Eines dieser neuen bildgebenden Verfahren ist die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), und über diese Technik werde ich heute sprechen: Die Verwendung von PET zum besseren Verständnis der Suchtmechanismen von Marihuana und der Wirkmechanismen von THC, dem wichtigsten aktiven Bestandteil von Marihuana.
PET ist ein Instrument, eine Maschine, die Bilder vom Gehirn herstellt (es können damit ebenso Bilder anderer Organe hergestellt werden). Die Bilder basieren auf der Fähigkeit des Gerätes, Konzentrationen von verschiedenen mit Positronenemittoren markierten Verbindungen im Innern des Gehirns zu messen. Weshalb ist das wichtig? Wir können verschiedene Substanzen beobachten, die bei den physiologischen und chemischen Abläufen des Gehirns eine wichtige Rolle spielen. Wir können auf diese Weise auch die Drogen selbst verfolgen, indem wir sie mit diesen Positronenemittoren markieren. Dadurch sind wir in der Lage zu erkennen, in welchen Gehirnarealen sich diese Drogen anreichern, wie lange sie dort verbleiben und welches die Langzeitauswirkungen von wiederholtem Missbrauch auf das Bindungsverhalten der Drogen im Gehirn sind.
Der Unterschied zwischen PET und anderen bildgebenden V erfahren wie der Kernspintomographie (MRI) oder der Computertomographie (CT) ist, dass man durch das CT und das MRI anatomische Informationen über das Gehirn erhält. Diese sind bei strukturellen Schäden von grossem Nutzen, wie zum Beispiel bei Blutungen, Tumoren, Infarkten und/oder bei Hirnatrophie. Bei einer Dysfunktion des Gehirns ohne strukturelle Begleitschädigung können die hergestellten Bilder jedoch völlig normal erscheinen. Ein CT- oder MRI-Bild des Gehirns eines Toten zum Beispiel kann völlig normal sein. Im Gegensatz dazu ergibt PET ein Bild der Hirnfunktion, so dass das Bild eines Gehirns einer toten Person völlig schwarz wäre. Es liesse sich gar kein Bild herstellen.
PET benötigt den Einsatz von Positronenemittoren. Das sind radioaktive Isotope, die verwendet werden, um Substanzen von physiologischem oder pharmakologischem Interesse zu markieren, damit sie mit dem PET-Scanner gemessen werden können. Es gibt Positronenemittoren für natürliche Elemente lebender Organismen: Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff. Für Wasserstoff gibt es keinen Positronenemittor, wobei dieser jedoch durch Fluor ersetzt werden kann. Diese Isotope können verwendet werden, um Substanzen zu markieren, ohne dass deren Eigenschaften sich ändern. Wir können ein natürliches Kohlenstoffatom durch ein 11C-Isotop ersetzen und somit das Verhalten dieser Substanz verfolgen, ohne deren Pharmakologie zu stören. Positronenemittoren haben eine sehr kurze Halbwertszeit, so dass die Dosis, welche dem Probanden verabreicht wird, sehr gering ist. Die Halbwertszeit von 11C beträgt zum Beispiel zwanzig Minuten, diejenige von 15O zwei Minuten. Diese kurzen Halbwertszeiten erlauben uns, mehrere Messungen bei ein und derselben Person durchzuführen. Wiederholte Messungen sind für Studien sehr wichtig, bei denen die Wirkungen der akuten Verabreichung einer Droge auf das Gehirn untersucht werden. Wegen deren kurzer Halbwertszeit verursachen sie überdies keine Entsorgungsprobleme.
Die Nachteile von PET sind folgende: PET ist ein sehr teures Verfahren. Die Isotope müssen vor Ort hergestellt werden, wofür in der unmittelbaren Umgebung ein Zyklotron zur Verfügung stehen muss. Der Betrieb eines PET-Zentrums benötigt die Mitarbeit von Experten aus verschiedenen Wissensgebieten.
Wie können wir PET anwenden, um die Suchtpotenz der verschiedenen Drogen zu untersuchen? Es gibt zwei Strategien:
Verwendung von funktionellen Tracern,
Verwendung von Positronen-markierten Drogen.
Die Anwendung von Positronen-markierten Drogen wird im Kapitel über Kokain aufgezeigt. Dieses Kapitel handelt von der Verwendung von funktionellen Tracern in der Drogenforschung. Funktionelle Tracer liefern uns Informationen über Hirnfunktionen. Die am häufigsten verwendeten funktionellen Tracer sind:
Tracer, die den Energiestoffwechsel messen, wie Glukose- oder Sauerstoff-Analoga,
Tracer, die verwendet werden, um den zerebralen Blutfluss zu messen wie zum Beispiel 15O-Wasser.
Diese Tracer können für die funktionelle Darstellung des Gehirns deshalb verwendet werden, weil die Hauptenergiequelle im Gehirn Glukose ist und diese durch den zerebralen Blutstrom transportiert wird. Wenn ein Hirnareal sehr aktiv wird, so steigt dessen Verbrauch von Glukose und dessen Blutfluss. Es kann dann beobachtet werden, welche Areale des Gehirns aktiviert sind, indem man die regionale Konzentration dieses radioaktiven Tracers misst. Diese Tracer können dazu verwendet werden, die Wirkungen von Drogen zu untersuchen. Durch Verabreichung einer Droge ist es möglich festzustellen, welche Areale des Gehirns auf die Drogenwirkung empfindlicher reagieren, indem die Veränderungen des Stoffwechsels aufgezeichnet werden. Ein anderer Vorteil dieser Strategie besteht darin, dass man die Droge einer wachen Versuchsperson gibt, so dass die Aktivierung von bestimmten Hirnarealen mit dem Auftreten von bestimmten Verhaltensweisen beim Individuum korreliert werden kann.
Die Mechanismen, mit denen die Cannabinoide ihre pharmakologischen Wirkungen hervorrufen, sind immer noch unklar. Es gibt darüber mehrere Hypothesen. Marihuana ist eine sehr lipophile Substanz und dringt sehr leicht in Membranen ein. Eine der am meisten diskutierten Theorien ist die, dass die Wirkung von Marihuana das Resultat einer Störung der Membranen ist. Andere Theorien über den Wirkungsmechanismus von Marihuana gehen dahin, dass es die enzymatische Aktivität verändert und die Übertragung von Neurotransmittern unterbricht, wie die kürzliche Identifizierung und Isolierung von Cannabinoidrezeptoren vermuten lassen.
