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Diskussion

Die vorliegende Versuchsreihe diente der Erforschung eines Rattenmodells für rauschartiges Alkoholtrinken und der neuropharmakologischen Mechanismen, die bei dieser Art von Alkoholkonsum eine Rolle spielen. Die Tiere nahmen freiwillig und oral Alkoholmengen zu sich, die ausreichten, um nach 30-minütigen Selbstverabreichungssitzungen (zwei Flaschen zur Auswahl und operante Situationen) ohne Futter- oder Wasserentzug zuverlässig BALs von mehr als 0,08 g% zu erzeugen. Die Erfüllung dieser Kriterien qualifiziert dieses Tiermodell als eines, das gemäß der NIAAA-Definition für das Binge-Drinking beim Menschen Gültigkeit besitzt. In der vorliegenden Untersuchung konsumierten die Ratten beträchtliche Mengen an Alkohol und zeigten pharmakologisch relevante BALs nach einer bescheidenen Trainingszeit, was ein pragmatischer Vorteil dieses Modells ist.

Andere Tiermodelle für Binge-ähnliche Alkoholexposition sind dadurch eingeschränkt, dass sie entweder auf nicht-orale Verabreichungswege von Alkohol, Exposition durch erzwungene Alkoholverabreichung oder selektive Zucht auf hohe Alkoholpräferenz angewiesen sind. Binge-Alkoholexpositionsverfahren, die eine erzwungene Alkoholverabreichung verwenden, die entweder passiv (z. B. wiederholte vom Experimentator verabreichte intragastrische Alkoholinfusionen; Crews et al., 2000; Crews und Braun, 2003) oder aktiv (z. B. Kampftrinken über den Konsum von Alkohol in flüssiger Form als einzige Nahrungsquelle; Fidler et al., 2006; N.W. Gilpin und G.F. Koob, unveröffentlichte Ergebnisse) ist, führen zu signifikanten neurobiologischen Störungen, die wahrscheinlich mit abhängigem Alkoholkonsum verbunden sind. Bei anderen Modellen der saufgelagerten Alkohol-Selbstverabreichung wurde Wasserentzug (z. B. Hubbell et al., 1986; Reid et al., 1996; Gardell et al., 1997) oder Nahrungsentzug (z. B. MacDonall und Marcucella, 1979; Falk und Tang, 1988) eingesetzt, um die Ethanol-Selbstverabreichung während täglicher Zeiträume mit begrenztem Zugang zu fördern. Diese Modelle sind jedoch problematisch, da die Tiere während der Selbstverabreichung in erster Linie durch Durst motiviert sind und die Gewichtszunahme bei diesen Verfahren verlangsamt oder vollständig blockiert wird. Insgesamt haben diese Modelle eine schwache Konstruktvalidität für den menschlichen Zustand (d. h. Menschen konsumieren Ethanol nicht, weil sie hungrig oder durstig sind). In anderen Studien wurde der freiwillige Ethanolkonsum von Ratten während Sitzungen mit beschränktem Zugang ohne eine dieser Manipulationen erzeugt, aber in diesen Studien wurden entweder keine BALs (0,08 g%) erzeugt, die von der NIAAA als definierender Faktor für den Binge-Alkoholkonsum ermittelt wurden (z. B. Stewart und Grupp, 1984; Gill et al., 1986; Linseman, 1987), oder es wurden keine BALs gemessen (z. B. Macdonall und Marcucella, 1979). Schließlich wurden genetische Manipulationen eingesetzt, um Ratten zu erzeugen, die selektiv auf eine hohe Alkoholpräferenz gezüchtet wurden, entweder auf der Grundlage einer kontinuierlichen Ethanolaufnahme (z. B. alkoholpräferierende P-Ratten; Murphy et al., 1986) oder einer begrenzten Ethanolaufnahme (d. h. Ratten mit hohem Alkoholkonsum, HARF-Ratten; Lê et al., 2001). P-Ratten zeigen ein binge-ähnliches Verhalten beim freiwilligen Alkoholkonsum und erreichen unter verschiedenen Bedingungen des Alkoholzugangs BALs von über 0,08 g% (Murphy et al., 1986) und wurden ausgiebig zur Untersuchung genetischer und neurobiologischer Mechanismen des Alkoholismus eingesetzt. HARF-Ratten scheinen auch Ethanol-Aufnahmemengen zu erreichen, die ausreichen, um als „binge-like drinking“ eingestuft zu werden (Lê et al., 2001).

