Proc Natl Acad Sci USA A. 2011 szeptember 13; 108 (37): 15037-42. Epub 2011 március 14.
Volkow ND, Wang GJ, Fowler JS, Tomasi D, Telang F.
Absztrakt
A dopamint (DA) alapvető fontosságúnak tekintik a kábítószer-kábítószer jutalmazó hatásai szempontjából, ám a függőségben betöltött szerepe sokkal kevésbé egyértelmű. Ez az áttekintés olyan vizsgálatokra összpontosít, amelyekben a PET-t használják az agy DA rendszerének jellemzésére a függõ személyekben. Ezek a tanulmányok megerősítették az embereknél a gyógyszer-indukált gyors DA növekedés fontosságát a striatumban (beleértve a nukleáris akumulánsokat (NAc)] jutalmazó hatásukban, ám váratlanul megmutatták, hogy addiktív személyeknél a gyógyszerek által kiváltott DA növekszik (valamint szubjektív erősítésük mellett) hatások) jelentősen tompultak a kontrollokhoz képest. Ezzel ellentétben a függõ betegek szignifikáns DA növekedést mutatnak a striatumban a gyógyszerrel kondicionált útmutatásokra reagálva, amelyek a gyógyszer iránti önbejelentésekkel járnak, és nagyobbnak tűnnek, mint a gyógyszerre adott DA válaszok. Azt feltételezzük, hogy a gyógyszerhatások elvárásainak (kondicionált válaszok) és a tompa farmakológiai hatások közötti eltérés fenntartja a gyógyszeres kezelést a várt jutalom elérése érdekében. Továbbá, akár a korai, akár az elhúzódó megvonás során tesztelték, a függõ személyek alacsonyabb szintû D2 receptorokat mutatnak a striatumban (beleértve a NAc-t is), ami összefüggésben áll a kiindulási aktivitás csökkenésével az elülső agyi régiókban, melyeket az érzékenység hozzárendelése (orbitofrontalis cortex) és a gátló kontroll (elülsõ elõadás) okoz. cingulate gyrus), amelynek zavara kényszerképességet és impulzivitást eredményez. Ezek az eredmények egyensúlyhiányra utalnak a jutalmazás és a kondicionálás alapját képező dopaminerg körök és a végrehajtó funkciót (érzelmi kontroll és döntéshozatal) alapuló körzetek között, amelyek állításunk szerint hozzájárulnak a kényszeres drogfogyasztáshoz és az ellenőrzés elvesztéséhez a függőségben.
A visszaélésszerű gyógyszerek (beleértve az alkoholt is) természeténél fogva jövedelmezőek, ezért az emberek ezeket fogyasztják, vagy a laboratóriumi állatok önmagukban adják be őket (1). A kábítószernek kitett személyeknek csak kis százaléka válik függővé, azaz az ellenőrzött kábítószer-használatról a kényszeres kábítószer-használatra vált, és a káros következmények ellenére elveszíti a fogyasztás feletti ellenőrzést (2). A függőséget meghatározó tényezők közé tartoznak a genetikai (a kockázat 50% -a), a fejlődési (a kockázat magasabb a serdülőkorban) és a környezeti (pl. A kábítószer-hozzáférés, a stressz) tényezők (2).
A mezolimbikus dopamin (DA) útja [DA sejtek a ventrális tegmentális területen (VTA), amelyek magba gyűrődnek (NAc)], kulcsfontosságúnak tűnik a gyógyszer juttatásához (1). Más DA útvonalakat [a mezostriatalis (DA sejtek a lényegi nigra {SN} dorsalis striatumba kinyúlik) és a mezokortikális (a VTA DA sejtjei elülső cortexbe vetülnek fel)] ma is felismerik, hogy hozzájárulnak a kábítószer-jutalomhoz és a függőséghez (1). A DA sejtek égetésének módja másképp modulálja a gyógyszerek jutalmazó és kondicionáló hatásait (túlnyomórészt fázisos DA sejtek tüzelése), szemben a függőségben bekövetkező végrehajtó funkció változásokkal (túlnyomórészt tonikus DA sejtek tüzelése) (3, 4).
