自身給藥實(shí)驗(yàn)（self- administration，SA）是行為藥理研究的常用方法，該實(shí)驗(yàn)利用藥物的正性強(qiáng)化作用（positive reinforcement），通過一定條件控制，使動物建立起行為與獎賞之間的聯(lián)系，從而模擬人類藥物濫用的行為自身給藥形式有顱內(nèi)、口腔、胃、肌肉、呼吸、靜脈等多途徑，其中靜脈自身給藥作為一種成熟的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，具有簡便、穩(wěn)定、成功率高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。本文擬從原理、方法和應(yīng)用三方面對靜脈自身給藥實(shí)驗(yàn)（ intravenous self-administration，IVSA）做一簡單介紹。

一，概述

         20世紀(jì)60年代， Weeks JR和 Yanagita T分別建成大鼠及獼猴的靜脈自身給藥模型，標(biāo)志著自身給藥實(shí)驗(yàn)的形成。該實(shí)驗(yàn)自產(chǎn)生以來，一直用于藥物依賴性研究，成為學(xué)術(shù)界*的評價精神活性物質(zhì)精神依賴性潛力的方法，通過實(shí)驗(yàn)，人們已得到大量阿片類、鎮(zhèn)靜催眠類和中樞興奮類藥物精神依賴的定性和定量結(jié)果；另外還被用于藥物間交叉依賴性研究和藥物依賴的神經(jīng)生物、藥理機(jī)制及中樞定位的研究。

         國內(nèi)自身給藥實(shí)驗(yàn)起步較晚。北京大學(xué)中國藥物依賴性研究所首先引進(jìn)該實(shí)驗(yàn)方法，于90年代中期建成大鼠和恒河猴靜脈自身給藥模型，并運(yùn)用此模型成功評價了一些藥物的精神依賴性潛力，日前國內(nèi)科研單位建立的自身給藥模型，多采用大鼠和靈長類動物（猴），給藥途徑集中在靜脈方式。

二、原理

          自身給藥是一種建立在隨機(jī)行為（ random behavior）基礎(chǔ)上，通過強(qiáng)化得到的操作式行為（operant behavior）反應(yīng)。行為藥理學(xué)認(rèn)為：隨機(jī)行為形成的操作式條件反射，其產(chǎn)生和維持都依賴于行為的結(jié)果，即某些“美好的”或可避免“壞的”結(jié)果，該結(jié)果可使隨機(jī)行為的重復(fù)概率增加，引發(fā)該結(jié)果的因素稱為強(qiáng)化因子（rein forcer）。隨機(jī)行為的特征是行為與反應(yīng)間無特定聯(lián)系，具有*隨機(jī)性。如自身給藥實(shí)驗(yàn)初期，動物隨意活動時碰觸開關(guān)的行為，只有當(dāng)動物從該行為中得到獎賞并積累一定經(jīng)驗(yàn)后，隨機(jī)行為才會轉(zhuǎn)變成主動的操作行為，表現(xiàn)為碰觸開關(guān)次數(shù)明顯增加

