Murine drikke modeller i udviklingen af Pharmacotherapies for alkoholisme: drikker i den mørke og to-flaske valg
Summary
Alkohol brug lidelse (AUD) er et stort nationalt sundhedsproblem og udviklingen af mere effektive behandlinger er påkrævet for at udligne behovene hos denne patientgruppe. Herpå udnytter følgende protokol to simple gnaver drikke modeller for at vurdere de prækliniske effekten af anti-alkohol blyforbindelser.
Abstract
Alkohol brug lidelse (AUD) er et stort problem med mere end en anslået 76 millioner mennesker på verdensplan opfylder de diagnostiske kriterier. Nuværende behandlinger er begrænset til tre FDA-godkendt medicin, der er stort set ineffektive, selv når de kombineres med psykosociale intervention, som det fremgår af høje tilbagefald sats. Som sådan, repræsenterer at søge efter mere roman behandlinger et vigtigt folkesundhedsmæssige mål. Herpå følgende protokol udnytter to simple gnaver drikke modeller for at vurdere de prækliniske effekten af anti-alkohol blyforbindelser: to-flaske valg (skal Bekræftes) og drikke i mørke (DID). Den tidligere tillader mus til frivillig drink i moderation mens sidstnævnte inducerer mus til frivillig forbruge en stor mængde alkohol i en kort periode, der efterligner lejlighedsdrikkeri. Den enkle og høj overførselshastighed karakter af begge disse paradigmer giver mulighed for hurtig screening af farmakologiske stoffer eller til at identificere stammer af mus, der udviser visse frivillige drikkevaner.
Introduction
I sidste 25 plus år, betydelig indsats er blevet sat til at udvikle medicin til behandling af alkohol brug lidelse (AUD)1. Selv om mange fremskridt har gjort, AUD er stadig et stort folkesundhedsproblem, der berører mere end 18 millioner amerikanere, og koster over $220 milliarder årligt2,3. I øjeblikket er der kun tre FDA-godkendt medicin, disulfiram, Naltrexon og acamprosate, som alle har givet inkonsistente resultater i kliniske forsøg og begrænset succes selv når kombineret med psykosociale intervention i klinikken-indstillinger 4 , 5 , 6 , 7.
Den primære årsag til svigt af nuværende AUD terapi er knyttet til den heterogene karakter af AUD8. Mens både miljømæssige og genetiske faktorer bidrager til udviklingen af AUD, arveligheden tegner sig for en anslået 50-60% af risikoen for debut9. Svarende til behandling af depression, det er almindeligt accepteret at patienter lider af AUD vil har brug for en bred vifte af medicin, der er skræddersyet til at opfylde behovene hos hver enkelt patient10.
Klart, der er et presserende behov for mere effektive behandlinger, der ville blive fremmet, hvis den allerede vanskelige og tidskrævende proces for drug discovery blev strømlinet3. Med henblik herpå viser følgende protokol prækliniske anvendeligheden af to gnavere drikke modeller almindeligt anvendt til at undersøge det neurobiologiske grundlaget for AUD11. Mere specifikt metoden indført heri kan vurdere effekten af kandidat forbindelser ved at reducere alkohol forbrug i både “moderat” og “binge drinking” scenarier udnytter to-flaske valg (skal Bekræftes) og drikke i de mørke (DID) paradigmer, henholdsvis. Begge paradigmer undersøge ikke-operant ethanol selvforvaltning, hvorved mus indtage ethanol mundtligt og efter behag, og derfor illustrere høj ansigt og konstruere gyldighed som en model af menneskelige alkoholisme11.
I TBC drikke, også kendt som frit valg drikke, præference drikke, eller sociale drikke, er to flasker af løsning kontinuerligt tilgængelige i burene. En flaske indeholder vand, og det andet indeholder en fortyndet opløsning af ethanol, hvorved koncentrationen af ethanol kan varieres (fx., 5-30% v/v)11,12. Musene har konstant adgang til begge flasker, og derfor kan vælge hvor meget at drikke fra hver flaske.
Denne model vurderer ethanol forbruget af hver mus (g/kg), samt ethanol præference ratio (volumen af ethanol, der forbruges ÷ samlede volumen væske indtaget). Det bruges rutinemæssigt til at sammenligne drikke niveauer på tværs af forskellige stammer af mus, eller efter en bestemt genetisk manipulation (fx., gen knockout eller knockdown) og resultater i blod ethanol koncentrationer (BECs) svarer til hvad der er fundet i mennesker når drikke i moderation13,14.
I DID procedure, 3 timer efter starten på den mørke cyklus, udveksles hjem bur flaske vand med en flaske med 20% (v/v) ethanol opløsning for en begrænset adgang drikke session. De drikker sessioner forekomme som en fortløbende 4-dages cyklus, varig 2 h på dage 1-3 og 4 h på dag 4. Dage 1-3 tjene som en alkohol-tilvænning periode før testning på dag 4. Derfor mus pålideligt vil forbruge nok ethanol for at opnå BECs > 100 mg/dL og som følge heraf udviser adfærdsmæssige virkninger af forgiftning fundet i mennesker, der er lejlighedsdrikkeri13,14,15. Vand adgang er tilgængelig på alle tidspunkter end at drikke session.
Der er flere varianter af begrænset adgang til drikkevand. For eksempel i modellen intermitterende adgang modtage mus to flasker (én indeholdende vand og andre indeholdende 20% (v/v) ethanol) kun på mandag, onsdag og fredag 24 h og 48 h tilbageholdelsesperiode på hverdage og weekender, henholdsvis16. Efter flere ugers intermitterende adgang, musene vil gradvist og eskalere frivilligt drikke niveauer, i sidste ende at nå BECS lig hvad er observeret i DID model. DID, men synes at være den mest almindeligt anvendte model til at vurdere binge-lignende drikke adfærd. Findes andre modeller af intermitterende drikke, men de stole på begrænsning af adgang til mad eller dampe kammer induceret stigninger i frivillig selvforvaltning, hvilket gør dem mindre repræsentant for frivillig menneskelige alkohol forbrug16.
Protocol
Representative Results
Discussion
Verdensomspændende estimater indikerer, at så mange som 76 millioner mennesker opfylder kriterierne for at berettige en diagnose for alkohol brug lidelse (AUD). Desværre, i øjeblikket farmaceutiske behandlinger er stort set ineffektive og videre udvikling er nødvendigt for at udligne denne kliniske befolkning20behov. Herpå følgende protokol har til formål at lette denne bestræbelse af et eksempel på to af de mest grundlæggende gnaver drikke paradigmer: to-flaske-valg (skal Bekræftes) o…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde blev støttet, en del af forskning tilskud SC CTSI NIH/NCRR/NCATS – UL1TR000130 (D.L.D.), AA022448 (D.L.D.) og USC School af apoteket.
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 |
Referências
- 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. Pesquisa. 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).
