Krátka prerušovaná kokaínová samospráva a abstinencia senzibilizujú účinky kokaínu na transportér dopamínu a zvyšuje vyhľadávanie liekov (2014)

neuropsychofarmakologie, 2015 Feb; 40 (3): 728 – 735.

Publikované online 2014 október 8. Hotovo 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 a Sara R Jones^2,^*

abstraktné

Aj keď sa tradičné modely senzibilizácie, ktoré vedú k zvýšeniu lokomotorického správania vyvolaného kokaínom a pretečeniu dopamínu (DA) po opakovaných injekciách kokaínu dodávaných experimentátorom, často používajú ako model na štúdium závislosti na drogách, podobné účinky sa po kokaíne dajú len ťažko demonštrovať. samospráva. Nedávno sme ukázali, že prerušovaný prístup (IntA) k kokaínu môže mať za následok zvýšenú potenciu kokaínu v transportéri DA (DAT); tradičné paradigmy senzibilizácie však často vykazujú zosilnené účinky po obdobiach odstúpenia / abstinencie. Preto sme určili časový priebeh senzibilizácie indukovanej IntA skúmaním účinkov 1 alebo 3 dní IntA, ako aj periódy abstinencie za 7 na funkciu DA, potenciu kokaínu a posilnenie. Tu dokazujeme, že účinnosť kokaínu sa zvyšuje už po 3 dňoch IntA a po abstinencii sa ďalej zvyšuje.

Navyše, IntA plus abstinencia produkovala väčšie evokované uvoľňovanie DA v prítomnosti kokaínu v porovnaní so všetkými ostatnými skupinami, čo demonštruje, že po abstinencii je schopnosť kokaínu zvyšovať uvoľňovanie DA a inhibovať absorpciu na DAT, dva samostatné mechanizmy na zvyšovanie hladín DA, sú vylepšené. Nakoniec sme zistili, že senzibilizácia DA systému vyvolaná IntA mala za následok zvýšenú posilňujúcu účinnosť kokaínu, čo bol účinok, ktorý sa zosilnil po 7-dňovom období abstinencie. Tieto výsledky naznačujú, že senzibilizácia systému DA môže mať dôležitú úlohu v počiatočných štádiách zneužívania drog a môže viesť k zvýšenému hľadaniu a užívaniu drog, ktoré charakterizuje prechod k nekontrolovanému užívaniu drog. Údaje o ľuďoch naznačujú, že prerušovanosť, senzibilizácia a obdobia abstinencie majú neoddeliteľnú úlohu v procese závislosti, čo zdôrazňuje dôležitosť využívania predklinických modelov, ktoré integrujú tieto javy, a naznačuje, že paradigmy IntA môžu slúžiť ako nové modely závislosti od človeka.

ÚVOD

Ukázalo sa, že opakované užívanie drog u ľudí vedie k senzibilizácii voči narážkam na predpovedanie dostupnosti drog a účinkov liekov, o ktorých sa predpokladá, že vedú k pokračujúcemu užívaniu drog, ktoré vedie k závislosti; Pochopenie neurochemického procesu, ktorý sprostredkúva toto správanie, teda môže poskytnúť dôležité informácie o mechanizmoch, ktoré riadia proces závislosti (Vezina a Leyton, 2009). Hlodavské modely senzibilizácie boli navrhnuté ako translačný model závislosti (Robinson a Becker, 1986; Príspevok, 1980), ale tieto paradigmy využívajú nepodmienené formy podania a neurochemická senzibilizácia sa ťažko dokázala s kontingentnými paradigmami, ako je intravenózna samoaplikácia, ktorá lepšie modeluje vzory zneužívania ľudí. Napríklad sa preukázalo, že samopodávanie kokaínu s predĺženým prístupom opakovane znižuje potenciu kokaínu na dopamínovom transportéri (DAT) a spôsobuje sprievodnú behaviorálnu toleranciu (Calipari et al, 2013a, 2013b, 2013c, 2013d; Calipari et al, 2014a, 2014b; Ferris et al, 2011, 2012, 2013, 2013b; Oleson et al, 2011; Hurd et al, 1989). Behaviorálne a neurochemické následky vystavenia kokaínu závisia od mnohých faktorov vrátane frekvencie podávania, intermittencie a abstinencie (Jones et al, 1996: Vezina a Leyton, 2009; Bouayad-Gervais et al, 2014; Calipari et al, 2013a), čo vedie k nedávnej práci so samosprávou s prerušovaným prístupom (IntA) na preskúmanie senzibilizovaných účinkov kokaínu (Calipari et al, 2013d; Izba et al, 2012).

IntA je nová paradigma samoaplikácie, ktorá obmedzuje príjem kokaínu na krátke (5 min.) Prístupové periódy každých 30 min.Izba et al, 2012). Nedávno sa preukázalo, že látka IntA spôsobuje senzibilizáciu účinkov kokaínu na DAT, čo je prvýkrát, čo bola pri náhodnom podaní pozorovaná senzibilizácia účinkov kokaínu na DAT (Calipari et al, 2013d). Aj keď táto práca ukázala, že k senzibilizácii kokaínových účinkov pri DAT došlo 24 h po 14-dňovej IntA, je potrebné určiť časový profil týchto účinkov. Ďalej, v tradičných paradigmách kokaínu dodávaných experimentátormi, intermittencia a deprivácia sú dôležitými aspektmi procesu senzibilizácie a senzibilizované kokaínové reakcie sa často nevyjadrujú až po období abstinencie (Pierce a Kalivas, 1997; Robinson a Becker, 1986; Príspevok, 1980). Je teda možné, že zvýšenie potencie kokaínu, ku ktorému dôjde bezprostredne po IntA, sa môže počas abstinencie inkubovať.

