Murino bebendo modelos no desenvolvimento de farmacoterapias para alcoolismo: beber na escolha escura e dois-garrafa

Resumo

Transtorno de uso de álcool (AUD) é um problema de saúde nacional e o desenvolvimento de tratamentos mais eficazes é necessário para compensar as necessidades desta população de pacientes. Para este fim, o seguinte protocolo utiliza dois modelos simples roedores bebendo para avaliar a eficácia pré-clínica de compostos de chumbo anti-álcool.

Resumo

Transtorno de uso de álcool (AUD) é um grande problema com mais do que um estimado 76 milhões pessoas em todo o mundo, conhecer os critérios de diagnóstico. Os tratamentos atuais são limitados a três medicamentos aprovados pela FDA que são em grande parte ineficazes, mesmo quando combinado com psicossocial intervenção, como é evidente pelo alto recaída taxa. Como tal, a busca de tratamentos mais novos representa uma meta importante da saúde pública. Para este fim, o seguinte protocolo utiliza dois modelos simples roedores bebendo para avaliar a eficácia pré-clínica de compostos de chumbo antiálcool: escolha dois-garrafa (TBC) e beber no escuro (DID). A primeira permite que ratos voluntária beber com moderação, enquanto este último induz ratos para voluntária consomem uma grande quantidade de álcool em um curto período que imita uma bebedeira. A natureza simples e alta taxa de transferência dos dois desses paradigmas permitem para a seleção rápida de agentes farmacológicos ou para identificar cepas de camundongos que apresentam certo comportamento bebendo voluntário.

Introdução

Durante os últimos 25 e mais anos, foi colocado um esforço significativo no sentido de desenvolver medicamentos para o tratamento do transtorno de uso de álcool (AUD)¹. Embora muitos avanços foram feitos, AUD continua a ser um problema de saúde pública, afetando mais 18 milhões de americanos e custando mais de US $ 220 bilhões anualmente^2,3. Atualmente, existem apenas três medicamentos aprovados pela FDA, dissulfiram, naltrexona e acamprosato, os quais produziram resultados inconsistentes em ensaios clínicos e sucesso limitado, mesmo quando combinado com intervenção psicossocial nas configurações da clínica ^{4 , 5 , 6 , 7}.

A principal razão para falhas de terapia atual AUD está ligada à natureza heterogênea de AUD⁸. Enquanto fatores genéticos e ambientais contribuem para o desenvolvimento de AUD, herdabilidade contabiliza estima-se 50-60% do risco de aparecimento de⁹. Semelhantes para o tratamento da depressão, é amplamente aceito que pacientes que sofrem de AUD vão precisar de uma variedade de medicamentos que são adaptados para atender as necessidades de cada paciente¹⁰.

Claramente, há uma necessidade urgente de tratamentos mais eficazes que seria facilitada se o já árduo e demorado processo de descoberta de drogas foram racionalizados³. Para este fim, o protocolo seguinte demonstra a aplicabilidade pré-clínicos de dois modelos de beber roedores, amplamente utilizado para examinar a base Neurobiológica do AUD¹¹. Mais especificamente, o método apresentado neste documento pode avaliar a eficácia dos compostos candidatos a reduzir álcool consumo "moderado" e "binge beber" cenários utilizando a escolha de dois-garrafa (TBC) e beber no escuros paradigmas (DID), respectivamente. Ambos os paradigmas examinam auto-administração etanol não-operante, no qual ratos ingerem etanol por via oral e à vontade e, portanto, ilustram o cara alta e construir validade como modelo de alcoolismo humano¹¹.

No TBC, bebendo, também conhecido como livre escolha, beber, beber, de preferência ou beber social, duas garrafas de solução são continuamente disponíveis na gaiola em casa. Uma garrafa contém água, e o outro contém uma solução diluída de etanol, segundo a qual a concentração de etanol pode ser variada (EG., 5-30% v/v) de^11,12. Os ratos têm acesso constante para as duas garrafas e portanto, podem escolher o quanto beber de cada garrafa.

Este modelo avalia o consumo de etanol de cada rato (g/kg), bem como a relação de preferência etanol (volume de álcool consumido ÷ volume total líquido consumido). Rotineiramente é usado para comparar os níveis de consumo através de diferentes cepas de ratos, ou após uma manipulação genética específica (ex., gene nocaute ou nocaute) e resultados em etanol concentrações sanguíneas (BECs) semelhantes ao que é encontrado nos seres humanos quando bebendo em moderação^13,14.

