PMC

Diskussion

Denna serie experiment utformades för att utforska en råttmodell för binge-liknande alkoholkonsumtion och de neurofarmakologiska mekanismer som är involverade i denna typ av alkoholkonsumtion. Djur frivilligt och oralt självadministrerade mängder alkohol som var tillräckliga för att på ett tillförlitligt sätt producera BAL större än 0,08 g% efter 30-minuters självadministreringssessioner (val av två flaskor och operantsituationer) i avsaknad av mat- eller vattenbrist. Om dessa kriterier uppfylls kvalificerar sig denna djurmodell som en modell som är giltig för människans binge-drickande i enlighet med NIAAA:s definition. I den aktuella undersökningen konsumerade råttorna stora mängder alkohol och uppvisade farmakologiskt relevanta BAL efter en blygsam träningsperiod, vilket är en pragmatisk fördel med denna modell.

Andra djurmodeller för binge-liknande alkoholexponering är begränsade genom att de antingen är beroende av icke orala vägar för alkoholtillförsel, exponering genom påtvingad alkoholtillförsel eller selektiv uppfödning för hög alkoholpreferens. Binge-alkohol-exponeringsprocedurer som använder sig av påtvingad alkoholadministration som antingen är passiv (t.ex. upprepade intragastriska alkoholinfusioner administrerade av försöksledaren; Crews et al., 2000; Crews och Braun, 2003) eller aktiv (t.ex. boutdrickande via konsumtion av alkoholvätskediet som enda näringskälla; Fidler et al., 2006; N.W. Gilpin och G.F. Koob, opublicerade resultat), ger betydande neurobiologiska störningar som troligen är förknippade med beroendeinducerat drickande. Andra modeller för binge-liknande självadministrering av alkohol har använt vattenbrist (t.ex. Hubbell et al., 1986; Reid et al., 1996; Gardell et al., 1997) eller matbrist (t.ex. MacDonall och Marcucella, 1979; Falk och Tang, 1988) för att främja självadministrering av etanol under dagliga perioder med begränsad tillgång. Dessa konstruktioner är dock problematiska eftersom djuren i första hand motiveras av törst under självadministrationssessioner och kroppsviktsökningen bromsas eller blockeras helt med sådana förfaranden. Sammantaget har dessa modeller en svag konstruktionsvaliditet för det mänskliga tillståndet (dvs. människor konsumerar inte etanol för att de är hungriga eller törstiga). Andra studier har gett upphov till frivillig etanolkonsumtion hos råttor under sessioner med begränsad tillgång utan användning av någon av dessa manipulationer, men dessa studier gav antingen inte upphov till BAL (0,08 g%) som av NIAAA fastställts vara den definierande faktorn för binge-alkoholkonsumtion (t.ex. Stewart och Grupp, 1984; Gill et al., 1986; Linseman, 1987) eller så mättes BAL inte (t.ex. Macdonall och Marcucella, 1979). Slutligen har genetiska manipulationer använts för att producera råttor som selektivt avlats för hög alkoholpreferens baserat på antingen etanolintag med kontinuerlig tillgång (t.ex. alkoholprefererande P-råttor; Murphy et al., 1986) eller etanolintag med begränsad tillgång (t.ex. HARF-råttor med hög alkoholkonsumtion; Lê et al., 2001). P-råttor uppvisar binge-liknande mönster av frivilligt alkoholdrickande beteende och uppnår BAL som överstiger 0,08 g% under en mängd olika villkor för tillgång till alkohol (Murphy et al., 1986) och har använts i stor utsträckning för att studera genetiska och neurobiologiska mekanismer för alkoholism. HARF-råttor verkar också uppnå etanolintagsnivåer som är tillräckliga för att kvalificera sig som binge-liknande drickande (Lê et al., 2001).