Cieľom tejto štúdie bolo určiť časový profil senzibilizácie účinkov kokaínu na DAT počas počiatočných štádií samoaplikácie IntA, vyhodnotiť účinky obdobia abstinencie na potenciu kokaínu a zvyšujúcu sa účinnosť kokaínu. Tu dokazujeme, že IntA vedie k senzibilizácii kokaínovej sily a dopamínovej (DA) signalizácie (Calipari et al, 2013a, 2013d). Tieto účinky boli pozorovateľné už po 3 dňoch expozície samoaplikovaniu kokaínom IntA a 7-dňové obdobie abstinencie viedlo k ďalšej senzibilizácii účinkov kokaínu. Neurochemické zmeny boli sprevádzané zmenami v správaní, kde sa po abstinenčnom období zvýšilo zosilnenie účinnosti kokaínu vyvolané IntA. Tu ukážeme, že senzibilizácia vyvolaná IntA je charakteristická pre mnohé behaviorálne a neurochemické dôsledky závislosti u ľudí, čo naznačuje, že modely IntA môžu slúžiť ako ideálny model na štúdium zmien, ku ktorým dôjde počas prechodu na závislosť od kokaínu.

MATERIÁLY A METÓDY

zver

Samce potkanov Sprague-Dawley (375 – 400 g; Harlan Laboratories, Frederick, Maryland), udržiavané na cykle 12: 12 h spätného svetla a tmy (0300 hodiny zhasnuté; 1500 hodiny zapnuté) s jedlom a vodou podľa chuti.

Self-Administration

Potkany sa anestetizovali a im sa implantovali chronické zavedené jugulárne katétre, ako už bolo opísané (Calipari et al, 2013d). Zvieratá boli chované jednotlivo a všetky relácie sa konali v domácej klietke počas cyklu aktívny / tmavý (0900 – 1500 hodín). Zvieratá podstúpili tréningové paradigma, v rámci ktorého dostali zvieratá prístup podľa plánu s pevným pomerom jedna (FR1) k páke s párom kokaínu, ktorá po odpovedi iniciovala intravenóznu injekciu kokaínu (0.75 mg / kg, infúzia cez 4). Po každej odpovedi / infúzii bola páka zatiahnutá a stimulačné svetlo bolo osvetlené po dobu 20-s. Tréningové stretnutia boli ukončené po maximálne 20 infúziách alebo 6 h, podľa toho, čo nastalo skôr. Kritériá pre získanie boli charakterizované injekciami 20-u podanými počas dvoch po sebe nasledujúcich dní s konzistentnými intervalmi medzi infúziami.

INTA

Počas každej relácie 6-h mali zvieratá prístup k kokaínu pre päťminútové chodníky 12 oddelené časovým limitom 25-minút. V rámci každej relácie 5-min neexistovali žiadne iné časové limity ako počas každej infúzie a zviera mohlo stlačiť páku podľa plánu FR1, aby dostalo infúziu kokaínu 1 (0.375 mg / kg / inf). Zvieratá dostali 1 alebo 3 po sebe idúce dni po podaní IntA pred voltametriou alebo prahovými pokusmi. Samostatná skupina zvierat podstúpila 3 dni samostatného podávania IntA, po ktorých nasledovalo obdobie 7-dňovej abstinencie, počas ktorého nemali prístup k páke samo-podávania.

Riadenie

Všetky zvieratá sa porovnávali s kontrolnými zvieratami, ktoré podstúpili chirurgický zákrok s katétrom a žili v rovnakých podmienkach ako zvieratá, ktoré si podávali samy.

In vitro voltammetry

Zvieratá boli usmrtené pre experimenty s cyklickou voltametriou s rýchlym skenovaním ráno po záverečnej relácii samo-podania (xNUMX h) alebo siedmy deň abstinencie. Tkanivo bolo pripravené tak, ako bolo opísané vyššie (Calipari et al, 2013b; Siciliano et al, 2014). Do jadra NAc sa umiestnili mikroelektródy z uhlíkových vlákien (Goodfellow Corporation, Coraopolis, PA) (dĺžka 100 - 200 μM, polomer 7 μM) a bipolárna stimulačná elektróda. Uvoľňovanie DA bolo vyvolané jediným elektrickým impulzom (350 μA, 4 ms, jednofázový) aplikovaným na tkanivo každých 5 min. Extracelulárny DA bol zaznamenaný použitím trojuholníkového tvaru vlny (-0.4 až + 1.2 na -0.4 V vs Ag / AgCl, 400 V / s). Keď bola extracelulárna odpoveď DA stabilná, na mozgový rez sa kumulatívne aplikoval kokaín (0.03 – 30 μmol / l). Na vyhodnotenie kinetiky DA a drogovej sily sa evokované hladiny DA modelovali pomocou kinetiky Michaelisa – Mentena. Pre krivky závislosti koncentrácie na kokaíne, pribl. K_m, miera zjavnej afinity k DAT, sa použila na stanovenie zmien v schopnosti kokaínu inhibovať vychytávanie DA.

Prah

U samostatnej skupiny zvierat sa použil prahový postup na stanovenie zmien vyvolaných IntA pri samoinjekcii kokaínu. Prah postupu bol uskutočňovaný pred IntA a potom znova po 3 dňoch IntA alebo po 3 dňoch IntA a 7-dennej abstinenčnej perióde. Prahový postup je behaviorálny ekonomický prístup k hodnoteniu užívania drog, ich vyhľadávaniu a posilňovaniu účinnosti. Prah postupu spočíva v tom, že sa potkanom umožní prístup k zostupnej sérii jednotkových dávok kokaínu 11, 421, 237, 133, 75, 41, 24, 13, 7.5, 4.1 a 2.4 μg / injekcia, ktoré sú k dispozícii podľa plánu FR1.3. výstuže. Každá dávka je k dispozícii pre 1 min, pričom každý kôš je prezentovaný postupne počas relácie 10-min. Zvieratá vykonávali tento postup po sebe nasledujúce dni 110 a reakcia sa spriemerovala na odvodenie použitých hodnôt. Po dokončení postupu sa vytvorí krivka závislosti reakcie na dávke v priebehu relácie, znázornená na obrázku 3a. Počas počiatočných zásobníkov postupu, keď je dávka vysoká, je zviera schopné získať preferovanú úroveň príjmu kokaínu s minimálnou odozvou. Keď sa dávka znižuje v zásobníkoch, zviera musí zvyšovať reakciu, aby sa udržal stabilný príjem, až kým sa dávka nestane natoľko nízka, že nie je možné udržať preferované hladiny kokaínu a klesá odozva. Posuny v reakcii na krivku závislosti dávka-odozva sa môžu analyzovať pomocou princípov behaviorálnej ekonomiky, ako je opísané nižšie.

