nagradzaniu efektów nadużywania leków po ostrym podaniu, prowadząc do wyrażenia negatywnego uczucia objawy odstawienia po abstynencji narkotykowej [7, 8]. Zgodnie z tym pojęciem, niniejsze badanie wykazało, że zarówno nikotyna, jak i metamfetamina wykazywały obniżenie progów nagrody ICSS podczas ostrego podawania i zwiększają się podczas gwałtownego odstawienia antagonisty. Inne narkotyki, takie jak kokaina [6], opiaty [10] i etanol [11] zostały również zgłoszone, że wywołują podobny wzór efektów dla progów nagrody ICSS. Kwestia, czy takie zmiany w obwodach nagradzania mózgu są wystarczające, aby wyjaśnić negatywne afektywne konsekwencje wycofania, jest badana. Paradygmat CPA jest użytecznym i czułym wskaźnikiem behawioralnym do wykrywania niechęci do wycofania, jak opisano w poprzednich badaniach z udziałem nikotyny [15, 16] i opiaty [17, 10]. W niniejszym badaniu mekamylamina i haloperidol indukowały CPA w dawkach wykazujących zwiększenie progów nagrody ICSS, co sugeruje, że podwyższenie progu nagrody ICSS może pośredniczyć w niechęci podczas odstawiania nikotyny i metamfetaminy. Z drugiej strony mekamylamina i haloperidol nie wywołały objawów odstawienia somatycznego. Wiadomo, że objawy somatyczne odstawienia od psychostymulantów są słabsze niż objawy opiatów, barbituranów i alkoholu. Ponadto trudniej jest zaobserwować objawy odstawienia somatycznego wywołane przez antagonistów nikotyny niż te wywołane przez samoistne odstawienie [12]. Co ciekawe, w niniejszym badaniu podwyższenie progów nagrody ICSS i awersji do miejsca podczas odstawienia nikotyny było prawie takie samo jak w przypadku obserwowanych podczas odstawienia metamfetaminy, co może sugerować, że zmniejszenie funkcji nagrody w mózgu, prowadzące do niechęci do wycofania, nie może znacząco różnić się w intensywności między nikotyną a metamfetaminą, niezależnie od ostrych skutków tych leków w systemie nagrody. Innymi słowy, zakłada się, że neuroadaptacje w obwodzie nagradzania mózgu rozwijają się prawie do tego samego poziomu między nikotyną a metamfetaminą, chociaż stymulują układ nagrody w różnym stopniu z ostrą metamfetaminą silniejszą niż ostra nikotyna. Konieczne są jednak dalsze badania, aby wyjaśnić to pytanie poprzez zastosowanie szerszego zakresu dawek leków lub innych rodzajów eksperymentalnych paradygmatów.
Podsumowując, niniejsze badanie wskazuje, że 1) funkcja nagradzania mózgu zmniejszyła się podczas odstawienia nikotyny i metamfetaminy, a 2) spadek funkcji nagrody może odzwierciedlać negatywny stan afektywny (niechęć) podczas odstawiania nikotyny i metamfetaminy.
PODZIĘKOWANIA
Badanie to zostało częściowo dofinansowane z Ministerstwa Edukacji, Kultury, Sportu, Nauki i Technologii Japonii (nr 16591166) oraz Fundacji Badań nad Paleniem.
LITERATURA
;