           自然界存在一些對生物體能產(chǎn)生獎賞效應(yīng)的因素，即自然獎賞（ natural reward），如食物、水、性和親情行為等，生物體從這些事物中能體驗(yàn)到美好感受。Skinner初報道使用有些藥物后，會使機(jī)體產(chǎn)生和自然獎賞類似的生物效應(yīng)，以后的研究證實(shí)了這一發(fā)現(xiàn)，這些藥物大多能使生物體形成身體依賴（ physical dependence）和/或精神依賴（ psychical dependence）。自然獎賞和藥物獎賞產(chǎn)生強(qiáng)化效應(yīng)的機(jī)理是相似的，甚至有人提出濫用藥物是自然獎賞的替代物假說，并以此解釋藥物濫用產(chǎn)生的機(jī)理。通過對具有強(qiáng)化效應(yīng)藥物的研究發(fā)現(xiàn)，盡管不同藥物間藥理作用有很大差異，但卻有一個共同的藥理學(xué)特征---激活腦內(nèi)獎賞系統(tǒng)。腦內(nèi)獎賞系統(tǒng)的主要神經(jīng)結(jié)構(gòu)為中腦腹側(cè)背蓋區(qū)（ ventral  tagmental  area，VTA）的多巴胺（ dopamine，DA）神經(jīng)元及其投射腦區(qū)伏隔核（ nucleus accumbens，NAc）所構(gòu)成的中腦邊緣多巴胺系統(tǒng)（ mesocorticolimbic dopaminergic system，MLDS）。此系統(tǒng)介導(dǎo)的精神依賴獎賞活動是人類及動物脫毒后復(fù)吸的重要生物學(xué)基礎(chǔ)。研究證實(shí)，腦內(nèi)DA遞質(zhì)釋放與動物接受愉快性刺激，促進(jìn)學(xué)習(xí)和記憶，建立與正性強(qiáng)化效應(yīng)相關(guān)的條件反射密切相關(guān)，獎賞系統(tǒng)還涉及弓狀核、中腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)、海馬、杏仁核、下丘腦、前額皮層等廣泛的中樞結(jié)構(gòu)，普遍認(rèn)為藍(lán)斑核（ locus coreuleus，LC）是形成藥物身體依賴的中心環(huán)節(jié)，一旦藥物撤除，戒斷反應(yīng)將促使與負(fù)性強(qiáng)化效應(yīng)相關(guān)的條件反射行為加強(qiáng)，進(jìn)一步增強(qiáng)對藥物的渴求。

         以阿片為例，有人認(rèn)為阿片在非戒斷狀態(tài)存在正性強(qiáng)化效應(yīng)，戒斷狀態(tài)則存在負(fù)性強(qiáng)化效應(yīng)，分別由VTA-NAc和中腦被蓋腳橋核介導(dǎo)。生理狀態(tài)下，VTA的DA神經(jīng)元受到GABA中間神經(jīng)元的緊張性抑制；進(jìn)入成癮狀態(tài)，阿片能激活GABA中間神經(jīng)元上的u型阿片受體，抑制GABA中間神經(jīng)元，從而解除該神經(jīng)元對DA神經(jīng)元的緊張性抑制，由此激活VTA-DA神經(jīng)元，使其投射犯區(qū)（主要是NAc）的DA釋放增加，產(chǎn)生欣快感或滿足感。

三、方法

       （一）實(shí)驗(yàn)動物

         不同動物對同種藥物的強(qiáng)化效應(yīng)是相同或相似的，并且和人類藥物溢用情況相似。研究結(jié)果還顯示，動物因素對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定影響。近交系鼠研究發(fā)現(xiàn)不同種系鼠的自身給藥行為有很大差異：DBA/2種系鼠幾乎拒絕所有藥物，C57BL/6種系鼠則接受幾平所有的用藥物，其余種系的表現(xiàn)則介于二者之間。種系間基因?qū)哟蔚牟町愂菍?dǎo)致以上現(xiàn)象的重要原因，所以動物的個體差異在實(shí)驗(yàn)中有時也必須考慮，相同實(shí)驗(yàn)條件下并非所有動物個體都能形成穩(wěn)定的自身給藥行為。

          從生物學(xué)特征、實(shí)驗(yàn)狀況等方面考慮，大鼠和猴依然是自身給藥實(shí)驗(yàn)中多選用的實(shí)驗(yàn)動物。

        （二）給藥途徑

         靜脈是早且普遍使用的給藥途徑。實(shí)驗(yàn)中一般選用頸靜脈或股靜脈，通過手術(shù)插入導(dǎo)管，使藥物在上/下靜脈腔竇處進(jìn)入動物循環(huán)系統(tǒng)，快速發(fā)揮藥效。

