RattenUitrustingen drinken modellen in de ontwikkeling van farmacotherapieën voor alcoholisme: drinken in de donkere en twee-fles keuze
Summary
Alcohol gebruik stoornis (AUD) is een grote nationale gezondheidsprobleem en de ontwikkeling van effectievere behandelingen is vereist ter compensatie van de behoeften van deze patiënten populatie. Te dien einde het volgende protocol maakt gebruik van twee eenvoudige knaagdier drinken modellen om te beoordelen van de preklinische werkzaamheid van anti-alcohol loodverbindingen.
Abstract
Alcohol gebruik stoornis (AUD) is een groot probleem met meer dan een geschatte 76 miljoen mensen wereldwijd aan de diagnostische criteria voldoet. Huidige behandelingen zijn beperkt tot drie FDA-goedgekeurde medicijnen die grotendeels ineffectief zelfs wanneer gecombineerd met psychosociale interventie zijn, zoals blijkt door de hoge relapse tarief. De zoektocht naar meer nieuwe behandelingen vertegenwoordigt als zodanig een belangrijke volksgezondheid doel. Te dien einde het volgende protocol maakt gebruik van twee eenvoudige knaagdier drinken modellen om te beoordelen van de preklinische werkzaamheid van anti-alcohol loodverbindingen: twee-fles keuze (TBC) en drinken in het donker (DID). De voormalige kunt muizen op vrijwillige drankje in matiging, terwijl de laatstgenoemde muizen tot de vrijwillige induceert consumeren een grote hoeveelheid alcohol in een korte periode dat binge drinken nabootst. De aard van de eenvoudige en hoge doorvoer van beide van deze paradigma’s mogelijk voor snelle screening van farmacologische agenten of voor het identificeren van muizenstammen die bepaalde vrijwillige drinkgedrag vertonen.
Introduction
Voor de afgelopen 25 plus jaren aanzienlijke inspanningen heeft gebracht aan de ontwikkeling van medicijnen voor de behandeling van de wanorde van het gebruik van Alcohol (AUD)1. Hoewel veel vooruitgang hebben geboekt, AUD blijft een belangrijk volksgezondheidsprobleem, meer dan 18 miljoen Amerikanen beïnvloeden en kost meer dan 220 miljard dollar jaarlijks2,3. Momenteel zijn er slechts drie FDA-goedgekeurde medicijnen, disulfiram, naltrexon en acamprosaat, die allemaal de inconsistente resultaten in klinische proeven en het beperkte succes zelfs wanneer gecombineerd met psychosociale interventie in de kliniek-instellingen hebben opgeleverd 4 , 5 , 6 , 7.
Een primaire reden voor mislukkingen van huidige AUD therapie is gekoppeld aan de heterogene aard van AUD8. Terwijl zowel milieu- en genetische factoren dragen bij aan de ontwikkeling van AUD, verantwoordelijk erfelijkheidsgraad voor naar schatting 50-60% van het risico van begin9. Vergelijkbaar met de behandeling van depressie, het is algemeen aanvaard dat patiënten die lijden aan AUD moet een verscheidenheid van medicijnen die zijn toegesneden op de behoeften van elke patiënt10.
Duidelijk, is er dringend behoefte aan meer doeltreffende behandelingen die zou worden vergemakkelijkt als het al moeizaam en tijdrovend proces van drugontdekking gestroomlijnde3 waren. Te dien einde toont het volgende protocol de preklinische toepasselijkheid van twee knaagdier drinken modellen te onderzoeken de neurobiologische basis van AUD11op grote schaal gebruikt. Meer in het bijzonder, de methode geïntroduceerd hierin kan beoordelen van de werkzaamheid van kandidaat-stoffen bij het beperken van aan alcohol consumptie in zowel “gematigde” en “binge drinken” scenario’s met behulp van de twee-fles keuze (TBC) en drinken in het donker (DID) paradigma’s, respectievelijk. Beide paradigma’s onderzoeken niet-operante ethanol zelfbestuur, waarbij muizen inslikken ethanol mondeling en op wil, en daarom illustreren hoge gezicht en constructvaliditeit als een model van menselijke alcoholisme11.
