PMC

Keskustelu

Tämä koesarja suunniteltiin tutkimaan rottien humalahakuisen alkoholin juomisen mallia ja tämäntyyppiseen alkoholin juomiseen liittyviä neurofarmakologisia mekanismeja. Eläimet antoivat vapaaehtoisesti ja suun kautta itselleen alkoholimääriä, jotka riittivät tuottamaan luotettavasti yli 0,08 g%: n BAL-arvoja 30-minin itsehallintaistuntojen jälkeen (kahden pullon valinta ja operanttitilanteet) ilman ruoan tai veden puutetta. Näiden kriteerien täyttyminen tekee tästä eläinmallista NIAAA:n määrittelemän eläinmallin, jolla on kasvotusten validiteetti ihmisten humalajuomisen osalta. Tässä tutkimuksessa rotat kuluttivat huomattavia määriä alkoholia ja osoittivat farmakologisesti merkityksellisiä istunnon jälkeisiä BAL-arvoja vaatimattoman harjoittelujakson jälkeen, mikä on tämän mallin käytännöllinen etu.

Muita humalahakuisen alkoholialtistuksen eläinmalleja rajoittaa riippuvuus joko alkoholin antamisen ei-oraalisista annostelureiteistä, altistuminen pakotetun alkoholin annostelun kautta tai valikoiva kasvatus korkean alkoholin mieltymyksen vuoksi. Binge-alkoholialtistusmenettelyt, joissa käytetään pakotettua alkoholin antoa, joka on joko passiivista (esim. toistuvat kokeilijan antamat intragastriset alkoholiinfuusiot; Crews et ai., 2000; Crews ja Braun, 2003) tai aktiivista (esim. bout-juominen alkoholin nestemäisen ruokavalion nauttimisen kautta ainoana ravinnonlähteenä; Fidler et ai., 2006; N.W. Gilpin ja G.F. Koob, julkaisemattomat havainnot), tuottavat merkittäviä neurobiologisia häiriöitä, jotka todennäköisesti liittyvät riippuvuuden aiheuttamaan juomiseen. Muissa humalahakuisen alkoholin itsehallinnon malleissa on käytetty veden puutetta (esim. Hubbell et al., 1986; Reid et al., 1996; Gardell et al., 1997) tai ruoan puutetta (esim. MacDonall ja Marcucella, 1979; Falk ja Tang, 1988) etanolin itsehallinnon edistämiseksi päivittäisten rajoitetun pääsyn jaksojen aikana. Nämä mallit ovat kuitenkin ongelmallisia, koska eläimiä motivoi ensisijaisesti jano itsehoitoistuntojen aikana ja ruumiinpainon nousu hidastuu tai estyy kokonaan tällaisilla menettelyillä. Yhteenlaskettuna näillä malleilla on heikko konstruktiivinen validiteetti ihmisen olosuhteisiin (toisin sanoen ihmiset eivät kuluta etanolia, koska he ovat nälkäisiä tai janoisia). Muissa tutkimuksissa on tuotettu rottien vapaaehtoista etanolin kulutusta rajoitetun pääsyn aikana ilman mitään näistä manipulaatioista, mutta näissä tutkimuksissa ei joko tuotettu BAL-arvoja (0,08 g%), jotka NIAAA määritteli määritteleväksi tekijäksi alkoholin humalajuomisessa (esim. Stewart ja Grupp, 1984; Gill et al., 1986; Linseman, 1987), tai niissä ei mitattu BAL-arvoja (esim. Macdonall ja Marcucella, 1979). Lopuksi geneettisiä manipulaatioita on käytetty tuottamaan rottia, jotka on jalostettu valikoivasti korkean alkoholin mieltymyksen vuoksi joko jatkuvan pääsyn etanolin saannin perusteella (esim. alkoholia suosivat P-rotat; Murphy et ai., 1986) tai rajoitetun pääsyn etanolin saannin perusteella (ts. alkoholia runsaasti kuluttavat HARF-rotat; Lê et ai., 2001). P-rotilla on binge-tyyppisiä vapaaehtoisen alkoholin juomiskäyttäytymisen malleja ja ne saavuttavat BAL-arvoja, jotka ylittävät 0,08 g% erilaisissa alkoholin saannin olosuhteissa (Murphy et al., 1986), ja niitä on käytetty laajasti alkoholismin geneettisten ja neurobiologisten mekanismien tutkimiseen. HARF-rotat näyttävät myös saavuttavan etanolin saantitasoja, jotka riittävät luokittelemaan humalajuomisen kaltaiseksi juomiseksi (Lê et al., 2001).

