Процедура изучения вызванного стрессом рецидива героина в поисках воздержания, назначенного наказанием

Резюме

Описана процедура, которая демонстрирует устойчивый острый рецидив героина, вызванный лишением пищи, после воздержания, назначенного наказанием. Модель воздержания, назначаемая наказанием, была успешно реализована с использованием графика поиска и приема для самостоятельного введения героина. Тесты на героин затем проводятся после 24 часов стресса при лишении пищи.

Аннотация

Процедура воздержания, назначенная наказанием, моделирует добровольное воздержание, которое люди инициируют из-за неблагоприятных последствий, связанных с приемом наркотиков. Эта модель была реализована в экспериментах с использованием различных видов веществ, таких как метамфетамин, кокаин и алкоголь. Однако воздержание, вызванное наказанием, у животных, обученных героину, не было продемонстрировано. Кроме того, острый стресс является ключевым триггером для рецидива у людей и животных моделей. Ранее было продемонстрировано, что острая нехватка продовольствия приводила к восстановлению в употреблении кокаина и героина. Процедура, описанная здесь, может быть использована для оценки воздействия острого стресса на героин после воздержания, назначенного наказанием. В общей сложности 8 крысам были имплантированы хронические внутривенные (т.е.) катетеры и обучены самостоятельному введению героина (0,1 мг / кг / инфузия) в течение 18 дней по графику поиска-приема. Завершение поиска ссылки давало доступ к рычагу приема, который сочетался с вливанием героина. Рычаг поиска был запрограммирован с переменным интервалом 60 графика армирования (VI60), а рычаг захвата был запрограммирован с фиксированным соотношением 1 графика усиления (FR1). После обучения самоуправлению легкий удар ногой был поставлен на 30% завершенных звеньев поиска вместо расширения рычага захвата. Интенсивность толчков в ногу увеличивалась на 0,1 мА за ежедневный сеанс с 0,2 мА до 1,0 мА. Тесты на поиск героина проводились после 24 ч лишения пищи (FD) или насыщенных состояний. Крысы, находящиеся в состоянии острой нехватки пищи, значительно увеличили героин, ищущий воздержание, назначенное наказанием.

Введение

Рецидив является наиболее сложной проблемой в лечении употребления наркотиков ^1,2. Тем не менее, только несколько фармакологических методов лечения одобрены, чтобы помочь избежать рецидива у людей³. Опиоидная эпидемия, с которой в настоящее время сталкивается Северная Америка, является ярким примером этого, и она требует рассмотрения различных подходов на животных моделях рецидива опиоидов.

Было показано, что острый стресс является ключевым триггером рецидива у людей⁴. Одним из экологических стрессоров, который часто ассоциируется с наркоманией, является лишение пищи. Потребители наркотиков часто предпочитают выделять ресурсы на получение лекарств вместо продуктов питания. Было показано, что дефицит калорий коррелирует с более высоким рецидивом употребления сигарет⁵ и алкоголя⁶. Из-за этических и практических проблем в течение последних десятилетий были разработаны модели животных для облегчения исследований в этой области. На животных моделях было продемонстрировано, что острая нехватка пищи надежно восстанавливает угасший героин, ищущий⁷. В настоящее время большинство животных моделей рецидива основаны на процедурах воздержания, которые либо не являются репрезентативными для человеческого воздержания (например, модели, основанные на вымирании), либо охватывают только небольшой процент потребителей наркотиков, которые вынуждены воздерживаться из-за тюремного заключения или стационарного лечения (например, модели принудительного воздержания). Основная причина, по которой потребители наркотиков предпочитают воздерживаться, заключается в негативных последствиях, связанных с поиском наркотиков и приемом⁸. Воздержание, налагаемое наказанием, является животной моделью, которая имитирует негативные последствия, связанные с поиском наркотиков для добровольного воздержания у людей. Эта модель вводит аверсивный стимул, например, легкий толчок ногой, с поиском или приемом наркотиков, что приводит к тому, что животное добровольно прекращает прием препарата. Другой процедурой, которая включает в себя негативные последствия для поиска наркотиков, является модель конфликта электрического барьера для воздержания от наркотиков и рецидива⁹. Крыса должна пересечь электрический барьер, чтобы выполнить оперантное поведение, связанное с самостоятельным введением наркотиков. Модель была успешно использована для демонстрации добровольного воздержания и рецидива психостимуляторов и опиоидных препаратов^10,11. Однако в рамках процедуры электрического барьера усилия по поиску наркотиков всегда связаны с отвратительным событием, в отличие от человеческого состояния. Кроме того, сам прием наркотиков может пересекаться с электрическим толчком ноги, поскольку животное возвращается в безопасную зону после инфузии, снова пересекая барьер.

Воздержание от наказания использовалось с другими наркотиками, такими как кокаин¹², алкоголь¹³, метамфетамин¹⁴, ремифентанил¹⁵, но оно никогда не применялось к животным, обученным героину. Модель была использована для изучения рецидива, вызванного праймингом¹⁴ и лекарственно-ассоциированными сигналами¹⁶, но она не была интегрирована в процедуру рецидива, вызванную стрессом. Процедура, описанная здесь, используется для демонстрации острого рецидива героина, вызванного лишением пищи, после воздержания, назначенного наказанием, у самцов крыс.

