L’uso di cannabis è associato alla psicosi, specialmente nelle persone che mostrano o sono più inclini a malattie psicotiche. Le basi biologiche di queste associazioni differenziali rimangono per lo più sconosciute. Abbiamo usato la tomografia ad emissione di positroni e il fallipride 18F per testare l’ipotesi che il rischio di psicosi sia espresso dall’induzione differenziale del rilascio di dopamina da Δ9-THC (delta-9-tetraidrocannabinolo, il principale ingrediente psicoattivo nella cannabis). In una singola sessione di scansione PET dinamica, il rilascio di dopamina striatale secondo Δ 9-THC è stato misurato in 9 consumatori di cannabis sani (malattia psicotica a rischio medio), 8 pazienti con disturbo psicotico e 7 parenti di primo grado non correlati (malattia psicotica intermedia). . I dati PET sono stati analizzati utilizzando l’estensione lineare del modello dell’intervallo di riferimento semplificato (LSRRM), che tiene conto delle variazioni dipendenti dal tempo nel case shift 18F. Sono state calcolate mappe statistiche basate su Voxel che rappresentano cambiamenti specifici di legame D2 / 3 per localizzare aree con aumento del ligando dopo somministrazione di Δ9-THC che riflette il rilascio di dopamina. Mentre Δ9-THC non è stato associato al rilascio di dopamina nel gruppo di controllo, è stato rilevato un significativo spostamento del ligando indotto da Δ9-THC nelle sottoregioni striatali che suggeriscono il rilascio di dopamina in entrambi i pazienti e relativamente. Questo è più pronunciato nel nucleo caudato. Rilascio endogeno di dopamina nelle persone a rischio di psicosi.
Rilascio di dopamina indotto da delta-9-tetraidrocannabinolo in funzione del rischio di psicosi: studio di tomografia a emissione di positroni di fallypride 18F
e70378. //doi.org/10.1371/journal.pone.0070378
Editore: Antonio Verdejo García, Università di Granada, Spagna
introduzione
L’uso della cannabis è stato a lungo associato ad un aumentato rischio di sviluppare sintomi psicotici in persone sane e scarsi risultati in pazienti con disturbi psicotici [1], [2].
Inoltre, i pazienti con disturbi psicotici e le persone a rischio di psicosi sembrano essere più sensibili alla cannabis [3], [4], [5], [6], [7], [8]. Tuttavia, si sa poco delle basi biologiche di questa associazione [9].
L’uso di cannabis pesante a lungo termine, specialmente quando iniziato nella prima adolescenza, è associato a cambiamenti strutturali nel cervello come alterata integrità strutturale del corpo calloso [10], cambiamenti nella sostanza bianca e grigia [11] e diminuzione del volume dell’ippocampo e dell’amigdala [ 12]. Tuttavia, è stato affermato che l’uso della cannabis provoca irregolarmente un aumento del rischio di psicosi attraverso meccanismi che risultano essere cambiamenti strutturali significativi nel cervello. In alternativa, neurochimico
Le interazioni tra cannabis e neurotrasmettitori come la dopamina (DA) possono essere un legame biologico tra cannabis e psicosi [9].
Il delta-9-tetraidrocannabinolo (Δ9-THC, il principale componente psicoattivo della cannabis) è stato attivato nel cervello umano dal recettore dei cannabinoidi di tipo 1 (CB1R), uno dei recettori proteici accoppiati con G più frequentemente espressi nel cervello [13].
L’attivazione dei CB1R pre-sinapticamente impedisce il rilascio di neurotrasmettitori, tra cui acido γ-aminobutirrico (GABA), glutammato e DA [14]. Si ritiene che la DA abbia un ruolo nella fisiopatologia della schizofrenia [15] e studi su animali suggeriscono che Δ9-THC influenza la neurotrasmissione DA in diverse regioni del cervello, tra cui la corteccia prefrontale (PFC) e le regioni mesolimbiche [16 ] [17]. Tuttavia, prove dirette dell’interazione tra Δ9-THC
e DA nel cervello umano è ancora un’area vuota (poco studiata). Le intuizioni iniziali provenivano da un singolo caso di studio che utilizzava la tomografia computerizzata a emissione di fotoni singoli (SPECT) e 123I-IBZM. In questo studio, è stata osservata una riduzione del 20% nel rapporto di legame del recettore D2 striatale in un paziente privo di droghe con schizofrenia immediatamente dopo l’uso di cannabis, indicando un aumento del rilascio di DA sinaptico [18]. Tre studi successivi hanno utilizzato l’imaging cerebrale neurochimico per dimostrare gli effetti di & Dgr; Per indagare su 9-THC per rilascio di DA in volontari umani sani. Bossong e colleghi [19] hanno ingerito sette consumatori di cannabis maschi sani ed hanno esaminato gli effetti di Δ9-THC sul rilascio di DA usando la tomografia ad emissione di positroni (PET) e il raclopride 11C. Gli autori hanno osservato piccole diminuzioni (circa del 3,5%) ma significative nel legame del recettore D2 in due regioni dello striato, lo striato ventrale e il putam dorsale precordiale dopo inalazione di Δ9-THC [19]. Lo studio sulla PET condotto da Stokes e colleghi [20] non ha riscontrato cambiamenti significativi nel legame con i recettori D2 dopo somministrazione orale di Δ9-THC in 13 volontari maschi sani. Allo stesso modo, Barkus e colleghi [21] non hanno osservato alcun rilascio di DA dopo Δ9-THC per via endovenosa, che è stato esaminato con SPET e 123I-IBZM.