Ez az áttekintés azokat a tanulmányokat foglalja össze, amelyek PET-et használtak a DA szerepének értékelésére a gyógyszerjutalomban és a függőségben. Ezek a megállapítások azt mutatják, hogy a függőség nemcsak a DA jutalmazási kört, hanem a kondicionálással / szokásokkal, a motivációval és a végrehajtó funkciókkal (gátló kontroll, ékesség hozzárendelés és döntéshozatal) kapcsolatos áramköröket is befolyásolja. Más neurotranszmitterek (és neuropeptidek) részt vesznek a gyógyszerjutalomban (azaz kannabinoidok, opioidok) és az ismételt kábítószer-használatból származó neuroadaptációkban (azaz glutamát, opioidok, GABA, kortikotropikus felszabadító faktor). Ezeket itt nem tárgyaljuk (kivéve a glutamátot), de számos áttekintés foglalkozik velük (5, 6).
DA és az akut kábítószer-jutalom
Azok a gyógyszerek, amelyek függőséghez vezethetnek, növelik a DA-értéket a NAc-ben, amelyet a különböző gyógyszerosztályok különböző molekuláris célpontokkal való kölcsönhatása révén érnek el (6) (Táblázat 1). Emberekben a PET-vizsgálatok kimutatták, hogy számos gyógyszer [stimulánsok (7, 8), nikotin (9), alkohol (10) és a marihuána (11)] növeli a DA-t a háti és ventrális striatumban (ahol NAc található). Ezekben a vizsgálatokban olyan rádiómérőt használtak, amely kötődik a DA D2 receptorokhoz (D2R), de csak akkor, ha ezeket nem foglalja el a DA (azaz, [11C] rakloprid). A placebo és a gyógyszer utáni kötődés összehasonlításával ezek a tanulmányok becsülik a D2R elérhetőségének a gyógyszer által kiváltott csökkenését, amely arányos a DA növekedésével (12). A legtöbb tanulmány arról számolt be, hogy azok a résztvevők, akiknél a DA növekedése a gyógyszerrel a legnagyobb, szintén a legintenzívebb „magas” vagy „eufória” (áttekintve ref. 13).
A PET-vizsgálatok azt is kimutatták, hogy a gyógyszernek az agyba jutásának és az agyból való távozásának a sebessége (farmakokinetikai profil) kulcsfontosságú az erősítő hatások szempontjából. Pontosabban, a pozitron-kibocsátókkal jelölt gyógyszerek agyi farmakokinetikájával kapcsolatos PET-vizsgálatok azt mutatják, hogy az emberi agyban a csúcsértékek az 10 perc alatt érhetők el intravénás beadás után, és hogy ez a gyors gyógyszerfelvétel a magas (13) (Ábra 1). Valójában az agyba eljutó egyenértékű kokainszint (a DA transzporter blokád ekvivalens szintjének tekintve) esetén, amikor a kokain gyorsan belépett az agyba (füstölt és iv. Adagolás), intenzívebb magasra váltott ki, mint amikor lassabban jutott az agyba ( horkolt) (14). Ez összhangban van a preklinikai vizsgálatokkal, amelyek azt mutatják, hogy minél gyorsabban jut be a gyógyszer az agyba, annál erősebbek a megerősítő hatásai (15). Ez valószínűleg azt a tényt tükrözi, hogy a drogok által kiváltott hirtelen és nagy DA növekedések utánozzák a gyors és nagy DA növekedéseket, amelyek a fázisos DA tüzeléshez kapcsolódnak, és amelyek az agyban a jutalomról és a jótékonyságról szóló információk továbbításával járnak (16).
A drog által kiváltott DA emelkedése a NAc-ben nem elhatározott, de függőségben szenvedő betegeknél is előfordul, ami felveti a kérdést, hogy ezek hogyan kapcsolódnak a függőséghez.
