Murine beber modelos en el desarrollo de farmacoterapias para el alcoholismo: en la opción oscurezca y dos botellas
Summary
Trastorno de uso de alcohol (AUD) es un problema de salud nacional y el desarrollo de tratamientos más eficaces es necesaria para compensar las necesidades de esta población de pacientes. Para ello, el siguiente protocolo utiliza dos modelos de consumo roedores simple para evaluar la eficacia preclínica de compuestos de plomo contra el alcohol.
Abstract
Trastorno de uso de alcohol (AUD) es un problema importante con más de un aproximadamente 76 millones de personas en todo el mundo cumpliendo los criterios de diagnóstico. Los tratamientos actuales se limitan a tres medicamentos aprobados por la FDA que son en gran parte ineficaces, incluso cuando se combina con psicosociales de intervención, como es evidente por la alta recaída tasa. Como tal, la búsqueda de tratamientos más nuevos representa un objetivo de salud pública. Para ello, el siguiente protocolo utiliza dos modelos de consumo roedores simple para evaluar la eficacia preclínica de compuestos de plomo contra el alcohol: elección de dos botellas (por confirmar) y bebiendo en la obscuridad (DID). El primero permite ratones voluntaria beber con moderación mientras que el segundo induce ratones voluntaria consumen una gran cantidad de alcohol en un período corto que imita el consumo concentrado. La naturaleza simple y alto rendimiento de ambos de estos paradigmas permiten para la detección rápida de agentes farmacológicos o para la identificación de cepas de ratones que presentan cierto comportamiento consumo voluntario.
Introduction
Durante los últimos 25 más años, se ha puesto un esfuerzo importante en el desarrollo de medicamentos para el tratamiento de trastorno de uso de Alcohol (AUD)1. Aunque se han logrado muchos avances, AUD todavía sigue siendo un problema de salud pública importante, que afecta a más 18 millones de americanos y cuestan sobre $ 220 billones anualmente2,3. En la actualidad existen tres medicamentos aprobados por la FDA, disulfiram, naltrexona y acamprosato, todos los cuales han arrojado resultados inconsistentes en ensayos clínicos y éxito limitado incluso cuando se combina con la intervención psicosocial en los entornos clínicos 4 , 5 , 6 , 7.
La razón principal de fracasos de la terapia actual AUD está ligada a la naturaleza heterogénea de AUD8. Mientras que factores genéticos y ambientales contribuyen al desarrollo de la AUD, heredabilidad representa aproximadamente el 50-60% del riesgo de inicio9. Similar al tratamiento de la depresión, está ampliamente aceptado que pacientes que sufren de AUD tendrá una variedad de medicamentos que están diseñados para satisfacer las necesidades de cada paciente10.
Claramente, hay una urgente necesidad de tratamientos más efectivos que se facilitaría si el proceso ya difícil y desperdiciador de tiempo del descubrimiento de fármacos fueron racionalizados3. Para ello, el siguiente protocolo demuestra la aplicabilidad preclínica de dos modelos de bebidas roedores ampliamente utilizado para examinar la base neurobiológica de AUD11. Más específicamente, el método introducido en el presente documento puede evaluar la eficacia de compuestos candidatos reducir alcohol consumo “moderado” y “borracheras” escenarios utilizando la opción de dos botellas (por confirmar) y beber en los paradigmas (DID) oscuros, respectivamente. Ambos paradigmas examinan autoadministración del etanol no operante, por el que ratones ingieren de etanol por vía oral y en la voluntad y por lo tanto ilustrar cara alta y construcción la validez como un modelo de alcoholismo humano11.
En TBC beber, también conocido como libre elección beber, beber, de preferencia o beber social, dos botellas de solución están continuamente disponibles en la jaula del hogar. Una botella contiene agua, y el otro contiene una solución diluida de etanol, por el que se puede variar la concentración de etanol (por ej., 5-30% v/v)11,12. Los ratones tienen acceso constante a dos botellas y por lo tanto, pueden elegir cuánto beber de cada botella.
Este modelo evalúa el consumo de etanol de cada ratón (g/kg), así como la relación de preferencia de etanol (volumen de etanol consumida ÷ volumen total líquido consumido). Habitualmente se utiliza para comparar niveles de consumo a través de diferentes cepas de ratones, o después de una manipulación genética específica (e.g., golpe de gracia del gene o caída) y resultados en concentraciones de etanol de sangre (BECs) similares a lo que se encuentra en los seres humanos cuando beber en moderación13,14.
En el procedimiento DID, 3 h después del inicio del ciclo oscuro, la botella de casa jaula de agua se intercambia con una botella de solución de etanol 20% (v/v) para un acceso limitado a beber de la sesión. Las sesiones de bebida se producen como un ciclo de 4 días consecutivo, duración 2 h días 1-3 y 4 h en día 4. Días 1-3 sirven como un periodo de habituación de alcohol antes de la prueba el día 4. Por lo tanto, ratones confiablemente consumirá suficiente etanol para lograr BECs > 100 mg/dL y como consecuencia, los efectos conductuales de la intoxicación en humanos que consumo concentrado de alcohol13,14,15. Acceso al agua está disponible en todo momento que no sea la sesión beber.
Hay varias variaciones del acceso limitado. Por ejemplo, en el modelo de acceso intermitente, ratones reciben dos botellas (una agua que contiene y otros que contengan etanol 20% (v/v)) sólo el lunes, el miércoles y el viernes con un tiempo de espera 24 h y 48 h en días laborables y fines de semana, respectivamente16. Después de varias semanas de acceso intermitente, los ratones se poco a poco y voluntariamente aumentar tomando niveles, logrando finalmente BECS similar a lo que se observa en el modelo DID. El DID, sin embargo, parece ser el modelo más utilizado para evaluar el comportamiento de beber compulsivo-como. Existen otros modelos de consumo intermitente, pero se basan en restringir el acceso a alimentos o vapor cámara inducido aumenta en autoadministración voluntaria, que los hace menos representante del alcohol humano voluntario consumo16.
Protocol
Representative Results
Discussion
Estimaciones a nivel Mundial indican que unos 76 millones de personas cumplen con los criterios para justificar un diagnóstico de trastorno de uso de Alcohol (AUD). Por desgracia, farmacéuticos tratamientos actualmente disponibles son en gran parte ineficaces y desarrollo es necesario para compensar las necesidades de esta población clínica20. Para ello, el siguiente protocolo pretende facilitar este esfuerzo por ejemplificar dos del roedor más básico potable paradigmas: dos botella de elecc…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue financiado, en parte, por la investigación concede SC CTSI NIH/NCRR/NCATS–UL1TR000130 (D.L.D.), AA022448 (D.L.D.) y la Facultad de farmacia de la USC.
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 |
References
- 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. Research. 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).