I meccanismi biologici alla base della sensibilità differenziale alla cannabis, associata a un rischio genetico di psicosi, rimangono poco chiari
Gli studi di imaging esistenti si sono concentrati su controlli sani con un’esposizione minima alla cannabis. Pertanto, in questo studio, il rilascio DA indotto da Δ9-THC con PET e l’elevata affinità D2 / 3 radioligando 18F-fallyprid sono stati misurati in un gruppo di consumatori sani di cannabis e per la prima volta due gruppi con comprovata sensibilità aumentata a Δ9-THC:
Pazienti con disturbo psicotico e primo grado di parentela indipendente, indipendente. Abbiamo ipotizzato che la sensibilità alla cannabis aumentasse il rischio di psicosi, sarebbe evidente da una maggiore induzione del rilascio di DA endogeno da parte di Δ9-THC.Materiali e metodiLo studio è stato condotto in conformità con la Dichiarazione dell’Associazione medica mondiale di Helsinki e dal
Conferma del Comitato etico dell’ospedale universitario di Maastricht. Durante lo screening per i criteri di inclusione ed esclusione, tutti i partecipanti hanno ricevuto tutte le informazioni sui diversi aspetti dello studio (comprese le informazioni sul contenuto e le procedure dello studio, nonché i possibili rischi e risultati), sia verbalmente che per iscritto. I soggetti hanno avuto il tempo di considerare circa una settimana. Una dichiarazione scritta di consenso è stata ottenuta da tutti i partecipanti. Per garantire la capacità di consenso, i pazienti devono
non essere in una fase acuta della loro malattia in base alla valutazione di uno psichiatra certificato. Sono stati inclusi solo i partecipanti che sono stati in grado di concordare. Potenziali partecipanti che hanno rifiutato di partecipare
o altrimenti non ha partecipato in altro modo.
Potenziali partecipanti che hanno rifiutato di partecipare
o altrimenti non ha partecipato in alcun modo non partecipando allo studio.
I partecipanti
Un totale di 30 volontari (10 pazienti con disturbo psicotico, 10 parenti di primo grado non correlati di pazienti con disturbo psicotico e 10 controlli sani) erano disposti a partecipare allo studio.
I partecipanti sono stati reclutati da volantini nei caffè locali (caffè)
dove la cannabis è legalmente venduta e consumata), annunci sui giornali
e attraverso strutture ambulatoriali di salute mentale nel sud del Limburgo, nei Paesi Bassi. I criteri di inclusione erano 1) di età compresa tra 18 e 60 anni, 2) sufficiente padronanza della lingua olandese, 3) nessuna menomazione intellettuale (cioè QI> 80), come nella versione olandese della Wechsler Adult Intelligence Scale [22], 4) negli ultimi 12 Cannabis affumicata almeno una volta per mesi; 5) solo pazienti: una diagnosi di disturbi psicotici secondo il Manuale Diagnostico e Statistico dei Disturbi Mentali (DSM-IV) [23], e 6) solo: avere un parente di primo grado con una diagnosi
di disturbo psicotico. I criteri di esclusione erano i) trauma cranico con perdita di coscienza o disturbo neurologico, ii) malattia endocrina o cardiovascolare, iii) una storia familiare positiva di disturbo psicotico (solo controlli), iv) uso corrente di droghe psicotrope, v) uso corrente di droghe illegali eccetto cannabis, vi) consumo attuale di
Alcol di oltre 5 unità standard al giorno, vii) presenza di elementi metallici nel corpo, viii) gravidanza o allattamento e ix) una storia medica di claustrofobia.
ai partecipanti è stato chiesto di evitare la cannabis con almeno 5 giorni di anticipo per la sessione di test [24] e la caffeina e la nicotina 4 ore prima della sessione di test. L’analisi delle urine è stata effettuata per controllare l’astinenza da farmaci (urina multipanel
Test 6DS1 per anfetamine, metanfetamine, cocaina, oppiacei,
Benzodiazepine e Cannabis, SureScreen Diagnostics Ltd.). È stato effettuato un test di gravidanza per escludere la gravidanza tra le donne partecipanti. Inoltre, l’astinenza è stata assicurata utilizzando un alcol tester. All’arrivo, i partecipanti hanno ricevuto un pasto standardizzato e una bevanda decaffeinata. Alla fine della procedura di esperimento, sono stati misurati la pressione sanguigna e la frequenza cardiaca. Tutti i partecipanti sono rimasti sotto osservazione psicologica fino a quando gli effetti acuti del Delta 9-THC sono scomparsi e i partecipanti sono stati in grado di tornare a casa sani e salvi.Linee guida per misure clinicheLe diagnosi nel gruppo di pazienti sono state confermate sulla base della checklist per i criteri operativi e del programma informatico OPCRIT associato [25]. La presenza e la gravità dei sintomi psicotici nelle ultime due settimane è stata valutata in tutti i partecipanti con la sindrome positiva e negativa
Scala (PANSS) [26].
Negli ultimi 12 mesi il consumo di cannabis e altre droghe è stato strutturato con le sezioni pertinenti dell’OMS – Composite International Diagnostic Interview [27] e l’intervista clinica strutturata per i disturbi del DSM [28].
Preparazione e somministrazione di Δ9-THC
La produzione e la somministrazione di Δ9-THC sono state effettuate secondo Zuurman e colleghi [29]. Δ9-THC è stato purificato dalla Cannabis sativa da Farmalyse BV, Zaandam, Paesi Bassi, in accordo con le linee guida GMP ed è stato sciolto in 200 µl di alcool 100% vol. Il solvente è stato usato come placebo. I farmaci sono stati somministrati utilizzando un evaporatore (Volcano®, Storz-Bickel GmbH, Tuttlingen, Germania), una tecnologia per la consegna sicura ed efficace di Δ9-THC evitando i rischi respiratori da fumo [30]. Circa 5 minuti prima della somministrazione, Δ9-THC o placebo sono stati evaporati e conservati in un sacchetto di polietilene opaco con un boccaglio a valvola che ha impedito la perdita di Δ9-THC tra le inalazioni. Come praticato all’inizio della sessione di test, ai soggetti è stato chiesto di inalare il volume della bustina in 3-5
successive inalazioni, trattenere il respiro per 10 secondi ogni volta senza parlare durante il processo di inalazione. I partecipanti hanno ricevuto 8 mg di Δ9-THC e placebo in un metodo in cieco: i partecipanti hanno inizialmente ricevuto la soluzione vaporizzata come placebo, seguita dal farmaco attivo, ma per evitare la distorsione attesa, l’ordine di esecuzione è stato randomizzato .
