Proč Binge pití může spojit mozek pro závislost na alkoholu.
By R. Douglas Fields | Října 23, 2015
Proteiny, které obklopují neurony v oblasti mozkové kůry, mohou zpevnit nutkavé chování při pití.
Amy Lasek
„Proč nemůžete přestat pít?“ Tento týden na výročním zasedání Společnosti pro neurovědy v Chicagu vědci z Chicagské univerzity oznámili, že nové zjištění to poskytuje novou odpověď na tuto přetrvávající otázku, která postihuje lidi závislé na alkoholu. Objev nabízí zcela nový přístup k léčbě. Neuroscientist, Amy Lasek, na ministerstvu psychiatrie na University of Illinois v Chicagu, a jeho kolegové, uvádějí, že po nadměrném pití se neurony v mozkových okruzích, které jsou zodpovědné za závislost na alkoholu, začleňují do bílkovinného materiálu nazývaného perineuronální síť. Neproniknutelný povlak vytvrzuje neurony zapojené do závislosti na alkoholu do okruhu, který je velmi obtížné rozbít. Současné léky pro léčbu závislosti na alkoholu pracují modifikací neurotransmiterové signalizace mezi neurony, ale pro mnoho lidí tato léčba nemůže narušit drtivé nutkání pít. Léky, které mohou v perineuronálních sítích rozbít lepidlo podobný cement, by mohly nabídnout nový přístup k léčbě.
Lasekův neobvyklý přístup k výzkumu závislostí pramení z jejího pozadí jako molekulární a buněčný biolog pracující v oblasti výzkumu rakoviny. Kořenem rakoviny jsou změny ve specifických genech. Malé molekuly určené k cílení těchto aberantních genů jsou přístupy používané v terapii rakoviny. Lasekovo pozadí jí umožnilo najít molekulárně cílené terapie pro psychiatrické poruchy.
Lasek a její kolegové začali studiem ovocných mušek, aby hledali genové variace, které změnily chování mouchy k alkoholu. Našla několik genů, které měly tento účinek, včetně temného genu zvaného ALK (kináza anaplastického lymfomu). Poté potlačila tyto geny u myší, aby zjistila, zda se změnila reakce zvířete na alkohol. "Dostal jsem závislost," říká, "protože pro mě byla skutečnost, že můžete manipulovat s jediným genem v jedné oblasti mozku a změnit chování - jako je pití nebo odměna za kokain - fascinující z biologického hlediska!"
Ona a její kolegové zkoumali genom rodin, kteří měli v minulosti závislost na alkoholu. Zjistili, že ALK - gen, který identifikovali v ovocných muškách, který změnil reakce hmyzu na alkohol - byl také spojován s lidmi v rodinách s anamnézou závislosti na alkoholu. Lasek našel několik variací v genu ALK (polymorfismy), které byly silně spojeny s rozdíly v bezprostřední reakci jedinců na pití alkoholu, jako je subjektivní vysoká míra nebo míra motorické nekoordinace, ke které došlo po pití. Tato korelace byla silným vodítkem, že ALK a zneužívání alkoholu byly nějak spojeny.
Překvapivě se ukázalo, že protein vyrobený genem ALK nekontroloval signalizaci neurotransmiteru; bylo to na povrchu neuronů, kde kontrolovalo ukládání bílkovin zvaných extracelulární matrice, která váže buňky dohromady do tkáně. Některé neurony jsou silně uzavřeny ve speciální síti extracelulární matrice, která se nazývá perineuronální síť. "Je to něco jako kolagen," říká. Velmi tvrdý a kluzký materiál, který je odolný vůči změnám po nanesení. Jak ale může „lepidlo na mozek“ souviset s alkoholismem?
Výzkum v jiných laboratořích ukázal, že perineuronální sítě jsou specializovanou formou extracelulární matrice, která reguluje synaptickou plasticitu - schopnost neuronů vytvářet a přerušovat spojení mezi neurony. „Dostanete jen synapse, kde jsou otvory v sítích,“ vysvětluje Lasek. Když se neuron silně uzavře v perineuronální síti, nemohou se vytvořit nové synapsy a stávající synapsy se stmelí na místě.
