PMC

Diskussion

I de aktuella experimenten undersöktes effekterna av akut administrering av det antiepileptiska läkemedlet levetiracetam (LEV) på alkohol- och sackarosdrickande med två olika metoder. I det första experimentet, där man använde en modifierad ”drinking-in-the-dark”-procedur (DID), drack separata möss antingen alkohol eller sackaros från enskilda flaskor som presenterades i fyra timmar under den cirkadiska toppen av ätande och drickande varannan dag (Holstein et al., 2011). Med detta förfarande uppnåddes måttligt höga alkoholintag (cirka 5 g/kg/4 timmar) som var stabila under flera på varandra följande testdagar och var likartade mellan individerna. Efter den första timmen av drickandet ökade levetiracetamförbehandlingen alkoholintaget i förhållande till förbehandling med saltlösning. Måttliga LEV-doser (3-30 mg/kg) hade störst effekt, medan den högsta testade dosen (100 mg/kg) inte ökade alkoholintaget. I det andra experimentet, där man använde ett förfarande med intermittent tillgång (IA), drack separata möss från två flaskor, en som innehöll alkohol eller sackaros och en som innehöll vatten, som placerades i deras hembur under 24 timmar varje måndag, onsdag och fredag (Hwa et al., 2011). I motsats till resultaten från DID-experimentet minskade LEV alkoholintaget i IA-förfarandet under de första fyra timmarna av tillgång samt under hela 24 timmars tillgångsperiod. I både DID- och IA-experimentet ökade eller minskade LEV inte konsekvent sackarosintaget, och LEV påverkade inte heller vattenintaget som mättes samtidigt under IA-förfarandet. De motsatta resultaten från de två experimentella förfarandena understryker vikten av att jämföra läkemedelseffekter på olika modeller för tillgång till och intag av alkohol.

Levetiracetam är godkänt av U.S. Food and Drug Administration för behandling av epilepsi och har både en gynnsam farmakokinetik och en blygsam biverkningsprofil (Sirsi och Safdieh, 2007). På grund av detta har LEV ett brett terapeutiskt fönster och höga serumnivåer kan uppnås på ett säkert sätt. De LEV-doser som valts för denna studie motsvarar ungefär det intervall av viktbaserade doser som används för anfallsprevention hos människor, vanligtvis 40-80 mg/kg/dag. I kliniska studier av LEV vid alkoholmissbruksproblem rapporteras användning av orala doser på 500-4500 mg dagligen (Mariani och Levin, 2008; Sarid-Segal et al., 2008; Muller et al., 2010; Muller et al., 2011), eller 7-64 mg/kg/dag hos en vuxen på 70 kg. LEV påverkas praktiskt taget inte av levermetabolismen (Perucca och Johannessen, 2003; Lacerda et al., 2006), och i den aktuella studien påverkade en LEV-dos på 10 mg/kg i.p. inte BAC efter att försöksledaren administrerat 1,0 g/kg alkohol p.g., vilket gör det osannolikt att förändringar i alkoholens farmakokinetik kan förklara våra beteendefynd. LEV passerar blod-hjärnbarriären fritt, med toppkoncentrationer i serum som uppnås inom 30 minuter efter i.p. administrering och en halveringstid i serum mellan 1 och 3 timmar hos råttor och möss (Doheny et al., 1999; Benedetti et al, 2004) och 6-8 h hos människor, även om dess varaktighet av antikonvulsiv aktivitet hos människor är längre än vad som skulle förutsägas av dess farmakokinetik (Perucca och Johannessen, 2003), möjligen på grund av sekretering av LEV i återvunna synaptiska vesiklar där det utövar sin effekt genom att hämma vesikulär glutamatfrisättning (Meehan et al., 2011).