O procedimento de DID, 3 h após o início do ciclo escuro, a garrafa de gaiola em casa de água é trocada com um frasco de solução de etanol 20% (v/v) para um acesso limitado a sessão a beber. As sessões de bebedeira ocorrem como um ciclo de 4 dias consecutivo, 2h duradoura nos dias 1-3 e 4 h no dia 4. Dias 1-3 servem como um período de habituação de álcool antes do testar no dia 4. Consequentemente, os ratos confiantemente consumirá suficiente etanol para alcançar BECs > 100 mg/dL e apresentam como resultado, os efeitos comportamentais de intoxicação encontrados em humanos que são^13,14,15de bebedeira. Acesso à água é disponível em todos os momentos que não sejam os copos.

Existem diversas variações de acesso limitado a beber. Por exemplo, o modelo de acesso intermitente, ratos recebem duas garrafas (uma com água e o outro contendo álcool etílico 20% (v/v)) apenas na segunda, quarta e sexta-feira com um intervalo de 24 h e 48 h em dias úteis e fins de semana, respectivamente¹⁶. Após várias semanas de acesso intermitente, os ratos vão gradualmente e voluntariamente escalar níveis, eventualmente alcançando BECS semelhante ao que é observado no modelo DID a beber. O DID, no entanto, parece ser o modelo mais comumente usado para avaliar o comportamento de beber farra. Existem outros modelos de beber intermitentes, mas eles dependem de restringir o acesso à comida ou vapor câmara induzida aumentos de auto-administração voluntária, o que os torna menos representativos do consumo de álcool humana voluntária¹⁶.

Protocolo

Todos os procedimentos descritos aqui foram aprovados pelo cuidado de Animal institucional e comissões de utilização do Campus de Ciências de saúde da Universidade do Sul da Califórnia.

1. montagem e instalação experimental

1. Adquirir todos os seguintes suprimentos e produtos químicos antes do início do estudo: ratos, tops de gaiola gaiolas/metal, roupa de cama, comida, água, etanol, pipetas de, no máximo sipper, encolhem envoltório, faca de serviço público, sacos de plástico, fita, bico de Bunsen, escala, farol.
2. Obter camundongos C57BL/6J, ou de uma fonte comercial ou uma colônia in-house, mantendo em mente que os ratos pode ser grupo alojado até o momento do teste.
   Nota: O número total de ratos adquiridos depende da complexidade do projeto experimental. Plano para acomodar cerca de 12-15 ratos por grupo, com não menor do que os ratos de 5-7 por grupo de estudos-piloto. Nos resultados representativos mostrados abaixo, utilizamos uma afinação simples do dois-grupo para avaliar a relação de causa-efeito, utilizando uma única dose (5 mg/kg) da droga (MOX).
3. Siga os passos abaixo para montar as garrafas¹⁸.
   1. Aqueça uma faca de serviço público, usando um bico de Bunsen.
   2. Usando esta faca, corte aproximadamente uma polegada fora as extremidades superior e inferior de uma pipeta sorológica de plástico 18ml.
      1. Observe que as pipetas de volume menores (ou seja, 10 mL) também podem ser usadas para aumentar a precisão da medição.
   3. Aquecer a pipeta sob um soprador de ar quente.
   4. Insira o tubo de sipper do rolamento de esferas para o fim de "fundo" da pipeta (em outras palavras, a abertura mais próximo o traço-linha 18 mL).
   5. Sele o tubo sipper no lugar com envoltório do psiquiatra usando uma arma de envoltório do psiquiatra comercialmente disponível.
   6. O outro a tampa de abertura com uma rolha de silicone.

