Discussione
La presente serie di esperimenti è stata progettata per esplorare un modello di ratto di abbuffata di alcol e i meccanismi neurofarmacologici coinvolti in questo tipo di alcol. Gli animali si sono autosomministrati volontariamente e per via orale quantità di alcol sufficienti a produrre in modo affidabile BAL superiori a 0.08 g% dopo sessioni di autosomministrazione di 30 minuti (scelta di due bottiglie e situazioni operanti) in assenza di privazione di cibo o acqua. La soddisfazione di questi criteri qualifica questo modello animale come un modello con validità per il binge drinking umano, come definito dalla NIAAA. Nella presente indagine, i ratti hanno consumato quantità sostanziali di alcol e hanno esibito BAL farmacologicamente rilevanti dopo un modesto periodo di allenamento, un vantaggio pragmatico di questo modello.
Altri modelli animali di esposizione all’alcol binge-like sono limitati da un affidamento su vie nonorali di somministrazione di alcol, esposizione tramite somministrazione forzata di alcol, o allevamento selettivo per alta preferenza di alcol. Le procedure di esposizione all’alcol per abbuffate che utilizzano la somministrazione forzata di alcol, sia passiva (ad esempio, ripetute infusioni intragastriche di alcol somministrate dallo sperimentatore; Crews et al., 2000; Crews e Braun, 2003) che attiva (ad esempio, il bout drinking attraverso il consumo di alcol liquido nella dieta come unica fonte di alimentazione; Fidler et al., 2006; N.W. Gilpin e G.F. Koob, risultati non pubblicati), producono significative perturbazioni neurobiologiche che sono probabilmente associate alla dipendenza dal bere. Altri modelli di autosomministrazione di alcolici simili alle abbuffate hanno impiegato la privazione dell’acqua (per esempio, Hubbell et al., 1986; Reid et al., 1996; Gardell et al., 1997) o la privazione del cibo (per esempio, MacDonall e Marcucella, 1979; Falk e Tang, 1988) per promuovere l’autosomministrazione di etanolo durante periodi di accesso giornaliero limitato. Questi disegni sono problematici, tuttavia, perché gli animali sono principalmente motivati dalla sete durante le sessioni di autosomministrazione e l’aumento del peso corporeo è rallentato o completamente bloccato con tali procedure. Collettivamente, questi modelli hanno una debole validità costruttiva per la condizione umana (cioè, gli esseri umani non consumano etanolo perché hanno fame o sete). Altri studi hanno prodotto un consumo volontario di etanolo da parte dei ratti durante sessioni ad accesso limitato senza l’uso di nessuna di queste manipolazioni, ma questi studi o non hanno prodotto BAL (0,08 g%) determinati dalla NIAAA per essere il fattore che definisce l’abbuffata di alcol (per esempio, Stewart e Grupp, 1984; Gill et al., 1986; Linseman, 1987) o non hanno misurato i BAL (per esempio, Macdonall e Marcucella, 1979). Infine, le manipolazioni genetiche sono state utilizzate per produrre ratti allevati selettivamente per un’elevata preferenza per l’alcol basata sull’assunzione di etanolo ad accesso continuo (ad esempio, ratti P che preferiscono l’alcol; Murphy et al., 1986) o sull’assunzione di etanolo ad accesso limitato (ad esempio, ratti HARF ad alto consumo di alcol; Lê et al., 2001). I ratti P esibiscono modelli simili alle abbuffate di comportamento alcolico volontario e raggiungono BAL che superano lo 0,08 g% in una varietà di condizioni di accesso all’alcol (Murphy et al., 1986) e sono stati ampiamente utilizzati per lo studio dei meccanismi genetici e neurobiologici dell’alcolismo. I ratti HARF sembrano anche raggiungere livelli di assunzione di etanolo sufficienti a qualificarsi come binge-like drinking (Lê et al., 2001).
