Американські вчені провели дослідження виникнення наркотичної залежності на прикладі риб даніо-реріо. Під час експерименту дослідники викликали у риб залежність від полісинтетичного опіоїда гідрокодона і вивчили їхню поведінку, пов'язану з бажанням отримати речовину, а також їхню реакцію на припинення прийняття опіоїдів. Стаття опублікована в журналі і доступна для прочитання на сайті Science Direct.
Опіоїди - це речовини, які впливають на опіоїдні рецептори організму, знижуючи больові відчуття і викликаючи ейфорію при високому дозуванні. Опіоїди (такі як героїн або морфій) є найпоширенішими після канабіноїдів наркотичними речовинами у світі і викликають сильну залежність, ефективних способів лікування якої дуже мало. Крім того, всі відомі способи лікування подібної залежності спрямовані на контроль над обсягом споживання речовин, а не на механізми виникнення залежності, що і є причиною їх неефективності. Саме тому в останні роки зріс інтерес до проведення досліджень біологічних механізмів появи та розвитку аддиктивної поведінки у людей і гризунів.
Автори нової роботи провели дослідження виникнення наркотичної залежності у даніо-реріо (лат.) - виду дрібних риб, що часто використовується в якості модельного організму в експериментах з вивчення неврологічних захворювань. Інші дослідження також показують, що мозок даніо-реріо містить нейронні мережі, які відповідають за розвиток залежностей у людей.
Вчені провели експеримент, в ході якого помістили риб даніо-реріо в акваріум з двома платформами: білою і жовтою. Біла платформа була використана в якості контролю, в той час як жовта платформа була оснащена датчиками руху. З метою адаптувати риб до нових умов вчені спочатку використовували жовту платформу в якості «доставки» їжі: пропливаючи над платформою, особина активувала механізм, який викидав невелику кількість корму. Таким чином, протягом п'яти днів експериментальної адаптації вченим вдалося використовувати жовту платформу в якості позитивного підкріплення, що привертає увагу риб, в той час як біла контрольна платформа їх не залучала. Після процедури адаптації дослідники на годину помістили риб в окремий акваріум, в який ввели напівсинтетичний опіоїд гідрокодон у дозуванні 1,5 мг/літр.
Після передекспериментальної адаптації до нових умов і введення опіоїдів, даніо-реріо повернули в акваріум з двома платформами, замінивши корм, що викидається жовтою платформою, на 1,5 мікрограма розчину гідрокодона в проточній воді в дозуванні 6 мг/літр. Рибам давали вільно плавати в акваріумі 50 хвилин протягом п'яти днів. Як показник виникнення залежності вчені взяли число активування жовтої платформи, що викидає гідрокодон, і порівняли його з числом активування іншої, білої платформи.
У перший день дослідження число активування жовтої платформи (приблизно 1250 разів) значно не відрізнялося від активування білої платформи (приблизно 960 разів). До кінця п'ятого дня активування рибами жовтої платформи зросло на 41 відсоток, а активування білої зменшилося на 85 відсотків (1770 проти 140 разів відповідно). Для того, щоб перевірити, що підвищення активування жовтої платформи викликано саме викидом гідрокодона, вчені замінили розчин на звичайну воду і з'ясували, що в такому випадку число активування платформ не відрізняється між собою.
Після проведення основного експерименту вчені змінили механізм викиду гідрокодона: для того, щоб жовта платформа виділили розчин опіоїду, рибам необхідно було не просто підплисти до платформи і активувати її один раз, а активувати її кілька разів (5, 10, 15 або 20). Результати аналізу активування платформи із застосуванням такої маніпуляції показали, що даніо-реріо підпливали до платформи частіше (), коли викид дози гідрокодону вимагав більшої кількості активацій.
Даніо-реріо також частіше активували жовту платформу, коли вона знаходилося на 25 і на 50 відсотків вище своєї початкової глибини. Незважаючи на те, що представники цього виду риб воліють знаходження на великій глибині, викид гідрокодону виявився досить сильним стимулом для того, щоб вони випливали на мілководдя, незважаючи на те, що це викликає у них стрес.
Вчені також вивчили поведінку риб після того, як їх позбавили гідрокодона. Вони вивчили поведінку риб у нових умовах через 48 годин після останнього прийняття опіоїду і порівняли його з поведінкою риб, які не приймали гідрокодон. Для цього вчені помістили дві групи риб у нові акваріуми і порівняли їх поведінку.
Аналіз поведінки показав, що позбавлення гідрокодона змушує риб формувати більш тісні групи і зберігати відстань в 4,3 сантиметра між особами, в той час як відстань між рибами з контрольної групи дорівнювала 6 сантиметрам між групами. Крім того, риби з активної експериментальної групи витрачали в чотири рази менше часу в русі по акваріуму і воліли залишатися в центрі, не досліджуючи те, що за його межами. На підставі отриманих даних вчені зробили висновок, що позбавлення опіоїдів викликає у риб сильний стрес і занепокоєння, які виражаються в страху перед новими умовами і прагненню до тісних соціальних зв'язків.
Нарешті, для того, щоб перевірити валідність використання обраних експериментальних методів, вчені перевірили дію наркотиків на нейромедіатори, які беруть участь в активації «системи винагороди» і відповідають за побудову асоціативного зв'язку між прийняттям наркотичних речовин і позитивних ефектів, які за цим слідують: дофамін і глутамат. Для цього вони на годину запустили риб в акваріуми, в яких містилися антагоністи (речовини, що обмежують активність будь-яких рецепторів) дофамінового рецептора, а також на два рецептори глутамату: NMDA-рецептор і AMPA-рецептор. Після цього риб на півгодини поміщали в акваріум з основного експерименту. Результати показали, що дія кожного з трьох антагоністів значно () знизила число активування жовтої платформи.
Вчені зазначають, що використаний ними метод вказує на можливість ефективного вивчення появи та прогресування наркотичної залежності в модельних організмах. Використання такого методу в перспективі також може допомогти в пошуках ефективних способів боротьби з наркотичною залежністю.
Риб даніо-реріо часто використовують в якості модельного організму в різних експериментах. Тут ви можете дізнатися про те, як даніо-реріо використовують для вивчення регенерації шкіри, а тут - про їх використання в якості модельного організму для вивчення нового способу кріоконсервації.