Először is egyre több bizonyíték áll rendelkezésre arról, hogy a DA szerepe a megerősítésben összetettebb, mint a jutalom önmagában történő kódolása (hedonikus öröm), és hogy a gyors és nagy DA növekedést kiváltó ingerek feltételes válaszokat is kiváltanak, és ösztönző motivációt váltanak ki ezek beszerzésére (17). A kondicionálás révén egy erősítővel (azaz természetes erősítővel, gyógyszerrel) kapcsolatban álló semleges inger önmagában megszerzi azt a képességét, hogy növelje a striatumban (beleértve a NAc-t) DA-t a jutalom előrejelzésekor, és ez összefügg a drogkereséssel (17). Azokban az állatokban, amelyeket kiképzett arra, hogy természetes megerősítőt (ételt) várjanak, amikor kondicionált stimulusnak (CS) vannak kitéve, a DA neuronok nem reagálnak az elsődleges erősítőre, és ehelyett a CS-re (16). Nem tisztázott azonban, hogy egy hasonló folyamat milyen mértékben alakul ki a visszaélés elleni gyógyszerekkel szemben, mivel a gyógyszerek farmakológiai hatásaik révén közvetlenül aktiválhatják a DA idegsejteket (azaz a nikotint) vagy növelhetik a DA felszabadulását (azaz amfetamin) (Táblázat 1).
Ennek megválaszolásához összehasonlítottuk a metilfenidát stimuláló szer (MP) által indukált DA növekedést a kokainfüggõ személyek és a kontrollok között. A kokainhoz hasonlóan az MP növeli a DA-t azáltal, hogy blokkolja a DA transzportereket; mindkét gyógyszer hasonló eloszlással rendelkezik az emberi agyban, és hasonló viselkedési hatásokkal jár, ha iv (18). Detoxikált kokainfüggő alanyokban (n = 20, méregtelenített 3 – 6 hét), az MP-indukált DA emelkedésének sztriatumban (50% -kal alacsonyabb) és az önjelentések növekedésének szignifikáns csökkentését kimutattuk a nem drogokkal visszaélő kontrollokkal összehasonlítva (n = 23). Hasonló eredményeket jelentettek iv. Amfetamin (egy másik stimuláns gyógyszer) beadása után a közelmúltban méregtelenített kokainhasználókkal (méregtelenített 2 wk), akik szintén csökkentették a DA felszabadulást a striatumban és enyhítették az eufóriát (19). Mivel ezekben a tanulmányokban félreértés volt annak a lehetősége, hogy a kábítószer-abbahagyás okozta a mérsékelt DA választ, ezért ezt a tanulmányt megismételtük aktív kokainfüggő alanyokon (n = 19, nem méregtelenített) (20). Aktív kokainhasználókban az MP-indukált DA változások nem különböztek a placebótól, és a DA változásai 80% -kal voltak alacsonyabbak, mint a kontrollokban (n = 24); a magas szintű önjelentéseket szintén enyhítették (Ábra 2). A striatális DA markáns tompulása másodlagosan növekszik az MP-nél vagy az amfetaminnál, detoxikált alkoholistákban is dokumentáltak (lásd a ref. 13). Ha - amint azt jelenleg feltételezik - a kábítószer-indukált DA növekedése a NAc-ben alapul szolgál a kábítószer-jutalomban, miért tudnák a kokaintól függő alanyok, akik a drog által kiváltott DA növekedésének szignifikáns csökkenését mutatják, kényszerül venni a gyógyszert?
DA és kondicionálás gyógyszerjelre
A magyarázat a kondicionálás folyamatából származhat, amely az egyik kezdeti neuroadaptáció, amely a gyógyszerek expozícióját követi, és magában foglalja a DA fázisos jelátvitelt (túlnyomórészt D1R-ek), valamint az NMDA és AMPA receptorok szinaptikus változásait (a glutamát modulálja) (21, 22). Ezeknek a kondicionált válaszoknak úgy vélik, hogy alátámasztják a gyógyszer iránti igényt (vágy) és a kényszeres használatot, amely akkor fordul elő, ha a függõ alanyok drogvégzékeknek vannak kitéve.
