Ein Verfahren zur Untersuchung des stressinduzierten Rückfalls der Heroinsuche nach strafbedingter Abstinenz

Zusammenfassung

Es wird ein Verfahren beschrieben, das einen robusten akuten Nahrungsentzug durch induzierten Rückfall auf Heroinsuche nach strafbedingter Abstinenz zeigt. Ein durch Bestrafung auferlegtes Abstinenzmodell wurde erfolgreich unter Verwendung des Seek and Take Chain Schedule für die Heroin-Selbstverabreichung implementiert. Heroinsuchtests werden dann nach 24 Stunden Nahrungsentzug durchgeführt.

Zusammenfassung

Das strafauferlegte Abstinenzverfahren modelliert die selbst auferlegte Abstinenz, die Menschen aufgrund der nachteiligen Folgen des Drogenkonsums initiieren. Dieses Modell wurde in Experimenten mit verschiedenen Arten von Missbrauchssubstanzen wie Methamphetamin, Kokain und Alkohol implementiert. Eine durch Bestrafung induzierte Abstinenz bei herointrainierten Tieren wurde jedoch nicht nachgewiesen. Darüber hinaus ist akuter Stress ein wesentlicher Auslöser für Rückfälle in Menschen und Tiermodellen. Es wurde bereits gezeigt, dass akuter Nahrungsentzug die Wiedereinstellung von erloschenem Kokain und Heroinsuche stark induzierte. Das hier beschriebene Verfahren kann verwendet werden, um die Auswirkungen einer akuten Stressexposition auf die Heroinsuche nach strafbedingter Abstinenz zu beurteilen. Insgesamt 8 Ratten wurden mit chronischen intravenösen (i.v.) Kathetern implantiert und trainiert, Heroin (0,1 mg/kg/Infusion) für 18 Tage nach einem verketteten Zeitplan selbst zu verabreichen. Das Ausfüllen der Suchverbindung ermöglichte den Zugang zum Take-Hebel, der mit einer Heroininfusion gekoppelt war. Der Suchhebel wurde mit einem Bewehrungsplan mit variablem Intervall 60 (VI60) programmiert, und der Entnahmehebel wurde mit einem Bewehrungsplan mit festem Verhältnis 1 (FR1) programmiert. Nach dem Selbstverabreichungstraining wurde an 30% der abgeschlossenen Suchglieder anstelle der Verlängerung des Take-Hebels ein leichter Fußschock abgegeben. Die Intensität des Fußschocks wurde um 0,1 mA pro täglicher Sitzung von 0,2 mA auf 1,0 mA erhöht. Heroinsuchtests wurden nach 24 Stunden Nahrungsentzug (FD) oder gesättigten Bedingungen durchgeführt. Ratten unter akutem Nahrungsentzug erhöhten die Heroinsuche nach strafbedingter Abstinenz robust.

Einleitung

Rückfälle sind das schwierigste Problem bei der Behandlung des Drogenkonsums ^1,2. Es sind jedoch nur eine Handvoll pharmakologischer Behandlungen zugelassen, um einen Rückfall beim Menschen zu vermeiden³. Die Opioid-Epidemie, mit der Nordamerika derzeit konfrontiert ist, ist ein markantes Beispiel dafür und erfordert die Berücksichtigung verschiedener Ansätze für Tiermodelle des Rückfalls auf Opioide.