2. animal habituação

1. Começando pelo menos 1 semana antes da data de início do experimento, transferir os ratos para a sala onde os procedimentos experimentais são a efectuar para que eles podem se aclimatar às condições de criação (incluindo a temperatura ambiente (21 ± 1 ° C) e 12-h reverter o ciclo claro/escuro, com luzes fora às 12:00). Não se esqueça de seguir as orientações institucionais e notificar os canais apropriados antes de se mudar os animais de um local para outro.
   1. Se os ratos estão sendo transferidos de um ciclo claro/escuro padrão permitem que 2 semanas de tempo de habituação adicionais.
2. Encha as garrafas recém-feitos até a borda com água. Certifique-se de que a tampa está fechada firmemente e desprovido de quaisquer bolhas de ar ou vazamentos pelo bico. Se a solução está vazando, volte a fixar a tampa. Remova quaisquer bolhas de ar, simplesmente tocando na garrafa para que o ar pode escapar do tubo.
3. À chegada, única casa cada rato em gaiolas de policarbonato/polysulfone padrão com roupa de cama e um top de gaiola de grelha metálica; Remova a tampa da gaiola como já não será usado.
   1. Fornece acesso a comida e water bottle(s) ad libitum.
   2. Prenda cada garrafa para o topo da gaiola envolvendo uma gravata de plástico zip em torno de cada garrafa segurá-lo no lugar. Apare qualquer excesso plástico do empate de fecho de correr para garantir que ele não se projeta para a jaula.
      Nota: Para a bebida no escuro (DID) procedimento, é necessária apenas uma garrafa de água. Habituação ao paradigma de escolha (TBC) duas garrafa, no entanto, exige que a afinação de gaiola incluem duas garrafas de água. Se o funil de metal grade fornecido é ideal para conter apenas um único frasco de solução, suavemente dobre pedaços seus bares para criar espaço para uma placa adicional acomodar a segunda garrafa para TBC.
4. Criado pelo menos 3 gaiolas de livre de controle do mouse. Isto permitirá o monitoramento de qualquer fluida perda causada pela evaporação ou derramamento de garrafas, que é simplesmente uma ocorrência natural que acontece como as gaiolas são colocadas dentro e fora do rack gaiola (consulte a etapa 2.6.3, 3.6.1 e 4.6.1 para equações).
5. Começando no dia 4 de aclimatação o corpo único de 1 semana, medir e registrar os pesos de corpo e comida diários de cada mouse, usando uma escala, (em gramas), bem como a ingestão de água, usando as marcas ao lado da garrafa invertida para gravar o ponto mais alto do menisco (em mL).
   1. Embora seja prática científica padrão para ler o ponto mais baixo do menisco côncavo, porque as garrafas permanecem em uma posição invertida durante a medição, registro o ponto mais alto do menisco.
6. Avalie os parâmetros de 2.5 utilizando as equações abaixo:
   1. Medir a mudança de peso do corpo (g): peso do dia atual (g) - peso do dia anterior (g).
   2. Medir a ingestão de alimentos (g): peso do alimento no dia anterior (g) - peso do alimento no dia atual (g).
   3. Medir o consumo de água (mL): perda de água média [volume de água no dia atual (mL) - volume de água no dia anterior (mL)] - de todas as gaiolas de controle (mL).
7. Repita a etapa 2.5 consecutivamente, nos dias 5-7, para permitir a determinação de uma linha de base para os três dias imediatamente antes da introdução do etanol. Se uma gravação consecutiva não pode ser coletada, estenda o período de aclimatação para permitir a avaliação das medições de linha de base.
8. Uma vez que a ingestão de água estabilizou-se a variabilidade de ± 10% da média dos últimos 3 dias, começa o acesso do etanol com TBC (acesso ilimitado) ou DID (acesso limitado).
   Nota: Em raras ocasiões, um ou dois dias adicionais podem ser necessários para os indivíduos atingir essa estabilidade; Não se assuste se é necessário um tempo adicional para os valores exibir a variabilidade de ± 10% da média dos últimos 3 dias.

3. 24 horas duas garrafa escolha (a confirmar)

Nota: Um esquema está disposto na Figura 1.

