Indagine sulla neurotrasmissione della serotonina nei consumatori di MDMA utilizzando la sfida combinata con dexfenfluramina e imaging PET (DEXFEN_PET)

Introduzione: L'uso illecito dello psicostimolante 3,4-metilendiossimetamfetamina (MDMA, "ecstasy") è considerato un grave problema di salute pubblica. In Svizzera, la percentuale di giovani consumatori di MDMA è aumentata costantemente negli ultimi anni. Secondo un sondaggio rappresentativo del 2002, circa il 3,3% degli studenti di 15-16 anni in Svizzera ha assunto MDMA almeno una volta. Rispetto ai dati corrispondenti del 1994 (1,8%) e del 1998 (1,9%), è evidente l'aumento del consumo di MDMA tra gli intervistati. In un altro sondaggio dell'Istituto svizzero per la prevenzione dell'alcolismo e delle tossicodipendenze (SFA/ISPA), il 2,2% dei soggetti intervistati anonimamente tra i 15 ei 39 anni ha riportato esperienze con l'MDMA. Anche in tutto il mondo, l'MDMA è diventata una delle droghe psicoattive illegali più utilizzate, con milioni di consumatori abituali.

La somministrazione acuta di MDMA produce un rilascio rapido e marcato di serotonina (5-HT) attraverso l'inibizione e l'inversione del trasportatore 5-HT. Dalla fine degli anni '80, gli studi sui primati non umani hanno fornito prove convincenti che alte dosi di MDMA causano una perdita neurotossica sostanziale e prolungata a lungo termine delle terminazioni nervose esclusivamente 5-HT con un esaurimento associato fino al 95% di 5-HT in diverse regioni del cervello. Al contrario, altri sistemi di neurotrasmettitori come la dopamina o la norepinefrina rimangono intatti. Successivamente, due studi con utenti di MDMA hanno anche mostrato decrementi selettivi nelle concentrazioni di liquido cerebrospinale (CSF) dell'acido 5-idrossi indolacetico, un marker per la deplezione di 5-HT. Al contrario, le concentrazioni CSF di acido omovanillico o 3-metossi-4-idrossifenilglicole, i principali metaboliti della dopamina e della norepinefrina, sono rimaste invariate. Alcuni studi di imaging con radioligandi serotoninergici hanno mostrato densità ridotte del trasportatore 5-HT (SERT) nelle regioni cerebrali corticali e subcorticali dei consumatori di MDMA. Inoltre, studi elettrofisiologici hanno anche suggerito alterazioni del sistema 5-HT nei consumatori abituali di MDMA. Tuttavia, la maggior parte di questi risultati negli esseri umani è stata fortemente criticata per difetti metodologici (ad es. piccole dimensioni del campione o mancanza di specificità dei radioligandi applicati). Di conseguenza, non ci sono ancora prove convincenti di una neurotossicità serotoninergica selettiva dell'MDMA nell'uomo. Inoltre, il meccanismo della neurotossicità dell'MDMA negli animali è ancora in discussione.

Nonostante queste riserve, è stato costantemente dimostrato che i consumatori di MDMA mostrano menomazioni correlate alla dose della memoria verbale e visuo-spaziale e menomazioni delle funzioni esecutive e della cognizione decisionale. Finora, le basi neuroanatomiche di questi deficit neuropsicologici e la loro relazione con la deplezione di 5-HT rimangono poco chiare.

Sulla base dei dati sugli animali, è probabile che l'MDMA a dosi elevate o cumulative danneggi i neuroni 5-HT nel cervello umano. Tuttavia, a causa di una moltitudine di problemi metodologici e di un numero limitato di studi condotti su soggetti umani, non è ancora possibile stabilire conclusioni certe se l'esposizione cronica all'MDMA produca una sindrome da carenza di 5-HT di lunga durata, con conseguenti rischi neuropsichiatrici. Per affrontare ulteriormente la presunta neurotossicità dell'MDMA nel cervello umano, proponiamo che, oltre agli attuali studi di mappatura dei recettori, possano essere utili nuovi test funzionali della neurotrasmissione serotoninergica per chiarire questo problema. Nello specifico, suggeriamo che gli studi di sfida 5-HT che utilizzano la tomografia a emissione di positroni (PET) in combinazione con il rilascio di serotonina dexfenfluramina [(+)FEN] possano testare l'integrità funzionale del sistema 5-HT nel cervello umano vivente.

Obiettivi: Per superare gli ostacoli dei precedenti studi di imaging proponiamo di utilizzare un approccio più diretto per valutare l'integrità della funzione serotoninergica nel cervello umano. La mappatura del recettore 5-HT2A con PET e [18F]-altanserina, in combinazione con (+)FEN challenge, sarà utilizzata per studiare la capacità di rilascio di 5-HT nei consumatori attuali e precedenti di MDMA rispetto ai soggetti di controllo naïve.

