Serotoniinin neurotransmission tutkiminen MDMA-käyttäjillä käyttämällä yhdistettyä deksfenfluramiinihaastetta ja PET-kuvausta (DEXFEN_PET)

Johdanto: Psykostimulantin 3,4-metyleenidioksimetamfetamiinin (MDMA, "ecstasy") laitonta käyttöä pidetään suurena kansanterveysongelmana. Sveitsissä teini-ikäisten MDMA-käyttäjien osuus on kasvanut jatkuvasti viime vuosina. Vuodelta 2002 tehdyn edustavan tutkimuksen mukaan noin 3,3 % Sveitsin 15–16-vuotiaista opiskelijoista on ottanut MDMA:ta ainakin kerran. Verrattuna vastaaviin tietoihin vuosilta 1994 (1,8 %) ja 1998 (1,9 %), MDMA:n käytön lisääntyminen keskuudessa on ilmeistä. Toisessa Sveitsin alkoholismin ja huumeiden väärinkäytön ehkäisyinstituutin (SFA/ISPA) tutkimuksessa 2,2 % nimettömästi haastatelluista 15–39-vuotiaista kertoi kokemuksistaan ​​MDMA:sta. Myös maailmanlaajuisesti MDMA:sta on tullut yksi laajimmin käytetyistä laittomista psykoaktiivisista huumeista, jolla on miljoonia säännöllisiä käyttäjiä.

MDMA:n akuutti anto tuottaa nopean ja huomattavan serotoniinin (5-HT) vapautumisen estämällä ja kääntämällä 5-HT-kuljettajaa. 1980-luvun lopusta lähtien kädellisillä tehdyt tutkimukset ovat tuottaneet vakuuttavaa näyttöä siitä, että suuret MDMA-annokset aiheuttavat huomattavan ja pitkäkestoisen neurotoksisen menetyksen yksinomaan 5-HT-hermopäätteissä, johon liittyy jopa 95 %:n 5-HT:n ehtyminen. useilla aivojen alueilla. Sitä vastoin muut välittäjäainejärjestelmät, kuten dopamiini tai norepinefriini, pysyvät vahingoittumattomina. Myöhemmin kahdessa MDMA-käyttäjillä tehdyssä tutkimuksessa on myös osoitettu selektiivisen aivo-selkäydinnesteen (CSF) 5-hydroksi-indolietikkahapon, 5-HT:n ehtymisen merkkiaineen, pitoisuuksien vähenemistä. Sitä vastoin dopamiinin ja norepinefriinin tärkeimpien metaboliittien homovanillihapon tai 3-metoksi-4-hydroksifenyyliglykolin pitoisuudet CSF:ssä pysyivät muuttumattomina. Jotkut kuvantamistutkimukset serotonergisilla radioligandeilla osoittivat alentuneita 5-HT-kuljettajien (SERT) tiheyksiä MDMA-käyttäjien aivokuoren ja subkortikaalisilla aivoalueilla. Lisäksi sähköfysiologiset tutkimukset ovat myös ehdottaneet muutoksia 5-HT-järjestelmässä säännöllisillä MDMA-käyttäjillä. Useimpia näistä ihmisillä tehdyistä löydöistä on kuitenkin kritisoitu voimakkaasti metodologisista puutteista (esim. pieni näytekoko tai käytettyjen radioligandien spesifisyyden puute). Tästä johtuen MDMA:n selektiivisestä serotonergisesta neurotoksisuudesta ihmisillä ei ole vielä vakuuttavia todisteita. Lisäksi MDMA:n neurotoksisuuden mekanismista eläimillä keskustellaan edelleen.

Näistä varauksista huolimatta on johdonmukaisesti osoitettu, että MDMA-käyttäjillä on annoksesta riippuvia verbaalisen ja visuaalisen spatiaalisen muistin heikkenemistä sekä toimeenpanotoimintojen ja päätöksentekokognition heikkenemistä. Toistaiseksi näiden neuropsykologisten puutteiden neuroanatominen perusta ja niiden suhde 5-HT:n ehtymiseen ovat edelleen epäselviä.

