Wirkung akuter Ethanolgaben auf das Angstverhalten und auf die Serotoninfreisetzung im medialen präfrontalen Kortex von Ratten

Abstract

In unserer Gesellschaft sind Alkoholabhängigkeit und Angststörungen von großer sozialer, klinischer und wirtschaftlicher Bedeutung. Ein großer Teil der neurobiologischen Forschung ist daher bestrebt, die zentralnervösen Mechanismen von Angststörungen, der Wirkung von Alkohol sowie deren Zusammenhänge aufzuklären. In der Klinik besteht eine hohe Komorbidität zwischen Alkoholabhängigkeit und Angststörungen. Die angstdämpfende Wirkung von Alkohol ist seit langem allgemein bekannt und ängstliche Menschen nutzen die anxiolytische Wirkung von Alkohol im Sinne einer Selbstmedikation, wobei die stimulierende Wirkung des Alkohols als Verstärker zur Fortsetzung des Alkoholkonsums dienen könnte. Insgesamt sind die wissenschaftlichen Belege für die Klärung der Komorbidität zwischen Alkoholabhängigkeit und Angststörungen nicht ausreichend vorhanden. Es gibt in neurobiologischen Untersuchungen jedoch Hinweise darauf, dass dem serotonergen Transmissionssystem in der Pathogenese der Alkoholabhängigkeit und an der Ausprägung von Angstzuständen eine bedeutende Rolle zugesprochen werden kann. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einen Zusammenhang von Angstverhalten, akuten Alkoholeffekten und der extrazellulären Freisetzung von Serotonin im Gehirn herzustellen. Dazu wurden die Wirkung von akuten Ethanolgaben auf das Angstverhalten von zwei Rattenstämmen und einer Zuchtlinie sowie auf die extrazelluläre Serotoninfreisetzung im medialen präfrontalen Kortex eines ausgewählten Rattenstammes untersucht. Zunächst wurde der Elevated plus maze-Test, ein tierexperimenteller Angsttest, durchgeführt. So konnten wir festzustellen, wie sich das Angstverhalten der Wistar/Winkelmann-, Wistar/BgVV- und der Fischer /Winkelmann-Ratten unterscheidet. Danach wurde geprüft, wie sich die Gabe von Ethanol auf das Angstverhalten der Tiere während des Elevated plus maze-Testes auswirkt. Aufgrund der unterschiedlichen Wirkung von Ethanol bei den zwei Wistar-Zuchtlinien und dem Fischer-Stamm wurde die Blutserumkonzentrationen von Ethanol zum Zeitpunkt des Elevated plus maze-Testes bestimmt. In abschließenden Mikrodialyseuntersuchungen wurden die Einflüsse einer akuten Ethanolgabe während des Elevated plus maze-Testes auf die extrazelluläre Serotoninfreisetzung im medialen präfrontalen Kortex eines ausgewählten Rattenstammes, den Wistar/BgVV-Ratten, untersucht. Die Ergebnisse zeigten deutliche Unterschiede im Angstverhalten zwischen den Stämmen und Zuchtlinien. Die Wistar/Winkelmann-Ratten zeichneten sich im Elevated plus maze-Test durch ein deutlich weniger ängstlicheres Verhalten gegenüber den Wistar/BgVV- und Fischer/Winkelmann-Ratten aus. Das Verhalten der Wistar/BgVV-Ratten war dem der Fischer/Winkelmann-Ratten vergleichbar. Der Verhaltenseffekt akuter Ethanolgaben prägte sich in den untersuchten Rattenstämmen bzw. -zuchtlinien ebenfalls unterschiedlich aus. Nach Gabe von Ethanol in einer Dosis von 1,0 g/kg konnte eine deutliche Anxiolyse bei den, in ihrem Ausgangsverhalten, wenig ängstlichen Wistar/Winkelmann-Ratten beobachtet werden. Die ängstlichen Wistar/BgVV- und Fischer/Winkelmann-Ratten zeigten im Gegensatz dazu kein signifikant anxiolytisches Verhalten nach Ethanolgabe. Die vorliegenden Ergebnisse wiesen darauf hin, dass sich eine anxiolytische Wirkung nach Ethanolgabe nur bei Tieren mit schwacher Angst auf dem Elevated plus maze nachweisen ließ. Demgegenüber kam es bei den Tieren, die in ihrem Ausgangsverhalten deutlich ängstlicher waren, zu keiner Anxiolyse. Dass die unterschiedliche Wirkung von Ethanol bei den Rattenstämmen und -zuchtlinien durch Unterschiede in der Pharmakonzentration des Ethanols bedingt war, kann ausgeschlossen werden, da sich die zwei Rattenstämme und die Zuchtlinie nicht im Metabolismus von Ethanol unterschieden. In den Mikrodialyseuntersuchungen konnte während des Elevated plus maze-Tests nur eine leichte Steigerung der Freisetzung von extrazellulärem Serotonin im medialen präfrontalen Kortex der Wistar/BgVV-Ratten festgestellt werden. Eine akute Ethanolgabe konnte aber die extrazelluläre Serotoninfreisetzung im medialen präfrontalen Kortex nicht beeinflussen, weder zu dem Zeitpunkt als sich die Tiere in ihrem Heimkäfig befanden, noch während des Elevated plus maze-Testes. Zusammenfassend ließ sich feststellen, dass Stammes- und Zuchtlinienunterschiede einen großen Einfluss auf das Angstverhalten der untersuchten Ratten während des Elevated plus maze-Testes hatten und dass sich die Verhaltenseffekte von Ethanol in den untersuchten Rattenstämmen und -zuchtlinien unterschiedlich auswirkten. Ein vermuteter Zusammenhang zwischen der Ängstlichkeit, einer anxiolytischen Wirkung von Alkohol und der extrazellulären Serotoninfreisetzung im medialen präfrontalen Kortex der Wistar/BgVV-Ratten konnte in unseren Untersuchungen nicht geklärt werden. Unsere Ergebnisse machen deutlich, dass die Beziehungen zwischen der Ängstlichkeit, einer anxiolytischen Wirkung von Alkohol und der extrazellulären Serotoninfreisetzung im medialen präfrontalen Kortex von Ratten sehr komplex sind und es zu deren Erforschung weiterer Untersuchungen bedarf. Die hier untersuchten Wistar- und Fischer-Ratten können dafür als geeignet angesehen werden.

