Alcohol dependence (AD) is the most common substance use disorder (SUD) both in Germany and worldwide. Yet its specific pathogenesis remains unclear. The aim of this study was to enhance the understanding of the underlying neurochemical processes of AD and thus gain knowledge about the development and maintenance of this disease. Besides having its well-known GABAergic effects, alcohol interferes directly and indirectly with many other neurotransmitters such as dopamine (DA). In prior studies, a release of DA following acute alcohol intake was often observed in the limbic striatum (LS). Further, DA is strongly associated with positive reinforcement, which is a basic mechanism involved in addiction in general. Neurobiologically, there are indications that chronic alcohol intake may reduce dopamine D2 and D3 receptor (DR2/3) availability in the striatum. This adaptation process has been interpreted as a compensatory downregulation mechanism of DA receptors, which may provoke certain withdrawal symptoms in AD. In the present study, we used the highly affine, specific radiotracer 18F-fallypride to quantify the striatal DR2/3 availability via positron emission tomography (PET). The sample consisted of 20 diagnosed alcohol-dependent patients (AD) after alcohol withdrawal, 19 controls with low-risk (LR) and 19 individuals with high-risk alcohol intake (HR). We used three subgroups to reflect different levels of alcohol intake and our aim was to investigate the extent of the dopaminergic impairment within these groups. We observed significant reductions of the DR2/3 availability of AD subjects compared to LR and HR in the sensorimotor and associative part of the striatum. There were no significant differences between the LR and HR groups. The severity of alcohol dependence as well as the extent of the craving symptoms were inversely correlated with the DR2/3 availability in the associative and sensorimotor striatum in the whole sample. While earlier studies have mainly focused on the LS, we observed significant differences in DR2/3 availability in the sensorimotor and associative striatum in AD. We did not observe significant differences between our HR and LR individuals, which may be due to power issues. These findings are in line with the concept that a gradual loss of control over the drinking behavior may be associated with a shift from ventro- to dorsostriatal adaptation processes, which has only been shown in animal studies up to now. Our findings add to a growing body of evidence showing that AD and addiction symptoms such as craving are associated with impaired dorsostriatal DR2/3 availability.
Obwohl Alkoholabhängigkeit die häufigste Suchterkrankung, sowohl in Deutschland als auch weltweit ist, konnte die genaue Pathogenese der Erkrankung bisher noch nicht vollständig erklärt werden. Ziel dieser Studie war es nähere Erkenntnisse über die zugrundeliegenden neurobiologischen Grundlagen der Alkoholabhängigkeit zu gewinnen und darüber ein besseres Verständnis über die Entstehung und Aufrechterhaltung dieser Erkrankung zu erlangen. Neben den bekannten GABAergen Effekten, beeinflusst Alkohol zudem direkt und indirekt noch viele weitere Neurotransmitter, wie zum Beispiel Dopamin (DA). Akuter Substanzkonsum führt möglicherweise zu einer erhöhten Dopaminfreisetzung im limbischen Striatum. DA ist mit positiver Verstärkung assoziiert, einem Lernmechanismus der grundlegend mit Suchtentwicklung verbunden ist. Neurobiologisch scheint chronischer Alkoholkonsum zu einer verringerten Dopamin- 2 und 3 (D2/3) Rezeptordichte im Striatum zu führen. Dieser Adaptationsvorgang kann als eine kompensatorische Herunterregulation der Rezeptoren interpretiert werden, was wiederum Grundlage klinischer Entzugssymptome von Alkoholabhängigen sein könnte. In dieser Studie wurde die Dopaminrezeptorverfügbarkeit mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET) bestimmt. 18F-fallypride, ein hoch affiner, spezifischer DR2/3 Antagonist wurde als Radiotracer zur Bestimmung der D2/3 Rezeptorenverfügbarkeiten in striatalen Gehirnregionen genutzt. Die Stichprobe bestand aus 20 abstinenten Patienten mit diagnostizierter Alkoholabhängigkeit, 19 gesunden Kontrollen mit geringem (Low Risk, LR) und 19 Kontrollen mit riskantem Alkoholkonsum (High Risk, HR). Die drei Referenzgruppen repräsentieren verschiedene Schweregrade von Alkoholkonsum und wurden benötigt, um das Ausmaß der dopaminergen Adaptationsprozesse innerhalb dieser Gruppen zu untersuchen. Im assoziativen und sensomotorischen Bereich des dorsalen Striatum der alkoholabhängigen Patienten konnte eine signifikant erniedrigte D2/3 Rezeptorenverfügbarkeit im Vergleich zu LR und HR Kontrollen nachgewiesen werden. Es gab keine signifikanten Unteschiede zwischen den LR und HR Gruppe. Desweiteren wurde in der gesamten Stichprobe eine inverse Korrelation zwischen der Dopaminrezeptorverfügbarkeit im assoziativen und sensomotorischen Striatum und der Schwere der Alkoholabhängigkeit sowie „Craving“ Symptomen festgestellt. Zusammenfassend wurden in dieser Studie signifikante Veränderungen der DR2/3 Verfügbarkeit im assoziativen und sensomotorischen Striatum gefunden, während vorherige Studien vor allem Ergebnisse im limbischen Striatum fanden. Das es keine signifikanten Unterschiede zwischen HR und LR Probanden gab könnte ein Problem der mangelnden Teststärke unserer Analyse sein. Unsere Befunde sind übereinstimmend mit dem Konzept eines graduellen Kontrollverlusts über das Trinkverhalten, welcher nach Tierstudien mit einem Shift von ventro- zu dorsostriatalen Adaptionsprozessen assoziiert sein könnte. Unsere Ergebnisse fügen sich in eine wachsende Anzahl von Studien ein, die eine Assoziation der Alkoholabhängigkeit mit einer reduzierten dorsostriatalen D2/3 Rezeptorverfügbarkeit zeigen.
