Kratek intermittent Kokainska samouprava in abstinenca senzibilizira učinke kokaina na dopaminskega transporterja in povečuje iskanost drog (2014)

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

Objavljeno v spletu 2014 oktober 8. Vnaprej objavljena spletna stran 2014, september 12. doi: 10.1038 / npp.2014.238

PMCID: PMC4289961

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

Minimalizem

Čeprav se tradicionalne paradigme preobčutljivosti, ki povzročajo povečanje lokomotornega vedenja, nastalega s kokainom, in preliva dopamina (DA) po ponavljajočih se injekcijah kokaina, ki so mu jih posredovale eksperimentatorje, pogosto uporabljajo kot model za proučevanje odvisnosti od drog, je bilo podobne učinke težko dokazati po kokainu samoupravljanje. Nedavno smo pokazali, da lahko prekinitveni dostop (IntA) do kokaina povzroči povečanje potenciala kokaina pri transporterju DA (DAT); vendar tradicionalne paradigme senzibilizacije pogosto pokažejo večje učinke po obdobjih umika / abstinence. Zato smo določili časovni potek preobčutljivosti, ki jo povzroči IntA, s preučevanjem učinkov 1 ali 3 dni IntA, pa tudi obdobja abstinence 7 na dan DA na funkcijo DA, potencial kokaina in okrepitev. Tukaj prikazujemo, da se potencial kokaina poveča po samo 3 dneh IntA in se še poveča po obdobju abstinence.

Poleg tega je IntA plus abstinenca povzročil večje sproščanje DA v prisotnosti kokaina v primerjavi z vsemi drugimi skupinami, kar dokazuje, da po abstinenci sposobnost kokaina, da poveča sproščanje DA in zavira absorpcijo v DAT, dva ločena mehanizma za povečanje ravni DA, so okrepljeni. Na koncu smo ugotovili, da je preobčutljivost sistema DA zaradi IntA povzročila povečano učinkovitost kokaina, ki se je okrepila po 7-dnevnem obdobju abstinence. Ti rezultati kažejo, da ima lahko preobčutljivost sistema DA pomembno vlogo v zgodnjih fazah zlorabe drog in lahko spodbudi povečano iskanje in uživanje drog, ki je značilno za prehod na nenadzorovano uživanje drog. Podatki o človeku kažejo, da imajo prekinitve, preobčutljivost in obdobja abstinence bistveno vlogo v procesu zasvojenosti, poudarjajo pomembnost uporabe predkliničnih modelov, ki vključujejo te pojave, in nakazujejo, da lahko paradigme IntA služijo kot novi modeli človeške odvisnosti.

UVOD

Pokazalo se je, da večkratna uporaba drog pri ljudeh povzroča preobčutljivost za napovedi, ki napovedujejo razpoložljivost drog in učinke drog, kar naj bi vodilo v nadaljnjo uporabo drog, kar vodi v zasvojenost; tako lahko razumevanje nevrokemičnega procesa, ki posreduje pri tem vedenju, da pomemben vpogled v mehanizme, ki poganjajo proces odvisnosti (Vezina in Leyton, 2009). Modeli preobčutljivosti za glodavce naj bi bili translacijski model zasvojenosti (Robinson in Becker, 1986; Objava, 1980), vendar te paradigme uporabljajo nepredvidene oblike dajanja in nevrokemično preobčutljivost je težko dokazati s kontingentnimi paradigmi, kot je intravenska samouprava, ki bolje modelirajo vzorce zlorabe ljudi. Tako je na primer večkrat prikazano samonavajanje kokaina s podaljšanim dostopom, da zmanjša potencial kokaina pri prenašalcu dopamina (DAT) in povzroči sočasno vedenjsko toleranco (Calipari sod, 2013a, 2013b, 2013c, 2013d; Calipari sod, 2014a, 2014b; Ferris sod, 2011, 2012, 2013a, 2013b; Oleson sod, 2011; Hurd sod, 1989). Vedenjske in nevrokemične posledice izpostavljenosti kokainu so odvisne od številnih dejavnikov, vključno s pogostostjo dajanja, prekinitvijo in abstinenco (Jones sod, 1996: Vezina in Leyton, 2009; Bouayad-Gervais sod, 2014; Calipari sod, 2013a), kar je spodbudilo nedavno delo s samo-upravo s prekinitvenim dostopom (IntA), da bi raziskovali občutljive učinke kokaina (Calipari sod, 2013d; Soba sod, 2012).

IntA je nova paradigma samoupravljanja, ki omejuje vnos kokaina na kratka (5 min) obdobja dostopa vsakih 30 min (Soba sod, 2012). Nedavno je bilo dokazano, da IntA povzroča preobčutljivost učinkov kokaina na DAT, kar je bilo prvič, da so opazili preobčutljivost učinkov kokaina na DAT z uporabo pogojnega dajanja (Calipari sod, 2013d). Čeprav je to delo pokazalo, da se je občutljivost kokaina na DAT pojavila 24 h po dnevu IntA 14, je treba časovni profil teh učinkov še določiti. Poleg tega so v tradicionalnih paradigmah kokaina, ki jih izvajajo eksperimentatorji, prekinitev in pomanjkanje pomembna vidika procesa preobčutljivosti in pogosto se občutljivi odzivi na kokain ne izražajo šele po obdobju abstinence (Pierce in Kalivas, 1997; Robinson in Becker, 1986; Objava, 1980). Tako je mogoče, da se lahko povečanje potenciala kokaina, ki se pojavi takoj po IntA, inkubira med abstinenco.

