Jørg Mørland professor emeritus
Transcription
Jørg Mørland professor emeritus
Opioidavhengighetens nevrobiologi Jørg Mørland Overgangskurs, Tromsø, 02.06.2015 Opioidavhengighet • Prinsipielt samme nevrobiologiske mekanismer som ved avhengighet av alle andre rusmidler • Noen av disse er spesielt «utviklet» når det gjelder opioider • Betydning av gliaceller • Heroin i seg selv er uvirksomt Opioid rus og avhengighet • Primærvirkning via my-opioid reseptorer på nevroner i midthjernen, som aktiverer andre nevroner til dopaminfrigjøring i striatum • Gjentatt bruk og gjentatt aktivering av de aktuelle nevronnettverkene, leder til at disse endrer seg og derved gir preferanse til atferd rettet mot rusmiddelbruk Rusmidler oppfattes (farmakologisk) som signal om belønning og viktighet Opioider Cannabis CBR Belønning ENK MOR Kokain MOR Ecstasy DA Viktighet/betydning ”Wanting” NDMAR Alkohol 5HT3R DA-R NAcnevron GABA Amfetamin Alkohol GABA-R VTA/SNpcnevron Benzodiaz GABA-R ”Liking” GABA Opioider GABA-R Stemningshevning Nevrobiologisk rusmiddelforskning • Enkelt rus: Virkning på atferdsregulerende nettverk i midthjernen som involverer prefrontal cortex og basalganglier er av stor betydning – økt dopaminfrigjøring i striatum er en sentral mekanisme • Gjentatt rusmiddelbruk: Leder til langvarige endringer i nettverkene som endrer atferden i retning av ”avhengighet” Konsekvenser av nevroplastiske endringer indusert av langvarig rusmiddelbruk • Bruken blir mer attraktiv og imperativ (nucleus accumbens, dorsale striatum, prefrontal cortex) – Oppregulert respons på viktighet/betydning (drug wanting) – Mer automatisk atferd (vane) – Mindre kontroll fra PFC • Bruken gir mindre belønning (nucleus accumbens/VTA) • Bruken følges av ubehag og stress (amygdala) • Bruken følges av overaktivitet i det sympatiske nervesystem (locus cerulus) • Bruken følges av plagsomme nevroadaptasjoner som økt smertefølsomhet, angst, søvnvansker (en rekke hjerneområder) Locus cerulus (LC) • Område i hjernen (pons) med overordnet kontroll av det sympatiske nervesystem og som også sender utløpere til hjernebarken (ivaretar blant annet årvåkenhet) via noradrenerge forbindelser. • Det er en viss kontinuerlig aktivitet i LCnevronene • Aktiviteten i LC dempes av opioider Endringer i Locus cerulus ved jevnlig, gjentatt bruk av opioider Gjentatt bruk av opioider forårsaker endringer som balanserer den dempende virkningen av enkeltdoser ved to forskjellige mekanismer; ingen påvirker opioidreseptorene ”FYSISK” AVHENGIGHET Illustrert ved endringer i hjernens Locus Cerulus Rusmiddelbruk 1. En enkelt gang 2. Sjelden, intet fast mønster Komplekse neurobiologiske mekanismer (kun delvis kjente nevroplastiske endringer) 3. På fester, i helger etc. 4. Mer tvangsmessig, regelmessig misbruk 5. Tvangsmessig, hyppig (evt. daglig), avhengighetspreget Evt. fysiske abstinensreaksjoner Fysiske abstinensreaksjoner for - opiater [- alkohol - benzodiazepiner] (puls, blodtrykk, hjerteaksjon, svette, gåsehud etc.) = økt autonom sympatisk aktivitet Konsekvenser av nevroplastiske endringer indusert av langvarig rusmiddelbruk • Bruken blir mer attraktiv og imperativ (nucleus accumbens, dorsale striatum, prefrontal cortex) – Oppregulert respons på viktighet/betydning (drug wanting) – Mer automatisk atferd (vane) – Mindre kontroll fra PFC • Bruken gir mindre belønning (nucleus accumbens/VTA) • Bruken følges av ubehag og stress (amygdala) • Bruken følges av overaktivitet i det sympatiske nervesystem (locus cerulus) • Bruken følges av plagsomme nevroadaptasjoner som økt smertefølsomhet, angst, søvnvansker (en rekke hjerneområder) Opioidtoleranse • Flere mekanismer, bl.a: – Kontra-adaptasjoner (f.eks. LC) – Nedregulering (færre funksjonelle reseptorer) – Endret intracellulært respos Nedregulering (færre funksjonelle reseptorer) Nedregulering • Kan være omfattende, med tilsvarende behov for stor økning av inntatt opioid-dose • Forskjeller mellom forskjellige opioider selv om de er full-agonister • Varierende grad av krysstoleranse • Varighet ? Halveringstid 1 – 3 døgn ? Konsekvenser av nevroplastiske endringer indusert av langvarig opioidbruk • Bruken blir mer attraktiv og imperativ (nucleus accumbens, dorsale striatum, prefrontal cortex) – Oppregulert respons på viktighet/betydning (drug wanting) – Mer automatisk atferd (vane) – Mindre kontroll fra PFC • Bruken gir mindre belønning (nucleus accumbens/VTA) • Bruken følges av ubehag og stress (amygdala) • Bruken følges av overaktivitet i det sympatiske nervesystem (locus cerulus) • Bruken følges av plagsomme nevroadaptasjoner som økt smertefølsomhet, angst, søvnvansker (en rekke hjerneområder) «Betydning av gliaceller for virkninger av opioider» • Hjernens gliaceller: støttefunksjoner ved synapser, ved blod-hjernebarriæren, av stor betydning ved betennelsesreaksjoner • Flere typer: Astroglia, Oligodendroglia, Mikroglia • Gliaceller 10 – 100x > nevroner (100 mrd) Betydning av gliaceller for virkninger av opioider – Dyrefosøk I • Betydning av gliaceller ( enkelt rus) – Frigjøring av dopamin i striatum etter opioidtilførsel kan blokkeres av (+)naltrekson – (+)naltrexon blokkerer en spesiell reseptortype som finnes på gliaceller (TLR4), og hemmer derved opioidaktiveringen av gliacellene • Opioider, særlig morfin/metabolitter stimulerer TLR4 • ”Vanlig” (-)naltrekson blokkerer også TLR4 foruten my-reseptorer, mens (+)naltrekson kun blokkerer TLR4 • Økt inflammatorisk gliacelle aktivitet kan også dempes ved hjelp av legemidler som brukes i human medisin: – Ibudilast – Minocyklin – Propentofyllin Humane eksperimentelle og kliniske studier • Forbehandling med minocyklin reduserer rusopplevelse • Ibudolast reduserer noen abstinenssymptomer hos opioidavhengige • Ikke helt overbevisende resultater • (+)naltrekson har ikke vært prøvd på menneske (?) Kliniske forsøk • Teste rusvirkning hos forsøkspersoner eller LAR-pasienters daglige met/bup dose med og uten glia-modulator • Teste abstinensymptomer hos pasienter med og uten glia-modulator • Teste ”craving” hos LAR-pasienter med og uten glia-modulator – Indusert av behandlingsopioidet – Indusert av rusmiddel ”cues” Heroin – hvordan virker det? Heroins metabolitter Heroin M. Handal, Thesis, 2009 6-MAM Morfin M3G M6G Heroinvirkninger • Sterk eufori de første minuttene etter inntak, kraftigere enn etter andre opioider • Følges av mer avdempet lykkerus de neste timene • Heroin har meget liten affinitet for opioidreseptorer • Hvordan kunne dette henge sammen ? BLOOD BRAIN ELIMINATION Heroin Heroin Heroin 6-MAM 6-MAM Morphine Morphine Andersen et al. Increased locomotor activity induced by heroin in mice. J Pharmacol Exp Ther 331, 153-161, 2009 Boix et al Pharmacokinetic modeling of subcutaneous heroin and its metabolites in blood and brain of mice . Addict Biol 18, 1-7, 2013 BRAIN BLOOD Heroin iv 0.1496 0.1343 Heroin Heroin 1.9E-07 0.1588 ELIMINATION 3.2582 0.1201 0.099 6-MAM 6-MAM 0.1499 0.0392 0.0037 0.1422 0.0647 Morphine Morphine 0.1316 Hovedfunn Heroin farmakokinetikk 1. Det er 6-MAM (og ikke som man trodde morfin) som er det viktigste opioid i hjernen kort tid etter en heroin injeksjon 2. 