- Wai Chong Wong,
- Kerstin A. Ford,
- Nicole E. Pagels,
- James E. McCutcheon e
- Michela Marinelli
+ Notas do autor
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Endereço atual de JE McCutcheon: Departamento de Psicologia, Universidade de Illinois em Chicago, Chicago, IL 60607.
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Contribuição dos autores: pesquisa projetada pela WCW, JEM e MM; WCW, KAF, NEP e MM realizaram pesquisas; Dados analisados da WCW, KAF, NEP, JEM e MM; WCW, JEM e MM escreveram o artigo.
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The Journal of Neuroscience, 13 March 2013, 33(11): 4913-4922; doi: 10.1523/JNEUROSCI.1371-12.2013
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Sumário
Nos humanos, a adolescência é um período de alta propensão para desenvolver dependência de cocaína. Não se sabe se isso é atribuído a um maior acesso e exposição à cocaína nessa idade, ou se o cérebro adolescente é particularmente vulnerável às propriedades aditivas da cocaína. Aqui, submetemos ratos adolescentes (P42) e adultos (∼P88) a uma ampla gama de procedimentos de autoadministração de cocaína. Além disso, para determinar se as diferenças comportamentais estão associadas a diferenças no desenvolvimento da atividade dopaminérgica, examinamos e manipulamos a atividade dos neurônios dopaminérgicos. Em relação aos adultos, os ratos adolescentes tomaram cocaína mais prontamente, foram mais sensíveis a doses menores, apresentaram maior escalada de ingestão de cocaína e foram menos suscetíveis a aumentos de preço (ou seja, eram mais “inelásticos”). Em paralelo, os adolescentes também mostraram atividade elevada dos neurônios dopaminérgicos da área tegmentar ventral, uma característica conhecida por estar associada ao aumento do comportamento de autoadministração. Manipulação Farmacológica da Dopamina D2 função do receptor com quinpirole (agonista) ou eticlopride (antagonista), para alterar a atividade do neurônio dopamina, eliminou as diferenças de idade na auto-administração de cocaína. Estes dados sugerem uma relação causal entre os determinantes comportamentais e eletrofisiológicos da dependência de dependência de cocaína. Em conclusão, os adolescentes apresentam traços comportamentais e eletrofisiológicos da maior dependência de dependência.
Introdução
A adolescência é um período de alta propensão para desenvolver dependência de cocaína em humanos (Kandel et al., 1992; Chambers et al., 2003; Johnston et al., 2011), manifestada pela progressão mais rápida da doença e sintomas mais graves (Anthony e Petronis, 1995; Patton e outros, 2004; Reboussin e Anthony, 2006; Chen et al., 2009). Não está claro se tal suscetibilidade aumentada resulta de maior exposição e experimentação de drogas ou se os adolescentes são mais sensíveis às propriedades aditivas da cocaína. Determinar isso em humanos é difícil porque não se pode explicar as diferenças nas oportunidades de consumo de drogas através das eras. Da mesma forma, é impossível estudar o uso de cocaína na ausência de fatores não biológicos, como as influências socioeconômicas sobre o uso de drogas.
Usando modelos animais, podemos estudar o consumo de drogas sob condições de acesso igual a drogas. Embora nenhuma tarefa comportamental individual possa modelar cada elemento do vício, diferentes procedimentos de auto-administração podem modelar aspectos específicos da tomada de drogas (para revisão, ver Lynch e Carroll, 2001). A literatura atual mostra que, em comparação com ratos adultos, ratos adolescentes tomam mais de certas drogas de abuso (Schramm-Sapyta e outros, 2009), como o álcool (Doremus et al., 2005; Siegmund e outros, 2005), nicotina e anfetamina (Levin e outros, 2007; Shahbazi et al., 2008). No entanto, estudos sobre cocaína são inconsistentes e, infelizmente, utilizaram apenas procedimentos de aquisição de dose única. Alguns estudos mostram que os adolescentes têm maior consumo que os adultos (Anker e Carroll, 2010; Schramm-Sapyta e outros, 2011), enquanto outros mostram que adolescentes e adultos não diferem (Leslie et al., 2004; Belluzzi et al., 2005; Frantz et al., 2007; Kantak et al., 2007; Kerstetter e Kantak, 2007; Harvey e outros, 2009; Li e Frantz, 2009). Para abordar essas discrepâncias, usamos uma ampla gama de doses de cocaína e procedimentos de autoadministração para modelar múltiplas dimensões do consumo de drogas, a saber, ingestão e sensibilidade [aquisição de autoadministração, usando curta (ShA) / longa (LgA)] procedimentos de acesso], aumento da ingestão e consumo de cocaína como uma função do preço (ingestão de cocaína quando a razão para obter a droga é aumentada). Usando esses procedimentos, descobrimos que, em relação aos ratos adultos, os ratos adolescentes exibiram maior comportamento de autoadministração de cocaína.
A auto-administração aumentada de cocaína está associada à atividade aumentada dos neurônios dopaminérgicos da área tegmentar ventral (VTA) em ratos adultos (Marinelli e Branco, 2000). Curiosamente, a atividade dos neurônios dopaminérgicos também é aumentada durante a adolescência (McCutcheon e Marinelli, 2009; McCutcheon et al., 2012). Procuramos estabelecer a causalidade entre medidas comportamentais e fisiológicas da responsabilidade por dependência, administrando drogas que modificam a atividade dos neurônios dopaminérgicos, durante a autoadministração de cocaína. Especificamente, testamos a hipótese de que a diminuição da atividade aumentada de neurônios dopaminérgicos em ratos adolescentes diminuiria sua ingestão elevada de cocaína para níveis observados em adultos; Por outro lado, o aumento da atividade dos neurônios dopaminérgicos nos adultos aumentará sua ingestão de cocaína para níveis observados em adolescentes.
Materiais e Métodos
Assuntos
Ratos machos Sprague Dawley foram obtidos da colônia Portage (Charles River). Foram alojados três por gaiola sob um ciclo de luz / escuridão 12 h, a uma temperatura constante de 22 ± 2 ° C e humidade de 66% ± 25, com ad libitum acesso a comida e água em todos os momentos. Ratos adolescentes foram desmamados exatamente no dia pós-natal 21 (P21). Todos os ratos chegaram ao biotério ∼1 semana antes de iniciar os experimentos. Durante este tempo de aclimatação, os ratos foram manuseados pelo menos uma vez. O início da puberdade foi determinado de aproximadamente P35 para P44 usando o método de separação balano-prepucial (Kolho et al., 1988); ocorreu em aproximadamente P41. Todos os experimentos duraram 7-10 d, a menos que especificado e foram iniciados quando ratos adolescentes pré-púberes, ratos adolescentes pós-puberdade (denominados "ratos adolescentes" daqui em diante) e ratos adultos estavam em P35, P42 e P88, respectivamente. Todos os estudos foram realizados durante a fase escura do ciclo claro / escuro, quando os ratos estão ativos. Os estudos foram realizados durante um período de ∼2 ano.