I det första försöket ökade akut LEV-administrering alkoholintaget, men påverkade inte sackarosintaget i ett DID-förfarande. De flesta farmakologiska behandlingar som har undersökts undertrycker binge-liknande alkoholdrickande hos C57-möss (Sprow och Thiele, 2012) och endast ett fåtal, däribland GABABAB-receptoragonisten baclofen, histamin H3-receptoragonisten immepip och cannabinoidagonisten WIN 55-212,2 har visat sig öka alkoholintaget i liknande förfaranden (Moore et al., 2007; Linsenbardt och Boehm, 2009; Nuutinen et al., 2011). Både histamin H3 (Osorio-Espinoza et al., 2011) och cannabinoid CB1-receptorer (Huang et al., 2001) har visat sig fungera som presynaptiska heteroreceptorer som hämmar glutamatfrisättning i basala ganglier, vilket tyder på att LEV, som också hämmar excitatorisk neurotransmission i limbiska motoriska kretsar (Robinson et al., 2013), kan verka på ett liknande sätt för att öka alkoholintaget under DID-tillgångsschema. Den ökade alkoholkonsumtionen efter LEV-behandling hos C57-möss stämmer också överens med resultatet hos människor att måttliga alkoholdrickare ökade sitt intag när de fick LEV (Mitchell et al., 2012).

Mängderna alkohol som konsumerades i det nuvarande varannan-dag DID-förfarandet (cirka 1,25 g/kg/h) var något mindre än de mängder som rapporterats för andra varianter av DID-förfarandet, som vanligen ligger i storleksordningen 1,75 g/kg/h (Rhodes et al., 2005; Sparta et al., 2008; Holstein et al., 2011). Den upprepade hanteringen och injektionerna som är nödvändiga för jämförelsen inom ett ämne kan ha orsakat denna något lägre intagsnivå, eftersom alkoholintaget var högre innan den dagliga hanteringen och injektionerna varannan dag började. Trots detta närmade sig blodalkoholnivåerna 80 mg/dl på två timmar, vilket tyder på att detta förfarande gav farmakologiskt relevanta nivåer av alkoholintag.

Det är möjligt att LEV ökade alkoholintaget i våra DID-experiment genom att dämpa de undertryckande effekterna av stressfaktorerna hantering och injektion. LEV har visat sig minska ångestliknande beteende i den förhöjda pluslabyrinten och Vogel-konflikttestet (Lamberty et al., 2002; Gower et al., 2003) och andra föreningar med anxiolytiska effekter kan öka alkoholintaget (Boyle et al., 1993; Sinnott et al., 2002). Men eftersom LEV inte påverkade alkoholintaget under den första timmen av drickandet, den tid som ligger närmast injektionsstressorn, är det mer troligt att LEV påverkar drickandet genom en annan mekanism än ångestreduktion.

Effekten av LEV för att öka alkoholintaget i DID-förfarandet var inte omedelbar. Snarare verkade LEV ha en större effekt när mössen drack mer alkohol i de senare skedena av den 4 timmar långa dryckessessionen. Det är osannolikt att detta tidsförlopp helt enkelt är resultatet av en långsam verkningsstart, eftersom LEV har visat sig ha snabba effekter på både anfallströsklar hos anfallskänsliga gnagare (Gower et al., 1992) och på beteendeeffekterna av alkohol och kokain som administrerats av försöksledaren (Robinson et al., 2013). Det längre tidsförlopp vi observerar på DID kan vara relaterat till att LEV:s farmakodynamik kan vara aktivitetsberoende. LEV passerar snabbt blod-hjärnbarriären (Tong och Patsalos, 2001), men dess tillgång till den intravesikulära SV2A-bindningsstället begränsas av frekvensen och varaktigheten av vesikulär öppning vid presynaptiska terminaler hos neuroner som aktiveras över basala eldningsnivåer (Yang och Rothman, 2009; Meehan et al., 2011). Det faktum att LEV ökade alkoholintaget först efter den första timmen av drickandet tyder på att stigande blodalkoholnivåer kan ha stimulerat tillräcklig aktivitet i limbiska motoriska kretsar för att LEV ska kunna få tillgång till sin bindningsställe och därigenom påverka neurotransmission och förändra beteendet. Vi har tidigare visat att liknande absoluta blodalkoholkoncentrationer under den stigande men inte den fallande fasen potentierar belöning genom elektrisk hjärnstimulering (BSR) hos C57BL/6J-möss (Fish et al., 2010).

