Abstract Background In humans, emotional and physical signs of withdrawal from ethanol are commonly seen. Many of these symptoms, including anxiety-like and depression-like behavior, have been characterized in animal models of ethanol dependence. One issue with several current behavioral tests measuring withdrawal in animal models is they are often not repeatable within subjects over time. Additionally, irritability, one of the most common symptoms of ethanol withdrawal in humans, has not been well characterized in animal models. The corticotropinreleasing factor (CRF)-CRF 1 receptor system has been suggested to be critical for the emergence of anxiety-like behavior in ethanol dependence, but the role of this system in irritability-like behavior has not been characterized. Methods The present study compared the effects of chronic intermittent ethanol vapor exposure (CIE)-induced ethanol dependence on irritabilitylike behavior in rats using the bottle-brush test during acute withdrawal and protracted abstinence. Rats were trained to self-administer ethanol in operant chambers and then either left in a nondependent state or made dependent via CIE. Naive, nondependent, and dependent rats were tested for irritability-like behavior in the bottle-brush test 8 h and 2 weeks into abstinence from ethanol. A separate cohort of dependent rats was used to examine the effect of the specific CRF 1 receptor antagonist R121919 on irritability-like behavior. Results Dependent rats exhibited escalated ethanol intake compared with their own pre-CIE baseline and nondependent rats. At both time-points of abstinence, ethanol-dependent rats exhibited increased aggressive-like responses compared with naive and nondependent rats. R121919 blocked the increased irritability-like behavior in dependent rats. Conclusions The effect of R121919 to block increased irritability-like behavior suggests that CRF plays an important role in this behavior, similar to other negative emotional withdrawal symptoms. Quantifying and understanding the molecular basis of irritability-like behavior may yield new insights into withdrawal from ethanol and other drugs of abuse.

Abstract Addiction is commonly defined as a chronic, relapsing disorder characterized by taking drugs in excess, compulsive drug seeking, and continued use despite harmful consequences. A key unanswered question for addiction research remains why moderate levels of drug consumption escalate to problematic patterns associated with high motivation and a compulsive-like pattern of drug use in some individuals, but not others, and how sex may affect this trajectory. However, most studies to date have had low statistical power due to low sample size and used animal models with limited genetic diversity and limited access to the drug that are often not associated with significant levels of intoxication or dependence, making it difficult to draw definitive conclusions and translate the results to human. Here we characterized addiction-like behaviors in >500 outbred heterogeneous stock (HS) rats using extended access to cocaine self-administration (6h/daily) and analyzed individual differences in escalation of intake, progressive-ratio (PR) responding, continued use despite adverse consequences (contingent foot shocks), and irritability-like behavior during withdrawal. Principal component analysis showed that escalation of intake, progressive ratio responding, and continued use despite adverse consequence loaded onto a single factor that was orthogonal to irritability-like behaviors. Characterization of rats in four categories of resilient, mild, moderate, and severe addiction-like phenotypes showed that females showed higher addiction-like behaviors, particularly due to a lower number of resilient individuals. These results demonstrate that escalation of intake, continued use despite adverse consequence, and progressive ratio responding are highly correlated measures of the same psychological construct when tested in heterogeneous rats with a history of extended access to the drug, and suggest that a significant proportion of males, but not females may be resilient to addiction-like behaviors.