Závislost je považována za aberantní proces učení. Učení v zásadě spojuje různé události nebo podněty prostředí k nasměrování konkrétního chování, například když se Pavolvovi psi učí spojovat zvuk zvonu s jídlem, které má následovat. Na buněčné úrovni se vytvářejí a posilují, zeslabují a narušují synaptická spojení, která kódují učení do neurálního obvodu, který řídí chování. Podobně v závislosti se člověk naučí spojovat určité podněty prostředí nebo vnitřní psychické stavy s nepřiměřeným nutkáním pít alkohol. Ukončení času možná může vyvolat silné nutkání dát si koktejl, a pak další a další. "Je možné, že perineuronální sítě se zabývají procesem učení, ke kterému došlo, kde máš tuto aberantní paměť na drogu."
Neurolog Varda Lev-Ram a kolegové, pracující na University of California v San Diegu, na stejném setkání uvedli, že perineuronální sítě jsou extrémně dlouhé. Ona a její tým to objevili tím, že se podařilo vypěstovat myší žrádlo se stopami radioaktivního izotopu dusíku 14N, který by se začlenil do nově syntetizovaných proteinů v těle zvířete. Pomocí této metody biologického radioaktivního datování vědci zjistili, že některé z nejtrvanlivějších proteinů v těle jsou součástí perineuronálních sítí.
Tyto sítě mohou být rozděleny a když se tak stane, dlouhodobá paměť je erodována. Když Lev-Ram a kolegové ošetřili myši sloučeninami, které štěpí složky v perineuronálních sítích (pomocí enzymů nazývaných matrixové metaloproteinázy), myši trénované, aby se obávaly tónu, který signalizoval elektrický šok, brzy zapomněly spojení mezi varovným tónem a elektrickým šokem . To je důležité, protože vzpomínky na strach, jako v PTSD, jsou některé z nejtěžších vzpomínek, které se mají zlomit, ale erodování perineuronální sítě umožňuje těmto traumatickým vzpomínkám proklouznout.
Lasekův tým vymyslel experiment, ve kterém byla mladým dospělým myším poskytována voda poskvrněná alkoholem podobným způsobem jako nadměrné pití u vysokoškolských studentů. Když zkoumali mozek myší po šesti týdnech záchvatového pití, zjistili, že kolem neuronů v izolaci se tvoří a zesilují perineuronální sítě, což je část mozkové kůry, o které je známo, že se podílí na nutkavém užívání alkoholu. Tyto usazeniny se nevyvíjely kolem neuronů v jiných oblastech mozkové kůry, například motorické kůry, která řídí tělesný pohyb, což naznačuje specifický účinek zaměřený na neurony zapojené do závislosti na alkoholu. "Tyto sítě se hromadí v reakci na zneužívané drogy." Může to být zablokování toho procesu učení, ke kterému došlo, kde máte tuto aberantní paměť na drogu, “říká.
Toto nové zjištění naznačuje, že k dobytí závislosti, „Musíte se zbavit sítí,“ říká Lasek. Ve své laboratoři léčí myši inhibitory ALK a dalších proteinů v perineuronálních sítích a nepublikované výsledky doposud ukazují, že tyto myši dobrovolně snižují své pití. „To by byla úplně nová cesta léčby,“ říká. Léčba léky však není jediným způsobem, jak využít tohoto nového zjištění, protože mnoho jiných faktorů ovlivní způsob, jakým se perineuronální sítě utvářejí a jak rychle se mohou rozpadat, včetně cvičení a stravy, navrhuje. „Myslím, že tyto věci mohou zlepšit jakékoli riziko, které máte s genetikou,“ říká Lasek. „Ne vždy si myslím, že drogy jsou řešením; někdy budete potřebovat jak [léky, tak změny životního stylu]. “Perineuronální sítě jsou novou částí skládačky, která vysvětluje, proč je tak těžké překonat závislost na alkoholu, a tento nový pohled nabízí lidem, jejichž životy jsou zničeny závislostí, novou naději.
;