Na určenie parametrov maximálnej zaplatenej ceny sa použila ekonomická analýza správania (P_max) a spotreba za minimálne obmedzujúcu cenu (Q₀), ako je opísané vyššie (Oleson et al, 2011; Oleson a Roberts, 2009; Oleson a Roberts, 2012). stručne povedané, P_max a Q₀ hodnoty boli odvodené matematicky pomocou krivky dopytu. Krivky dopytu sa generovali príjmom jednotlivých zvierat prispôsobených krivkám pomocou rovnice: log (Q) = Log (Q₀)+k × (e-α × Q₀ × C−1) (Hursh a Silberberg, 2008; Christensen et al, 2008). V tejto rovnici P_max bola stanovená ako jednotková cena, pri ktorej je prvý derivátový bod funkcie = −1 (Hursh a Winger, 1995). Hodnota k bol nastavený na 2 pre všetky zvieratá, zatiaľ čo Q₀ a α, ktoré predstavujú zrýchlenie funkcie v reakcii na meniacu sa cenu, sa podľa odhadu dosiahli čo najlepšie (Hursh a Silberberg, 2008; Christensen et al, 2008). Tieto opatrenia sú podrobne vysvetlené nižšie.

Q₀: Q₀ je miera preferovanej úrovne konzumácie kokaínu zvieratami. To sa dá merať, keď je dávka vysoká a kokaín je k dispozícii pri nízkej námahe alebo pri minimálne obmedzujúcej cene. Táto preferovaná úroveň spotreby je stanovená v prvých zásobníkoch prahovej procedúry.

P_max: Cena je vyjadrená ako odozvy emitované na získanie 1 mg kokaínu, čím sa dávka znižuje v každej po sebe idej koši prahového postupu, zvyšuje sa cena. Ako relácia pokračuje, zvieratá musia zvýšiť reakciu na aktívnu páku, aby sa udržal stabilný príjem. P_max je cena, pri ktorej zviera už nevydáva dostatok odpovedí na udržanie príjmu a klesá spotreba. Teda zvieratá s vyšším P_max zvýši odozvu na udržanie hladín kokaínu ďalej do krivky závislosti reakcie na dávke; inými slovami, zaplatia za kokaín vyššiu cenu. Predchádzajúca práca to dokázala P_max je vysoko korelovaný s bodmi zlomu v progresívnom pomere harmonogramu zosilnenia, čo potvrdzuje, že postup prahu presne hodnotí účinnosť zosilnenia (Oleson et al, 2011).

Výpočet K_i hodnoty

Inhibičné konštanty (K_i) boli stanovené vynesením lineárnych profilov koncentrácia-účinok a určením sklonu lineárnej regresie. K_i bola vypočítaná pomocou rovnice K_m/ Sklon.

štatistika

Graph Pad Prism (verzia 5, La Jolla, CA, USA) sa použil na štatistickú analýzu súborov údajov a vytvorenie grafov. Údaje sú uvedené ako priemer ± SEM a percento, pokiaľ nie je uvedené inak. Základné voltametrické údaje a K_i hodnoty boli porovnávané pomocou jednosmernej analýzy rozptylu (ANOVA). Keď sa dosiahli hlavné účinky (P<0.05), rozdiely medzi skupinami sa testovali pomocou Tukey post hoc test. Dáta o uvoľňovaní a údaje získané po perfúzii kokaínu boli podrobené obojsmernej ANOVA s experimentálnou skupinou a koncentráciou liečiva ako faktormi. Rozdiely medzi skupinami sa testovali pomocou Bonferroni post hoc test. Korelačné analýzy sa použili na vyhodnotenie asociácie uvoľňovania DA v prítomnosti liečiva s účinnosťou kokaínu, merané oboma aplikáciami. K_m a K_i. Na meranie sily korelácie boli použité Pearsonove korelačné koeficienty. P_max a Q₀ hodnoty sa analyzovali pred a po IntA sa porovnali pomocou spárovaného Studenta t-test. všetko p-hodnoty <0.05 sa považovali za štatisticky významné.

VÝSLEDKY

Zvýšená stimulovaná verzia DA a V_max po 3-dennej IntA sú rozšírené o obdobie abstinencie

Jednocestná ANOVA indikovala hlavný účinok skupiny s vlastným podávaním na stimulované uvoľňovanie DA (F_{3, 27}= 6.17, p<0.01; Obrázok 1a). Aj keď uvoľňovanie nebolo významne zvýšené po 1 alebo 3 dňoch po samopodávaní kokaínu IntA, Tukey post hoc analýza odhalila, že stimulované uvoľňovanie bolo zvýšené po 3-dennej IntA s 7-dennou abstinenciou v porovnaní s kontrolami (q= 5.24, p<0.01), 1 deň IntA (q= 4.99, p<0.01) a 3 dni IntA (q= 4.16, p

Obrázok 1

Samostatné podávanie kokaínu s prerušovaným prístupom (IntA) mení kinetiku presynaptického dopamínového systému. a) Uvoľňovanie stimulovaného dopamínu (DA) v μM medzi skupinami. Zvieratá podstúpili samoaplikáciu kokaínu IntA po dobu 1 alebo 3 dní. Jedna skupina dostala ...

Jednosmerná ANOVA naznačovala hlavný účinok skupiny s vlastným podávaním V_max (F_{3, 27}= 11.24, p<0.0001; Obrázok 1b). Tukom post hoc analýza odhalila, že maximálna miera absorpcie bola zvýšená v skupine 3-dňovej IntA v porovnaní s kontrolami (q= 4.85, p<0.05) a 1 deň IntA (q= 4.31, p<0.05). Ďalej 7-denné obdobie abstinencie po 3-dňovom období samopodávania viedlo k zvýšenému vychytávaniu v porovnaní s kontrolami (q= 6.83, p<0.001) a 1 deň IntA (q= 6.37, p<0.001), absorpcia sa však významne nelíšila od 3-dennej skupiny s autoaplikáciou, ktorá nemala abstinenčné obdobie.