Auto-administração de cocaína
Ratos testados para auto-administração de cocaína ou infusões de cocaína impostas por experimentador receberam cateterização intravenosa da veia jugular externa direita sob anestesia com gás isoflurano (indução com 5%, manutenção com 2-3%). Um cateter SILASTIC (10-12 μl volume morto) foi fixado à veia jugular e passado por via subcutânea para sair da região médio-escapular. Durante o período de recuperação pós-operatória da semana ∼1, o cateter foi lavado diariamente com solução salina estéril (100 μl) para evitar o entupimento. No dia anterior ao início das sessões de auto-administração, os ratos foram colocados em câmaras de auto-administração (41 × 24 cm de área útil, 21 cm de altura; MED Associates) para habituação às câmaras de 1.5 h. Isso foi feito para evitar que comportamentos exploratórios interferissem no comportamento de autoadministração. Em um experimento piloto, observamos que os ratos adolescentes exploraram a câmara mais do que os adultos e que essa atividade competia com o comportamento de autoadministração. Portanto, o período de habituação serviu para remover esse viés de idade.
As câmaras de auto-administração foram equipadas com dois orifícios de nariz em frente um do outro, localizados 2 cm acima do chão em cada um dos lados curtos da câmara. As câmaras estavam encaixadas dentro de um cubículo de atenuação de som. Durante o período de aclimatação, os orifícios do nariz foram cobertos. Durante a autoadministração, a perfuração do nariz em um dos orifícios (orifício “ativo”) forneceu uma infusão de droga [ie, relação fixa 1 (FR1); um puxão do nariz é equivalente a uma infusão, a menos que seja indicado o contrário]; Isso também resultou na iluminação de uma luz dentro do buraco ativo para 10 s. Houve um período de tempo limite do 10-30 para evitar a sobredosagem em todos os experimentos, exceto no experimento que testou o consumo como uma função do aumento da razão (preço), que não teve tempo limite. Nariz cutucando no outro buraco ("inativo") não teve consequências. As infusões foram administradas por uma bomba de seringa com um volume de 200 μl / kg (isto é, 30 μl para um rato 150 g) e uma velocidade de ∼12 μl / s. O número de toques no nariz e o número de infusões foram coletados pelo MED Associates Software Package Schedule Manager para Windows. A patência dos cateteres foi testada uma vez por rato com Brevital (5 mg / kg, iv) no final do experimento; ratos que não responderam ao anestésico foram imediatamente eliminados dos estudos. Um total de 18 de ratos 455 (∼4%) foi assim excluído dos estudos.
Experimento 1: diferenças de idade na aquisição da autoadministração
ShA.
Diferentes coortes de ratos foram autorizadas a auto-administrar salina ou cocaína (75-1200 μg / kg por infusão) para 1.5 h por dia para 7-10 d. Estas doses de cocaína são definidas como muito baixas (75 μg / kg por infusão), baixas (150 μg / kg por infusão), moderadamente baixas (300 μg / kg por infusão), moderadas (600 μg / kg por infusão) e altas (1200 μg / kg por infusão). Os adolescentes pré-púberes só foram testados com a dose moderadamente baixa (300 μg / kg por infusão). A aquisição do comportamento de auto-administração com cocaína na dose moderada (600 μg / kg por infusão) também foi testada em uma coorte separada de ratos com o objetivo de estabelecer um critério de aquisição.
LgA.
Para examinar a aquisição de medicamentos quando o acesso diário aos medicamentos foi prolongado, foi permitido que uma coorte separada de ratos auto-administrasse cocaína para 6 h diariamente a uma dose moderada (600 μg / kg por infusão) para 10 d.
Experimento 2: diferenças de idade na escalada da autoadministração de cocaína
Uma coorte separada de ratos foi inicialmente treinada para auto-administrar uma dose moderada de cocaína (600 μg / kg por infusão) para 4 d (duas vezes ao dia, durante oito sessões 1.5 h). São necessárias doses moderadas a altas para estabelecer escalonamento (Ahmed e Koob, 1998; Mantsch et al., 2004). Porque a ingestão em doses moderadas diferiu entre adolescentes e adultos (FIG. 1) e isso poderia influenciar a escalada subsequente, nós igualamos a quantidade de ingestão de cocaína através das eras durante a fase inicial de treinamento. Para tal, os ratos foram removidos das câmaras de auto-administração uma vez que atingiram as infusões 15 – 20, ou após um máximo de 3 h. Após a fase de treinamento, os ratos foram submetidos ao estudo de escalonamento. Para o estudo de escalonamento, os ratos foram testados 6 h diariamente (LgA) ou 1.5 h diariamente (ShA) para 12 d.
Experimento 3: diferenças de idade no consumo de cocaína em função do preço
Uma coorte separada de ratos foi autorizada a auto-administrar uma alta dose de cocaína (1200 μg / kg por infusão) por 1.5 h diariamente. Durante o primeiro 2 d, foi utilizado um FR1 (um punch de nariz é equivalente a uma infusão). A razão fixa (isto é, o preço) foi aumentada a cada dois dias (FR3, FR6, FR9, FR12 e FR24), de modo que os ratos completaram duas sessões a cada preço. A análise foi realizada na segunda sessão que os ratos completaram a cada preço. O número de auto-infusões (consumo) foi ajustado à curva de demanda exponencial estabelecida por Hursh e Silberberg (2008; Hursh e Roma, 2013): registro Q = log Q0 + k(e−α (Q0×C) - 1). Esta curva é usada para estimar o nível de “motivação” para consumir a droga (Hursh, 1993) e a forma como o consumo de cocaína resiste ao aumento do preço (ie, “elasticidade da procura de cocaína”) (Bickel et al., 2000). Assim, é considerado um bom método para avaliar a responsabilidade pelo abuso (Hursh, 1993). Q representa o consumo (número de auto-infusões) e Q0 é o nível de consumo ao menor preço possível. C representa o preço (ou seja, a relação), e k é definido para uma constante que representa a faixa estimada de consumo em unidades logarítmicas (k = 0.91 nestes estudos). α é denominado “valor essencial” e representa a elasticidade da demanda de cocaína. O comportamento é considerado “inelástico” quando o consumo é insensível ao preço (ou seja, o consumo é mantido apesar do aumento no preço) e muda para “elástico” quando o consumo é sensível ao preço (ou seja, o consumo diminui com o aumento do preço). Um declínio mais acentuado equivale a um comportamento mais elástico e um maior α (Hursh e Silberberg, 2008) em relação ao comportamento inelástico. Usando esta equação, podemos calcular Pmax, que é o preço pelo qual o comportamento muda de inelástico para elástico (Bickel et al., 2000).
Experimento 4: diferenças de idade nos níveis de cocaína e seus metabólitos
Uma coorte separada de ratos foi autorizada a auto-administrar uma dose moderada de cocaína (600 μg / kg por infusão) para 1.5 h por dia para 2 d. Estas sessões iniciais de autoadministração (dias 1 e 2) foram incluídas para minimizar quaisquer efeitos aversivos causados por infusões de cocaína não contingentes subsequentes (Twining et al., 2009). Em seguida, os ratos receberam infusões de cocaína 21 entregues por computador durante 1.5 h sessões diárias para o próximo 5 d. As infusões foram administradas em intervalos regulares, a cada 1.5 min para as três primeiras infusões e a cada 5 min para o resto. O objetivo deste projeto foi imitar uma sessão de auto-administração, garantindo a mesma exposição à cocaína entre os grupos. No dia do teste (dia 7), os ratos foram decapitados 2 min após receberem sua última infusão de cocaína. O sangue do tronco foi coletado em tubos 5 ml contendo fluoreto de sódio (10 mg) e oxalato de potássio (8 mg); os tubos foram então armazenados a −20 ° C. Após extração e remoção do cerebelo, os cérebros foram congelados em gelo seco e armazenados a −80 ° C. As amostras foram enviadas para o Centro de Toxicologia Humana da Universidade de Utah, onde a cocaína e os metabólitos (benzoilecgonina, éster etílico de ecgonina, norcocaína) foram medidos por cromatografia líquida - espectrometria de massa em tandem (Lin et al., 2001, 2003).
