PMC

Discussion

W bieżących eksperymentach badano wpływ ostrego podawania leku przeciwpadaczkowego lewetyracetamu (LEV) na picie alkoholu i sacharozy w dwóch różnych procedurach dostępu. W pierwszym eksperymencie, stosując zmodyfikowaną procedurę „picia w ciemności” (DID), oddzielne myszy piły alkohol lub sacharozę z pojedynczych butelek, które były prezentowane przez cztery godziny podczas okołodobowego szczytu jedzenia i picia co drugi dzień (Holstein i in., 2011). Procedura ta pozwoliła uzyskać umiarkowanie wysokie spożycie alkoholu (około 5 g/kg/4h), które było stabilne przez kolejne dni testu i podobne u różnych osobników. Po pierwszej godzinie picia wstępne podawanie lewetyracetamu zwiększało spożycie alkoholu w porównaniu z podawaniem soli fizjologicznej. Umiarkowane dawki LEV (3 – 30 mg/kg) miały największy efekt, podczas gdy najwyższa testowana dawka (100 mg/kg) nie zwiększała spożycia alkoholu. W drugim eksperymencie, wykorzystującym procedurę przerywanego dostępu (IA), oddzielne myszy piły z dwóch butelek, jednej zawierającej alkohol lub sacharozę, a drugiej zawierającej wodę, umieszczonych w ich klatkach domowych na 24 h w każdy poniedziałek, środę i piątek (Hwa i in., 2011). W przeciwieństwie do wyników eksperymentu DID, LEV zmniejszał spożycie alkoholu w procedurze IA w ciągu pierwszych czterech godzin dostępu, jak również w ciągu całego 24-godzinnego okresu dostępu. Zarówno w eksperymencie DID, jak i IA, LEV nie zwiększał ani nie zmniejszał spożycia sacharozy, ani nie wpływał na spożycie wody mierzone równolegle podczas procedury IA. Przeciwstawne wyniki z dwóch procedur eksperymentalnych podkreślają znaczenie porównywania efektów leku na różnych modelach dostępu do alkoholu i spożycia.

Levetiracetam jest zatwierdzony przez U.S. Food and Drug Administration do leczenia padaczki i ma zarówno korzystną farmakokinetykę, jak i skromny profil skutków ubocznych (Sirsi i Safdieh, 2007). Z tego powodu LEV ma szerokie okno terapeutyczne, a wysokie stężenia w surowicy mogą być bezpiecznie uzyskane. Dawki LEV wybrane do tego badania są zbliżone do zakresu dawek zależnych od masy ciała stosowanych w zapobieganiu napadom drgawek u ludzi, zwykle 40-80 mg/kg/dobę. W badaniach klinicznych LEV w zaburzeniach związanych z używaniem alkoholu podawano doustne dawki 500-4500 mg dziennie (Mariani i Levin, 2008; Sarid-Segal i in., 2008; Muller i in., 2010; Muller i in., 2011), czyli 7-64 mg/kg/dobę u osoby dorosłej o masie ciała 70 kg. LEV praktycznie nie podlega metabolizmowi wątrobowemu (Perucca i Johannessen, 2003; Lacerda i in., 2006), a w bieżącym badaniu dawka 10mg/kg i.p. LEV nie miała wpływu na BAC po podaniu przez eksperymentatora 1,0 g/kg alkoholu p.g., co czyni mało prawdopodobnym, aby zmiany w farmakokinetyce alkoholu mogły tłumaczyć nasze wyniki behawioralne. LEV swobodnie przekracza barierę krew-mózg, ze szczytowym stężeniem w surowicy osiąganym w ciągu 30 min po podaniu i.p. i okresem półtrwania w surowicy między 1 a 3 h u szczurów i myszy (Doheny i wsp., 1999; Benedetti i wsp, 2004) i 6-8 h u ludzi, chociaż czas działania przeciwdrgawkowego u ludzi jest dłuższy niż wynikałoby to z jego farmakokinetyki (Perucca i Johannessen, 2003), prawdopodobnie z powodu sekwestracji LEV w przetworzonych pęcherzykach synaptycznych, gdzie wywiera on swoje działanie poprzez hamowanie pęcherzykowego uwalniania glutaminianu (Meehan i in., 2011).