Annak felmérése érdekében, hogy a kábítószerrel kondicionált útmutatások növelik-e a DA-értéket kokainfüggõ alanyokban, az aktív kokainfüggõ alanyokat teszteltük (n = 18), amikor a vizsgálati alanyok semleges videót (természeti jelenetek) néztek, és amikor kokain dákó videót nézték (a kokain beszerzésével és dohányzásával foglalkozó személyek jelenetei) (23). A kokain dátumok szignifikánsan megnövelték a DA-t a hátsó striatumban, és e növekedés nagysága összefüggésben állt a vágy szubjektív tapasztalataival (Ábra 3); hasonló eredményeket jelentett egy másik laboratórium (24). Azoknál a személyeknél, akiknél a legnagyobb dózis-indukált DA növekedés a hátsó striatumban volt, a legfontosabb a függőség súlyosságának mérése. Mivel a háti striatum szerepet játszik a szokások tanulásában, ez az asszociáció valószínűleg tükrözi a szokások megerősödését, amikor a függőség krónikus állapota növekszik. Ez arra utal, hogy a függőség alapvető zavara lehet a DA által kiváltott kondicionált válasz, amely szokásokhoz vezet, amelyek kényszeres drogfogyasztást eredményeznek. Mivel a kokainfüggõ személyeknél a kondicionált útmutatások által kiváltott DA-növekedés nagyobbnak látszik, mint egy stimuláns gyógyszer által okozott, ez azt sugallja, hogy a kondicionált válaszok vezethetik a DA jelzését, amely kiváltja és fenntartja a készítmény motivációját. Amennyiben a gyógyszer (még akkor is, ha a DA-fokozó hatása enyhült) megtérülést jelez, a beadásának cselekedete (pl. Injekció, dohányzás) kondicionált dózismá válhat, és mint ilyen, növelheti a DA-t. Tehát, bár a gyógyszerek kezdetben DA felszabadulást eredményezhetnek a striatumban (jelző jutalom), ismételt beadással és a szokások kialakulásával, úgy tűnik, hogy a DA növekedése a gyógyszerről a CS-re növekszik, ahogyan azt a természetes erősítők esetében jelentették (16). A preklinikai vizsgálatok azt mutatták, hogy a prefrontalis kéregből a VTA / SN-re és NAc-re mutató glutamaterg vetületek közvetítik ezeket a kondicionált válaszokat (5).
DA és gátló kontroll függőségben
A prepotens válaszok gátlásának képessége valószínűleg hozzájárul az egyén azon képességéhez, hogy visszatartsa a kábítószer-fogyasztást, és ezáltal a függőséggel szembeni kiszolgáltatottsága (25).
A PET vizsgálatok azt mutatták, hogy a függõ betegekben jelentõsen csökkent a D2R elérhetõsége a striatumban, amely hónapokig meghosszabbodik a hosszan tartó méregtelenítés után (ref. 13). A striatális D2R redukciók funkcionális jelentőségének vizsgálatához megvizsgáltuk ezek kapcsolatát az agy glükóz metabolizmusának (az agy működésének markere) kiindulási értékeivel. Megmutattuk, hogy a striatális D2R csökkenése az orbitofrontalis kéregben (OFC), az elülső cinguláris gyrusban (ACC) és a dorsolateralis prefrontalis kéregben (DLPFC) bekövetkező csökkent metabolizmushoz kapcsolódik (26-28) (Ábra 4). Mivel az OFC, a CG és a DLPFC részt vesz az élethűség hozzárendelésében, a gátló kontroll / érzelmek szabályozásában és a döntéshozatalban, azt feltételeztük, hogy a DA függőben lévő személyek általi nem megfelelő szabályozása alááshatja a gyógyszerek fokozott motivációs értékét viselkedésükben és az ellenőrzés elvesztését. túlzott kábítószer-bevitel (29). Ezen túlmenően, mivel az OFC és az ACC károsodása a kényszeres magatartáshoz és az impulzivitáshoz kapcsolódik, azt feltételeztük, hogy a DA ezen régiók károsodott modulációja alapozhatja a függőségben tapasztalt kényszeres és impulzív gyógyszerbevitelt (30, 31). Valójában a metamfetamin-visszaélőkben az alacsony striatalis D2R-t impulsivitással (32), valamint az alacsony striatalis D2R-et az impulzivitással és a várható kompulzív kokain adagolással társulták rágcsálókban (33).