Analisi del sangue
Sono stati prelevati campioni di sangue venoso al basale e 5, 10, 15 e 75 minuti dopo la somministrazione di Δ9-THC per determinare le concentrazioni plasmatiche di Δ9-THC e dei suoi due principali metaboliti 11-OH-THC e 11-nor-9-carbossi-THC da determinare come indicato da Zuurman e colleghi [29].
Per prevenire l’esposizione dei partecipanti, sono stati prelevati campioni falsi in una linea di confronto e 5, 10, 15 e 75 minuti dopo la somministrazione di placebo.
Codice di condotta
Per la validazione sperimentale, un totale di 13 Visual Analog Scales (VAS) [31] sono stati ripetutamente utilizzati nello scanner per valutare le variazioni soggettive della percezione di Δ9-THC. Questi includevano misurazioni del sentimento “alto” (1 scala), percezione esterna (5 scale) e percezione interna (7 scale).
Preparazione del radiotracciante
Il benzamide 18F-fallyprid sostituito fluorurato è un radiotracciante antagonista ad alta affinità che visualizza e apprezza i recettori D2 / 3 sia striatali che extrastriali [32] [33]. Il precursore per la sintesi di traccianti è stato ottenuto da ABX (Radeberg, Germania) e l’etichettatura è stata effettuata in loco utilizzando un modulo di sintesi R&D Raytest Synchrom (Raytest, Straubenhardt, Germania). Il prodotto finale è stato purificato dopo purificazione con cromatografia liquida ad alte prestazioni in fase inversa (HLPC) utilizzando un Waters XTerra ™ RP18 5µ. m 7,8 mm × 150 mm colonna e acetato di sodio 0,05 M pH 5,5 / etanolo 70:30 V / V come fase mobile ottenuta ad una portata di 1,5 ml / min. Il typylid 18F è stato eluito dopo 18 minuti. Il picco raccolto (2 ml) è stato diluito con 8 ml di NaCl allo 0,9% e sterilizzato filtrato attraverso un filtro Millipore Cathivex-GS 0,22 μm. Il prodotto finale del radioligando è stato somministrato come soluzione sterile di tampone acetato di sodio 7 mM pH 5,5, 0,72% e etanolo al 6%. La radioattività specifica al momento dell’iniezione era superiore a 37 GBq / μmol (1000 Ci / mmol). La purezza radiochimica era> 95%.
Acquisizione ed elaborazione di dati PET
I partecipanti sono stati sottoposti a una singola sessione di scansione dinamica del PET dopo somministrazione endovenosa di 18F-Fallypride. L’emissione di PET è stata eseguita in conformità con il protocollo di imaging PET per fallipers 18F descritto e precedentemente utilizzato da Christian e colleghi [34] e utilizzato con successo in studi precedenti [35], [36]. Questo design è stato scelto in combinazione con 18F-Falliprid perché richiede una sola sintesi radiochimica e somministrazione, evitando effetti di sessione e minimizzando la quantità di esposizione alle radiazioni e l’esposizione complessiva per i partecipanti. Quest’ultimo è stato di particolare importanza in quanto i pazienti con disturbi psicotici e l’uso di cannabis comorbida rappresentano una popolazione di studio vulnerabile e piuttosto difficile. Si ritiene che la riduzione del numero di sessioni aumenti la fattibilità dello studio in questa particolare popolazione.
I soggetti sono stati posizionati sul letto dello scanner con il poggiatesta mediante un cuscino a vuoto e il corpo è stato legato al letto per evitare movimenti durante la scansione PET. Le posizioni del monitor e della casella di risposta sono state regolate per garantire un comfort ottimale. I soggetti hanno ricevuto una media di 185 MBq di fallipride 18F in una lenta iniezione endovenosa in bolo di 10 secondi attraverso un catetere nella vena antecubitale sinistra. La dose media iniettata è stata di 187,4 ± 8,7 MBq per i controlli, 190,5 ± 7,0 MBq per i parenti e 189,4 ± 5,0 MBq per i pazienti. Dopo l’iniezione del tracciante, sono state avviate scansioni di emissioni dinamiche in modalità tridimensionale (3D) utilizzando uno scanner PET / CT (Philips, Eindhoven, Paesi Bassi). I dati di emissione sono stati registrati in frame di 60 secondi durante i primi 6 minuti e in frame di 120 secondi dopo. Il protocollo di emissione PET si basava su un protocollo di imaging PET fallyprid 18F precedentemente pubblicato un giorno [34], [36] modificato secondo studi di simulazione che mostrano possibili miglioramenti nella progettazione dell’esperimento che possono aumentare la sensibilità di rilevamento del rilascio di DA nello striato [37 ] (vedi figura 1).
doi.org/10.1371/journal.pone.0070378.g001
Illustrazione 1 Il protocollo di emissione PET corrisponde al protocollo di imaging PET precedentemente descritto da Christian e colleghi e precedentemente usato per 18F fallypride [34], modificato in base a studi di simulazione che mostrano possibili miglioramenti nell’impostazione sperimentale che possono aumentare la sensibilità del rilevamento del rilascio di DA nello striato [37 ].
Modellazione cinetica
[0131] [34], [35], [36] erano la stima di parametri cinetici che rappresentano il rilascio DA indotto da Δ9-THC, [38], un’estensione del riferimento combinato, modello di area eseguita (SRRM) [39] , [40]. L’LSRRM prende occasionalmente in considerazione i disturbi del legame specifici del ligando causati da effetti farmacologici o non farmacologici indotti da una sessione di falypride 18F, una condizione di base e un paradigma di attivazione. L’LSRRM presuppone che uno stato fisiologico stazionario in un parametro di dissociazione (k2a = k2 / [1 + BPND]) del modello dell’intervallo di riferimento combinato (SRRM), in cui k2 l’efflusso di plasma tissutale nella regione del tessuto sia costante e BPND non lo sia spostamento del potenziale di legame. & ggr; rappresenta l’ampiezza dello spostamento del ligando e la funzione h (t) descrive un rapido cambiamento dopo l’inizio dell’attivazione e della dissipazione nel tempo, dove τ controlla la velocità con cui diminuiscono gli effetti di attivazione; t mostra il tempo di misurazione ed è il tempo di attivazione. Il profilo del radioligando DA nei siti dei recettori D2 / 3 è ampiamente riflesso da una variazione temporanea in k2a (tramite la modifica in BPND), che è spiegata da un parametro dipendente dal tempo k2a + γ · h (t). Negli studi di attivazione, la concentrazione dei livelli dei recettori cambia e si ritiene che il BPND abbia un rilascio di neurotrasmettitore più elevato. Un aumento di K2A riflette un BPND ridotto per i recettori D2 / 3 più ampi, che ha portato a un valore positivo di γ. Il cervelletto, che rappresenta i recettori D2 / 3, è stato usato come regione di riferimento [39].