In diesem Experiment war die Aufnahme von gesüßtem Alkohol und Supersac in der Zwei-Flaschen-Wahlsituation tendenziell höher als in der operanten Situation, ein Effekt, der auf die erhöhte Arbeit (Hebeldrücken im Vergleich zum Trinken aus dem Ausguss) zurückzuführen sein könnte, die von den Ratten verlangt wurde, um diese Lösungen während der operanten Sitzungen zu erreichen. In beiden Experimenten gab es eine gewisse Oszillation der Alkoholaufnahme im Laufe der Zeit; die Supersac-Aufnahme der Kontrollratten wies jedoch das gleiche Muster der Veränderung im Laufe der Zeit auf. In beiden Experimenten gab es auch eine starke Korrelation zwischen dem Alkoholkonsum und den BALs, aber es ist merkwürdig, dass diese Funktion bei Ratten, die sich für zwei Flaschen Alkohol entschieden haben, eine erhebliche Rechtsverschiebung im Vergleich zu Ratten mit operantem Alkoholkonsum aufweist. Diese Diskrepanz könnte darauf zurückzuführen sein, dass die Nahrungsaufnahme in den beiden Experimenten einen unterschiedlichen Beitrag zur Alkoholabsorptionsrate leistet. Aus zirkadianer Sicht nehmen Ratten typischerweise während der ersten 2-3 Stunden des Dunkelheitszyklus die meiste Nahrung auf und dann wieder kurz vor Ende des Dunkelheitszyklus (Whishaw und Kolb, 2005). In den Experimenten 1 und 2 der vorliegenden Untersuchung fanden die Selbstverabreichungssitzungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten während des Dunkelzyklus statt. Genauer gesagt fanden die Selbstverabreichungssitzungen in Experiment 1 in der Mitte des Dunkelzyklus statt, in Experiment 2 jedoch zu Beginn des Dunkelzyklus. Vermutlich nahmen die Ratten in Versuch 1 (Zwei-Flaschen-Wahltrinker) in den Stunden vor den Selbstverabreichungssitzungen mehr Nahrung zu sich als die Ratten in Versuch 2 (Operant-Responder). Daher könnte die Rechtsverschiebung in der BAL-Funktion im Vergleich zur Aufnahmefunktion bei Alkoholtrinkern mit zwei Flaschen und operanten Alkoholreagierern auf die Verzögerung der Alkoholabsorption zurückzuführen sein, die bei Tieren mit vollem Magen auftritt (Goldberg, 1943).

In diesem Modell werden Saccharin und niedrige Glukosekonzentrationen in einer Lösung kombiniert, die sich bei Ratten als sehr schmackhaft erwiesen hat (Valenstein et al., 1967). Die Zugabe von Süßungsmitteln zu Ethanollösungen, um eine höhere Ethanolaufnahme zu erreichen, ist keine neue experimentelle Strategie. Einige der Nachteile früherer Verfahren werden jedoch im vorliegenden Modell umgangen, wie z. B. die Notwendigkeit von Nahrungsentzug (z. B. Macdonall und Marcucella, 1979) oder Wasserentzug (z. B. Hubbell et al., 1986; Reid et al., 1996; Gardell et al., 1997) oder das Fehlen eines definierten BAL-Kriteriums (z. B. Stewart und Grupp, 1984; Gill et al., 1986; Linseman, 1987; Sinclair et al., 1992). Obwohl genetische Manipulationen eingesetzt wurden, um Tiere zu erzeugen, die zuverlässig und freiwillig große Mengen Ethanol konsumieren (z. B. HARF-Tiere, Lê et al., 2001; P-Ratten, Murphy et al., 1986), ist die selektive Zucht für die meisten Labors keine praktische Lösung. Außerdem sind die vorhandenen Rattenlinien sehr gefragt und unter Umständen schwer zu beschaffen. Das hier vorgestellte Modell kombiniert eine bereits früher angewandte Strategie zur Induktion eines pharmakologisch sinnvollen Ethanolkonsums bei Ratten mit einem Süßstoffverfahren (Valenstein et al., 1967), das den Ethanolkonsum von nicht alkoholabhängigen Ratten zu optimieren scheint.

Ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens ist die Verwendung eines aromatisierten Vehikels (d.h. Supersaccharin) mit positiv verstärkenden Eigenschaften als Kontrollverfahren. Die meisten Studien zur Selbstverabreichung von Ethanol lassen den Ratten die Wahl zwischen einer ungesüßten Ethanollösung und Wasser, wobei Wasser der einzige alternative Verstärker ist, der für den Vergleich der Aufnahme zur Verfügung steht. Ein solcher Versuchsaufbau hat einige Einschränkungen, wenn es darum geht, die Verhaltensspezifität nachfolgender pharmakologischer Manipulationen zu testen, da Wasser bei wassergesättigten Ratten nur einen geringen Verstärkungswert hat. Das heißt, eine geringe Wasseraufnahme kann zu einem Bodeneffekt führen und es schwierig machen, die Verhaltensspezifität der Arzneimittelwirkungen zu diskutieren. Darüber hinaus wird die Analyse von Daten zu Reaktionen auf Wasser mit begrenztem Zugang durch die Tatsache erschwert, dass die Ratten während der nicht-experimentellen Perioden ständigen Zugang zu Wasser haben, was vermutlich zu einem geringeren Verstärkungswert für Wasser während der experimentellen Sitzungen führt; in der Tat hat die Verfügbarkeit von Wasser komplexe Auswirkungen auf das operante Reagieren für eine Vielzahl von Verstärkern (Freed und Mendelson, 1977; Johnson et al., 1991). Das hier verwendete Modell eignet sich besser für pharmakologische Manipulationen, die die Ethanolaufnahme unterdrücken, da die Auswirkungen auf die Ethanolaufnahme mit den Auswirkungen auf die Aufnahme einer stark verstärkenden Alternativlösung (d. h. dem Ethanolvehikel) verglichen werden können. Daher können die Auswirkungen pharmakologischer Manipulationen auf die Aufnahme von gesüßter Ethanollösung in Abwesenheit von Auswirkungen auf Supersaccharin zutreffender als „verhaltensspezifisch“ bezeichnet werden. Behandlungen, die allgemeine unterdrückende Wirkungen auf den Konsum haben, sind nicht spezifisch für Ethanol, obwohl solche Verhaltensänderungen aus medikamentösen Wirkungen auf einen Verstärkungsweg resultieren könnten, der sowohl für Ethanol als auch für natürliche Verstärker gilt.

Ein weiterer wichtiger Punkt, der angesprochen werden muss, ist der Unterschied in den Aufnahmemengen zwischen gesüßtem Ethanol und Supersaccharin in dieser Untersuchung. Ratten konsumieren wesentlich mehr Supersaccharin allein als Supersaccharin plus Ethanol. Dieser Aspekt des Verfahrens weist jedoch auch eine Übereinstimmung mit der menschlichen Situation auf. Wenn Ratten und Menschen die Wahl zwischen süßen Lösungen mit und ohne Ethanol haben, bevorzugen sie im Allgemeinen Lösungen ohne Ethanol, da Ethanol bei beiden Spezies aversive Geschmackseigenschaften hat (Myers und Ewing, 1980; Shoaib und Almeida, 1996). Dies schmälert jedoch nicht die Bedeutung des Ethanolkonsums bei denselben Menschen und Ratten, vor allem dann nicht, wenn Ethanol in einem pathologischen Verhaltensmuster konsumiert wird (z. B. beim Rauschtrinken). Das heißt, exzessive oder schädliche Konsummuster von gesüßtem Ethanol werden durch die Tatsache, dass Ratten und Menschen weniger Gesamtvolumen dieser Lösungen konsumieren als von gesüßten Lösungen, die kein Ethanol enthalten, nicht weniger relevant.

