PMC

Discussione

Gli attuali esperimenti hanno esaminato gli effetti della somministrazione acuta del farmaco antiepilettico levetiracetam (LEV) sul consumo di alcol e saccarosio in due diverse procedure di accesso. Nel primo esperimento, utilizzando una procedura modificata “drinking-in-the-dark” (DID), topi separati hanno bevuto alcol o saccarosio da singole bottiglie che sono state presentate per quattro ore durante il picco circadiano di mangiare e bere ogni due giorni (Holstein et al., 2011). Questa procedura ha raggiunto assunzioni di alcol moderatamente elevate (circa 5 g/kg/4hr) che erano stabili nei giorni di test consecutivi ed erano simili tra gli individui. Dopo la prima ora di bevuta, il pretrattamento con levetiracetam ha aumentato l’assunzione di alcol rispetto al pretrattamento con soluzione salina. Dosi moderate di LEV (3 – 30 mg/kg) hanno avuto l’effetto maggiore, mentre la dose più alta testata (100 mg/kg) non ha aumentato l’assunzione di alcol. Nel secondo esperimento, utilizzando una procedura di accesso intermittente (IA), topi separati hanno bevuto da due bottiglie, una contenente alcol o saccarosio e l’altra contenente acqua, poste nella loro gabbia domestica per 24 ore ogni lunedì, mercoledì e venerdì (Hwa et al., 2011). In contrasto con i risultati dell’esperimento DID, il LEV ha diminuito l’assunzione di alcol nella procedura IA durante le prime quattro ore di accesso e durante l’intero periodo di accesso di 24 ore. In entrambi gli esperimenti DID e IA, il LEV non ha costantemente aumentato o diminuito l’assunzione di saccarosio, né il LEV ha influenzato l’assunzione di acqua misurata contemporaneamente durante la procedura IA. I risultati opposti delle due procedure sperimentali evidenziano l’importanza di confrontare gli effetti del farmaco su diversi modelli di accesso e assunzione di alcol.

Levetiracetam è approvato dalla U.S. Food and Drug Administration per il trattamento dell’epilessia, e ha sia una farmacocinetica favorevole che un modesto profilo di effetti collaterali (Sirsi e Safdieh, 2007). Per questo motivo, LEV ha un’ampia finestra terapeutica, e alti livelli sierici possono essere ottenuti in modo sicuro. Le dosi di LEV scelte per questo studio si avvicinano alla gamma di dosi basate sul peso usate per la prevenzione delle crisi nell’uomo, tipicamente 40-80 mg/kg/giorno. Studi clinici di LEV nei disturbi da uso di alcol riportano l’uso di dosi orali di 500-4500 mg al giorno (Mariani e Levin, 2008; Sarid-Segal et al., 2008; Muller et al., 2010; Muller et al., 2011), o 7-64 mg/kg/giorno in un adulto di 70 kg. LEV è praticamente inalterato dal metabolismo epatico (Perucca e Johannessen, 2003; Lacerda et al., 2006), e nello studio attuale un 10mg/kg i.p. LEV dose non ha influenzato BAC dopo sperimentatore-somministrato 1.0 g/kg di alcol p.g., rendendo improbabile che i cambiamenti nella farmacocinetica alcol può spiegare i nostri risultati comportamentali. Il LEV attraversa liberamente la barriera emato-encefalica, con concentrazioni sieriche di picco raggiunte entro 30 minuti dopo la somministrazione i.p. e un’emivita sierica tra 1 e 3 ore nei ratti e nei topi (Doheny et al., 1999; Benedetti et al, 2004) e 6-8 h nell’uomo, anche se la sua durata dell’attività anticonvulsivante nell’uomo è più lunga di quanto sarebbe previsto dalla sua farmacocinetica (Perucca e Johannessen, 2003), probabilmente a causa del sequestro di LEV nelle vescicole sinaptiche riciclate dove esercita il suo effetto attraverso l’inibizione del rilascio del glutammato vescicolare (Meehan et al., 2011).

