Abstract Introduction There has been a recent resurgence in nicotine inhalation in adolescents due to the popularity and availability of Electronic Nicotine Delivery Systems (ENDS). Almost five times as many US high-school seniors inhale nicotine vapor daily compared with those who smoke tobacco. This study was conducted to determine the impact of repeated adolescent vapor inhalation of nicotine on behavior in adulthood. Methods Male and female Sprague-Dawley rats were exposed to 30-minute sessions of ENDS vapor inhalation, twice daily, from Post-Natal Day (PND) 31 to PND 40. Conditions included vapor from the propylene glycol (PG) vehicle or nicotine (30 mg/mL in the PG). Animals were assessed for effects of nicotine on open field (PND 74-105) and wheel activity (PND 126-180) and for the self-administration of nicotine vapor (PND 285-395). Plasma levels of nicotine and cotinine were assessed in separate groups of male and female Wistar and Sprague-Dawley rats after a single nicotine inhalation session. Results Group mean plasma nicotine ranged from 39 to 59 ng/mL post-session with minimal strain differences detected. Adolescent nicotine exposure modestly enhanced sensitivity to the locomotor stimulating effects of nicotine (0.1-0.8 mg/kg, s.c.) in an open field in female rats, but didn’t change effects of nicotine on wheel activity. Female rats exposed to nicotine (30 mg/mL) vapor as adolescents responded more vigorously than PG exposed females for nicotine vapor in a FR5 challenge. Conclusions Repeated adolescent nicotine vapor inhalation leads to enhanced liability for nicotine self-administration in adulthood in female rats, but minimal change in spontaneous locomotor behavior.

Abstract Opioids are effective medications, but they have several key limitations including the development of tolerance, establishment of dependence, diversion for non-medical use and the development of addiction. Therefore, any drugs which act in an additive or synergistic fashion with opioids to address medical applications have the potential to reduce opioid-related harms. This study was conducted to determine if heroin and Δ 9 -tetrahydrocannabinol (THC) interact in an additive or independent manner to alter nociception, body temperature and spontaneous locomotor activity when inhaled or injected. Groups of male and female rats implanted with radiotelemetry transmitters were exposed to vapor for assessment of effects on temperature and activity. Heroin (50 mg/mL in the propylene glycol; PG) inhalation increased temperature and activity whereas THC (50 mg/mL) inhalation decreased temperature and activity. Effects of combined inhalation were in opposition, and additional experiments found the same outcome for the injection of heroin (0.5 mg/kg, s.c.) and THC (10 mg/kg, i.p.) alone and in combination. In contrast, the co-administration of Heroin and THC by either inhalation or injection produced additive effects on thermal nociception assessed with a warm water tail-withdrawal assay in male and female Sprague-Dawley and Wistar rats. The conclusion of this study is that additive effects of THC with heroin on a medical endpoint such as analgesia may not generalize to other behavioral or physiological effects, which may be a positive outcome for unwanted side effects.

Background and Purpose The extra-medical use and addiction of prescription opioid analgesics is a growing health problem. To characterize how prescription opioid abuse develops, this study investigated the affective consequences of escalating prescription opioid use using intracranial self-stimulation (ICSS) reward and oxycodone intravenous self-administration (IVSA) models.Experimental Approach Male Wistar rats were given access to oxycodone IVSA (0.15 mg/kg/infusion, i.v.) in Short Access (ShA; 1 h) or Long Access (LgA; 12 h) sessions for 5 sessions/week followed by intermittent 60 h discontinuations from drug access, a novel explicit test of the negative reinforcement hypothesis. A separate group was first trained in the ICSS procedure and then in oxycodone IVSA in 11 h LgA sessions.Key Results Rats given LgA to oxycodone escalated their responding more than ShA rats, with significant increases following 60 h discontinuations. Pre-session brain reward thresholds increased with sequential daily LgA IVSA sessions, consistent with a growing negative affective state consequent to successive daily intoxication/abstinence cycles. A 1 h oxycodone IVSA interval was sufficient to normalize these elevated reward thresholds, as was, paradoxically, a 60 h weekend abstinence. The increase in ICSS thresholds was attenuated in a group administered the long-acting kappa opioid antagonist norBNI prior to IVSA training.Conclusions and Implications Changes in brain reward function during escalation of oxycodone selfadministration is driven by an interplay between kappa opioid receptor-mediated negative affective state associated with escalated oxycodone intake and dynamic restoration of brain reward status during longer periods of abstinence.

