PMC

Diskussion

De nuværende eksperimenter undersøgte virkningerne af akut administration af det antiepileptiske lægemiddel levetiracetam (LEV) på alkohol- og saccharoseindtagelse ved to forskellige adgangsprocedurer. I det første eksperiment, der anvender en modificeret “drikke-i-mørket” (DID) procedure, drak separate mus enten alkohol eller saccharose fra enkeltflasker, der blev præsenteret i fire timer i løbet af det cirkadiske peak af spisning og drikke hver anden dag (Holstein et al., 2011). Denne procedure opnåede moderat højt alkoholindtag (ca. 5 g / kg / 4hr), der var stabilt på tværs af på hinanden følgende testdage og var ens mellem individer. Efter den første times drikkeri øgede levetiracetam-forbehandling alkoholindtaget i forhold til saltvandsforbehandling. Moderate LEV-doser (3 – 30 mg/kg) havde den største effekt, mens den højeste testede dosis (100 mg/kg) ikke øgede alkoholindtaget. I det andet forsøg, hvor der blev anvendt en intermitterende adgangsprocedure (IA), drak separate mus fra to flasker, hvoraf den ene indeholdt alkohol eller saccharose og den anden indeholdt vand, placeret i deres hjemmebur i 24 timer hver mandag, onsdag og fredag (Hwa et al., 2011). I modsætning til resultaterne af DID-eksperimentet mindskede LEV alkoholindtagelsen i IA-proceduren i de første fire timer af adgangen såvel som i hele 24-h adgangsperioden. I både DID- og IA-eksperimenter øgede eller reducerede LEV ikke konsekvent saccharoseindtagelse, og LEV påvirkede heller ikke vandindtagelse målt samtidig under IA-proceduren. De modsatrettede resultater fra de to eksperimentelle procedurer fremhæver vigtigheden af at sammenligne lægemiddelvirkninger på forskellige modeller for adgang til og indtagelse af alkohol.

Levetiracetam er godkendt af den amerikanske Food and Drug Administration til behandling af epilepsi og har både gunstig farmakokinetik og en beskeden bivirkningsprofil (Sirsi og Safdieh, 2007). På grund af dette har LEV et bredt terapeutisk vindue, og der kan opnås høje serumniveauer uden risiko. De LEV-doser, der er valgt til denne undersøgelse, svarer omtrent til de vægtbaserede doser, der anvendes til anfaldsforebyggelse hos mennesker, typisk 40-80 mg/kg/dag. Kliniske undersøgelser af LEV ved alkoholbrugsforstyrrelser rapporterer om anvendelse af orale doser på 500-4500 mg dagligt (Mariani og Levin, 2008; Sarid-Segal et al., 2008; Muller et al., 2010; Muller et al., 2011) eller 7-64 mg/kg/dag hos en voksen på 70 kg. LEV er stort set upåvirket af hepatisk metabolisme (Perucca og Johannessen, 2003; Lacerda et al., 2006), og i den aktuelle undersøgelse påvirkede en 10mg/kg i.p. LEV-dosis ikke BAC efter eksperimentator-administreret 1.0 g/kg alkohol p.g., hvilket gør det usandsynligt, at ændringer i alkoholfarmakokinetik kan forklare vores adfærdsresultater. LEV krydser blod-hjerne barrieren frit, med peak serumkoncentrationer opnået inden for 30 min efter i.p. administration og en serumhalveringstid på mellem 1 og 3 timer hos rotter og mus (Doheny et al., 1999; Benedetti et al., 2004) og 6-8 h hos mennesker, selv om dets varighed af antikonvulsiv aktivitet hos mennesker er længere end det ville blive forudsagt af dets farmakokinetik (Perucca og Johannessen, 2003), muligvis på grund af sekventering af LEV i genbrugte synaptiske vesikler, hvor det udøver sin virkning gennem hæmning af vesikulær glutamatfrigivelse (Meehan et al., 2011).