In diesem Zusammenhang zeigen P-Ratten eine erhöhte Präferenz für Saccharin-Lösungen im Vergleich zu ihren nicht-präferierenden Artgenossen und auch im Vergleich zu gezüchteten Wistar-Ratten, was eine genetische Korrelation zwischen Ethanolpräferenz und Saccharin-Präferenz unterstützt (Sinclair et al., 1992). Ebenso konsumieren Ratten, die selektiv auf hohen Saccharin-Konsum gezüchtet wurden, mehr ungesüßtes Ethanol als ihre Gegenstücke mit geringem Saccharin-Konsum (Dess et al., 1998). Es ist jedoch anzumerken, dass gezüchtete Ratten, die anfangs eine geringe Vorliebe für Ethanol (im Vergleich zu Wasser und Saccharin) zeigen, sich bei längerem Zugang schließlich selbst die gleichen Mengen Ethanol zuführen wie Wistar-Ratten, die anfangs eine hohe Vorliebe für Ethanol zeigen (Kampov-Polevoy et al., 1990).

Schnelles Alkoholtrinken kann entweder als eine Phase in der Entwicklung von Alkoholismus betrachtet werden, die der physischen und psychischen Abhängigkeit von Alkohol vorausgeht (NIAAA, 2004), oder als eine separate Einheit. Infolgedessen zeigen Rauschtrinker häufig keine somatischen oder motivationalen Anzeichen einer Alkoholabhängigkeit. Ein Ansatz zur Unterscheidung der Verhaltensweisen und neuronalen Mechanismen, die mit dem Binge-ähnlichen Alkoholkonsum und dem abhängigkeitsbedingten Trinken verbunden sind, besteht darin, ein Behandlungsprofil mit verschiedenen pharmakologischen Wirkstoffen zu untersuchen. Nach der Stabilisierung des Trinkverhaltens der Tiere in den Binge-Alkohol-Gruppen und den Supersac-Kontrollen wurden die Gruppen auf die Auswirkungen verschiedener Medikamente auf das Trinkverhalten getestet.

Duloxetin ist ein SSNRI, der beim Menschen zur Behandlung von schweren Depressionen, Schmerzen bei diabetischer peripherer Neuropathie und Stressharninkontinenz eingesetzt wird (Westanmo et al., 2005). Selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer unterdrücken den nicht abhängigen Alkoholkonsum bei Ratten (Gill und Amit, 1989) und den problematischen Alkoholkonsum beim Menschen im Frühstadium (Naranjo und Sellers, 1989), nicht aber den Alkoholkonsum bei Menschen im Spätstadium (Kabel und Petty, 1996). Darüber hinaus wird eine niedrige Serotoninfunktion beim Menschen seit langem mit Impulsivität und einer Prädisposition für Alkoholabhängigkeit in Verbindung gebracht (Linnoila et al., 1994). In der vorliegenden Untersuchung zeigte Duloxetin je nach Trinkmodell unterschiedliche Wirkungen: In der Situation, in der zwei Flaschen zur Auswahl standen, unterdrückte Duloxetin dosisabhängig das komatöse Trinken von Alkohol, wirkte sich aber nicht auf das Trinken von Supersac aus, während Duloxetin in einer operanten Situation die Reaktion sowohl auf Alkohol als auch auf Supersac unterdrückte. Da einige selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer bei Ratten anorektisch wirken (Gill und Amit, 1989), könnte man argumentieren, dass Duloxetin die Aufnahme von Alkohol aufgrund seines Kaloriengehalts unterdrückt. Duloxetin hatte jedoch keinen Einfluss auf die Aufnahme von Supersac bei Personen, die zwei Flaschen nach Wahl tranken, was darauf hindeutet, dass seine Wirkungen wahrscheinlich nicht auf eine potenzielle magersüchtige Wirkung zurückzuführen sind. Es ist nicht klar, warum Duloxetin den Supersac-Konsum in einer operanten Situation unterdrückte und nicht in einer Zwei-Flaschen-Wahl-Situation, aber eine Hypothese wäre die Arbeitsanforderung für die operante Selbstverabreichung. Dieser Effekt der Arbeitsanforderung könnte sich aufgrund lokomotorischer oder motivationaler Eigenschaften des Medikaments manifestieren, obwohl die lokomotorische Erklärung unwahrscheinlich ist, da Duloxetin die Aktivität bei Ratten nicht zu beeinflussen scheint (Brocco et al., 2002).