analisi statistica
Per ogni soggetto sono state create due maschere binarie basate sulla risonanza magnetica normalizzata corrispondente, utilizzando un insieme di volumi di interessi (VOI) generati internamente basati sull’atlante di Talairach [41]. Una maschera binaria conteneva tutte le regioni cerebrali di interesse (cioè nucleo caudato, putamen, pallido e nucleo accumbens), e una seconda maschera era disegnata solo sul cervelletto. Le regioni di interesse sono state selezionate e basate sulle regioni striatali basate su Kuepper et al. [9], suggerendo che lo striato è l’interesse principale per la convergenza degli effetti Δ9-THC sui fenotipi psicotici, e Bossong et al. [19], prime indicazioni di rilascio di DA indotto da Δ9-THC nello striato. Sono state calcolate mappe parametriche dei parametri di legame del recettore (R [= K1 / K1r (intervallo di riferimento)], k2, k2a, BPND e γ) per ciascun soggetto. Per ogni gruppo, mappe t-statistiche di & ggr; -Parametri calcolati dai soggetti per identificare quelle aree con maggiore spostamento del ligando durante & Dgr; Localizza l’amministrazione 9-THC, che si ritiene sia proporzionale all’aumento della versione DA. Queste t-map statistiche sono state generate come t = γ / sd (γ), per cui l’immagine di deviazione standard parametrica di γ (sd [γ]) è stata creata sulla base della matrice di covarianza stimata in conformità con il lavoro precedente [34], [35]. La soglia di t è stata quindi basata sui gradi di libertà (df, df = n-p + 1, con n = numero di tempi PET e p = stime dei parametri) [34] con df = 110 per questo lavoro. Una soglia di t> 2.4 è stata utilizzata per rappresentare p <0,01 per un test t a una coda. La presenza rilevante del rilascio DA indotto dall’attivazione è stata quindi rappresentata dalla percentuale di voxel significativi che hanno superato la soglia di t all’interno di ogni VOI. Inoltre, è stata eseguita un’analisi VOI stimando i parametri di legame del recettore R, K2, K2a, BPND e γ utilizzando le curve di attività del tempo LSRRM e PET (TAC) sui VOI. Le differenze di gruppo nell’estensione spaziale della versione DA indotta da Δ9-THC sono state quindi testate usando modelli di regressione all’interno di STATA. L’indagine sui residui dai modelli di regressione ha mostrato una significativa eteroscedasticità delle variazioni di errore tra i tre gruppi. Per tenerne conto, abbiamo utilizzato un modello di regressione con il quale le variazioni di errore differiscono tra i gruppi.
Nel raggruppamento gerarchico dei dati comportamentali (VAS), ciascuno dei quali ha contribuito a più di un’osservazione, i dati VAS sono stati analizzati utilizzando l’analisi di regressione statistica multi-livello in stata utilizzando la routine XTREG, con gli effetti della condizione (placebo contro Δ9-THC) su l’esperienza soggettiva è stata esaminata. L’associazione tra punteggi VAS e spostamento del ligando indotto da Δ9-THC è stata analizzata usando modelli di regressione lineare con punteggi VAS come variabile dipendente e spostamento del ligando indotto da Δ9-THC come variabile indipendente. È stata inoltre calcolata l’interazione con il gruppo. Le differenze di gruppo nello spostamento del ligando sono state analizzate usando modelli di regressione lineare con lo spostamento del ligando indotto da Δ9-THC come variabile dipendente e il gruppo come variabile indipendente. Sebbene non vi fossero differenze suggestive tra i tre gruppi, queste analisi sono state adeguate a priori in base all’età, al sesso, al consumo di nicotina, al consumo di alcol, all’uso di altri farmaci e altri farmaci e alla frequenza dell’uso di cannabis.
Partecipanti ai risultati
Due pazienti e un parente sono stati esclusi per violazioni del protocollo relative all’uso di antipsicotici e altri farmaci. Inoltre, due individui (un parente e un soggetto di controllo) sono stati esclusi a causa di un movimento eccessivo durante la scansione, che ha provocato artefatti di movimento non correggibili nei dati PET. Il campione finale risultante consisteva in 8 pazienti liberi da droghe (2 liberi da droghe, 4 liberi da droghe per più di 3 anni, 2 liberi da droghe per un minimo di 10 giorni), 8 parenti di primo grado non correlati e 9 controlli sani. Dei pazienti, cinque individui soddisfacevano i criteri per i disturbi psicotici dell’umore e tre persone soddisfacevano i criteri per i disturbi psicotici dell’umore. Non c’erano differenze suggestive tra i tre gruppi in termini di età media, rapporto maschio / femmina, funzionamento intellettuale medio del QI e frequenza del consumo di cannabis. Inoltre, i gruppi non differivano per quanto riguarda l’attuale consumo di nicotina e alcol. Inoltre, non vi era alcuna differenza nella dose iniettata di 18F-Falliprid (p> 0,05). I pazienti avevano valori più alti per la sindrome positiva PANSS (vedere la Tabella 1 per le caratteristiche demografiche e cliniche).
//doi.org/10.1371/journal.pone.0070378.t001
Tabella 1. Caratteristiche dei partecipanti.
