Megjegyzések: Két molekuláris kapcsoló kiemelkedő szerepet játszik minden függőségben, beleértve a viselkedési függőségeket is. Az egyik, amelyet DeltaFosB-nek hívunk, a másik a CREB, a cikk tárgya.
Az 20 évvel ezelőtt a tudósok egyetlen transzkripciós faktorra kaptak rá, amely számos visszaélésszerű gyógyszerre reagál. Munkájuk kezelésekhez vezet?
Írta: Kerry Grens
Stephen Mague, a Pennsylvaniai Egyetem végzős hallgatója egy egérketrecekkel megrakott szekeret kerekezik egy nagy méretű gardrób méretű helyiségbe. A szoba egy fényképészeti fejlesztő laboratóriumra hasonlít, amelyet csak vörös fény világít meg, és tele van kis munkapadokkal és fekete függönyökkel. A folyosón egy televízió képernyőjén egy videokamera képe látható a szoba belsejéből, lefelé nézve a plexi dobozok sorára.
Egymás után egy latexkesztyűs kéz kerül a képernyőre, és minden dobozba barna egeret sodor. Az állatok a sarkok körül kutatnak; néhány szünet a kamra közepén, és energikusan ápolják magukat. Mague kondicionálja az állatokat, hogy egy kábítószert társítsanak a kamra egyik oldalához, például a szilárd falak helyett csíkos falúakhoz. A kábítószer, például a kokain hozzáadása a kamrákhoz hihetetlenül megkönnyíti a munkát. Jess Cleck, a végzős hallgató csak egy expozícióval fogja megtenni ezt a kábítószert: "Egyszer egy egeret ültem 13 percig és 30 másodpercig azon az oldalon, ahol korábban kokaint kapott."
Idővel mind állatokban, mind emberekben a gyógyszer expozíció függőséghez, vágyhoz és megvonáshoz vezet, amikor a gyógyszert elveszik. A szorongás és a depresszió egyre gyakoribbá válik, és a jutalom minden más forrása elveszíti vonzerejét, mivel a gyógyszer elsődleges motivációs forrássá válik. Függőek a szenvedélybetegek fiziológiai változásai. "Nem arról van szó, hogy többé-kevésbé érzékenyek egy gyógyszerre, hanem más emberek" - mondja Eric Nestler, a texasi Dallas-i Egyetem délnyugati orvosi központjában. - Alaposan megváltoztatja az idegsejtek természetét.
A lefelé mutató spirál az első rohanástól a tartós függőségig számos neurobiológiai adaptációval jár: hosszú távú depresszió a szinapszisok során, neurodegeneráció és a gén expressziójának állandó változásai. Nincs azonban két gyógyszer egyforma, mivel mindegyiknek megvan a saját sajátossága. Például olyan stimulánsok, mint az amfetamin és a kokain, növelik az idegrendszer elágazását a felhalmozódásban, míg a morfinnak az ellenkező hatása van.
A gyógyszer agyra gyakorolt hatásának klasszikus leírása a jutalmazási rendszerre összpontosul, különös tekintettel azokra az idegsejtekre, amelyek ventrálisan vetülnek ki a ventrális tegmentális területről (VTA) a nucleus accumbens felé. Ezek az idegsejtek felszabadítják a dopamint, az alkohol és a kábítószer-fogyasztás pedig közvetlenül vagy közvetve izgatja őket. Ha a dopamint az atommagba juttatjuk, az élvezetet gerjeszt.
A baj akkor kezdődik, amikor az idő múlásával ez a rendszer erodálni kezd és kialakul a tolerancia. Ugyanaz a gyógyszermennyiség kisebb dopamin válaszokat indukál, a VTA neuronok összezsugorodhatnak, a szinaptikus kapcsolatok romlanak, a receptorsűrűség megváltozik, és bizonyos gének expressziója fokozódik, különösen azok, amelyek a szorongással és a depresszióval kapcsolatosak. George Koob, a kaliforniai La Jolla Salk Intézet szerint ez a „függőség sötét oldala”, amikor a szenvedélybeteg továbbra is drogot használ csupán a szenvedélybetegség rossz érzéseinek enyhítésére.
