PMC

Discussion

The present series of experiments was designed to explore a rat model of binge-like alcohol drinking and the neuropharmacological mechanisms involved in this type of alcohol drinking. Zwierzęta dobrowolnie i doustnie podawały ilości alkoholu wystarczające do wiarygodnego wytworzenia BALs większego niż 0,08 g% po 30-minutowych sesjach samopodawania (wybór dwóch butelek i sytuacje operacyjne) przy braku deprywacji pokarmowej lub wodnej. Spełnienie tych kryteriów kwalifikuje ten model zwierzęcy jako wiarygodny w odniesieniu do upijania się u ludzi, zgodnie z definicją NIAAA. W obecnym badaniu szczury spożywały znaczne ilości alkoholu i wykazywały farmakologicznie istotne BALs po sesji po skromnym okresie szkolenia, co stanowi pragmatyczną zaletę tego modelu.

Inne modele zwierzęce ekspozycji na alkohol typu binge są ograniczone przez poleganie na nieoralnych drogach podawania alkoholu, ekspozycję poprzez wymuszone podawanie alkoholu lub selektywną hodowlę w celu uzyskania wysokiej preferencji alkoholowej. Procedury ekspozycji na alkohol w binge’u, które wykorzystują wymuszone podawanie alkoholu, które jest albo pasywne (np. wielokrotne, podawane przez eksperymentatora dożołądkowe wlewy alkoholu; Crews i in., 2000; Crews i Braun, 2003) lub aktywne (np. picie z buta poprzez konsumpcję płynnej diety alkoholowej jako jedynego źródła pożywienia; Fidler i in., 2006; N.W. Gilpin i G.F. Koob, niepublikowane wyniki), wytwarzają znaczące neurobiologiczne perturbacje, które są prawdopodobnie związane z piciem indukowanym uzależnieniem. Hubbell i in., 1986; Reid i in., 1996; Gardell i in., 1997) lub deprywacji żywności (np. MacDonall i Marcucella, 1979; Falk i Tang, 1988) w celu promowania samopodawania etanolu podczas dziennych okresów ograniczonego dostępu. Te projekty są jednak problematyczne, ponieważ zwierzęta są motywowane głównie przez pragnienie podczas sesji samopodawania, a przyrost masy ciała jest spowolniony lub całkowicie zablokowany przez takie procedury. Łącznie, modele te mają słabą wiarygodność konstrukcyjną w odniesieniu do warunków ludzkich (tzn. ludzie nie spożywają etanolu z głodu lub pragnienia). Stewart i Grupp, 1984; Gill i in., 1986; Linseman, 1987) lub nie mierzono BAL (np. Macdonall i Marcucella, 1979). Wreszcie, manipulacje genetyczne zostały wykorzystane do wytworzenia szczurów selektywnie hodowanych w celu uzyskania wysokiej preferencji alkoholowej na podstawie stałego dostępu do etanolu (np. szczury P preferujące alkohol; Murphy i in., 1986) lub ograniczonego dostępu do etanolu (np. szczury HARF spożywające duże ilości alkoholu; Lê i in., 2001). Szczury P wykazują binge-like wzory zachowań dobrowolnego picia alkoholu i osiągają BAL przekraczające 0,08 g% w różnych warunkach dostępu do alkoholu (Murphy i in., 1986) i były szeroko wykorzystywane do badania genetycznych i neurobiologicznych mechanizmów alkoholizmu. Szczury HARF wydają się również osiągać poziom spożycia etanolu wystarczający do zakwalifikowania ich jako binge-like drinking (Lê et al., 2001).