Tässä kokeessa sekä makeutetun alkoholin että supersacin saanti oli yleensä suurempaa kahden pullon valintatilanteessa kuin operanttitilanteessa, mikä saattaa johtua lisääntyneestä työstä (vivun painallus vs. juominen nielusta), jota rotat joutuivat tekemään näiden ratkaisujen saavuttamiseksi operanttisessioissa. Molemmissa kokeissa alkoholin saannissa oli jonkin verran vaihtelua ajan myötä; kontrollirottien supersakin saannissa oli kuitenkin sama muutosmalli ajan myötä. Molemmissa kokeissa alkoholin saannin ja BAL:ien välillä oli myös vahva korrelaatio, mutta on kummallista, että tämä funktio osoittaa huomattavaa oikealle suuntautuvaa siirtymää kahden pullon valinta-alkoholin humalassa olevilla rotilla verrattuna operanttisen alkoholin humalassa oleviin rottiin. Tämä eroavaisuus voi johtua siitä, että ruoan saanti vaikuttaa eri tavoin alkoholin imeytymisnopeuteen näissä kahdessa kokeessa. Sirkadiaanisesta näkökulmasta rotat kuluttavat tyypillisesti eniten ruokaa pimeän jakson ensimmäisten 2-3 tunnin aikana ja sitten taas juuri ennen pimeän jakson päättymistä (Whishaw ja Kolb, 2005). Tämän tutkimuksen kokeissa 1 ja 2 itseannosteluistunnot tapahtuivat eri ajankohtina pimeän syklin aikana. Tarkemmin sanottuna itsehallintaistunnot tapahtuivat pimeän jakson puolivälissä kokeessa 1, mutta pimeän jakson alussa kokeessa 2. Oletettavasti kokeen 1 rotat (kahden pullon valintajuojat) kuluttivat enemmän ruokaa itsehallintaistuntoja edeltävien tuntien aikana verrattuna kokeen 2 rottiin (operanttivastaajat). Siksi oikealle suuntautuva siirtymä BAL vs. saanti -funktiossa kahden pullon valintaalkoholin juojilla verrattuna operanttisiin alkoholivastaajiin saattaa johtua alkoholin imeytymisen viiveestä, joka tapahtuu eläimillä, joilla on täysi vatsa (Goldberg, 1943).

Tässä mallissa yhdistyvät sakariini ja alhaiset glukoosipitoisuudet liuoksessa, jolla on osoitettu olevan korkea maistuvuus rotilla (Valenstein et ai., 1967). Makeutusaineiden lisääminen etanoliliuoksiin suuremman etanolin saannin aikaansaamiseksi ei ole uusi kokeellinen strategia. Joitakin aikaisempien menettelyjen haittapuolia on kuitenkin kierretty tässä mallissa, kuten ruoan puutteen (esim. Macdonall ja Marcucella, 1979) tai veden puutteen (esim. Hubbell et al., 1986; Reid et al., 1996; Gardell et al., 1997) tarve tai määritellyn BAL-kriteerin puuttuminen (esim. Stewart ja Grupp, 1984; Gill et al., 1986; Linseman, 1987; Sinclair et al., 1992). Vaikka geneettisiä manipulaatioita on käytetty tuottamaan eläimiä, jotka kuluttavat luotettavasti ja vapaaehtoisesti suuria määriä etanolia (esim. HARF-eläimet, Lê et al., 2001; P-rotat, Murphy et al., 1986), valikoiva jalostus ei ole käytännöllinen ratkaisu useimmissa laboratorioissa. Lisäksi olemassa olevilla rottien linjoilla on suuri kysyntä, ja niitä voi olla vaikea hankkia. Tässä esitetyssä mallissa yhdistetään aiemmin käytetty strategia farmakologisesti merkityksellisen etanolin juomisen indusoimiseksi rotilla makeutusmenettelyyn (Valenstein et ai., 1967), joka näyttää optimoivan alkoholiriippumattomien rottien etanolikulutuksen.