Naltrexon ist ein nicht-selektiver Opioid-Antagonist, der klinisch zur Behandlung von Alkoholismus eingesetzt wird. Es ist seit langem bekannt, dass Naltrexon den Alkoholkonsum von Ratten unterdrückt (z. B. Altshuler et al., 1980; Reid und Hunter, 1984; Walker und Koob, 2007), und diese Wirkung ist bei selektiv gezüchteten sardischen alkoholpräferierenden Ratten (sP Sabino et al., 2006) noch verstärkt. In der aktuellen Untersuchung unterdrückte eine sehr niedrige Dosis (50 μg/kg) von Naltrexon das alkoholische Rauschtrinken, während eine dreifach höhere Dosis erforderlich war, um den Supersac-Konsum zu verringern. Diese Ergebnisse stimmen mit früheren Erkenntnissen überein, dass hohe Naltrexon-Dosen (5-10 mg/kg; Reid et al., 1996; Gardell et al., 1997) den Konsum einer gesüßten Alkohollösung unterdrücken. Die erhöhte Empfindlichkeit des alkoholischen Rauschtrinkens gegenüber den unterdrückenden Wirkungen von Naltrexon ist vergleichbar mit der Fähigkeit einer sehr niedrigen Naltrexon-Dosis (50 μg/kg), den Alkoholkonsum von sP-Ratten zu unterdrücken (Sabino et al., 2006). Eine niedrige Naltrexon-Dosis (100 μg/kg) unterdrückt auch das operante Reagieren auf ungesüßten Alkohol bei nicht abhängigen Wistar-Ratten, aber Naltrexon ist bei alkoholabhängigen Ratten wesentlich weniger wirksam, da eine wesentlich höhere Dosis (500 μg/kg) erforderlich ist, um das operante Reagieren auf Alkohol bei diesen Ratten zu unterdrücken (Walker und Koob, 2007). Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass Naltrexon bei der Unterdrückung von exzessivem, saufgelagertem Alkoholkonsum wirksamer ist als bei exzessivem Alkoholkonsum im Zusammenhang mit Alkoholabhängigkeit.

Die Fähigkeit von Naltrexon, in der aktuellen Untersuchung den Konsum von Saccharin zu unterdrücken, stimmt mit anderen Berichten überein, in denen Naltrexon die Entwicklung einer Präferenz für eine Saccharose-Diät (Levine et al., 2002) und den Konsum von Saccharin-Lösung (Goodwin et al., 2001) blockierte. Diese Ergebnisse stimmen mit der Hypothese überein, dass die Blockade der Opioidrezeptoren durch Naltrexon in höheren Dosen die positiven Verstärkungseffekte sowohl natürlicher als auch medikamentöser Verstärker blockiert.

Es wird angenommen, dass die extra-hypothalamischen CRF-Systeme während des Übergangs zur Alkoholabhängigkeit gestört sind und ein wichtiger Faktor für den späteren Rückfall in den Alkoholkonsum sind (Koob, 2003). MPZP ist ein CRF-Antagonist, der CRF1-Rezeptoren wirksam blockiert (George et al., 2007; Specio et al., 2007). Frühere Ergebnisse dieses Labors zeigen, dass dieses Analogon die operante Alkoholreaktion bei abhängigen, aber nicht bei nicht abhängigen Wistar-Ratten unterdrückt (Richardson et al., 2007). In der aktuellen Untersuchung wirkte sich MPZP nicht auf das alkoholbedingte Rauschtrinken oder das Supersac-Trinken aus, aber es zeigte sich ein signifikanter linearer Aufwärtstrend der Dosis auf das Alkoholtrinken. Dieses Ergebnis steht im Einklang mit der Hypothese, dass die Aktivierung der extra-hypothalamischen CRF-Systeme stärker am Alkoholkonsum beteiligt ist, der durch die negativen verstärkenden Eigenschaften der Droge motiviert ist (d. h. abhängiges Trinken), nicht aber am Trinken, das durch die positiven verstärkenden Wirkungen der Droge motiviert ist (d. h. saufgelageähnliches und nicht abhängiges Alkoholtrinken; Koob, 2003). In Übereinstimmung mit dieser Vorstellung wurde bei Mäusen mit CRF1-Rezeptor-Knockout, die nicht abhängig sind, beobachtet, dass sie mehr Alkohol trinken als Wildtyp-Kontrollen (Sillaber et al., 2002), aber CRF1-Rezeptor-Knockout-Mäuse zeigen nicht die abhängigkeitsinduzierte Zunahme des Alkoholkonsums, die bei Wildtyp-Kontrollen beobachtet wurde (Chu et al., 2007). Es bleibt zu klären, ob langfristiges Binge-ähnliches Trinken in einem Modell wie dem hier verwendeten in der Lage ist, die mit Alkoholabhängigkeit assoziierten motivationalen Symptome hervorzurufen.