W tym eksperymencie spożycie zarówno słodzonego alkoholu jak i supersachu było wyższe w sytuacji wyboru dwóch butelek niż w sytuacji operacyjnej, efekt ten można przypisać zwiększonej pracy (naciskanie dźwigni w porównaniu do picia z wylewki) wymaganej od szczurów do osiągnięcia tych rozwiązań podczas sesji operacyjnych. W obu eksperymentach zaobserwowano pewną oscylację w spożyciu alkoholu w czasie; jednakże spożycie supersac przez szczury kontrolne wykazywało ten sam wzorzec zmian w czasie. W obu eksperymentach zaobserwowano również silną korelację między spożyciem alkoholu a BALs, ale ciekawe jest to, że funkcja ta wykazuje znaczące przesunięcie w prawo u szczurów spożywających alkohol po dwóch butelkach w porównaniu do szczurów spożywających alkohol w sesji operacyjnej. Ta rozbieżność może być spowodowana różnym wpływem spożycia pokarmu na szybkość wchłaniania alkoholu w tych dwóch eksperymentach. Z perspektywy okołodobowej, szczury zazwyczaj spożywają najwięcej pokarmu podczas pierwszych 2-3 godzin cyklu ciemności, a następnie ponownie tuż przed końcem cyklu ciemności (Whishaw i Kolb, 2005). W eksperymentach 1 i 2 niniejszego badania sesje samopodawania miały miejsce w różnych punktach czasowych podczas cyklu ciemności. Mówiąc dokładniej, sesje samopodawania miały miejsce w połowie cyklu ciemnego w eksperymencie 1, ale na początku cyklu ciemnego w eksperymencie 2. Przypuszczalnie szczury w Eksperymencie 1 (pijące dwie butelki do wyboru) spożywały więcej pokarmu w godzinach poprzedzających sesje samopodawania w porównaniu ze szczurami w Eksperymencie 2 (reagującymi operacyjnie). Dlatego przesunięcie w prawo funkcji BAL versus spożycie u osób pijących alkohol z dwóch butelek do wyboru w porównaniu z osobami reagującymi na alkohol operacyjnie może wynikać z opóźnienia wchłaniania alkoholu, które występuje u zwierząt z pełnym żołądkiem (Goldberg, 1943).

Model ten łączy sacharynę i niskie stężenie glukozy w roztworze, który ma wysoką smakowitość u szczurów (Valenstein i in., 1967). Dodawanie substancji słodzących do roztworów etanolu w celu zwiększenia spożycia etanolu nie jest nową strategią eksperymentalną. Macdonall i Marcucella, 1979) lub pozbawienie wody (Hubbell i in., 1986; Reid i in., 1996; Gardell i in., 1997), lub brak zdefiniowanego kryterium BAL (Stewart i Grupp, 1984; Gill i in., 1986; Linseman, 1987; Sinclair i in., 1992). Chociaż manipulacje genetyczne były wykorzystywane do produkcji zwierząt, które niezawodnie i dobrowolnie spożywają duże ilości etanolu (np. zwierzęta HARF, Lê i wsp., 2001; szczury P, Murphy i wsp., 1986), selektywna hodowla nie jest praktycznym rozwiązaniem dla większości laboratoriów. Ponadto, istniejące linie szczurów cieszą się dużym popytem i mogą być trudne do zdobycia. Prezentowany model łączy w sobie wcześniej stosowaną strategię indukcji farmakologicznie znaczącego picia etanolu u szczurów z procedurą słodzenia (Valenstein i in., 1967), która wydaje się optymalizować spożycie etanolu przez szczury nieuzależnione od alkoholu.

Zaletą prezentowanej procedury jest zastosowanie jako procedury kontrolnej pojazdu aromatyzowanego (tj. supersacharyny) o pozytywnych właściwościach wzmacniających. Większość badań nad samopodawaniem etanolu pozwala szczurom na wybór pomiędzy niesłodzonym roztworem etanolu a wodą, gdzie woda jest jedynym alternatywnym środkiem wzmacniającym dostępnym do porównania spożycia. Taki projekt eksperymentalny ma pewne ograniczenia w testowaniu behawioralnej specyficzności kolejnych manipulacji farmakologicznych, ponieważ woda ma niewielką wartość wzmacniającą u szczurów nasyconych wodą. Oznacza to, że niska reakcja na wodę może wywołać efekt „podłogi” i utrudnić dyskusję na temat behawioralnej specyficzności działania leków. Ponadto, analizę danych dotyczących reakcji na wodę z ograniczonym dostępem komplikuje fakt, że szczury mają ciągły dostęp do wody podczas okresów nieeksperymentalnych, co przypuszczalnie skutkuje niższą wartością wzmocnienia dla wody podczas sesji eksperymentalnych; rzeczywiście, dostępność wody ma złożony wpływ na odpowiedź operacyjną dla różnych czynników wzmacniających (Freed i Mendelson, 1977; Johnson et al., 1991). Model zastosowany w niniejszej pracy bardziej sprzyja manipulacjom farmakologicznym, które tłumią pobór etanolu, ponieważ wpływ na pobór etanolu może być porównywany z wpływem na pobór alternatywnego, silnie wzmacniającego rozwiązania (tj. nośnika etanolu). Tak więc, wpływ manipulacji farmakologicznych na spożycie słodzonego roztworu etanolu, przy braku wpływu na supersacharynę, można trafniej nazwać „behawioralnie specyficznym”. Zabiegi, które wytwarzają uogólnione efekty tłumiące konsumpcję, nie są specyficzne dla etanolu, chociaż takie zmiany behawioralne mogą wynikać z wpływu leków na ścieżkę wzmocnienia wspólną zarówno dla etanolu, jak i naturalnych wzmacniaczy.