I det här experimentet tenderade intaget av både sötad alkohol och supersac att vara högre i situationen med val av två flaskor än i operantsituationen, en effekt som kan bero på det ökade arbete (att trycka på en spak jämfört med att dricka från pipan) som krävdes av råttorna för att uppnå dessa lösningar under operantsessionerna. I båda experimenten fanns det en viss oscillation i alkoholintaget över tiden; dock uppvisade kontrollråttornas supersacintag samma förändringsmönster över tiden. I båda experimenten fanns det också en stark korrelation mellan alkoholintag och BAL, men det är märkligt att denna funktion uppvisar en betydande förskjutning åt höger hos råttor med alkoholintag vid val av två flaskor jämfört med råttor med alkoholintag vid operativ användning. Denna diskrepans kan bero på att födointaget bidrar olika mycket till alkoholabsorptionen i de två experimenten. Ur ett cirkadiskt perspektiv konsumerar råttor vanligtvis mest mat under de första 2-3 timmarna av den mörka cykeln och sedan igen strax före slutet av den mörka cykeln (Whishaw och Kolb, 2005). I experiment 1 och 2 i den aktuella undersökningen skedde självadministreringstillfällen vid olika tidpunkter under den mörka cykeln. Mer specifikt inträffade självadministreringstillfällen under mitten av den mörka cykeln i experiment 1, men i början av den mörka cykeln i experiment 2. Man kan anta att råttorna i experiment 1 (som dricker två flaskor) konsumerade mer mat under timmarna före självadministrationssessionerna jämfört med råttorna i experiment 2 (som reagerar på operanter). Därför kan förskjutningen åt höger i BAL kontra intagsfunktionen hos de som dricker alkohol med två flaskor som alternativ jämfört med de som reagerar på operant alkohol bero på den fördröjning av alkoholabsorptionen som sker hos djur med full mage (Goldberg, 1943).

Denna modell kombinerar sackarin och låga glukoskoncentrationer i en lösning som har visat sig ha hög smaklighet hos råttor (Valenstein et al., 1967). Att tillsätta sötningsmedel till etanollösningar för att åstadkomma ett högre etanolintag är ingen ny experimentell strategi. Vissa av nackdelarna med tidigare förfaranden kringgås dock i den nuvarande modellen, t.ex. behovet av matbrist (t.ex. Macdonall och Marcucella, 1979) eller vattenbrist (t.ex. Hubbell m.fl., 1986; Reid m.fl., 1996; Gardell m.fl., 1997), eller avsaknaden av ett definierat BAL-kriterium (t.ex. Stewart och Grupp, 1984; Gill m.fl., 1986; Linseman, 1987; Sinclair m.fl., 1992). Även om genetiska manipulationer har använts för att producera djur som tillförlitligt och frivilligt konsumerar stora mängder etanol (t.ex. HARF-djur, Lê et al., 2001; P-råttor, Murphy et al., 1986), är selektiv avel inte en praktisk lösning för de flesta laboratorier. Dessutom är befintliga råttlinjer mycket efterfrågade och kan vara svåra att få tag på. Den modell som presenteras här kombinerar en tidigare använd strategi för induktion av farmakologiskt meningsfullt etanoldrickande hos råttor med ett sötningsförfarande (Valenstein et al., 1967) som tycks optimera etanolkonsumtionen hos icke-alkoholberoende råttor.

Att använda ett smaksatt vehikel (dvs. supersackarin) med positiva förstärkande egenskaper som ett kontrollförfarande är en fördel med det nuvarande förfarandet. Majoriteten av etanol självadministreringsstudier ger råttorna möjlighet att välja mellan en osötad etanollösning och vatten, där vatten är den enda alternativa förstärkare som finns tillgänglig för intagsjämförelser. En sådan experimentell utformning har vissa begränsningar när det gäller att testa beteendespecificiteten hos efterföljande farmakologiska manipulationer, eftersom vatten har ett litet förstärkande värde hos vattensatta råttor. Det vill säga, ett lågt vattenrespons kan ge en golveffekt och göra det svårt att diskutera beteendespecificiteten hos läkemedelseffekter. Dessutom kompliceras analysen av data om vattenrespons med begränsad tillgång till vatten av det faktum att råttorna har kontinuerlig tillgång till vatten under de icke-experimentella perioderna, vilket förmodligen resulterar i ett lägre förstärkningsvärde för vatten under de experimentella sessionerna; i själva verket har tillgången till vatten komplexa effekter på operant respons för en mängd olika förstärkare (Freed och Mendelson, 1977; Johnson et al., 1991). Den modell som används här lämpar sig bättre för farmakologiska manipulationer som dämpar etanolintaget eftersom effekterna på etanolintaget kan jämföras med effekterna på intaget av en alternativ lösning med hög förstärkning (dvs. etanolfordonet). Effekter av farmakologiska manipulationer på intaget av sötad etanollösning i avsaknad av effekter på supersackarin kan därför mer träffande kallas ”beteendespecifika”. Behandlingar som ger generella undertryckande effekter på konsumtionen saknar specificitet för etanol, även om sådana beteendeförändringar kan bero på läkemedelseffekter på en förstärkningsväg som är gemensam för både etanol och naturliga förstärkare.