Na Vivo registro extracelular de neurônios de dopamina VTA
Uma coorte separada de ratos foi anestesiada com hidrato de cloral (400 mg / kg, ip). Uma veia lateral da cauda foi canulada para administração intravenosa de anestésico ou drogas adicionais. Os ratos foram colocados num aparelho estereotico (David Kopf Instruments). A temperatura corporal foi monitorada por um termômetro retal (Medline Industries) e mantida a 37 ± 0.5 ° C com uma almofada de aquecimento (Fintronics). Nós monitoramos a profundidade da anestesia, garantindo ausência de reação à pinça da pata traseira e assegurando as taxas respiratórias de 60 – 80 respirações / min para adolescentes e 52 – 72 respirações / min para adultos. Em alguns experimentos, medidas do estado de sono-vigília foram coletadas com eletroencefalogramas corticais para assegurar ainda mais um estado estável de anestesia. Um eletrodo de vidro foi retirado de uma pipeta de vidro de diâmetro externo 2-mm, com um extrator de eletrodo vertical (Narishige PE-2) e quebrado sob um microscópio para um diâmetro de ponta de 1-2 μm. O eletrodo foi preenchido com 1% fast green dye (Thermo Fisher Scientific) numa solução 2 m NaCl. A impedância do eletrodo foi 1.5 – 2.1 MΩ medida em 135 Hz (Winston Electronics BL1000-B). Um orifício de perfuração foi perfurado acima do VTA (veja abaixo as coordenadas). O eletrodo foi abaixado 5 ou 6 mm ventral para a superfície cortical para adolescentes e adultos, respectivamente, e então avançou lentamente para a região dos corpos neuronais da dopamina com um microdrive hidráulico (David Kopf Instruments). Os eletrodos foram abaixados na região do VTA, ao longo de "faixas" pré-definidas (0.2 mm de distância); a área amostrada nos adultos foi 3.2 – 4.0 mm anterior ao lambda, 0.2 – 1.4 mm lateral da linha média e 7.5 – 8.5 mm ventral da superfície cortical para adultos. A área amostrada nos adolescentes foi 2.4 – 3.4 mm anterior ao lambda, 0.3 – 0.7 mm lateral da linha média e 7.5 – 8.5 mm ventral da superfície cortical. Estas coordenadas foram escalonadas para produzir locais de gravação final semelhantes, apesar das diferenças nos tamanhos cerebrais através das idades.
Durante o registro extracelular de neurônios dopaminérgicos, os sinais elétricos foram alimentados em um amplificador de alta impedância (Fintronics), bandpass filtrado em 400 e 500 Hz ou em 50 e 800 Hz, exibido em um osciloscópio (Tektronix R5110) e monitorado por um discriminador de janela e um amplificador de áudio (Grass AM8; Grass Instruments). As saídas digitais foram alimentadas através de uma interface (série Digidata 1200; Molecular Devices) para um computador pessoal executando o software AxoScope (Molecular Devices), que determinou a atividade de queima on-line e armazenou todos os dados para análise futura. Os dados armazenados foram analisados com um programa personalizado que determina as características de disparo.
Neurônios dopaminérgicos foram identificados por localização anatômica na ATV e segundo critérios fisiológicos padrão (Bunney et al., 1973) Resumidamente, esses critérios são os seguintes: uma forma de onda trifásica característica (+ / - / +) com uma longa duração de 2.5–3.5 ms medida do início ao fim usando filtros de 400–500 Hz ou> 1.1 ms do início ao mínimo de pico negativo usando filtros de 50–800 Hz. Os padrões de disparo também mostram baixas taxas de disparo espontâneo de 0.5-10 Hz (Grace e Bunney, 1984; Marinelli et al., 2006) com intermitências intermitentes, que são aglomerados de picos de alta frequência (Grace e Bunney, 1983). Estes critérios são ∼90% precisos na detecção de neurônios dopaminérgicos (Ingênuo e Graça, 2012) Para examinar as diferenças relacionadas à idade na atividade dos neurônios da dopamina, coletamos um máximo de três a quatro células por rato. Cada registro consistiu em pelo menos 3 minutos de atividade estável (variação <5%). Analisamos a taxa de disparo (picos ao longo do tempo) e o padrão de disparo. Para o último, a quantidade de atividade de explosão foi calculada como a porcentagem de picos emitidos em explosões sobre o número total de picos. Também calculamos a frequência de eventos de burst e as propriedades dos bursts (número de picos / burst e duração do burst em milissegundos).
No final da gravação, os ratos foram profundamente anestesiados com hidrato de cloral adicional. A posição da ponta do eletrodo foi marcada pela passagem de uma corrente catódica 28 μA através do eletrodo para ∼30 min. Isto depositou um ponto de tintura discreto. Os cérebros foram então removidos e armazenados em 10% Formalina até secções coronais em série (40 μm) serem cortadas num micrótomo de congelação (Leica Microsystems). As secções foram montadas e a colocação dos eléctrodos foi verificada por microscopia de luz utilizando atlas internos para ratos adolescentes e adultos com pesos equivalentes aos deste estudo. Até quatro células foram registradas por rato, e apenas a célula final em cada rato foi marcada por corante; as localizações das outras células foram extrapoladas com base na sua distância registada da célula final. Dada a diferença no tamanho do cérebro através das idades, usamos um fator de correção para extrapolar essas distâncias em adolescentes. Isso foi calculado pela comparação do comprimento, largura e altura do mesencéfalo entre os cérebros adolescentes e adultos. Os fatores de correção foram 1.14 para anteroposterior, 1.06 para mediolateral e 1.09 para dorsoventral. Verificamos então que todas as células estavam dentro da região dopaminérgica da ATV, mapeando-as em um atlas interno adicional mostrando regiões dopaminérgicas da ATV (coloração imuno-histoquímica para tirosina hidroxilase).
Efeitos de drogas que modificam a atividade dos neurônios dopaminérgicos na autoadministração de cocaína
Uma coorte separada de ratos foi autorizada a auto-administrar uma dose moderada de cocaína (600 μg / kg por infusão) para 1.5 h por dia para 6 d. Durante o primeiro 2 d, foi utilizado um FR1 (um punch de nariz equivale a uma infusão). Em seguida, o FR foi aumentado para 3 (três impulsos no nariz são equivalentes a uma infusão) para o próximo 4 d. Dez minutos antes do início da última sessão, os ratos receberam uma injeção de uma droga que aumentava ou diminuía a atividade do neurônio dopaminérgico mesencefálico, agindo sobre a dopamina D2autorreceptores de primeira classe (doravante denominado “D2 receptores ”). Especificamente, os ratos receberam o D2 agonista do receptor quinpirole [20 μg / kg, sc, uma dose seletiva de autorreceptor que diminui a atividade do neurônio dopaminérgico (Marinelli et al., 2003)], o D2 antagonista do receptor eticloprida [20 μg / kg, sc, uma dose que aumenta a actividade neuronal da dopamina (Marinelli et al., 2003)], ou solução salina (subcutânea) como controle. Dado que adolescentes e adultos apresentam sensibilidade semelhante de D2 receptores (McCutcheon et al., 2012), essas manipulações farmacológicas devem resultar em efeitos semelhantes na taxa de disparo de neurônios dopaminérgicos ao longo das idades.