Eläintietojen perusteella on todennäköistä, että MDMA suurilla tai kumulatiivisilla annoksilla vahingoittaa 5-HT-hermosoluja ihmisen aivoissa. Lukuisten metodologisten ongelmien ja ihmisillä tehtyjen tutkimusten rajallisen määrän vuoksi ei kuitenkaan voida vielä tehdä varmoja johtopäätöksiä siitä, aiheuttaako krooninen MDMA-altistus pitkäkestoisen 5-HT-puutosoireyhtymän, josta seuraa neuropsykiatrisia riskejä. Käsitelläksemme edelleen MDMA:n oletettua neurotoksisuutta ihmisen aivoissa, ehdotamme, että nykyisten reseptorikartoitustutkimusten lisäksi uudet serotonergisen neurotransmission toiminnalliset analyysit voivat olla hyödyllisiä tämän asian selvittämiseksi. Erityisesti ehdotamme, että 5-HT-altistustutkimukset, joissa käytetään positroniemissiotomografiaa (PET) yhdessä serotoniinia vapauttavan deksfenfluramiinin [(+)FEN] kanssa, voivat testata 5-HT-järjestelmän toiminnallista eheyttä elävissä ihmisaivoissa.

Tavoitteet: Aiempien kuvantamistutkimusten esteiden voittamiseksi ehdotamme suorempaa lähestymistapaa ihmisen aivojen serotonergisen toiminnan eheyden arvioimiseen. 5-HT2A-reseptorin kartoittamista PET:llä ja [18F]-altanseriinilla sekä (+)FEN-altistuksen kanssa tulee käyttää 5-HT:n vapautumiskapasiteetin tutkimiseen nykyisillä ja entisillä MDMA:n käyttäjillä verrattuna verrokkihenkilöihin, jotka eivät ole aiemmin käyttäneet lääkettä.

Odotamme, että [18F]-altanseriinin muuttuneen spesifisen sitoutumisen vertailu 5-HT2A-reseptoreihin (+)FEN-indusoidun 5-HT:n vapautumisen jälkeen paljastaa, johtaako MDMA:n krooninen väärinkäyttö toiminnallisiin muutoksiin ihmisen aivoissa ja onko MDMA käyttäjillä on lisääntynyt riski saada krooninen serotoniinin puutosoireyhtymä, joka mahdollisesti liittyy kognitiiviseen heikkenemiseen ja masennukseen tai ahdistuneisuuteen. Biologinen markkerimme 5-HT:n toiminnalle in vivo antaa meille mahdollisuuden kartoittaa topografisesti alueellinen 5-HT:n vapautuminen ja siten määrittää, onko oletetulla 5-HT:n ehtymisellä globaaleja vai fokaalisia seurauksia (+)FEN:n toiminnassa. Oletetut toiminnalliset seuraukset (vaikuttavat säätelyyn, kognitioon ja käyttäytymiseen) voidaan yhdistää alueisiin, joissa 5-HT-transmissio on vähentynyt.

Tutkimalla nykyisiä ja entisiä MDMA-käyttäjiä arvioimme 5-HT:n ehtymisen palautuvuutta. Lisäksi (+)FEN-haaste-/PET-kuvaustekniikkamme voi paljastaa alueita, joissa 5-HT-transmissio on lisääntynyt 5-HT-dendriittien hyperinnervaation ("itämisen") vuoksi, kuten tapahtuu MDMA-käsitellyillä kädellisillä.

PET-tutkimuksen aikana mitataan myös kognitiivisia (esim. huomio, visuaalinen ja työmuisti, oppiminen, toimeenpanotoiminto) ja affektiiviset toiminnot (esim. ahdistuneisuus, impulsiivisuus), joiden epäillään muuttuneen kroonisen MDMA:n käytön vuoksi. Korrelaatioanalyysien avulla pyrimme määrittämään, liittyvätkö rajatut alueet muuttuneeseen 5-HT-toimintoon spesifisiin kognitiivisten ja/tai käyttäytymisparametrien heikkenemiseen.

Projektin nykyinen tila ja pilottitiedot: Merkkiaineen [18F]-altanseriinin radiosynteesi vahvistettiin ja validoitiin GMP-ohjeiden mukaisesti. Paikallinen eettinen komitea, Swissmedic ja Sveitsin liittovaltion kansanterveysvirasto (BAG) ovat jo hyväksyneet tutkimuksen ja (+)FEN:n ja [18F]-altanseriinin käytön. Lisäksi yli 50 nykyistä ja entistä MDMA:n käyttäjää ja 20 aiemmin huumeita käyttämätöntä kontrollihenkilöä on seulottu, ja niiden on todettu täyttävän yleiset sisällyttämiskriteerit. Sovelsimme menetelmäämme neljään terveeseen vapaaehtoiseen todistaaksemme konseptimme. PET-skannaukset metaboliittikorjattiin ja normalisoitiin Logansin graafisen menetelmän mukaisesti. Kiinnostusperusteisen analyysin alueet tehtiin PMOD:lla. Havaitsimme, että [18F]-altanseriinin näennäinen jakautumistilavuus (DV) pieneni voimakkaasti kaikilla aivojen alueilla noin 11-15 %. Siten ehdotettu menetelmä soveltuu 5-HT:n vapautumiskapasiteetin tutkimiseen ihmisillä.

