Badanie neuroprzekaźnictwa serotoniny u użytkowników MDMA przy użyciu połączonej prowokacji deksfenfluraminą i obrazowania PET (DEXFEN_PET)

Wprowadzenie: Nielegalne używanie psychostymulantu 3,4-metylenodioksymetamfetaminy (MDMA, „ecstasy”) jest uważane za poważny problem zdrowia publicznego. W Szwajcarii odsetek nastolatków zażywających MDMA stale wzrastał w ostatnich latach. Według reprezentatywnej ankiety z 2002 r. około 3,3% uczniów w wieku 15-16 lat w Szwajcarii przynajmniej raz zażyło MDMA. W porównaniu z analogicznymi danymi z 1994 r. (1,8%) i 1998 r. (1,9%) widoczny jest wzrost spożycia MDMA. W innym badaniu przeprowadzonym przez Szwajcarski Instytut ds. Zapobiegania Alkoholizmowi i Narkomanii (SFA/ISPA) 2,2% ankietowanych anonimowo osób w wieku od 15 do 39 lat zgłosiło doświadczenia z MDMA. Również na całym świecie MDMA stało się jednym z najczęściej używanych nielegalnych narkotyków psychoaktywnych, z milionami regularnych użytkowników.

Ostre podanie MDMA powoduje szybkie i wyraźne uwolnienie serotoniny (5-HT) poprzez zahamowanie i odwrócenie transportera 5-HT. Od późnych lat 80. XX wieku badania na naczelnych dostarczyły przekonujących dowodów na to, że wysokie dawki MDMA powodują znaczną i długotrwałą neurotoksyczną utratę wyłącznie zakończeń nerwowych 5-HT z towarzyszącym wyczerpaniem do 95% 5-HT w kilku obszarach mózgu. Natomiast inne układy neuroprzekaźników, takie jak dopamina czy noradrenalina, pozostają nieuszkodzone. Następnie dwa badania z udziałem użytkowników MDMA wykazały również selektywne spadki stężenia kwasu 5-hydroksyindolooctowego w płynie mózgowo-rdzeniowym (CSF), markera wyczerpania 5-HT. W przeciwieństwie do tego, stężenia kwasu homowanililowego lub 3-metoksy-4-hydroksyfenyloglikolu w płynie mózgowo-rdzeniowym, głównych metabolitów dopaminy i noradrenaliny, pozostały niezmienione. Niektóre badania obrazowe z radioligandami serotonergicznymi wykazały zmniejszoną gęstość transportera 5-HT (SERT) w korowych i podkorowych obszarach mózgu użytkowników MDMA. Co więcej, badania elektrofizjologiczne również sugerują zmiany w systemie 5-HT u regularnych użytkowników MDMA. Jednak większość z tych odkryć u ludzi była mocno krytykowana za wady metodologiczne (np. małe rozmiary próbek lub brak specyficzności zastosowanych radioligandów). W związku z tym nie ma jeszcze przekonujących dowodów na selektywną neurotoksyczność serotonergiczną MDMA u ludzi. Co więcej, mechanizm neurotoksyczności MDMA u zwierząt jest nadal przedmiotem dyskusji.

Pomimo tych zastrzeżeń konsekwentnie wykazano, że użytkownicy MDMA wykazują związane z dawką upośledzenie pamięci werbalnej i wzrokowo-przestrzennej oraz upośledzenie funkcji wykonawczych i zdolności poznawczych związanych z podejmowaniem decyzji. Jak dotąd neuroanatomiczne podstawy tych deficytów neuropsychologicznych i ich związek z wyczerpaniem 5-HT pozostają niejasne.

