MEMORADproefschriftenNeurotoxicity of Ecstasy: Causality,Course, and Clinical RelevanceIn dit proefschrift onderzochten wij met behulp van retrospectieve en prospectieve studies potentiëleneurotoxische effecten van de populaire recreatieve drug ecstasy (MDMA) met een combinatievan neuro-imaging, psychopathologievragenlijsten en neuropsychologische testen in verschillendegroepen ecstasygebruikers. De onderzoeksvragen waren <strong>voor</strong>al gericht op het vergroten vankennis over causaliteit, beloop en klinische relevantie van mogelijk ecstasy-gerelateerde (serotonerge)neurotoxiciteit bij mensen.Maartje de win5-HT 5-hydroxytryptamineADC apparent diffusion coefficientBDI Beck Depression InventoryBIS Barratt Impulsivity ScaleCBV cerebraal bloedvolumeCIDI composite international diagnostic interviewCIT 2β-carbomethoxy-3β-(4-iodophenyl)tropaneDAT dopaminetransporterDTI diffusietensor-imagingFA fractionele anisotropieMDMA 3,4-methylenedioxymethamphetamineMRS magnetische resonantiespectroscopiePET positronemissietomografiePWI perfusion-weighted imagingROI region of interestSBL Spannings Behoefte LijstSERT serotonine transporterSPECT single-photon emission-computed tomographySSRI selectieve serotonine reuptake inhibitorXTC ecstasyHoewel de populariteit in de laatste jaren iets isafgenomen, is ecstasy (MDMA) nog één van demeestgebruikte illegale recreatieve drugs, <strong>voor</strong>al bijjongeren. Sinds eind jaren tachtig van de vorigeeeuw de eerste studies de gevolgen van ecstasygebruik<strong>voor</strong> de hersenen onderzochten, is de bezorgdheidover de mogelijke neurotoxiciteit van ecstasy,<strong>voor</strong>al <strong>voor</strong> de axonen van de serotonine(5-HT)-cellenvan de hersenen, toegenomen. Neurotoxiciteit werdmet name aangetoond in onderzoek bij dieren,hoofdzakelijk bij ratten en primaten. Ook bij mensenzijn de laatste jaren vele studies uitgevoerd die eropwijzen dat ecstasygebruik ook bij mensen neurotoxischzou kunnen zijn. De meeste van deze studiestoonden verschillen aan tussen forse ecstasygebruikersen niet-gebruikers. Men toonde aan dat forseecstasygebruikers een lagere serotoninetransporter(SERT)-dichtheidhadden, depressiever en impulsieverwaren en slechter scoorden op neuropsychologischegeheugentesten dan niet-gebruikers. Ondankshet toenemende bewijs dat fors ecstasygebruik neurotoxischis <strong>voor</strong> de mens, blijven vele vragen onbeantwoord.Vrijwel al het bewijs <strong>voor</strong> neurotoxiciteitwas afkomstig van retrospectieve studies. Hierdooris het mogelijk dat verschillen tussen ecstasygebruikersen niet-gebruikers niet door ecstasy worden veroorzaakt,maar preëxistent waren of zelfs predisponeerdenom met ecstasygebruik te gaan beginnen.Verder zijn er vele potentiële confounders, zoalsgebruik van andere drugs dan ecstasy, geslacht,levensstijl, en het SERT-polymorfisme, die de resultatenvan studies bij ecstasygebruikers kunnen beïnvloeden.Tot slot is het onbekend wat de gevolgenvan een lage dosering ecstasy zijn.Het onderzoek naar de potentiële neurotoxischegevolgen van ecstasy <strong>voor</strong> de hersenen is relevant,omdat wereldwijd veel jongeren deze drug gebruikenof ermee zullen gaan experimenteren. Goed opgezetteen uitgevoerde studies kunnen deze jongerenmogelijk helpen bij het maken van hun eigen risicocalculatieen het maken van weloverwogen keuzes.Bovendien kan het overheden en maatschappelijkeorganisaties begeleiden bij de ontwikkeling van hunpreventiebeleid. Daarnaast is er de afgelopen jarentoenemende belangstelling geweest <strong>voor</strong> de potentieelgunstige effecten van MDMA als aanvullendmedicijn bij psychotherapie, om angst, spanning ofagitatie te verminderen bij patiënten met een posttraumatischestressstoornis of in het terminale stadiumvan kanker. Dit zou door middel van zorgvuldigwetenschappelijk onderzoek geanalyseerd moetenworden, zodat duidelijk wordt of de potentiële <strong>voor</strong>delengroter zijn dan de potentiële risico's.Het doel van de studies in dit proefschrift was ommeer inzicht te verwerven in de gevolgen van ecstasygebruik<strong>voor</strong> de hersenen, <strong>voor</strong>al wat causaliteit,beloop en klinische relevantie betreft, met inachtnemingvan de belangrijkste potentiële confounders.De meeste studies in dit proefschrift