Es hat sich gezeigt, dass akuter Stress ein wichtiger Auslöser für einen Rückfall beim Menschen ist⁴. Ein Umweltstressor, der oft mit Drogenabhängigkeit in Verbindung gebracht wird, ist Nahrungsentzug. Drogenkonsumenten entscheiden sich oft dafür, Ressourcen für die Beschaffung von Drogen anstelle von Nahrungsmitteln bereitzustellen. Es wurde gezeigt, dass das Kaloriendefizit mit einem höheren Rückfall bei Zigaretten^{5 und Alkoholkonsum} 6 korreliert. Aufgrund ethischer und praktischer Fragen wurden in den letzten Jahrzehnten Tiermodelle entwickelt, um die Forschung auf diesem Gebiet zu erleichtern. In Tiermodellen wurde gezeigt, dass akuter Nahrungsentzug die erloschene Heroinsuche robust wiederherstellt⁷. Derzeit basieren die meisten Tiermodelle des Rückfalls auf Abstinenzverfahren, die entweder nicht repräsentativ für die menschliche Abstinenz sind (z. B. Extinktionsmodelle) oder nur den kleinen Prozentsatz der Drogenkonsumenten umfassen, die aufgrund von Inhaftierung oder stationärer Behandlung gezwungen sind, sich zu enthalten (z. B. erzwungene Abstinenzmodelle). Der Hauptgrund, warum Drogenkonsumenten sich für den Verzicht entscheiden, sind die negativen Konsequenzen, die mit der Drogensuche und -einnahme verbunden sind⁸. Bestrafungsbedingte Abstinenz ist ein Tiermodell, das die negativen Konsequenzen nachahmt, die mit der Drogensuche auf die selbst auferlegte Abstinenz beim Menschen verbunden sind. Dieses Modell führt einen aversiven Reiz ein, z. B. einen leichten Fußschock, mit Drogensuche oder -einnahme, was dazu führt, dass das Tier die Einnahme des Medikaments freiwillig abbricht. Ein weiteres Verfahren, das negative Konsequenzen für die Drogensuche beinhaltet, ist das elektrische Barrierekonfliktmodell für Drogenabstinenz und Rückfall⁹. Die Ratte muss eine elektrische Barriere überwinden, um das operante Verhalten auszuführen, das mit der Selbstverabreichung des Arzneimittels verbunden ist. Das Modell wurde erfolgreich verwendet, um freiwillige Abstinenz und Rückfall auf Psychostimulanzien und Opioide zu demonstrieren^10,11. Unter dem Verfahren der elektrischen Barriere sind Drogensuchbemühungen jedoch im Gegensatz zum menschlichen Zustand immer mit einem aversiven Ereignis verbunden. Darüber hinaus kann sich die Einnahme von Medikamenten selbst mit dem elektrischen Fußschlag überschneiden, wenn das Tier nach der Infusion in den sicheren Bereich zurückkehrt, indem es die Barriere erneut überquert.

Bestrafte Abstinenz wurde mit anderen Drogen des Missbrauchs wie Kokain 12, Alkohol 13, Methamphetamin¹⁴, Remifentanil¹⁵ angewendet, aber es wurde nie auf herointrainierte Tiere angewendet. Das Modell wurde verwendet, um einen durch Priming¹⁴ induzierten Rückfall und medikamentenassoziierte Hinweise¹⁶ zu untersuchen, wurde jedoch nicht in ein stressinduziertes Rückfallverfahren integriert. Das hier beschriebene Verfahren wird verwendet, um einen akuten durch Nahrungsentzug verursachten Rückfall auf Heroin nachzuweisen, der nach strafbedingter Abstinenz bei männlichen Ratten sucht.

Protokoll

Alle Ratten werden nach den Richtlinien des Canadian Council on Animal Care behandelt. Die Genehmigung für alle experimentellen Verfahren wurde von der Ethikkommission der Concordia University Animal Research erteilt.

1. Tiere

1. Erwerben Sie Long Evans Ratten mit einem Gewicht von 275-300 g (Männchen) oder 225-250 g (Weibchen). Doppelhausratten in Standard-Plastikkäfigen mit Maiskolbeneinstreu und zerkleinertem Papier bis zur Operation.
2. Halten Sie die Ratten in einem umgekehrten Hell-Dunkel-Zyklus (Licht aus um 9:30 Uhr, Licht an um 21:30 Uhr).
3. Erlauben Sie unbegrenzten Zugang zu Nahrung und Wasser, außer während des Lebensmittelentzugstests. Verwenden Sie normales Rattenfutter (20,9% Protein, 67,2% Kohlenhydrate und 11,8% Fett).

2. Intravenöse Operationen

1. Bauen Sie Katheter und führen Sie intravenöse Operationen durch, wie in Sedki et al. 2013¹⁷ beschrieben, mit den folgenden Unterschieden: 1) Verwenden Sie Isofluoran 2-2,5% für die Anästhesie, 2) Ändern Sie die Dosis von Penicillin, das während der Operation verabreicht wird, auf 60 000 IE / Ratte durch subkutane Injektion und 3) Erhöhen Sie die Dosis von Gentamicin in der Mischung aus Heparin und Gentamicin, die zum Spülen der Katheter verwendet wird, auf 7,5 IE + 800 μg; 0,2- 0,3 ml.
2. Injizieren Sie Ketoprofen oder Carprofen, ein entzündungshemmendes Analgetikum, intraperitoneal oder subkutan (5 mg / kg) unmittelbar nach der Operation (vor der Erholung von der Narkose) und an den folgenden 3 Tagen. Geben Sie während der 2-tägigen Erholungsphase püriertes Essen und Wärme (falls erforderlich), um die Genesung zu unterstützen. Wiegen und überwachen Sie die Tiere täglich, um nach abruptem Gewichtsverlust oder anderen Anzeichen von Gesundheitsproblemen zu suchen.