Zvýšená účinnosť kokaínu po 3-dennej intA sa ďalej zvyšuje o 7-dennú abstinenčnú dobu

Dvojnásobné opakované merania ANOVA odhalili hlavný vplyv histórie samoaplikovania na potenciu kokaínu (F_{4, 100}= 12.68, p<0.001; Obrázok 2a). Aj keď nebol významný rozdiel medzi 1-dennou IntA a kontrolnými zvieratami, Bonferroni post hoc analýza odhalila, že samoaplikácia IntA kokaínu 3-deň viedla k zvýšeniu potencie kokaínu v porovnaní s kontrolnými zvieratami pri 10 μM (t= 2.93, p<0.05) a 30 μM (t= 5.54, p<0.001). Okrem toho 3-denné samoapodávanie kokaínu IntA viedlo k zvýšeniu potencie kokaínu v porovnaní s jednodňovými zvieratami IntA pri 1 μM (t= 3.53, p<0.01) a 30 μM (t= 6.11, p<0.001). Zvieratá, ktoré podstúpili 3-denné samoinjikovanie kokaínom IntA a 7-denné obdobie abstinencie, zvýšili potenciu kokaínu v porovnaní s kontrolnými zvieratami pri 10 μM (t= 4.60, p<0.001) a 30 μM (t= 11.44, pKoncentrácie <0.001); Jednodňové IntA zvieratá pri 1 μM (t= 4.39, p<0.001) a 30 μM (t= 10.64, pKoncentrácie <0.001); a 3-dňové zvieratá IntA pri 30 μM (t= 5.35, pKoncentrácia.

Obrázok 2

Samostatné podávanie s prerušovaným prístupom (IntA) vedie k senzibilizácii na neurochemické účinky kokaínu. a) Kumulatívne krivky (0.3 – 30 μM) závislé od dávky v rezoch obsahujúcich jadro accumbens. kokaín ...

K_i je miera koncentrácie liečiva, ktorá znižuje absorpciu na 50% z jeho neinhibovanej hodnoty; teda pokles K_i naznačuje zvýšenú potenciu. Jednocestná ANOVA odhalila významný hlavný účinok skupiny na K_i (F_{3, 28}= 13.96, p<0.0001; Obrázok 2b). Tukom post hoc analýza odhalila, že K_i bola redukovaná v 3-dennej IntA skupine v porovnaní s kontrolami (q= 5.58, p<0.01) a 1-denný IntA (q= 4.18, p<0.05). Sedemdňové obdobie abstinencie malo za následok ďalšie zníženie K_i vzhľadom na kontroly (q= 8.09, p<0.001) a 1-denný IntA (q= 6.88, p

Zvýšenie uvoľňovania DA vyvolané kokaínom sa zvyšuje po intA a abstinencii

Okrem stanovenia účinkov kokaínu priamo na DAT po IntA a abstinencii, sme tiež hodnotili účinky samoaplikácie kokaínu na kokaínom vyvolané zvýšenie stimulovaného uvoľňovania DA v jadre NAc. Dvojcestná ANOVA odhalila hlavný účinok koncentrácie kokaínu na stimulované uvoľňovanie DA (F_{5, 26}= 38.31, p<0.001; Obrázok 3a). Okrem toho bol hlavný vplyv na históriu samopodania na stimulované uvoľňovanie DA (F_{3, 26}= 7.19, p<0.001). Bonferroni post hoc analýza odhalila významné zvýšenie kokaínom vyvolaného zvýšenia uvoľňovania DA po IntA plus abstinencia v 0.3 (p<0.001), 1 (p<0.001), 3 (p<0.001) a 10 μM (p<0.001) koncentrácie v porovnaní s kontrolnými zvieratami. Okrem toho došlo k zvýšeniu uvoľňovania DA vyvolaného kokaínom po IntA plus abstinencii v porovnaní s IntA 1-denným samopodaním na 0.3 (p<0.05), 1 (p<0.01), 3 (p<0.05) a 10 μM (p<0.05) koncentrácie. Nakoniec došlo k zvýšeniu uvoľňovania DA vyvolaného kokaínom po IntA plus abstinencii v porovnaní s 3-denným IntA na 0.3 (p<0.05), 1 (p<0.01) a 3 μM (pKoncentrácie (<0.01). Ďalej došlo k významnej interakcii koncentrácia - samoaplikácia (F_{15, 26}= 7.19, p

Obrázok 3

Uvoľňovanie dopamínu (DA) vyvolané liečivom sa zvyšuje po prerušenom prístupe (IntA) a abstinencii. a) Stimulované uvoľňovanie DA, merané vo všetkých koncentráciách kokaínu na kontrolu, 1-dňovú IntA, 3-dňovú IntA a 3-dňovú IntA s 7-dennou abstinenčnou periódou. ...

Účinnosť kokaínu nie je v korelácii s opatreniami uvoľňovania

Aby sme potvrdili, že rozdiely v stimulovanom uvoľňovaní neboli hnacou silou IntA-indukovaných zmien v potenciu kokaínu na DAT, korelovali sme stimulované uvoľňovanie DA v prítomnosti kokaínu s K_i (Obrázok 3b). Zistili sme, že stimulované uvoľňovanie v prítomnosti kokaínu nekoreluje s inhibíciou vychytávania (kontrola, r= -0.48, NS; IntA 1 deň, r= -0.55, NS; Medzinárodné dni 3, r= 0.07, NS; IntA 7 dní voľna, r= 0.06, NS), čo naznačuje, že veľkosť vyvolaného uvoľňovania nie je významným faktorom, ktorý ovplyvňuje inhibíciu absorpcie, a že tieto dva sú vlastne samostatné javy.

Zvýšená zosilňujúca účinnosť kokaínu po IntA sa zvýšila po období 7-dennej abstinencie

Na stanovenie účinkov IntA-indukovanej senzibilizácie systému DA a kokaínovej sily na zosilňujúcu účinnosť kokaínu, samostatná skupina zvierat vykonala prahovú procedúru v dvoch časových bodoch, hneď po získaní odpovede na kokaín (Obrázok 4a(ľavý panel, reprezentatívne zviera) a opäť po 3 dňoch IntA samotných alebo 3 dňoch IntA plus doba abstinencie 7 dní (Obrázok 4a, pravý panel, reprezentatívne zviera). V trojdňovej skupine IntA študent t-test odhalil výrazný nárast P_max po IntA v porovnaní s východiskovou hodnotou (t₉= 2.21, p<0.05; Obrázok 4b), čo naznačuje, že IntA zvyšuje zosilňujúcu účinnosť kokaínu. Podobne aj Študentský t-test odhalil výrazný nárast P_max po 3 dňoch IntA plus 7-denná abstinenčná doba (t₆= 3.11, p<0.05; Obrázok 4c). Okrem toho Študentský t-test odhalil, že nárast v P_max bola významne vyššia v skupine s abstinenciou za deň 7, čo naznačuje, že zvýšenie zosilňovacej účinnosti kokaínu počas abstinencie vyvolané IntA vyvolalo (t₁₅= 2.25, p<0.05; Obrázok 4d).