Namen te študije je bil določiti časovni profil preobčutljivosti za kokain na DAT v zgodnjih fazah samozdravljenja IntA, oceniti učinke obdobja abstinence na potencial kokaina in okrepitev učinkovitosti kokaina. Tukaj prikazujemo, da IntA povzroči preobčutljivost signala za kokain in dopamina (DA) (Calipari sod, 2013a, 2013d). Te učinke je bilo mogoče opaziti že po 3 dneh izpostavljenosti IntA samostojnemu dajanju kokaina, sedemdnevno abstinenčno obdobje pa je povzročilo nadaljnjo senzibilizacijo učinkov kokaina. Nevrokemične spremembe so spremljale vedenjske spremembe, kjer so se po povečanju učinkovitosti kokaina, ki jih povzroča IntA, še povečale po abstinenčnem obdobju. Tu dokazujemo, da je preobčutljivost, ki jo povzroča IntA, značilna za številne vedenjske in nevrokemične posledice odvisnosti pri ljudeh, kar kaže, da so modeli IntA lahko idealen model za preučevanje sprememb, ki se pojavijo med prehodom na odvisnost od kokaina.

MATERIALI IN METODE

živali

Moške podgane Sprague-Dawley (375 – 400 g; Harlan Laboratories, Frederick, Maryland), ki se vzdržujejo na 12: 12 h povratni svetlobi / temnem ciklu (prižgane luči 0300; prižgane luči 1500) s hrano in vodo ad libitum.

Samouprava

Podgane so bile anestezirane in implantirane s kroničnimi stalnimi jugularnimi katetri, kot je bilo prej opisano (Calipari sod, 2013d). Živali so bile posamično nastanjene, vse seje pa so potekale v domači kletki med aktivnim / temnim ciklom (0900 – 1500 ure). Živali so prestale paradigmo treninga, v okviru katere so imele živali v določenem časovnem razporedu ena (FR1) dostop do vzvoda v paru s kokainom, ki je po odzivu sprožil intravensko injekcijo kokaina (0.75 mg / kg, infundiran v 4 s). Po vsakem odzivu / infuziji je bila ročica povlečena in spodbujevalna lučka je zasvetila za časovno omejitev 20-a. Treningi so bili končani po največ infuzijah 20 ali 6 h, kar se je zgodilo prej. Za merila za nakup so bila značilna injekcija 20, ki se je uporabljala dva dni zapored z doslednimi interfuzijskimi intervali.

IntA

Med vsako sejo 6-h so imele živali dostop do kokaina za petminutne sledi 12, ločene s časovnimi omejitvami v času 25. Znotraj vsake seje 5 min ni bilo nobenih časovnih omejitev, kot med posamezno infuzijo, in žival je lahko pritisnila na ročico po FR1 urniku, da bi prejela 1-ov infuzija kokaina (0.375 mg / kg / inf). Živali so prejemale 1 ali 3 zaporedne dni samo-dajanja IntA pred voltammetrijo ali pragovnimi poskusi. Ločena skupina živali je bila pod 3 dnevi IntA samouprave, ki ji je sledilo obdobje abstinence v obdobju 7, v katerem niso imele dostopa do ročice za samoupravo.

Nadzor

Vse živali so primerjali s kontrolnimi živalmi, ki so bile podvržene operaciji katetra in so živele v enakih pogojih bivanja kot živali, ki se samo dajejo.

In vitro Voltammetrija

Živali so bili ubiti za hitro skeniranje cikličnih voltammetričnih poskusov zjutraj po končnem sestanku samo-dajanja (∼18 h) ali na sedmi dan abstinence. Tkivo smo pripravili, kot je opisano prej (Calipari sod, 2013b; Siciliano sod, 2014). Mikroelektrode iz ogljikovih vlaken (Goodfellow Corporation, Coraopolis, PA) so postavili v jedro NAc in mikroelektroda (dolžina 100 – 200 μM, polmer 7 μM) in bipolarno elektrodo. Sprostitev DA je bila sprožena z enim samim električnim impulzom (350 μA, 4 ms, monofazno), ki se nanese na tkivo vsakih 5 min. Izvencelični DA smo posneli z uporabo trikotne valovne oblike (−0.4 do + 1.2 do −0.4 V vs Ag / AgCl, 400 V / s). Ko je bil odziv na zunajcelični DA stabilen, smo kokain (0.03 – 30 μmol / l) kumulativno aplicirali na možgansko rezino. Za oceno kinetike DA in potenciale zdravil so bile z uporabo kinetike Michaelis – Menten modelirane ravni izvzetih vrednosti DA. Za krivulje koncentracije kokaina in odziva, pribl. K_m, merilo navidezne afinitete za DAT, je bilo uporabljeno za določanje sprememb v sposobnosti kokaina, da zavira vnos DA.

Prag

V ločeni skupini živali so uporabili pragovni postopek za določitev sprememb, ki jih povzroča IntA pri samokopiranju kokaina. Postopek praga je bil izveden pred IntA in nato spet po 3 dneh IntA ali po 3 dneh IntA in 7-dnevnem obdobju abstinence. Mejni postopek je vedenjski ekonomski pristop k oceni jemanja / iskanja drog in povečanju učinkovitosti. Mejni postopek vključuje podgane, ki imajo dostop do padajoče serije enotnih odmerkov kokaina 11 (421, 237, 133, 75, 41, 24, 13, 7.5, 4.1, 2.4 in 1.3 μg / injekcija), ki so na voljo na urniku FR1 ojačitve Vsak odmerek je na voljo za 10 min, pri čemer je vsaka posoda zaporedoma predstavljena med sejo 110-min. Živali so ta postopek izvajale zaporedoma dni 3 in odziv je bil povprečen za pridobitev uporabljenih vrednosti. Po zaključku postopka nastane krivulja odmerka in odziva znotraj seje, prikazana na sliki 4a. Ko je odmerek visok, lahko žival med začetnimi zaboji postopka pridobi želeno raven vnosa kokaina z minimalnim odzivom. Ko se odmerek zmanjšuje v posodicah, se mora žival povečevati, da bi ohranil enakomeren vnos, dokler odmerek ne postane dovolj nizek, da ni mogoče vzdrževati želenih ravni kokaina in se odzivnost zmanjša. Spremembe v odzivu preko krivulje odzivnost na odmerek lahko analiziramo z uporabo vedenjskih ekonomskih načel, kot je opisano spodaj.