Julie Blendy, Mague vezető kutatója a Pennsylvaniai Egyetemen, a Nestler és mások szimatolják a számtalan molekuláris változást, amelyek a kábítószer-expozíciót és -függőséget kísérik, hogy pontosan lekötsék, mi történik átírással az agyban. Közel két évtizede az addikciós kutatók egy transzkripciós faktor aktivitását figyelték meg: a cAMP-válasz-elem-kötő fehérjét (CREB). Ez a fehérje sokféle kábítószerre reagál, beleértve a kokaint, a morfiumot, az alkoholt, az amfetamint és a nikotint. Ennyi idő ellenére azonban azt mondja Nestler: "Most csak a jéghegy csúcsán állunk a CREB célgének azonosításában". Ennek ellenére remélik, hogy találnak vezetőket a változások megelőzéséhez vagy kijavításához.
Blendy pontosan emlékszik, mikor születtek az első CREB-hiányos egerei. - 15 évesek - mondja nevetve -, [júniusban] megszülettem a lányomat, és két hét múlva megszületett az első mutáns. Abban az időben Blendy posztdoktor volt Gunther Schutz laboratóriumában, a heidelbergi német rákkutató központban, és nagy lelkesedés volt a kieséses technológia iránt. Más csoportok az egerek használatát kérték.
Mindez azonban megállt, amikor Schutz csoportja jellemezni kezdte az egereket. "Rájöttünk, hogy nem hajtottunk végre teljes kiütést" - mondja Blendy. A mutáns állatoknál a CREB gén alternatív összekapcsolási formái voltak, de ez véletlenszerű balesetnek bizonyult. A CREB kieső állatok nem élik túl a perinatális periódust. Alig kis mennyiségű CREB lehetővé tette, hogy ezek a mutánsok túlélhessenek felnőttkorukig, olyan funkcionális változásokkal, amelyek lehetővé teszik a kutatók számára a CREB szerepének vizsgálatát számos neurológiai szempontból, beleértve a tanulást, a memóriát, a hangulati rendellenességeket és a függőséget.
Ekkor, a 90-es évek közepén, a transzkripciós faktor már az addikciós kutatások célpontja volt. Az 1970-es években kezdődött az adenilil-cikláz enzimmel a locus ceruleusban, amely az agy szárának kékes megjelenésű területe, amely a noradrenalint az agy számos részére szállítja. Az adenilil-cikláz szintetizálja a cAMP-t, ami viszont aktiválja a CREB-t. A Nobel-díjas Marshall Nirenberg és munkatársai a locus ceruleus neuronokban bizonyítékot szolgáltattak a morfiummal szembeni „sejt toleranciára”. Kimutatták, hogy míg az adenilil-cikláz aktivitása a morfiumnak való kitettség után csökken, amikor a gyógyszert egy napnál hosszabb ideig inkubálják a sejtekkel, az adenilil-cikláz aktivitása visszapattan.1 A gyógyszer eltávolításakor megugrott az enzim aktivitása, ami a szerzők a függőségtől való sejtes kivonulásként értelmezik: "Ez a jelenség az állatok absztinencia szindrómájához hasonlítható."
- Alaposan megváltoztatja az idegsejtek természetét. -Eric Nestler
Csak több mint egy évtizeddel később, az 1990-es évek elején, amikor Nestler, majd a Yale Egyetemen, és csoportja megismételte az eredményeket in vivo, és két lépéssel lefelé haladt az adenilil-cikláztól a CREB aktiválásáig. Kimutatták, hogy a morfin egy adagja károsítja a CREB (a CREB aktiváció markerének) foszforilációját, de ez a tevékenység normális szintre normalizálódik a gyógyszerrel való hosszabb expozíció után. 2 „Körülbelül ugyanabban az időben - emlékeztet a Nestler - arra kértük: A locus ceruleus csak egy modellrendszer az opiát rendszer számára, de más idegsejtek reagálnak-e rá? " A nucleus accumbens felé fordult, egy olyan neuronok csoportjához, amelyek dopaminerg inputokat kapnak a ventrális tegmentális területről, és amelyek részt vesznek az agy jutalmazási rendszerében. A Nestler hasonló eredményeket talált: A morfin krónikus használata növeli a CREB aktivitását.