6-MAM har kommet til hjernen som 6-MAM fra blodet(og ikke som man trodde ved omdannelse av heroin i hjernen) der det er dannet meget raskt etter heroin injeksjonen 3. ca.90 % av 6-MAM i hjernen er kommet via «blodveien» og ca. 10% via «hjerneveien» fra heroin Hovedfunn farmakodynamikk første 30 min etter heroininjeksjoner 1. Rusatferd avspeiler 6MAM konsentrasjonen i hjernen (og ikke heroin eller morfin konsentrasjonen) 2. Dopamin økningen i ventrale striatum - som anses sentral for et rusmiddels evne til å endre atferd og skape avhengighet- avspeiler 6MAM konsentrasjonen ved reseptorene(og ikke heroin eller morfinkonsentrasjonen) Kan endring av 6MAM-nivået i blod endre heroin rus? • Vi hadde fra tidligere samarbeid med et norsk firma tilgang på et monoklonalt antistoff (mAB) mot 6MAM • mAB skulle binde 6MAM i et kompleks som var for stort til å passere blod-hjerne-barrieren In vivo studie med monoklonalt antistoff mot 6-MAM Hjernekonsentrasjon Atferd Heroin Løpsaktivitet 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 LC-MSMS 0,12 0,10 [µM] 0,08 0,06 0,04 0,02 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 Løpsakt. (cm/5 min) 6-MAM mAb eller saltvann Time (min) 0,00 Heroin 6-MAM Morfin M3G Effekt av 6-MAM mAb på atferd og overgang av 6-MAM til hjernen Atferd Hjernekonsentrasjon Control Control Control Control 10 mg/kg… 10 mg/kg IgG 10 mg/kg IgG 2000 0,12 1500 0,10 0,08 [µM] Løpsakt. min) (cm/5 min) Løpsakt.(cm/5 2500 1000 0,06 500 * 0 0 5 10 15 Tid (min) *** 0,04 ** * 20 * 0,02 0,00 Heroin 6-MAM Morfin M3G Ca 60% redusert heroin-effekt med moderat dose 6-MAM mAb Reduksjon i løpsaktivitet samsvarer med reduksjon i 6-MAM kons. Monoklonalt antistoff mot 6-MAM(AB) • Dyr forbehandlet med AB hadde redusert 6MAM-nivå i hjernen etter en heroininjeksjon • Rusatferden var også redusert og avspeilte det reduserte 6MAM-nivået • AB er et viktig verktøy i å utrede betydningen av 6MAM som mediator av heroinets virkninger: – Videre studier er planlagt mht utvikling av avhengighet og utløsning av latent avhengighet Internasjonalt fokus: Rusmiddelvaksiner Passiv vaksine Aktiv vaksine Terapeutisk - Avrusning - Hindre tilbakefall - Overdose Profylaktisk - Forebygge avhengighet - Beskyttelse av risikogrupper (f.eks gravide) Janda and Treweek (2012) Nature Reviews Fra dyr til menneske? • Fremtidsspekulasjoner: – Monoklonalt antistoff mot 6-MAM(AB) kan ha potensial som passiv vaksine • En passiv vaksine kan: – supplere substitusjonsterapi (med metadon og buprenorfin) der det ofte er tilbakefall til bruk av heroin – Hindre heroinvirkninger som formidles via andre mekanismer enn via opioid-reseptorer Takk for oppmerksomheten! Betydning av gliaceller for virkninger av opioider- Dyreforsøk II • Betydning av gliaceller (ved ”avhengighet”) – Abstinensplager etter kronisk opioid tilførsel reduseres av (+)naltrekson – Rusmiddel indusert tilbakefall (”craving”) hos avvendte ”avhengige” reduseres av (+)naltrekson – Inkubering av ”craving” (det at graden av craving vokser i løpet av de første ukene/månedene etter avbrudd i rusmiddeltilførsel) reduseres av (+)naltrekson