Drogas
A cocaína HCl foi fornecida generosamente pelo Instituto Nacional sobre Abuso de Drogas ou comprada da Sigma-Aldrich e dissolvida em uma solução salina 0.9%; o pH da solução foi mantido em 6.5-7.0 com 0.1N NaOH. Brevital, cloridrato de quinpirole e cloridrato de eticlopride foram adquiridos à Henry Schein e dissolvidos em solução salina 0.9%. Isoflurano e solução salina 0.9% foram adquiridos à Butler Schein. O hidrato de cloral foi adquirido à Sigma-Aldrich e dissolvido em água desionizada.
análise estatística
Os "cutâneos" e infusões de nariz foram analisados com ANOVA usando, quando apropriado, os fatores de idade entre indivíduos (adolescentes vs adultos ou adolescentes pré-púberes, adolescentes e adultos), dose (salina vs cocaína) e condição de acesso (ShA vs LgA), e os fatores de buraco intra-sujeito (ativo vs inativo), dias de treinamento (diferentes durações de acordo com o experimento), taxa fixa (FR1, FR3, FR6, FR9, FR12 e FR24) e ponto de tempo (pré-tratamento vs. pós tratamento). O teste de Newman-Keuls foi usado para post hoc análises. A proporção de ratos que atingiu a aquisição foi avaliada com o teste exato de Fisher. A atividade do neurônio da dopamina foi analisada com Student's t teste (adolescentes vs adultos). Os níveis sanguíneos e cerebrais de cocaína e seus metabólitos também foram analisados com t teste (adolescentes vs adultos) a menos que as amostras estivessem abaixo do limiar de detecção; neste caso, usamos o de Mann-Whitney U teste (adolescentes vs adultos). Os dados acima foram analisados com Statistica (StatSoft). A elasticidade da demanda foi analisada com o Prism 6 (GraphPad Software). Diferenças nos valores da curva de demanda exponencial Q0 e α foram analisados por meio de F teste (Cassidy e Dallery, 2012). O nível de significância foi 0.05 para todos os testes.
Consistentes
Auto-administração de cocaína
Experimento 1: diferenças de idade na aquisição da autoadministração
ShA.
Comparamos o comportamento de autoadministração de solução salina e cinco doses de cocaína. Para todas as doses, a ingestão de cocaína estabilizou-se após 2 d de auto-administração de cocaína (dados não mostrados); portanto, os perfis de aquisição mostrados Figura 1A inclua apenas dados do dia 3 em diante.
Aquisição de comportamento de auto-administração de cocaína através de doses de cocaína. AConsumo de soro fisiológico ou cocaína muito baixo (75 μg / kg por infusão), baixo (150 μg / kg por infusão), moderadamente baixo (300 μg / kg por infusão), moderado (600 μg / kg por infusão), ou dose elevada (1200 μg / kg por infusão) durante ShA diário (1.5 h). Cada ponto representa a média ± SEM de cada grupo em cada uma das sessões de auto-administração do 1.5 h. Adolescentes (n = 6, 8, 8, 16, 20 e 12) e adultos (n = 6, 8, 9, 11, 18 e 13) em doses de 0, 75, 150, 300, 600 e 1200 μg / kg por infusão, respectivamente; n = 14 para adolescentes pré-púberes na dose de 300 μg / kg por infusão. B, Aquisição de auto-administração de cocaína em várias doses de cocaína em adolescentes em relação a adultos. Cada ponto representa a média ± SEM dos últimos dias de auto-administração de 3 nas doses indicadas A.
As Figura 1A mostra, adolescentes e adultos auto-administraram quantidades similares de solução salina F(1,10) = 0.01, ns), cocaína a uma dose muito baixa (75 μg / kg por infusão, efeito da idade, F(1,14) = 0.03, ns) e cocaína em altas doses (1200 μg / kg por infusão, efeito da idade, F(1,23) = 0.22, ns). Os adolescentes auto-administraram mais cocaína que os adultos em dose baixa (150 μg / kg por infusão, efeito da idade, F(1,15) = 11.27, p <0.01), dose moderadamente baixa (300 μg / kg por infusão, efeito da idade, F(2,38) = 9.85, p <0.001), e uma dose moderada (600 μg / kg por infusão, efeito da idade, F(1,36) = 19.83, p <0.001). Ratos pré-púberes também foram testados na dose moderadamente baixa (300 μg / kg por infusão). A ingestão diferia de acordo com a idade (efeito da idade, F(2,38) = 2.85, p <0.001). Especificamente, adolescentes pré-púberes e adultos mostraram ingestão semelhante de cocaína (ns), enquanto adolescentes mostraram maior ingestão do que adolescentes pré-púberes e adultos (p <0.001). Figura 1B mostra a ingestão média para cada dose, ao longo do último 3 d de auto-administração em cada dose. Comparações diretas em grupo não foram feitas porque diferentes doses foram testadas em experimentos separados, ao longo de vários meses. A dose mais baixa (75 μg / kg) não foi incluída porque as médias do grupo foram distorcidas por um rato adolescente e um rato adulto exibindo quantidades muito altas de ingestão de droga, como acontece frequentemente com doses muito baixas. A figura ilustra a curva dose-resposta invertida clássica em U para a auto-administração de cocaína (Lynch e Carroll, 2001) em ambos os grupos etários.
Em seguida, examinamos se os adolescentes adquirem autoadministração mais rapidamente que os adultos, examinando a proporção de ratos que atingiram a aquisição da autoadministração de cocaína e o número de dias necessários para atingir a aquisição. Para realizar este experimento, estabelecemos um critério de aquisição como proposto por Mitchell et al. (2005) usando o vale da distribuição bimodal de respostas no dispositivo ativo, acumulado em todas as sessões de autoadministração. O cocho representa um ponto de mudança de comportamento, pelo qual os ratos que respondem menos que o valor mínimo ainda não aprenderam a relação entre picadas no nariz e recompensa, enquanto os ratos que respondem mais do que o valor mínimo adquiriram o comportamento de autoadministração. Usamos uma grande coorte separada de ratos (adolescentes, n = 55; adultos, n = 58), em que os adolescentes voltaram a apresentar maior consumo que os adultos (FIG. 2A; efeito de idade, F(1,111) = 26.89, p <0.001). Os adultos mostraram uma distribuição bimodal de cutucadas no nariz, com uma depressão em 15 cutucadas no nariz. Em contraste, os adolescentes não apresentaram uma distribuição bimodal, porque careciam de altas proporções de taxas de resposta baixas (FIG. 2C), sugerindo uma aquisição mais rápida da auto-administração. De fato, usando o critério de aquisição das infusões de 15, os adolescentes mostraram uma taxa de aquisição mais rápida e maior que os adultos (FIG. 2B; Exato de Fisher, bicaudal, p = 0.001). Além disso, no último dia, 29% dos adultos não preencheram os critérios de aquisição, em oposição a apenas 5% em adolescentes. Portanto, os adolescentes eram mais propensos do que os adultos a adquirir autoadministração de cocaína e adquiri-la mais rapidamente.