A CREB-hiányos egerek Schtz laboratóriumában lehetőséget kínáltak annak mérésére, hogy szükséges-e a CREB az addikciós folyamatban. Rafael Maldonado-val, aki akkor a párizsi egyetemen volt, Blendy 1996-ban kimutatta, hogy mutáns egereinek hiányoznak a normális állatoknál jelentkező morfinelvonási tünetek. 3 „Definíció szerint a függőség elvonási szindróma jelenlétét jelenti a gyógyszer eltávolításakor. - mondja Blendy. "A kérdés az, hogy az állatok egyáltalán nem függtek-e a drogtól?" Blendy arra a következtetésre jutott, hogy a CREB fontos volt a függőség megindításában. De egy ilyen egyszerű magyarázat túl jó volt ahhoz, hogy igaz legyen.
Bill Carlezon, aki jelenleg a Harvard McLean Kórházának pszichiátriai docense, Belmont, Massachusetts, 1990-es évek közepén posztdoktor volt a Nestler laboratóriumában, és a nucleus accumbens-ben kokaint tanult. Abban az időben nem volt jó módszer a CREB közvetlen célzására, ezért a Nestler-csoport kifejlesztett egy vírusvektort a CREB mutáns formájával, amely verseng az endogén CREB-vel és blokkolja annak aktivitását. Amikor a mutáns állatok kokaint kaptak, fokozottan preferálták a gyógyszert, míg amikor a CREB túlzottan expresszálódott állatokban, idegenkedtek tőle.
Blendy hasonló eredményeket talált, miután 1997-ben a Pennsylvaniai Egyetemre költözött a CREB-hiányos egérsorral. Amikor ezeknek az állatoknak alacsony adag kokaint kaptak (olyan adagok, amelyek elég kicsiek ahhoz, hogy megkülönböztessék őket a sóoldattól a vad típusú állatokig), az állatok erősen preferálták a doboz azon oldalát, ahol kokaint kaptak. 5 „CREB-hiányos állatok a kokain jutalmának javulását mutatják be ”- mondja Blendy.
Bár Blendy adatai egyetértettek Nestler és Carlezon eredményeivel, ezek olyan megállapítások voltak, amelyek látszólag nem egyeztek meg a morfiumra vonatkozó eredményeivel. Míg a CREB-hiány látszólag jobban érdekelte az állatokat a kokain iránt, ellentétesen hatott a morfiummal. Blendy gyanítja, hogy az eltérés összefügg az egyes gyógyszerek különböző agyi régióival. Bár a bántalmazás minden kábítószere végül növeli a dopamint a nucleus accumbens-ben, különböző mechanizmusokon keresztül hatnak: a kokain blokkolja a dopamin transzportereket a nucleus accumbens-ben, míg a morfin a gátolja a dopamin sejteket a ventrális tegmentális területen.
A kábítószer-függőségben szerepet játszó molekuláris változások összetettsége nem áll meg itt. Az alkohol és a nikotin másképp hat a CREB-re, mint a kokain és a morfin. Ezenkívül egy másik transzkripciós tényezőt, a DFosB-t a CREB-hez hasonló módon állítanak fel, bár ellentétes hatást gyakorolnak a viselkedésre.
A drogokra adott DFosB-válasz ugyanolyan fontos lehet a függőség szempontjából, mint a CREB, különös tekintettel a hosszú távú változásokra. Nestler szerint a CREB alapvetõen negatív visszajelzéseket ad a drogoktól, és azDFosB elõsegíti a drogok jutalmazó hatásait.