TBC drinken, ook bekend als vrije keuze, drinken, drinken, voorkeur of sociaal drinken, zijn twee flessen van oplossing continu beschikbaar in hun kooi. Een fles water bevat, en anderzijds een verdunde oplossing van ethanol, waarbij de concentratie van ethanol kan worden gevarieerd (bv., 5-30% v/v)11,12. De muizen hebben constant toegang tot beide flessen, en dus kunnen kiezen hoeveel te drinken van elke fles.
Dit model evalueert de ethanol consumptie van elke muis (g/kg), evenals de ethanol voorkeur verhouding (hoeveelheid ethanol verbruikt ÷ totaal volume vloeistof verbruikt). Het routinematig wordt gebruikt om te drinken niveaus van verschillende stammen van muizen, of na een specifieke genetische manipulatie met elkaar vergelijken (bv., gene knock-out of knockdown) en resultaten in bloed ethanol concentraties (BECs) vergelijkbaar met wat wordt gevonden bij de mens als drinken in matiging13,14.
In de DID-procedure, 3 h na de start van de donkere cyclus, wordt de kooi fles water uitgewisseld met een fles van 20% (v/v) ethanol-oplossing voor een beperkte toegang drinken sessie. Het drinken sessies optreden als opeenvolgende 4-daagse cyclus, duurzame 2 h op dagen 1-3 en 4 uur op dag 4. 1-3 dagen dienen als een alcohol-gewenning periode vóór het testen op dag 4. Bijgevolg, muizen betrouwbaar genoeg ethanol ter verwezenlijking van BECs zal verbruiken > 100 mg/dL en dientengevolge, vertonen de gedragsmatige gevolgen van dronkenschap gevonden bij de mens die zijn drankmisbruik13,14,15. Toegang tot water is beschikbaar op alle tijden dan de drinken sessie.
Er zijn verschillende variaties van het drinken van beperkte toegang. Bijvoorbeeld, in de intermitterende access-objectmodel ontvangen muizen twee flessen (een met water en de andere met 20% (v/v)-ethanol) alleen op maandag, woensdag en vrijdag met een wachttijd 24 uur en 48 uur op weekdagen en weekend, respectievelijk16. Na verscheidene weken van intermitterende toegang, de muizen zal geleidelijk aan en vrijwillig escaleren drinken niveaus, uiteindelijk het bereiken van BECS vergelijkbaar met wat is waargenomen in de DID-model. De DID, lijkt echter het meest gebruikte model om te beoordelen binge-achtige drinkgedrag. Andere modellen van het drinken van intermitterende bestaan, maar ze vertrouwen op het beperken van de toegang tot voedsel of damp kamer veroorzaakte stijging van vrijwillige zelfbestuur, waardoor ze minder vertegenwoordiger van vrijwillige menselijke alcohol consumptie16.
Protocol
Representative Results
Discussion
Wereldwijd ramingen blijkt dat maar liefst 76 miljoen mensen voldoen aan de criteria om te rechtvaardigen een diagnose voor Alcohol gebruik stoornis (AUD). Helaas, farmaceutische behandelingen die momenteel beschikbaar zijn grotendeels ineffectief en verdere ontwikkeling is noodzakelijk ter compensatie van de behoeften van deze klinische bevolking20. Te dien einde de volgende protocol is gericht op het vergemakkelijken van dit streven door het voorbeeldig voor twee van de meest elementaire knaagdi…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund, gedeeltelijk door onderzoek verleent SC CTSI NIH/NCRR/NCATS–UL1TR000130 (D.L.D.), AA022448 (D.L.D.) en de USC School voor farmacie.
Materials
| 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 |
Riferimenti
- Litten, R. Z., Falk, D. E., Ryan, M. L., Fertig, J. B. Discovery, Development, and Adoption of Medications to Treat Alcohol Use Disorder: Goals for the Phases of Medications Development. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 40 (7), 1368-1379 (2016).
- Grant, B. F., Dawson, D. A., Stinson, F. S., Chou, S. P., Dufour, M. C., Pickering, R. P. The 12-month prevalence and trends in DSM-IV alcohol abuse and dependence: United States, 1991-1992 and 2001-2002. Drug and Alcohol Dependence. 74 (3), 223-234 (2004).
