ABSTRACT Recent evidence suggests that psychedelic drugs can exert beneficial effects on anxiety, depression, and ethanol and nicotine abuse in humans. However, the hallucinogenic side-effects of psychedelics often preclude their clinical use. Lysergic acid diethylamide (LSD) is a prototypical hallucinogen and its psychedelic actions are exerted through the 5-HT 2A serotonin receptor (5-HT2AR). 5-HT2AR activation stimulates Gq- and β-arrestin-(βArr) mediated signaling. To separate effects of these signaling modes, we have used βArr1 and βArr2 mice. We find that LSD stimulates motor activities to similar extents in WT and βArr1-KO mice, with non-significant effects in βArr2-KOs. LSD robustly stimulates many surrogates of psychedelic drug actions including head twitches, grooming, retrograde walking, and nose poking in WT and βArr1-KO animals. In contrast, LSD only slightly stimulates head twitches in βArr2-KO mice, without effects on retrograde walking or nose poking. The 5-HT2AR antagonist MDL100907 (MDL) blocks these LSD effects. LSD also disrupts prepulse inhibition (PPI) in WT and βArr1-KOs; PPI is unaffected in βArr2-KOs. MDL restores PPI in WT mice, but this antagonist is without effect and haloperidol is required in βArr1-KOs. LSD produces a biphasic body-temperature response in WT mice, a monophasic response in βArr1-KOs, and is without effect in βArr2 mutants. Both MDL and the 5-HT1AR antagonist, WAY 100635 (WAY), block the effects of LSD on body temperatures in WT mice, whereas WAY is effective in βArr1-KOs. Collectively, these results reveal that LSD produces diverse behavioral effects through βArr1 and βArr2, and that LSD’s psychedelic drug-like actions appear to require βArr2.

ABSTRACT A genetically tractable animal model would provide a needed strategy to resolve the biological basis of drug addiction. Intravenous self-administration (IVSA) is the gold standard for modeling cocaine and opioid addiction in animals, but technical limitations have precluded the widespread use of IVSA in mice. Here, we describe the first IVSA paradigms for mice that capture the multi-stage nature of the disease and permit predictive modeling. Mice with long-standing indwelling jugular catheters engaged in cocaine or opioid-associated lever responding that was fixed ratio- and dose-dependent, extinguished by the withholding of drug, and reinstated by the presentation of paired cues. Machine learning revealed that vulnerability to drug seeking and relapse were predicted by a mouse’s a priori response to novelty, sensitivity to drug-induced locomotion, and drug-taking behavior. Application of this behavioral and analysis approach to genetically-engineered mice will facilitate the identification of the neural circuits driving addiction susceptibility and relapse and focused therapeutic development.

There is now evidence from multiple Phase II clinical trials that psychedelic drugs can exert longlasting anxiolytic, anti-depressant, and anti-drug abuse (nicotine and ethanol) effects in patients. Despite these benefits, the hallucinogenic actions of these drugs at the serotonin 2A receptor (5-HT2AR) limit their clinical use in diverse settings. Activation of the 5-HT2AR can stimulate both G protein and β-arrestin (βArr) -mediated signaling. Lisuride is a G protein biased agonist at the 5-HT2AR and, unlike the structurally-related LSD, the drug does not typically produce hallucinations in normal subjects at routine doses. Here, we examined behavioral responses to lisuride, in wild-type (WT), βArr1-KO, and βArr2-KO mice. In the open field, lisuride reduced locomotor and rearing activities, but produced a U-shaped function for stereotypies in both βArr lines of mice. Locomotion was decreased overall in βArr1-KOs and βArr2-KOs, relative to WT controls. Incidences of head twitches and retrograde walking to lisuride were low in all genotypes. Grooming was depressed in βArr1 mice, but was increased then decreased in βArr2 animals with lisuride. Prepulse inhibition (PPI) was unaffected in βArr2 mice, whereas 0.5 mg/kg lisuride disrupted PPI in βArr1 animals. The 5-HT2AR antagonist MDL100907 failed to restore PPI in βArr1 mice, whereas the dopamine D2/D3 antagonist raclopride normalized PPI in WTs but not in βArr1-KOs. Using vesicular monoamine transporter 2 mice, lisuride reduced immobility times in tail suspension and promoted a preference for sucrose that lasted up to 2 days. Together, it appears βArr1 and βArr2 play minor roles in lisuride's actions on many behaviors, while this drug exerts anti-depressant drug-like responses without hallucinogenic-like activities.

G protein-coupled receptor kinase-interacting protein 2 (GIT2) and GIT1 are highly similar, sharing the same domain structure and many binding partners. The most important GIT partners are the p21-activated protein kinase-interacting exchange factor (PIX) proteins, since through homomeric and heteromeric interactions, GIT and PIX proteins form oligomeric GIT/PIX complexes. Oligomeric GIT/PIX complexes function both as regulators of small GTP-binding proteins and as scaffolds for signalling molecules, including p21-activated protein kinases (PAKs). Deficits in learning and memory have been demonstrated in GIT1 knockout mice, and it has been assumed that GIT2 also would affect learning and memory. Unexpectedly, we find that GIT2-deficient mice respond normally in multiple tests of learning and memory, and have normal hippocampal long-term potentiation. Further, we find no evidence that GIT2 regulates ADHD-like phenotypes. To investigate why GIT2 and GIT1 differ so markedly in the brain, we identified the major isoform of GIT2 in the brain as a previously uncharacterized splice variant, GIT2(ΔBCE). This variant cannot dimerize or form oligomeric complexes with PIX proteins, and is thus incapable of regulating PAK in synapses, compared to oligomeric GIT1/PIX complexes. Because localized activation of PAK in synapses is required for structural plasticity underlying cognitive performance, loss of monomeric GIT2(ΔBCE) in the brain does not influence these responses.