Työhypoteesit: Oletamme, että (+)FEN:n aiheuttama 5-HT:n vapautuminen muuttaa selvästi 5-HT2A-reseptorien saatavuutta [18F]-altanseriiniksi, ja kuvio paljastaa 5-HT-hermotusten spatiaalisesti heterogeenisen haavoittuvuuden MDMA:lle. Ennustamme, että [18F]-altanseriini DV laskee (+)FEN-haastuksen jälkeen pienemmässä määrin nykyisillä MDMA-käyttäjillä verrattuna verrokkihenkilöihin, jotka eivät ole saaneet MDMA:ta. Eläintietojen ja viimeaikaisten ihmisillä tehtyjen neuroimaging-tutkimusten perusteella oletamme, että entisten MDMA-käyttäjien toiminnallinen palautuminen ilmenee serotoniinin vapautumiskapasiteetin normalisoitumisena tai ylityksenä.

5-HT:n neurotransmissio ei vähene tasaisesti kroonisissa MDMA-käyttäjissä, mutta myrkylliset vaikutukset näkyvät selkeimmin otsakuoressa ja aivokuoren rakenteissa, kuten hännän ytimessä ja talamuksessa; näitä alueita hermottavat hienot kuidut, jotka syntyvät selkäraphen ytimistä, jotka ovat erityisen herkkiä MDMA:n hermotoksuudelle kädellisissä. Viimeaikaisten ihmistutkimusten tulosten perusteella odotamme lisäksi annoksesta riippuvaa kognitiivisten toimintojen, erityisesti muistin ja oppimisen, heikkenemistä sekä lisääntynyttä tilaahdistusta nykyisillä MDMA-käyttäjillä, mitä seuraa parantuminen huumeiden käytön lopettamisen jälkeen, vaikka toipuminen saattaakin olla epätäydellinen. Lopuksi oletamme, että kognitiivisten toimintojen heikkenemisen aste korreloi merkittävästi 5-HT-toiminnan mitatun vähenemisen kanssa.

Tutkimuksen suunnittelu: 5-HT-hermotransmission vertaamiseksi nykyisillä MDMA-käyttäjillä, entisillä MDMA-käyttäjillä ja MDMA-naiiviilla kontrollihenkilöillä, 16 koehenkilöä ryhmää kohden tutkitaan [18F]-altanseriini-PET:llä kahdessa tilanteessa. Kahden päivän aikana - 7 päivän välein - koehenkilöt saavat satunnaisessa järjestyksessä lumelääkettä tai 60 mg (+)FEN:ää. Kaksi tuntia myöhemmin koehenkilöt sijoitetaan GE PET/CT:hen pään ollessa osittain liikkumaton. Pieniannoksisen TT-lähetysskannauksen hankinnan jälkeen [18F]-altanseriiniä (250 MBq, korkea spesifinen aktiivisuus) annetaan suonensisäisenä boluksena yli 30 sekunnin ajan, ja dynaamisia PET-tietoja kerätään 90 minuutin aikana 36 kehyksen sarjana. kesto kasvaa yhdestä minuutista kymmeneen minuuttiin. Myöhemmin koehenkilöt käyvät läpi sarjan kognitiivisia tehtäviä Cambridge Neuropsychological Test Automated Battery (CANTAB) -akun avulla. Lisäksi mahdollisia affektiivisia reaktioita 5-HT:n vapautumiseen, odotettavissa olevia ryhmien eroja ja affektiivisen reaktion ajan kulumista arvioidaan käyttämällä toistuvasti psykometrisiä kyselylomakkeita, erityisesti State-Trait Anxiety Inventory (STAI) ja Adjective Mood Rating Scale (AMRS) ). Ajoittain laajennetun skannauksen ja kognitiivisen testauksen aikana kerätään laskimoverinäytteet (+)FEN-, prolaktiini- ja kortisolipitoisuuksien määrittämistä varten tavallisilla kliinisillä menetelmillä. Neuroendokriiniset vasteet korreloidaan yksittäisten PET- ja neuropsykologisten testitulosten kanssa.