The α-pyrrolidino-phenone cathinone stimulants first came to widespread attention because of bizarre behavior consequent to the use of α-pyrrolidinopentiophenone (α-PVP, "flakka") reported in the popular press. As with other designer drugs, diversification of cathiones has been driven by desireable subjective effects, but also by attempts to stay ahead of legal controls of specific molecules. The α-pyrrolidinohexiophenone (α-PHP) and α-pyrrolidinopropiophenone (α-PPP) compounds have been relatively under-investigated relative to α-PVP and provide a key opportunity to also investigate structure-activity relationships, i.e., how the extension of the alpha carbon chain may affect potency or efficacy. Male and female rats were used to contrast the effects of α-PHP and α-PPP with those of α-PVP in altering wheel activity and effects on spontaneous locomotion and body temperature were assessed in female rats. The α-PHP and α-PVP compounds (5, 10 mg/kg, i.p.) suppressed wheel activity in female and male rats, whereas α-PPP was only effective in female rats. Inhalation of α-PHP or α-PVP by female rats suppressed wheel activity for an abbreviated duration, compared with the injection route. Spontaneous activity was increased in a dose-dependent manner by all three compounds in female rats, and a small decrements in body temperature were observed after the highest dose of all three compounds. These data show that all three of the α-pyrrolidino-phenone cathinones exhibit significant stimulant-like activity in both male and female rats. Differences were minor and were mostly in potency and the duration of activity. Abuse liability is therefore likely to be equivalent for all three pyrrolidino-phenones.

The synthetic cathinone α-pyrrolidinopentiophenone (α-PVP) has been associated with violent and/or bizarre public behavior in users. Association of such behavior with extended binges of drug use motivates additional investigation, particularly since a prior study found that half of male rats experience a binge of exceptionally high intake, followed by sustained lower levels of self-administration during the acquisition of intravenous self-administration (IVSA) of a closely related drug, 3,4-methylenedioxypyrovalerone. The binge-like acquisition pattern appeared to be novel for rat IVSA, thus the present study was designed to determine if this effect generalizes to IVSA of α-PVP in female rats. Female Wistar rats were trained in IVSA of α-PVP (0.05 mg/kg/inf) in experimental chambers that contained an activity wheel. Groups of animals were trained with the wheels fixed (No-Wheel group), fixed for the initial 5 days of acquisition or free to move throughout acquisition (Wheel group). The groups were next subjected to a wheel-access switch and then all animals to dose-substitution (0.0125-0.3 mg/kg/inf) with the wheels alternately fixed and free to move. Approximately half of the rats initiated their IVSA pattern with a binge day of exceptionally high levels of drug intake, independent of wheel access condition. Wheel activity was much lower in the No-Wheel group in the wheel switch post-acquisition. Dose-effect curves were similar for wheel-access training groups, for binge/no binge phenotypic subgroups and were not altered with wheel access during the dose-substitution. This confirms the high reinforcer efficacy of α-PVP in female rats and the accompanying devaluation of wheel activity as a naturalistic reward.

Growing nonmedical use of prescription opioids is a global problem, motivating research on ways to reduce use and combat addiction. Medical cannabis (“medical marijuana”) legalization has been associated epidemiologically with reduced opioid harms and cannabinoids have been shown to modulate effects of opioids in animal models. This study was conducted to determine if Δ9-tetrahydrocannabinol (THC) enhances the behavioral effects of oxycodone.Male rats were trained to intravenously self-administer (IVSA) oxycodone (0.15 mg/kg/infusion) during 1 h, 4 h or 8 h sessions. Following acquisition rats were exposed to THC by vapor inhalation (1 h and 8 h groups) or injection (0-10 mg/kg, i.p.; all groups) prior to IVSA sessions. Fewer oxycodone infusions were obtained by rats following vaporized or injected THC compared with vehicle treatment prior to the session. Follow-up studies demonstrated parallel dose-dependent effects of THC, i.p., on self-administration of different per-infusion doses of oxycodone and a preserved loading dose early in the session. These patterns are inconsistent with behavioral suppression. Additional groups of male and female Wistar rats were assessed for nociception following inhalation of vaporized THC (50 mg/mL), oxycodone (100 mg/mL) or the combination. Tail withdrawal latency was increased more by the THC/oxycodone combination compared to either drug alone. Similar additive antinociceptive effects were produced by injection of THC (5.0 mg/kg, i.p.) and oxycodone (2.0 mg/kg, s.c.). Together these data demonstrate additive effects of THC and oxycodone and suggest the potential use of THC to enhance therapeutic efficacy, and to reduce the abuse, of opioids.

Abuse of prescription opioids is a growing public health crisis in the United States, with drug overdose deaths increasing dramatically over the past 15 years. Few preclinical studies exist on the reinforcing effects of oxycodone or on the development of therapies for oxycodone abuse. This study was conducted to determine if immunopharmacotherapy directed against oxycodone would be capable of altering oxycodone-induced antinociception and intravenous self-administration. Male Wistar rats were administered a small-molecule immunoconjugate vaccine (Oxy-TT) or the control carrier protein, tetanus toxoid (TT), and trained to intravenously self-administer oxycodone (0.06 or 0.15 mg/kg/infusion). Brain oxycodone concentrations were 50% lower in Oxy-TT rats compared to TT rats 30 minutes after injection (1 mg/kg, s.c.) whereas plasma oxycodone was 15-fold higher from drug sequestration by circulating antibodies. Oxy-TT rats were also less sensitive to 1-2 mg/kg, s.c. oxycodone on a hot water nociception assay. Half of the Oxy-TT rats failed to acquire intravenous self-administration under the 0.06 mg/kg/infusion training dose. Oxycodone self-administration of Oxy-TT rats trained on 0.15 mg/kg/infusion was higher than controls; however under progressive ratio (PR) conditions the Oxy-TT rats decreased their oxycodone intake, unlike TT controls. These data demonstrate that active vaccination provides protection against the reinforcing effects of oxycodone. Anti-oxycodone vaccines may entirely prevent repeated use in some individuals who otherwise would become addicted. Vaccination may also reduce dependence in those who become addicted and therefore facilitate the effects of other therapeutic interventions which either increase the difficulty of drug use or incentivize other behaviors.