In questo esperimento, l’assunzione sia di alcool zuccherato che di supersac tendeva ad essere più alta nella situazione di scelta a due bottiglie che nella situazione operante, un effetto che potrebbe essere attribuibile al maggior lavoro (pressione della leva rispetto al bere dal beccuccio) richiesto ai ratti per raggiungere quelle soluzioni durante le sessioni operanti. In entrambi gli esperimenti, c’era una certa oscillazione nell’assunzione di alcol nel tempo; tuttavia, l’assunzione di supersac da parte dei ratti di controllo ha mostrato lo stesso modello di cambiamento nel tempo. In entrambi gli esperimenti, c’era anche una forte correlazione tra l’assunzione di alcol e BALs, ma è curioso che questa funzione mostra un sostanziale spostamento verso destra in due bottiglie scelta alcol ratti binge contro operante alcol ratti binge. Questa discrepanza potrebbe essere dovuta ai diversi contributi dell’assunzione di cibo ai tassi di assorbimento dell’alcol nei due esperimenti. Da una prospettiva circadiana, i ratti tipicamente consumano la maggior parte del cibo durante le prime 2-3 ore del ciclo di buio e poi di nuovo poco prima della fine del ciclo di buio (Whishaw e Kolb, 2005). Negli esperimenti 1 e 2 della presente indagine, le sessioni di autosomministrazione si sono verificati in momenti diversi durante il ciclo di buio. Più precisamente, le sessioni di autosomministrazione si sono verificate durante la metà del ciclo di buio nell’Esperimento 1, ma all’inizio del ciclo di buio nell’Esperimento 2. Presumibilmente, i ratti dell’Esperimento 1 (bevitori con due bottiglie di scelta) hanno consumato più cibo durante le ore precedenti le sessioni di autosomministrazione rispetto ai ratti dell’Esperimento 2 (risponditori operanti). Pertanto, lo spostamento verso destra del BAL rispetto alla funzione di assunzione dei bevitori di alcol a scelta tra due bottiglie e i risponditori operanti potrebbe essere dovuto al ritardo nell’assorbimento dell’alcol che si verifica negli animali a stomaco pieno (Goldberg, 1943).
Questo modello combina saccarina e basse concentrazioni di glucosio in una soluzione che ha dimostrato di avere un’elevata appetibilità nei ratti (Valenstein et al., 1967). L’aggiunta di dolcificanti alle soluzioni di etanolo per produrre una maggiore assunzione di etanolo non è una nuova strategia sperimentale. Alcuni degli svantaggi delle procedure precedenti sono, tuttavia, aggirati nel presente modello, come la necessità di privazione di cibo (ad esempio, Macdonall e Marcucella, 1979) o di acqua (ad esempio, Hubbell et al., 1986; Reid et al., 1996; Gardell et al., 1997), o la mancanza di un criterio definito BAL (ad esempio, Stewart e Grupp, 1984; Gill et al., 1986; Linseman, 1987; Sinclair et al., 1992). Anche se le manipolazioni genetiche sono state utilizzate per produrre animali che consumano in modo affidabile e volontario grandi quantità di etanolo (ad esempio, animali HARF, Lê et al., 2001; ratti P, Murphy et al., 1986), l’allevamento selettivo non è una soluzione pratica per la maggior parte dei laboratori. Inoltre, le linee di ratti esistenti sono molto richieste e possono essere difficili da acquisire. Il modello presentato qui combina una strategia usata in precedenza per l’induzione del consumo di etanolo farmacologicamente significativo nei ratti con una procedura di dolcificazione (Valenstein et al., 1967) che sembra ottimizzare il consumo di etanolo da parte di ratti non alcol-dipendenti.
L’utilizzo di un veicolo aromatizzato (cioè, supersaccarina) con proprietà di rinforzo positivo come procedura di controllo è un vantaggio della presente procedura. La maggior parte degli studi di autosomministrazione dell’etanolo permette ai ratti di scegliere tra una soluzione di etanolo non zuccherata e l’acqua, dove l’acqua è l’unico rinforzatore alternativo disponibile per i confronti di assunzione. Un tale disegno sperimentale ha alcune limitazioni per testare la specificità comportamentale delle successive manipolazioni farmacologiche, perché l’acqua ha poco valore di rinforzo nei ratti seduti ad acqua. Cioè, una bassa risposta all’acqua può produrre un effetto pavimento e rendere difficile discutere la specificità comportamentale degli effetti della droga. Inoltre, l’analisi dei dati di risposta all’acqua ad accesso limitato è complicata dal fatto che i ratti hanno accesso continuo all’acqua durante i periodi non sperimentali, presumibilmente con conseguente valore di rinforzo inferiore per l’acqua durante le sessioni sperimentali; infatti, la disponibilità di acqua ha effetti complessi sulla risposta operante per una varietà di rinforzi (Freed e Mendelson, 1977; Johnson et al., 1991). Il modello qui utilizzato è più favorevole alle manipolazioni farmacologiche che sopprimono l’assunzione di etanolo perché gli effetti sull’assunzione di etanolo possono essere confrontati con gli effetti sull’assunzione di una soluzione alternativa altamente rinforzante (cioè, il veicolo etanolo). Così, gli effetti delle manipolazioni farmacologiche sull’assunzione della soluzione zuccherata di etanolo in assenza di effetti sulla supersaccharina può essere più giustamente chiamato ‘behaviorally specific’. I trattamenti che producono effetti soppressivi generalizzati sul consumo mancano di specificità per l’etanolo, anche se tali cambiamenti comportamentali potrebbero derivare da effetti del farmaco su una via di rinforzo comune sia all’etanolo che ai rinforzi naturali.