Za določitev parametrov najvišje plačane cene smo uporabili vedenjsko ekonomsko analizo (P_max) in porabo po minimalno omejujoči ceni (Q₀), kot je opisano prej (Oleson sod, 2011; Oleson in Roberts, 2009; Oleson in Roberts, 2012). Na kratko, P_max in Q₀ vrednosti so bile izpeljane matematično z uporabo krivulje povpraševanja. Krivulje povpraševanja so bile ustvarjene s prilagajanjem krivulje vnosa posameznih živali z uporabo enačbe: log (Q) = dnevnik (Q₀)+k × (e-α × Q₀ × C–1) (Hursh in Silberberg, 2008; Christensen sod, 2008). V tej enačbi oz. P_max je bila določena kot cena na enoto, pri kateri je prvi naklon točke izpeljane funkcije = −1 (Hursh in Winger, 1995). Vrednost k je bil nastavljen na 2 za vse živali, medtem ko Q₀ in α, ki predstavljajo pospeševanje funkcije kot odziv na spreminjajoče se cene, je bilo ocenjeno, da dosegajo najboljši primerek (Hursh in Silberberg, 2008; Christensen sod, 2008). Ti ukrepi so podrobno razloženi spodaj.

Q₀: Q₀ je merilo zaželene ravni uživanja kokaina pri živalih. To je mogoče izmeriti, kadar je odmerek velik in kokain na voljo z majhnim naporom ali če je cena minimalna. Ta prednostna raven porabe je določena v zgodnjih zabojih postopka praga.

P_max: Cena je izražena z odzivi, pridobljenimi s pridobivanjem 1 mg kokaina, tako da se odmerek zmanjšuje v vsakem zaporednem zaboju praga, se cena poveča. Medtem ko seja napreduje, se morajo živali odzivati na aktivni vzvod, da ohranijo stabilen vnos. P_max je cena, po kateri žival ne odda več dovolj odzivov za vzdrževanje vnosa, porabe pa se zmanjšajo. Tako živali z višjo P_max se bo povečala odzivnost za ohranjanje ravni kokaina dlje v krivulji odmerek-odziv; z drugimi besedami, kokain bodo plačali višjo ceno. Prejšnje delo je to pokazalo P_max je močno povezan s prelomnimi točkami v načrtu progresivnega razmerja okrepitve, kar potrjuje, da postopek s pragom natančno ocenjuje učinkovitost okrepitve (Oleson sod, 2011).

Izračun K_i Vrednote

Inhibicijske konstante (K_i) so bili določeni z risanjem linearnih profilov učinka koncentracije in določitvijo naklona linearne regresije. K_i izračunali smo po enačbi K_m/naklon.

Statistika

Za statistično analizo podatkovnih nizov in ustvarjanje grafov je bil uporabljen grafični prizem (različica 5, La Jolla, Kalifornija, ZDA). Podatki so predstavljeni kot srednja vrednost ± SEM in odstotek, če ni navedeno drugače. Osnovni podatki o voltammetriji in K_i vrednosti so primerjali z enosmerno analizo variance (ANOVA). Ko so bili dobljeni glavni učinki (P<0.05), razlike med skupinami so bile preizkušene z uporabo Tukey-ja naknadnega test. Podatki o sproščanju in podatki, pridobljeni po perfuziji kokaina, so bili izpostavljeni dvosmerni ANOVA z eksperimentalno skupino in koncentracijo drog kot dejavnikov. Razlike med skupinami so bile testirane z uporabo Bonferronija naknadnega test. Korelacijske analize so bile uporabljene za oceno povezanosti sproščanja DA v prisotnosti drog s potenciranjem kokaina, merjeno s pomočjo obeh aplikacij. K_m in K_i. Za merjenje moči korelacije so bili uporabljeni Pearsonovi koeficienti korelacije. P_max in Q₀ vrednosti so bile analizirane pred in po IntA primerjane z uporabo seznanjenih študentov t-test. Vse p-vrednosti <0.05 so se štele za statistično pomembne.

REZULTATI

Povečana spodbudna sprostitev DA in V_max po dnevu Int. dne 3 se dopolni obdobje abstinence

Enosmerna ANOVA je pokazala glavni učinek skupine za samo-dajanje na stimulirano sproščanje DA (F_{3, 27}= 6.17, p<0.01; Slika 1a). Čeprav sproščanje ni bilo znatno povišano po dnevih 1 ali 3 po dajanju kokaina IntA, Tukey naknadnega Analiza je pokazala, da je bilo stimulirano sproščanje zvišano po IntA dnevu z 3 in v obdobju abstinence na dan 7 v primerjavi s kontrolami (q= 5.24, p<0.01), 1 dan IntA (q= 4.99, p<0.01) in 3 dni IntA (q= 4.16, p<0.05).

Slika 1

Samopočasna uporaba kokaina (vmesni dostop) spreminja kinetiko presinaptičnega dopaminskega sistema. (a) Stimulirano sproščanje dopamina (DA) v μM med skupinami. Živali so bile pod kokainom IntA, ki se je samo davalo 1 ali 3. Ena skupina je bila dana ...

Enosmerna ANOVA je pokazala glavni učinek skupine za samo-administracijo na V_max (F_{3, 27}= 11.24, p<0.0001; Slika 1b). Tukaj naknadnega Analiza je pokazala, da je bila v IntA skupini 3 na dan XNUMX najvišja hitrost vnosa povišana v primerjavi s kontrolami (q= 4.85, p<0.05) in 1 dan IntA (q= 4.31, p<0.05). Poleg tega je 7-dnevno abstinenčno obdobje po 3-dnevnem obdobju samoupravljanja povzročilo večje uživanje glede na nadzor (q= 6.83, p<0.001) in 1 dan IntA (q= 6.37, p<0.001), vendar pa se privzem ni bistveno razlikoval od 3-dnevne skupine za samoupravljenje, ki ni imela abstinenčnega obdobja.

