PMC

Discussion

A jelen kísérletsorozat célja a rohamszerű alkoholfogyasztás patkánymodelljének és az ilyen típusú alkoholfogyasztásban szerepet játszó neurofarmakológiai mechanizmusok feltárása volt. Az állatok önként és szájon át olyan mennyiségű alkoholt adtak be maguknak, amely elegendő volt ahhoz, hogy megbízhatóan 0,08 g%-nál nagyobb BAL-t produkáljanak 30 perces önadagolási üléseket követően (két palack választása és operáns helyzetek), táplálék- vagy vízmegvonás hiányában. Ezeknek a kritériumoknak a teljesülése minősíti ezt az állatmodellt a NIAAA meghatározása szerint a humán mértéktelen alkoholfogyasztásra vonatkozó validitással rendelkező modellnek. A jelen vizsgálatban a patkányok jelentős mennyiségű alkoholt fogyasztottak és farmakológiailag releváns, ülés utáni BAL-t mutattak egy szerény képzési időszak után, ami e modell pragmatikus előnye.

A binge-szerű alkoholfogyasztás más állatmodelljeit korlátozza, hogy vagy az alkohol beadásának nem orális útjaira, a kényszerített alkoholfogyasztáson keresztül történő expozícióra vagy a magas alkoholpreferencia szelektív tenyésztésére támaszkodnak. A binge-szerű alkohol-expozíciós eljárások, amelyek kényszerű alkoholadagolást alkalmaznak, amely vagy passzív (pl. ismételt kísérletező által beadott intragasztrikus alkoholinfúzió; Crews és mtsai., 2000; Crews és Braun, 2003) vagy aktív (pl. az alkoholfolyékony étrend fogyasztásán keresztül történő bout ivás, mint az egyetlen táplálékforrás; Fidler és mtsai., 2006; N.W. Gilpin és G.F. Koob, publikálatlan eredmények), jelentős neurobiológiai zavarokat eredményeznek, amelyek valószínűleg a függőség által kiváltott iváshoz kapcsolódnak. A binge-szerű alkohol önadagolás más modelljei vízmegvonást (pl. Hubbell et al., 1986; Reid et al., 1996; Gardell et al., 1997) vagy élelmiszer-megvonást (pl. MacDonall és Marcucella, 1979; Falk és Tang, 1988) alkalmaztak az etanol önadagolásának elősegítésére a napi korlátozott hozzáférésű időszakokban. Ezek a tervek azonban problematikusak, mivel az állatokat elsősorban a szomjúság motiválja az önadagolási ülések során, és a testsúlygyarapodás lelassul vagy teljesen blokkolódik az ilyen eljárásokkal. Összességében ezek a modellek gyenge konstruktív érvényességgel rendelkeznek az emberi állapotra (azaz az emberek nem azért fogyasztanak etanolt, mert éhesek vagy szomjasak). Más tanulmányok patkányok önkéntes etanol fogyasztását állították elő korlátozott hozzáférésű ülések során, anélkül, hogy ezeket a manipulációkat alkalmazták volna, de ezek a tanulmányok vagy nem állították elő a BAL-t (0,08 g%), amelyet a NIAAA a mértéktelen alkoholfogyasztás meghatározó tényezőjeként határoz meg (pl. Stewart és Grupp, 1984; Gill et al., 1986; Linseman, 1987), vagy nem mérték a BAL-t (pl. Macdonall és Marcucella, 1979). Végül genetikai manipulációkat alkalmaztak arra, hogy szelektíven tenyésztett patkányokat hozzanak létre magas alkoholpreferenciára, akár folyamatos hozzáférésű etanolbevitel (pl. alkoholpreferáló P patkányok; Murphy et al., 1986), akár korlátozott hozzáférésű etanolbevitel (pl. magas alkoholfogyasztó HARF patkányok; Lê et al., 2001) alapján. A P patkányok az önkéntes alkoholfogyasztási viselkedés binge-szerű mintázatát mutatják, és különböző alkohol-hozzáférési körülmények között elérik a 0,08 g%-ot meghaladó BAL-t (Murphy et al., 1986), és széles körben használták őket az alkoholizmus genetikai és neurobiológiai mechanizmusainak tanulmányozására. Úgy tűnik, hogy a HARF patkányok olyan etanolbeviteli szinteket is elérnek, amelyek elegendőek ahhoz, hogy binge-szerű ivásnak minősüljenek (Lê et al., 2001).

