A growing body of preclinical studies report that preconceptional experiences can have a profound and long-lasting impact on adult offspring behavior and physiology. However, less is known about paternal drug exposure and its effects on reward sensitivity in the next generation.Adult male rats self-administered morphine for 65 days; controls received saline. Sires were bred to drug-naïve dams to produce first-generation (F1) offspring. Morphine, cocaine, and nicotine self-administration were measured in adult F1 progeny. Molecular correlates of addiction-like behaviors were measured in reward-related brain regions of drug naïve F1 offspring.Male, but not female offspring produced by morphine-exposed sires exhibited dose-dependent increased morphine self-administration and increased motivation to earn morphine infusions under a progressive ratio schedule of reinforcement. This phenotype was drug-specific as self-administration of cocaine, nicotine, and sucrose were not altered by paternal morphine history. The male offspring of morphine-exposed sires also had increased expression of mu-opioid receptors in the ventral tegmental area but not in the nucleus accumbens.Paternal morphine exposure increased morphine addiction-like behavioral vulnerability in male but not female progeny. This phenotype is likely driven by long-lasting neural adaptations within the reward neural brain pathways.

Abstract Key targets of both the therapeutic and abused properties of opioids are μ-opioid receptors (MORs). Despite years of research investigating the biochemistry and signal transduction pathways associated with MOR activation, we do not fully understand the cellular mechanisms underlying opioid addiction. Given that addictive opioids such as morphine, oxycodone, heroin, and fentanyl all activate MORs, and current therapies such as naloxone and buprenorphine block this activation, the availability of tools to mechanistically investigate opioid-mediated cellular and behavioral phenotypes are necessary. Therefore, we derived, validated, and applied a novel MOR-specific Cre mouse line, inserting the Cre coding sequence into the MOR 3’UTR to generate a bicistronic gene. As intended, there were no differences in behavioral responses to morphine when compared to wild type mice, nor are there any alterations in Oprm1 gene expression or receptor density. To assess Cre recombinase activity, MOR-Cre mice were crossed with the floxed GFP-reporters, Rosa LSLSun1-sfGFP or Rosa LSL-GFP-L10a . The latter allowed for cell type specific RNA sequencing via TRAP (Translating Ribosome Affinity Purification) of striatal MOR+ neurons following opioid withdrawal. This new tool will facilitate the study of opioid biology under varying conditions.

Psychedelic drugs like lysergic acid diethylamide (LSD) and psilocybin have emerged as potentially transformative therapeutics for many neuropsychiatric diseases, including depression, anxiety, post-traumatic stress disorder, migraine, and cluster headaches. LSD and psilocybin exert their psychedelic effects via activation of the 5-hydroxytryptamine 2A receptor (HTR2A). Here we provide a suite of engineered mice useful for clarifying the role of HTR2A and HTR2A-expressing neurons in psychedelic drug actions. We first generated Htr2a-EGFP-CT-IRES-CreERT2 mice (CT:C-terminus) to independently identify both HTR2A-EGFP-CT receptors and HTR2A-containing cells thereby providing a detailed anatomical map of HTR2A and identifying cell types that express HTR2A. We also generated a humanized Htr2a mouse line and an additional constitutive Htr2A-Cre mouse line. Psychedelics induced a variety of known behavioral changes in our mice validating their utility for behavioral studies. Finally, electrophysiology studies revealed that extracellular 5-HT elicited a HTR2A-mediated robust increase in firing of genetically-identified pyramidal neurons--consistent with a plasma membrane localization and mode of action. These mouse lines represent invaluable tools for elucidating the molecular, cellular, pharmacological, physiological, behavioral, and other actions of psychedelic drugs in vivo.

We reported previously that the selective agonist U50,488H promoted phosphorylation of the mouse kappa opioid receptor (KOPR) at residues S356, T357, T363 and S369. Here, we found that agonist (U50,488H)-dependent KOPR phosphorylation at all the residues were mediated by Gi/oα proteins and multiple protein kinases [GRKs2, 3, 5 and 6 and protein kinase C (PKC)]. In addition, PKC activation by phorbol ester induced agonist-independent KOPR phosphorylation. Compared with U50,488H, PKC activation promoted much higher S356/T357 phosphorylation, much lower T363 phosphorylation and similar levels of S369 phosphorylation. Following U50,488H, GRKs, but not PKC, were involved in agonist-induced KOPR internalization. In contrast, PKC activation caused a lower level of agonist-independent KOPR internalization, compared to U50,488H. U50,488H-induced activation of extracellular signal regulated kinase 1/2 (ERK1/2) was G protein-, but not β-arrestin-, dependent. After U50,488H, GRK-mediated, but not PKC-mediated, KOPR phosphorylation followed by β-arrestin recruitment desensitized U50,488H-induced ERK1/2 response. Therefore, agonist-dependent (GRK- and PKC-mediated) and agonist-independent (PKC-promoted) KOPR phosphorylations show distinct phosphorylation patterns, leading to diverse cellular outcomes.