Abstract Family and twin studies demonstrate that genetic factors determine 20-60% of the vulnerability to opioid use disorder. However, the genes/alleles that mediate the risk of developing addiction-related behaviors, including the sensitivity to the analgesic efficacy of opioids, the development of tolerance, dependence, and escalation of oxycodone taking and seeking, have been ill-defined, thus hindering efforts to design pharmacological interventions to enable precision medicine strategies. Here we characterized oxycodone addiction-like behaviors in heterogeneous stock (HS) rats, that show high genetic diversity that mimics the high genetic variability in humans. HS rats were allowed to self-administer oxycodone for two h/daily for four days (ShA) and then moved to 12h/daily (LgA) for 14 days. Animals were screened for motivation to self-administer oxycodone using a progressive-ratio (PR) schedule of reinforcement and for the development of withdrawal-induced hyperalgesia and tolerance to the analgesic effects of oxycodone using the von-Frey and tail immersion tests, respectively. To reduce cohort-specific effects, we used cohorts of 46-60 rats and normalized the response level within cohorts using a Z-score. To take advantage of the four opioid-related behaviors and further identify subjects that are consistently vulnerable vs . resilient to compulsive oxycodone use, we computed an Addiction Index by averaging normalized responding (Z-scores) for the four behavioral tests. Results showed high individual variability between vulnerable and resilient rats, likely to facilitate the detection of gene variants associated with vulnerable vs . resilient individuals. Such data will have considerable translational value for designing follow-up studies in humans.

Cebranopadol is a novel agonist of nociceptin/orphanin FQ peptide (NOP) and opioid receptors with analgesic properties that is being evaluated in clinical Phase 2 and Phase 3 trials for the treatment of chronic and acute pain. Recent evidence indicates that the combination of opioid and NOP receptor agonism may be a new treatment strategy for cocaine addiction. We sought to extend these findings by examining the effects of cebranopadol on cocaine self-administration (0.5 mg/kg/infusion) and cocaine conditioned reinstatement in rats with extended access to cocaine. Oral administration of cebranopadol (0, 25, and 50 g/kg) reversed the escalation of cocaine self-administration in rats that were given extended (6 h) access to cocaine, whereas it did not affect the self-administration of sweetened condensed milk (SCM). Cebranopadol induced conditioned place preference but did not affect locomotor activity during the conditioning sessions. Finally, cebranopadol blocked the conditioned reinstatement of cocaine seeking. These results show that oral cebranopadol treatment prevented addiction-like behaviors (i.e., the escalation of intake and reinstatement), suggesting that it may be a novel strategy for the treatment of cocaine use disorder. However, the conditioned place preference that was observed after cebranopadol administration suggests that this compound may have some intrinsic rewarding effects.

Background: Cocaine addiction is a major public health problem. Despite decades of intense research, no effective treatments are available. Both preclinical and clinical studies of drug addiction strongly suggest that the nucleus accumbens (NAcc) is a viable target for deep brain stimulation (DBS). Objective: Although previous studies have shown that DBS of the NAcc decreases cocaine seeking and reinstatement, the effects of DBS on cocaine intake in cocaine-dependent animals have not yet been investigated. Methods: Rats were made cocaine-dependent by allowing them to self-administer cocaine in long-access sessions (6 h, 0.5 mg/kg/infusion). The effects of high-frequency DBS of the NAcc shell on cocaine intake was then studied. Furthermore, cocaine-induced locomotor activity, irritability-like behavior during cocaine abstinence and the levels of the α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid (AMPA) receptor subunits 1 and 2 (GluR1/GluA1 and GluR2/GluA2) after DBS were investigated. Results: Contrary to our expectations, DBS of the NAcc shell induced a slight increase in both cocaine self-administration and cocaine-induced locomotor activity. In addition, 18 h into cocaine withdrawal, we found that DBS decreased irritability-like behavior. We also found that DBS-induced a robust increase in both cytosolic and synaptosomal levels of GluR1, but not GluR2, specifically in the central nucleus of the amygdala but not in other brain regions. Conclusions: These preclinical results with cocaine-dependent animals do not support high-frequency DBS of the NAcc shell as a therapeutic approach for the treatment of cocaine addiction in active cocaine users. However, the decrease in irritability-like behavior during cocaine abstinence, together with previous findings showing that DBS of the NAcc shell reduces the reinstatement of cocaine seeking in abstinent animals, warrants future investigations of DBS as a treatment for negative emotional states and craving during abstinence.