Yasmin Olsson – Glycinergic compounds for modulating accumbal dopamine levels and alcohol intake

Opponent och betygsnämnd

Opponent: professor Per Svenningsson, Institutionen för klinisk neurovetenskap, Karolinska Institutet, Stockholm

Betygsnämnd: professor Johan Zelano (ordf.), docent Sophie Erhardt (KI) och docent Anders Hammarberg (KI)

Bra att veta

Disputationen hålls på engelska och svenska

Dopamin, glycin och alkohol

Alkoholbrukssyndrom är en hjärnsjukdom som orsakar stort lidande och skada för de drabbade individerna, deras närstående och, genom indirekta effekter, samhället i stort. När man dricker alkohol frisätts signalsubstansen dopamin i nucleus Accumbens (nAc) i hjärnans belöningssystem, vilket är associerat med välbehag och att minnet av upplevelsen blir särskilt framträdande varefter beteendet upprepas - så kallad positiv förstärkning. Vid alkoholbrukssyndrom förändras funktionen i belöningssystemet, frisättningen av dopamin minskar, även då alkohol inte är närvarande, vilket är förenat med anhedoni (glädjelöshet) och/eller en dysforisk sinnesstämning. Genom att fortsätta att dricka alkohol kan en person med alkoholbrukssyndrom övergående kompensera för de lägre grundnivåerna av dopamin och på så vis mildra sitt illabefinnande. Denna starka drivkraft benämns negativ förstärkning och det finns i dagsläget inget godkänt läkemedel mot sjukdomen som påverkar detta fenomen.

Aminosyran glycin fungerar som en signalsubstans i hjärnan, där den aktiverar den hämmande glycinreceptorn i belöningssystemet. Vid aktivering av denna receptor i råtta dämpas dopaminfrisättningen i nAc i samband med alkoholintag samtidigt som grundnivån av dopamin ökar något. Tidigare studier har visat att glycintillförsel direkt in i hjärnans belöningssystem via en slang respektive systemisk behandling (injektion i buken) av en glycintransportör-1-hämmare (GlyT1-hämmare), vilken höjer glycinkoncentrationen utanför nervcellerna, resulterar i minskat alkoholintag hos råttor och att detta är associerat till dessa substansers effekter på dopamin i nAc. Emellertid har det varit okänt om det finns andra glycinerga behandlingsstrategier som kan utnyttjas för att uppnå liknande eller bättre effekter. Syftet med denna avhandling var att undersöka hur olika preparat som verkar på glycinerg signalering i hjärnan kan utnyttjas för att höja grundnivåer av dopamin i nAc och minska alkoholintag hos råtta. De metoder som främst har använts för detta ändamål är drickbeteendemodeller och in vivo mikrodialys på vakna, fritt rörliga råttor.

Vi såg att behandling med glycin givet systemiskt i höga doser höjde glycinnivåerna i nAc, och hos en del av råttorna även grundnivåer av dopamin. När råttorna fick välja mellan att dricka alkohol eller vatten i ett intermittent alkoholkonsumtionsparadigm drack de glycin-behandlade råttorna mindre alkohol, även här var behandlingssvaret tudelat. Således replikerade systemisk glycinbehandling effekterna av lokal behandling. I ett nästa steg undersöktes huruvida de glycin-innehållande dipeptiderna Leu-Gly och Gly-Leu, med potential att lättare nå fram till hjärnans belöningssystem jämfört med glycin, påverkade grundnivåerna av dopamin. Även här observerades en liten ökning av dopaminnivåerna i nAc hos en del av råttorna. 

Alkohol interagerar direkt med glycinreceptorn, men samspelar även med många andra receptorer i hjärnan, där det ännu inte är helt klarlagt hur dessa mekanismer samspelar vid belöning. I ett nästa steg undersöktes effekter av tilläggsbehandling med GlyT1-hämmaren Org 24598, ett glycinergt preparat, till bupropion och vareniklin, läkemedel som höjer dopaminnivåerna via andra målreceptorer i belöningssystemet. Kombinationsbehandlingen förstärkte den dopaminhöjande effekten i nAc, vilket stödjer strategin att samtidigt angripa flera olika målprotein som påverkar dopaminnivåerna. I en alkoholdepriveringsmodell hos alkoholexponerade råttor uteblev dessutom helt den förväntade ökningen av alkoholintag efter två veckors påtvingad avhållsamhet från alkohol, medan en sådan ökning förelåg i kontrollgruppen. Emellertid var såväl GlyT1-hämmaren som bupropion + vareniklin var för sig lika effektiva i detta avseende, varför en förstärkande effekt av kombinationsbehandlingen i beteendemodellen för återfall i drickande inte kunde observeras i de doser som användes i dessa experiment. 

Behandling med GlyT1-hämmare höjer glycinnivåer i nucleus Accumbens vilket sannolikt är kopplat till dess effekter på dopamin. Koncentrationer av glycin i hjärnan regleras även av glycintransportör-2 (GlyT2), men huruvida farmakologisk behandling riktad mot GlyT2 kan inverka på dopaminnivåer och alkoholintag, likt andra glycinerga preparat, har varit okänt. I avhandlingens sista arbete bekräftas närvaro av GlyT2 i nAc med immunohistokemi-teknik, vilket indirekt påvisar förekomst av glycin-frisättande nervceller. Vidare observerades att behandling med två olika sorters partiella (svaga) GlyT2-hämmare försiktigt ökade dopaminnivåerna i nAc, medan glycinnivåerna inte påverkades. I en drickbeteendestudie med alkoholdepriveringsmodell observerades att den partiella GlyT2-hämmaren N-Arachidonyl-glycin (NAGly) släckte ut den förväntade ökningen i alkoholintag, i motsats till vad som observerades i kontrollgruppen. Kombination av GlyT1- och GlyT2-blockad, där den reversibla GlyT1-hämmaren Bitopertin användes, gav inte upphov till några signifikant förstärkta effekter avseende halterna av vare sig glycin eller dopamin. Vi noterade att bitopertin ensamt gav upphov till dopaminökning hos alla djur, vilken var mer robust jämfört med för tidigare undersökta glycinerga preparat. Med hänseende på effekter på dopamin och alkoholintag förefaller farmakologisk behandling riktad mot GlyT1 vara mer effektivt än behandling riktad mot GlyT2.

Sammantaget påvisas i denna avhandling olika angreppsätt för att med hjälp av glycinerga preparat försiktigt höja grundnivåerna av dopamin i nAc och minska eller blockera alkoholintag och återfall i drickande efter avhållsamhet. Effekterna på alkoholintag förklaras sannolikt av den dopamin-höjande effekten, vilken i sin tur sannolikt är medierad av ökad GlyR-aktivitet. Eftersom glycinerg behandling försiktigt höjer dopamin och därigenom motverkar ett hypodopaminergt tillstånd, skulle denna behandlingsprincip kunna spela en viktig roll för att stävja negativ förstärkning vid AUD (och andra beroendetillstånd), ett fenomen för vilket det i dagsläget saknas behandling. Emellertid krävs ytterligare studier för att exakt fastställa hur effekterna uppnås och hur glycinsystemet bäst angrips av de olika medel som står till buds. Förhoppningsvis kan dessa studier i förlängningen leda till utvecklingen av en ny behandlingsstrategi vid alkoholbrukssyndrom.