Un altro punto importante da affrontare è la differenza nei livelli di assunzione tra etanolo zuccherato e supersaccarina in questa indagine. I ratti consumano sostanzialmente più supersaccharina da sola che non supersaccharina più etanolo. Questo aspetto della procedura, tuttavia, mostra anche una validità di faccia con la condizione umana. I ratti e gli esseri umani, data la scelta tra soluzioni dolci che contengono e non contengono etanolo, generalmente preferiscono le soluzioni che non contengono etanolo, poiché l’etanolo ha proprietà gustative negative in entrambe le specie (Myers e Ewing, 1980; Shoaib e Almeida, 1996). Questo, tuttavia, non diminuisce l’importanza del consumo di etanolo da parte di quegli stessi esseri umani e ratti, soprattutto quando l’etanolo viene consumato in un modello comportamentale patologico (ad esempio, binge drinking). Cioè, i modelli di consumo eccessivo o dannoso di etanolo zuccherato non sono resi meno rilevanti dal fatto che i ratti e gli esseri umani consumano meno volume totale di quelle soluzioni rispetto alle soluzioni zuccherate che non contengono etanolo.
In relazione a questo punto, i ratti P mostrano una maggiore preferenza per le soluzioni di saccarina rispetto alle loro controparti non preferenti e anche rispetto ai ratti Wistar di razza, dando sostegno a una correlazione genetica tra la preferenza all’etanolo e la preferenza alla saccarina (Sinclair et al, 1992). Allo stesso modo, i ratti allevati selettivamente per un alto consumo di saccarina consumano più etanolo non zuccherato rispetto alle loro controparti a basso consumo di saccarina (Dess et al., 1998). Tuttavia, va notato che i ratti outbred che mostrano un’iniziale bassa preferenza per l’etanolo (rispetto all’acqua e alla saccarina) alla fine, con un accesso prolungato, autosomministrano quantità di etanolo identiche ai ratti Wistar che mostrano un’iniziale alta preferenza per l’etanolo (Kampov-Polevoy et al., 1990).
Le abbuffate di alcol possono essere considerate sia come una fase dello sviluppo dell’alcolismo che precede la dipendenza fisica e psicologica dall’alcol (NIAAA, 2004) sia come un’entità separata. Di conseguenza, i bevitori di alcol binge spesso non mostrano segni somatici o motivazionali di dipendenza dall’alcol. Un approccio per differenziare i comportamenti e i meccanismi neurali associati al bere alcolico binge-like e al bere indotto dalla dipendenza è quello di esaminare un profilo di trattamento con diversi agenti farmacologici. Dopo la stabilizzazione del comportamento di bere da parte degli animali nei gruppi di abbuffate alcoliche e nei controlli supersac, i gruppi sono stati testati per gli effetti di vari farmaci sul comportamento di bere.