Padrão de aquisição de auto-administração de cocaína em dose moderada (600 μg / kg por infusão) durante ShA (1.5 h). AIngestão na coorte utilizada para fins de estabelecimento dos critérios de aquisição. Cada ponto representa a média ± SEM de cada grupo em cada uma das sessões de auto-administração do 1.5 h. Inset, registros de infusão representativos de um adolescente e um rato adulto sobre uma sessão de auto-administração 1.5 h. BTaxa de aquisição de auto-administração de cocaína. As linhas representam a porcentagem de ratos que preencheram os critérios de aquisição. CDistribuição de "nose pokes" no orifício ativo durante a aquisição da autoadministração de cocaína. O número de cutucadas no nariz de todos os ratos e todas as sessões são agrupadas em intervalos de 5. Barras são o número de avanços de furos ativos em cada intervalo de caixa específico. Adolescentes, n = 55; adultos, n = 58.
LgA.
Para garantir que as diferenças na ingestão de cocaína não fossem atribuíveis ao tempo de amostragem insuficiente, também comparamos o comportamento de aquisição de ratos adolescentes versus adultos durante a LgA com a autoadministração de cocaína. Como Figura 3 mostra, os adolescentes mostraram maior ingestão de cocaína em comparação com adultos em um procedimento LgA (6 h sessões) (efeito da idade, F(1,19) = 25.45, p <0.001; efeito da sessão, F(9,171) = 9.89, p <0.001; idade × interação da sessão, F(9,171) = 3.41, p <0.001).
Aquisição do comportamento de auto-administração de cocaína a uma dose moderada (600 μg / kg por infusão) durante a LgA (6 h). Cada ponto representa a média ± infusões SEM de cada grupo em cada uma das sessões de auto-administração do 6 h. Adolescentes, n = 9; adultos, n = 12.
Experimento 2: diferenças de idade na escalada da autoadministração de cocaína
Para equalizar a ingestão entre os grupos, durante as sessões de treinamento que precederam o teste de escalonamento, a ingestão foi limitada a infusões 15-20 por sessão (FIG. 4A; efeito de idade, F(1,18) = 2.56, ns; efeito de sessão, F(7,126) = 3.53, p <0.01; idade × interação da sessão, F(7,126) = 0.39, ns). Durante estas sessões de treino, os adolescentes foram mais rápidos do que os adultos a atingir as infusões 15-20 (FIG. 4A, inset; t(20) = −2.92, p <0.01). Os ratos foram então divididos em grupos ShA e LgA, com ingestão semelhante durante o treinamento (efeito de condição de acesso, F(1,18) = 0.006, ns; interação idade × grupo, F(1,18) = 0.12, ns).
Escalação da auto-administração de cocaína a uma dose moderada (600 μg / kg por infusão). A, Sessões restritas de treinamento em que todos os grupos estavam limitados a auto-administrar infusões 15-20 por sessão, duas vezes por dia para 4 d, com cada sessão com duração máxima de 3 h. Inserção, Tempo necessário para chegar às infusões 15 – XUMX por sessão (barra preta, adolescentes; barra branca, adultos). B, Intake durante as sessões 6 h LgA. C, Entrada durante 1.5 h no grupo ShA e para o primeiro 1.5 h no grupo LgA. Cada ponto representa a média ± infusões SEM de cada grupo em cada sessão de auto-administração. Adolescentes LgA, n = 5; adolescentes ShA, n = 5; adultos LgA, n = 6; e adultos ShA, n = 6. *p <0.05; **p <0.01; ***p <0.001 em comparação com o dia 1.
Primeiro analisamos a ingestão sobre 6 h nos grupos LgA. Como Figura 4B mostra, os adolescentes tomaram mais cocaína do que os adultos em geral (efeito da idade, F(1,9) = 12.27, p <0.01); ingestão mudou ao longo do tempo (efeito da sessão, F(11,99) = 6.76, p <0.001), e a relação entre os grupos de idade também mudou ao longo do tempo (idade × interação da sessão, F(11,99) = 8.31, p <0.001). Na verdade, o aumento da ingestão de cocaína foi observado em adolescentes (efeito da sessão em adolescentes, F(11,44) = 3.4, p <0.002), mas não em adultos (efeito da sessão em adultos, F(11,55) = 1.2, ns). Especificamente, a ingestão de cocaína em adolescentes começou a aumentar a partir da sessão 4 (p <0.05 em comparação com a sessão 1) e continuou a aumentar depois disso (todos p valores <0.01). Pelo contrário, a ingestão de cocaína em adultos nunca aumentou (ns para todas as sessões vs sessão 1).
Em seguida, comparamos o escalonamento sob as condições ShA e LgA analisando a ingestão do primeiro 1.5 h de cada sessão de ambos os grupos de ratos (Ahmed e Koob, 1998); isso foi feito com a idade e a condição de acesso como fatores entre os sujeitos e a sessão como fator dentro do sujeito. Como Figura 4C mostra, novamente, que os adolescentes consumiram mais cocaína do que os adultos em geral (efeito da idade, F(1,18) = 13.04, p <0.001); ingestão mudou ao longo do tempo (efeito da sessão, F(11,99) = 3.54, p <0.001), e a relação entre grupos de idade e condição de acesso também mudou ao longo do tempo (idade × interação da sessão, F(11,198) = 4.55, p <0.001; condição de acesso × interação da sessão, F(11,198) = 1.84, p <0.05). A análise subsequente de cada grupo (separados por idade e condição de acesso) revelou um efeito principal da sessão apenas em ratos adolescentes sob condições de LgA (LgA adolescente, F(11,44) = 3.38, p <0.01; adulto LgA, F(11,55) = 1.20, ns; adolescente ShA, F(11,44) = 1.78, ns; ShA adulto, F(11,55) = 1.65, ns). Post hoc testes mostraram que, para adolescentes com LgA, a ingestão aumentou da sessão 8 em relação à sessão 1 (p <0.05). Assim, mesmo quando apenas as primeiras 1.5 h de teste foram consideradas, o aumento da ingestão de cocaína foi observado em adolescentes com LgA, mas não em adolescentes com ShA ou em adultos sob condições de ShA ou LgA.
Experimento 3: diferenças de idade no consumo de cocaína em função do preço
As Figura 5A mostra, adolescentes nariz cutucou mais do que adultos por cocaína em uma dose alta (1200 μg / kg por infusão). Para o buraco ativo, a resposta aumentou à medida que o requisito FR (ou seja, o preço) aumentava (efeito de relação, F(4,68) = 15.55, p <0.001), e isso ocorreu mais para adolescentes do que para adultos (FIG. 5; efeito de idade, F(1,17) = 11.38, p <0.01; interação idade × proporção, F(4,68) = 2.85, p <0.05). Em particular, os adolescentes responderam mais do que os adultos a preços elevados (FR6, p <0.01; FR12, p <0.05; e FR24, p <0.05), mas não a preços baixos (FR1 e FR3, ns). A resposta do buraco inativo não mudou conforme a proporção aumentou (efeito da proporção, F(4,68) = 1.77, ns) em qualquer faixa etária (efeito da idade, F(1,17) = 3.04, ns; interação idade x razão, F(4,68) = 0.41, ns). A discriminação entre o buraco ativo e inativo foi manifestada de forma robusta à medida que a proporção aumentava, com a discriminação se tornando aparente em um estágio mais precoce em adolescentes do que em adultos (efeito de buraco, F(1,17) = 63.09, p <0.001; relação x interação de buraco, F(4,68) = 21.10, p <0.001; proporção × furo × interação idade, F(4,68) = 3.71, p <0.01). Especificamente, os adolescentes discriminaram em FR6, FR12 e FR24 (p <0.05), enquanto os adultos discriminaram apenas no FR12 e FR24 (p <0.05).