Povečana potencial kokaina po dnevu IntA 3 še povečuje obdobje abstinence na dan 7

Dvosmerni ponavljajoči se ukrepi ANOVA so pokazali glavni učinek zgodovine samouprave na potencial kokaina (F_{4, 100}= 12.68, p<0.001; Slika 2a). Čeprav med IntA z dne 1 in kontrolnimi živalmi ni bilo pomembne razlike, Bonferroni naknadnega Analiza je pokazala, da IntA kokain na dan 3 povzroča povečano učinkovitost kokaina v primerjavi s kontrolnimi živalmi pri 10 μM (t= 2.93, p<0.05) in 30 μM (t= 5.54, p<0.001) koncentracije. Poleg tega je 3-dnevna uporaba intraka kokaina IntA povečala moč kokaina v primerjavi z enodnevnimi živalmi IntA pri 1 μM (t= 3.53, p<0.01) in 30 μM (t= 6.11, p<0.001) koncentracije. Živali, ki so bile podvržene 3-dnevnemu samostojnemu dajanju kokaina IntA in 7-dnevnem obdobju abstinence, so povečale jakost kokaina v primerjavi s kontrolnimi živalmi pri 10 μM (t= 4.60, p<0.001) in 30 μM (t= 11.44, p<0.001) koncentracije; 1-dnevne živali IntA pri 10 μM (t= 4.39, p<0.001) in 30 μM (t= 10.64, p<0.001) koncentracije; in 3-dnevne živali IntA pri 30 μM (t= 5.35, p<0.001) koncentracija.

Slika 2

Samopočasna uporaba (IntA) povzroči preobčutljivost za nevrokemične učinke kokaina. (a) Kumulativne krivulje odmerka in odziva kokaina (0.3 – 30 μM) v rezinah, ki vsebujejo jedro jedro. Kokain ...

K_i je merilo koncentracije zdravila, ki zmanjša vnos na 50% njegove neinhibicijske vrednosti; torej zmanjšanje K_i kaže na povečano potenco. Enosmerna ANOVA je razkrila pomemben glavni učinek skupine na K_i (F_{3, 28}= 13.96, p<0.0001; Slika 2b). Tukaj naknadnega analiza je razkrila, da je K_i zmanjšan v skupini IntA z dne 3 glede na kontrolne skupine (q= 5.58, p<0.01) in enodnevni IntA (q= 4.18, p<0.05). 7-dnevno abstinenčno obdobje je povzročilo nadaljnje zmanjšanje K_i glede na kontrole (q= 8.09, p<0.001) in enodnevni IntA (q= 6.88, p<0.0001).

Povečanje izpuščanja DA, ki ga povzroča kokain, se po IntA in abstinenci izboljšuje

Poleg določitve učinkov kokaina neposredno na DAT po IntA in abstinenci, smo ocenili tudi učinke kokaina pri dajanju povečanega sproščanja DA v jedru NAc, ki ga povzroča kokain. Dvosmerna ANOVA je pokazala glavni učinek koncentracije kokaina na stimulirano sproščanje DA (F_{5, 26}= 38.31, p<0.001; Slika 3a). Poleg tega je bil glavni vpliv anamneze samozdravljenja na stimulirano sproščanje DA (F_{3, 26}= 7.19, p<0.001). Bonferroni naknadnega Analiza je pokazala, da se je v 0.3 znatno povečalo sproščanje DA zaradi kokaina po sproščanju zdravila IntA plus (p<0.001), 1 (p<0.001), 3 (p<0.001) in 10 μM (p<0.001) koncentracije v primerjavi s kontrolnimi živalmi. Poleg tega se je povečalo sproščanje DA, ki ga povzroča kokain, po IntA plus abstinenca v primerjavi z enodnevnim samim dajanjem IntA pri 1 (p<0.05), 1 (p<0.01), 3 (p<0.05) in 10 μM (p<0.05) koncentracije. Končno se je povečalo sproščanje DA, ki ga povzroča kokain, po IntA plus abstinenca v primerjavi s 3-dnevnim IntA pri 0.3 (p<0.05), 1 (p<0.01) in 3 μM (p<0.01) koncentracije. Poleg tega je prišlo do pomembne interakcije med koncentracijo in samoupravljanjem (F_{15, 26}= 7.19, p<0.05).

Slika 3

Z drogami sproščeno sproščanje dopamina (DA) se poveča po vmesnem dostopu (IntA) in abstinenci. (a) Stimulirano sproščanje DA, izmerjeno v vseh koncentracijah kokaina za kontrolo, na dan 1 IntA, na dan 3 IntA in na dan 3 IntA z obdobjem abstinence na dan 7. ...

Potencial kokaina ni povezan z ukrepi sproščanja

Da bi potrdili, da razlike v stimuliranem sproščanju ne vplivajo na spremembe, ki jih povzroča IntA, v kokainskem potencialu pri DAT, smo povezali stimulirano sproščanje DA v prisotnosti kokaina s K_i (Slika 3b). Ugotovili smo, da stimulirano sproščanje v prisotnosti kokaina ni v korelaciji z zaviranjem vnosa (Control, r= −0.48, NS; IntA 1 dan, r= −0.55, NS; IntA 3 dni, r= 0.07, NS; IntA 7 prosti dnevi, r= 0.06, NS), kar kaže, da obseg sproženega sproščanja ni pomemben dejavnik, ki vpliva na inhibicijo privzema in da sta v resnici ločena pojava.

Povečana učinkovitost okrepitve kokaina po IntA je bila povečana po obdobju abstinence v obdobju 7

Da bi določila učinke preobčutljivosti, ki jo povzroča IntA, sistema DA in potenciala kokaina na povečanje učinkovitosti kokaina, je ločena skupina živali izvedla prag v dveh časovnih točkah, potem ko je pridobila odziv na kokain (Slika 4a, leva plošča, reprezentativna žival) in spet po 3 dneh samega IntA ali 3 dneva IntA plus obdobje abstinence v dnevu 7 (Slika 4a, desna plošča, reprezentativna žival). V 3-dnevni skupini IntA, študentski t-test je odkril znatno povečanje v P_max objavite IntA v primerjavi z izhodiščem (t₉= 2.21, p<0.05; Slika 4b), kar kaže na to, da IntA povečuje krepitev učinkovitosti kokaina. Podobno tudi študentsko t-test je odkril znatno povečanje v P_max po dnevih IntA 3 plus obdobje abstinence na dan 7 (t₆= 3.11, p<0.05; Slika 4c). Poleg tega študentski t-test je razkril, da povečanje v P_max je bila bistveno večja v skupini z abstinenco, ki je trajala 7, kar kaže na povečanje učinkovitosti povečanja učinkovitosti kokaina v obdobju abstinence, ki ga povzroča IntA (t₁₅= 2.25, p<0.05; Slika 4d).