Az is lehetséges, hogy a kábítószer-használat kezdeti sebezhetősége a prefrontalis régiókban fordul elő, és hogy az ismételt kábítószer-használat kiváltja a striatális D2R csökkenését. Valójában egy olyan személyekkel végzett vizsgálatban, akik annak ellenére, hogy fennállnak az alkoholizmus magas kockázata (az alkoholizmus pozitív családi anamnézise), nem voltak alkoholisták, a normálnál magasabb striatális D2R rendelkezésre állást mutattunk, amelyet az OFC, ACC és DLPFC normál anyagcseréjéhez társítottak. (25). Ezt úgy értelmeztük, hogy a normális prefrontalis funkció megvédte ezeket az alanyokat az alkoholfogyasztástól.
DA és motiváció az addikcióban
A DA szintén a motivációban (azaz a lendületben, kitartásban és az erősítő stimulus elérésére irányuló erőfeszítésekben) vesz részt számos célrégió - többek között NAc, ACC, OFC, DLPFC, amygdala, dorsalis striatum és ventrális pallidum - szabályozása révén.34).
A kábítószer-beszerzés fokozott motivációja a függőség egyik jellemzője. A kábítószer-függõ személyek szélsõséges viselkedésbe fognak kerülni, hogy kábítószereket szerezzenek, még a súlyosan káros következmények kárára is (2). A drogkeresés és a kábítószer-fogyasztás válnak a legfontosabb motivációs tényezőikké, amelyek más tevékenységeket kiszorítanak (35). Így a függőséget szenvedő személy felébreszti és motiválja, amikor meg akarja vásárolni a drogot, de hajlamos arra, hogy visszavonuljon és apátia legyen, ha nem droggal kapcsolatos tevékenységeknek van kitéve. Ezt a eltolódást úgy tanulmányozták, hogy összehasonlítottuk a kondicionált jeleknek való kitettségnél bekövetkező agyi aktiválási mintákat azokkal, amelyek ilyen jelek nélkül fordultak elő.
A méregtelenített kokainhasználóknál észlelt prefrontalis aktivitás csökkenésével ellentétben, amikor nem stimulálják őket drogokkal vagy kábítószer-utalásokkal (áttekintés alatt áll. 13), ezek a prefrontalis régiók aktiválódnak, amikor a kokainhasználók vágyát kiváltó ingereknek vannak kitéve (akár drogok, akár dákók) (36-39). Hasonlóképpen, a kokainhasználók röviddel azután, hogy egy kokainharapás epizódját vizsgálták, megnövekedett metabolikus aktivitást mutattak az OFC-ben és az ACC-ben (szintén a hátsó striatumban), ami a vágyhoz kapcsolódott (40).
Ráadásul, amikor összehasonlítottuk az iv MP-re adott választ a kokainfüggõ és nem átengedõ alanyok között, kimutattuk, hogy az MP csak a függõkben szenvedõk körében fokozta az anyagcserét a ventrális ACC-ben és a mediális OFC-ben (a vágyhoz kapcsolódó hatás), míg ezekben a régiókban csökkentette az anyagcserét. nem kötelező tárgyak (41). Ez arra utal, hogy ezeknek a prefrontalis régióknak a gyógyszeres expozícióval történő aktiválása specifikus lehet a függőség szempontjából, és a gyógyszer iránti fokozott vágyhoz kapcsolódhat. Ezenkívül egy későbbi vizsgálatban, amelyben arra késztettük a kokainfüggő alanyokat, hogy célzottan gátolják a vágyat, amikor gyógyszeres jelzéseknek vannak kitéve, megmutattuk, hogy azok a személyek, akik sikeresen gátolják a vágyot, csökkent az anyagcsere mediális OFC-ben (az erősítő motivációs értéke) és NAc-ban ( jutalom) (42).