Test anti droga
L’analisi delle urine è stata positiva per Δ9-THC in 18 partecipanti (6 pazienti, 6 parenti e 6 persone di controllo). Poiché la maggior parte del campione consuma quotidianamente cannabis, si può prevedere che l’analisi delle urine mostrerà livelli rilevabili di Δ9-THC; Tutti i partecipanti hanno indicato la conformità al protocollo e hanno dato conferma verbale dell’astensione dalla cannabis 5 giorni prima del test. Tutti i partecipanti sono risultati negativi all’alcol o ad uno qualsiasi degli altri farmaci. //Doi.org/10.1371/journal.pone.0070378.g002
Analisi del campione di sangue
La concentrazione di Δ9-THC nel plasma ha raggiunto un massimo di 37,3 ± 19,3 ng / ml 5 minuti dopo l’inalazione e quindi è diminuita. I due principali metaboliti 11-OH-THC e THC-COOH hanno raggiunto una concentrazione massima di 1,6 ± 1,5 ng / ml e 25,2 ± 22,4 ng / ml, rispettivamente, 5 e 15 minuti dopo l’inalazione. Le concentrazioni plasmatiche erano non associato al gruppo. Allo stesso modo, non vi era alcuna differenza nella concentrazione basale di Δ9-THC, 11-OH-THC e THC-COOH nel plasma tra i tre gruppi.
Bilance analogiche visive (VAS)
Sono stati calcolati i 13 punteggi della composizione VAS con la “percezione esterna” (5 scale) e la “percezione interna” (7 scale). La scala del “sentirsi” in alto è stata analizzata separatamente. Come previsto, Δ9-THC ha indotto aumenti significativi del “feeling elevato” (β = 11,74, IC 95%: 6,90-16,59, p <0,001), “percezione esterna” (β = 2,16, 95 % CI: 0,84-3,47, p = 0,001) e “percezione interna” (β = 1,19, IC 95%: 0,01-2,38, p = 0,049). Non ci sono prove di un’interazione tra la malattia (placebo contro? Δ9-THC) e il gruppo (controlli, parenti e pazienti, tutti p> 0,05), suggerendo che gli effetti di? Il 9-THC sull’esperienza soggettiva in tutti i gruppi era comparabile.
Rilascio di DA in vivo in risposta alla somministrazione di Δ9-THC
A causa di anomalie metodologiche sotto forma di valori non fisiologici, un soggetto (un parente) è stato escluso dalle analisi. Δ9-THC ha indotto un significativo spostamento della fallyprid 18F, indicativo del rilascio di DA, nell’intero striato sia nei pazienti che nei parenti, ma non nei controlli (vedere Figure 2, 3 e 4 e Tabella 2).
In media, y era positivo per tutte le sottoregioni di striato (che indicano il rilascio di DA) nel gruppo di pazienti e per il nucleo caudato nel relativo (vedere la Tabella 3 per
Stime dei parametri cinetici). Differenze significative tra i tre gruppi per quanto riguarda la quantità di spostamento del ligando sono state trovate nel nucleo caudato destro e sinistro, nel putamen sinistro e nel pallido destro. Tuttavia, solo la differenza nel nucleo caudato sinistro è rimasta la correzione di Bonferroni (le statistiche di gruppo si trovano nella Tabella 2). Post hoc
Confronti a coppie hanno mostrato che la quantità di spostamento del ligando era significativamente maggiore per pazienti e parenti rispetto ai controlli nel nucleo caudato sinistro (bpatients = 0.18, p = 0.002, brelatives = 0.18, p = 0.021). Nessuna differenza è stata osservata tra pazienti e parenti in questa sottoregione. Le differenze di gruppo nello spostamento dei ligandi erano indipendenti dall’età, dal sesso, dall’uso di alcol, dall’uso di nicotina, dall’uso di altri farmaci e altri farmaci e dalla frequenza dell’uso di cannabis.
//doi.org/10.1371/journal.pone.0070378.g002
Figura 2. T-map parametrica statistica media di γ nelle sezioni sagittale (sinistra) e coronale (destra) sovrapposta su un modello MRI con spostamento follypride 18F indotto da Δ9-THC a livello di striato (x = 0, y = 11, z = -4) per controlli (riga superiore, n = 9), parenti (riga centrale, n = 8) e pazienti (riga inferiore, n = 7, un soggetto è stato diagnosticato in base a valori fisiologici anomali (non)).
L’immagine viene confrontata con una soglia per scopi di visualizzazione (massimo ricevuto per controlli, parenti e pazienti, rispettivamente: 1,15, 2,6 e 2,7).
//doi.org/10.1371/journal.pone.0070378.g003
Figura 3. T-map parametrica statistica media di γ, che mostra solo i voxel striatali che mostrano un significativo rilascio di dopamina e che sopravvivono alla soglia t> 2.4 (p <0,01) nei controlli (riga superiore, n = 9), parenti ( fila centrale, n = 8) e pazienti (fila inferiore, n = 7).
Le T-card sono mostrate in sezioni trasversali a livello di t> 2.4, che sono sovrapposte su un modello MRI.
//doi.org/10.1371/journal.pone.0070378.g004
Figura 4. Percentuale di voxel con significativo rilascio di dopamina indotta da Δ9-THC nel nucleo caudato, putamen (riga superiore), globus pallidus e nucleus accumbens (riga inferiore) per controlli (n = 9), parenti (n = 8) e pazienti ( n = 7, un paziente è stato escluso da questa analisi a causa di valori anormali (non) fisiologici).
Le linee orizzontali mostrano la media per ciascun gruppo.
//doi.org/10.1371/journal.pone.0070378.t002
Tabella 2: Espansione spaziale del rilascio stimato di dopamina da parte del THC nelle sottoregioni di striato.
//doi.org/10.1371/journal.pone.0070378.t003
Tabella 3. Stime dei parametri medi per regione di interesse (media sinistra / destra) e gruppo.