Slika 4

Okrepitev kokaina se poveča s prekinitvenim dostopom (IntA) in še izboljša abstinenca. Učinki dneva abnacije 3-dneva IntA in dneva 3-ja plus 7 dni P_max (b – d) in porabo kokaina po minimalno omejujoči ceni (Q₀; e – g) ...

Po IntA in abstinenci se poraba kokaina zmanjša

Poleg določitve okrepitve učinkovitosti kokaina se prav tako izvaja prag postopka Q_0, merilo porabe. V skupini IntA, ki je trajala 3, ni bilo sprememb Q₀ (Slika 4e), kar kaže, da čeprav se IntA poveča P_max, ne spremeni želenega odmerka, ki ga bo žival zaužila. Nasprotno pa študentski t-test je odkril znatno zmanjšanje v Q₀ (t₆= 3.80, p<0.01; Slika 4f) po dnevih IntA 3 plus obdobje abstinence na dan 7. Primerjava med skupinami je pokazala, da so pri živalih, ki so bile na dan 7 abstinenčne dobe, pokazale večje zmanjšanje Q₀ kot živali IntA brez abstinence (t₁₃= 1.78, p<0.05; Slika 4g). Pred tem je bilo dokazano, da kadar je zdravilo na voljo z nizkim odzivom, živali titrirajo vnos okoli želene ravni možganskega kokaina, za katero menijo, da jo določajo subjektivni učinki spojine. Ker so subjektivni učinki kokaina odvisni od sistema DA, preobčutljivost učinkov kokaina na nevrotransmisijo DA povzroči, da živali titrirajo na nižji ravni.

Ti podatki skupaj kažejo, da IntA spreminja okrepitvene lastnosti kokaina tako glede motivacije kot tudi do porabe in da se obseg teh učinkov poveča s karenco.

DISKUSIJA

Ta študija dokazuje, da samostojno dajanje kokaina povzroči različne nevrokemične spremembe, ki ne vplivajo samo na delovanje sistema DA, temveč tudi na potencial in povečajo učinkovitost kokaina. Veliko dela je bilo usmerjeno v uskladitev samoupravljanja glodalcev s človeško patologijo zasvojenosti, vključno z stopnjevanjem, kaznovanim odzivanjem in paradigmami izumiranja / ponovne vzpostavitve / ponovitve (Ahmed in Koob, 1999, 1998; Jonkman sod, 2012; Shaham sod, 2003). Tu izpostavljamo pomembnost časovnega profila samoupravljanja kokaina in upoštevanje abstinenčnih obdobij pri izbiri translacijsko pomembnega modela, saj so kompenzacijski mehanizmi, povezani z izpostavljenostjo drogam, zelo odvisni tako od vzorca samoupravljanja kot odvzema. Ker modeli glodalcev ne morejo zajeti vseh vidikov odvisnosti od drog pri ljudeh, je še posebej pomembno, da izberemo modele, ki natančno modelirajo diskretne vidike procesov. Vmesni vzorci kokainske samouprave so značilni za vzorce vnosa pri ljudeh, model IntA pa ponuja novo paradigmo za kontingentne študije o preobčutljivosti, ki se pojavljajo v procesu odvisnosti od ljudi.

V našem prejšnjem delu in številnih trenutno sprejetih modelih samoupravljanja kokaina je bil poudarek na maksimiranju vnosa živali z mislijo, da večji vnos povzroči večje nevrokemične učinke in natančneje modelira profil zlorabe kokaina pri ljudeh. Tu dokazujemo, da ni tako, saj visok, neprekinjen vnos ni potreben za močne nevrokemične učinke. Preobčutljivost jakosti kokaina pri DAT, ki jo opažamo v sedanji študiji, je v nasprotju z dobro dokumentiranim zmanjšanjem jakosti kokaina po samem dajanju kokaina s podaljšanim dostopom (Hurd sod, 1989; Ferris sod, 2011, 2012, 2013a, 2013b; Calipari sod, 2013c, 2013d; Calipari sod, 2014a) in predlaga, da je kokain učinkovitejši pri dvigu DA v jedru NAc po kratki občasni uporabi in da obdobje abstinence poveča učinke. Jedro NAc je vključeno v ponovno vzpostavitev iskanja drog po obdobjih abstinence (Millan sod, 2011) in povečana učinkovitost kokaina v tej regiji lahko spodbuja večje nagrajevanje in krepitev učinkov kokaina, kar lahko vodi do večjega tveganja za kompulziven ali zasvojen vnos kokaina. Dejansko pokažemo, da se motivacija za samo-dajanje kokaina po IntA znatno poveča. Tako je možno, da občasno uživanje kokaina pri ljudeh povzroči občutljiv odziv na kokain, ki spodbuja prehod v trajno uporabo in zasvojenost.