3. Verhaltensverfahren

1. Operante Konditionierkammern:
   1. Stellen Sie die operanten Konditionierkammern wie in Sedki et al. 2013¹⁷ beschrieben ein.
2. Gewöhnungstag:
   1. Unterbringung der Ratten in den operanten Trainingskammern nach der Genesung von der Operation und lassen Sie die Tiere 24 Stunden lang an die Kammer gewöhnen, bevor ein Protokoll eingeleitet wird. Halten Sie die Tiere während des gesamten Experiments in den operanten Kammern untergebracht.
   2. Befestigen Sie die Ratten nicht an der Metallfeder und initiieren Sie kein experimentelles Protokoll (das Cue-Light, der Ton und die Hebel sind während des Gewöhnungstages nicht verfügbar).
3. Selbstverabreichung von Heroin:
   1. Befestigen Sie den 5-fach Stecker am Tygon-Rohr und an der Metallfeder.
   2. Richten Sie tägliche Trainingseinheiten von 6 Stunden Heroin-Selbstverabreichung (0,1 mg/kg/Infusion) nach dem unten beschriebenen Verfahren ein.
   3. Beginnen Sie tägliche Trainingseinheiten zu Beginn der Dunkelphase des umgekehrten Lichtzyklus (ca. 9:30 Uhr in den repräsentativen Ergebnissen) mit der Verlängerung des Suchhebels (oder nehmen Sie den Hebel an den ersten 2 Tagen; siehe unten) sowie das Einschalten des Hauslichts.
   4. Selbstverabreichung mit nur dem Entnahmehebel unter festem Verhältnis 1 (FR1; 2 Tage)
      1. Programmieren Sie jeden Versuch so, dass er mit dem Einsetzen des Take-Hebels beginnt.
      2. Sobald die Ratte den Take-Hebel einmal drückt (FR1), ziehen Sie den Take-Hebel zurück, schalten Sie das Cue-Licht über dem Hebel ein und tonen Sie für eine Zeitüberschreitung von 20 s, schalten Sie das Hauslicht aus und erlauben Sie die Abgabe einer Heroininfusion (0,1 mg / kg in 0,13 ml)
      3. Programmieren Sie ein 30-s-Intervall zwischen den Versuchen, in dem keine Hinweise präsentiert werden, das Hauslicht ausgeschaltet und der Hebel eingezogen wird. Für den Beginn des nächsten Versuchs setzen Sie den Take-Hebel ein und schalten Sie das Hauslicht ein.
   5. Selbstverabreichung mit Seek-Take-Kette unter FR1 (5 Tage)
      1. Programmieren Sie das operante Trainingssystem so, dass nur der Suchhebel eingesetzt und das Hauslicht eingeschaltet wird, um den Beginn der Sitzung zu signalisieren. Der Entnahmehebel befindet sich in einem eingefahrenen Zustand.
      2. Sobald die Ratte einmal (FR1) auf den Suchhebel drückt, zieht das Programm den Suchhebel zurück und setzt den Entnahmehebel ein.
      3. Ein Druck auf den Take-Hebel (FR1) zieht den Take-Hebel zurück und leitet den gleichen Vorgang wie in Schritt 3.3.4.2 und ein Intervall von 30 s zwischen den Versuchen ein.
      4. Programmieren Sie das operante Trainingssystem so, dass am Ende des Intervalls zwischen den Versuchen der Suchhebel eingesetzt und das Hauslicht eingeschaltet wird, um den Beginn des nächsten Versuchs zu signalisieren.
      5. Programmieren Sie das operante Trainingssystem so, dass es das Inter-Trial-Intervall einleitet, wenn eine Ratte die Such-Take-Kette während 10 Minuten nicht erreicht (ohne den Such- oder Take-Hebel zu drücken), um das Ende eines Versuchs und den Verlust der Gelegenheit zur Verabreichung des Medikaments darzustellen.
   6. Selbstverabreichung mit Seek-Take-Kette unter variablen Intervallen (VI5, VI30 und VI60)
      1. Programmieren Sie alle Schritte in Abschnitt 3.3.5, aber führen Sie ein variables Intervall von 5 (VI5) als neuen Bewehrungsplan am Suchhebel anstelle von FR1 ein. Erlauben Sie Selbstverwaltungstraining nach dem VI5-Zeitplan für 3 Tage.
      2. Richten Sie die Software so ein, dass der erste Druck auf den Suchhebel den VI5-Zeitplan aktivieren kann. Lassen Sie die Software für den VI5-Zeitplan zufällig eine Intervallzeit aus einer Liste von 0,1 s, 5 s und 10 s auswählen, was zu einem durchschnittlichen Intervall von 5 s führt. Der erste Suchhebel drückt nach Ablauf des gewählten Intervalls, zieht den Suchhebel zurück und fährt den Entnahmehebel aus.
      3. Führen Sie die Schritte 3.3.4.2, 3.3.5.4., 3.3.5.5 aus. für Take Hebel und Ende der Testanleitung.