Abstract Rationale A reduced effect of a given dose of Δ 9 -tetrahydrocannabinol (THC) emerges with repeated exposure to the drug. This tolerance can vary depending on THC dose, exposure chronicity and the behavioral or physiological measure of interest. A novel THC inhalation system based on e-cigarette technology has been recently shown to produce the hypothermic and antinociceptive effects of THC in rats. Objective To determine if tolerance to these effects can be produced with repeated vapor inhalation. Methods Groups of male and female Wistar rats were exposed to 30 minutes of inhalation of the propylene glycol (PG) vehicle or THC (200 mg/mL in PG) two or three times per day for four days. Rectal temperature changes and nociception were assessed after the first exposure on the first and fourth days of repeated inhalation. Results Female, but not male, rats developed tolerance to the hypothermic and antinociceptive effects of THC after four days of twice-daily THC vapor inhalation. Thrice daily inhalation for four days resulted in tolerance in both male and female rats. The plasma THC levels reached after a 30 minute inhalation session did not differ between the male and female rats. Conclusions Repeated daily THC inhalation induces tolerance in female and male rats, providing further validation of the vapor inhalation method for preclinical studies. Abbreviations PG, propylene glycol; THC; Δ 9 tetrahydrocannabinol;

Background: Cannabis may reduce the nonmedical use of prescription opioids. Causality of polydrug use is difficult to establish from epidemiological data, and thus controlled laboratory models can test whether cannabinoid co-use with opioids can modulate opioid intake. Methods: Male and female rats were trained to intravenously self-administer (IVSA) oxycodone (0.15 mg/kg/infusion) during 6 h sessions. Separate groups were injected with the vehicle or with THC (5 mg/kg, i.p.; N=10) 30 minutes before sessions for the first three weeks. Treatments were swapped in the fourth week. One male group was trained in the intracranial self-stimulation (ICSS) procedure and assessed for brain reward thresholds prior to each IVSA session. Results: THC treated animals self-administered less oxycodone during acquisition, with a larger differential expressed in the female group. Tolerance to the THC effect developed over the initial weeks, and increasing the dose of THC (10 mg/kg, i.p.) prolonged the suppressing effect on IVSA. While ICSS thresholds increased with sequential IVSA sessions, no differences between THC- and Vehicle-treated groups were observed. Oxycodone IVSA was increased following the first 60 h abstinence interval in THC-treated, but not vehicle-treated, rats. Acute injection of THC, when all animals had been THC abstinent for several weeks, increased breakpoints in a Progressive Ratio procedure. Conclusion: These data support the interpretation that THC enhances the reinforcing efficacy of a given dose of oxycodone and may therefore increase the addiction liability.

Background: Prescription opioid addiction is a significant health problem characterized by compulsive drug seeking, withdrawal and chronic relapse. We investigated the neurobiological consequences of escalation of prescription opioid use using extended access to intravenous oxycodone self-administration in rats. Methods: Male Wistar rats acquired oxycodone self-administration (0.15 mg/kg/infusion, i.v.) in 1h or 12h access sessions. Electrophysiological and immunohistochemical studies investigated the effects of oxycodone self-administration on kappa opioid receptor (KOR) regulation of GABAergic signaling and dynorphin expression in the central nucleus of the amygdala (CeA). Results: Rats given 12h access to oxycodone for 5 sessions/week (LgA) escalated their responding more than rats given 1h oxycodone (ShA) or 12h saline access. Slowed escalation of responding was found in rats given 12h access for 7 sessions/week (LgA-7day) or rats pretreated with the KOR antagonist nor-binaltorphamine dihydrochloride (norBNI) before LgA (norBNI+LgA). The KOR agonist U-50488 decreased GABA release in CeA neurons of all groups except LgA. norBNI increased GABA release in control group neurons, suggesting tonic KOR activity. This activity was abolished in ShA, norBNI+LgA, and LgA-7day rat neurons, consistent with decreased CeA dynorphin immunoreactivity observed in LgA-7day rats. However, norBNI effects were reversed (decreased CeA GABA release) in LgA rat neurons. Conclusions: The experience of intermittent extended withdrawal periods accelerates the escalation of oxycodone self-administration and causes greater dysregulation of CeA KOR-mediated GABAergic signaling. A KOR agonist/antagonist switch effect seen with other drugs of abuse was absent, which suggests that oxycodone-induced neuroadaptations may be distinct from those resulting from other drugs of abuse.