Prevediamo che il confronto del legame specifico modificato di [18F]-altanserina ai recettori 5-HT2A in seguito al rilascio di 5-HT indotto da (+)FEN rivelerà se l'abuso cronico di MDMA porta ad alterazioni funzionali nel cervello umano e se l'MDMA gli utenti affrontano un rischio maggiore di sviluppare una sindrome da carenza di serotonina cronica, possibilmente associata a deterioramento cognitivo e depressione o ansia. Il nostro marcatore biologico per la funzione 5-HT in vivo ci consentirà di mappare topograficamente il rilascio regionale di 5-HT, e quindi di determinare se l'ipotetica deplezione di 5-HT ha conseguenze globali o focali per l'azione di (+)FEN. Le presunte conseguenze funzionali (regolazione affettiva, cognizione e comportamento) possono essere collegate a regioni di ridotta trasmissione di 5-HT.

Indagando i consumatori attuali e precedenti di MDMA, valuteremo la reversibilità della deplezione di 5-HT. Inoltre, la nostra (+) FEN sfida / tecnica di imaging PET può rivelare regioni di maggiore trasmissione 5-HT a causa dell'iperinnervazione dei dendriti 5-HT ("germogliamento"), come accade nei primati trattati con MDMA.

Nel corso dello studio PET, misureremo anche aspetti cognitivi (ad es. attenzione, memoria visiva e di lavoro, apprendimento, funzione esecutiva) e funzioni affettive (es. ansia, impulsività), sospettata di essere alterata a causa dell'uso cronico di MDMA. Utilizzando analisi correlazionali, miriamo a determinare se le regioni circoscritte della funzione 5-HT alterata sono associate a specifiche menomazioni nei parametri cognitivi e/o comportamentali.

Stato attuale del progetto e dati pilota: la radiosintesi del tracciante [18F]-altanserina è stata stabilita e convalidata secondo le linee guida GMP. Lo studio e l'uso di (+)FEN e [18F]-altanserina sono già stati approvati dal comitato etico locale, da Swissmedic e dall'Ufficio federale della sanità pubblica (BAG). Inoltre, sono stati sottoposti a screening più di 50 consumatori attuali ed ex di MDMA e 20 soggetti di controllo naïve ai farmaci, che hanno soddisfatto i criteri generali di inclusione. Abbiamo applicato il nostro metodo a quattro volontari umani sani per dimostrare il nostro concetto. Le scansioni PET sono state corrette dal metabolita e normalizzate secondo il metodo grafico di Logans. Le regioni di analisi basate sugli interessi sono state eseguite con PMOD. Abbiamo scoperto che il volume di distribuzione apparente (DV) di [18F]-altanserina era fortemente diminuito in tutte le regioni del cervello di circa l'11-15%. Pertanto, il metodo proposto è adatto per studiare la capacità di rilascio di 5-HT nell'uomo.

Ipotesi di lavoro: ipotizziamo che (+) il rilascio di 5-HT evocato da FEN alteri in modo evidente la disponibilità dei recettori 5-HT2A a [18F]-altanserina, con uno schema che rivela la vulnerabilità spazialmente eterogenea delle innervazioni 5-HT all'MDMA. Prevediamo che [18F]-altanserin DV diminuirà in seguito alla sfida (+)FEN in misura minore negli attuali utilizzatori di MDMA rispetto ai soggetti di controllo naïve all'MDMA. Sulla base di dati sugli animali e recenti studi di neuroimaging nell'uomo, ipotizziamo che il recupero funzionale negli ex consumatori di MDMA si manifesterà con una normalizzazione o un superamento della capacità di rilascio della serotonina.

La neurotrasmissione 5-HT non sarà ridotta in modo omogeneo nei consumatori cronici di MDMA, ma gli effetti tossici saranno più evidenti nella corteccia frontale e nelle strutture sottocorticali come il nucleo caudato e il talamo; queste regioni sono innervate da sottili fibre derivanti dai nuclei del rafe dorsale che sono particolarmente sensibili alla neurotossicità dell'MDMA nei primati non umani. Sulla base dei risultati di recenti studi sull'uomo, prevediamo inoltre un deterioramento correlato alla dose delle funzioni cognitive, in particolare della memoria e dell'apprendimento, nonché un aumento dello stato di ansia negli attuali consumatori di MDMA, seguito da un miglioramento dopo la cessazione dell'uso di droghe, sebbene il recupero possa essere incompleto. Infine, ipotizziamo che il grado di compromissione delle funzioni cognitive sarà correlato in modo significativo con la riduzione misurata della funzione 5-HT.