Njutning av alkoholens farmakologiska effekter antas motivera alkoholdrickande hos människor (Seevers, 1968), åtminstone inledningsvis. De nivåer av alkohol som konsumeras i de aktuella experimenten har visat sig aktivera de mesokortikolimbiska neurala kretsar som förmedlar belöning och förstärkning (Imperato och Di Chiara, 1986; Williams-Hemby och Porrino, 1997) och öka känsligheten hos dessa belöningsvägar i hjärnan för belöning genom hjärnstimulering (Fish et al., 2010). Nya prekliniska experiment har visat att LEV kan blockera alkoholens potentierande effekter på intrakraniell självstimulering och minska alkoholstimulerad motorisk aktivitet, vilket tyder på att LEV kan förhindra att alkoholen aktiverar dessa limbiska motoriska kretsar (Robinson et al., 2013). I DID-förfarandet kan mössen därför ha ökat sin alkoholkonsumtion för att övervinna farmakologisk blockering av alkoholbelöning och etablera det förväntade tillståndet av ökad belöning. Denna hypotes stöds av en undergrupp av personer med lägre alkoholkonsumtion i studien av Mitchell et al. (2012) som rapporterade att de drack mer alkohol eftersom de kände sig mindre berusade. Denna möjlighet tyder på försiktighet när det gäller läkemedelsbehandling som är utformad för att blockera alkoholens lustfyllda effekter hos måttligt drickande personer. Dessutom understryker det behovet av både prekliniska och kliniska studier för att jämföra läkemedelsbehandlingar över olika mönster av alkoholdrickande.

De höga nivåer av alkoholkonsumtion som uppnåddes under 24-timmars IA-schemat stämmer överens med Hwa et al. (2011), och en eskalering observerades efter den andra veckan vid 20-procentig alkoholkoncentration, vilket också replikerar resultaten från Melendez (2011) med tillgång till 15-procentig alkohol varannan dag. I motsats till dess potentierande effekter på DID minskade LEV alkoholintaget hos IA-mössen. De lägre doserna (0,3, 3 och 10 mg/kg) minskade det kumulativa alkoholintaget under de första fyra timmarna medan de högre doserna (30 och 100 mg/kg) var utan signifikanta effekter. I förhållande till injektion med saltlösning som vehikel påverkade ingen av dessa doser signifikant sackaros eller samtidigt uppmätt vattenintag, vilket tyder på en specifik effekt på alkoholdrickande. Minskat alkoholintag var uppenbart tidigt under 24-timmarssessionen, vilket tyder på att den neurala aktiviteten inom mesolimbiska belöningskretsar kan ha varit tillräcklig före alkoholpresentationen för att LEV ska få tillgång till SV2A-bindningsställen. Stöd för denna idé kommer från en nyligen genomförd studie som fann förhöjd basalcellsavfyrning i nucleus accumbens hos råttor som drack alkohol enligt ett intermittent snarare än kontinuerligt schema (Hopf et al., 2011).