I det første eksperiment øgede akut LEV-administration alkoholindtagelse, men påvirkede ikke saccharoseindtagelse i en DID-procedure. De fleste farmakologiske behandlinger, der er blevet undersøgt, undertrykker binge-lignende alkoholindtag i C57-mus (Sprow og Thiele, 2012), og kun nogle få, herunder GABABAB-receptoragonisten baclofen, histamin H3-receptoragonisten immepip og cannabinoidagonisten WIN 55-212,2 har vist sig at øge alkoholindtaget i lignende procedurer (Moore et al., 2007; Linsenbardt og Boehm, 2009; Nuutinen et al., 2011). Både histamin H3 (Osorio-Espinoza et al., 2011) og cannabinoid CB1-receptorer (Huang et al., 2001) er blevet vist at virke som præsynaptiske heteroreceptorer, der hæmmer glutamatfrigivelse i basale ganglier, hvilket tyder på, at LEV, som også hæmmer excitatorisk neurotransmission i limbiske motoriske kredsløb (Robinson et al., 2013), kan virke på en lignende måde for at øge alkoholindtaget under DID-adgangsplanen. Det øgede alkoholindtag efter LEV-behandling i C57-mus er også i overensstemmelse med det fund hos mennesker, at moderate alkoholdrikkere øgede deres indtag, mens de modtog LEV (Mitchell et al., 2012).

Mængderne af alkohol, der forbruges i den nuværende hver anden dag DID-procedure (ca. 1.25 g / kg / h), var lidt mindre end dem, der er rapporteret for andre variationer af DID-proceduren, som typisk er i intervallet 1.75 g / kg / h (Rhodes et al., 2005; Sparta et al., 2008; Holstein et al., 2011). Den gentagne håndtering og injektioner, der er nødvendige for sammenligningen inden for forsøgspersoner, kan have forårsaget dette noget lavere indtag, da alkoholindtaget var højere, før den daglige håndtering og de daglige injektioner hver anden dag begyndte. Ikke desto mindre nærmede blodalkoholniveauerne sig 80 mg/dl i to timer, hvilket indikerer, at denne procedure producerede farmakologisk relevante niveauer af alkoholindtagelse.

Det er muligt, at LEV øgede alkoholindtagelsen i vores DID-forsøg ved at dæmpe de undertrykkende virkninger af håndterings- og injektionsstressorer. LEV har vist sig at reducere angstlignende adfærd i den forhøjede plus labyrint og Vogel-konflikttest (Lamberty et al., 2002; Gower et al., 2003), og andre forbindelser med anxiolytiske virkninger kan øge alkoholindtagelsen (Boyle et al., 1993; Sinnott et al., 2002). Da LEV imidlertid ikke påvirkede alkoholindtaget i den første time af drikkeriet, det tidspunkt, der ligger tættest på injektionsstressoren, er det mere sandsynligt, at LEV påvirker drikkeriet gennem en anden mekanisme end angstreduktion.

Effekten af LEV til at øge alkoholindtaget i DID-proceduren var ikke umiddelbar. Snarere syntes LEV at have en større effekt, efterhånden som musene drak mere alkohol i de senere faser af den 4-h-drikkende session. Det er usandsynligt, at dette tidsforløb simpelthen er resultatet af en langsom virkning, da LEV har vist sig at have hurtige virkninger på både anfaldstærskelværdier i anfaldsudløste gnavere (Gower et al., 1992) såvel som på de adfærdsmæssige virkninger af eksperimentatoradministreret alkohol og kokain (Robinson et al., 2013). Det længere tidsforløb, vi observerer på DID, kan være relateret til det faktum, at LEV’s farmakodynamik kan være aktivitetsafhængig. LEV krydser hurtigt blod-hjernebarrieren (Tong og Patsalos, 2001), men dets adgang til det intravesikulære SV2A-bindingssted er begrænset af frekvensen og varigheden af vesikulær åbning ved presynaptiske terminaler af neuroner, der aktiveres over basale fyringsniveauer (Yang og Rothman, 2009; Meehan et al., 2011). Den kendsgerning, at LEV kun øgede alkoholindtaget efter den første times drikkeri, tyder på, at stigende blodalkoholniveauer kunne have stimuleret tilstrækkelig aktivitet i limbiske motoriske kredsløb til at gøre det muligt for LEV at få adgang til sit bindingssted og derved påvirke neurotransmission og ændre adfærd. Vi har tidligere vist, at lignende absolutte blodalkoholkoncentrationer i den stigende, men ikke den faldende fase potentierer elektrisk hjernestimuleringsbelønning (BSR) i C57BL/6J-mus (Fish et al., 2010).