W pierwszym eksperymencie ostre podanie LEV zwiększyło spożycie alkoholu, ale nie wpłynęło na spożycie sacharozy w procedurze DID. Większość badanych terapii farmakologicznych tłumi picie alkoholu podobne do picia binge u myszy C57 (Sprow i Thiele, 2012) i tylko w przypadku kilku z nich, w tym agonisty receptorów GABAB baklofen, agonisty receptorów histaminowych H3 immepip oraz agonisty kannabinoidów WIN 55-212,2 wykazano, że zwiększają one spożycie alkoholu w podobnych procedurach (Moore i in., 2007; Linsenbardt i Boehm, 2009; Nuutinen i in., 2011). Wykazano, że zarówno receptory histaminowe H3 (Osorio-Espinoza i in., 2011), jak i receptory kannabinoidowe CB1 (Huang i in., 2001) działają jako presynaptyczne heteroreceptory hamujące uwalnianie glutaminianu w zwojach podstawnych, co sugeruje, że LEV, który również hamuje neurotransmisję pobudzającą w limbicznych obwodach ruchowych (Robinson i in., 2013), może działać w podobny sposób, zwiększając spożycie alkoholu w schemacie dostępu DID. Zwiększone picie alkoholu po leczeniu LEV u myszy C57 jest również zgodne z odkryciem u ludzi, że osoby umiarkowanie pijące alkohol zwiększyły jego spożycie podczas otrzymywania LEV (Mitchell i in., 2012).

Ilości alkoholu spożywane w obecnej procedurze DID co drugi dzień (około 1,25 g/kg/h) były nieco mniejsze niż te zgłaszane dla innych odmian procedury DID, które są zwykle w zakresie 1,75 g/kg/h (Rhodes i in., 2005; Sparta i in., 2008; Holstein i in., 2011). Powtarzająca się obsługa i zastrzyki konieczne do porównania w obrębie obiektu mogły spowodować ten nieco niższy poziom spożycia, ponieważ spożycie alkoholu było wyższe przed rozpoczęciem codziennej obsługi i codziennych zastrzyków. Niemniej jednak, poziom alkoholu we krwi w przybliżeniu 80 mg/dl w ciągu dwóch godzin, wskazując, że ta procedura produkowane farmakologicznie istotne poziomy spożycia alkoholu.

Jest możliwe, że LEV zwiększył spożycie alkoholu w naszych eksperymentów DID przez osłabienie tłumiące skutki obsługi i stresory zastrzyków. Wykazano, że LEV zmniejsza zachowania lękowe w podwyższonym labiryncie plus i teście konfliktu Vogela (Lamberty i in., 2002; Gower i in., 2003), a inne związki o działaniu anksjolitycznym mogą zwiększać spożycie alkoholu (Boyle i in., 1993; Sinnott i in., 2002). Ponieważ jednak LEV nie wpływał na spożycie alkoholu w pierwszej godzinie picia, czyli w czasie najbliższym stresorowi iniekcyjnemu, bardziej prawdopodobne jest, że LEV wpływa na picie poprzez mechanizm inny niż redukcja lęku.

Wpływ LEV na zwiększenie spożycia alkoholu w procedurze DID nie był natychmiastowy. Raczej LEV wydawał się mieć większy wpływ, ponieważ myszy piły więcej alkoholu w późniejszych etapach 4-h sesji picia. Jest mało prawdopodobne, że ten przebieg czasowy jest po prostu wynikiem powolnego początku działania, ponieważ wykazano, że LEV ma szybki wpływ zarówno na progi drgawkowe u gryzoni wywołujących drgawki (Gower i in., 1992), jak i na efekty behawioralne podawanego przez eksperymentatora alkoholu i kokainy (Robinson i in., 2013). Dłuższy przebieg czasowy, jaki obserwujemy w przypadku DID, może być związany z tym, że farmakodynamika LEV może być zależna od aktywności. LEV szybko przekracza barierę krew-mózg (Tong i Patsalos, 2001), ale jego dostęp do wewnątrzpęcherzykowego miejsca wiązania SV2A jest ograniczony przez częstotliwość i czas trwania otwarcia pęcherzyków w presynaptycznych zakończeniach neuronów aktywowanych powyżej podstawowego poziomu wypalenia (Yang i Rothman, 2009; Meehan i in., 2011). Fakt, że LEV zwiększał spożycie alkoholu tylko po pierwszej godzinie picia sugeruje, że rosnący poziom alkoholu we krwi mógł stymulować wystarczającą aktywność w limbicznych obwodach ruchowych, aby umożliwić LEV dostęp do miejsca wiązania, wpływając w ten sposób na neurotransmisję i zmieniając zachowanie. Wcześniej wykazaliśmy, że podobne bezwzględne stężenia alkoholu we krwi podczas fazy narastania, ale nie opadania, potęgują elektryczną stymulację mózgu (BSR) u myszy C57BL/6J (Fish i in., 2010).