- Sacks, J. J., Gonzales, K. R., Bouchery, E. E., Tomedi, L. E., Brewer, R. D. National and State Costs of Excessive Alcohol Consumption. American Journal of Preventive Medicine. 49 (5), 73-79 (2015).
- Litten, R. Z., et al. Medications development to treat alcohol dependence: a vision for the next decade. Addiction Biology. 17 (3), 513-527 (2012).
- . Johnson Medication Treatment of Different Types of Alcoholism. American Journal of Psychiatry. 167 (6), 630-639 (2010).
- Litten, R. Z., Wilford, B. B., Falk, D. E., Ryan, M. L., Fertig, J. B. Potential medications for the treatment of alcohol use disorder: An evaluation of clinical efficacy and safety. Substance Abuse. 37 (2), 286-298 (2016).
- Litten, R. Z., Ryan, M. L., Falk, D. E., Reilly, M., Fertig, J. B., Koob, G. F. Heterogeneity of Alcohol Use Disorder: Understanding Mechanisms to Advance Personalized Treatment. Alcoholism: Clinical and Experimental. Ricerca. 39 (4), 579-584 (2015).
- Schuckit, M. A., et al. A Genome-Wide Search for Genes That Relate to a Low Level of Response to Alcohol. Alcoholism: Clinical and Experimental Research. 25 (3), 323-329 (2001).
- Batki, S. L., Pennington, D. L. Toward Personalized Medicine in the Pharmacotherapy of Alcohol Use Disorder: Targeting Patient Genes and Patient Goals. American Journal of Psychiatry. 171 (4), 391-394 (2014).
- Koob, G. F. Theoretical frameworks and mechanistic aspects of alcohol addiction: alcohol addiction as a reward deficit disorder. Current topics in behavioral neurosciences. 13, 3-30 (2013).
- Yoneyama, N., Crabbe, J. C., Ford, M. M., Murillo, A., Finn, D. A. Voluntary ethanol consumption in 22 inbred mouse strains. Alcohol. 42 (3), 149-160 (2008).
- Rhodes, J. S., Best, K., Belknap, J. K., Finn, D. A., Crabbe, J. C. Evaluation of a simple model of ethanol drinking to intoxication in C57BL/6J mice. Physiology & Behavior. 84 (1), 53-63 (2005).
- Thiele, T. E., Navarro, M. “Drinking in the dark” (DID) procedures: A model of binge-like ethanol drinking in non-dependent mice. Alcohol. 48 (3), 235-241 (2014).
- Crabbe, J. C., Spence, S. E., Brown, L. L., Metten, P. Alcohol preference drinking in a mouse line selectively bred for high drinking in the dark. Alcohol. 45 (5), 427-440 (2011).
- Sprow, G. M., Thiele, T. E. The neurobiology of binge-like ethanol drinking: Evidence from rodent models. Physiology & Behavior. 106 (3), 325-331 (2012).
- Neasta, J., Hamida, B., Yowell, Q., Carnicella, S., Ron, D. Role for mammalian target of rapamycin complex 1 signaling in neuroadaptations underlying alcohol-related disorders. Proceedings of the National Academy of Sciences. 107 (46), 20093-20098 (2010).
- Huynh, N., et al. Preclinical development of moxidectin as a novel therapeutic for alcohol use disorder. Neuropharmacology. 113, 60-70 (2017).
- Egli, M. Can experimental paradigms and animal models be used to discover clinically effective medications for alcoholism. Addiction Biology. 10 (4), 309-319 (2005).
- Huynh, N., Arabian, N., Lieu, D., Asatryan, L., Davies, D. L. Utilizing an Orally Dissolving Strip for Pharmacological and Toxicological Studies: A Simple and Humane Alternative to Oral Gavage for Animals. Journal of Visualized Experiments. (109), (2016).
- Yardley, M. M., et al. Ivermectin reduces alcohol intake and preference in mice. Neuropharmacology. 63 (2), 190-201 (2012).
- Parasuraman, S., Raveendran, R., Kesavan, R. Blood sample collection in small laboratory animals. Journal of Pharmacology and Pharmacotherapeutics. 1 (2), 87-93 (2010).