Aiheet ja seulontamenettely: Tutkimukseen osallistujat rekrytoidaan lentolehtisten avulla, joita jaetaan Zürichin "techno"- ja "rave"-skeneen liittyvissä paikoissa. Huumeiden ehkäisyyn/tiedotukseen ja haittojen vähentämiseen osallistuvien paikallisten yhdistysten avulla. Koeryhmät yhdistetään sukupuolen, iän ja kannabiksen käytön mukaan. Kuusitoista koehenkilöä molemmista sukupuolista, iältään 18–35, rekrytoidaan kuhunkin seuraavista kolmesta koeryhmästä: 1) Nykyiset MDMA-käyttäjät (itsearvioitu ≥ 50 ekstaasitabletin käyttöikä, viimeinen saanti on peräisin viimeiset 4 viikkoa), 2) entiset MDMA-käyttäjät (itsearvioitu käyttöikä ≥ 50 tablettia, mutta koehenkilöt ovat lopettaneet Ecstasyn käytön vähintään vuodeksi ennen sisällyttämistä) ja 3) MDMA:ta aiemmin käyttämättömät kontrollihenkilöt.

Tutkittavien terveys määritetään yleisellä lääketieteellisellä tutkimuksella, joka sisältää EKG:n ja standardilaboratorioparametrit. Kliininen psykologi arvioi ja diagnosoi kaikki koehenkilöt, joilla on nykyisin tai aiempia psykiatrisia sairauksia, käyttämällä SKID-I:tä. Rekrytoinnin aikana potentiaalisille koehenkilöille tarjotaan kattavaa taustatietoa (+)FEN:n antamisesta, neuropsykologisista testeistä, PET-mittauksista ja niihin liittyvistä (säteily)riskeistä, minkä jälkeen heitä pyydetään antamaan kirjallinen tietoinen suostumuksensa. Erityisvastuu on katettu sairaalavakuutuksella kaikille tähän hankkeeseen osallistuville henkilöille. Raskaus on poissulkemiskriteeri; kaikkien mahdollisten naispuolisten koehenkilöiden on suostuttava raskaustestin tekemiseen ennen tutkimukseen osallistumista.

Yksityiskohtainen historia psykoaktiivisten huumeiden käytöstä, mukaan lukien huumetyypit, ensimmäinen ja viimeinen käyttö sekä arvioitu kokonaiskäyttö kirjataan. Kaikkien koehenkilöiden on suostuttava pidättäytymään kaikista psykoaktiivisista huumeista (nikotiinia ja kannabista lukuun ottamatta) vähintään kahden viikon ajan ennen ensimmäistä PET-skannausta. Jokaisen kahden koepäivän alussa otetaan virtsanäytteitä ja seulotaan psykoaktiivisten lääkkeiden tai metaboliittien esiintyminen.

Projektin relevanssi: Metodologiamme avulla voimme kvantitatiivisesti arvioida elävien ihmisaivojen serotonergisiä toimintoja. Uusi yhdistelmä (+)FEN-indusoidusta 5-HT:n vapautumisesta solunsisäisistä varastovesikkeleistä ja myöhemmästä PET-arvioinnista kompetitiivisesti muuttuneesta [18F]-altanseriinin sitoutumisesta postsynaptisiin 5-HT2A-reseptoreihin tarjoaa suoremman biologisen markkerin serotoniinin toiminnasta in vivo kuin tähän mennessä on ollut saatavilla. Soveltamalla tätä uutta farmakologista haastetta/PET-hermokuvauslähestymistapaa MDMA:n nykyisten ja entisten käyttäjien ryhmiin pystymme saamaan tärkeän uuden käsityksen MDMA:n käytön kiistetyistä toiminnallisista seurauksista, erityisesti mitä tulee kiistaan ​​5-HT-muutosten palautuvuudesta. MDMA:n käytön lopettamisen jälkeen. Alueellisen 5-HT:n vapautumisen topografinen kartoitus (+)FEN-haasteen jälkeen kahdessa MDMA-käyttäjien ryhmässä ja huumeita käyttämättömässä kohortissa auttaa arvioimaan kiistanalaista ongelmaa, jos kroonisilla MDMA-käyttäjillä on riski saada globaali 5-HT-puutos. oireyhtymä, jolle ovat ominaisia ​​kognitiiviset ja affektiiviset muutokset. Tämän projektin onnistuneella loppuun saattamisella pitäisi olla hyödyllisiä vaikutuksia julkiseen koulutukseen ja haittojen vähentämiseen liittyen MDMA:n käyttöön, ja se voi myös helpottaa mahdollisten hoitovaihtoehtojen kehittämistä kroonisille MDMA-käyttäjille.