Nydelsen af de farmakologiske virkninger af alkohol er antaget at motivere alkoholdrikning hos mennesker (Seevers, 1968), i det mindste i begyndelsen. De niveauer af alkohol, der forbruges i de nuværende eksperimenter, har vist sig at aktivere det mesocorticolimbiske neurale kredsløb, der formidler belønning og forstærkning (Imperato og Di Chiara, 1986; Williams-Hemby og Porrino, 1997), og at øge følsomheden af disse belønningsveje i hjernen for belønning ved hjernestimulering (Fish et al., 2010). Nylige prækliniske eksperimenter har vist, at LEV kan blokere de potentierende virkninger af alkohol på intrakraniel selvstimulering og reducere alkoholstimuleret motorisk aktivitet, hvilket tyder på, at LEV kan forhindre alkohol i at aktivere disse limbiske motoriske kredsløb (Robinson et al., 2013). I DID-proceduren kan musene derfor have øget deres alkoholforbrug for at overvinde farmakologisk blokering af alkoholbelønning og etablere den forventede tilstand af øget belønning. Denne hypotese understøttes af en undergruppe af personer med lavere alkoholforbrug i Mitchell et al.s undersøgelse (2012), som rapporterede, at de drak mere alkohol, fordi de følte sig mindre berusede. Denne mulighed antyder forsigtighed for farmakoterapi, der er designet til at blokere de behagelige virkninger af alkohol hos moderate drikkere. Desuden understreger det behovet for både prækliniske og kliniske undersøgelser for at sammenligne lægemiddelbehandlinger på tværs af forskellige mønstre af alkoholforbrug.

De høje niveauer af alkoholforbrug, der blev opnået under 24-timers IA-skemaet, er i overensstemmelse med Hwa et al. (2011), og der blev observeret eskalering efter den anden uge ved alkoholkoncentrationen på 20 %, hvilket også replicerer resultaterne af Melendez (2011) med hver anden dag adgang til 15 % alkohol. I modsætning til dets potenserende virkninger på DID mindskede LEV alkoholindtaget i IA-musene. De lavere doser (0,3, 3 og 10 mg/kg) mindskede det kumulative alkoholindtag i de første fire timer, mens de højere doser (30 og 100 mg/kg) var uden signifikante virkninger. I forhold til indsprøjtning med saltvandsvæske havde ingen af disse doser signifikant indflydelse på saccharose eller samtidig målt vandindtag, hvilket indikerer en specifik virkning på alkoholindtagelse. Reduceret alkoholindtag var tydeligt tidligt i 24-h-sessionen, hvilket tyder på, at den neurale aktivitet inden for det mesolimbiske belønningskredsløb kan have været tilstrækkelig før tidspunktet for alkoholpræsentation til, at LEV kunne få adgang til SV2A-bindingssteder. Støtte til denne idé kommer fra en nylig undersøgelse, der finder forhøjet basal cellefyring i nucleus accumbens hos rotter, der drikker alkohol på en intermitterende snarere end en kontinuerlig tidsplan (Hopf et al., 2011).