Disegno dello studio: per confrontare la neurotrasmissione 5-HT negli attuali utilizzatori di MDMA, ex utilizzatori di MDMA e soggetti di controllo naïve all'MDMA, 16 soggetti per gruppo saranno esaminati con [18F]-altanserina PET in due condizioni. In due giorni - separati da un intervallo di 7 giorni - i soggetti riceveranno, in ordine casuale, placebo o 60 mg (+)FEN. Due ore dopo i soggetti saranno posizionati nella GE PET/CT con la testa parzialmente immobilizzata. Dopo l'acquisizione di una scansione di trasmissione TC a bassa dose, [18F]-altanserina (250 MBq, alta attività specifica) verrà somministrata per via endovenosa come bolo nell'arco di 30 secondi e i dati PET dinamici verranno acquisiti durante 90 minuti come una serie di 36 fotogrammi aumento della durata da un minuto a dieci minuti. Successivamente, i soggetti saranno sottoposti a una serie di compiti cognitivi dal Cambridge Neuropsychological Test Automated Battery (CANTAB). Inoltre, le potenziali reazioni affettive al rilascio di 5-HT, le differenze di gruppo previste e il decorso temporale della reazione affettiva saranno valutati mediante l'uso ripetuto di questionari psicometrici, in particolare lo State-Trait Anxiety Inventory (STAI) e la Adjective Mood Rating Scale (AMRS ). A intervalli durante la scansione estesa e il test cognitivo, verranno raccolti campioni di sangue venoso per il dosaggio delle concentrazioni di (+) FEN, prolattina e cortisolo mediante procedure cliniche standard. Le risposte neuroendocrine saranno correlate con i singoli risultati dei test PET e neuropsicologici.

Soggetti e procedura di screening: i partecipanti allo studio vengono reclutati mediante volantini distribuiti in luoghi associati alla scena "techno" e "rave" a Zurigo, con l'aiuto di associazioni locali impegnate nella prevenzione/informazione sulla droga e nella riduzione del danno. I gruppi sperimentali sono abbinati per sesso, età e consumo di cannabis. Sedici soggetti di entrambi i sessi, di età compresa tra 18 e 35 anni, saranno reclutati per ciascuno dei seguenti tre gruppi sperimentali: 1) Attuali consumatori di MDMA (uso una tantum stimato di ≥ 50 compresse di "Ecstasy", l'ultima assunzione è datata entro ultime 4 settimane), 2) ex utilizzatori di MDMA (uso una tantum stimato di ≥ 50 compresse, ma i soggetti avranno smesso di usare l'ecstasy da almeno un anno prima dell'inclusione) e 3) soggetti di controllo naïve all'MDMA.

La salute dei soggetti sarà determinata da una visita medica generale comprensiva di elettrocardiogramma e parametri standard di laboratorio. Per escludere soggetti con condizioni psichiatriche attuali o passate, tutti i soggetti saranno valutati e diagnosticati da uno psicologo clinico utilizzando lo SKID-I. Durante il reclutamento, ai potenziali soggetti verranno fornite ampie informazioni di base sulla somministrazione di (+) FEN, test neuropsicologici, misure PET e rischi associati (radiazioni), e saranno quindi invitati a dare il proprio consenso informato scritto. La responsabilità speciale è coperta dall'assicurazione ospedaliera per tutti i soggetti che partecipano a questo progetto. La gravidanza è un criterio di esclusione; tutte le potenziali sottoposte al test di sesso femminile dovranno accettare di effettuare un test di gravidanza prima di entrare nello studio.

Verrà registrata una storia dettagliata del consumo di droghe psicoattive, compreso il tipo di droghe, il primo e l'ultimo consumo e il consumo totale stimato. Tutti i soggetti dovranno accettare di astenersi dall'uso di qualsiasi droga psicoattiva (eccetto nicotina e cannabis) per almeno due settimane prima della prima scansione PET. All'inizio di ciascuno dei due giorni sperimentali, i campioni di urina saranno raccolti e sottoposti a screening per la presenza di droghe psicoattive o metaboliti.

Rilevanza del progetto: la nostra metodologia ci consentirà di valutare quantitativamente le funzioni serotoninergiche nel cervello umano vivente. La nuova combinazione del rilascio di 5-HT indotto da (+)FEN dalle vescicole di immagazzinamento intracellulare e la successiva valutazione PET del legame competitivamente alterato di [18F]-altanserina ai recettori 5-HT2A postsinaptici fornirà un marcatore biologico più diretto della funzione della serotonina in vivo di quanto finora disponibile. Applicando questo nuovo approccio di sfida farmacologica/neuroimaging PET a gruppi di consumatori attuali ed ex di MDMA, saremo in grado di ottenere nuove importanti informazioni sulle conseguenze funzionali dibattute dell'uso di MDMA, in particolare per quanto riguarda la controversia sulla reversibilità dei cambiamenti di 5-HT dopo la cessazione dell'uso di MDMA. La mappatura topografica del rilascio regionale di 5-HT in seguito alla sfida (+)FEN in due gruppi di consumatori di MDMA e in una coorte di naïve ai farmaci aiuterà a valutare la questione controversa se i consumatori cronici di MDMA affrontano il rischio di sviluppare una carenza globale di 5-HT sindrome, caratterizzata da cambiamenti cognitivi e affettivi. Il completamento con successo di questo progetto dovrebbe avere implicazioni utili per l'istruzione pubblica e la riduzione del danno rispetto all'uso di MDMA, e potrebbe anche facilitare lo sviluppo di possibili opzioni terapeutiche per i consumatori cronici di MDMA.