Obrázok 4

Posilnenie kokaínu sa zvyšuje prerušovaným prístupom (IntA) a ďalej sa zvyšuje abstinenciou. Účinky 3-dňovej IntA a 3-dennej IntA plus 7-dní abstinencie na P_max b – d) a spotrebu kokaínu za minimálne obmedzujúcu cenu (Q₀; e-g) ...

Spotreba kokaínu sa znižuje po intA a abstinencii

Okrem stanovenia zosilňujúcej účinnosti kokaínu sa meria aj prahový postup Q_0, miera spotreby. V 3-dennej IntA skupine nedošlo k žiadnym zmenám Q₀ (Obrázok 4e), čo naznačuje, že hoci sa IntA zvyšuje P_max, nemení to preferovanú dávku, ktorú zviera bude konzumovať. Naopak Študentský t-test odhalil výrazný pokles Q₀ (t₆= 3.80, p<0.01; Obrázok 4f) po 3 dňoch IntA plus 7-denná abstinenčná doba. Porovnanie medzi skupinami odhalilo, že zvieratá, ktoré dostali 7-dennú dobu abstinencie, vykazovali väčšie zníženie Q₀ ako zvieratá IntA bez abstinencie (t₁₃= 1.78, p<0.05; Obrázok 4g). Predtým sa ukázalo, že keď je liek k dispozícii pri nízkej požiadavke na odozvu, zvieratá titrujú svoj príjem okolo preferovanej hladiny kokaínu v mozgu, o ktorej sa predpokladá, že je určená subjektívnymi účinkami zlúčeniny. Pretože subjektívne účinky kokaínu závisia od systému DA, senzibilizácia účinkov kokaínu na neurotransmisiu DA spôsobuje, že zvieratá sa titrujú okolo nižšej úrovne.

Tieto údaje spolu naznačujú, že IntA mení posilňujúce vlastnosti kokaínu, pokiaľ ide o motiváciu aj spotrebu, a že rozsah týchto účinkov sa zvyšuje o ochranné obdobie.

DISKUSIA

Táto štúdia demonštruje, že prerušované podávanie kokaínu má za následok výrazné neurochemické zmeny, ktoré ovplyvňujú nielen fungovanie systému DA, ale aj potenciu a zosilňujúcu účinnosť kokaínu. Bolo vykonaných veľa práce zameranej na zosúladenie samoadministrácie hlodavcov s patológiou závislosti od ľudí, vrátane eskalácie, trestania reagovania a paradigiem vyhynutia / reinštitúcie / relapsu (Ahmed a Koob, 1999, 1998; Jonkman et al, 2012; Shaham et al, 2003). Zdôrazňujeme tu dôležitosť časového profilu samopodania kokaínu a zohľadnenia abstinenčných období pri výbere translačne relevantného modelu, pretože kompenzačné mechanizmy spojené s expozíciou lieku sú vysoko závislé od spôsobu samopodávania a odňatia. Pretože modely hlodavcov nemôžu zahŕňať všetky aspekty drogovej závislosti na ľuďoch, je obzvlášť dôležité vybrať modely, ktoré presne modelovajú diskrétne aspekty procesov. Intermitentné vzorce podania kokaínu sú charakteristické pre vzorce príjmu u ľudí a model IntA predstavuje nový vzorec pre prípadné štúdie senzibilizácie, ku ktorej dochádza v procese závislosti od človeka.

V našej predchádzajúcej práci a v mnohých v súčasnosti akceptovaných modeloch samosprávy pre kokaín sa kladie dôraz na maximalizáciu príjmu zvieraťa s myšlienkou, že vyšší príjem má za následok väčšie neurochemické účinky a presnejšie modeluje profil zneužívania ľudského kokaínu. Tu demonštrujeme, že to tak nie je, pretože vysoký nepretržitý príjem nie je potrebný na vyvolanie silných neurochemických účinkov. Senzibilizácia potenciálu kokaínu na DAT, pozorovaná v súčasnej štúdii, je opačná ako pri dobre zdokumentovanom poklese potencie kokaínu po samostatnom podaní kokaínu s predĺženým prístupom (Hurd et al, 1989; Ferris et al, 2011, 2012, 2013, 2013b; Calipari et al, 2013c, 2013d; Calipari et al, 2014a) a naznačuje, že kokaín je účinný pri zvyšovaní DA v jadre NAc po krátkom prerušovanom užívaní a že abstinenčné obdobie zvyšuje účinky. Jadro NAc sa podieľa na obnovení drogovej závislosti po období abstinencie (Millan et al, 2011) a zvýšená potencia kokaínu v tejto oblasti môže podporovať zvýšené odmeňovanie a posilnenie účinkov kokaínu, čo môže potenciálne viesť k väčšiemu riziku kompulzívneho alebo návykového príjmu kokaínu. V skutočnosti ukazujeme, že motivácia samoaplikovať kokaín sa po IntA výrazne zvyšuje. Je teda možné, že prerušované užívanie kokaínu u ľudí vedie k senzitizovanej kokaínovej reakcii, ktorá podporuje prechod na trvalé užívanie a závislosť.