En annan viktig punkt att ta upp är skillnaden i intagningsnivåer mellan sötad etanol och supersackarin i denna undersökning. Råttor konsumerar betydligt mer supersackarin ensamt än supersackarin plus etanol. Denna aspekt av förfarandet uppvisar dock också en validitet i förhållande till människan. Råttor och människor, som får välja mellan söta lösningar som innehåller och inte innehåller etanol, föredrar i allmänhet lösningar som inte innehåller etanol eftersom etanol har aversiva smakegenskaper hos båda arterna (Myers och Ewing, 1980; Shoaib och Almeida, 1996). Detta minskar dock inte betydelsen av etanolkonsumtion hos samma människor och råttor, särskilt när etanol konsumeras i ett patologiskt beteendemönster (t.ex. binge drinking). Det vill säga, överdrivna eller skadliga konsumtionsmönster av sötad etanol blir inte mindre relevanta av det faktum att råttor och människor konsumerar mindre total volym av dessa lösningar än vad de gör av sötade lösningar som inte innehåller etanol.

I samband med detta uppvisar P-råttor en ökad preferens för sackarinlösningar i förhållande till sina icke prefererande motsvarigheter och även i förhållande till frilevande Wistar-råttor, vilket ger stöd för ett genetiskt samband mellan etanolpreferens och sackarinpreferens (Sinclair et al, 1992). På samma sätt konsumerar råttor som selektivt avlats för hög sackarinkonsumtion mer osötad etanol än deras motsvarigheter med låg sackarinkonsumtion (Dess et al., 1998). Det bör dock noteras att avelsråttor som visar en initial låg preferens för etanol (jämfört med både vatten och sackarin) så småningom, om de får långvarig tillgång, självadministrerar mängder etanol som är identiska med Wistar-råttor som visar en initial hög preferens för etanol (Kampov-Polevoy et al., 1990).

Binge alkoholkonsumtion kan antingen betraktas som en fas i utvecklingen av alkoholism som föregår fysiskt och psykologiskt alkoholberoende (NIAAA, 2004) eller som en separat enhet. Som ett resultat av detta uppvisar binge-alkoholdrickare ofta inte somatiska eller motiverande tecken på alkoholberoende. Ett tillvägagångssätt för att särskilja de beteenden och neurala mekanismer som är förknippade med binge-liknande alkoholdrickande och beroendeinducerat drickande är att undersöka en profil av behandling med olika farmakologiska medel. Efter stabilisering av dryckesbeteendet hos djuren i alkoholbinge-grupperna och supersakskontrollerna testades grupperna för effekterna av olika läkemedel på dryckesbeteendet.