Es ist unwahrscheinlich, dass die in der vorliegenden Untersuchung beobachteten Arzneimittelwirkungen auf unspezifische Arzneimittelwirkungen (z. B. Aktivität, Geschmacksempfindlichkeit, Durst, Hunger) zurückzuführen sind. Naltrexon unterdrückt die durch Angiotensin-II-Injektion induzierte Wasseraufnahme in ähnlichen Dosen wie in der vorliegenden Untersuchung (Ruegg et al., 1994). Das Fehlen von Wirkungen von Naltrexon auf die Wasseraufnahme bei allen Gruppen in der vorliegenden Untersuchung deutet jedoch darauf hin, dass die beobachtete Unterdrückung der experimentellen Lösungen nicht auf unspezifische Durstwirkungen zurückzuführen ist. Systemisch verabreichtes Naltrexon unterdrückt auch die Nahrungsaufnahme (Hobbs et al., 1994), und Opioidantagonisten unterdrücken in der Regel die Bewegungsaktivität (Leventhal et al., 1996), aber diese Wirkungen treten bei Dosen auf, die wesentlich höher sind als die in der vorliegenden Untersuchung verwendeten. Duloxetin unterdrückt die Bewegungsaktivität (Bymaster et al., 2005) und die Nahrungsaufnahme (Jackson et al., 1997) bei Nagetieren und kann auch den Speichelfluss beeinträchtigen (Katoh et al., 1995), doch treten diese Wirkungen bei wesentlich höheren Dosen (30-200 mg/kg) auf als bei den in der vorliegenden Untersuchung verwendeten. Im Vergleich zu Naltrexon und Duloxetin ist über die unspezifischen Verhaltenseffekte von MPZP weniger bekannt. MPZP unterdrückt angstähnliches Verhalten und abhängigkeitsinduzierten Alkoholkonsum (Richardson et al., 2007). CRF-Systeme im Gehirn sind am Fressverhalten beteiligt (Zorrilla et al., 2003), aber diese Effekte werden wahrscheinlich durch CRF2-Rezeptoren vermittelt (Ohata et al., 2002; Cottone et al., 2007). CRF1-Rezeptor-Antagonisten können die Bewegungsaktivität unterdrücken (Ohata et al., 2002), aber dieser Effekt hat das Verhalten in dieser Studie wahrscheinlich nicht verändert, da MPZP entweder einen Anstieg oder keine Auswirkung auf den Alkoholkonsum in den verschiedenen Binge-Gruppen hatte.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Ratten in Abwesenheit von Nahrungs- oder Wasserentzug freiwillig und oral Alkohol in Mengen konsumierten, die ausreichten, um BALs zu erzeugen, die das Alkohol-Binge-Trinken beim Menschen definieren. Dieses Binge-ähnliche Modell ist sehr empfindlich gegenüber Substanzen, die das Trinken über opioiderge (Naltrexon) und serotonerge (Duloxetin) Mechanismen unterdrücken, aber nicht empfindlich gegenüber Substanzen, die das Trinken über eine Verringerung der CRF-Aktivität unterdrücken. Tiermodelle für binge-ähnliches Alkoholtrinken werden für die Bewertung der motivationalen Aspekte und der neuronalen Folgen des schweren Alkoholtrinkverhaltens vor der Abhängigkeit von Bedeutung sein. Die unterschiedlichen Profile von Wirkstoffen, die das Binge-like-Trinken im Vergleich zum abhängigkeitsbedingten Trinken beeinflussen, sollten die Bemühungen um die Entwicklung potenzieller Pharmakotherapeutika für Untergruppen von Alkoholabhängigen und Alkoholikern fördern (Egli, 2005).