Navrhuje sa, aby ľudia podávali kokaín prerušovaným spôsobom, namiesto udržiavania stabilných hladín, čo zdôrazňuje dôležitosť určovania neurochemických a behaviorálnych následkov účinkov kokaínu, ak sa podávajú podobným spôsobom (Beveridge et al, 2012). Tradičné predklinické modely závislosti od kokaínu využívajúce paradigmy samopodania sa spoliehajú na dlhodobý prístup k kokaínu po mnoho dní. Eskalácia počas samosprávy s dlhým prístupom (LgA) bola dlho predpokladaná ako vzor prechodu od rekreačného užívania drog k závislosti (Koob a Le Moal, 1997). Trvalý príjem kokaínu spojený s LgA však nemusí presne modelovať vzorce príjmu u ľudí a spôsobuje opačné neurochemické následky v porovnaní s IntA (Calipari et al, 2013a). Tu ukážeme, že IntA iba na 3 dni bol dostatočný na zvýšenie tak miery absorpcie, ako aj schopnosti kokaínu inhibovať DAT. IntA tiež produkoval sprievodné zvýšenia posilňujúcej účinnosti kokaínu, čo naznačuje, že prerušované užívanie kokaínu vedie k následnému užívaniu drog, čo potencuje proces vedúci k závislosti. Toto zistenie, spojené so zvýšenou motiváciou na podávanie kokaínu po 7 dňoch odvykania, naznačuje, že zvieratá sú po IntA a odvykaní citlivejšie na celkové účinky kokaínu. Zvýšená potencia kokaínu v NAc pravdepodobne vedie k zvýšeniu posilňovacej účinnosti kokaínu po IntA. Tu skutočne ukážeme, že v časových bodoch, keď sa zvyšuje potencia kokaínu, P_max, zvyšuje sa aj miera posilnenia účinnosti. Ďalej, pretože úsilie zvieraťa je ochotné vynaložiť na získanie drogy (P_max) sa zvyšuje počas sťahovania, tieto úpravy môžu mať úlohu pri relapsoch po dlhšej dobe abstinencie.

Pokiaľ ide o relaps, dlhodobé dlhodobé užívanie kokaínu na vysokej úrovni sa u závislých na kokaíne často nepozoruje, ale skôr užívatelia kokaínu striedajú medzi opakovanými obdobiami zneužívania kokaínu, po ktorých nasleduje abstinencia a relaps (Cohen a Sas, 1994). Tento model používania zdôrazňuje dôležitosť porozumenia neurochemickým zmenám, ku ktorým dôjde počas ochrannej lehoty. IntA, po ktorom nasledovalo 7-denné obdobie abstinencie, malo za následok ďalšiu senzibilizáciu (1) kokaínom indukovaného zvýšenia vyvolaného uvoľňovania DA, (2) kokaínovej účinnosti pri DAT a (3) posilňujúcej účinnosti kokaínu v porovnaní so samotným IntA. . Účinky kokaínu na vyvolané uvoľnenie DA nesúviseli so zmenami v inhibícii absorpcie, čo sa preukázalo nedostatkom korelácie medzi týmito dvoma opatreniami. Ukázalo sa, že kokaínom indukované zvýšenia uvoľňovania DA sa vyskytujú prostredníctvom mechanizmu závislého od synapsínu a sú nezávislé od schopnosti kokaínu inhibovať DAT (Venton et al, 2006). Tu ukážeme, že IntA zvyšuje účinky kokaínu na DAT, ako aj jeho účinky na uvoľňovanie exocytózy DA, a kokaínom indukované uvoľňovanie a zvýšená inhibícia absorpcie môžu pôsobiť synergicky na zvýšenie hladín DA a na zvýšenie motivácie k podávaniu kokaínu v tomto časovom bode . Účinky ochrannej lehoty na neurochemické a behaviorálne účinky kokaínu sú zhodné s mnohými in vivo štúdie, ktoré preukazujú, že paradigmy senzibilizácie na kokaín dodávané experimentátormi s periódami odstúpenia / abstinencie vedú k zvýšenému prepadu DA vyvolanému stimulantom a kokaínom, merané mikrodialýzou (Kalivas a Duffy, 1993; Parsons and Justice, 1993; Robinson a Becker, 1982; Robinson et al, 1988). Ďalej sme pozorovali zosilnenie zosilnenia kokaínu po IntA a vysadení a je možné, že zmeny potencie kokaínu a zvýšenie množstva evokovaného uvoľňovania DA vyvolané kokaínom sa môžu zblížiť, aby vyvolali zosilnené zosilňujúce účinky kokaínu a relapsy po vysadení.

U ľudí sa predpokladá, že história zneužívania drog je spojená s väčšou aktiváciou ventrálneho striatu pomocou narážok spojených s liekom a trvanie zneužívania drog je pozitívne korelované s veľkosťou aktivácie (Prisciandaro et al, 2014). Tu dokazujeme, že po 3-dennej histórii samopodania kokaínu IntA, vyvolané uvoľňovanie DA sa nezmenilo. 7-denná abstinencia po IntA však viedla k zvýšenému stimulovanému uvoľňovaniu DA v neprítomnosti kokaínu v porovnaní s kontrolami. Zvýšené uvoľňovanie DA by mohlo ukazovať na zvýšenie uvoľniteľnej skupiny DA, čo môže zvýšiť uvoľňovanie počas fázových signalizačných udalostí. Zvýšené uvoľňovanie počas phasic DA paľby neurónov v reakcii na podnety v prostredí by mohlo viesť k zvýšeniu asociácie tágo-odmena a uľahčiť relaps po období abstinencieOstlund et al, 2014).

Táto práca zdôrazňuje dôležitosť výberu klinicky relevantných a translačných modelov pre konkrétne aspekty zneužívania ľudských liekov. Aj keď LgA môže slúžiť ako lepší model tolerancie, ktorá sa vyvíja po chronickom ťažkom kokaíne u ľudí, IntA lepšie modeluje senzibilizáciu na motivačné aspekty zneužívania drog, ako aj senzibilizované reakcie na narážky predpovedajúce dostupnosť drog. Celkovo tieto údaje ukazujú, že intermittencia a abstinenčné príznaky majú zásadnú úlohu pri určovaní neurochemických a behaviorálnych dôsledkov podania kokaínu. Navrhuje sa, že u ľudí sa užívanie drog vyskytuje za podmienok obmedzenej dostupnosti, čo môže viesť jednotlivcov k podávaniu lieku prerušovaným spôsobom (Ahmed et al, 2013) a dostupná ľudská literatúra tieto tvrdenia podporuje. Neurochemické a behaviorálne účinky kokaínu u ľudí sú ďalej senzibilizované po dlhé obdobia až roky po zneužívaní drog a predpokladá sa, že poháňajú prerušované cykly relapsu a podávania lieku, ktoré sú charakteristické pre závislosť od stimulancií (Prisciandaro et al, 2014). Preto, pretože časový profil podania kokaínu a doby abstinencie majú hlboký vplyv na neurochemické a behaviorálne následky podania kokaínu, modely zneužívania kokaínu by sa mali pokúsiť presne zohľadniť vzorce podania kokaínu závislými na ľudskom kokaíne. Ľudské údaje dokazujú, že intermittencia, senzibilizácia a periódy abstinencie a recidívy sa zbližujú s procesom závislosti a zdôrazňujú dôležitosť zváženia týchto aspektov pri určovaní najviac translačne relevantných predklinických modelov.