Na podstawie danych na zwierzętach jest prawdopodobne, że MDMA w wysokich lub skumulowanych dawkach uszkadza neurony 5-HT w ludzkim mózgu. Jednak ze względu na wiele problemów metodologicznych i ograniczoną liczbę badań przeprowadzonych na ludziach, nie można jeszcze ustalić jednoznacznych wniosków, czy przewlekła ekspozycja na MDMA powoduje długotrwały zespół niedoboru 5-HT, z wynikającymi z tego zagrożeniami neuropsychiatrycznymi. Aby dokładniej zająć się domniemaną neurotoksycznością MDMA w ludzkim mózgu, proponujemy, aby oprócz obecnych badań mapowania receptorów, przydatne w wyjaśnieniu tego problemu mogą być nowe funkcjonalne testy neuroprzekaźnictwa serotoninergicznego. W szczególności sugerujemy, że badania prowokacji 5-HT przy użyciu pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) w połączeniu z deksfenfluraminą uwalniającą serotoninę [(+) FEN] mogą testować funkcjonalną integralność układu 5-HT w żywym ludzkim mózgu.

Cele: Aby przezwyciężyć przeszkody poprzednich badań obrazowych, proponujemy zastosować bardziej bezpośrednie podejście do oceny integralności funkcji serotonergicznych w ludzkim mózgu. Mapowanie receptora 5-HT2A za pomocą PET i [18F]-altanseryny, w połączeniu z prowokacją (+)FEN, stosuje się do zbadania zdolności uwalniania 5-HT u obecnych i byłych użytkowników MDMA w porównaniu z osobami kontrolnymi, które nie przyjmowały wcześniej leków.

Przewidujemy, że porównanie zmienionego specyficznego wiązania [18F]-altanseryny z receptorami 5-HT2A po uwolnieniu 5-HT wywołanym (+)FEN ujawni, czy przewlekłe nadużywanie MDMA prowadzi do zmian funkcjonalnych w ludzkim mózgu i czy MDMA użytkownicy są narażeni na zwiększone ryzyko rozwoju zespołu przewlekłego niedoboru serotoniny, prawdopodobnie związanego z zaburzeniami funkcji poznawczych oraz depresją lub lękiem. Nasz biologiczny marker funkcji 5-HT in vivo umożliwi nam topograficzne mapowanie regionalnego uwalniania 5-HT, a tym samym określenie, czy hipotetyczny niedobór 5-HT ma globalne lub ogniskowe konsekwencje dla działania (+)FEN. Domniemane konsekwencje funkcjonalne (regulacja afektu, funkcje poznawcze i zachowanie) można powiązać z regionami o zmniejszonej transmisji 5-HT.

Badając obecnych i byłych użytkowników MDMA, ocenimy odwracalność wyczerpania 5-HT. Ponadto nasza technika prowokacji (+) FEN / obrazowania PET może ujawnić regiony zwiększonej transmisji 5-HT z powodu hiperunerwienia dendrytów 5-HT („kiełkowanie”), jak ma to miejsce u naczelnych leczonych MDMA.

W ramach badania PET dokonamy również pomiarów funkcji poznawczych (m.in. uwaga, pamięć wzrokowa i robocza, uczenie się, funkcje wykonawcze) i afektywne (np. niepokój, impulsywność), co do których podejrzewa się, że są zmienione z powodu przewlekłego stosowania MDMA. Za pomocą analiz korelacyjnych dążymy do ustalenia, czy ograniczone regiony zmienionej funkcji 5-HT są związane z określonymi zaburzeniami parametrów poznawczych i / lub behawioralnych.

Aktualny status projektu i dane pilotażowe: Radiosynteza znacznika [18F]-altanserin została ustalona i zwalidowana zgodnie z wytycznymi GMP. Badanie i zastosowanie (+)FEN i [18F]-altanseryny zostało już zatwierdzone przez lokalną komisję etyczną, Swissmedic i Szwajcarski Federalny Urząd ds. Zdrowia Publicznego (BAG). Co więcej, ponad 50 obecnych i byłych użytkowników MDMA oraz 20 osób z grupy kontrolnej, które wcześniej nie przyjmowały narkotyków, zostało przebadanych i stwierdzono, że spełniają ogólne kryteria włączenia. Zastosowaliśmy naszą metodę na czterech zdrowych ochotnikach, aby udowodnić naszą koncepcję. Skany PET zostały skorygowane pod kątem metabolitów i znormalizowane zgodnie z metodą graficzną Logansa. Regiony analizy opartej na zainteresowaniach wykonano za pomocą PMOD. Stwierdziliśmy, że pozorna objętość dystrybucji (DV) [18F]-altanseryny była silnie zmniejszona we wszystkich obszarach mózgu o około 11 do 15%. Zatem proponowana metoda jest odpowiednia do badania zdolności uwalniania 5-HT u ludzi.