Alcohol dependence and anxiety disorders are in our society of great social, clinical and economic importance. A large portion of the neurobiologcal research therefore endeavours to clear up the central nervous mechanisms of anxiety disorders, the effects of alcohol as well as its connections. In the clinic a high comorbidity exists between alcohol dependence and anxiety disorders. The anxiolytic effect of alcohol has been known generally for a long time and anxious people use the anxiolytic effect of alcohol according to a selfmedication in which the stimulating effect of alcohol could serve as an amplifier for the continuation of alcohol consumption. Altogether, the scientific pieces of evidence do not exist sufficiently for the clarification of the comorbidity between alcohol dependence and anxiety disorders. There are references in neurobiological studies that the serotonergic transmission system has an important role in the pathogenesis of alcohol dependence and in the development of anxiety states. The aim of the study was to establish a relation of anxiety like behaviour, acute alcohol effects and the extracellular release of serotonin in the brain. The effect of acute ethanol on the anxiety like behaviour of two rat strains and one stock as well as on the extracellular serotonin release in the medial prefrontal cortex of a select rat strain was examined. At first the elevated plus maze-test, an animal model of anxiety, was performed to find out whether the anxiety like behaviour of the Wistar/Winkelmann- Wistar/BgVV- and Fischer/Winkelmann-rats differs. After that it was verified how acute ethanol affects the anxiety like behaviour of the animals during the elevated plus maze-test. Due to differences in the effect of ethanol between the rat strains and stocks, blood serum concentrations of ethanol were measured at the time the elevated plus maze test took place. In the final in vivo microdialysis studies the influences of acute ethanol during the elevated plus maze-test on the extracellular serotonin release were examined in the medial prefrontal cortex of a selected rat strain, the Wistar/BgVV-rats. The results showed clear differences in the anxiety like behaviour between the rat strains and stocks. In the elevated plus maze-test the Wistar/Winkelmann rats revealed a significantly less anxious behaviour compared to Wistar/BgVV- and Fischer/ Winkelmann rats. The behaviour of the Wistar/BgVV-rats was comparable to that of the Fischer/ Winkelmann-rats. The behavioural effects of acute ethanol also found its expression differently in the examined rat strains and stocks. After ethanol at a dose of 1.0 g/kg a clear anxiolysis could be observed in the less anxious Wistar/Winkelmann-rats. The anxious Wistar/BgVV- and Fischer /Winkelmann-rats showed by contrast no significantly anxiolytic behaviour to ethanol. The present results indicate that an anxiolytic effect of ethanol can be detected only in animals with slight anxiety on the elevated plus maze. On the other hand there were no anxiolysis in the animals which were considerably more anxious in there source behaviour. It can be excluded that the different effects of ethanol on the rat strains and stocks were caused by differences in the pharmaceutical concentration of ethanol since the Wistar/Winkelmann-, Wistar/BgVV- and Fischer/Winkelmann-rats did not differ in the metabolism of ethanol. In the in vivo microdialysis studies only a slight increase in the release of extracellular serotonin in the medial prefrontal cortex of the Wistar/BgVV rats could be ascertained during the elevated plus maze-test. However, acute ethanol could not influence the extracellular serotonin release in the medial prefrontal cortex neither if the animals were in their home cage nor during the elevated plus maze-test. Summarizing it can be stated, that strain and stock differences have a great influence on the anxiety like behaviour of rats and that the behavioural effect of ethanol has a different impact in the examined rat strains and stocks. An assumed connection between anxiety, the anxiolytic effect of alcohol and the release of extracellular serotonin in the medial prefrontal cortex of the Wistar/BgVV rats could not be clarified in our examinations. Our results reveal that the relations between the anxiety, an anxiolytic effect from alcohol and the extracellular release of serotonin in the medial prefrontal cortex of rats are very complex and it requires further examinations. The Wistar-and Fischer rats examined here can be considered suitable.