1. Preparar uma solução de etanol de 10% (v/v) em um volume de 500 mL, adicionando 52,65 mL de etanol de cereais prova 190 (~ 95% de etanol) para 447,35 mL de H₂O; Certifique-se de agitar cuidadosamente. Dado que o álcool evapora rapidamente, substitua a solução no intervalo do diariamente 3-4.
   Nota: Outras concentrações de etanol podem ser usadas também, mas os autores recomendam uma concentração de 10% para este modelo.
2. No primeiro dia do TBC, (dia 8, na melhor das hipóteses) vazio de 1 a 2 garrafas de água, em cada gaiola e encha-o até a borda com a solução recentemente preparada de etanol. Dado que o álcool etílico e água são difíceis de distinguir visualmente, claramente rotule as garrafas com seu conteúdo correspondente. Basta aplica um pedaço de fita para a garrafa de mascaramento e rotulando-o com um marcador ou escrevendo diretamente na garrafa.
3. Adicione mais solução para a garrafa de água, conforme necessário.
4. Coloque garrafas de volta na gaiola, certificando-se de que todas as tampas estão bem fechadas e desprovido de quaisquer bolhas de ar ou vazamentos pelo bico. Se a solução está vazando, volte a fixar a tampa. Remova quaisquer bolhas de ar, simplesmente tocando na garrafa para que o ar pode escapar a garrafa.
5. Suplente a posição das garrafas de todos os outros dias como a correta para a preferência de lugar condicionado relacionada influencia na atividade de beber (veja a discussão para mais).
6. Além das medições diárias de 2.5 e 2.6, que tem sido em curso, começa a ler e gravar também níveis de ingestão de etanol. Analise a relação de consumo e preferência de 10% de etanol utilizando as seguintes equações:
   1. Medir a 10% o consumo de etanol (mL): [volume de etanol no dia atual (mL) - volume de etanol no dia anterior (mL))]-média de perda de etanol de todas as gaiolas de controle (mL).
   2. Medir os 10% ingestão de etanol (g/kg): [10% de etanol ingestão (mL) x 0,07893 g/mL] / corpo peso (kg).
   3. Medir o % de preferência: [10% ingestão de etanol (mL) / água (mL)] x 100.
7. Tão logo a ingestão de etanol tornou-se estável, administre uma injeção de (salina) intraperitoneal (i.p.) único controle (0,01 mL/g de peso corporal) a cada rato durante a rotina diária de medição. Desta forma, indivíduos se acostumaram à injeção em si.
   1. Estabilidade é definida como a variabilidade de ± 10% da média dos últimos 3 dias (mesmo como na seção 2.8).
      Nota: Pode demorar até 1 semana para estabilizar os níveis de etanol. Isto é especialmente verdadeiro se os ratos estão sendo re-usados de uma experiência anterior e tiveram exposição anterior ao etanol. O controle é simplesmente o solvente utilizado para dissolver a droga.
8. Uma vez que uma linha de base do etanol com baixa variabilidade é restabelecida, dividir os ratos em dosagem grupos usando os valores de ingestão de etanol, para que todos os grupos têm mais ou menos semelhante média valores de ingestão de etanol.
   1. Designar um grupo como o controle (continuando a receber soro fisiológico) e o outro como o experimental (injeção i.p. da droga investigada em 0,01 mL/g de peso corporal). Começa a droga diária de dosagem, ou por uma aguda ou de vários dia de duração. Posteriormente, o controle pode ser re-introduzido para testar os efeitos de pós-drogas (opcionais).
      Nota: Porque beber é monitorizada através de um longo período de 24 horas, o tempo de administração de dosagem não é dependente do ciclo escuro.

4. beber no escuro (fez)

Nota: Um esquema está disposto na Figura 3.

1. Em cada dia de acesso agendado etanol (dias 1-4), registar as medidas, para o volume de água, ingestão de alimentos e peso corporal e realizar a dosagem da droga. Fazer isso durante um tempo pré-selecionado durante o ciclo de luz que é escolhido em conformidade com a farmacocinética da droga, para que o composto no / ou aproximando-se a concentração máxima do cérebro durante o período de beber.
   Nota: Lembre-se dias 1-3 são significados simplesmente aclimatar os ratos para beber abundantes níveis de etanol em um curto período de tempo. Enquanto os ratos não atingir níveis BEC comparáveis a 0,08 humana; esses dias de "treinamento" Certifique-se que no dia 4, durante a sessão de beber um pouco mais, eles na verdade beberá a esse nível.
   1. Dê todos os ratos controle (salina) dias 1-3 e o controle ou droga no dia 4. Este procedimento DID ocorre ao longo de 3 semanas para incluir uma pre-droga (semana 1), drogas (semana 2) e copos a droga pós (semana 4).
   2. Nota: Observe que, durante a semana de droga-dosagem, níveis de ingestão de etanol dia 3 são usados para atribuir ratos a um grupo controle ou drogas de uma forma onde os níveis de ingestão de etanol de ambos os grupos têm a menor variabilidade. Isso é diferente de TBC, que atribui a grupos com base em uma média de 3 dias.
2. Preparar uma solução de etanol 20% (v/v) (20E) em um volume de 500 mL, adicionando 105,25 mL de etanol de cereais prova 190 (~ 95% de etanol) para 394,75 mL de H₂O; Certifique-se de agitar cuidadosamente.
3. Encha as garrafas de etanol antes do início da sessão de beber para que tão logo o DID começa as garrafas de água simplesmente podem ser substituídas com as garrafas de álcool.
4. Durante a sessão inteira DID (etapas 4,5-4,8), use um farol de luz vermelha como para não incomodar os animais.
5. No início do DID bebendo a sessão, programada para começar 3 horas para o ciclo escuro, registre o volume de água para cada rato. Em seguida, substituir cada garrafa de água com uma garrafa da solução 20E e registar o volume inicial de etanol.
6. Leia e anote o volume final de etanol 2 horas mais tarde, no final da sessão bebendo nos dias 1-3 e 4 horas mais tarde, no dia 4. Analise o consumo de etanol 20% utilizando as seguintes equações.
   1. Medir o 20% o consumo de etanol (mL): [volume de etanol no final da sessão (mL) - volume de etanol no início da sessão (mL) a beber a beber] - etanol média de perda de todas as gaiolas de controle (mL).
   2. Medir a 20% o consumo de etanol (g/kg): [20% ingestão de etanol (mL) x 0,15786 g/mL] / corpo peso (kg).
7. No dia 4, imediatamente após a gravação de volumes de etanol e antes de re-introduzir o acesso à água, colete sangue para avaliar a concentração de etanol de sangue de cada mouse (opcional).
   Nota: Pode ser utilizado qualquer método de coleta de sangue não-terminal, assim como coleta de sangue da cavidade orbital retrô, ou coleta de sangue da veia safena. Para protocolos útil ver referências para Matheus et al ²¹ e Yardley et al ²⁰.
   1. Executar análise utilizando vários métodos, incluindo LCMS, ou máquinas comercialmente disponíveis (ver Tabela de materiais).
8. Substitua todos os frascos de etanol com garrafas de água e volume de água de registro.