Makua sisältävän, positiivisia vahvistavia ominaisuuksia omaavan maustetun kulkuneuvon (ts. supersakariinin) käyttäminen kontrollimenettelynä on tämän menettelyn etu. Suurin osa etanolin itsehoitotutkimuksista antaa rotille mahdollisuuden valita makeuttamattoman etanoliliuoksen ja veden välillä, jolloin vesi on ainoa vaihtoehtoinen vahvistin, joka on saatavilla saantivertailuja varten. Tällaisella koejärjestelyllä on joitakin rajoituksia myöhempien farmakologisten manipulaatioiden käyttäytymispesifisyyden testaamisessa, koska vedellä on vähän vahvistavaa arvoa vedellä kyllästetyillä rotilla. Toisin sanoen vähäinen veden reagointi voi tuottaa lattiavaikutuksen ja vaikeuttaa keskustelua lääkevaikutusten käyttäytymispesifisyydestä. Lisäksi rajoitetun pääsyn vesivasteiden analysointia vaikeuttaa se, että rotilla on jatkuva pääsy veteen ei-kokeellisten jaksojen aikana, mikä oletettavasti johtaa veden alhaisempaan vahvistusarvoon kokeellisten istuntojen aikana; veden saatavuudella on todellakin monimutkaisia vaikutuksia operanttiseen reagointiin useiden vahvistimien osalta (Freed ja Mendelson, 1977; Johnson et al., 1991). Tässä käytetty malli edistää paremmin farmakologisia manipulaatioita, jotka tukahduttavat etanolin saantia, koska vaikutuksia etanolin saantiin voidaan verrata vaikutuksiin voimakkaasti vahvistavan vaihtoehtoisen ratkaisun (eli etanoliajoneuvon) saantiin. Näin ollen farmakologisten manipulaatioiden vaikutuksia makeutetun etanoliliuoksen saantiin ilman vaikutuksia supersakariiniin voidaan kutsua osuvammin ”käyttäytymispesifisiksi”. Hoidot, jotka tuottavat yleisiä tukahduttavia vaikutuksia kulutukseen, eivät ole spesifisiä etanolille, vaikka tällaiset käyttäytymismuutokset voivat johtua lääkeaineiden vaikutuksista sekä etanolille että luonnollisille vahvistimille yhteiseen vahvistusreittiin.

Toinen tärkeä seikka, jota on käsiteltävä, on makeutetun etanolin ja supersakariinin saantitasojen välinen ero tässä tutkimuksessa. Rotat kuluttavat huomattavasti enemmän supersakariinia yksinään kuin supersakariinia ja etanolia. Menettelyn tämä näkökohta on kuitenkin pätevä myös ihmisten kohdalla. Kun rotat ja ihmiset saavat valita etanolia sisältävien ja sisältämättömien makeiden liuosten välillä, he yleensä suosivat etanolia sisältämättömiä liuoksia, koska etanolilla on molemmissa lajeissa vastenmielisiä makuominaisuuksia (Myers ja Ewing, 1980; Shoaib ja Almeida, 1996). Tämä ei kuitenkaan vähennä samojen ihmisten ja rottien etanolin kulutuksen merkitystä, erityisesti silloin, kun etanolia kulutetaan patologisessa käyttäytymismallissa (esim. humalajuominen). Toisin sanoen makeutetun etanolin liiallista tai haitallista kulutusta ei tee vähemmän merkitykselliseksi se, että rotat ja ihmiset kuluttavat näitä liuoksia yhteensä vähemmän kuin makeutettuja liuoksia, jotka eivät sisällä etanolia.