FINANCOVANIE A ZVEREJNENIE INFORMÁCIÍ

Táto práca bola financovaná z grantov NIH R01 DA024095, R01 DA030161, R01 DA014030, P50 DA006634 (SRJ), T32 DA007246 a F31 DA031533 (ESC) a T32 AA007565 (CAS). Autori nevyhlasujú konflikt záujmov.

Poďakovanie

Chceli by sme sa poďakovať Dr. Amande Gabriele za jej pomoc so štúdiami samosprávy v súčasnom rukopise.

Referencie

Ahmed SH, Koob GF. Prechod z mierneho na nadmerný príjem liekov: zmena hedonickej požadovanej hodnoty. Science. 1998, 282: 298-300. [PubMed]
Ahmed SH, Koob GF. Dlhodobé zvýšenie hodnoty samoaplikácie kokaínu po eskalácii u potkanov. Psychofarmakológia (Berl) 1999; 146: 303 – 312. [PubMed]
Ahmed SH, Lenoir M, Guillem K. Neurobiológia závislosti od užívania drog spôsobená nedostatkom výberu. Curr Opin Neurobiol. 2013, 23: 581-587. [PubMed]
Beveridge TJR, Wray P, Brewer A, Shapiro B, Mahoney JJ, Newton TF. Analýza vzorcov použitia kokaínu u ľudí na informovanie o vývoji modelu závislosti na zvieratách. Publikované abstrakty pre výročné zasadnutie kolégia o problémoch závislosti od drog. Palm Springs, CA; 2012.
Bouayad-Gervais K, Minogianis EA, Lévesque D, Samaha AN. 2014 Samostatné podávanie rýchlo dodávaného kokaínu podporuje zvýšenú motiváciu k užívaniu drogy: príspevok predchádzajúcich hladín reagujúcich na operátorov a príjmu kokaínu Psychofarmakológia (Berl) (v tlači). [PubMed]
Calipari ES, Beveridge TJ, Jones SR, Porrino LJ. Pretrvávajúce poklesy funkčnej aktivity limbických mozgových oblastí po podaní kokaínu s predĺženým prístupom. Eur J Neurosci. 2013, 38: 3749-3757. [Článok bez PMC] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Caron MG, Roberts DC, Jones SR. Samostatné podávanie metylfenidátu zvyšuje účinnosť a zosilňuje účinky uvoľňovačov prostredníctvom mechanizmu transportu dopamínu. Nat Commun. 2013, 4: 2720. [Článok bez PMC] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Melchior JR, Bermejo K, Salahpour A, Roberts DC, a kol. Samostatné podávanie metylfenidátu a kokaínu spôsobuje zreteľné zmeny terminálneho dopamínu. Addict Biol. 2014, 19: 145. [Článok bez PMC] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Roberts DCS, Jones SR. Samostatné podávanie kokaínu s rozšíreným prístupom vedie k tolerancii voči účinkom kokaínu zvyšujúcich dopamín a lokomotora. J Neurochem. 2013, 128: 224-232. [Článok bez PMC] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Siciliano, CA, Jones SR. Intermitentné podávanie kokaínu vyvoláva senzibilizáciu stimulačných účinkov na dopamínový transportér. J Pharmacol Exp Ther. 2014, 349: 192-198. [Článok bez PMC] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Zimmer BA, Roberts DCS, Jones SR. Časový profil príjmu kokaínu určuje toleranciu verzus senzibilizáciu účinkov kokaínu na dopamínový transportér. Neuropsychofarmakologie. 2013, 38: 2385-2392. [Článok bez PMC] [PubMed]
Christensen C, Silberberg A, Hursh S, Huntsberry M, Riley A. Základná hodnota kokaínu a potravy u potkanov: testy exponenciálneho modelu dopytu. Psychopharmacology. 2008, 198: 221-229. [PubMed]
Cohen Peter, Sas Arjan. Užívanie kokaínu v Amsterdame v nediferencovaných subkultúrach. Addict Res. 1994, 2: 71-94.
Ferris MJ, Calipari ES, Mateo Y, Melchior JR, Roberts DC, Jones SR. Samostatné podávanie kokaínu spôsobuje farmakodynamickú znášanlivosť: rozdielne účinky na účinnosť blokátorov transportu dopamínu, uvoľňovacích látok a metylfenidátu. Neuropsychopharm. 2012, 37: 1708-1716. [Článok bez PMC] [PubMed]
Ferris MJ, Calipari ES, Melchior JR, Roberts DC, España RA, Jones SR. Paradoxná znášanlivosť voči kokaínu po počiatočnej supersenzitivite u zvierat náchylných na užívanie drog. Eur J Neurosci. 2013, 38: 2628-2636. [Článok bez PMC] [PubMed]
Ferris MJ, Calipari ES, Yorgason JT, Jones SR. Preskúmanie zložitej regulácie a plasticity uvoľňovania a absorpcie dopamínu vyvolanej liečivom pomocou voltametrie v mozgových rezoch. ACS Chem Neurosci. 2013, 4: 693-703. [Článok bez PMC] [PubMed]
Ferris MJ, Mateo Y, Roberts DC, Jones SR. Transportéry dopamínu necitlivé na kokaín s neporušeným transportom substrátu, ktorý sa vytvára samoaplikáciou. Biol Psychiatry. 2011, 69: 201-207. [Článok bez PMC] [PubMed]
Hurd YL, Weiss F, Koob GF a NE, Ungerstedt U. Posilnenie kokaínu a extracelulárny pretečenie dopamínu v jadre potkana accumbens - in vivo Štúdia mikrodialýzy. Brain Res. 1989, 498: 199-203. [PubMed]
