Most individuals affected in the national epidemic of oxycodone abuse began taking oral oxycodone by prescription. We studied vulnerability to oxycodone intake in a rat model of oral drug self-administration (SA), since pharmacokinetics affect abuse potential. Females (33 inbred strains) and males (26) obtained oxycodone at increasing concentrations in operant sessions (FR5; 1-16-h) followed by extinction and reinstatement. Active spout licks were greater in females than males during 4-h and 16-h sessions (p< 0.001 for all). Across all stages of oxycodone SA, intake/session was greater in females (p<0.001). Both sexes escalated intake during 16-h extended access vs 4-h sessions (p<2e-16). Intake and active licks varied greatly by strain. The heritability (h2) of active licks/4-h at increasing oxycodone dose was larger in males (h2 females: 0.30-0.39 vs. males: 0.41-0.53). Under a progressive ratio schedule, breakpoints differed by strain (p<2e-16) and by sex in some strains (p=0.018). For cue-induced reinstatement, active licks were greater in females than males (p<0.001). Behavior in naive rats was assessed using elevated plus maze (EPM), open field (OF) and novel object interaction. (NOI) tests. We correlated these behaviors with 28 parameters of oxycodone SA. EPM-defining traits were most commonly associated with SA in both sexes, whereas more OF and NOI traits were SA-associated in males. Overall, sex and heredity are major determinants of the motivation to take and seek oxycodone, which escalates during extended access. The correlation of EPM, a measure of anxiety, with multiple SA parameters indicates the influence of pleiotropic genes.

Abstract Stress is a major determinant of relapse to smoked tobacco. In a rat model, repeated stress during abstinence from nicotine self-administration (SA) results in enhanced reacquisition of nicotine SA, which is dependent on the basolateral amygdala (BLA). We postulate that repeated stress during abstinence causes hyperexcitability of BLA principal output neurons (PN) due to disinhibition of PN from reduced inhibitory regulation by local GABAergic interneurons. To determine if enhanced GABAergic regulation of BLA PNs can lessen the effects of stress on nicotine intake, positive allosteric modulators (PAMs) of GABA A receptors were infused into the BLA immediately prior to reacquisition of nicotine SA. Three selective PAMs (e.g., NS 16085, DCUK-OEt, DS2) with varied GABA A subunit specificities abolished the stress-induced amplification of nicotine taking during reacquisition. These studies indicate that highly selective PAMS targeting α3 or δ subunit-containing GABA A in BLA may be effective in ameliorating the stress-induced relapse to smoked tobacco during abstinence from cigarettes.

The seventh iteration of the reference genome assembly for Rattus norvegicus, mRatBN7.2, corrects numerous misplaced segments and reduces base-level errors by approximately 9-fold and increases contiguity by 290-fold compared to its predecessor. Gene annotations are now more complete, significantly improving the mapping precision of genomic, transcriptomic, and proteomics data sets. We jointly analyzed 163 short-read whole genome sequencing datasets representing 120 laboratory rat strains and substrains using mRatBN7.2. We defined ~20.0 million sequence variations, of which 18.7 thousand are predicted to potentially impact the function of 6,677 genes. We also generated a new rat genetic map from 1,893 heterogeneous stock rats and annotated transcription start sites and alternative polyadenylation sites. The mRatBN7.2 assembly, along with the extensive analysis of genomic variations among rat strains, enhances our understanding of the rat genome, providing researchers with an expanded resource for studies involving rats.

Abstract Large scale human genome wide association studies (GWAS) have identified a growing pool of genes associated with cigarette smoking. One of the most prominent, phosphodiesterase-4B (PDE4B), has been associated with multiple smoking phenotypes. Although PDE4B modulates the half-life of neuronal cAMP, its precise role in smoking behaviors is unknown. To address this knowledge gap, we used a reverse translational approach. We inactivated PDE4B in bilateral medial nucleus accumbens shell (NAcs) neurons by injecting AAV containing a specific gRNA in female transgenic Cas9+ Long Evans rats. These rats then were given 23-hour chronic access to nicotine intravenous self-administration (IVSA) under a schedule of increasing fixed ratios (FR). With the increased effort required at FR7, nicotine SA (i.e. active presses and drug infusions) declined significantly in controls, whereas it was maintained in the mutagenized group. A progressive ratio (PR) study also showed significantly greater cumulative nicotine infusions in the mutant group. Hence, we hypothesized that enhanced PDE4B protein activity would reduce nicotine IVSA. A positive allosteric modulator,2-(3-(4-chloro-3-fluorophenyl)-5-ethyl-1H-1,2,4-triazol-1-yl)-N-(3,5-dichlorobenzyl)acetamide (MR-L2), was microinfused into NAcs bilaterally at FR3 or FR5; in both cohorts, MR-L2 acutely reduced nicotine IVSA. In summary, these studies show that the activity of PDE4B regulates the capacity of NAcs to maintain nicotine IVSA in face of the cost of increasing work. This finding and the results of the PR study indicate that PDE4B affects the motivation to obtain nicotine. These reverse translational studies in rats provide insight into the motivational effects of NAcs PDE4B that advance our understanding of the smoking behaviors mapped in human GWAS.