Tältä osin P-rotat osoittavat lisääntynyttä mieltymystä sakariiniliuoksia kohtaan suhteessa niihin rottiin, jotka eivät pidä sakariiniliuoksista, ja myös suhteessa roduttomiin Wistar-rottiin, mikä tukee geneettistä korrelaatiota etanolimieltymyksen ja sakariinimieltymyksen välillä (Sinclair et al., ), 1992). Samoin rotat, jotka on jalostettu valikoivasti sakariinin suurkulutusta varten, kuluttavat enemmän makeuttamatonta etanolia kuin vähän sakariinia kuluttavat lajitoverinsa (Dess et al., 1998). On kuitenkin huomattava, että ulkokasvatetut rotat, jotka osoittavat aluksi matalaa etanolin mieltymystä (verrattuna sekä veteen että sakariiniin), lopulta, kun niille annetaan pitkäaikainen pääsy, antavat itsestään etanolia samanlaisia määriä kuin Wistar-rotat, jotka osoittavat aluksi korkeaa etanolin mieltymystä (Kampov-Polevoy et al., 1990).

Alkoholijuominen voidaan pitää joko alkoholismin kehittymisen vaiheena, joka edeltää fyysistä ja psyykkistä riippuvuutta alkoholista (NIAAA, 2004), tai erillisenä kokonaisuutena. Tämän vuoksi humalahakuisilla alkoholinkäyttäjillä ei useinkaan ole alkoholiriippuvuuden somaattisia tai motivaatio-oireita. Yksi lähestymistapa humalahakuiseen alkoholinkäyttöön ja riippuvuuden aiheuttamaan juomiseen liittyvien käyttäytymismekanismien ja hermomekanismien erottamiseksi toisistaan on tarkastella eri farmakologisilla aineilla toteutetun hoidon profiilia. Sen jälkeen, kun eläinten juomiskäyttäytyminen oli vakiintunut alkoholin humalaryhmissä ja supersac-kontrolleissa, ryhmissä testattiin erilaisten lääkkeiden vaikutuksia juomiskäyttäytymiseen.

Duloksetiini on SSNRI, jota käytetään ihmisillä merkittävän masennuksen, diabeettisen perifeerisen neuropatian aiheuttaman kivun ja stressin aiheuttaman virtsankarkailun (stressin aiheuttaman virtsankarkailun) hoidossa (Westanmo ym., 2005). Selektiiviset serotoniinin takaisinoton estäjät tukahduttavat ei-riippuvaista alkoholin juomista rotilla (Gill ja Amit, 1989) ja alkuvaiheen ongelmajuomista ihmisillä (Naranjo ja Sellers, 1989), mutta eivät myöhemmässä vaiheessa olevien ihmisen alkoholistien juomista (Kabel ja Petty, 1996). Lisäksi serotoniinin heikko toiminta ihmisillä on jo pitkään yhdistetty impulsiivisuuteen ja alttiuteen alkoholiriippuvuuteen (Linnoila ym., 1994). Tässä tutkimuksessa duloksetiinilla oli erilaisia vaikutuksia juomisen mallin perusteella: kahden pullon valintatilanteessa duloksetiini tukahdutti annosriippuvaisesti alkoholin humalahakuista juomista, mutta ei vaikuttanut supersakin juomiseen, kun taas operanttitilanteessa duloksetiini tukahdutti sekä alkoholin että supersakin reagointia. Koska joillakin selektiivisillä serotoniinin takaisinoton estäjillä on raportoitu olevan ruokahaluttomuutta aiheuttavia vaikutuksia rotilla (Gill ja Amit, 1989), voidaan väittää, että duloksetiini esti alkoholin nauttimisen sen kalorisen arvon vuoksi. Duloksetiini ei kuitenkaan vaikuttanut kahden pullon valintajuojien supersakin saantiin, mikä osoittaa, että sen vaikutukset eivät todennäköisesti johdu mahdollisista anorektisista vaikutuksista. Ei ole selvää, miksi duloksetiini tukahdutti supersac-juomisen operanttitilanteessa eikä kahden pullon valintatilanteessa, mutta yksi hypoteesi olisi operanttisen itsehallinnan työvaatimus. Tämä työvaatimuksen vaikutus voisi ilmetä lääkkeen lokomotoristen tai motivaatio-ominaisuuksien vuoksi, vaikka lokomotorinen selitys on epätodennäköinen, koska duloksetiini ei näytä vaikuttavan aktiivisuuteen rotilla (Brocco ym., 2002).