        相對于其他給藥途徑，靜脈給藥的優(yōu)點(diǎn)是：（1）能精確定量。通過機(jī)電設(shè)備控制，每次注射能精確到0.1ul，且容易控制藥物劑量、濃度等；（2）自身給藥行為形成快。給注藥物快速進(jìn)入循環(huán)并產(chǎn)生作用，消除了操作與效應(yīng)間的延遲，減少影響自身給藥行為的因素；（3）靜脈途徑符合人類使用du pin的習(xí)慣。顯著缺點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)維護(hù)較難。

         （三）藥物

           藥物的強(qiáng)化效應(yīng)是自身給藥實(shí)驗(yàn)主要考查的對象。不同藥物，其強(qiáng)化效應(yīng)有很大差異，目前已確認(rèn)存在強(qiáng)化效應(yīng)的藥物主要有以下幾類：

            麻醉品類：包括阿片類及其衍生物。

           鎮(zhèn)靜催眠類：包括鎮(zhèn)靜安眠和抗焦慮藥物，有戊巴比妥類等。

           中樞興奮類：

           其他：包括尼古丁、乙醇、揮發(fā)性有機(jī)溶劑。

          以上列舉的藥物并非總是通過靜脈途徑給藥，但無論通過何種途徑，一般都具有正性強(qiáng)化效應(yīng)，可以使實(shí)驗(yàn)動物產(chǎn)生自身給藥行為。值得注意的是，即使是同一類藥物，其在自身給藥實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)亦不盡相同，如嗎啡依賴大鼠模型不能*反映hai luo yin依賴的情況。

           藥物劑量是另一影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要因素。有人在簡單強(qiáng)化程序下，做過藥物梯度劑量對動物自身給藥行為影響的研究，發(fā)現(xiàn)在較低劑量范圍內(nèi)，劑量與強(qiáng)化效應(yīng)呈正相關(guān)：在中等劑量范國，藥物強(qiáng)化效應(yīng)達(dá)到大，并基本不受量的變化影響；在較高的劑量水平，劑量與強(qiáng)化效應(yīng)之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)變化趨勢。描繪兩者變化曲線，即得到所謂’’倒U形曲線”。倒U形曲線是多種正性強(qiáng)化藥物的劑量-效應(yīng)特征。人們傾向于用受體飽和理論來解釋這一現(xiàn)象，即藥物在體內(nèi)作用于受體，隨著劑量增加，激活的受體數(shù)量也增加，劑量-效應(yīng)曲線表現(xiàn)為上升支，終受體飽和，劑量-效應(yīng)曲線進(jìn)入平臺期。但此觀點(diǎn)并不能很好解釋藥物在較高劑量時的效應(yīng)變化。

          （四）強(qiáng)化程序（ reinforcement schedule）

            即使同一藥物，在實(shí)驗(yàn)時使用不同的強(qiáng)化程序，也可能得出差異很大的結(jié)果。例如在固定比率強(qiáng)化程序下，尼古丁表現(xiàn)為弱的正性強(qiáng)化劑；但在固定間隔強(qiáng)化程序中卻表現(xiàn)很強(qiáng)的強(qiáng)化效應(yīng)。