Auto-administração de cocaína (1200 μg / kg por infusão) em função do preço. ANúmero de cutucadas quando o preço da cocaína aumenta, aumentando o FR para obter a droga. BConsumo de cocaína (número de auto-infusões) em função do preço (ou seja, razão), plotado em escala logarítmica e ajustado de acordo com a equação de demanda exponencial. Q0, O nível de consumo ao menor preço; α, elasticidade da demanda de cocaína; Pmax, o preço pelo qual o comportamento muda de inelástico para elástico. R2, o quadrado do coeficiente de correlação (ou seja, o coeficiente de determinação) para o ajuste da curva. Cada ponto representa os valores médios ± SEM de cada grupo no segundo dia para cada razão. Adolescentes, n = 7; adultos, n = 12. *p <0.05; **p <0.01 em comparação com adultos.
Analisamos a maneira pela qual o consumo (ou seja, o número de auto-infusões) varia em função do preço (ou seja, razão), ajustando os dados à curva de demanda exponencial estabelecida por Hursh e Silberberg (2008). Dados de adolescentes e adultos se encaixam bem na curva (R2 = 0.94 para adolescentes; R2 = 0.96 para adultos), e os valores dessas curvas são mostrados em Figura 5B. Q0 (consumo máximo ao menor preço) foi semelhante entre as idades (F(1,5) = 0.001, ns). O consumo diminuiu em função do preço, e o declínio foi menos acentuado em adolescentes versus adultos. Ou seja, os adolescentes tinham α menor que os adultos (F(1,5) = 10.45, p <0.05), indicando que a demanda foi mais inelástica em adolescentes do que em adultos.
Experimento 4: diferenças de idade nos níveis de cocaína e seus metabólitos no cérebro
Houve uma tendência para os adolescentes terem níveis mais baixos de cocaína no sangue (923.24 ± 67.32 vs 1119.73 ± 66.94 ng / ml, t(9) = −2.05, p = 0.070) mas não no cérebro (5135.20 ± 281.25 vs 6947.00 ± 971.28 ng / g, t(9) = −1.64, ns). Verificou-se também uma tendência para os adolescentes terem níveis mais baixos do metabolito da cocaína benzoilecgonina no sangue (754.72 ± 81.09 vs 1086.70 ± 133.07 ng / ml, t(9) = −2.02, p = 0.074) e no cérebro (123.30 ± 13.80 vs 184.38 ± 25.15 ng / g, t(9) = −2.00, p = 0.076). Não houve diferenças significativas entre a idade e os níveis do metil-éster de ecgonina do metabolito da cocaína no sangue (105.84 ± 5.08 vs 87.27 ± 9.48 ng / ml, t(9) = 1.62, ns) ou cérebro (138.54 ± 9.62 vs 146.44 ± 5.36 ng / g, U(11) = 14.00, Z = −0.09, ns). Também não houve diferenças no metabolito norcocaína no sangue (8.28 ± 0.96 vs 11.77 ± 1.72, t(9) = −1.67, ns). Níveis de norcocaina no cérebro eram indetectáveis na maioria das amostras (dados não mostrados).
Na Vivo gravação extracelular de neurônios VTA
Em relação aos adultos, os adolescentes exibiram taxas de disparo mais elevadas de neurónios de VTA dopamina de ∼1 Hz (∼24%) (FIG. 6A; t(41) = 2.33; p <0.05). A quantidade de estouro foi semelhante ao longo das idades. Isso foi medido como a porcentagem de picos emitidos em rajadas (FIG. 6A; t(41) = 0.30; ns) e a frequência de eventos de rajada (0.46 ± 0.08 vs 0.51 ± 0.09 Hz, t(41) = −0.40; ns). No entanto, os adolescentes exibiram maiores eventos de explosão do que os adultos, com mais picos por explosão (FIG. 6A; t(41) = 2.28; p <0.05) e uma tendência para durações de burst mais longas (256.76 ± 35.12 vs 157.60 ± 33.40 ms, t(47) = 2.01, p = 0.051). Como Figura 6B mostra, a área do VTA que foi amostrada foi comparável através das idades (efeito da idade, F(1,41) = 2.71, ns; interação idade x estrutura, F(2,82) = 0.28, ns). As coordenadas (em milímetros) para adolescentes versus adultos foram as seguintes: anteroposterior, 3.57 ± 0.04 vs 3.66 ± 0.05; mediolateral, 0.84 ± 0.05 vs 0.97 ± 0.07; dorsoventral, 7.79 ± 0.05 vs 7.84 ± 0.04. Os resultados foram semelhantes se apenas a última célula gravada marcada com o corante verde rápido foi analisada (dados não mostrados).
AAtividade dos neurônios dopaminérgicos. Esquerda, taxa de disparo; meio, picos de ruptura (porcentagem); certo, picos por rajada. Cada barra vertical representa a média ± SEM de cada grupo. Adolescentes, n Células 24 de ratos 11; adultos, n = Células 19 de ratos 11. *p <0.05 em comparação com adultos. BLocalização de neurônios dopaminérgicos amostrados na ATV. As localizações (em milímetros) são ântero-posteriores a partir de lambda (AP), mediolateral a partir da linha média (ML) e dorsoventral da superfície do córtex (DV). Cada círculo / quadrado representa a localização de um único neurônio de dopamina. C, Imagens histológicas representativas de células representadas por quadrados em B. O posicionamento do eletrodo é marcado com uma seta preta. A linha preta é um marcador de referência e faz parte da peça ocular do microscópio.
Efeitos de drogas que modificam a atividade dos neurônios dopaminérgicos na autoadministração de cocaína
Testamos a relação entre a atividade do neurônio da dopamina e a autoadministração modificando farmacologicamente a atividade do neurônio da dopamina e examinando seu impacto na autoadministração de cocaína em dose moderada (600 μg / kg por infusão). Quinpirole, um D2 agonista do receptor, foi usado para diminuir a atividade neuronal, e eticlopride, um2 antagonista do receptor, foi usado para aumentar a atividade neuronalMarinelli et al., 2003). Os ratos foram primeiramente treinados em FR1 para 2 d (dados não mostrados); então eles foram treinados na FR3 por 4 dias adicionais. Os ratos foram então divididos em três grupos com ingestão de cocaína semelhante (efeito de drogas, F(2,61) = 2.08, ns) que foram programados para receber solução salina, quinpirole (0.2 μg / kg, sc) ou eticloprida (0.2 μg / kg, sc). Como mostrado em Figura 7, durante o pré-tratamento, as diferenças entre adolescentes e adultos na ingestão de cocaína foram mantidas em todos os grupos (efeito da idade, F(1,61) = 31.08, p <0.001; efeito da droga, F(2,61) = 2.08, ns; idade × interação medicamentosa, F(2,61) = 1.68, ns). Em seguida, comparamos o comportamento antes (pré-tratamento, média de 3 d antes do tratamento) versus após o tratamento (pós-tratamento). Isto foi feito usando o ponto de tempo (pré vs pós) como fator dentro do sujeito e idade (adolescentes vs adultos) e droga (salina, quinpirole, eticlopride) como entre os fatores do assunto. Comportamento alterado de acordo com a droga que foi administrada (droga × tempo de interação ponto: F(2,61) = 14,43, p <0.001) e a idade dos sujeitos (idade × interação de ponto no tempo, F(1,61) = 11.96, p <0.001; idade × droga × interação de ponto no tempo, F(2,61) = 6.84, p <0.01). Especificamente, o tratamento com solução salina não teve efeito em nenhum dos grupos de idade, de modo que os adolescentes mantiveram maior ingestão de cocaína do que os adultos (para pós-tratamento, adolescentes vs adultos, p <0.05; pré-tratamento vs pós-tratamento, ns). O quinpirol suprimiu a ingestão de cocaína em adolescentes, tornando os adolescentes "semelhantes a adultos" (para pós-tratamento, adolescentes vs adultos, ns; pré-tratamento de adolescentes vs adolescentes pós-tratamento, p <0.05). A eticloprida aumentou a ingestão de cocaína em adultos, tornando-os "semelhantes aos adolescentes" (para pós-tratamento, adolescentes vs adultos, ns; adultos pré-tratamento vs adultos pós-tratamento, p <0.001). Para garantir que o efeito do quinpirol não foi um artefato do comportamento basal elevado (pré-quinpirol) dos adolescentes, repetimos nossa análise após excluir três ratos adolescentes com ingestão basal elevada neste grupo. Os resultados foram semelhantes, mesmo com esses ratos removidos (dados não mostrados).