Alkoholdrikning og alkoholpræference forblev undertrykt over hele 24-h-sessionen, hvilket tyder på fraværet af en rebound i alkoholforbruget, da LEV blev udskilt, og at LEV ikke ændrede det samlede væskeindtag. Overraskende nok nærmede virkningerne af LEV på 24-h alkoholindtagelse og alkoholpræference sig en trinfunktion, da alle LEV-doser enten opfyldte eller nærmede sig statistisk signifikante forskelle i forhold til saltvandsvæske. Det skal bemærkes, at selv om alkoholdrikning blev undertrykt, indtog musene stadig mængder af alkohol (ca. 15 g / kg i løbet af 24-h-perioden), der er mere typiske for mus, der drikker alkohol på en kontinuerlig tidsplan (Hwa et al., 2011; Melendez, 2011). Disse data tyder på, at LEV kan forstyrre de neurale mekanismer og tilpasninger, der er engageret af historien om 24-h intermitterende alkoholadgang. At LEV påvirkede DID anderledes end IA indikerer, at varigheden af alkoholadgang (4 vs. 24-h adgang) kan være vigtig for at bestemme, hvordan LEV påvirker alkoholforbruget. Kindling og øget glutamatergisk aktivitet som følge af cyklusser med stort alkoholforbrug og tvungen afholdenhed er en attraktiv hypotetisk mekanisme for de virkninger, der ses efter 24-h intermitterende adgang (Ballenger og Post, 1978; Kokka et al., 1993; Ulrichsen et al., 1995; Becker et al., 1997). I denne henseende kan LEV muligvis fungere som andre forbindelser, der er rettet mod glutamatsystemet, såsom acamprosat, som menes at reducere alkoholforbrug ved at normalisere unormalt forhøjet neural aktivitet (Gass og Olive, 2008). Forhøjet excitabilitet af hjernens belønningskredsløb over normal basal aktivitet efter 24-h alkoholindtagelse (Hopf et al., 2011) kan give et substrat, som LEV kan virke på for at hæmme aktiviteten af disse limbiske motoriske baner tidligere og mere potent i drikkesessionen, hvilket resulterer i nedsat IA-alkoholforbrug. SV2A-niveauer er også blevet vist at ændre sig med antændt anfaldsaktivitet og i kronisk epilepsi (van Vliet et al., 2009; Ohno et al., 2012), hvilket rejser muligheden for, at ekspression af SV2A, det farmakologiske mål for LEV, også kunne ændre sig under 24-h intermitterende alkoholindtagelse over flere dage.

En relativt lav saccharosekoncentration (0.5%) blev anvendt i disse eksperimenter med det formål at fremkalde sammenlignelige mængder af alkohol- og saccharoseindtag. Selv om de saccharosedrikkende mus indtog mere væske end de alkoholdrikkende mus (1,2 ml saccharose vs. 0,83 ml alkohol), kunne både lægemiddelinducerede stigninger og fald i saccharoseindtaget stadig være blevet påvist. Fremtidige undersøgelser med højere saccharosekoncentrationer, såsom de 10%-koncentrationer, der er anvendt i tidligere undersøgelser (Sparta et al., 2008; Lowery et al., 2010), kunne mere direkte teste, om LEV påvirker præferencen for søde opløsninger. Hvorvidt LEV kan have ændret tolerancen for en bitter smag blev heller ikke direkte testet i de nuværende eksperimenter. Resultaterne af vores IA-eksperiment taler imidlertid imod tolerance af en aversiv smag, da LEV havde den modsatte effekt, nemlig at mindske alkoholindtaget.

Tre kontrollerede kliniske forsøg om LEV’s effektivitet til at påvirke alkoholindtaget hos mennesker har ikke fundet signifikante reduktioner i alkoholindtaget, og vores nuværende data, der viser en stigning i DID-drikkeri i en præklinisk model, er i overensstemmelse med resultaterne af Mitchell et al. (2012) i tunge sociale drikkere. Vores nuværende data, der viser et nedsat alkoholforbrug i 24-h IA-drikkeproceduren i en musemodel, er imidlertid ikke i overensstemmelse med resultaterne af Richter et al. (2012) hos afvænnede alkoholikere eller Fertig et al. (2012) hos behandlingssøgende, alkoholafhængige ambulante patienter. De differentielle virkninger af LEV på alkoholindtagelse i mus ved hjælp af de to forskellige alkoholindtagelsesprocedurer tyder på, at virkningerne af LEV på alkoholforbrug hos mennesker også kan være specifikke for personer, der engagerer sig i visse drikkemønstre, og kan ikke forventes at give fuldstændig afholdenhed hos en aktiv, stærkt drikkende person. Det kan også være med til at forklare uoverensstemmelsen mellem de positive resultater af kliniske undersøgelser af akut alkoholafvænning, hvor LEV stadig kan spille en rolle, og de negative resultater af kliniske undersøgelser af længerevarende reduktion af alkoholforbruget eller opretholdelse af ædruelighed. I betragtning af vores prækliniske resultater kan det derfor være for tidligt at kategorisere LEV som et mislykket terapeutisk middel mod alkoholisme (Le Strat, 2012). Fortsat præklinisk udforskning af potentielle lægemiddelterapier kan informere kliniske undersøgelser ved at identificere undertyper af patienter med alkoholmisbrugsforstyrrelser, hos hvem forskellige farmakoterapier kan have den største sandsynlighed for succes.