Duloxetin är en SSNRI som används hos människor för att behandla svår depression, smärta från diabetisk perifer neuropati och ansträngningsurininkontinens (Westanmo et al., 2005). Selektiva serotoninåterupptagshämmare undertrycker icke-beroende alkoholkonsumtion hos råttor (Gill och Amit, 1989) och problematiskt drickande i ett tidigt skede hos människor (Naranjo och Sellers, 1989), men inte drickande hos alkoholister i ett senare skede hos människor (Kabel och Petty, 1996). Dessutom har låg serotoninfunktion hos människor länge förknippats med impulsivitet och en benägenhet för alkoholberoende (Linnoila et al., 1994). I den aktuella undersökningen uppvisade duloxetin olika effekter baserat på dryckesmodellen: i en valsituation med två flaskor undertryckte duloxetin dosberoende alkoholbinge-liknande drickande, men påverkade inte supersac-drickande, medan duloxetin i en operantsituation undertryckte respons för både alkohol och supersac. Eftersom vissa selektiva serotoninåterupptagshämmare har rapporterats ha anorexiska effekter på råttor (Gill och Amit, 1989), kan man hävda att duloxetin minskade intaget av alkohol på grund av dess kalorivärde. Duloxetin påverkade dock inte superaccinintaget hos personer som dricker två flaskor, vilket tyder på att dess effekter sannolikt inte kan tillskrivas någon potentiell anorexisk verkan. Det är inte klart varför duloxetin undertryckte supersac-drickandet i en operantsituation och inte i en situation med två flaskor att välja, men en hypotes skulle kunna vara arbetskravet för operant självadministrering. Denna effekt av arbetskravet kan manifestera sig på grund av lokomotoriska eller motiverande egenskaper hos läkemedlet, även om den lokomotoriska förklaringen är osannolik eftersom duloxetin inte verkar påverka aktiviteten hos råttor (Brocco et al., 2002).

Naltrexon är en icke-selektiv opioidantagonist som används kliniskt vid behandling av alkoholism. Naltrexon har länge varit känt för att undertrycka alkoholdrickande hos råttor (t.ex. Altshuler et al., 1980; Reid och Hunter, 1984; Walker och Koob, 2007), och denna effekt är överdriven hos selektivt uppfödda sardinska alkoholprefererande (sP Sabino et al., 2006) råttor. I den aktuella undersökningen undertryckte en mycket låg dos (50 μg/kg) naltrexon det binge-liknande alkoholbruket, medan det krävdes en tre gånger högre dos för att minska supersakskonsumtionen. Dessa resultat överensstämmer med tidigare resultat som visar att höga doser naltrexon (5-10 mg/kg; Reid et al., 1996; Gardell et al., 1997) dämpar konsumtionen av en sötad alkohollösning . Den ökade känsligheten för binge-liknande alkoholkonsumtion för de undertryckande effekterna av naltrexon är jämförbar med förmågan hos en mycket låg naltrexondos (50 μg/kg) att undertrycka alkoholkonsumtion hos sP-råttor (Sabino et al., 2006). En låg naltrexondos (100 μg/kg) undertrycker också operant respons för osötad alkohol hos icke beroende Wistar-råttor, men naltrexon är betydligt mindre effektivt hos alkoholberoende råttor eftersom det krävs en betydligt högre dos (500 μg/kg) för att undertrycka operant alkoholrespons hos dessa råttor (Walker och Koob, 2007). Tillsammans tyder dessa resultat på att naltrexon är mer effektivt för att undertrycka överdrivet binge-liknande alkoholkonsumtion än överdrivet drickande relaterat till alkoholberoende.

Förmågan hos naltrexon att undertrycka konsumtion av sackarin i den aktuella undersökningen stämmer överens med andra rapporter där naltrexon blockerade utvecklingen av preferens för en sackarosdiet (Levine et al., 2002) och konsumtion av sackarinlösning (Goodwin et al., 2001). Dessa resultat stämmer överens med hypotesen att blockering av opioidreceptorer med naltrexon i högre doser blockerar de positiva förstärkningseffekterna av både naturliga och drogförstärkare.