Duloxetina è un SSNRI usato nell’uomo per trattare la depressione maggiore, il dolore da neuropatia periferica diabetica e l’incontinenza urinaria da stress (Westanmo et al., 2005). Gli inibitori selettivi della ricaptazione della serotonina sopprimono il consumo non dipendente di alcol nei ratti (Gill e Amit, 1989) e il consumo problematico in fase iniziale negli esseri umani (Naranjo e Sellers, 1989), ma non il consumo da parte di alcolisti umani in fase avanzata (Kabel e Petty, 1996). Inoltre, il basso funzionamento della serotonina negli esseri umani è stato a lungo associato all’impulsività e alla predisposizione alla dipendenza dall’alcol (Linnoila et al., 1994). Nell’indagine attuale, la duloxetina ha mostrato effetti differenziati in base al modello di consumo: nella situazione di scelta tra due bottiglie, la duloxetina ha soppresso in modo dose-dipendente il consumo binge-like di alcol, ma non ha influenzato il consumo di supersac, mentre in una situazione operante, la duloxetina ha soppresso la risposta sia all’alcol che al supersac. Poiché alcuni inibitori selettivi della ricaptazione della serotonina sono stati segnalati per avere azioni anoressiche nei ratti (Gill e Amit, 1989), si potrebbe sostenere che la duloxetina abbia soppresso l’assunzione di alcol a causa del suo valore calorico. La duloxetina, tuttavia, non ha influenzato l’assunzione di supersac da parte dei bevitori a scelta di due bottiglie, indicando che i suoi effetti non sono probabilmente attribuibili a potenziali azioni anoressiche. Non è chiaro perché la duloxetina abbia soppresso il consumo di supersac in una situazione operante e non in una situazione di scelta a due bottiglie, ma un’ipotesi potrebbe essere il requisito di lavoro per l’autosomministrazione operante. Questo effetto del requisito di lavoro potrebbe manifestarsi a causa delle proprietà locomotorie o motivazionali del farmaco, anche se la spiegazione locomotoria è improbabile poiché la duloxetina non sembra influenzare l’attività nei ratti (Brocco et al., 2002).
Naltrexone è un antagonista oppioide non selettivo usato clinicamente nel trattamento dell’alcolismo. Il naltrexone è noto da tempo per sopprimere il consumo di alcol da parte dei ratti (ad esempio, Altshuler et al., 1980; Reid e Hunter, 1984; Walker e Koob, 2007), e questo effetto è esagerato nei ratti sardi selettivamente allevati a preferenza dell’alcol (sP Sabino et al., 2006). Nell’indagine attuale, una dose molto bassa (50 μg/kg) di naltrexone ha soppresso l’abbuffata di alcol, mentre una dose tre volte superiore era necessaria per ridurre il consumo di supersac. Questi risultati sono coerenti con i risultati passati che alte dosi di naltrexone (5-10 mg/kg; Reid et al., 1996; Gardell et al., 1997) sopprimono il consumo di una soluzione zuccherata di alcol. L’accresciuta sensibilità delle abbuffate alcoliche agli effetti soppressivi del naltrexone è paragonabile alla capacità di una dose molto bassa di naltrexone (50 μg/kg) di sopprimere il consumo di alcol da parte dei ratti sP (Sabino et al., 2006). Una bassa dose di naltrexone (100 μg/kg) sopprime anche la risposta operante per l’alcol non zuccherato nei ratti Wistar non dipendenti, ma il naltrexone è notevolmente meno efficace nei ratti dipendenti dall’alcol, poiché è necessaria una dose notevolmente più alta (500 μg/kg) per sopprimere la risposta operante all’alcol in questi ratti (Walker e Koob, 2007). Insieme, questi risultati indicano che il naltrexone è più efficace nel sopprimere l’eccessivo consumo di alcol simile alle abbuffate che il consumo eccessivo legato alla dipendenza dall’alcol.
La capacità del naltrexone di sopprimere il consumo di supersac nella ricerca attuale è in accordo con altri rapporti in cui il naltrexone ha bloccato lo sviluppo della preferenza per una dieta di saccarosio (Levine et al., 2002) e il consumo di soluzione di saccarina (Goodwin et al., 2001). Questi risultati sono coerenti con l’ipotesi che il blocco dei recettori oppioidi da parte del naltrexone a dosi più elevate blocca gli effetti di rinforzo positivo sia dei rinforzi naturali che di quelli farmacologici.