Predlagano je bilo, da ljudje kokain dajejo v presledkih, namesto da bi ohranjali stabilne ravni, pri čemer poudarja pomen določanja nevrokemičnih in vedenjskih posledic učinkov kokaina, če ga dajemo po podobnem vzorcu (Beveridge sod, 2012). Tradicionalni predklinični modeli odvisnosti od kokaina, ki uporabljajo paradigme samoumevanja, se zanašajo na dolgotrajen dostop do kokaina. Eskalacija med samozdravljenjem z dolgim dostopom (LgA) je že dolgo predpisana za modeliranje prehoda z rekreacijske uporabe drog na zasvojenost (Koob in Le Moal, 1997). Vendar pa trajni vnos kokaina, povezan z LgA, morda ne natančno modelira vzorcev vnosa pri ljudeh in povzroči nasprotne nevrokemične posledice v primerjavi z IntA (Calipari sod, 2013a). Tu dokazujemo, da je IntA le 3 dni zadostoval za povečanje tako hitrosti vnosa kot sposobnosti kokaina, da zavira DAT. IntA je povzročil tudi sočasno povečanje učinkovitosti kokaina, kar kaže na to, da občasna uporaba kokaina spodbuja nadaljnjo uporabo drog, kar okrepi proces, ki vodi do zasvojenosti. Ta ugotovitev, povezana s povečano motivacijo za dajanje kokaina po 7 dneh odvzema, nakazuje, da postanejo živali bolj občutljive na učinke kokaina na splošno po IntA in umiku. Povečana moč kokaina v NAc verjetno spodbuja povečano učinkovitost okrepitve kokaina po IntA. Dejansko tukaj dokazujemo, da v času, ko se poveča moč kokaina, P_max, povečuje se tudi ukrep za povečanje učinkovitosti. Poleg tega, ker je žival pripravljena vložiti trud, da bi pridobila drogo (P_max) se med odtegnitvijo poveča, te prilagoditve lahko imajo dolgotrajno abstinenco vlogo pri ponovitvi.

Kar zadeva ponovitev, pri odvisnikih od kokaina dolgotrajna uporaba kokaina na visoki ravni ni pogosto opažena, temveč uživalci kokaina krožijo med ponavljajočimi se obdobji zlorabe kokaina, ki mu sledita abstinenca in ponovitev (Cohen in Sas, 1994). Ta vzorec uporabe poudarja pomen razumevanja nevrokemičnih sprememb, ki se pojavijo v odtegnitvenem obdobju. IntA, ki mu je sledilo 7-dnevno abstinenčno obdobje, je povzročila nadaljnjo preobčutljivost (1) povečanega sproščanja sproščenega sproščanja DA, povzročenega s kokainom, (2) jakosti kokaina pri DAT in (3) okrepitvene učinkovitosti kokaina v primerjavi s samo IntA . Učinki kokaina na sproženo sproščanje DA niso bili povezani s spremembami v zaviranju privzema, kar dokazuje pomanjkanje korelacije med obema ukrepoma. Že prej je bilo dokazano, da se povečanje sproščanja DA zaradi kokaina pojavi preko mehanizma, odvisnega od sinapsina, in je neodvisno od sposobnosti kokaina, da zavira DAT (Venton sod, 2006). Tu dokazujemo, da IntA povečuje tako učinke kokaina na DAT kot tudi njegove učinke na eksocitotično sproščanje DA, sproščanje kokaina in okrepljeno zaviranje privzema pa lahko sinergijsko povečajo ravni DA in spodbudijo povečano motivacijo za dajanje kokaina v tem trenutku. . Učinki karence na nevrokemične in vedenjske učinke kokaina so v skladu z mnogimi vivo študije, ki dokazujejo, da paradigme preobčutljivosti za kokain s preobčutljivimi / abstinenčnimi obdobji povzročijo povečano prelivanje DA, ki ga povzroča stimulans in kokain, merjeno z mikrodializo (Kalivas in Duffy, 1993; Parsons in Justice, 1993; Robinson in Becker, 1982; Robinson sod, 1988). Nadalje smo opazili povečanje okrepitve kokaina po IntA in odvzemu. Možno je, da se lahko spremembe v potenciranju kokaina in kokain, ki jih povzroča sproščanje sproščenega DA, zbližijo, da spodbudijo okrepljene okrepitvene učinke kokaina in se pojavijo ponovitve po umiku.

Pri ljudeh je analizirano anamneza zlorabe drog, ki je povezana z večjo aktivacijo ventralnega striatuma s pomočjo odvisnih od drog, trajanje zlorabe drog pa je pozitivno povezano z obsegom aktivacije (Prisciandaro sod, 2014). Tukaj prikazujemo, da je bila sprožena sprostitev DA po 3-dnevni anamnezi kokaina IntA nespremenjena. Vendar je obdobje abstinence na dan 7 po IntA povzročilo povečano sproščeno DA v odsotnosti kokaina v primerjavi s kontrolo. Povečano sproščanje DA lahko kaže na povečanje sprostljive skupine DA, kar lahko poveča sproščanje med faznimi dogodki signalizacije. Povečano sproščanje med faznim sprožitvijo nevrona DA kot odziv na dražljaje v okolju lahko privede do povečanih povezav med nagradami in olajša ponovitev po obdobju abstinence (Ostlund sod, 2014).

V tem delu je poudarjena pomembnost izbire klinično pomembnih in translacijskih modelov za posebne vidike zlorabe mamil. Čeprav lahko LgA predstavlja boljši model za toleranco, ki se razvije po kroničnem vnosu kokaina pri ljudeh, IntA bolje modelira preobčutljivost na motivacijske vidike zlorabe drog, pa tudi senzibilizirane odzive na napovedi, ki napovedujejo razpoložljivost drog. Skupaj ti podatki kažejo, da imata prekinitev in umik bistveno vlogo pri določanju nevrokemičnih in vedenjskih posledic samo-dajanja kokaina. Pričakuje se, da se pri ljudeh uživanje drog pojavlja pod pogoji omejene razpoložljivosti, kar lahko privede do tega, da posamezniki dajejo droge v prekinitvenem vzorcu (Ahmed sod, 2013) in razpoložljiva ljudska literatura podpira te trditve. Poleg tega so nevrokemični in vedenjski učinki kokaina pri ljudeh občutljivi na daljša obdobja, do leta, po zlorabi drog, in mislijo, da poganjajo vmesne cikle ponovitve in dajanja drog, ki so značilni za odvisnost od stimulansov (Prisciandaro sod, 2014). Ker imajo časovni profil uporabe kokaina in obdobja abstinence globok vpliv na nevrokemične in vedenjske posledice dajanja kokaina, bi morali modeli zlorabe kokaina natančno upoštevati vzorce uživanja kokaina, ki jih uživajo človeški odvisniki od kokaina. Človeški podatki skupaj kažejo, da se prekinitev, preobčutljivost in obdobja abstinence in ponovitve ponavljajo v procesu zasvojenosti, kar poudarja pomen upoštevanja teh vidikov pri določanju najbolj translacijsko pomembnih predkliničnih modelov.