"A DFosB sok szempontból a CREB fordítottjaként tekinthető" - mondja Nestler. De zavarba ejtő bonyolultsággal mindkét transzkripciós faktor fel lehet szabályozni ugyanabban a cellában. "Egyes sejtek CREB aktiválódást mutatnak, mások DFosB-t indukálnak, mások pedig átfedik egymást" - magyarázza Nestler. "Ez egy nagyon összetett folyamat, amelyet ki kell dolgozni."
E tudásbeli hiányosságok ellenére az 1990-es évekig a tudósok biztosak voltak abban, hogy a CREB fontos a visszaélések hatásainak szabályozásában. Azt is felismerték azonban, hogy ez nyilvánvalóan nem egy mindenki számára megfelelő marker az összes gyógyszer számára az agy minden régiójában, nemhogy a kezelésről. „A CREB soha nem lesz terápiás célpont. Túl fontos, túl sok mindenütt van ”- mondja Blendy.
Úgy döntött, hogy lefelé fordul. Csoportja számos CREB célgén expresszióját követi nyomon a kábítószer-függőség folyamata alatt, a kezdeti kitettségtől a függőségtől a megvonásig. "A remény az, hogy a cél [gének] egy része, amelyért felelős, ideális lesz."
Az egyik downstream célgén, amely a legdrámaibb eredményeket mutatta a differenciál expresszióban ezeken a fázisokon keresztül, a kortikotropin-felszabadító faktor (CRF, más néven kortikotropin-felszabadító hormon, CRH). A CRF fontos a stresszreakciók közvetítésében, de szerepet játszik Koob függőségének sötét oldalán is. "Amit találunk" - mondja Koob -, és ez különösen igaz az alkoholra, az opiátokra és a nikotinra, és talán egy kicsit kevésbé a kokainra - amikor az állatok sok drogot fogyasztanak, a CRF rendszer bekapcsolódik, és hozzájárul a túlzott kábítószer-fogyasztáshoz. -vállalt. ”
Markus Heilig, az Országos Alkoholfogyasztási és Alkoholizmus Intézet klinikai igazgatója szerint a CRF-rendszer újraszabályozása állandónak tűnik. "Az elmúlt évben a rágcsálókban beszögezett papírok sora arról számolt be, hogy ha hosszú múltra tekint vissza az alkoholfüggőség, valamint a mérgezés és az elvonás ciklusai, az figyelemre méltóan hosszan tartó változásokat indukál az endogén [CRF] rendszerben" - Heilig mondja.
Koob nemrégiben kimutatta, hogy az alkoholtól függő állatok kevesebbet isznak a megvonás során, amikor a CRF1 receptor antagonistáját kapták.7 "Azt lehetne jósolni, hogy a [CRF1 receptor antagonista] nagyszerű gyógyszer lehet a megvonásra" - mondja Nestler. Nehéz azonban megtalálni az emberek számára biztonságos antagonistát. Az egyik gyógyszer, az NBI 30775 klinikai vizsgálatait néhány évvel ezelőtt abbahagyták, miután két betegnél megemelkedett a májenzimszint. 8 Koob és Heilig többek között azon dolgoznak, hogy megtalálják a CRF1 receptor antagonistát, amely biztonságosan alkalmazható a függőség kezelésében.
Ez év márciusában Heilig ígéretes eredményeket tett közzé alkoholfüggő patkányokban, amelyek azt mutatták, hogy a gyógyszer megállította a függő állatokat abban, hogy alkoholt keresjenek, amikor stresszoruknak vannak kitéve. 9 Ha egy CRF1 receptor antagonistát gyógyszerré lehetne fejleszteni, mondja Koob, a valószínű alkalmazás az akut visszavonás során lenne.