Alkoholkonsumtion och alkoholpreferens förblev undertryckta under hela 24-timmarssessionen, vilket tyder på avsaknaden av en återgång i alkoholkonsumtion när LEV utsöndrades och att LEV inte förändrade det totala vätskeintaget. Överraskande nog närmade sig LEV:s effekter på 24-timmars alkoholdrickande och alkoholpreferens en stegfunktion, eftersom alla LEV-doser antingen uppnådde eller närmade sig statistiskt signifikanta skillnader jämfört med saltlösning som vehikel. Det bör noteras att även om alkoholdrickandet undertrycktes konsumerade mössen fortfarande mängder alkohol (cirka 15 g/kg under 24-timmarsperioden) som är mer typiska för möss som dricker alkohol enligt ett kontinuerligt schema (Hwa et al., 2011; Melendez, 2011). Dessa data tyder på att LEV skulle kunna störa de neurala mekanismer och anpassningar som engageras av historien om 24 timmars intermittent alkoholtillgång. Att LEV påverkade DID annorlunda än IA tyder på att varaktigheten av alkoholtillgång (4 vs. 24-timmarstillgång) kan vara viktig för att avgöra hur LEV påverkar alkoholkonsumtionen. Kindling och ökad glutamatergisk aktivitet till följd av cykler av tungt alkoholdrickande och påtvingad avhållsamhet är en attraktiv hypotetisk mekanism för de effekter som ses efter 24 timmars intermittent tillgång till alkohol (Ballenger och Post, 1978; Kokka m.fl., 1993; Ulrichsen m.fl., 1995; Becker m.fl., 1997). I detta avseende kan LEV fungera på samma sätt som andra föreningar som riktar sig mot glutamatsystemet, t.ex. acamprosat, som anses minska alkoholkonsumtionen genom att normalisera onormalt förhöjd nervaktivitet (Gass och Olive, 2008). Förhöjd excitabilitet i hjärnans belöningskretsar över normal basal aktivitet efter 24 timmars alkoholdrickande (Hopf et al., 2011) kan utgöra ett substrat på vilket LEV kan verka för att hämma aktiviteten i dessa limbiska motoriska banor tidigare och mer potent under dryckessessionen, vilket resulterar i minskad IA-alkoholkonsumtion. SV2A-nivåerna har också visat sig förändras vid uppväckt anfallsaktivitet och vid kronisk epilepsi (van Vliet et al., 2009; Ohno et al., 2012), vilket ger upphov till möjligheten att uttrycket av SV2A, som är LEV:s farmakologiska måltavla, också skulle kunna förändras under 24 timmars intermittent alkoholdrickande under flera dagar.

En relativt låg sackaroskoncentration (0,5 %) användes i dessa experiment för att framkalla jämförbara volymer av alkohol- och sackarosintag. Även om de sackarosdrickande mössen konsumerade mer vätska än de alkoholdrickande mössen (1,2 ml sackaros jämfört med 0,83 ml alkohol), kunde både läkemedelsinducerade ökningar och minskningar av sackarosintaget ändå ha upptäckts. Framtida undersökningar med högre sackaroskoncentrationer, t.ex. de koncentrationer på 10 % som använts i tidigare studier (Sparta et al., 2008; Lowery et al., 2010), skulle mer direkt kunna testa om LEV påverkar preferensen för söta lösningar. Huruvida LEV kan ha förändrat toleransen för en bitter smak testades inte heller direkt i de aktuella experimenten. Resultaten från vårt IA-experiment talar dock emot tolerans för en aversiv smak, eftersom LEV hade den motsatta effekten, nämligen att minska alkoholintaget.

Tre kontrollerade kliniska försök om LEV:s effekt för att påverka alkoholkonsumtionen hos människor har inte funnit några signifikanta minskningar av alkoholintaget, och våra nuvarande data som visar på en ökning av DID-drickandet i en preklinisk modell stämmer överens med resultaten från Mitchell et al. (2012) hos tunga sociala drickare. Våra nuvarande data som visar minskat alkoholdrickande i 24-timmars IA-drickproceduren i en musmodell stämmer dock inte överens med resultaten från Richter et al. (2012) hos avgiftade alkoholister eller Fertig et al. (2012) hos behandlingssökande, alkoholberoende öppenvårdspatienter. De olika effekterna av LEV på alkoholkonsumtion hos möss med hjälp av de två olika förfarandena för alkoholkonsumtion tyder på att effekterna av LEV på alkoholkonsumtion hos människor också kan vara specifika för individer som ägnar sig åt vissa dryckesmönster, och kan inte förväntas ge fullständig abstinens hos en aktiv, kraftigt drickande individ. Det kan också bidra till att förklara diskrepansen mellan de positiva resultaten av kliniska studier av akut alkoholavgiftning, där LEV fortfarande kan spela en roll, och de negativa resultaten av kliniska studier av långsiktig minskning av drickandet eller upprätthållande av nykterhet. Med tanke på våra prekliniska resultat kan det därför vara för tidigt att kategorisera LEV som en misslyckad terapi för alkoholism (Le Strat, 2012). Fortsatt preklinisk utforskning av potentiella läkemedelsterapier kan informera kliniska studier genom att identifiera subtyper av patienter med alkoholmissbruksstörningar hos vilka olika farmakologiska terapier kan ha störst sannolikhet för framgång.