maakten deeluit van ‘the Netherlands XTC Toxicity’(NeXT)-studieof zijn studies waarop de NeXT-studie is gebaseerd.De NeXT-studie (hoofdstuk 3) is een combinatie vanverschillende benaderingen met drie substudies: (1)een cross-sectionele substudie onder forse ecstasygebruikersen controles, met variatie in hun drugsgebruik,die informatie zou moeten verschaffen overpotentiële neurotoxische gevolgen van ecstasy inrelatie tot andere drugs; (2) een prospectieve cohortsubstudiebij ecstasy-naïeve vrijwilligers met eenhoog risico van toekomstig ecstasygebruik, die informatiezou moeten verschaffen over de causaliteit enhet kortetermijnbeloop van ecstasygebruik en potentiëleneurotoxiciteit, en (3), een retrospectievecohortsubstudie bij life-time ecstasygebruikers engematchte controles van een bestaand epidemiologischsample, die informatie zou moeten verschaffen40K I J K o o k o p w w w . r a d i o l o g e n . n l
proefschriftenover het beloop en de langetermijngevolgen vanecstasygebruik in de algemene populatie.Neurotoxiciteit werd onderzocht met een combinatievan neuro-imagingtechnieken, psychopathologievragenlijstenen neuropsychologische testen. Neuroimagingbestond uit [ 123 I]β-CIT single-photon emission-computedtomography (SPECT), dat de dichtheidvan de SERT meet; protonmagnetische resonantiespectroscopie( 1 H-MRS) , dat neurometabolietenmeet; diffusietensor-imaging (DTI), dat de apparentdiffusion coefficient (ADC) en fractionele anisotropie(FA) meet van de diffusie van watermoleculen in dehersenen als indicatoren van de integriteit van deaxonen; en perfusiegewogen imaging (PWI), dat hetregionale relatieve cerebrale bloedvolume (rrCBV)meet als indicatie van hersenperfusie. Met dezegecombineerde imagingtechnieken was het mogelijkzowel structurele ( 1 H-MRS en DTI) als functionele([ 123 I]β-CIT SPECT en PWI) aspecten van neurotoxiciteitte bepalen. Psychopathologisch onderzoekbestond uit de Beck Depression Inventory (BDI), deBarratt Impulsivity Scale (BIS) en de SpanningsBehoefte Lijst (SBL), zelfrapportagevragenlijsten, dierespectievelijk symptomen van depressie, impulsiviteiten spanningsbehoefte (‘sensation seeking’)meten. Met het neuropsychologisch onderzoek werdenmet name verschillende aspecten van hetgeheugen getest.Het uiteindelijke doel van de NeXT-studie, die ookstudies bevat die niet beschreven worden in ditproefschrift, is om tot wetenschappelijke conclusieste komen die gebruikt kunnen worden <strong>voor</strong> preventiedoeleinden,klinische besluitvorming en de ontwikkelingvan een (inter)nationaal ecstasybeleid.Gebruik en validiteit vanimagingtechnieken bij ecstasyonderzoekWe hebben de bestaande literatuur over neuroimagingstudiesbij menselijke ecstasygebruikersgereviewed en [ 123 I]β-CIT SPECT, één van de meesttoegepaste imagingtechnieken om de neurotoxiciteitvan ecstasy bij mensen te bestuderen, verder gevalideerd.De review liet zien dat de meeste PET- en SPECT-studiessuggestief bewijs leveren dat fors ecstasygebruikgeassocieerd is met verlaagde subcorticale, enmogelijk ook corticale, SERT- dichtheden (hoofdstuk3). Deze gevolgen lijken dosisafhankelijk te zijn enwaarschijnlijk (gedeeltelijk) reversibel. Daarnaast zijnvrouwen waarschijnlijk kwetsbaarder <strong>voor</strong> dezeeffecten dan mannen. Uit de review bleek dat 1H-MRS een minder gevoelige techniek is om de potentiëleneurotoxiciteit van ecstasy te bestuderen. Degereviewde studies waren alle retrospectief in opzeten onderzochten hoofdzakelijk forse ecstasygebruikers.Voor toekomstig op te zetten ecstasystudiesadviseren wij om ook de gevolgen van een lagedosering ecstasy te onderzoeken in een prospectievesetting. Bovendien zijn longitudinale studies nodigom ook meer te kunnen zeggen over de causale rolvan ecstasygebruik in de geobserveerde verschillenin neuro-imagingparameters tussen ecstasygebruikersen niet-gebruikers.In hoofdstuk 4 onderzochten wij de validiteit van[ 123 I]β-CIT in het in vivo aantonen van MDMA-geïnduceerdeneurotoxiciteit bij ratten, waarbij we gebruikmaaktenvan een recent ontwikkelde hogeresolutiepinhole SPECT-camera. Wij toonden aan dat nabehandeling met MDMA zowel de in vivo als ook deex vivo [ 123 I]β-CIT-uptakeratio’s afnamen in de thalamus,maar niet in het striatum. Dit suggereert dat[ 123 I]β-CIT SPECT in staat is om een MDMA-geïnduceerdeafname