I sistemi CRF extra-ipotalamici si pensa siano perturbati durante la transizione alla dipendenza da alcol, e che siano un fattore importante nella successiva ricaduta nel consumo di alcol (Koob, 2003). MPZP è un antagonista del CRF che blocca efficacemente i recettori CRF1 (George et al., 2007; Specio et al., 2007). I risultati precedenti di questo laboratorio indicano che questo analogo sopprime la risposta operante all’alcol nei ratti Wistar dipendenti, ma non in quelli non dipendenti (Richardson et al., 2007). Nella presente indagine, MPZP non ha influenzato l’alcol binge-like bere o supersac bere, ma c’era una significativa tendenza lineare verso l’alto della dose sul bere alcol. Questo risultato è coerente con l’ipotesi che l’attivazione dei sistemi extra-ipotalamici CRF è più coinvolto nel bere alcolico motivato dalle proprietà di rinforzo negativo della droga (cioè il bere indotto dalla dipendenza), ma non il bere motivato dagli effetti positivi di rinforzo della droga (cioè il bere alcolico binge-like e il bere alcolico non dipendente; Koob, 2003). Coerentemente con questa nozione, i topi knockout del recettore CRF1 non dipendente sono stati osservati per bere più alcol rispetto ai controlli wild-type (Sillaber et al., 2002), ma i topi knockout del recettore CRF1 non mostrano gli aumenti indotti dalla dipendenza nel bere alcol osservati nei controlli wild-type (Chu et al., 2007). Resta da determinare se il bere binge-like a lungo termine in un modello come quello utilizzato qui è in grado di produrre alla fine i sintomi motivazionali associati alla dipendenza da alcol.
È improbabile che gli effetti del farmaco osservati nella presente indagine siano dovuti a effetti non specifici del farmaco (ad esempio attività, sensibilità al gusto, sete, fame). Il naltrexone sopprime l’assunzione di acqua indotta dall’iniezione di angiotensina II a dosi simili a quelle utilizzate nella presente indagine (Ruegg et al., 1994). L’assenza di effetti del naltrexone sull’assunzione di acqua da parte di qualsiasi gruppo nella presente indagine, tuttavia, indica che la soppressione osservata di soluzioni sperimentali non era a causa di effetti non specifici sete. Il naltrexone somministrato per via sistemica sopprime anche l’assunzione di cibo (Hobbs et al., 1994), e gli antagonisti oppioidi in genere sopprimono l’attività locomotoria (Leventhal et al., 1996), ma questi effetti si verificano a dosi significativamente superiori a quelle utilizzate nella presente indagine. Duloxetina sopprime l’attività locomotoria (Bymaster et al., 2005) e l’assunzione di cibo (Jackson et al., 1997) nei roditori, e può anche influenzare la salivazione (Katoh et al., 1995), ma questi effetti si verificano a dosi molto più elevate (30-200 mg/kg) di quelli utilizzati nella presente indagine. Rispetto al naltrexone e duloxetina, meno si sa sugli effetti comportamentali non specifici di MPZP. MPZP sopprime il comportamento simile all’ansia e il consumo di alcol indotto dalla dipendenza (Richardson et al., 2007). I sistemi CRF del cervello sono coinvolti nel comportamento alimentare (Zorrilla et al., 2003), ma questi effetti sono probabilmente mediati dai recettori CRF2 (Ohata et al., 2002; Cottone et al., 2007). Gli antagonisti del recettore CRF1 possono essere in grado di sopprimere l’attività locomotoria (Ohata et al., 2002), ma questo effetto probabilmente non ha alterato il comportamento in questo studio perché MPZP prodotto sia aumenti o nessun effetto sul bere nei vari gruppi binge.
In sintesi, in assenza di privazione di cibo o acqua, i ratti consumato alcol volontariamente e per via orale in quantità sufficienti per produrre BAL che definiscono binge drinking alcol negli esseri umani. Questo modello di binge-like è altamente sensibile ai composti che sopprimono il bere attraverso meccanismi oppioidergici (naltrexone) e serotoninergici (duloxetina), ma non sensibile ai composti che sopprimono il bere attraverso la diminuzione dell’attività del CRF. I modelli animali di abbuffate alcoliche saranno preziosi per valutare gli aspetti motivazionali e le conseguenze neurali della predipendenza dal comportamento di consumo pesante di alcol. I diversi profili dei composti che influenzano il bere alcolico binge-like rispetto al bere indotto dalla dipendenza dovrebbero far progredire lo sforzo di sviluppare potenziali farmacoterapeutici per sottopopolazioni di alcolisti e alcolisti (Egli, 2005).