Nel primo esperimento, la somministrazione acuta di LEV ha aumentato l’assunzione di alcol ma non ha influenzato l’assunzione di saccarosio in una procedura DID. La maggior parte dei trattamenti farmacologici che sono stati studiati sopprimono le abbuffate di alcol nei topi C57 (Sprow e Thiele, 2012) e solo alcuni, tra cui l’agonista del recettore GABAB baclofen, l’agonista del recettore dell’istamina H3 immepip, e l’agonista cannabinoide WIN 55-212,2 hanno dimostrato di aumentare l’assunzione di alcol in procedure simili (Moore et al., 2007; Linsenbardt e Boehm, 2009; Nuutinen et al., 2011). Sia l’istamina H3 (Osorio-Espinoza et al., 2011) che i recettori CB1 dei cannabinoidi (Huang et al., 2001) hanno dimostrato di agire come eterorecettori presinaptici che inibiscono il rilascio di glutammato nei gangli della base, suggerendo che LEV, che inibisce anche la neurotrasmissione eccitatoria nei circuiti motori limbici (Robinson et al., 2013), potrebbe agire in modo simile per aumentare l’assunzione di alcol nel programma di accesso DID. L’aumento del consumo di alcol dopo il trattamento con LEV nei topi C57 è anche coerente con la scoperta negli esseri umani che i bevitori moderati di alcol hanno aumentato la loro assunzione mentre ricevevano LEV (Mitchell et al., 2012).

Le quantità di alcol consumate nell’attuale procedura DID ogni giorno (circa 1,25 g/kg/h) erano leggermente inferiori a quelle riportate per altre varianti della procedura DID che sono tipicamente nell’intervallo di 1,75 g/kg/h (Rhodes et al., 2005; Sparta et al., 2008; Holstein et al., 2011). La manipolazione ripetuta e le iniezioni necessarie per il confronto all’interno dei soggetti potrebbero aver causato questo livello di assunzione un po’ più basso, poiché l’assunzione di alcol era più alta prima della manipolazione quotidiana e delle iniezioni a giorni alterni. Tuttavia, i livelli di alcol nel sangue si avvicinavano a 80 mg/dl in due ore, indicando che questa procedura ha prodotto livelli farmacologicamente rilevanti di assunzione di alcol.

È possibile che LEV abbia aumentato l’assunzione di alcol nei nostri esperimenti DID attenuando gli effetti soppressivi dei fattori di stress di manipolazione e iniezione. LEV ha dimostrato di ridurre il comportamento ansioso nell’elevated plus maze e nel test del conflitto di Vogel (Lamberty et al., 2002; Gower et al., 2003) e altri composti con effetti ansiolitici possono aumentare l’assunzione di alcol (Boyle et al., 1993; Sinnott et al., 2002). Tuttavia, poiché il LEV non ha influenzato l’assunzione di alcol nella prima ora del bere, il tempo più vicino al fattore di stress dell’iniezione, è più probabile che il LEV influenzi il bere attraverso un meccanismo diverso dalla riduzione dell’ansia.

L’effetto del LEV di aumentare il consumo di alcol nella procedura DID non era immediato. Piuttosto, LEV sembrava avere un effetto maggiore man mano che i topi bevevano più alcol nelle fasi successive della sessione di 4 ore. È improbabile che questo andamento temporale sia semplicemente il risultato di una lenta insorgenza dell’azione, in quanto LEV ha dimostrato di avere effetti rapidi sia sulle soglie convulsive in roditori colpiti da convulsioni (Gower et al., 1992), sia sugli effetti comportamentali dell’alcol e della cocaina somministrati dallo sperimentatore (Robinson et al., 2013). Il corso più lungo che osserviamo su DID può essere legato al fatto che la farmacodinamica di LEV può essere dipendente dall’attività. LEV attraversa rapidamente la barriera emato-encefalica (Tong e Patsalos, 2001), ma il suo accesso al sito di legame SV2A intravescicolare è limitato dalla frequenza e dalla durata dell’apertura vescicolare ai terminali presinaptici dei neuroni attivati al di sopra dei livelli di cottura basali (Yang e Rothman, 2009; Meehan et al., 2011). Il fatto che LEV ha aumentato l’assunzione di alcol solo dopo la prima ora di bere suggerisce che l’aumento dei livelli di alcol nel sangue potrebbe aver stimolato l’attività sufficiente nei circuiti motori limbici per consentire a LEV di accedere al suo sito di legame, influenzando così la neurotrasmissione e cambiando il comportamento. Abbiamo precedentemente dimostrato che simili concentrazioni assolute di alcol nel sangue durante la fase ascendente ma non quella discendente potenziano la stimolazione cerebrale elettrica di ricompensa (BSR) nei topi C57BL/6J (Fish et al., 2010).