Hursh SR, Silberberg A. Ekonomický dopyt a zásadná hodnota. Psychol Rev. 2008; 115: 186 – 198. [PubMed]
Hursh SR, Winger G. Normalizovaný dopyt po drogách a iných posilňovačoch. J Exp Anal Behav. 1995, 64: 373-384. [Článok bez PMC] [PubMed]
Jones SR, Lee TH, Wightman RM, Ellinwood EH. Účinky prerušovaného a nepretržitého podávania kokaínu na uvoľňovanie dopamínu a reguláciu absorpcie v striatu: in vitro voltametrické hodnotenie. Psychofarmakológia (Berl) 1996; 126: 331 – 338. [PubMed]
Jonkman S, Pelloux Y, Everitt BJ. Diferenčné úlohy dorsolaterálneho a midlaterálneho striatu pri potrestanom vyhľadávaní kokaínu. J Neurosci. 2012, 32: 4645-4650. [PubMed]
Kalivas PW, Duffy P. Časový priebeh extracelulárneho dopamínu a behaviorálna senzibilizácia na kokaín. I. Dopamínové axónové terminály. J Neurosci. 1993, 13: 266-275. [PubMed]
Koob GF, Le Moal M. Zneužívanie drog: hedonická homeostatická dysregulácia. Science. 1997, 278: 52-58. [PubMed]
Millan EZ, Marchant NJ, McNally GP. Zánik vyhľadávania drog. Behav Brain Res. 2011, 217: 454-462. [PubMed]
Oleson EB, Richardson JM, Roberts DC. Nová procedúra samoaplikácie IV kokaínu u potkanov: rozdielne účinky dopamínu, serotonínu a GABA predliečenia drogami na spotrebu kokaínu a maximálna zaplatená cena. Psychofarmakológia (Berl) 2011; 214: 567 – 577. [Článok bez PMC] [PubMed]
Oleson EB, Roberts DC. Behaviorálne ekonomické hodnotenie ceny a spotreby kokaínu na základe histórie samoaplikácie, ktorá vedie k eskalácii konečných pomerov alebo príjmu. Neuropsychofarmakologie. 2009, 34: 796-804. [Článok bez PMC] [PubMed]
Oleson EB, Roberts DC. Podávanie kokaínu samcom potkanov: prahové postupy. Methods Mol Biol. 2012, 829: 303-319. [PubMed]
Ostlund SB, Leblanc KH, Kosheleff AR, Wassum KM, Maidment NT. Fázická mezolimbická signalizácia dopamínu kóduje uľahčenie motivácie vyvolanej opakovanou expozíciou kokaínu. Neuropsychofarmakologie. 2014, 39: 2441-2449. [Článok bez PMC] [PubMed]
Po opakovanom podaní kokaínu Parsons LH, Justice JB., Jr Serotonín a dopamínová senzibilizácia v jadre accumbens, ventrálnej tegmentálnej oblasti a jadre dorzálnej raphe. J Neurochem. 1993, 61: 1611-1619. [PubMed]
Pierce RC, Kalivas PW. Obvodový model expresie behaviorálnej senzibilizácie na amfetamínové psychostimulanty. Brain Res Brain Res Rev. 1997; 25: 192 – 216. [PubMed]
Uverejniť príspevok RM. Intermitentná versus kontinuálna stimulácia: vplyv časového intervalu na rozvoj senzibilizácie alebo tolerancie. Life Sci. 1980, 26: 1275-1282. [PubMed]
Prisciandaro JJ, Joseph JE, Myrick H, McRae-Clark AL, Henderson S., Pfeifer J, a kol. 2014Vzťah medzi rokmi užívania kokaínu a aktiváciou mozgu na návyky závislé od kokaínu a reakcie (v tlači). [Článok bez PMC] [PubMed]
Robinson TE, Becker JB. Senzibilizácia správania je sprevádzaná zvýšením uvoľňovania dopamínu stimulovaného amfetamínom zo striatálneho tkaniva in vitro, Eur J Pharmacol. 1982, 85: 253-254. [PubMed]
Robinson TE, Becker JB. Trvalé zmeny v mozgu a správanie vyvolané chronickým podávaním amfetamínu: prehľad a hodnotenie zvieracích modelov amfetamínovej psychózy. Brain Res. 1986, 396: 157-198. [PubMed]
Robinson TE, Jurson PA, Bennett JA, Bentgen KM. Pretrvávajúca senzibilizácia neurotransmisie dopamínu vo ventrálnom striatume (nucleus accumbens) vyvolaná predchádzajúcimi skúsenosťami s (+) - amfetamínom: štúdia mikrodialýzy u voľne sa pohybujúcich potkanov. Brain Res. 1988, 462: 211-222. [PubMed]
Shaham Y, Shalev U, Lu L, De Wit H, Stewart J. Opätovný model relapsu lieku: história, metodológia a hlavné zistenia. Psychofarmakológia (Berl) 2003; 168: 3-20. [PubMed]
Siciliano CA, Calipari ES, Ferris MJ, Jones SR. Dvojfázové mechanizmy pôsobenia amfetamínu na dopamínový terminál. J Neurosci. 2014, 34: 5575-5582. [Článok bez PMC] [PubMed]
Venton BJ, Seipel AT, Phillips PE, Wetsel WC, Gitler D, Greengard P, a kol. Kokaín zvyšuje uvoľňovanie dopamínu mobilizáciou rezervného fondu závislého od synapsínu. J Neurosci. 2006, 26: 3206-3209. [PubMed]
Vezina P, Leyton M. Upravené narážky a expresia stimulačnej senzibilizácie u zvierat a ľudí. Neuropharmacology. 2009; 56 (Suppl 1: 160 – 168. [Článok bez PMC] [PubMed]
Zimmer BA, Oleson EB, Roberts DCS. Motivácia k sebapodaniu sa zvyšuje po histórii zvyšovania hladín kokaínu v mozgu. Neuropsychofarmakologie. 2012, 37: 1901-1910. [Článok bez PMC] [PubMed]