Naltreksoni on ei-selektiivinen opioidiantagonisti, jota käytetään kliinisesti alkoholismin hoidossa. Naltreksonin on jo pitkään tiedetty tukahduttavan rottien alkoholin juomista (esim. Altshuler et ai., 1980; Reid ja Hunter, 1984; Walker ja Koob, 2007), ja tämä vaikutus on liioiteltu valikoivasti kasvatetuilla sardinialaisilla alkoholia suosivilla (sP Sabino et ai., 2006 rotilla. Tässä tutkimuksessa hyvin pieni naltreksoniannos (50 μg/kg) tukahdutti alkoholin humalajuomisen kaltaisen juomisen, kun taas kolminkertainen suurempi annos tarvittiin supersakin kulutuksen vähentämiseksi. Nämä tulokset ovat yhdenmukaisia aiempien havaintojen kanssa, joiden mukaan suuret naltreksoniannokset (5-10 mg/kg; Reid et al., 1996; Gardell et al., 1997) tukahduttavat makeutetun alkoholiliuoksen kulutuksen . Alkoholin humalahakuisen juomisen kohonnut herkkyys naltreksonin suppressiivisille vaikutuksille on verrattavissa hyvin pienen naltreksoniannoksen (50 μg / kg) kykyyn tukahduttaa sP-rottien alkoholin juominen (Sabino et ai., 2006). Pieni naltreksoniannos (100 μg/kg) tukahduttaa myös ei-riippuvaisten Wistar-rottien operanttisen reagoimisen makeuttamattomaan alkoholiin, mutta naltreksoni on huomattavasti tehottomampi alkoholiriippuvaisilla rotilla, sillä näillä rotilla operanttisen alkoholin reagoimisen tukahduttamiseen tarvitaan huomattavasti suurempi annos (500 μg/kg) (Walker ja Koob, 2007). Yhdessä nämä havainnot osoittavat, että naltreksoni on tehokkaampi tukahduttamaan liiallista humalahakuista alkoholin juomista kuin alkoholiriippuvuuteen liittyvää liiallista juomista.

Naltreksonin kyky tukahduttaa supersokerin kulutus tässä tutkimuksessa on sopusoinnussa muiden raporttien kanssa, joissa naltreksoni esti sakkaroosiruokavalion mieltymyksen kehittymisen (Levine ym., 2002) ja sakariiniliuoksen kuluttamisen (Goodwin ym., 2001). Nämä tulokset ovat sopusoinnussa sen hypoteesin kanssa, että opioidireseptorien salpaaminen naltreksonilla suuremmilla annoksilla estää sekä luonnollisten että lääkevahvistimien positiiviset vahvistavat vaikutukset.

Extra-hypotalamisten CRF-järjestelmien uskotaan häiriintyvän alkoholiriippuvuuteen siirtymisen aikana ja olevan tärkeä tekijä myöhemmässä alkoholin juomisen uusiutumisessa (Koob, 2003). MPZP on CRF-antagonisti, joka estää tehokkaasti CRF1-reseptoreita (George et al., 2007; Specio et al., 2007). Tämän laboratorion aiemmat havainnot osoittavat, että tämä analogi tukahduttaa alkoholista riippuvaisten mutta ei-riippuvaisten Wistar-rottien operatiivisen alkoholireagoinnin (Richardson et al., 2007). Tässä tutkimuksessa MPZP ei vaikuttanut alkoholin humalahakuiseen juomiseen tai supersac-juomiseen, mutta annoksella oli merkittävä lineaarinen nouseva suuntaus alkoholin juomiseen. Tämä tulos on yhdenmukainen sen hypoteesin kanssa, että ekstra-hypotalamuksen CRF-järjestelmien aktivointi on enemmän mukana alkoholin juomisessa, jota motivoivat lääkkeen negatiiviset vahvistavat ominaisuudet (eli riippuvuuden aiheuttama juominen), mutta ei juominen, jota motivoivat lääkkeen positiiviset vahvistavat vaikutukset (eli humalahakuinen alkoholin juominen ja alkoholin juominen, joka ei ole riippuvainen alkoholijuominen; Koob, 2003). Tämän käsityksen mukaisesti ei-riippuvaisten CRF1-reseptorin tyrmäyshiirten on havaittu juovan enemmän alkoholia kuin villityypin kontrollit (Sillaber et ai., 2002), mutta CRF1-reseptorin tyrmäyshiirillä ei ole havaittavissa riippuvuuden aiheuttamaa alkoholin juomisen lisääntymistä, joka havaitaan villityypin kontrolleissa (Chu et ai., 2007). On vielä selvitettävä, pystyykö pitkäaikainen humalahakuinen juominen tässä käytetyn kaltaisessa mallissa lopulta tuottamaan alkoholiriippuvuuteen liittyviä motivaatio-oireita.