Il godimento degli effetti farmacologici dell’alcol è ipotizzato per motivare il consumo di alcol negli esseri umani (Seevers, 1968), almeno inizialmente. I livelli di alcol consumati negli esperimenti attuali hanno dimostrato di attivare il circuito neurale mesocorticolimbico che media la ricompensa e il rinforzo (Imperato e Di Chiara, 1986; Williams-Hemby e Porrino, 1997), e di aumentare la sensibilità di queste vie di ricompensa del cervello alla stimolazione della ricompensa (Fish et al., 2010). Recenti esperimenti preclinici hanno dimostrato che il LEV può bloccare gli effetti potenzianti dell’alcol sull’autostimolazione intracranica e ridurre l’attività motoria stimolata dall’alcol, suggerendo che il LEV può impedire all’alcol di attivare questi circuiti motori limbici (Robinson et al., 2013). Nella procedura DID, i topi potrebbero quindi aver aumentato il loro consumo di alcol al fine di superare il blocco farmacologico della ricompensa dell’alcol e stabilire lo stato previsto di una maggiore ricompensa. Questa ipotesi è supportata da un sottogruppo di individui che bevono meno nello studio di Mitchell et al. (2012) che hanno riferito di aver bevuto più alcol perché si sentivano meno intossicati. Questa possibilità suggerisce cautela per la farmacoterapia progettata per bloccare gli effetti piacevoli dell’alcol nei bevitori moderati. Inoltre, sottolinea la necessità di studi preclinici e clinici per confrontare i trattamenti farmacologici attraverso diversi modelli di consumo di alcol.

Gli alti livelli di consumo di alcol raggiunti durante il programma di 24 ore di IA sono coerenti con quelli di Hwa et al. (2011), e l’escalation è stata osservata dopo la seconda settimana alla concentrazione di alcol del 20%, replicando anche i risultati di Melendez (2011) con accesso ogni giorno al 15% di alcol. In contrasto con i suoi effetti potenzianti sulla DID, LEV ha diminuito l’assunzione di alcol nei topi IA. Le dosi più basse (0.3, 3, e 10 mg/kg) hanno diminuito l’assunzione cumulativa di alcol nelle prime quattro ore, mentre le dosi più alte (30 e 100 mg/kg) erano senza effetti significativi. Rispetto all’iniezione con veicolo salino, nessuna di queste dosi ha influenzato significativamente il saccarosio o l’assunzione di acqua misurata contemporaneamente, indicando un effetto specifico sul consumo di alcol. La riduzione dell’assunzione di alcol era evidente all’inizio della sessione di 24 ore, suggerendo che l’attività neurale all’interno del circuito mesolimbico di ricompensa può essere stata sufficiente prima del momento della presentazione dell’alcol per LEV per ottenere l’accesso ai siti di legame SV2A. Il sostegno a questa idea viene da un recente studio che ha trovato elevati spari di cellule basali nel nucleo accumbens di ratti che bevono alcol su un programma intermittente piuttosto che continuo (Hopf et al., 2011).