протокол

Все крысы обрабатываются в соответствии с руководящими принципами Канадского совета по уходу за животными. Одобрение всех экспериментальных процедур было предоставлено Комитетом по этике исследований животных Университета Конкордия.

1. Животные

1. Приобретают крысы Long Evans весом 275-300 г (самцы) или 225-250 г (самки). Двойные домашние крысы в стандартных пластиковых клетках с подстилкой из кукурузного початка и измельченной бумагой до операции.
2. Держите крыс в обратном светло-темном цикле (свет выключен в 9:30 утра, свет включен в 9:30 вечера).
3. Обеспечить неограниченный доступ к пище и воде, за исключением случаев, когда проводится тест на лишение пищи. Используйте обычный крысиный чау (20,9% белка, 67,2% углеводов и 11,8% жира).

2. Внутривенные операции

1. Постройте катетеры и выполните внутривенную операцию, как описано в Sedki et al. 2013¹⁷ со следующими отличиями: 1) Используйте изофторан 2-2,5% для анестезии, 2) Измените дозу пенициллина, вводимого во время операции, до 60 000 МЕ /крыса, посредством подкожной инъекции, и 3) Увеличьте дозу гентамицина в смеси гепарина и гентамицина, используемой для промывки катетеров, до 7,5 МЕ + 800 мкг; 0,2- 0,3 мл.
2. Вводят кетопрофен или карпрофен, противовоспалительное обезболивающее, внутрибрюшинно или подкожно (5 мг/кг) сразу после операции (до восстановления после анестезии) и в последующие 3 дня. В течение 2-дневного восстановительного периода давайте пюре и тепло (при необходимости), чтобы помочь с восстановлением. Ежедневно взвешивайте и контролируйте животных, чтобы проверить любую резкую потерю веса или любые другие признаки проблем со здоровьем.

