Gli animali di laboratorio selezionati geneticamente in base al grado di accettazione o rifiuto per le soluzioni alcoliche costituiscono un modello sperimentale di grande utilità nella ricerca dei correlati genetici, neurochimici e comportamentali della dipendenza da alcol e degli effetti dell'assunzione volontaria e prolungata di alcol. Gli animali geneticamente alcol-preferenti vengono inoltre utilizzati con successo nella ricerca di nuove e più efficaci strategie farmacologiche per il trattamento dell'alcolismo: infatti, i farmaci che riducono l'assunzione di bevande alcoliche negli alcolisti riducono anche il consumo volontario di alcol nei ratti alcol-preferenti.

Le linee di animali di laboratorio, selezionate geneticamente in base allo loro preferenza o avversione per l'alcol, sono le seguenti cinque:
- ratti UChA e UChB, allevati presso il Dipartimento di Farmacologia dell'Università del Cile, a Santiago;
- ratti Alcohol-Accepting (AA) e Alcohol-Non Accepting (ANA), allevati presso il Finnish Alcohol Monopole di Helsinki, in Finlandia;
- ratti alcohol-Preferring (P) e alcohol-non Preferring (NP), allevati presso il Dipartimento di Farmacologia della Indiana University di Indianapolis, negli Stati Uniti;
- ratti High Alcohol Drinking (HAD) e Low Alcohol Drinking (LAD), anch'essi allevati presso il Dipartimento di Farmacologia della Indiana University;
- ratti Sardinian alcohol-preferring (sP) e Sardinian alcohol-non preferring (sNP), allevati presso il Dipartimento di Neuroscience dell'Università di Cagliari.

I ratti sP e sNP

La selezione dei ratti sP e sNP ha avuto inizio nel 1981 quando, all'interno di una popolazione di circa 100 ratti Wistar (ceppo di ratti comunemente utilizzato nei laboratori di ricerca), sono stati individuati due gruppi, uno composto da ratti che, posti in condizione di libera scelta tra due bottiglie, di cui una contenente una soluzione alcolica al 10% (vol/vol) e l'altra l'acqua, mostravano una chara preferenza per l'alcol rispetto all'acqua e l'altro costituito invece da animali che, nelle stesse condizioni sperimentali, rifiutavano quasi completamente la soluzione alcolica. I ratti che mostravano i consumi di alcol più elevati sono stati accoppiati tra loro per dare origine alla prima generazione della linea sP; allo stesso modo, i ratti che meno avevano bevuto sono stati accoppiati tra loro per dare origine alla prima generazione della linea sNP.

Questo processo di selezione genetica è stato ripetuto dalla prima sino all'attuale generazione (41a). Ad ogni generazione vengono individuati, tra i figli di sP, i ratti con il più alto consumo di alcol e, tra i figli di sNP, i ratti che mostrano invece un consumo minimo di alcol. I ratti di ogni linea vengono poi incrociati tra loro, secondo il metodo dell'outbreeding (ovvero evitando di accoppiare tra loro fratelli e sorelle), per dare origine alla generazione successiva.

La valutazione della preferenza per l'alcol viene effettuata, ad ogni generazione, quando i ratti raggiungono l'età di 75 giorni; ogni ratto viene alloggiato in gabbia singola e posto in condizione di scegliere liberamente tra le due bottiglie, disponibili 24 ore al giorno e per 15 giorni consecutivi. I consumi di alcol ed acqua vengono registrati giornalmente ed alla stessa ora; al termine di questa operazione, le bottiglie vengono riempite con soluzione fresca. La posizione delle due bottiglie, alle estremità della mangiatoia, viene invertita ogni giorno allo scopo di non indurre nel ratto alcuna preferenza o abitudine per la posizione. Il cibo viene offerto ad libitum per l'intera durata dell'esperimento.

I ratti sP, sottoposti al test della libera scelta tra alcol ed acqua, consumano giornalmente più di 4 grammi di alcol puro per chilogrammo di peso corporeo sin dal primo giorno di esposizione all'alcol, indicando come questi animali scoprano rapidamente le proprietà gratificanti e di rinforzo positivo dell'alcol; dopo 3-4 giorni, il consumo volontario di alcol si stabilizza intorno a 6 g/kg/die (l'equivalente di due bottiglie di whisky in un uomo), con una chiara preferenza (superiore all'80% del consumo totale giornaliero di fluidi) per la soluzione alcolica rispetto all'acqua. Nei ratti sNP il consumo volontario di alcol è invece costantemente inferiore a 1 g/kg al giorno; la preferenza per l'acqua, rispetto alla soluzione alcolica, è generalmente superiore al 90%.

Un recente esperimento ha dimostrato che i ratti sP, aventi accesso all'alcol in libera scelta con l'acqua, assumono giornalmente una quantità di cibo inferiore (circa il 20%) rispetto a quella consumata da ratti della stessa linea che hanno accesso all'acqua ma non all'alcol; la quantità totale di calorie assunta nel corso delle 24 ore non differisce però significativamente tra i due gruppi. I ratti sP sono pertanto in grado di sostituire una parte di calorie fornite dal cibo con quelle ottenute dall'alcol e di regolare la quantità di cibo da consumare in base alla quantità di alcol assunta.