Non sono state trovate associazioni tra i cambiamenti indotti da Δ9-THC nel VAS e il rilascio di DA indotto da Δ9-THC (tutti p> 0,05).
discussione
Il presente studio ha mostrato la nuova scoperta del rilascio differenziale di DA striatale dopo inalazione di Δ9-THC in persone con diverso rischio di psicosi. I pazienti con disturbi psicotici e parenti non affetti hanno rilasciato significativamente più DA in risposta al THC rispetto ai controlli, che, in conformità con la maggior parte dei lavori precedenti, non hanno rilasciato quantità significative di DA.
Rilascio di dopamina indotto da Δ9-THC: il meccanismo alla base della psicosi indotta dalla cannabis?
Numerosi studi sugli animali suggeriscono che i cannabinoidi esogeni, come & Dgr; 9-THC, che stimola lo scoppio dei neuroni DA del mesencefalo e di conseguenza il rilascio di DA striatale mediante l’attivazione di CB1R, ad es. [16], [17]. Nell’uomo, tuttavia, ci sono poche prove che il DA possa mediare gli effetti acuti di Δ9-THC e che non sia chiaro se il DA media una parte degli effetti psicotogeni della cannabis. I risultati di precedenti studi di imaging che hanno esaminato il rilascio acuto di dopamina indotta da Δ9-THC in uomini sani sono contraddittori. Mentre Bossong e colleghi [19] segnalano un piccolo ma significativo aumento della DA striatale, i recenti lavori di Stokes e colleghi [20] e Barkus e colleghi [21] non hanno osservato un tale effetto. Sorprendentemente, Δ9-THC induceva costantemente cambiamenti nella percezione soggettiva e valutazioni sul BPRS (Short Psychychiatral Assessment Scale) [42] o sul PANSS (Positive and Negative Syndrome Scale) [26]. In nessuno degli studi precedenti sono stati osservati i cambiamenti comportamentali e psicotomimetici osservati dopo la somministrazione di Δ9-THC associati alla risposta DA. La mancanza di un’associazione tra i cambiamenti soggettivi nella percezione, misurata da VAS, e il livello di rilascio di DA nel presente studio è quindi coerente con i risultati precedenti. Contrariamente a quanto precedentemente mostrato [3], [4], [6], i pazienti e i parenti nel presente studio non hanno mostrato alcuna evidenza di una maggiore sensibilità agli effetti della cannabis, poiché non c’erano differenze nei cambiamenti soggettivi nella percezione con Δ9-THC è stato trovato tra i gruppi. Tuttavia, una maggiore sensibilità a livello di DA era evidente, sia nei pazienti che nei parenti non affetti, ma non nei controlli sani, la somministrazione di Δ9-THC era associata a un successivo rilascio di DA striatale. Sorprendentemente, il rilascio di DA è stato più pronunciato nel nucleo caudato sia nei pazienti che nei parenti, e si ritiene che l’iperattività dopaminergica in questa particolare regione svolga un ruolo importante nella fisiopatologia dei sintomi psicotici [43].
I risultati attuali si adattano a esperimenti su animali che mostrano l’interazione tra endocannabinoide e sistema dopaminergico, in particolare per quanto riguarda la regolazione della trasmissione mesolimbica di DA. Tuttavia, è stato anche dimostrato che parte della trasduzione del segnale mediata dal sistema endocannabinoide si verifica effettivamente a valle della neurotrasmissione DA in termini di attivazione del recettore D2 e DA può regolare la funzione endocannabinoide al contrario [44]. Coerentemente con ciò, livelli elevati di anandamide endocannabinoide nel liquido cerebrospinale (CSF) sono stati trovati in pazienti naïps antipsicotici con psicosi acuta, che si ritiene siano caratterizzati da iperattività dopaminergica nelle regioni cerebrali striatali. Lo stesso aumento è stato osservato nei pazienti trattati con antipsicotici atipici ma non nei pazienti trattati con antipsicotici tipici [45]. Inoltre, livelli elevati di anandamide possono essere presenti nei pazienti nella fase prodromica di un disturbo psicotico [46]. Inoltre, un recente studio sulla PET ha mostrato un aumento del legame con CB1R nei pazienti con schizofrenia [47].
Nel loro insieme, queste osservazioni suggeriscono un ruolo importante per il sistema endocannabinoide nella fisiopatologia della schizofrenia e possono anche spiegare la nostra scoperta che cannabinoidi esogeni come & Dgr; Il 9-THC colpisce la neurotrasmissione DA, in particolare negli individui a rischio di disregolazione DA, come pazienti con disturbo psicotico, parenti di grado. Pertanto, sebbene la DA non sia direttamente correlata all’espressione dei sintomi psicomimetici, la DA può essere coinvolta nell’aumentato rischio di sviluppare disturbi psicotici associati all’uso della cannabis nelle persone predisposte alla psicosi.
restrizioni
Alcune restrizioni devono essere confermate. L’uso dell’LSRRM presenta numerosi vantaggi pratici, come il requisito di una singola sintesi radiochimica e la somministrazione e la prevenzione degli effetti di sessione. Poiché il modello genera anche calcoli parametrici basati sul voxel dei parametri cinetici dipendenti dal tempo, consente di confrontare direttamente il rilascio di DA tra popolazioni di soggetti all’interno di una regione specifica se vi è interesse. Tuttavia, l’implementazione pratica del modello implica che i possibili cambiamenti nel flusso sanguigno cerebrale regionale (rCBF) non siano pienamente presi in considerazione. La somministrazione di Δ9-THC ha dimostrato di essere associata ad un aumento bilaterale di rCBF che è tipicamente nell’intervallo del 5-15% [48] [49], sebbene uno studio PET sull’acqua a 15O non abbia mostrato un cambiamento significativo di rCBF nel nucleo accumbens o in altre regioni cerebrali legate alla ricompensa, ancora nei gangli della base o nell’ippocampo [50]. Gli studi di simulazione hanno indicato che variazioni del 25% di rCBF potrebbero influenzare il risultato [34], [38], [51]. Pertanto, è improbabile che questi cambiamenti correlati a rCBF, anche considerando potenziali confusioni di rCBF da parte di Δ9-THC, aggiungano importanti perturbazioni nello spostamento del ligando dopo l’inalazione di Δ9-THC, creando così un potenziale confondente o distorsione per Rappresenta la misura del risultato. Come dimostrato da Christian e colleghi [34], l’uso di un protocollo di iniezione singola in combinazione con la cinetica in vivo di 18F-fallylpride può ridurre al minimo la possibile confusione di rCBF associata alla somministrazione di farmaci. Sebbene i pazienti affetti da schizofrenia differiscano dai controlli sani sia nei cambiamenti di base che nell’induzione di attività nel rCBF, non ci sono prove che il THC abbia un effetto differenziale sull’RCBF nei controlli sani e nei parenti di primo grado non correlati. Analogamente, il modello non consente di trarre conclusioni sulla capacità di rilascio di DA iniziale nei tre gruppi. Tuttavia, poiché il modello stima il rilascio di DA associato alla condizione attiva rispetto alla condizione di controllo, le potenziali differenze nella DA di base tra i gruppi sono considerate indirettamente.