van SERT’s aan te tonen en het daaromeen veelbelovende techniek zou kunnen zijn omook prospectieve studies uit te voeren naar MDMAgeïnduceerdeserotonerge neurotoxiciteit bij levendekleine dieren.Hoewel [ 123 I]β-CIT SPECT al gebruikt wordt om SERTdichthedenin het menselijke brein te bestuderen,bestond er nog discussie over de validiteit van dezemethode, omdat [ 123 I]β-CIT niet alleen bindt aanSERT’s, maar ook aan dopaminetransporters (DAT’s).Daarom onderzochten we de validiteit van [ 123 I]β-CITSPECT om in vivo SERT-dichtheden te bepalen inzowel SERT-rijke als ook SERT-arme gebieden in hetmenselijke brein d.m.v. een dubbelblind, placebogecontroleerd,crossover studiedesign met de selectieveserotonine reuptake inhibitor (SSRI) citalopram(hoofdstuk 5). We vonden dat citalopram een afnameveroorzaakt van de [ 123 I]β-CIT-uptakeratio’s in hetSERT-rijke mesencephalon en de (hypo)thalamus. Deuptakeratio’s na citalopram waren ook lager in SERTarmecorticale gebieden, maar dit was alleen statistischsignificant in bepaalde corticale gebieden metvoxel-by-voxel analyse en niet met een region ofinterest(ROI)-analyse. Daarnaast toonden wij aan datcitalopram een toename veroorzaakte van de uptakeratio’sin het DAT-rijke striatum. De resultaten tonenaan dat [ 123 I]β-CIT SPECT een valide techniek is omde in vivo SERT- binding te meten in SERT-rijkegebieden van het menselijke brein. Hoewel enigbewijs werd geleverd dat [ 123 I]β-CIT SPECT ook kanworden toegepast om SERT’s in SERT-arme corticalegebieden te meten, moeten deze metingen <strong>voor</strong>zichtigworden geïnterpreteerd.Het feit dat [ 123 I]β-CIT niet selectief aan SERT’s bindtmaar ook aan DAT’s, is een nadeel wanneermen het serotoninesysteem wil bestuderen,zoals bij ecstasygebruikers. Daarom is er denieuwe radiotracer [ 123 I]ADAM ontwikkeld meteen hoge affiniteit <strong>voor</strong> SERT’s, maar niet <strong>voor</strong>andere transporters zoals DAT’s. Hiermee is hetmogelijk SERT’s selectiever te bestuderen. Wijonderzochten het tijdsverloop van [ 123 I]ADAMbindingaan centrale SERT’s bij jongvolwassenenmet als doel een optimaal tijdstip <strong>voor</strong> toedieningte bepalen (hoofdstuk 6). Het tijdstip vanpiek-specifieke [ 123 I]ADAM-binding was ergvariabel tussen de vrijwilligers, maar specifiekebinding in de SERT-rijke (hypo)thalamus werd bijalle vrijwilligers bereikt binnen vijf uur postinjectionem (p.i.). Bovendien was er in dit gebiedgeen significante verandering in de verhoudingvan specifieke tot niet-specifieke binding tussendrie en zes uur p.i. en bereikte deze verhoudinghaar piek vijf uur p.i. Daarom stellen wij <strong>voor</strong>dat vijf uur p.i. een optimaal tijdstip is <strong>voor</strong> single-scan[ 123 I]ADAM SPECT-studies bij de mens.Retrospectieve studies bijforse ecstasygebruikersEr wordt nog steeds discussie over gevoerd ofde eerder gemelde neurotoxische effecten wordenveroorzaakt door ecstasy, door andere drugsof door een combinatie van verschillende drugs.Daarom trachtten wij de specifieke/onafhankelijkeeffecten van ecstasy en de relatieve bijdragenvan amfetamine, cocaïne en cannabis op dehersenen te bestuderen en te onderscheiden ineen studiepopulatie met variatie in type en hoeveelheidvan gebruikte drugs met een combinatievan 1 H-MRS, DTI, PWI en [ 123 I]β-CIT SPECT(hoofdstuk 7). Fors ecstasygebruik had geeneffect op hersenmetabolieten gemeten met 1 H-MRS en DTI-afgeleide ADC. Fors ecstasygebruikwas echter wel geassocieerd met een lagere FAin de thalamus, een hogere rrCBV in de thalamusen temporale grijzestof en lagere [ 123 I]β-CITbindingin de thalamus, de frontale grijzestof ende temporale grijzestof (Figuur 1). Na correctie<strong>voor</strong> het gebruik van andere drugs dan ecstasyen <strong>voor</strong> potentiële confounders (geslacht, verbaleIQ, roken) was er nog een significant specifiekeffect van ecstasy op de imagingparameters inde thalamus. Amfetamine- en cocaïnegebruikhadden een significant effect op sommige uitkomstparametersin verschillende hersengebiedenbuiten de thalamus, maar deze bevindingenwaren minder consistent en convergerend dande robuuste bevindingen die gevonden werdenbij ecstasygebruik. Cannabisgebruik had op geenvan de uitkomstparameters een significant UJ a a r g a n g 1 2 - n u m m e r 2 - 2 0 0 741