Ebben a kísérletben mind az édesített alkohol, mind a szupersav bevitele magasabb volt a két palackos választási helyzetben, mint az operáns helyzetben, ami annak a fokozott munkának (a kar lenyomása a kiöntőből való ivással szemben) tulajdonítható, amelyet a patkányoknak az operáns ülés során az említett megoldások eléréséhez meg kellett tenniük. Mindkét kísérletben volt némi oszcilláció az alkoholbevitelben az idő múlásával; azonban a kontrollpatkányok szupersav-bevitele ugyanazt a változásmintát mutatta az idő múlásával. Mindkét kísérletben erős korreláció volt az alkoholfogyasztás és a BAL-ok között is, de különös, hogy ez a függvény jelentős jobbra tolódást mutat a két palackos választási alkoholfogyasztású patkányoknál az operáns alkoholfogyasztású patkányokkal szemben. Ez az eltérés a táplálékfelvételnek a két kísérletben az alkohol felszívódási sebességéhez való eltérő hozzájárulása miatt lehet. Cirkadián szempontból a patkányok jellemzően a sötét ciklus első 2-3 órájában, majd közvetlenül a sötét ciklus vége előtt fogyasztják a legtöbb táplálékot (Whishaw és Kolb, 2005). A jelen vizsgálat 1. és 2. kísérletében az önadagolási ülések a sötét ciklus különböző időpontjában történtek. Pontosabban, az önadagolási ülések az 1. kísérletben a sötét ciklus közepén, a 2. kísérletben viszont a sötét ciklus elején történtek. Feltehetően az 1. kísérletben a patkányok (a két palackot választó ivók) több táplálékot fogyasztottak az önadagolási üléseket megelőző órákban, mint a 2. kísérletben a patkányok (operáns válaszadók). Ezért a BAL versus bevitel függvény jobbra tolódása a két palackot választó alkoholfogyasztók és az operáns alkoholreagálók között a teli gyomorral rendelkező állatokban bekövetkező alkoholfelszívódás késleltetése miatt lehet (Goldberg, 1943).

Ez a modell szacharint és alacsony glükózkoncentrációt kombinál egy olyan oldatban, amely patkányoknál magas ízletességet mutat (Valenstein et al., 1967). Édesítőszerek hozzáadása etanolos oldatokhoz a magasabb etanolbevitel elérése érdekében nem új kísérleti stratégia. A korábbi eljárások néhány hátrányát azonban a jelen modell megkerüli, mint például a táplálékmegvonás (pl. Macdonall és Marcucella, 1979) vagy vízmegvonás (pl. Hubbell és mtsi., 1986; Reid és mtsi., 1996; Gardell és mtsi., 1997) szükségessége, vagy a meghatározott BAL-kritérium hiánya (pl. Stewart és Grupp, 1984; Gill és mtsi., 1986; Linseman, 1987; Sinclair és mtsi., 1992). Bár genetikai manipulációkat alkalmaztak olyan állatok előállítására, amelyek megbízhatóan és önként fogyasztanak nagy mennyiségű etanolt (pl. HARF állatok, Lê et al., 2001; P patkányok, Murphy et al., 1986), a szelektív tenyésztés a legtöbb laboratórium számára nem jelent gyakorlati megoldást. Ráadásul a meglévő patkányvonalak iránt nagy a kereslet, és nehéz lehet megszerezni őket. Az itt bemutatott modell egy korábban használt stratégiát kombinál a farmakológiailag értelmes etanol ivás indukálására patkányokban egy édesítő eljárással (Valenstein et al., 1967), amely úgy tűnik, hogy optimalizálja a nem alkoholfüggő patkányok etanol fogyasztását.