Przyjemność z farmakologicznych efektów alkoholu ma hipotetycznie motywować do picia alkoholu u ludzi (Seevers, 1968), przynajmniej początkowo. Wykazano, że poziomy alkoholu spożywane w obecnych eksperymentach aktywują mezokortykolimbiczne obwody neuronalne, które pośredniczą w nagradzaniu i wzmacnianiu (Imperato i Di Chiara, 1986; Williams-Hemby i Porrino, 1997) oraz zwiększają wrażliwość tych mózgowych ścieżek nagrody na stymulację mózgu (Fish i in., 2010). Ostatnie eksperymenty przedkliniczne wykazały, że LEV może blokować potęgujący wpływ alkoholu na wewnątrzczaszkową samostymulację i zmniejszać stymulowaną alkoholem aktywność motoryczną, co sugeruje, że LEV może zapobiegać aktywacji przez alkohol tych limbicznych obwodów motorycznych (Robinson i in., 2013). W procedurze DID myszy mogły zatem zwiększyć spożycie alkoholu w celu przezwyciężenia farmakologicznej blokady nagrody alkoholowej i ustanowienia oczekiwanego stanu zwiększonej nagrody. Hipotezę tę wspiera podzbiór osób pijących mniej alkoholu w badaniu Mitchella i wsp. (2012), które zgłosiły, że piły więcej alkoholu, ponieważ czuły się mniej odurzone. Możliwość ta sugeruje ostrożność w stosowaniu farmakoterapii mającej na celu blokowanie przyjemnych efektów alkoholu u osób pijących umiarkowanie. Ponadto podkreśla potrzebę przeprowadzenia badań przedklinicznych i klinicznych w celu porównania leczenia farmakologicznego w różnych schematach picia alkoholu.

Wysokie poziomy spożycia alkoholu osiągnięte podczas 24-godzinnego harmonogramu IA są zgodne z wynikami badania Hwa i wsp. (2011), a eskalację zaobserwowano po drugim tygodniu przy 20% stężeniu alkoholu, co również odpowiada wynikom badania Melendeza (2011) z dostępem do 15% alkoholu co drugi dzień. W przeciwieństwie do potęgującego wpływu na DID, LEV zmniejszał spożycie alkoholu u myszy IA. Niższe dawki (0,3, 3 i 10 mg/kg) zmniejszały skumulowane spożycie alkoholu w ciągu pierwszych czterech godzin, podczas gdy wyższe dawki (30 i 100 mg/kg) nie miały istotnego wpływu. W porównaniu z iniekcją z nośnikiem soli fizjologicznej, żadna z tych dawek nie wpływała znacząco na spożycie sacharozy lub równolegle mierzonego spożycia wody, co wskazuje na specyficzny wpływ na picie alkoholu. Zmniejszone spożycie alkoholu było widoczne na początku 24-godzinnej sesji, co sugeruje, że aktywność neuronalna w obrębie mezolimbicznych obwodów nagrody mogła być wystarczająca przed prezentacją alkoholu, aby LEV uzyskał dostęp do miejsc wiążących SV2A. Wsparcie dla tej koncepcji pochodzi z niedawnego badania, w którym stwierdzono podwyższone wypalanie komórek podstawnych w jądrze akumbrii szczurów pijących alkohol w sposób przerywany, a nie ciągły (Hopf i in., 2011).