             強(qiáng)化程序是強(qiáng)化刺激與反應(yīng)之間關(guān)系的描述，它決定強(qiáng)化因子與強(qiáng)化反應(yīng)間的數(shù)量關(guān)系及時間關(guān)系。據(jù)此可將各種強(qiáng)化程序歸納為比率程序（ ratio schedule）、間隔程序（ interval schedule）和復(fù)合程序（ combination schedule）。比率程序描述動物碰觸開關(guān)行為與獲得強(qiáng)化藥物的數(shù)量關(guān)系。常用的有固定比率（ fixed ratio，FR），如FR5程序（即動物觸開關(guān)5次，可獲得獎賞1次），FR1程序又稱為連續(xù)強(qiáng)化（ continuous reinforcement，crf）?？勺儽嚷剩?/span> variable ratio，VR），獲得每次獎賞所需的行為數(shù)都不同。如VR20（獲得1次獎賞平均需要觸開關(guān)20次）。累進(jìn)比率（ progressive ratio，RP），獲得每次獎賞所需的行為數(shù)按倍數(shù)或指數(shù)關(guān)系遞增，如設(shè)定初始值為1，累進(jìn)率為2，則獲得每次獎賞所需的觸開關(guān)數(shù)依次為：1，2，4，8，16，…，2 n-1。間隔程序描述動物碰觸開關(guān)行為與獲得強(qiáng)化藥物的時間延遲關(guān)系。常用的有固定間隔（ fixed interval，FI），如FI5min程序（動物在某一起點(diǎn)后的5min間隔期內(nèi)，觸開關(guān)行為不作為獎賞條件，非間隔期的行為則可以引起獎賞）。可變間隔（ variable interval，VI），即間隔期的長短是可變的。累進(jìn)間隔（ progressive interval  PI），每次間隔期按倍數(shù)或指數(shù)關(guān)系遞增。.復(fù)合程序是比率與間隔交叉使用的程序，由于兩者不同的組合，可以衍生出很多復(fù)雜的強(qiáng)化程序，他們由兩個或多個基本程序組成，基本程序間的關(guān)系可以是順序（ sequences of reinforcement schedules），如繼發(fā)程序（ second- order schedule）FI30min（FR10:S）-動物完成FR10程序后，轉(zhuǎn)入FI30min程序，再完成后，給予獎賞；也可以是并行（simultaneous schedules），如交替程序（ alternative schedule）FR100/F160-動物完成100次觸開關(guān)行為或間隔時間超過60min都可以得到獎賞。

          強(qiáng)化程序有一定的選用原則，如采用自身給藥方式建立動物依賴模型，可選用連續(xù)強(qiáng)化、固定比率或交替程序評價藥物的精神依賴性潛力，可選用累進(jìn)比率；觀察藥物作用的時效特性，可選用間隔程序等?？傊?，各強(qiáng)化程序的使用以消除藥物非強(qiáng)化因素的影響或得到某些特定行為指標(biāo)為依據(jù)，可以由實(shí)驗(yàn)者按實(shí)驗(yàn)本身的要求設(shè)計(jì)。

四 、應(yīng)用

          自身給藥是一種操作式行為，因此所有操作式行為藥理實(shí)驗(yàn)方法學(xué)都適用于自身給藥技術(shù)。這就為自身給藥實(shí)驗(yàn)提供了眾多的方法學(xué)支持，也拓寬了自身給藥的應(yīng)用領(lǐng)域。憑借自身給藥實(shí)驗(yàn)提供的平臺，可將社會、行為的研究方法和成果應(yīng)用在藥物濫用領(lǐng)域，這一點(diǎn)，對防止藥物濫用、抗復(fù)吸等尤具重要意義。

        （一）用于戒毒相關(guān)實(shí)驗(yàn)

          1.評價藥物的精神依賴性

生物個體行為受其精神的支配。當(dāng)生物體對某種藥物產(chǎn)生依賴后（正性強(qiáng)化主要考慮精神依賴），其對藥物的渴求（ craving）會形成主動覓藥（ drug seeking）行為，表現(xiàn)為操作式行為的重復(fù)概率增加，如人類的覓毒吸毒行為和動物踏板死藥行為，動物自身給藥實(shí)驗(yàn)以此為指標(biāo)對照生理鹽水或一般藥物溶劑的觀察結(jié)果，即能初步了解某藥是否存在強(qiáng)化效應(yīng)，當(dāng)然，要得到更可靠的結(jié)論，還應(yīng)排除物種、個體、藥物劑量、給藥途徑、應(yīng)激、活動度、甜食偏愛、社會以及藥物非強(qiáng)化劑因素等的影響，較新的研究顯示甜食可能對藥物的評價結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。