A pozitív megerősítő tulajdonságokkal rendelkező ízesített hordozó (pl. szuperszakarin) használata kontroll eljárásként a jelen eljárás egyik előnye. Az etanol önadagolási vizsgálatok többsége lehetővé teszi a patkányok számára, hogy válasszanak az édesítetlen etanololdat és a víz között, ahol a víz az egyetlen alternatív megerősítőszer, amely a bevitel összehasonlításához rendelkezésre áll. Az ilyen kísérleti elrendezésnek vannak bizonyos korlátai a későbbi farmakológiai manipulációk viselkedésspecifikusságának vizsgálatához, mivel a víznek kevés megerősítő értéke van a vízzel telített patkányoknál. Vagyis az alacsony vízreakció padlóhatást eredményezhet, és megnehezítheti a gyógyszerhatások viselkedésspecifikusságának megvitatását. Továbbá, a korlátozott hozzáférésű vízre adott válaszadatok elemzését bonyolítja az a tény, hogy a patkányok folyamatosan hozzáférnek a vízhez a kísérleten kívüli időszakokban, ami feltehetően alacsonyabb megerősítő értéket eredményez a víz számára a kísérleti ülések alatt; valójában a víz elérhetősége összetett hatást gyakorol az operáns válaszadásra számos megerősítőre (Freed és Mendelson, 1977; Johnson és mtsai., 1991). Az itt használt modell jobban elősegíti az etanolfelvételt elnyomó farmakológiai manipulációkat, mivel az etanolfelvételre gyakorolt hatásokat össze lehet hasonlítani egy erősen megerősítő alternatív megoldás (azaz etanol-vivőanyag) felvételére gyakorolt hatásokkal. Így a farmakológiai manipulációknak az édesített etanololdat bevitelére gyakorolt hatásait a szuperszakarinra gyakorolt hatások hiányában találóbban nevezhetjük “viselkedésspecifikusnak”. Az olyan kezelések, amelyek általánosan elnyomó hatást fejtenek ki a fogyasztásra, nem specifikusak az etanolra, bár az ilyen viselkedésbeli változások az etanol és a természetes megerősítők közös megerősítési útvonalára gyakorolt gyógyszerhatásokból eredhetnek.

Egy másik fontos pont, amellyel foglalkozni kell, az édesített etanol és a szuperszakarin beviteli szintjei közötti különbség ebben a vizsgálatban. A patkányok önmagában lényegesen több szuperszakarint fogyasztanak, mint szuperszakarinnal és etanollal együtt. Az eljárásnak ez az aspektusa azonban az emberi állapotra vonatkozóan is szembeötlő érvényességet mutat. A patkányok és az emberek, ha etanolt tartalmazó és etanolt nem tartalmazó édes oldatok közül választhatnak, általában az etanolt nem tartalmazó oldatokat részesítik előnyben, mivel az etanol mindkét fajban averzív ízhatással rendelkezik (Myers és Ewing, 1980; Shoaib és Almeida, 1996). Ez azonban nem csökkenti ugyanezen emberek és patkányok etanolfogyasztásának jelentőségét, különösen akkor, ha az etanol fogyasztása kóros viselkedésmintában történik (pl. mértéktelen ivás). Vagyis az édesített etanol túlzott vagy káros fogyasztási mintázatát nem teszi kevésbé relevánssá az a tény, hogy a patkányok és az emberek összességében kevesebbet fogyasztanak ezekből az oldatokból, mint az etanolt nem tartalmazó édesített oldatokból.