Hipotezy robocze: Stawiamy hipotezę, że uwolnienie 5-HT wywołane przez (+) FEN wyraźnie zmieni dostępność receptorów 5-HT2A dla [18F]-altanseryny, ze wzorem ujawniającym przestrzennie heterogenną podatność unerwienia 5-HT na MDMA. Przewidujemy, że DV [18F]-altanserin zmniejszy się po prowokacji (+)FEN w mniejszym stopniu u obecnych użytkowników MDMA w porównaniu z osobami kontrolnymi nieleczonymi wcześniej MDMA. Na podstawie danych na zwierzętach i ostatnich badań neuroobrazowania u ludzi, stawiamy hipotezę, że powrót funkcjonalny u byłych użytkowników MDMA objawi się normalizacją lub przekroczeniem zdolności uwalniania serotoniny.

Przekaźnictwo nerwowe 5-HT nie będzie jednorodnie zmniejszone u przewlekle używających MDMA, ale efekty toksyczne będą najbardziej widoczne w korze czołowej i strukturach podkorowych, takich jak jądro ogoniaste i wzgórze; regiony te są unerwione przez drobne włókna powstające z grzbietowych jąder szwu, które są szczególnie wrażliwe na neurotoksyczność MDMA u naczelnych innych niż ludzie. Na podstawie wyników ostatnich badań na ludziach przewidujemy ponadto zależne od dawki upośledzenie funkcji poznawczych, zwłaszcza pamięci i uczenia się, a także zwiększony stan lęku u obecnych użytkowników MDMA, a następnie poprawę po zaprzestaniu używania narkotyków, chociaż powrót do zdrowia może być niekompletnym. Na koniec stawiamy hipotezę, że stopień upośledzenia funkcji poznawczych będzie istotnie skorelowany ze zmierzoną redukcją funkcji 5-HT.

Projekt badania: W celu porównania neuroprzekaźnictwa 5-HT u obecnych użytkowników MDMA, byłych użytkowników MDMA i osób kontrolnych nieleczonych wcześniej MDMA, 16 osób z każdej grupy zostanie zbadanych za pomocą [18F]-altanseryny PET w dwóch warunkach. W ciągu dwóch dni - oddzielonych 7-dniową przerwą - badani otrzymają w losowej kolejności placebo lub 60 mg (+)FEN. Dwie godziny później osoby zostaną umieszczone w GE PET/CT z częściowo unieruchomioną głową. Po uzyskaniu skanu transmisyjnego CT z niską dawką [18F]-altanserin (250 MBq, wysoka aktywność właściwa) zostanie podany dożylnie w postaci bolusa w ciągu 30 sekund, a dynamiczne dane PET zostaną uzyskane w ciągu 90 minut jako seria 36 ramek zwiększając czas trwania od jednej minuty do dziesięciu minut. Następnie badani przejdą serię zadań poznawczych z Cambridge Neuropsychological Test Automated Battery (CANTAB). Ponadto potencjalne reakcje afektywne na uwolnienie 5-HT, przewidywane różnice między grupami i przebieg reakcji afektywnej w czasie zostaną ocenione przez wielokrotne użycie kwestionariuszy psychometrycznych, w szczególności Inwentarza Stanu-Cechy Lęku (STAI) i Przymiotnikowej Skali Oceny Nastroju (AMRS). ). W przerwach podczas rozszerzonego skanowania i testów funkcji poznawczych pobierane będą próbki krwi żylnej do oznaczania stężenia (+)FEN, prolaktyny i kortyzolu zgodnie ze standardowymi procedurami klinicznymi. Reakcje neuroendokrynne będą skorelowane z indywidualnymi wynikami badań PET i testów neuropsychologicznych.