Una più dettagliata analisi del comportamento ingestivo dei ratti sP ha consentito di determinare come i ratti sP siano in grado di distribuire regolarmente l'assunzione di alcol in tre episodi durante la fase notturna (coincidente con il periodo di maggiore attività dei ratti) del ciclo giornaliero di luce/buio; il primo episodio ha luogo immediatamente dopo lo spegnimento delle luci, il secondo a metà della fase notturna ed il terzo nelle ore immediatamente precedenti l'accensione delle luci. In corrispondenza di questi episodi, sono state registrate assunzioni di alcol sino a 1,5 g/kg/ora e alcolemie sino a 110 mg%. L'abilità dei ratti sP di autocontrollare sia la quantità di alcol da assumere che la frequenza degli episodi di assunzione rafforza l'ipotesi che l'assunzione volontaria di alcol nei ratti sP sia motivata dalla ricerca di specifici livelli di alcol nel sangue e, conseguentemente, di specifici effetti farmacologici dell'alcol: una volta che tali alcolemie vengono raggiunte ed i corrispondenti effetti farmacologici vengono percepiti, l'assunzione di alcol viene temporaneamente sospesa, per riprendere due-tre ore più tardi quando l'alcolemia scende e gli effetti dell'alcol non sono più percepiti.

Una ulteriore conferma del fatto che il consumo volontario di alcol nei ratti sP sia motivato dalla ricerca di specifici effetti farmacologici è data dall'osservazione che i ratti sP assumono giornalmente una quantità di alcol (espressa in g/kg) costante anche in presenza di soluzioni alcoliche con concentrazioni variabili. In questo studio, in giorni differenti ai ratti sP è stata offerta la libera scelta tra l'acqua ed una soluzione alcolica la cui concentrazione è stata variata dal 7 al 40% (vol/vol); all'aumentare della concentrazione, è stata osservata una progressiva riduzione della quantità di soluzione alcolica bevuta; la quantità di alcol (in grammi di alcol puro per chilogrammo di peso corporeo) rimaneva però straordinariamente costante (intorno a 6 g/kg/die), dimostrando l'abilità dei ratti sP di regolare, giorno per giorno e con notevole precisione, il volume di soluzione alcolica da consumare al fine di mantenere costante la quantità di alcol giornalmente assunta.

Quali sono gli effetti dell'alcol che motivano e mantengono la sua assunzione volontaria nei ratti sP? Una prima, possibile risposta a questa domanda viene dai risultati di un recente studio che ha determinato i livelli d'ansia dei ratti sP e sNP. E' stato osservato che i ratti sP sono geneticamente più ansiosi dei ratti sNP e ricercano gli effetti ansiolitici dell'alcol. In questo esperimento, sono stati utilizzati: due gruppi di ratti sP, uno composto da animali che non avevano mai assunto alcol prima dell'esperimento [denominati pertanto ethanol-naive (naive)], e l'altro costituito invece da ratti che avevano assunto alcol, in regime di libera scelta con l'acqua, nei 14 giorni precedenti l'esperimento [chiamati alcohol-experienced (exp)]; due gruppi di ratti sNP, anch'essi rispettivamente naive ed exp.

I livelli d'ansia dei ratti sP e sNP sono stati determinati utilizzando il labirinto a croce rialzato (elevated plus maze), un modello sperimentale comunemente utilizzato per la valutazione dell'ansia nei ratti e nei topi. Il test con l'elevated plus maze è basato sulla naturale avversione ed evitamento dei roditori per gli spazi aperti (dove è più difficile difendersi) e sulla loro preferenza per gli spazi chiusi (che ricordano la tana). Per questa ragione, la proporzione tra le esplorazioni spontanee compiute dai ratti negli spazi aperti ed in quelli chiusi del labirinto fornisce una misura comportamentale dell'ansia. Il labirinto utilizzato in questo studio era costituito da quattro bracci, disposti in modo tale da formare una croce; due bracci, posti uno di fronte all'altro, non possedevano le pareti (bracci aperti), mentre gli altri due avevano le pareti (bracci chiusi). I bracci erano connessi tra loro da una piattaforma centrale che costituiva il punto di partenza. L'intero labirinto era posto a 50 cm da terra. Una volta posto il ratto nel punto di partenza, sono stati registrati, nei 5 minuti del test, a) il numero di ingressi nei bracci aperti e chiusi e b) il tempo trascorso dall'animale all'interno di ciascun tipo di braccio e nel punto di partenza.

I risultati di questo studio indicano che i ratti sP naive possiedono livelli di ansia superiori a quelli dei ratti sNP naive. Infatti, i ratti sP naive hanno trascorso nei bracci aperti del labirinto un tempo significativamente inferiore rispetto a quello dei ratti sNP; inoltre, i ratti sP naive hanno compiuto un numero di ingressi in questi bracci significativamente inferiore rispetto ai ratti sNP naive. Questi risultati indicano come l'ansia rilevata nei ratti sP naive sia sotto controllo genetico. Queste osservazioni sono in stretto accordo con quanto recentemente rilevato nei ratti alcol-preferenti P ed AA: questi animali possiedono infatti livelli innati di ansia più elevati rispetto ai ratti alcol-non preferenti delle linee NP ed ANA. Risulta pertanto evidente come l'ansia costituisca, nei ratti alcol-preferenti delle linee P, AA e sP, una determinante genetica che concorre, probabilmente con altri fattori ancora non bene individuati, alla predisposizione di questi animali ad assumere quantità elevate di alcol.

I ratti sP exp hanno mostrato livelli di ansia inferiori ai ratti sP naive: il tempo trascorso ed il numero di ingressi nei bracci aperti sono stati infatti significativamente più alti nei primi rispetto ai secondi. Questi risultati suggeriscono come il consumo volontario di alcol nei ratti abbia determinato una inversione del loro profilo d'ansia. In altre parole, i ratti sP imparano ad automedicare i propri livelli d'ansia con l'assunzione volontaria di alcol, dimostrando come l'effetto ansiolitico dell'alcol costituisca una componente delle sue proprietà rinforzanti, che promuovono e mantengono la preferenza ed il consumo nei ratti sP.