Ezzel a ponttal kapcsolatban a P patkányok fokozott preferenciát mutatnak a szacharinoldatok iránt a nem preferáló társaikhoz képest, valamint a tenyésztett Wistar patkányokhoz képest is, ami alátámasztja az etanolpreferencia és a szacharinpreferencia közötti genetikai összefüggést (Sinclair et al, 1992). Hasonlóképpen, a magas szacharinfogyasztásra szelektíven tenyésztett patkányok több cukrozatlan etanolt fogyasztanak, mint alacsony szacharinfogyasztó társaik (Dess és mtsai., 1998). Meg kell azonban jegyezni, hogy azok a kitenyésztett patkányok, amelyek kezdetben alacsony preferenciát mutatnak az etanol iránt (mind a vízzel, mind a szacharinnal szemben), hosszabb ideig tartó hozzáférés esetén végül olyan mennyiségű etanolt adagolnak maguknak, amely azonos az etanol iránt kezdetben magas preferenciát mutató Wistar patkányokkal (Kampov-Polevoy et al., 1990).

Az alkoholfogyasztás vagy az alkoholizmus fejlődésének egy olyan szakaszának tekinthető, amely megelőzi az alkoholtól való fizikai és pszichológiai függőséget (NIAAA, 2004), vagy különálló egységnek. Ennek következtében a mértéktelen alkoholfogyasztók gyakran nem mutatják az alkoholfüggőség szomatikus vagy motivációs jeleit. A rohamszerű alkoholfogyasztáshoz és a függőség okozta alkoholfogyasztáshoz kapcsolódó viselkedések és idegi mechanizmusok megkülönböztetésének egyik megközelítése a különböző farmakológiai szerekkel történő kezelés profiljának vizsgálata. Miután stabilizálták az állatok ivási viselkedését az alkoholfogyasztási rohamcsoportokban és a szuperkontrollcsoportokban, a csoportokban vizsgálták a különböző gyógyszerek ivási viselkedésre gyakorolt hatását.

A duloxetin egy SSNRI, amelyet emberekben major depresszió, diabéteszes perifériás neuropátiából eredő fájdalom és stressz-húgyúti inkontinencia kezelésére használnak (Westanmo és mtsai., 2005). A szelektív szerotonin visszavétel gátlók elnyomják a nem függő alkoholfogyasztást patkányokban (Gill és Amit, 1989) és a korai stádiumú problémás ivást emberekben (Naranjo és Sellers, 1989), de a későbbi stádiumú emberi alkoholisták ivását nem (Kabel és Petty, 1996). Továbbá, az alacsony szerotonin működést emberekben már régóta összefüggésbe hozták az impulzivitással és az alkoholfüggőségre való hajlammal (Linnoila és mtsai., 1994). A jelenlegi vizsgálatban a duloxetin az ivási modell alapján eltérő hatásokat mutatott: a két palackos választási szituációban a duloxetin dózisfüggően elnyomta az alkoholos rohamszerű ivást, de nem befolyásolta a szupersavas ivást, míg operáns helyzetben a duloxetin elnyomta mind az alkoholra, mind a szupersavas ivásra való reagálást. Mivel egyes szelektív szerotonin-visszavétel-gátlókról anorexiás hatásról számoltak be patkányokban (Gill és Amit, 1989), azzal lehet érvelni, hogy a duloxetin annak kalóriaértéke miatt nyomta el az alkoholfogyasztást. A duloxetin azonban nem befolyásolta a két palackot választó ivók szuperszeszfogyasztását, ami azt jelzi, hogy hatásai valószínűleg nem a potenciális anorexiás hatásoknak tulajdoníthatók. Nem világos, hogy a duloxetin miért nyomta el a supersac ivást operáns szituációban, és miért nem a két palackos választási szituációban, de az egyik hipotézis az operáns önadagolás munkakövetelménye lehet. A munkakövetelménynek ez a hatása a gyógyszer lokomotoros vagy motivációs tulajdonságainak köszönhetően jelentkezhet, bár a lokomotoros magyarázat valószínűtlen, mivel a duloxetin a jelek szerint nem befolyásolja a patkányok aktivitását (Brocco és mtsai., 2002).