On epätodennäköistä, että tässä tutkimuksessa havaitut lääkevaikutukset johtuvat epäspesifisistä lääkevaikutuksista (esim. aktiivisuus, makuherkkyys, jano, nälkä). Naltreksoni estää angiotensiini II -injektion aiheuttamaa vedenottoa samanlaisilla annoksilla kuin tässä tutkimuksessa käytetyt annokset (Ruegg ym., 1994). Naltreksonin vaikutusten puuttuminen minkään ryhmän vedensaantiin tässä tutkimuksessa osoittaa kuitenkin, että kokeellisten liuosten havaittu tukahduttaminen ei johtunut epäspesifisistä janovaikutuksista. Systeemisesti annettu naltreksoni tukahduttaa myös ruoan saantia (Hobbs ym., 1994), ja opioidiantagonistit tukahduttavat tyypillisesti lokomotorista aktiivisuutta (Leventhal ym., 1996), mutta nämä vaikutukset ilmenevät huomattavasti suuremmilla annoksilla kuin tässä tutkimuksessa käytetyt. Duloksetiini tukahduttaa jyrsijöiden lokomotorista aktiivisuutta (Bymaster ym., 2005) ja ruoanottoa (Jackson ym., 1997), ja se voi vaikuttaa myös syljeneritykseen (Katoh ym., 1995), mutta nämä vaikutukset ilmenevät paljon suuremmilla annoksilla (30-200 mg/kg) kuin tässä tutkimuksessa käytetyt annokset. Naltreksoniin ja duloksetiiniin verrattuna MPZP:n epäspesifisistä käyttäytymisvaikutuksista tiedetään vähemmän. MPZP tukahduttaa ahdistuneisuuden kaltaista käyttäytymistä ja riippuvuuden aiheuttamaa alkoholin juomista (Richardson ym., 2007). Aivojen CRF-järjestelmät osallistuvat ruokintakäyttäytymiseen (Zorrilla et al., 2003), mutta nämä vaikutukset välittyvät todennäköisesti CRF2-reseptorien kautta (Ohata et al., 2002; Cottone et al., 2007). CRF1-reseptoriantagonistit voivat olla kykeneviä tukahduttamaan lokomotorista aktiivisuutta (Ohata et ai., 2002), mutta tämä vaikutus ei todennäköisesti muuttanut käyttäytymistä tässä tutkimuksessa, koska MPZP tuotti joko lisäyksiä tai ei vaikutusta juomiseen eri humalaryhmissä.

Yhteenvetona voidaan todeta, että ilman ruuan tai veden puutetta rotat kuluttivat alkoholia vapaaehtoisesti ja suullisesti sellaisina määrinä, jotka riittävät tuottamaan BAL-arvoja, jotka määrittelevät alkoholin humalajuomisen ihmisillä. Tämä humalan kaltainen malli on erittäin herkkä yhdisteille, jotka tukahduttavat juomista opioidergisten (naltreksoni) ja serotonergisten (duloksetiini) mekanismien kautta, mutta ei herkkä yhdisteille, jotka tukahduttavat juomista CRF-aktiivisuuden vähenemisen kautta. Eläinmallit humalahakuisesta alkoholin juomisesta ovat arvokkaita arvioitaessa riippuvuutta edeltävän raskaan alkoholin juomiskäyttäytymisen motivaationäkökohtia ja hermostollisia seurauksia. Niiden yhdisteiden erilaisten profiilien, jotka vaikuttavat alkoholin humalan kaltaiseen juomiseen verrattuna riippuvuuden aiheuttamaan juomiseen, pitäisi edistää pyrkimyksiä kehittää mahdollisia farmakoterapeuttisia lääkkeitä alkoholin väärinkäyttäjien ja alkoholistien alaryhmille (Egli, 2005).