Autoadministração de cocaína em dose moderada (600 μg / kg por infusão) antes (Pré) e após (Pós) administração de drogas que modificam a atividade dos neurônios dopaminérgicos. Cada barra vertical representa a média ± infusões SEM / 1.5 h de cada grupo. Os valores pré são médios durante o 3 d antes da administração do fármaco. Os valores dos pós são imediatamente após a administração do medicamento. Adolescentes, n = 11, 12 e 11 para solução salina, quinpirole e eticlopride, respectivamente; adultos, n = 11 em cada grupo. *p <0.05; ***p <0.001 em comparação com adultos. #p <0.05; # # #p <0.001 em comparação com Pré.
Discussão
Nossos resultados mostram que, em relação aos adultos, os adolescentes apresentam maior consumo de cocaína, adquirem autoadministração de cocaína mais rapidamente, exibem aumento da ingestão de cocaína, trabalham mais duro pelo medicamento e são menos sensíveis a aumentos de preço (ou seja, são mais inelásticos) . Além disso, a autoadministração elevada de cocaína estava associada à atividade elevada dos neurônios da VTA dopamina e poderia ser revertida com quinpirole, uma droga que suprime a atividade desses neurônios.
Em comparação com adultos, os adolescentes apresentaram maior consumo de cocaína em doses baixas a moderadas (150-600 μg / kg por infusão). A ingestão elevada de cocaína foi observada quando os ratos receberam ShA ou LgA à cocaína, sugerindo que a diferença entre adolescentes e adultos não foi um artefato de tempo de amostragem insuficiente. Os nossos resultados estão de acordo com dois estudos que demonstram que os adolescentes se auto-administram mais cocaína do que os adultos a uma dose moderadamente baixa [400 μg / kg por perfusão (Anker e Carroll, 2010)] ou uma dose moderadamente elevada [800 μg / kg por perfusão (Schramm-Sapyta e outros, 2011)]. Estendemos este trabalho usando uma gama mais ampla de doses, o que nos permite determinar que os adolescentes são mais sensíveis que os adultos à cocaína. A aquisição de consumo de cocaína a doses baixas moderadas semelhantes pode ser utilizada para testar as diferenças de sensibilidade aos efeitos recompensadores da cocaína (Piazza et al., 1989).
As diferenças comportamentais foram específicas para a cocaína porque não havia diferenças de idade na resposta à solução salina. Da mesma forma, as diferenças não foram observadas em uma dose muito baixa de cocaína (75 μg / kg por infusão), que pode estar abaixo do limiar para os ratos adquirirem autoadministração. Na dose alta (1200 μg / kg por infusão), adolescentes e adultos não diferiram no consumo de cocaína. Isto era esperado porque as diferenças na sensibilidade às drogas não são observadas em doses tão altas (Piazza et al., 2000). Esse achado também é consistente com estudos que não mostraram maior consumo em adolescentes versus adultos que usaram altas doses de cocaína (Kantak et al., 2007; Kerstetter e Kantak, 2007).
Em humanos, sugere-se que o início da puberdade coincida com o início do abuso de substâncias (Patton e outros, 2004). Aqui, descobrimos que a elevação da auto-administração de cocaína ocorreu apenas em ratos adolescentes nos quais a puberdade ocorreu, não antes. Isso destaca a adolescência pós-puberal como uma “janela” vulnerável para a dependência de cocaína. Isso pode ajudar a explicar por que alguns estudos que utilizam ratos adolescentes mais jovens não encontraram diferenças de consumo entre adolescentes e adultos (Leslie et al., 2004; Belluzzi et al., 2005; Frantz et al., 2007; Kantak et al., 2007; Kerstetter e Kantak, 2007; Harvey e outros, 2009; Li e Frantz, 2009). Dissimilaridades em manipulações experimentais também poderiam levar a outras discrepâncias. Por exemplo, dois estudos que não encontraram diferenças na ingestão de cocaína por adolescentes e adultos (Leslie et al., 2004; Belluzzi et al., 2005) foram realizados durante a fase inativa, em vez da fase ativa, do ciclo claro / escuro. Além disso, nos estudos acima mencionados, os ratos foram alojados individualmente em vez do grupo alojado. Optamos por agrupar ratos adolescentes em casa porque a adolescência é caracterizada por fortes interações sociais e comportamento lúdico (Lança e freio, 1983; Vanderschuren et al., 1997; Douglas et al., 2004). Outro fator importante pode ser o desmame da idade, o que influencia os desfechos experimentais (Wiley e Evans, 2009). Ratos comprados através de fornecedores comerciais são desmamados a qualquer momento, de P17 a P24 (Harlan) ou P19 a P23 (Charles River). Nós solicitamos que o desmame ocorresse exatamente no P21 para evitar efeitos indesejados da variabilidade do desmame.
A ingestão de cocaína aumentou em adolescentes pós-púberes, mas não em adultos. O escalonamento modela um fenômeno em adictos quando o consumo de drogas transita do uso constante para o excessivo (Ahmed, 2011). Este tipo de comportamento é um marcador de dependência de drogas de acordo com o Manual Diagnóstico e Estatístico de Transtornos Mentais, Edição IV (Associação Americana de Psiquiatria 2000). Assim, uma maior escalada em adolescentes do que em adultos é um indicador adicional de maior dependência de dependência. Em consonância com isso, um estudo recente mostrou que adolescentes, mas não adultos, aumentaram a ingestão de cocaína ou metanfetamina (Anker et al., 2012; Zlebnik et al., 2012). Existem várias razões possíveis pelas quais não observamos a escalada em adultos. O fator mais provável é que o treinamento longo (∼10 d) seja necessário para o desenvolvimento subseqüente do escalonamento (Ahmed et al., 2000; Knackstedt e Kalivas, 2007; Ahmed, 2011). Dada a duração limitada da adolescência, ficamos confinados a um treinamento curto (4 d), que pode ter evitado a escalada em adultos. Além disso, o escalonamento é dependente da estirpe e da subcaptura (Freeman et al., 2009; Picetti e outros, 2010); é robusto em Long-Evans (Quadros e Miczek, 2009), Wistar (Ahmed e Koob, 1998), e ratos Sprague Dawley comprados de Harlan (Ferrario et al., 2005; Mantsch et al., 2008), mas parece menos robusto em ratos Sprague Dawley comprados em Charles River (Knackstedt e Kalivas, 2007; Kelamangalath e Wagner, 2010), que utilizamos neste estudo.