Extra-hypotalamiska CRF-system tros vara störda under övergången till alkoholberoende och vara en viktig faktor för efterföljande återfall i alkoholbruk (Koob, 2003). MPZP är en CRF-antagonist som effektivt blockerar CRF1-receptorer (George et al., 2007; Specio et al., 2007). Tidigare resultat från detta laboratorium visar att denna analog dämpar operant alkoholreaktion hos beroende men inte icke beroende Wistar-råttor (Richardson et al., 2007). I den aktuella undersökningen påverkade MPZP inte alkoholens binge-liknande drickande eller supersaksdrickande, men det fanns en signifikant uppåtgående linjär trend av dosen på alkoholdrickandet. Detta resultat stämmer överens med hypotesen att aktiveringen av extra-hypotalamiska CRF-system är mer involverad i alkoholdrickande som motiveras av drogens negativa förstärkande egenskaper (dvs. beroendeinducerat drickande), men inte drickande som motiveras av drogens positiva förstärkande effekter (dvs. binge-liknande alkoholdrickande och icke-beroende alkoholdrickande; Koob, 2003). I överensstämmelse med denna föreställning har icke-beroende CRF1-receptorknockoutmöss observerats dricka mer alkohol än vildtypkontroller (Sillaber et al., 2002), men CRF1-receptorknockoutmöss uppvisar inte de beroendeinducerade ökningar av alkoholdrickande som observerats hos vildtypkontroller (Chu et al., 2007). Det återstår att avgöra om långvarigt binge-liknande drickande i en modell som den som använts här kan ge upphov till de motivationssymtom som är förknippade med alkoholberoende så småningom.

Det är osannolikt att de läkemedelseffekter som observerats i den aktuella undersökningen beror på ospecifika läkemedelseffekter (t.ex. aktivitet, smakkänslighet, törst, hunger). Naltrexon undertrycker vattenintag inducerat av angiotensin II-injektion vid doser som liknar dem som användes i denna undersökning (Ruegg et al., 1994). Avsaknaden av effekter av naltrexon på vattenintag hos någon grupp i den aktuella undersökningen tyder dock på att det observerade undertrycket av experimentella lösningar inte berodde på ospecifika törsteffekter. Systemiskt administrerat naltrexon undertrycker också födointag (Hobbs et al., 1994), och opioidantagonister undertrycker vanligtvis lokomotorisk aktivitet (Leventhal et al., 1996), men dessa effekter uppträder vid doser som är betydligt högre än de som användes i den aktuella undersökningen. Duloxetin dämpar lokomotorisk aktivitet (Bymaster et al., 2005) och födointag (Jackson et al., 1997) hos gnagare och kan även påverka salivationen (Katoh et al., 1995), men dessa effekter uppträder vid doser som är mycket högre (30-200 mg/kg) än de som användes i den aktuella undersökningen. I förhållande till naltrexon och duloxetin är mindre känt om ospecifika beteendeeffekter av MPZP. MPZP undertrycker ångestliknande beteende och beroendeinducerat alkoholbruk (Richardson et al., 2007). CRF-system i hjärnan är involverade i ätbeteende (Zorrilla et al., 2003), men dessa effekter förmedlas sannolikt av CRF2-receptorer (Ohata et al., 2002; Cottone et al., 2007). CRF1-receptorantagonister kan eventuellt undertrycka lokomotorisk aktivitet (Ohata et al., 2002), men denna effekt förändrade sannolikt inte beteendet i den här studien eftersom MPZP producerade antingen ökningar eller ingen effekt på drickandet i de olika binge-grupperna.

Sammanfattningsvis konsumerade råttor i avsaknad av mat- eller vattenbrist alkohol frivilligt och oralt i mängder som var tillräckliga för att producera BAL som definierar binge-drickande av alkohol hos människor. Denna binge-liknande modell är mycket känslig för föreningar som dämpar drickandet via opioiderga (naltrexon) och serotonerga (duloxetin) mekanismer, men inte känslig för föreningar som dämpar drickandet via minskad CRF-aktivitet. Djurmodeller av binge-liknande alkoholkonsumtion kommer att vara värdefulla för att bedöma de motiverande aspekterna och de neurala konsekvenserna av ett beteende med tungt alkoholkonsumtion som föregår ett beroende. De olika profilerna av föreningar som påverkar alkoholkonsumtion som liknar binge-like drickande jämfört med beroendeinducerat drickande bör främja ansträngningarna att utveckla potentiella farmakoterapeutiska läkemedel för subpopulationer av alkoholmissbrukare och alkoholister (Egli, 2005).