Il consumo di alcol e la preferenza per l’alcol sono rimasti soppressi per tutta la sessione di 24 ore, suggerendo l’assenza di un rimbalzo nel consumo di alcol come LEV è stato escreto e che LEV non ha alterato l’assunzione complessiva di liquidi. Sorprendentemente, gli effetti di LEV sul consumo di alcol 24 ore e la preferenza alcolica approssimato un passo-funzione, come tutte le dosi LEV o incontrato o avvicinato differenze statisticamente significative dal veicolo salina. Va notato che, anche se il consumo di alcol è stato soppresso, i topi hanno ancora consumato quantità di alcol (circa 15 g/kg nel periodo di 24 ore) che sono più tipici dei topi che bevono alcol su un programma continuo (Hwa et al., 2011; Melendez, 2011). Questi dati suggeriscono che LEV potrebbe interferire con i meccanismi neurali e adattamenti impegnati dalla storia di 24-h accesso intermittente di alcol. Il fatto che la LEV abbia influenzato la DID in modo diverso dall’IA indica che la durata dell’accesso all’alcol (4 o 24 ore) può essere importante per determinare come la LEV influenza il consumo di alcol. L’accensione e l’aumento dell’attività glutamatergica risultante da cicli di forte consumo di alcol e di astinenza forzata è un meccanismo ipotetico attraente per gli effetti osservati dopo un accesso intermittente di 24 ore (Ballenger e Post, 1978; Kokka et al., 1993; Ulrichsen et al., 1995; Becker et al., 1997). A questo proposito, LEV può agire come altri composti che mirano al sistema del glutammato, come l’acamprosato, che si pensa di ridurre il consumo di alcol normalizzando l’attività neurale anormalmente elevata (Gass e Olive, 2008). L’elevata eccitabilità dei circuiti cerebrali di ricompensa al di sopra della normale attività basale dopo 24 ore di consumo di alcol (Hopf et al., 2011) può fornire un substrato su cui LEV può agire per inibire l’attività di queste vie motorie limbiche prima e più potente nella sessione di bere, con conseguente diminuzione del consumo di alcol IA. I livelli di SV2A hanno anche dimostrato di cambiare con l’attività convulsiva accesa e nell’epilessia cronica (van Vliet et al., 2009; Ohno et al., 2012) sollevando la possibilità che l’espressione di SV2A, il bersaglio farmacologico di LEV, potrebbe anche cambiare durante 24 ore di consumo intermittente di alcol per diversi giorni.

Una concentrazione relativamente bassa di saccarosio (0.5%) è stato utilizzato in questi esperimenti al fine di suscitare volumi comparabili di assunzione di alcol e saccarosio. Anche se i topi che bevevano saccarosio consumavano più fluido di quelli che bevevano alcol (1,2 ml di saccarosio contro 0,83 ml di alcol), entrambi gli aumenti e le diminuzioni indotti dalla droga nell’assunzione di saccarosio avrebbero potuto ancora essere rilevati. Future indagini con concentrazioni di saccarosio più elevate, come le concentrazioni del 10% utilizzate in studi precedenti (Sparta et al., 2008; Lowery et al., 2010), potrebbero verificare più direttamente se il LEV influisce sulla preferenza per le soluzioni dolci. Se LEV può aver alterato la tolleranza per un sapore amaro non è stato anche direttamente testato negli esperimenti attuali. Tuttavia, i risultati del nostro esperimento di IA sono contro la tolleranza di un gusto avverso, in quanto il LEV ha avuto l’effetto opposto, vale a dire, per diminuire l’assunzione di alcol.

Tre studi clinici controllati sull’efficacia del LEV per influenzare il consumo di alcol negli esseri umani non hanno trovato riduzioni significative nel consumo di alcol, e i nostri dati attuali che mostrano un aumento del consumo di DID in un modello preclinico sono coerenti con i risultati di Mitchell et al. (2012) in forti bevitori sociali. Tuttavia, i nostri dati attuali che mostrano una diminuzione del consumo di alcol nella procedura di 24 ore di IA in un modello murino non sono coerenti con i risultati di Richter et al. (2012) in alcolisti disintossicati o Fertig et al. (2012) in pazienti ambulatoriali alcoldipendenti in cerca di trattamento. Gli effetti differenziali di LEV sul consumo di alcol nei topi utilizzando le due diverse procedure di consumo di alcol suggeriscono che gli effetti di LEV sul consumo umano di alcol potrebbero anche essere specifici per gli individui che si impegnano in determinati modelli di bere, e non ci si può aspettare di produrre l’astinenza completa in un individuo che beve attivamente e pesantemente. Può anche aiutare a spiegare la discrepanza nei risultati positivi degli studi clinici sulla disintossicazione acuta dall’alcol, in cui il LEV può ancora avere un ruolo, e i risultati negativi degli studi clinici sulla riduzione a lungo termine del consumo di alcol o sul mantenimento della sobrietà. Dati i nostri risultati preclinici, potrebbe quindi essere prematuro classificare il LEV come una terapia fallita per l’alcolismo (Le Strat, 2012). La continua esplorazione preclinica di potenziali terapie farmacologiche può informare gli studi clinici identificando sottotipi di pazienti con disturbi da abuso di alcol in cui diverse farmacoterapie possono avere le maggiori probabilità di successo.