      4. Als nächstes trainieren Sie Ratten für 5 Tage unter VI30 Zeitplan für die Suchverbindung, gefolgt von 3 Tagen unter VI60 Zeitplan.
      5. Lassen Sie die Software für den VI30-Zeitplan zufällig eine Zeit aus einer Liste von 15 s, 30 s und 45 s für durchschnittlich 30 s auswählen, während die Software für den VI60-Zeitplan zufällig eine Zeit aus einer Liste von 45 s, 60 s und 75 s auswählt.
      6. Variieren Sie die Intervalle zwischen den Versuchen entlang der verschiedenen Bewehrungspläne. Beginnen Sie das Inter-Trial-Intervall bei 30 s während FR1 und VI5, erhöhen Sie sich jedoch allmählich auf 7 min während VI30 und VI60.
4. Strafbedingte Abstinenz
   1. Beginnen Sie die Bestrafungssitzungen mit dem Einführen des Suchhebels und dem Einschalten des Hauslichts. Lassen Sie Bestrafungssitzungen für 8 Tage mit regelmäßiger Aufsicht zu, um sicherzustellen, dass die Tiere keine Anzeichen von abnormalen Schmerzen oder gesundheitlichen Problemen zeigen.
   2. Programmieren Sie das operante Trainingssystem so, dass nach Abschluss der Suchverbindung unter VI60 der Seek-Hebel zurückgefahren wird, das Hauslicht ausgeschaltet wird und ein leichter Fußschock auf 30% der abgeschlossenen Seek-Links verabreicht wird, anstatt den Take-Hebel einzuführen. Der Take-Hebel erstreckt sich auf die anderen 70% der abgeschlossenen Seek-Links, wie in einem normalen Selbstverabreichungsversuch.
   3. Programmieren Sie ein Inter-Trial-Intervall von 7 Minuten mit allen Hinweisen und ausgeschaltetem Hauslicht, bevor Sie den Suchhebel einsetzen und das Hauslicht einschalten, um den Beginn des nächsten Versuchs zu signalisieren.
   4. Stellen Sie die Fußschockintensität auf 0,2 mA ein und erhöhen Sie sie um 0,1 mA pro Bestrafungstag auf 1,0 mA.
   5. Nachdem Ratten den Take-Hebel gedrückt haben (bei Versuchen, wenn er verfügbar ist), wiederholen Sie Schritt 3.3.4.2 für das Zurückziehen des Hebels, die Abgabe der Heroininfusion und die Präsentation der Hinweise, gefolgt von einem 7-minütigen Intervall zwischen den Studien.
   6. Starten Sie den nächsten Versuch mit dem Einsetzen des Suchhebels und dem Einschalten des Hauslichts.
   7. Wenn die Ratte 10 Minuten lang keinen Hebel drückt, folgen Sie Schritt 3.3.5.5.
5. Akuter Nahrungsentzug (24 h)
   1. Am Tag nach dem letzten Tag der strafbedingten Abstinenz teilen Sie die Ratten in zwei übereinstimmende Gruppen ein (nach Körpergewicht und der durchschnittlichen Anzahl der Suchhebel und Infusionen in den letzten 3 Tagen des Selbstverabreichungstrainings): Food Deprived (FD) und Sated.
   2. Entfernen Sie Futterbehälter aus den Kammern (gegen 9:30 Uhr) für Ratten, die sich einem durch Nahrungsentzug verursachten Rückfalltest unterziehen, und halten Sie Futterbehälter für die gesättigte Gruppe, die unbegrenzten Zugang zu Nahrung hat. Bieten Sie unbegrenzten Zugang zu Wasser in beiden Gruppen und beaufsichtigen Sie die Tiere, um sicherzustellen, dass sie während des Nahrungsentzugs keine gesundheitlichen Probleme zeigen.
6. Nahrungsmittelentzug induziertes Heroin, das Tests sucht
   1. Führen Sie am Morgen nach dem 24-stündigen Nahrungsentzug einen 3-stündigen Heroinsuchtest nach einem VI60-Zeitplan mit einem Intervall von 7 Minuten durch, ohne dass ein Schock oder Heroininfusionen verabreicht werden. Bringen Sie die Futterbehälter nach der 3-stündigen Sitzung zu den Ratten mit Nahrungsentzug zurück.
   2. Am Morgen nach dem ersten Heroinsuchtest entfernen Sie Futterbehälter aus den Kammern der Ratten, die beim ersten Rückfalltest gesättigt waren. Erlauben Sie den Ratten, die zuvor unter Nahrungsentzug waren, vor und während des Tests unbegrenzten Zugang zu Nahrung (gesättigter Zustand).
   3. Führen Sie am nächsten Tag (nach 24 Stunden Nahrungsentzug) einen weiteren 3-stündigen Heroinsuchtest durch, wie in Schritt 3.6.1 beschrieben.
   4. Am Tag nach dem Test euthanasieren Sie die Ratten mit einer Kohlendioxidkammer (100% CO₂ bei einer Füllrate von 30-70% des Kammervolumens pro Minute).