FINANCIRANJE IN RAZKRITEV

To delo so financirali štipendije NIH R01 DA024095, R01 DA030161, R01 DA014030, P50 DA006634 (SRJ), T32 DA007246 in F31 DA031533 (ESC) in T32 AA007565. Avtorji izjavljajo, da ni navzkrižja interesov.

Priznanja

Radi bi se zahvalili dr. Amandi Gabriele za njeno pomoč pri študijah samoupravljanja v sedanjem rokopisu.

Reference

Ahmed SH, Koob GF. Prehod z zmernega na pretiran vnos droge: sprememba v hedonični nastavljeni vrednosti. Znanost. 1998, 282: 298 – 300. [PubMed]
Ahmed SH, Koob GF. Dolgotrajno povečanje nastavljene vrednosti za samokokacijo kokaina po stopnjevanju pri podganah. Psihoparmakologija (Berl) 1999; 146: 303 – 312. [PubMed]
Ahmed SH, Lenoir M, Guillem K. Nevrobiologija odvisnosti od uživanja drog zaradi pomanjkanja izbire. Curr mnenje Neurobiol. 2013; 23: 581 – 587. [PubMed]
Beveridge TJR, Wray P, Brewer A, Shapiro B, Mahoney JJ, Newton TF. Analiza vzorcev uporabe človeškega kokaina za obveščanje o razvoju modela zasvojenosti z živalmi. Objavljeno izvleček za letni sestanek kolegija o problematiki odvisnosti od drog. Palm Springs, Kalifornija; 2012.
Bouayad-Gervais K, Minogianis EA, Lévesque D, Samaha AN. 2014Samoplačevanje hitro dostavljenega kokaina spodbuja večjo motivacijo za jemanje drog: prispevki predhodnih ravni odziva operantov in vnos kokaina Psihoparmakologija (Berl) (v tisku). [PubMed]
Calipari ES, Beveridge TJ, Jones SR, Porrino LJ. Trajno upada funkcionalna aktivnost limbičnih regij možganov po samostojni uporabi kokaina. Eur J Nevrosci. 2013; 38: 3749 – 3757. [PMC brez članka] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Caron MG, Roberts DC, Jones SR. Samo-dajanje metilfenidata povečuje učinkovitost in krepi učinke sproščevalcev prek mehanizma za prenos dopamina. Nat Commun. 2013; 4: 2720. [PMC brez članka] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Melchior JR, Bermejo K, Salahpour A, Roberts DC in sod. Metilfenidat in kokainska samoporaba povzročata izrazite spremembe dopaminskih terminalov. Zasvojeni Biol. 2014; 19: 145. [PMC brez članka] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Roberts DCS, Jones SR. Razširjen dostop do kokaina daje samo toleranco na učinke kokaina, ki povečujejo dopamin in spodbujajo lokomotorno stimulacijo. J Nevrokem. 2013; 128: 224 – 232. [PMC brez članka] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Siciliano CA, Jones SR. Občasno dajanje kokaina povzroča preobčutljivost stimulativnih učinkov na prenašalcu dopamina. J Pharmacol Exp Ther. 2014; 349: 192 – 198. [PMC brez članka] [PubMed]
Calipari ES, Ferris MJ, Zimmer BA, Roberts DCS, Jones SR. Vremenski vzorec vnosa kokaina določa toleranco in občutljivost kokainskih učinkov na prenašalce dopamina. Nevropsihoparmakologija. 2013; 38: 2385 – 2392. [PMC brez članka] [PubMed]
Christensen C, Silberberg A, Hursh S, Huntsberry M, Riley A. Bistvena vrednost kokaina in hrane pri podganah: testi eksponentnega modela povpraševanja. Psihoparmakologija. 2008; 198: 221 – 229. [PubMed]
Cohen Peter, Sas Arjan. Uporaba kokaina v Amsterdamu v nepomembnih kulturah. Zasvojenec Res. 1994; 2: 71 – 94.
Ferris MJ, Calipari ES, Mateo Y, Melchior JR, Roberts DC, Jones SR. Kokainska samoporaba povzroča farmakodinamično toleranco: različni učinki na učinkovitost zaviralcev, dovajalcev za prenašanje dopamina in metilfenidata. Neuropsychopharm. 2012; 37: 1708 – 1716. [PMC brez članka] [PubMed]
Ferris MJ, Calipari ES, Melchior JR, Roberts DC, España RA, Jones SR. Paradoksalno toleranco na kokain po začetni preobčutljivosti pri živalih, nagnjenih k uporabi drog. Eur J Nevrosci. 2013; 38: 2628 – 2636. [PMC brez članka] [PubMed]
Ferris MJ, Calipari ES, Yorgason JT, Jones SR. Preučitev kompleksne ureditve in plastike, sprožene z drogami, sproščanja in vnosa dopamina z uporabo voltammetrije v možganskih rezinah. ACS Chem Neurosci. 2013; 4: 693 – 703. [PMC brez članka] [PubMed]
Ferris MJ, Mateo Y, Roberts DC, Jones SR. Na kokain neobčutljivi prevozniki dopamina z nepoškodovanim substratnim transportom, proizveden s samo-uporabo. Biološka psihiatrija. 2011; 69: 201 – 207. [PMC brez članka] [PubMed]
Hurd YL, Weiss F, Koob GF in NE, Ungerstedt U. Okrepitev kokaina in zunajcelični dopamin prelivata v matična jedra podgan - vivo Študija mikrodialize. Možgani Res. 1989; 498: 199 – 203. [PubMed]