Outra característica do vício é que os dependentes gastam muito tempo e esforço para obter drogas (Associação Americana de Psiquiatria 2000) e que o seu consumo é insensível a aumentos de preço (Bickel et al., 2011). Nós modelamos isso medindo a quantidade de trabalho que os ratos fariam para obter cocaína sob um aumento progressivo no preço da cocaína (Griffiths et al., 1978; Risner e Silcox, 1981). Também avaliamos a maneira pela qual o consumo varia em função do preço ajustando nossos dados a uma curva de demanda exponencial (Bickel et al., 2000; Hursh e Silberberg, 2008). Nossos estudos mostram que os adolescentes pós-púberes trabalhavam mais que os adultos para obter cocaína. Além disso, o consumo de cocaína foi menos sensível a aumentos de preço (ou seja, seu comportamento era mais inelástico). Juntos, esses achados sugerem que os adolescentes exibem traços comportamentais de dependência.
Quais são os mecanismos que sustentam o aumento da dependência de dependência em adolescentes? O cérebro adolescente sofre extensas mudanças organizacionais e funcionais, incluindo mudanças no sistema dopaminérgico mesolímbico (Andersen et al., 1997; Lança, 2000; Wahlstrom et al., 2010). Mostramos anteriormente que a atividade dos neurônios da VTA dopamina atinge seu pico durante a adolescência (McCutcheon e Marinelli, 2009; McCutcheon et al., 2012). Aqui, reproduzimos essas descobertas usando uma subestação diferente de ratos (Crl: Sprague Dawley de Charles River no estudo atual vs Hsd: Sprague Dawley de Harlan no estudo anterior); Descobrimos que a atividade dos neurônios dopaminérgicos em ratos adolescentes é ∼24% maior que a atividade em adultos. Em outro modelo putativo de vulnerabilidade de dependência - alta resposta vs. baixa resposta a ratos - um aumento similar na atividade do neurônio dopaminérgico mostrou-se associado ao aumento do comportamento de autoadministração (Marinelli e Branco, 2000; McCutcheon et al., 2009). Essa atividade aumentada do sistema de dopamina pode predispor os adolescentes ao abuso de drogas (Doremus-Fitzwater e outros, 2010). Procuramos estabelecer a causalidade entre a ingestão de drogas e a atividade dos neurônios dopaminérgicos, manipulando a atividade neuronal da dopamina com um D2 agonista do receptor, para diminuir a atividade, ou um antagonista, para aumentar a atividade. Ao administrar essas drogas, invertemos as diferenças de idade na ingestão de cocaína, sugerindo que as diferenças comportamentais dependiam da atividade dos neurônios dopaminérgicos. Isso sugere um elo causal entre nossos achados neurofisiológicos e comportamentais e revela um possível mecanismo para alvos terapêuticos. A entrega sistêmica de agentes farmacológicos pode ter armadilhas; no entanto, escolhemos uma dose seletiva de autorreceptor, que age centralmente nos corpos neuronais da dopamina (Pucak e Grace, 1991). A dose que escolhemos é comparável com doses usadas por nós e por outros para produzir mudanças na ativação de neurônios dopaminérgicos, liberação de dopamina e comportamento (Robertson e outros, 1993; Marinelli et al., 2003; Zeeb et al., 2009). É improvável que a dose de quinpirole que usamos significativamente ativado pós-sináptico D2receptores de classe alta, porque a ativação desses receptores aumenta, ao invés de diminuir, a ingestão de drogas (Howell e outros, 1997).
Alguns estudos sugerem que os níveis de cocaína no cérebro são semelhantes entre adolescentes e adultos após o parto intraperitoneal ou intravenoso (Caster e outros, 2005; Frantz et al., 2007; Schramm-Sapyta e outros, 2011). Nossos resultados sugerem que os níveis de cocaína e cocaína são ligeiramente menores em adolescentes do que em adultos. No entanto, é improvável que as diferenças nos níveis de cocaína ou metabolismo sejam responsáveis pela maior ingestão de cocaína pelos adolescentes. Em relação aos adultos, os adolescentes apresentaram maior consumo de uma alta dose de cocaína quando o preço para obter a droga foi aumentado, mas tiveram consumo similar a um preço baixo (FR1). Qualquer aumento compensatório relacionado com o metabolismo na ingestão de cocaína teria sido visto a preços baixos e altos.
Mudanças maturacionais em medidas cognitivas e comportamentais também podem participar de diferenças relacionadas à idade na autoadministração de cocaína. Adolescentes são considerados “tomadores de risco” e mostram maior preferência e exploração de novos ambientes do que adultos (Douglas et al., 2003; Stansfield e Kirstein, 2006). Tem sido sugerido que o risco em adolescentes advém de um descompasso entre a busca de novidades e sensações (que aumenta na adolescência) e a autorregulação (que amadurece na idade adulta) (Steinberg, 2004). De forma semelhante, evidências convincentes sugerem que o refinamento do controle inibitório à medida que os animais amadurecem pode explicar o comportamento de risco reduzido (Ridderinkhof e van der Molen, 1997; Geier et al., 2010) e maior inibição comportamental (Sturman et al., 2010; Andrzejewski et al., 2011) durante a idade adulta do que durante a adolescência. Embora não tenhamos testado essas características aqui, esses fatores podem contribuir para o risco elevado de dependência em adolescentes.
Juntos, nossos achados mostram que os adolescentes pós-púberes são mais suscetíveis que os adultos às propriedades aditivas da cocaína. Além disso, essa elevada dependência de dependência na adolescência está associada à atividade aumentada dos neurônios da VTA dopamina e pode ser revertida por uma droga que suprime a atividade desses neurônios. Portanto, nossas descobertas fornecem informações sobre os mecanismos neurais da dependência de dependência de adolescentes, destacando os neurônios de dopamina como um elemento-chave do risco de dependência. Nossos resultados também indicam que a maior suscetibilidade à dependência de cocaína é um produto da neurobiologia adolescente e pode ser demonstrada na ausência de influências sociais e econômicas externas. Portanto, as estratégias terapêuticas que visam os fatores de risco biológicos durante a adolescência devem receber alta prioridade, porque a adolescência confere uma suscetibilidade tão forte ao comportamento aditivo.
Notas de rodapé
- Recebido em março 8, 2012.
- Revisão recebida em dezembro 28, 2012.
- Aceito janeiro 26, 2013.
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Este trabalho foi apoiado pelo Instituto Nacional de Saúde Grant R01DA020654. Agradecemos Mitch Beales e Lorissa Lamoureux pela assistência técnica, o Dr. Serge Ahmed por contribuições úteis sobre os procedimentos de encaminhamento, e o Dr. Robert Messing por comentários úteis sobre este manuscrito. Agradecemos ao Dr. Dave Moody e ao pessoal do Centro de Toxicologia Humana da Universidade de Utah pela análise dos níveis de cocaína no cérebro, com o apoio do N01DA-9-7767 do National Institute on Drug Abuse. Agradecemos ao Dr. Pete Roma dos Institutos de Recursos Comportamentais (www.ibrinc.org) por sua assessoria na análise de dados utilizando o Modelo Exponencial de Demanda.
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Os autores declaram não haver interesses financeiros concorrentes.
- A correspondência deve ser endereçada a Michela Marinelli, Departamento de Farmacologia Celular e Molecular, Universidade Rosalind Franklin de Medicina e Ciência, Escola de Medicina de Chicago, 3333 Green Bay Road, Norte de Chicago, IL 60064. [email protected]
- Copyright © 2013 os autores 0270-6474 / 13 / 334913-10 $ 15.00 / 0
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