Innym ważnym punktem jest różnica w poziomie spożycia między słodzonym etanolem a supersacharyną w tym badaniu. Szczury spożywają znacznie więcej samej supersacharyny niż supersacharyny i etanolu. Ten aspekt procedury, jednakże, wykazuje również wiarygodność w odniesieniu do warunków ludzkich. Szczury i ludzie, mając wybór pomiędzy słodkimi roztworami zawierającymi i niezawierającymi etanolu, generalnie preferują roztwory niezawierające etanolu, ponieważ etanol ma awersyjne właściwości smakowe u obu gatunków (Myers i Ewing, 1980; Shoaib i Almeida, 1996). Nie umniejsza to jednak znaczenia spożywania etanolu przez ludzi i szczury, zwłaszcza gdy jest on spożywany w ramach patologicznych zachowań (np. binge drinking). To znaczy, nadmierne lub szkodliwe wzorce konsumpcji słodzonego etanolu nie są mniej istotne przez fakt, że szczury i ludzie spożywają mniejszą całkowitą objętość tych roztworów niż słodzonych roztworów, które nie zawierają etanolu.

Odnosząc się do tego punktu, szczury P wykazują zwiększoną preferencję dla roztworów sacharyny w stosunku do ich odpowiedników nie preferujących, a także w stosunku do szczurów Wistar, udzielając wsparcia dla korelacji genetycznej między preferencją etanolu i preferencją sacharyny (Sinclair et al., 1992). Podobnie, szczury hodowane selektywnie w kierunku wysokiego spożycia sacharyny spożywają więcej niesłodzonego etanolu niż ich odpowiedniki o niskim spożyciu sacharyny (Dess i in., 1998). Należy jednak zauważyć, że szczury z hodowli outbred, które wykazują początkowo niską preferencję etanolu (w porównaniu z wodą i sacharyną), ostatecznie, przy przedłużonym dostępie, samoistnie podają ilości etanolu identyczne jak szczury rasy Wistar, które wykazują początkowo wysoką preferencję etanolu (Kampov-Polevoy i in., 1990).

Picie alkoholu w nadmiernych ilościach można uznać albo za fazę w rozwoju alkoholizmu, która poprzedza fizyczne i psychiczne uzależnienie od alkoholu (NIAAA, 2004), albo za odrębną jednostkę. W rezultacie osoby pijące w nadmiernych ilościach często nie wykazują somatycznych lub motywacyjnych oznak uzależnienia od alkoholu. Jednym z podejść do różnicowania zachowań i mechanizmów neuronalnych związanych z piciem alkoholu w nadmiernych ilościach i piciem wywołanym uzależnieniem jest badanie profilu leczenia różnymi środkami farmakologicznymi. Po ustabilizowaniu zachowań związanych z piciem przez zwierzęta w grupach pijących alkohol w upojeniu alkoholowym i kontrolnych grupach supresyjnych, grupy te były badane pod kątem wpływu różnych leków na zachowania związane z piciem.