Osoby badane i procedura selekcji: Uczestnicy badania są rekrutowani za pomocą ulotek rozprowadzanych w miejscach związanych ze sceną „techno” i „rave” w Zurychu, z pomocą lokalnych stowarzyszeń zajmujących się profilaktyką/informacją o narkotykach i redukcją szkód. Grupy eksperymentalne są dobierane pod względem płci, wieku i używania konopi indyjskich. Szesnaście osób obojga płci, w wieku od 18 do 35 lat, zostanie zrekrutowanych do każdej z trzech następujących grup eksperymentalnych: ostatnich 4 tygodni), 2) byłych użytkowników MDMA (samooszacowane, przynajmniej 50 tabletek w ciągu życia, ale badani przestali używać Ecstasy przez co najmniej jeden rok przed włączeniem) oraz 3) osoby kontrolne nieleczone wcześniej MDMA.

Stan zdrowia badanych zostanie określony na podstawie ogólnego badania lekarskiego obejmującego elektrokardiogram i standardowe parametry laboratoryjne. Aby wykluczyć osoby z obecnymi lub przeszłymi schorzeniami psychicznymi, wszystkie osoby zostaną ocenione i zdiagnozowane przez psychologa klinicznego przy użyciu kwestionariusza SKID-I. Podczas rekrutacji potencjalni uczestnicy otrzymają obszerne podstawowe informacje dotyczące podawania (+)FEN, testów neuropsychologicznych, pomiarów PET i związanego z nimi (promieniowania) ryzyka, a następnie zostaną poproszeni o wyrażenie świadomej zgody na piśmie. Szczególną odpowiedzialność obejmuje ubezpieczenie szpitalne dla wszystkich podmiotów uczestniczących w tym projekcie. Ciąża jest kryterium wykluczającym; wszystkie potencjalne kobiety badane będą musiały wyrazić zgodę na przeprowadzenie testu ciążowego przed przystąpieniem do badania.

Rejestrowana będzie szczegółowa historia używania środków psychoaktywnych, w tym rodzaj narkotyków, pierwsze i ostatnie użycie oraz szacowane całkowite użycie. Wszyscy badani będą musieli wyrazić zgodę na powstrzymanie się od używania jakichkolwiek środków psychoaktywnych (z wyjątkiem nikotyny i konopi indyjskich) przez co najmniej dwa tygodnie przed pierwszym badaniem PET. Na początku każdego z dwóch dni eksperymentalnych pobierane będą próbki moczu i badane pod kątem obecności środków psychoaktywnych lub metabolitów.

Trafność projektu: Nasza metodologia pozwoli na ilościową ocenę funkcji serotonergicznych w żywym ludzkim mózgu. Nowa kombinacja indukowanego (+) FEN uwalniania 5-HT z wewnątrzkomórkowych pęcherzyków spichrzowych i późniejsza ocena PET kompetycyjnie zmienionego wiązania [18F]-altanseryny na postsynaptycznych receptorach 5-HT2A zapewni bardziej bezpośredni marker biologiczny funkcji serotoniny in vivo niż było to dotychczas dostępne. Stosując to nowe wyzwanie farmakologiczne/metodę neuroobrazowania PET do grup obecnych i byłych użytkowników MDMA, będziemy w stanie uzyskać ważny nowy wgląd w dyskutowane funkcjonalne konsekwencje używania MDMA, zwłaszcza w odniesieniu do kontrowersji dotyczących odwracalności zmian 5-HT po zaprzestaniu stosowania MDMA. Mapowanie topograficzne regionalnego uwalniania 5-HT po prowokacji (+)FEN w dwóch grupach użytkowników MDMA i kohorcie nieleczonych pomoże ocenić sporną kwestię, jeśli przewlekle używający MDMA będą narażeni na ryzyko rozwoju globalnego niedoboru 5-HT zespół charakteryzujący się zmianami poznawczymi i afektywnymi. Pomyślne zakończenie tego projektu powinno mieć pożyteczne implikacje dla edukacji społeczeństwa i redukcji szkód związanych z używaniem MDMA, a także może ułatwić opracowanie możliwych opcji leczenia dla przewlekle używających MDMA.