In secondo luogo, l’estensione spaziale della stima & Dgr; Rilascio DA indotto da 9-THC ottenuto usando una soglia di t> 2.4 per ottenere p <0,01 (test unilaterale) secondo Christian et al. [34], ma senza correzione per il numero esatto di voxel contenuti nella maschera. Come previsto, l’esecuzione delle analisi con una soglia corretta di t> 4,4 (corrispondente a p <0,000012) porta a un’espansione spaziale significativamente più piccola del rilascio di DA stimato (0,1% per i controlli nel nucleo caudato, 1 , 6% per i parenti) e 5,4% per i pazienti). Tuttavia, il quadro generale dei risultati rimane invariato (cioè nessun rilascio di DA nei controlli, ma sia nei parenti che nei pazienti).
In terzo luogo, a causa della limitazione di un protocollo di un giorno, l’ordine di somministrazione dei farmaci era semplicemente cieco e non accidentale. Tuttavia, poiché agli individui è stato detto che l’ordine di somministrazione sarebbe stato casuale, la parzialità sembrerebbe improbabile e non spiegherebbe alcun effetto differenziale nei tre gruppi. Inoltre, la conformità con il protocollo di studio (ad esempio l’astinenza dalla cannabis durante i 5 giorni prima della scansione, l’astinenza dalla nicotina 4 ore prima del test) poteva essere confermata solo da un’intervista e l’analisi delle urine era positiva per 18 partecipanti (75%) . Tuttavia, ciò non sorprende poiché il nostro campione includeva consumatori abituali di cannabis, la maggior parte dei quali veniva utilizzata quotidianamente. Poiché le concentrazioni plasmatiche al basale di Δ9-THC e dei suoi principali metaboliti non differivano tra i gruppi, è improbabile che i risultati siano dovuti a differenze nel Δ9-THC residuo. Poiché la quantità media di sigarette al giorno è la stessa in tutti i gruppi quando si utilizza la nicotina, è improbabile che ciò abbia differenziato la misurazione del risultato PET tra i gruppi. È quindi improbabile che i risultati siano stati influenzati dal consumo di nicotina. In quinto luogo, si potrebbe ipotizzare che le differenze nell’uso di cannabis tra gli individui potrebbero influenzare gli effetti acuti di Δ9-THC. Mentre c’era effettivamente variabilità nel consumo di cannabis all’interno dei gruppi, non vi era alcuna differenza nel consumo di cannabis tra i gruppi. Inoltre, la frequenza dell’uso di cannabis nel nostro campione attuale non era associata al rilascio di DA indotto da Δ9-THC. Un altro problema che potrebbe limitare l’interpretazione dei nostri attuali risultati riguarda l’uso precedente di neurolettici nel gruppo di pazienti. Solo due pazienti erano ingenui e aumentavano la sensibilità a & Dgr; 9-THC può essere associato all’uso precedente di neurolettici. Tuttavia, il nostro studio attuale mostra una maggiore sensibilità a Δ9-THC non solo nel gruppo di pazienti, ma anche in parenti non affetti di pazienti con disturbi psicotici, in cui è possibile escludere l’influenza di fattori correlati alla malattia come i neurolettici. Pertanto, sembra improbabile che gli effetti osservati nel gruppo di pazienti possano essere spiegati dall’esposizione a farmaci neurolettici. Poiché non abbiamo ancora campioni di sangue per quantificare il tracciante e non abbiamo dati sugli effetti di Δ9-THC sul metabolismo di Fallipride in soggetti sani rispetto ai pazienti con disturbi psicotici, non possiamo escludere l’ipotesi che raggruppa attraverso Δ9-THC potrebbe aver contribuito ai risultati attuali. Infine, l’attuale constatazione di una differenza di gruppo nello spostamento del ligando in alcune parti dello striato deve essere interpretata alla luce di una prestazione relativamente bassa (0,6). La replica in un gruppo più ampio è quindi indispensabile.
ringraziamento
Ringraziamo Ron Mengelers, Wolfgang Viechtbauer, Marjan Drukker e Linda Klumpers per il supporto tecnico e statistico e Rufa Diederen, Mayke Janssens, Emiel Beijer, Christel Demollin e Christian Urbach per il loro supporto nella raccolta dei dati.
Contributi dell’autore
Progettato e progettato gli esperimenti: RK JC MvK KVL CH JvG JvO. Effettuato gli esperimenti: RK CH MM. Analizzati i dati: RK JC JL. Reagenti / materiali / strumenti di analisi che contribuiscono: KvL JvL MvK JvO. Ha scritto il documento: RK CJ JL CH JvO.