Duloksetyna jest SSNRI stosowanym u ludzi w leczeniu dużej depresji, bólu spowodowanego obwodową neuropatią cukrzycową i wysiłkowego nietrzymania moczu (Westanmo i in., 2005). Selektywne inhibitory wychwytu zwrotnego serotoniny hamują nieuzależnione picie alkoholu u szczurów (Gill i Amit, 1989) i picie problemowe we wczesnym stadium u ludzi (Naranjo i Sellers, 1989), ale nie picie alkoholu przez alkoholików w późniejszym stadium (Kabel i Petty, 1996). Ponadto, niskie funkcjonowanie serotoniny u ludzi jest od dawna związane z impulsywnością i predyspozycją do uzależnienia od alkoholu (Linnoila i in., 1994). W obecnym badaniu duloksetyna wykazywała zróżnicowane działanie w zależności od modelu picia: w sytuacji wyboru dwóch butelek, duloksetyna w sposób zależny od dawki hamowała picie alkoholu w sposób przypominający upijanie się, ale nie wpływała na picie supersaku, natomiast w sytuacji operacyjnej duloksetyna hamowała reakcje zarówno na alkohol, jak i supersak. Ponieważ donoszono, że niektóre selektywne inhibitory wychwytu zwrotnego serotoniny mają działanie anorektyczne u szczurów (Gill i Amit, 1989), można by twierdzić, że duloksetyna hamowała spożycie alkoholu ze względu na jego wartość kaloryczną. Duloksetyna nie miała jednak wpływu na spożycie supersamogonu przez osoby pijące dwie butelki do wyboru, co wskazuje, że jej działania prawdopodobnie nie można przypisać żadnemu potencjalnemu działaniu anorektycznemu. Nie jest jasne, dlaczego duloksetyna tłumiła picie supersaków w sytuacji operacyjnej, a nie w sytuacji wyboru dwóch butelek, ale jedną z hipotez może być wymóg pracy dla operacyjnego samopodawania. Ten efekt wymogu pracy może przejawiać się dzięki właściwościom lokomotorycznym lub motywacyjnym leku, chociaż wyjaśnienie lokomotoryczne jest mało prawdopodobne, ponieważ duloksetyna nie wydaje się wpływać na aktywność u szczurów (Brocco i in., 2002).

Naltrekson jest nieselektywnym antagonistą opioidowym stosowanym klinicznie w leczeniu alkoholizmu. Od dawna wiadomo, że naltrekson hamuje picie alkoholu przez szczury (np. Altshuler i in., 1980; Reid i Hunter, 1984; Walker i Koob, 2007), a efekt ten jest wyolbrzymiony u selektywnie hodowanych szczurów sardyńskich preferujących alkohol (sP Sabino i in., 2006). W obecnym badaniu bardzo niska dawka (50 μg/kg) naltreksonu hamowała picie alkoholu podobne do picia w upojeniu alkoholowym, podczas gdy trzykrotnie wyższa dawka była wymagana do zmniejszenia spożycia supersaków. Wyniki te są zgodne z wcześniejszymi ustaleniami, że wysokie dawki naltreksonu (5-10 mg/kg; Reid i in., 1996; Gardell i in., 1997) tłumią spożycie słodzonego roztworu alkoholu. Zwiększona wrażliwość picia alkoholu w stylu binge-like na supresyjne działanie naltreksonu jest porównywalna ze zdolnością bardzo niskiej dawki naltreksonu (50 μg/kg) do supresji picia alkoholu przez szczury sP (Sabino i in., 2006). Niska dawka naltreksonu (100 μg/kg) również hamuje reakcję operacyjną na niesłodzony alkohol u nieuzależnionych szczurów Wistar, ale naltrekson jest znacznie mniej skuteczny u szczurów uzależnionych od alkoholu, ponieważ do zahamowania reakcji operacyjnej na alkohol u tych szczurów wymagana jest znacznie wyższa dawka (500 μg/kg) (Walker i Koob, 2007). Łącznie wyniki te wskazują, że naltrekson jest bardziej skuteczny w tłumieniu nadmiernego picia alkoholu przypominającego binge niż nadmiernego picia związanego z uzależnieniem od alkoholu.

Zdolność naltreksonu do tłumienia konsumpcji sacharozy w obecnym badaniu jest zgodna z innymi doniesieniami, w których naltrekson blokował rozwój preferencji dla diety sacharozowej (Levine i in., 2002) i konsumpcji roztworu sacharyny (Goodwin i in., 2001). Wyniki te są zgodne z hipotezą, że blokada receptorów opioidowych przez naltrekson w wyższych dawkach blokuje pozytywne efekty wzmacniające zarówno naturalnych, jak i narkotykowych czynników wzmacniających.