            一般而言，動物操作式行為建立的速度可作為藥物強(qiáng)化作用強(qiáng)弱的一個指標(biāo)；行為的頻率能反映動物渴求的程度；累進(jìn)比率實(shí)驗(yàn)下的終止點(diǎn)（ break point）可定量評價藥物精神依賴性潛力。如果以已知具有精神依賴性的標(biāo)準(zhǔn)品（如嗎啡）為對照，建立標(biāo)準(zhǔn)品依賴動物模型，在撤除標(biāo)準(zhǔn)品后給予受試藥物，研究受試藥物對標(biāo)準(zhǔn)品戒斷癥狀的抑制能力，即所謂替代實(shí)驗(yàn)。替代實(shí)驗(yàn)可用于比較未知藥物與已知藥物的某些藥理學(xué)特征。

             2.揭示精神依賴產(chǎn)生的機(jī)制

             自身給藥實(shí)驗(yàn)為研究藥物精神依賴產(chǎn)生的機(jī)制提供大量行為學(xué)證據(jù)，例如在多巴胺受體亞型研究中，行為結(jié)果顯示D2樣受體激動劑可產(chǎn)生精神xing fen ji樣的行為效應(yīng)，降低NAc內(nèi)腦啡前體mRNA的生成量，D2括抗劑則明顯阻滯動物自身給藥的獎賞效應(yīng)。高親脂性D1激動劑SKF82958和SKF77434均能產(chǎn)生強(qiáng)烈的自身給藥行為，抗劑SCH23390則能減弱動物的行為。從而提示，D1受體可能參與感覺成分有關(guān)的強(qiáng)化反應(yīng)，D2變體更多地參與成癮過程覓藥行為有關(guān)的欣快感。有實(shí)驗(yàn)還觀察到成動物神經(jīng)組織微細(xì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而提供了精神依賴的形態(tài)學(xué)證據(jù)。

           3.建立復(fù)吸模型

動物自身給藥模型是較合理的人類復(fù)吸模型，為抗復(fù)吸研究提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，如 Neisewander的ke ka yin復(fù)吸研究和 Shaham的復(fù)吸研究等，都是建立在動物自身給藥實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的。

         （ 二）指導(dǎo)戒毒臨床

           自身給藥實(shí)驗(yàn)對戒毒臨床的貢獻(xiàn)可歸納為：研究影響自身給藥行為建立因素，有助于人類制訂藥物用預(yù)防策略：自身給藥實(shí)驗(yàn)為戒毒臨床提供大量可用于評估的影響強(qiáng)化行為的因素：伴隨藥物精神依賴中樞機(jī)制的逐步聞明，許多能影響中樞獎賞通路的藥物被用于臨床。目前已有5-HT、DA、GABA及阿片類受體激動劑用于戒毒的報道：替代實(shí)驗(yàn)的結(jié)果直接促使臨床替代療法的產(chǎn)生（典型的例子是美沙維持療法）； Kantak和Colins等還通過自身給藥實(shí)驗(yàn)證實(shí)了ke ka yin疫苗的有效性。

          自身給藥實(shí)驗(yàn)方法通過短短的40年創(chuàng)建、發(fā)展，到今天已形成一套完整的理論與方法體系，為藥物濫用研究提供了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)平臺。值得注意的是，隨著戒毒研究的深入，抗復(fù)吸問題日益突出，越來越多的研究人員重新審視自身給藥實(shí)驗(yàn)在抗復(fù)吸研究方面的應(yīng)用潛力。1998年香山科學(xué)會議認(rèn)為，今后的攻關(guān)重點(diǎn)就是如何克服脫毒后的心理渴求，防止復(fù)吸，并認(rèn)為中藥復(fù)方和針灸等傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)可能是突破點(diǎn)之一。為此，國內(nèi)一些戒毒研究機(jī)構(gòu)以自身給藥實(shí)驗(yàn)建立復(fù)吸動物模型，在此基礎(chǔ)上的中西醫(yī)結(jié)合戒毒（抗復(fù)吸）等各項(xiàng)研究正在展開。

文章來自<<中國藥物濫用防治雜志>>, 2002年 第 6期