Hursh SR, Silberberg A. Gospodarsko povpraševanje in bistvena vrednost. Psychol Rev. 2008; 115: 186 – 198. [PubMed]
Hursh SR, Winger G. Normalizirano povpraševanje po drogah in drugih ojačevalcih. J Exp Anal Behav. 1995; 64: 373 – 384. [PMC brez članka] [PubMed]
Jones SR, Lee TH, Wightman RM, Ellinwood EH. Učinki prekinitve in neprekinjenega dajanja kokaina na regulacijo sproščanja in vnosa dopamina v striatumu: in vitro voltammetrična ocena. Psihoparmakologija (Berl) 1996; 126: 331 – 338. [PubMed]
Jonkman S, Pelloux Y, Everitt BJ. Različne vloge dorsolateralnega in sredinskega trakuta v kaznovanem iskanju kokaina. J Nevrosci. 2012; 32: 4645 – 4650. [PubMed]
Kalivas PW, Duffy P. Časovni potek zunajceličnega dopamina in vedenjska preobčutljivost na kokain. I. Sponke dopaminskih aksonov. J Nevrosci. 1993; 13: 266 – 275. [PubMed]
Koob GF, Le Moal M. Zloraba drog: hedonska homeostatska disregulacija. Znanost. 1997, 278: 52 – 58. [PubMed]
Millan EZ, Marchant NJ, McNally GP. Izumrtje iskanja drog. Behav možgani Res. 2011; 217: 454 – 462. [PubMed]
Oleson EB, Richardson JM, Roberts DC. Nov postopek IV dajanja kokaina pri podganah: različni učinki predobdelave z dopaminom, serotoninom in GABA na uživanje kokaina in najvišja plačana cena. Psihoparmakologija (Berl) 2011; 214: 567 – 577. [PMC brez članka] [PubMed]
Oleson EB, Roberts DC. Vedenjska ekonomska ocena cene in porabe kokaina po zgodovini samoupravljanja, ki povzročajo stopnjevanje končnih razmerij ali vnosa. Nevropsihoparmakologija. 2009; 34: 796 – 804. [PMC brez članka] [PubMed]
Oleson EB, Roberts DC. Kokainska samouprava pri podganah: pragovi postopkov. Metode Mol Biol. 2012; 829: 303 – 319. [PubMed]
Ostlund SB, Leblanc KH, Kosheleff AR, Wassum KM, Maidment NT. Fazična mezolimbična dopaminska signalizacija kodira olajšanje spodbujevalne motivacije, ki jo povzroči ponavljajoča se izpostavljenost kokainu. Nevropsihoparmakologija. 2014; 39: 2441 – 2449. [PMC brez članka] [PubMed]
Parsons LH, Justice JB., Jr. Serotonin in preobčutljivost za dopamin v nukleusnem okolju, ventralno tegmentalno območje in dorzalno raphe jedro po večkratni uporabi kokaina. J Nevrokem. 1993; 61: 1611 – 1619. [PubMed]
Pierce RC, Kalivas PW. Shema vezja izražanja vedenjske preobčutljivosti na psihostimulance, ki so podobni amfetaminom. Brain Res Brain Res Rev. 1997; 25: 192 – 216. [PubMed]
Objavi RM. Občasno in neprekinjeno stimulacija: vpliv časovnega intervala na razvoj preobčutljivosti ali tolerance. Life Sci. 1980; 26: 1275 – 1282. [PubMed]
Prisciandaro JJ, Joseph JE, Myrick H, McRae-Clark AL, Henderson S, Pfeifer J in sod. 2014Zaveza med leti uživanja kokaina in aktivacijo možganov na kokain in nagone zaviranja odziva Odvisnost (v tisku). [PMC brez članka] [PubMed]
Robinson TE, Becker JB. Vedenjsko preobčutljivost spremlja povečanje sproščanja dopamina z amfetaminom iz striatalnega tkiva in vitro. Eur J Pharmacol. 1982; 85: 253 – 254. [PubMed]
Robinson TE, Becker JB. Dolgotrajne spremembe v možganih in obnašanje, ki ga povzroča kronična uporaba amfetamina: pregled in ocena živalskih modelov amfetaminske psihoze. Brain Res. 1986, 396: 157 – 198. [PubMed]
Robinson TE, Jurson PA, Bennett JA, Bentgen KM. Trajna preobčutljivost dopaminske nevrotransmisije v ventralnem striatumu (nucleus accumbens), ki je nastala po predhodnih izkušnjah z (+) - amfetaminom: mikrodializna študija pri prosto gibljivih podganah. Brain Res. 1988, 462: 211 – 222. [PubMed]
Shaham Y, Shalev U, Lu L, De Wit H, Stewart J. Povratni model ponovitve zdravil: zgodovina, metodologija in glavne ugotovitve. Psihofarmakologija (Berl) 2003, 168: 3 – 20. [PubMed]
Siciliano CA, Calipari ES, Ferris MJ, Jones SR. Dvofazni mehanizmi delovanja amfetamina na terminalu dopamina. J Nevrosci. 2014; 34: 5575 – 5582. [PMC brez članka] [PubMed]
Venton BJ, Seipel AT, Phillips PE, Wetsel WC, Gitler D, Greengard P in sod. Kokain poveča sproščanje dopamina z uporabo rezervnega bazena, odvisnega od sinapsina. J Nevrosci. 2006; 26: 3206 – 3209. [PubMed]
Vezina P, Leyton M. Kondicijski napisi in izražanje stimulativne preobčutljivosti pri živalih in ljudeh. Nevrofarmakologija. 2009; 56 (Suppl 1: 160 – 168. [PMC brez članka] [PubMed]
Zimmer BA, Oleson EB, Roberts DCS. Motivacija za samoplačniško zdravljenje se poveča po pretekli dobe kokaina v možganih. Nevropsihoparmakologija. 2012; 37: 1901 – 1910. [PMC brez članka] [PubMed]