Abstract Recent data suggest that 3,4-methylenedioxypyrovalerone (MDPV) has neurotoxic effects; however, the cognitive and neurochemical consequences of MDPV self-administration remain largely unexplored. Furthermore, despite the fact that drug preparations that contain MDPV often also contain caffeine, little is known regarding the toxic effects produced by the co-use of these two stimulants. The current study investigated the degree to which self-administered MDPV, or a mixture of MDPV+caffeine can produce deficits in recognition memory and alter neurochemistry relative to prototypical stimulants. Male Sprague-Dawley rats were provided 90-min or 12-h access to MDPV, MDPV+caffeine, methamphetamine, cocaine, or saline for 6 weeks. Novel object recognition (NOR) memory was evaluated prior to any drug self-administration history and 3 weeks after the final self-administration session. Rats that had 12-h access to methamphetamine and those that had 90-min or 12-h access to MDPV+caffeine exhibited significant deficits in NOR, whereas no significant deficits were observed in rats that self-administered cocaine or MDPV. Striatal mono-amine levels were not systematically affected. These data demonstrate synergism between MDPV and caffeine with regard to producing recognition memory deficits and lethality, highlighting the importance of recapitulating the manner in which drugs are used (e.g., in mixtures containing multiple stimulants, binge-like patterns of intake).

ABSTRACT Background and Purpose The use of “Bath Salts” drug preparations has been associated with high rates of toxicity and death. Preparations often contain mixtures of drugs including multiple synthetic cathinones or synthetic cathinones and caffeine; however, little is known about whether interactions among “Bath Salts” constituents contribute to the adverse effects often reported in users. Experimental Approach This study used adult male Sprague-Dawley rats to characterize the cardiovascular effects, locomotor effects, and pharmacokinetics of methylone, MDPV, and caffeine, administered alone and as binary mixtures. Dose-addition analyses were used to determine the effect levels predicted for a strictly additive interaction for each dose pair. Key Results Methylone, MDPV, and caffeine increased heart rate and locomotion, with methylone producing the largest increase in heart rate, MDPV producing the largest increase in locomotor activity, and caffeine being the least effective in stimulating heart rate and locomotor activity. MDPV and caffeine increased mean arterial pressure, with caffeine being more effective than MDPV. The nature of the interactions between methylone and MDPV tended toward sub-additivity for all endpoints, whereas interactions between MDPV or methylone and caffeine tended to be additive or sub-additive for cardiovascular endpoints, and additive or supra-additive for increases in locomotion. No pharmacokinetic interactions were observed between individual constituents, but methylone displayed non-linear pharmacokinetics at the largest dose evaluated. Conclusion and Implications These findings demonstrate that the composition of “Bath Salts” preparations can impact both cardiovascular and locomotor effects and suggest that such interactions among constituent drugs could contribute to the “Bath Salts” toxidrome reported by human users. What is already known “Bath Salts” preparations are associated with a sympathomimetic toxidrome in human users. What this study adds Characterization of both pharmacokinetic and pharmacodynamic interactions between common “Bath Salts” constituents with regard to cardiovascular and locomotor effects. Clinical Significance The vast majority of drug overdose deaths involve more than one substance. Though these studies focused on combinations of stimulant drugs, they provide direct evidence that the toxidrome resulting from multi-drug overdoses can be significantly different than would be expected for a single drug.

Substance use disorder (SUD) is a heterogeneous disorder, where severity, symptoms, and patterns of use vary across individuals. Yet, when rats self-administer cocaine under short-access conditions, their behavior tends to be well-regulated, though individual differences can emerge with long- or intermittent-access. In contrast, significant individual differences emerge when rats self-administer 3,4-methylenedioxypyrovalerone (MDPV), even under short-access conditions, wherein ~30 % of rats exhibit high levels of drug-taking. This study assessed SUD-like phenotypes of male and female rats self-administering MDPV or cocaine by comparing level of drug intake, responding during periods of signaled drug unavailability, and sensitivity to footshock punishment to determine whether: (1) under short-access conditions, rats that self-administer MDPV will exhibit a more robust SUD-like phenotype than rats that self-administer cocaine; (2) female rats will have a more severe phenotype than male rats; and (3) compared to short-access, long- and intermittent-access to MDPV or cocaine self-administration will result in a more robust SUD-like phenotype. Compared to cocaine, rats that self-administered MDPV exhibited a more severe phenotype, even under short-access conditions. Long- and intermittent-access to cocaine and MDPV temporarily altered drug-taking patterns but did not systematically change SUD-like phenotypes. Behavioral and quantitative autoradiography studies suggest phenotypic differences are not due to expression of dopamine transporter, dopamine D

Abstract Substance use disorder (SUD) is a heterogeneous disorder, where severity, symptoms, and patterns of substance use vary across individuals. Yet, when rats are allowed to self-administer drugs such as cocaine under short-access conditions, their behavior tends to be well-regulated and homogeneous in nature; though individual differences can emerge when rats are provided long– or intermittent-access to cocaine. In contrast to cocaine, significant individual differences emerge when rats are allowed to self-administer 3,4-methylenedioxypyrovalerone (MDPV), even under short-access conditions, wherein ∼30% of rats rapidly transition to high levels of drug-taking. This study assessed the SUD-like phenotypes of male and female Sprague Dawley rats self-administering MDPV (0.032 mg/kg/infusion) or cocaine (0.32 mg/kg/infusion) by comparing level of drug intake, responding during periods of signaled drug unavailability, and sensitivity to footshock punishment to test the hypotheses that: (1) under short-access conditions, rats that self-administer MDPV will exhibit a more robust SUD-like phenotype than rats that self-administered cocaine; (2) female rats will have a more severe phenotype than male rats; and (3) compared to short-access, long– and intermittent-access to MDPV or cocaine self-administration will result in a more robust SUD-like phenotype. After short-access, rats that self-administered MDPV exhibited a more severe phenotype than rats that self-administered cocaine. Though long– and intermittent-access to cocaine and MDPV self-administration altered drug-taking patterns, manipulating access conditions did not systematically alter their SUD-like phenotype. Evidence from behavioral and quantitative autoradiography studies suggest that these differences are unlikely due to changes in expression levels of dopamine transporter, dopamine D 2 or D 3 receptors, or 5-HT 1B , 5-HT 2A , or 5-HT 2C receptors, though these possibilities cannot be ruled out. These results show that the phenotype exhibited by rats self-administering MDPV differs from that observed for rats self-administering cocaine, and suggests that individuals that use MDPV and/or related cathinones may be at greater risk for developing a SUD, and that short-access MDPV self-administration may provide a useful method to understand the factors that mediate the transition to problematic or disordered substance use in humans.