Picie alkoholu i preferencja alkoholu pozostały stłumione przez całą 24-godzinną sesję, co sugeruje brak odbicia w konsumpcji alkoholu, ponieważ LEV został wydalony i że LEV nie zmienił ogólnego spożycia płynów. Zaskakująco, wpływ LEV na 24-godzinne picie alkoholu i preferencję alkoholową był zbliżony do funkcji krokowej, ponieważ wszystkie dawki LEV albo spełniały lub zbliżały się do statystycznie istotnych różnic w stosunku do nośnika soli fizjologicznej. Należy zauważyć, że nawet jeśli picie alkoholu zostało zahamowane, myszy nadal spożywały ilości alkoholu (około 15 g/kg w ciągu 24 godzin), które są bardziej typowe dla myszy pijących alkohol w sposób ciągły (Hwa i in., 2011; Melendez, 2011). Dane te sugerują, że LEV może zakłócać mechanizmy neuronalne i adaptacje zaangażowane przez historię 24-godzinnego przerywanego dostępu do alkoholu. Fakt, że LEV wpływał na DID inaczej niż IA wskazuje, że czas trwania dostępu do alkoholu (4 vs. 24 h) może być istotny dla określenia, jak LEV wpływa na konsumpcję alkoholu. Uruchamianie i zwiększona aktywność glutamatergiczna wynikająca z cykli intensywnego picia alkoholu i wymuszonej abstynencji jest atrakcyjnym hipotetycznym mechanizmem dla efektów obserwowanych po 24-godzinnym przerywanym dostępie (Ballenger i Post, 1978; Kokka i in., 1993; Ulrichsen i in., 1995; Becker i in., 1997). Pod tym względem LEV może działać podobnie jak inne związki ukierunkowane na układ glutaminianu, takie jak akamprozat, o których sądzi się, że zmniejszają picie alkoholu poprzez normalizację nieprawidłowo podwyższonej aktywności neuronalnej (Gass i Olive, 2008). Zwiększona pobudliwość mózgowych obwodów nagrody powyżej normalnej aktywności podstawowej po 24-godzinnym piciu alkoholu (Hopf i in., 2011) może stanowić podłoże, na którym LEV może działać w celu zahamowania aktywności tych limbicznych ścieżek motorycznych wcześniej i silniej w trakcie sesji picia, co skutkuje zmniejszeniem spożycia alkoholu IA. Wykazano również, że poziom SV2A zmienia się wraz z aktywnością napadów drgawkowych i w przewlekłej padaczce (van Vliet i in., 2009; Ohno i in., 2012), co stwarza możliwość, że ekspresja SV2A, farmakologicznego celu LEV, może również zmieniać się podczas 24-godzinnego przerywanego picia alkoholu przez kilka dni.

Względnie niskie stężenie sacharozy (0,5%) zostało użyte w tych eksperymentach w celu wywołania porównywalnych objętości spożycia alkoholu i sacharozy. Chociaż myszy pijące sacharozę spożywały więcej płynów niż myszy pijące alkohol (1,2 ml sacharozy vs. 0,83 ml alkoholu), nadal można było wykryć zarówno wywołane lekami zwiększenie, jak i zmniejszenie spożycia sacharozy. Przyszłe badania z wyższymi stężeniami sacharozy, takimi jak 10% stężenia stosowane w poprzednich badaniach (Sparta i in., 2008; Lowery i in., 2010), mogłyby bardziej bezpośrednio sprawdzić, czy LEV wpływa na preferencję słodkich roztworów. Czy LEV mógł zmienić tolerancję na gorzki smak nie było również bezpośrednio testowane w obecnych eksperymentach. Jednak wyniki naszego eksperymentu IA przemawiają przeciwko tolerancji na awersyjny smak, ponieważ LEV miał przeciwny efekt, a mianowicie zmniejszył spożycie alkoholu.

Trzy kontrolowane badania kliniczne nad skutecznością LEV w zakresie wpływu na picie alkoholu u ludzi nie wykazały znaczącego zmniejszenia spożycia alkoholu, a nasze obecne dane wskazujące na wzrost spożycia DID w modelu przedklinicznym są zgodne z wynikami Mitchell et al. Jednak nasze obecne dane wskazujące na zmniejszone picie alkoholu w procedurze 24-godzinnego picia IA na modelu mysim nie są zgodne z wynikami Richtera i wsp. (2012) u alkoholików poddanych detoksykacji lub Fertiga i wsp. (2012) u poszukujących leczenia pacjentów ambulatoryjnych uzależnionych od alkoholu. Zróżnicowany wpływ LEV na picie alkoholu u myszy przy użyciu dwóch różnych procedur picia alkoholu sugeruje, że wpływ LEV na spożycie alkoholu u ludzi może być również specyficzny dla osobników, którzy angażują się w pewne wzorce picia i nie można oczekiwać całkowitej abstynencji u aktywnie, intensywnie pijących osób. Może to również pomóc w wyjaśnieniu rozbieżności w pozytywnych wynikach badań klinicznych nad ostrą detoksykacją alkoholową, w której LEV może nadal odgrywać rolę, a negatywnymi wynikami badań klinicznych nad długoterminową redukcją picia lub utrzymaniem trzeźwości. Biorąc pod uwagę nasze przedkliniczne wyniki, może być zatem przedwczesne, aby zakwalifikować LEV jako nieudaną terapię alkoholizmu (Le Strat, 2012). Kontynuacja badań przedklinicznych nad potencjalnymi terapiami farmakologicznymi może stanowić źródło informacji dla badań klinicznych poprzez identyfikację podtypów pacjentów z zaburzeniami spowodowanymi nadużywaniem alkoholu, u których różne farmakoterapie mogą mieć największe szanse powodzenia.

.