3. Поведенческая процедура

1. Камеры оперантного кондиционирования:
   1. Установите камеры оперантного обусловливания, как описано в Sedki et al. 2013¹⁷.
2. День привыкания:
   1. Разместите крыс в оперантных тренировочных камерах после восстановления после операции и позвольте животным привыкнуть к камере в течение 24 часов, прежде чем инициировать какой-либо протокол. Держите животных в оперантных камерах на протяжении всего эксперимента.
   2. Не прикрепляйте крыс к металлической пружине и не инициируйте какой-либо экспериментальный протокол (сигнал-свет, тон и рычаги недоступны в течение дня привыкания).
3. Самостоятельное введение героина:
   1. Прикрепите разъем 5-up к трубке Tygon и металлической пружине.
   2. Организуйте ежедневные тренировки продолжительностью 6 ч самостоятельного введения героина (0,1 мг/кг/инфузия) в соответствии с процедурой, описанной ниже.
   3. Начните ежедневные тренировки в начале темной фазы обратного светового цикла (около 9:30 утра в репрезентативных результатах) с удлинением рычага поиска (или возьмите рычаг в первые 2 дня; см. Ниже), а также выключите свет дома.
   4. Самоуправление только с рычагом приема доступно при фиксированном соотношении 1 (FR1; 2 дня)
      1. Программируйте каждую пробную версию так, чтобы она начиналась со вставки рычага захвата.
      2. Как только крыса нажмет на рычаг дубля один раз (FR1), втяните рычаг захвата, включите индикатор подсказки над рычагом и тоните в течение периода тайм-аута 20 с, выключите домашний свет и разрешите доставку инфузии героина (0,1 мг / кг в 0,13 мл)
      3. Запрограммируйте интервал между испытаниями в 30 секунд, в котором не представлены сигналы, выключен свет дома, а рычаг убран. Для начала следующего испытания вставьте рычаг захвата и включите домашний свет.
   5. Самоуправление с цепочкой поиска-принятия по FR1 (5 дней)
      1. Запрограммируйте систему обучения оперантов на вставку только рычаг поиска и включите домашний свет, чтобы сигнализировать о начале сеанса. Рычаг захвата находится в убранном состоянии.
      2. Как только крыса нажимает один раз (FR1) на рычаг поиска, программа втягивает рычаг поиска и вставляет рычаг захвата.
      3. Одно нажатие на рычаг дубля (FR1) втягивает рычаг дубля и инициирует ту же процедуру, что и на этапе 3.3.4.2, и интервал между испытаниями составляет 30 с.
      4. Запрограммируйте систему обучения оперантов на установку рычага поиска в конце межсудебного интервала и включите домашний свет, чтобы сигнализировать о начале следующего испытания.
      5. Запрограммируйте систему обучения оперантов на инициирование межискального интервала, если крыса не может выполнить цепочку поиска-приема в течение 10 минут (не нажимая на поиск или рычаг приема), чтобы представить конец испытания и потерю возможности вводить препарат.
   6. Самоуправление с цепочкой поиска-принятия при переменных интервалах (VI5, VI30 и VI60)
      1. Запрограммируйте все этапы в разделе 3.3.5, но введите переменный интервал 5 (VI5) в качестве нового графика усиления на рычаге поиска вместо FR1. Разрешить самостоятельное обучение по графику VI5 в течение 3 дней.
      2. Настройте программное обеспечение так, чтобы первое нажатие на рычаг поиска могло активировать расписание VI5. Для расписания VI5 позвольте программному обеспечению случайным образом выбрать интервал времени из списка 0,1 с, 5 с и 10 с, что приводит к интервалу в среднем 5 с. Первое нажатие рычага поиска по истечении выбранного интервала убирает рычаг поиска и удлиняет рычаг захвата.
      3. Выполните шаги 3.3.4.2, 3.3.5.4, 3.3.5.5. для взятия рычага и окончания пробной инструкции.
      4. Затем обучайте крыс в течение 5 дней по расписанию VI30 для ссылки поиска, а затем 3 дня по расписанию VI60.
      5. Для расписания VI30 позвольте программному обеспечению случайным образом выбирать время из списка 15 с, 30 с и 45 с в среднем 30 с, тогда как для расписания VI60 программное обеспечение случайным образом выбирает время из списка 45 с, 60 с и 75 с.
      6. Варьируйте межсудебные интервалы по различным графикам подкрепления. Интервал между испытаниями начинается через 30 с во время FR1 и VI5, но постепенно увеличивается до 7 мин во время VI30 и VI60.
4. Воздержание, назначенное наказанием
   1. Начинайте сеансы наказания с вставления рычага поиска и включения домашнего света. Разрешите сеансы наказания в течение 8 дней с регулярным наблюдением, чтобы гарантировать, что животные не проявляют признаков аномальной боли или каких-либо проблем со здоровьем.
   2. Запрограммируйте систему обучения оперантов таким образом, чтобы после завершения поиска звена под VI60 рычаг поиска втягивался, домашний свет выключался, а на 30% завершенных ссылок поиска вместо вставки рычага захвата вводился мягкий ножной толчок. Рычаг take распространяется на остальные 70% завершенных ссылок поиска, как в обычном испытании самостоятельного управления.
   3. Запрограммируйте интервал между испытаниями в 7 минут с выключенными сигналами и домашним светом, прежде чем вставить рычаг поиска и включить домашний свет, чтобы сигнализировать о начале следующего испытания.
   4. Устанавливают интенсивность толчков стопы на уровне 0,2 мА и увеличивают на 0,1 мА в день наказания до 1,0 мА.
   5. После того, как крысы нажмут на рычаг приема (в испытаниях, когда он доступен), повторите шаг 3.3.4.2 для втягивания рычага, доставки инфузии героина и представления сигналов с последующим 7-минутным интервалом между испытаниями.
   6. Начните следующее испытание с вставки рычага поиска и включения домашнего света.
   7. Если крыса не нажимает ни на один рычаг в течение 10 минут, выполните шаг 3.3.5.5.
5. Острая нехватка пищи (24 ч)
   1. На следующий день, следующий за последним днем воздержания, наложенного наказанием, разделите крыс на две совпадающие группы (в соответствии с массой тела и средним количеством рычагов поиска и инфузий за последние 3 дня обучения самоуправлению): Food Deprived (FD) и Sated.
   2. Удалите пищевые бункеры из камер (около 9:30 утра) для крыс, которые проходят тест на рецидив, вызванный лишением пищи, и сохраните пищевые бункеры для группы сытых, которая имеет неограниченный доступ к пище. Обеспечить неограниченный доступ к воде в обеих группах и контролировать животных, чтобы гарантировать, что у них не будет никаких проблем со здоровьем в период лишения пищи.
6. Тесты на героин, вызванный пищевой депривацией
   1. На следующее утро после 24 часов лишения пищи выполните 3-часовой тест на героин в соответствии с графиком VI60 с интервалом между испытаниями 7 минут без шока или вливаний героина. Верните пищевые бункеры крысам, лишенным пищи, после 3-часового сеанса.
   2. Утром после первого теста на героин выньте пищевые бункеры из камер крыс, которые были насыты первым тестом на рецидив. Предоставьте крысам, которые ранее были лишены пищи, неограниченный доступ к пище (насыщенное состояние) до и во время теста.
   3. Выполните еще 3 ч теста на героин на следующий день (после 24 ч лишения пищи), как в шаге 3.6.1.
   4. На следующий день после теста усыпляют крыс с помощью углекислотной камеры (100% CO₂ при скорости заполнения 30-70% объема камеры в минуту).

Результаты

Самцы крыс продемонстрировали увеличение нажатий рычагов поиска по мере увеличения графика подкрепления в течение тренировочных дней и надежного, постоянного количества вливаний героина в течение тренировочных дней (рисунок 1). Во время наказания крысы уменьшали коли...

Обсуждение

В настоящем документе есть две важные демонстрации. Во-первых, подтверждение наложенного наказанием воздержания с использованием цепочки поиска и приема с героином. Во-вторых, было продемонстрировано, что вызванный стрессом рецидив может наблюдаться в рамках процедуры воздержания, н?...

Материалы

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