Ergebnisse

Männliche Ratten zeigten eine Zunahme der Suchhebelpressen, da der Zeitplan der Verstärkung über die Trainingstage zunahm, und eine zuverlässige, konsistente Anzahl von Heroininfusionen über Trainingstage (Abbildung 1). Während der Bestrafung verringerten Ratten die Anzahl der Suchhebelpressen und Infusionen mit der Zunahme der Fußschockintensität über 8 Bestrafungstage (Abbildung 2). Nahrungsentzug erhöhte signifikant die Heroinsuche nach strafbedingt...

Diskussion

Es gibt zwei wichtige Demonstrationen in diesem Papier. Erstens, die Validierung der durch Bestrafung auferlegten Abstinenz mit der Such- und Take-Kette mit Heroin. Zweitens wurde gezeigt, dass ein stressinduzierter Rückfall in einem strafverhängten Abstinenzverfahren beobachtet werden konnte. Dies sind wichtige Demonstrationen, weil (i) das strafinduzierte Abstinenzverfahren den menschlichen Zustand besser nachahmt, da es zu freiwilliger Abstinenz führt, d.h. nicht aufgrund des Aussterbens der Drogensuche oder der er...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Anafen Injection 100 mg/mL Vial/50 mL	MERIAL Canada, Inc.	1938126	anti-inflammatory drug
Balance arm	Coulbourn Instruments	H29-01
Cannulae (22 G, 5-up)	Plastics One	C313G-5up
Environment connection board & Linc cable	Coulbourn Instruments	H03-04
Fixed speed infusion pump (3.3 RPM)	Coulbourn Instruments	A73-01-3.3
GE Marine Silicon	GE	SE-1134
Graphic State Notation 3	Coulbourn Instruments	GS3	Software
Habitest universal Linc	Coulbourn Instruments	H02-08
Heroin HCl	National Institute for Drug Abuse, Research Triangle Park, NC, USA
House light-Rat	Coulbourn Instruments	H11-01R
Isofluorane USP 99.9% Vial/250 mL	Fresenius Kabi Canada Ltd	2237518
Liquid Swivels, Plastic, 22 G	Lomir Biomedical, Inc.	RSP1
Rat test cage	Coulbourn Instruments	H10-11R-TC	Operant conditioning chambers
Retractable lever-Rat	Coulbourn Instruments	H23-17RA
Silastic tubing (ID 0.02, OD 0.037)	Fisher Scientific (Canada)	1118915A
Single high-bright cue-Rat	Coulbourn Instruments	H11-03R
Sound attenuation boxes	Concordia University	Home made
Stainless steal grid floor	Coulbourn Instruments	H10-11R-TC-SF
System controller 2	Coulbourn Instruments	SYS CTRL 2
System power base	Coulbourn Instruments	H01-01
Tone module 2.9 KHz	Coulbourn Instruments	H12-02R-2.9
Tygon tubing (ID 0.02, OD 0.060)	VWR	63018-044