Ezek az eredmények megerősítik az OFC, az ACC és a striatum szerepét a fokozott motivációban a drog függőség előállításához.
A függőség rendszermodellje
A fentiekben foglaltaknak megfelelően számos agyi áramlás releváns a függőség neurobiológiájában. Itt kiemeltük ezeknek a köröknek a négyét: jutalom / ösztönzés, motiváció / hajlandóság, kondicionálás / szokások és gátló kontroll / végrehajtó funkció (Ábra 5). A hangulatszabályozó kör (hozzájárul a stressz reakcióképességének szabályozásához) és az interocepciós kör (hozzájárul a kábítószer-vágy és a hangulat tudatosságához) szintén részt vesznek a függőségben, ám az emberi agyban való részvételüket sokkal kevésbé vizsgálták. Ezen áramkörök megszakításának következményei a gyógyszer fokozott motivációs értéke (a megtanult asszociációk révén a kondicionálás és a szokások révén) más erősítők rovására (a jutalmazási kör csökkent érzékenysége miatt), és a szándékos cselekmények gátlásának csökkent képessége. összefüggésben áll a kábítószer szedésének erős vágyával (másodlagos a károsodott végrehajtó funkcióhoz), amely függőséget okozó kábítószer-fogyasztást eredményez (35).
Annak ellenére, hogy valószínű, hogy a DA változásai bizonyos függő viselkedésekhez vezetnek a függőségben, az is lehetséges, hogy egyes DA változások tükrözik más neurotranszmitterek hiányosságainak kompenzálására tett kísérleteket, különösen azért, mert a DA-t a glutamát modulálja (a GABA-t kevésbé vizsgálták). A kortikostriatális glutamátergális terminálok felelősek a jól bevált viselkedés megtanulásáért és az ilyen viselkedés megváltoztatásáért, amikor már nem alkalmazkodnak, és ezekben a vetületekben (és az amygdalostriatalis glutamát útvonalakban) az ismételt gyógyszerhasználat (ideértve a glutamát szinaptikus felszabadulásának csökkent szabályozását is) neuroadapcióit befolyásolja. a kábítószer-keresés fokozott motivációjában, amely függőségben fordul elő (5). A krónikus gyógyszeres expozícióval járó glutamát-indukált neuroplaszticitás káros következményei szintén valószínűleg szerepet játszanak a függőségekben szenvedő egyéneknél jelentett prefrontalis funkciókárosodásban, amelyek a gátló kontroll zavarát okozzák, valamint a rosszul érzékeny viselkedés megváltoztatásának képtelenségét és a gyógyszerhasználat káros következményeinek megtanulását.
Ez a modell a függőség hosszú távú terápiás megközelítését javasolja a gyógyszerek erősítő tulajdonságainak csökkentésére, a természetes erősítők jutalmazó tulajdonságainak fokozására, a kondicionált tanulmányozott összefüggések gátlására, a nem gyógyszerrel összefüggő tevékenységek motivációjának fokozására és a gátló kontroll megerősítésére.
Lábjegyzetek
- 1Kinek a levelezést kell kezelni. Email: [e-mail védett].
A szerző hozzájárulása: az NDV, a G.-JW és a JSF által tervezett kutatás; NDV, G.-JW, JSF, DT és FT végzett kutatásokat; NDV, G.-JW, JSF, DT és FT elemzett adatokat; és az NDV írta a papírt.
A szerzők nem jeleznek összeférhetetlenséget.
Ez a cikk a Sackler előadásának „Függőség: Konfliktus az agyi áramlatok között” című előadásából származik, amelyet Nora Volkow 11 júniusában mutatott be az Washington DC-ben, az AAAS Auditoriumban. Az előadás megnyitotta az Országos Tudományos Akadémia Arthur M. Sackler kollokviumát a „Viselkedés kvantitatív meghatározása” címmel. A legtöbb előadás teljes programja és audio fájlja a NAS webhelyén érhető el: www.nasonline.org/quantification. Tekintse meg a kollokvium összes dokumentumát az 3 kötet 108 kiegészítésében.
Ez a cikk egy PNAS közvetlen benyújtása.
Referenciák