Die Emissionsdaten wurden in vier Segmenten gesammelt (die gesamte Abtastdauer ohne Pausen betrug 220 Minuten). Angesichts der Verwendung eines “Aktivierungs” -Parameters in dem für die Analyse verwendeten kinetischen Modell [38], das das Vorhandensein eines signifikanten Anstiegs der durch den Stimulus induzierten 18F-Fallyprid-Verdrängung repräsentiert, und die Hypothese einer Δ9-THC -Verabreichung mit erhöht assoziiert ist DA-Aktivität, der aktive (Δ9-THC) Zustand wurde immer nach der Kontroll- (Placebo-) Bedingung präsentiert. Die ersten drei PET-Segmente mit einer Gesamtabtastdauer von 170 Minuten (getrennt durch zwei kurze Pausen von 15 Minuten) stellten somit eine Tracerkinetik während der Kontrollbedingung dar (das Placebo wurde zwischen dem ersten und dem zweiten PET-Segment verabreicht). Der Kontrollbedingung folgte eine weitere Pause von 20 Minuten, bei der Δ9-THC verabreicht wurde (d. H. 220 Minuten nach der Injektion) und PET-Emissionsdaten wurden für weitere 50 Minuten gesammelt. Der Zeitpunkt der Verabreichung Δ9-THC wurde so gewählt, dass die Radioligand-Bindung im Steady-State-Zustand war und somit für striatale Hirnregionen gemäß einer Simulationsstudie optimiert wurde [37]. Wie aus Ceccarini et al. [37] würde die Stimulusverabreichung bei 200-220 Minuten zu positiven Gammawerten um 0,000-0,002 für mittlere Dopaminpeakhöhen (dh etwa 200-245 nM) führen, unter der Annahme, dass die tatsächliche Wirkung der Δ9-THC-Verabreichung auf die Dopaminfreisetzung ist ist in diesem Bereich. Um die Dämpfung zu korrigieren, wurde zu Beginn jedes PET-Segments ein CT-Scan mit geringer Dosis (80 kV Röhrenpotential, 11 mAs) ohne Kontrastmittel durchgeführt. Abbildung 1 zeigt das PET-Emissionsprotokoll.
Die Bilder wurden mithilfe einer 3D-OSEM-Rekonstruktion (geordnete-Teilmenge-Erwartungsmaximierung) iterativ rekonstruiert, einschließlich modellbasierter Streuung sowie Schwächungskorrektur basierend auf einer gemessenen CT-Abschwächungskartierung mit einer endgültigen räumlichen Auflösung von 4 mm. Um strukturelle Hirnanomalien auszuschließen und eine anatomische Registrierung durchzuführen, erhielten alle Probanden zusätzlich ein volumetrisches T1-gewichtetes und standardmäßiges transversales T2-Gehirn-Magnetresonanzbild (MRI; 1,5 Tesla Vision Scanner, Siemens, Deutschland). Die Parameter für die T1-3D-Magnetisierungsvorbereitungs-Schnell-Akquisitions-Gradienten-Echo-Sequenz waren: TR = 0 ms, TE = 4 ms, Kippwinkel = 12 °, Inversionszeit = 300 ms, Matrix 256 × 256, 160 sagittale zusammenhängende Scheiben von 1 mm. Für jedes Subjekt wurden die rekonstruierten PET-Daten des Gehirns in DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) übertragen und mit PMOD software v 2.95 (PMOD Inc., Zürich, Schweiz) in Analyze konvertiert. Um die Auswirkungen der Kopfbewegung während des Scans zu minimieren, wurden alle 18F-Rahmen für jeden PET-Scan neu ausgerichtet, mit der MRT des Patienten korreliert und dann räumlich auf ein spezifisches T1-gewichtetes Modell im stereotaktischen Raum des MNI (Montreal Neurological Institute) unter Verwendung von SPM8 normalisiert (Statistische Parametrische Kartierung, Wellcome Abteilung für Kognitive Neurologie, London, UK). Um das Signal-Rausch-Verhältnis zu erhöhen, wurden die normalisierten Bilder dann mit einem 3D-Gaußfilter (4 mm volle Breite bei halbem Maximum) geglättet, bevor das kinetische Modell angewendet wurde.
Kinetische Modellierung
Übereinstimmend mit früheren Arbeiten [34], [35], [36] wurde die Schätzung kinetischer Parameter, die die Δ9-THC-induzierte DA-Freisetzung darstellen, durch Anwendung des linearisierten vereinfachten Referenzbereichsmodells (LSRRM) [38], einer Erweiterung der vereinfachten Referenz, durchgeführt Regionsmodell (SRRM) [39], [40]. Der LSRRM berücksichtigt zeitliche Störungen in der ligandenspezifischen Bindung, die durch pharmakologische oder nicht-pharmakologische Effekte während einer 18F-Fallypridesitzung induziert werden, einschließlich einer Grundlinienbedingung und eines Aktivierungsparadigmas. Der LSRRM nimmt an, dass ein stationärer physiologischer Zustand während des gesamten Experiments gestört ist, indem ein Term γ · exp [-τ (tT)] in den Dissoziationsparameter (k2a = k2 / [1 + BPND]) des vereinfachten Referenzbereichsmodells ( SRRM), wobei k2 der Gewebe-Plasma-Efflux in der Gewebe-Region konstant ist und BPND das nicht verschiebbare Bindungspotential ist. & ggr; stellt die Amplitude der Ligandenverschiebung dar und die Funktion h (t) beschreibt eine schnelle Änderung nach Aktivierungsbeginn und -dissipation über die Zeit, wobei & tgr; die Geschwindigkeit steuert, mit der Aktivierungseffekte absterben; t bezeichnet die Messzeit und T ist die Aktivierungsinitiierungszeit. Die DA-Radioligandenkonkurrenz an den D2 / 3-Rezeptorstellen wird durch eine zeitliche Änderung von k2a (über die Änderung in BPND) widergespiegelt, die durch einen zeitabhängigen Parameter k2a + γ · h (t) erklärt wird. Es wird angenommen, dass Änderungen der BPND in Aktivierungsstudien Änderungen der Konzentration verfügbarer Rezeptorstellen widerspiegeln, und es wird angenommen, dass eine Abnahme der BPND eine erhöhte Neurotransmitterfreisetzung widerspiegelt. Ein erhöhter k2a spiegelt daher eine verringerte BPND für D2 / 3-Rezeptoren wider, was zu einem positiven Wert von γ führt. Als Referenzregion wurde das Kleinhirn verwendet, das eine Fläche mit vernachlässigbarer Dichte an D2 / 3-Rezeptoren darstellt [39].