A naltrexon egy nem szelektív opioid antagonista, amelyet klinikailag az alkoholizmus kezelésében alkalmaznak. A naltrexon régóta ismert arról, hogy elnyomja a patkányok alkoholfogyasztását (pl. Altshuler és mtsai., 1980; Reid és Hunter, 1984; Walker és Koob, 2007), és ez a hatás eltúlzott a szelektíven tenyésztett szardíniai alkoholpreferáló (sP Sabino és mtsai., 2006) patkányokban. A jelenlegi vizsgálatban a naltrexon nagyon alacsony dózisa (50 μg/kg) elnyomta az alkoholos rohamszerű ivást, míg a szuperszexi fogyasztás csökkentéséhez háromszor nagyobb dózisra volt szükség. Ezek az eredmények összhangban vannak a korábbi eredményekkel, amelyek szerint a naltrexon magas dózisai (5-10 mg/kg; Reid et al., 1996; Gardell et al., 1997) elnyomják az édesített alkoholos oldat fogyasztását . Az alkoholfogyasztásnak a naltrexon szuppresszív hatásaira való fokozott érzékenysége összehasonlítható azzal, hogy egy nagyon alacsony naltrexon adag (50 μg / kg) képes elnyomni az sP patkányok alkoholfogyasztását (Sabino et al., 2006). Egy alacsony naltrexon-dózis (100 μg/kg) szintén elnyomja a nem-függő Wistar patkányok operáns válaszát az édesítetlen alkoholra, de a naltrexon lényegesen kevésbé hatékony alkoholfüggő patkányoknál, mivel lényegesen nagyobb dózis (500 μg/kg) szükséges az operáns alkoholválasz elnyomásához ezeknél a patkányoknál (Walker és Koob, 2007). Ezek az eredmények együttesen azt jelzik, hogy a naltrexon hatékonyabb a túlzott, rohamszerű alkoholfogyasztás elnyomására, mint az alkoholfüggőséggel összefüggő túlzott alkoholfogyasztás elnyomására.

A naltrexonnak a szupersavfogyasztás elnyomására való képessége a jelenlegi vizsgálatban összhangban van más jelentésekkel, amelyekben a naltrexon blokkolta a szacharóz étrend iránti preferencia kialakulását (Levine et al., 2002) és a szacharinoldat fogyasztását (Goodwin et al., 2001). Ezek az eredmények összhangban vannak azzal a hipotézissel, hogy az opioid receptorok naltrexonnal történő blokkolása nagyobb dózisokban blokkolja mind a természetes, mind a kábítószeres megerősítők pozitív megerősítő hatásait.

Az extrahypothalamikus CRF-rendszerekről úgy gondolják, hogy az alkoholfüggőségre való áttérés során megzavarodnak, és fontos tényezőt jelentenek a későbbi visszaeső alkoholfogyasztásban (Koob, 2003). Az MPZP egy CRF-antagonista, amely hatékonyan blokkolja a CRF1 receptorokat (George et al., 2007; Specio et al., 2007). A laboratórium korábbi eredményei azt mutatják, hogy ez az analóg elnyomja az operáns alkoholreakciót függő, de nem függő Wistar patkányokban (Richardson et al., 2007). A jelenlegi vizsgálatban az MPZP nem befolyásolta az alkoholos binge-szerű ivást vagy a szupersac ivást, de az alkoholfogyasztás dózisának szignifikáns lineárisan növekvő tendenciája volt. Ez az eredmény összhangban van azzal a hipotézissel, hogy az extra-hypothalamikus CRF-rendszerek aktiválása jobban részt vesz az alkoholfogyasztásban, amelyet a gyógyszer negatív megerősítő tulajdonságai motiválnak (azaz a függőség okozta ivás), de nem a gyógyszer pozitív megerősítő hatásai által motivált ivás (azaz a binge-szerű alkoholfogyasztás és a nem függő alkoholfogyasztás; Koob, 2003). Ezzel az elképzeléssel összhangban megfigyelték, hogy a nem függő CRF1-receptor knockout egerek több alkoholt isznak, mint a vad típusú kontrollok (Sillaber et al., 2002), de a CRF1-receptor knockout egerek nem mutatják a vad típusú kontrolloknál megfigyelt függőség-indukált alkoholfogyasztás növekedését (Chu et al., 2007). Még meg kell határozni, hogy egy olyan modellben, mint az itt használt, a hosszú távú binge-szerű ivás képes-e végül az alkoholfüggőséggel kapcsolatos motivációs tüneteket előidézni.