Resultados

Nos seguintes inquéritos representativos, bebendo social foi modelado utilizando o paradigma de escolha de dois-garrafa (TBC). Brevemente, os ratos tiveram acesso para dois frascos de solução, uma das quais continha água e o outro é uma solução de etanol de 10% (v/v). Temas foram posteriormente divididos e uniformemente atribuídos a grupos de tratamento de drogas, moxidectina (MOX) vs salina controle, para que cada grupo seria em média os níveis de ingestão de etanol com o mín...

Discussão

Estimativas mundiais indicam que até 76 milhões de pessoas os critérios para justificar um diagnóstico para transtorno de uso de álcool (AUD). Infelizmente, tratamentos farmacêuticos disponíveis atualmente são praticamente ineficazes e desenvolvimento é necessário para compensar as necessidades da população clínica²⁰. Para este fim, o seguinte protocolo visa facilitar este esforço por exemplificando dois o roedor mais básico beber paradigmas: dois-garrafa-escolha (TBC) e beber no es...

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
1 L  graduated cylinder	VWR	https://us.vwr.com/store/product/20935285/marisco-single-scale-cylinder-graduates-john-m-maris-co	To prepare ethanol solution.
1 L glass bottle	Pyrex (Fisher Scientific)	https://www.fishersci.com/shop/products/pyrex-reusable-media-storage-bottles-12/p-42752	To prepare ethanol solution.
100 mL graduated cylinder	Fisher Scientific	https://www.fishersci.com/shop/products/kimble-chase-kimax-class-a-to-contain-graduated-cylinders-8/p-4369311	To prepare ethanol solution.
Analox			One potential method of analyzing DID blood samples is by using the analox machine
ball-bearing sipper tubes	Ancare Corp.	http://www.ancare.com/products/watering-equipment/open-drinking-tubes/straight-tubes-ball-point	Length: 2.5 inches, Diameter: 5/16 inches, Model: TD100
C57BL/6J Mice	Jackson lab	https://www.jax.org/strain/000664	May also come from internal breeding colony
disposable serological pipets	VWR International (VWR)	https://us.vwr.com/store/product/4760455/vwr-disposable-serological-pipets-polystyrene-sterile-plugged	10 mL, 18 mL, or 25 mL
ethanol, pure, 190 proof (95%), USP, KOPTEC	Decon Labs (VWR)	https://us.vwr.com/store/product/4542412/ethanol-pure-190-proof-95-usp-koptec	---
heat gun	Master Appliances Corp.	http://www.masterappliance.com/master-heat-guns-kits/
heat shrink tubing	---	---	Diameter: 3/8 inches
industrial knife/blade	---	---	---
metal cage plate	---	---	Should be available through the university/institutional vivarium
mouse RO water	---	---	Should be available through the university/institutional vivarium
portable electronic scale	Ohaus (VWR)	https://us.vwr.com/store/product/4789377/portable-electronic-cs-series-scales-ohaus	---
red light headlamp	nyteBright (Amazon)	https://www.amazon.com/LED-Headlamp-Flashlight-Red-Light/dp/B00R0LMMF8/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1499591137&sr=8-1-spons&keywords=red+lamp+headlamp&psc=1	---
silicone stoppers	Fisher	---	---
thermometer	Fisher Scientific	https://www.fishersci.com/shop/products/fisher-scientific-hygro-thermometer-clock-large-display-2/p-4077232	---
weigh boat	VWR International (VWR)	https://us.vwr.com/store/product/16773534/vwr-pour-boat-weighing-dishes	The lid from a pipete tip box is an appropriate alternative