Uważa się, że pozapodwzgórzowe systemy CRF są zaburzone podczas przechodzenia w uzależnienie od alkoholu i stanowią ważny czynnik w późniejszym nawrocie picia alkoholu (Koob, 2003). MPZP jest antagonistą CRF, który skutecznie blokuje receptory CRF1 (George i in., 2007; Specio i in., 2007). Wcześniejsze ustalenia z tego laboratorium wskazują, że analog ten hamuje operacyjną reakcję na alkohol u zależnych, ale nie niezależnych szczurów rasy Wistar (Richardson i in., 2007). W obecnym badaniu MPZP nie wpłynęła na picie alkoholu w sposób przypominający binge lub picie supersac, ale zaobserwowano istotny liniowy trend wzrostowy dawki na picie alkoholu. Wynik ten jest zgodny z hipotezą, że aktywacja pozapodwzgórzowych układów CRF jest bardziej zaangażowana w picie alkoholu motywowane negatywnymi właściwościami wzmacniającymi narkotyku (tj. picie wywołane uzależnieniem), ale nie w picie motywowane pozytywnymi efektami wzmacniającymi narkotyku (tj. picie alkoholu w stylu binge-like i picie alkoholu nieuzależnione; Koob, 2003). Zgodnie z tą koncepcją u myszy pozbawionych receptora CRF1 zaobserwowano, że piją one więcej alkoholu niż osobniki typu dzikiego (Sillaber i in., 2002), ale u myszy pozbawionych receptora CRF1 nie obserwuje się wywołanego uzależnieniem wzrostu spożycia alkoholu, który obserwuje się u osobników typu dzikiego (Chu i in., 2007). Pozostaje do ustalenia, czy długotrwałe picie typu „binge” w modelu takim jak zastosowany tutaj jest w stanie ostatecznie wywołać objawy motywacyjne związane z uzależnieniem od alkoholu.

Jest mało prawdopodobne, że efekty farmakologiczne obserwowane w obecnym badaniu wynikają z nieswoistych efektów farmakologicznych (np. aktywność, wrażliwość na smak, pragnienie, głód). Naltrekson hamuje pobieranie wody wywołane wstrzyknięciem angiotensyny II w dawkach podobnych do tych stosowanych w obecnym badaniu (Ruegg i in., 1994). Brak wpływu naltreksonu na pobór wody przez jakąkolwiek grupę w obecnym badaniu wskazuje jednak, że obserwowana supresja rozwiązań eksperymentalnych nie była spowodowana nieswoistymi efektami pragnienia. Naltrekson podawany ogólnoustrojowo również hamuje przyjmowanie pokarmu (Hobbs i in., 1994), a antagoniści opioidowi zwykle tłumią aktywność lokomotoryczną (Leventhal i in., 1996), ale efekty te występują przy dawkach znacznie wyższych niż te stosowane w obecnym badaniu. Duloksetyna hamuje aktywność lokomotoryczną (Bymaster et al., 2005) i pobieranie pokarmu (Jackson et al., 1997) u gryzoni, a także może wpływać na ślinienie (Katoh et al., 1995), ale efekty te występują przy dawkach znacznie wyższych (30-200 mg/kg) niż te stosowane w obecnym badaniu. W porównaniu z naltreksonem i duloksetyną, mniej wiadomo o niespecyficznych behawioralnych efektach MPZP. MPZP hamuje zachowania lękopodobne i picie alkoholu wywołane uzależnieniem (Richardson i in., 2007). Mózgowe układy CRF są zaangażowane w zachowania związane z karmieniem (Zorrilla i in., 2003), ale efekty te są prawdopodobnie mediowane przez receptory CRF2 (Ohata i in., 2002; Cottone i in., 2007). Antagoniści receptora CRF1 mogą być zdolni do tłumienia aktywności lokomotorycznej (Ohata i in., 2002), ale ten efekt prawdopodobnie nie zmienił zachowania w tym badaniu, ponieważ MPZP spowodowała albo wzrost, albo brak wpływu na picie w różnych grupach binge.

Podsumowując, w przypadku braku pokarmu lub pozbawienia wody, szczury spożywały alkohol dobrowolnie i doustnie w ilościach wystarczających do wytworzenia BALs, które definiują picie alkoholu w binge u ludzi. Ten model binge-like jest bardzo wrażliwy na związki, które tłumią picie poprzez mechanizmy opioidergiczne (naltrekson) i serotoninergiczne (duloksetyna), ale nie jest wrażliwy na związki, które tłumią picie poprzez zmniejszenie aktywności CRF. Zwierzęce modele binge-podobnego picia alkoholu będą cenne w ocenie motywacyjnych aspektów i neuronalnych konsekwencji przeduzależnieniowych zachowań związanych z ciężkim piciem alkoholu. Różne profile związków, które wpływają na picie alkoholu w stanie upojenia alkoholowego w porównaniu z piciem wywołanym uzależnieniem, powinny przyspieszyć wysiłki zmierzające do opracowania potencjalnych farmakoterapeutyków dla subpopulacji osób nadużywających alkoholu i alkoholików (Egli, 2005).

.