Nem valószínű, hogy a jelen vizsgálatban megfigyelt gyógyszerhatások nem specifikus gyógyszerhatások (pl. aktivitás, ízérzékenység, szomjúság, éhség) miatt jelentkeznek. A naltrexon elnyomja az angiotenzin II injekció által kiváltott vízfelvételt a jelen vizsgálatban használt dózisokhoz hasonló dózisokban (Ruegg és mtsai., 1994). A naltrexonnak a jelen vizsgálatban egyik csoport vízfelvételére gyakorolt hatásának hiánya azonban azt jelzi, hogy a kísérleti oldatok megfigyelt elnyomása nem a nem specifikus szomjúsághatások miatt történt. A szisztémásan adagolt naltrexon elnyomja a táplálékfelvételt is (Hobbs et al., 1994), és az opioid antagonisták jellemzően elnyomják a mozgásszervi aktivitást (Leventhal et al., 1996), de ezek a hatások a jelen vizsgálatban alkalmazottnál lényegesen nagyobb dózisoknál jelentkeznek. A duloxetin elnyomja a lokomotoros aktivitást (Bymaster et al., 2005) és a táplálékfelvételt (Jackson et al., 1997) rágcsálókban, és a nyálelválasztást is befolyásolhatja (Katoh et al., 1995), de ezek a hatások a jelen vizsgálatban alkalmazott dózisoknál jóval magasabb (30-200 mg/kg) dózisoknál jelentkeznek. A naltrexonhoz és a duloxetinhez képest kevesebbet tudunk az MPZP nem specifikus viselkedési hatásairól. Az MPZP elnyomja a szorongásszerű viselkedést és a függőség által kiváltott alkoholfogyasztást (Richardson és mtsai., 2007). Az agyi CRF-rendszerek részt vesznek a táplálkozási viselkedésben (Zorrilla et al., 2003), de ezeket a hatásokat valószínűleg a CRF2 receptorok közvetítik (Ohata et al., 2002; Cottone et al., 2007). A CRF1-receptor antagonisták képesek lehetnek a mozgásszervi aktivitás elnyomására (Ohata et al., 2002), de ez a hatás valószínűleg nem változtatta meg a viselkedést ebben a vizsgálatban, mivel az MPZP vagy növekedést eredményezett, vagy nem volt hatása az ivásra a különböző binge-csoportokban.

Összefoglalva, táplálék- vagy vízmegvonás hiányában a patkányok önként és szájon át olyan mennyiségben fogyasztottak alkoholt, amely elegendő ahhoz, hogy az embereknél az alkoholfogyasztást meghatározó BAL-t hozzon létre. Ez a rohamszerű modell nagyon érzékeny az olyan vegyületekre, amelyek opioiderg (naltrexon) és szerotonerg (duloxetin) mechanizmusokon keresztül elnyomják az ivást, de nem érzékeny az olyan vegyületekre, amelyek a CRF-aktivitás csökkenésén keresztül nyomják el az ivást. A binge-szerű alkoholfogyasztás állati modelljei értékesek lesznek a motivációs szempontok és a függőség előtti nehéz alkoholfogyasztási viselkedés neurális következményeinek értékelésében. Az alkoholfogyasztáshoz hasonló alkoholfogyasztást befolyásoló vegyületek eltérő profilja a függőség által kiváltott alkoholfogyasztással szemben elő kell, hogy mozdítsa az alkoholfogyasztók és alkoholisták alpopulációi számára potenciális farmakoterápiák kifejlesztésére irányuló erőfeszítéseket (Egli, 2005).