„A CREB soha nem lesz terápiás célpont. Túl fontos, túl általános. ”- Julie Blendy
Blendy's Penn laboratóriumától mintegy 300 mérföldre északra a Harvard McLean Kórházának hasonló ruhájú, kesztyűs és csizmás tudósa egy folyosón egy állatkocsit kerekezik. Ezek Carlezon kísérleti patkányai, amelyek mindegyikét antennaszerű elektródával látták el sebészeti úton a feje tetejére. Az elektróda kellemes ingerlést vezet be az elektromos áram négyzethullámú impulzusai formájában az agy jutalomközpontjába. Carlezon irodájában egy videót játszik le, amelyen az egér szüntelenül kereket forog, hogy megkapja az örömteli áramot. - Valószínűleg ez a valaha volt legjobb dolog. Az állatok a drogok, az ételek, a szex - bármi helyett - fogják választani ”- mondja.
Egy bizonyos ponton az egér abbahagyja a kerék forgását, amikor az áram olyan frekvencia alá süllyed, ahol a jutalom csökken - mondja Carlezon. Amikor az állatok kivonják a kokaint, a minimális árammennyiség, amelyért hajlandóak dolgozni - a „jutalomküszöbük” - emelkedik. 10 „Mivel a stimuláció nem annyira kifizetődő a megvonás során, az egereknek magasabb frekvenciákra van szükségük ahhoz, hogy megszerezzék őket dolgozni [az ingerlés érdekében]. " Carlezon következtetése: "Úgy gondoljuk, hogy több dinorfint készítenek."
A Dynorphin egy endogén opioid, amely a k-opioid receptorokon hat és a CREB downstream célgénje. Carlezon kimutatta, hogy ha a CREB vagy a dynorfin funkció megnövekszik a felhalmozódásban, akkor a kokain kevésbé jövedelmező, sőt néha támadó. De amikor a k-receptorok blokkolva vannak, a hatás megszűnik. 4 Carlezon most kísérletezik a k-opioid receptor antagonisták adásával a patkányoknál, akik kokain-absztrakciót tapasztalnak, és megméri, hogy ezek a gyógyszerek képesek-e stabilan tartani a jutalomküszöböt. Ha az antagonisták működnek, Carlezon szerint ezek lehetnek jelöltek a gyógyszer-megvonás tüneteinek kezelésére.
Koob és Brendan Walker, szintén a Scripps cégnél, k-opioid receptor antagonistát, a nor-binaltorfimint használtak etanolfüggő patkányokban, és azt tapasztalták, hogy kevesebbet isznak. Azoknál az állatoknál, akik nem voltak eltartottak, az ivási viselkedés nem változott. Walker szerint támogatja azt az elképzelést, hogy a dynorphin-k-opioid rendszer részt vesz a függőség „sötét oldalán ”11. „Általában - mondja Walker - ez a hipotézis - amikor az állatok függenek, és Ön eltávolítja az alkoholt, a fokozott negatív hatás arra készteti őket, hogy minél több alkoholt kapjanak. Úgy néz ki, hogy ha blokkolni tudjuk ezt a rendszert, akkor bizonyos értelemben blokkolhatjuk az aninal motivációját a túlzott alkoholfogyasztásra. "
Charles O'Brien, a Pennsylvaniai Egyetem pszichiátria alelnöke és az Addiktológiai Tanulmányok Központjának igazgatója szerint a dynorphin és a CRF1 receptor antagonistákkal kapcsolatos kutatások ígéretesnek tűnnek, de a függőség kezeléséhez a célnak az agy memóriaközpontjának kell lennie , amely magában foglalhatja a CREB-t.
"A függőség kényszeres kábítószer-kereső magatartás" - mondja O'Brien. - Nem az alkohol, a kokain vagy maga a heroin okozta változásokat. Az a tény, hogy miután a gyógyszer eltűnt, van egy tanulás, egy memória nyom, amely vágyat kelt, kábítószer-keresést és visszaesést eredményez. ” Nestler szerint ezek az emlékek életre szólóak. "Gyerekként megérintettünk egy forró tűzhelyet, és emlékeztünk arra, hogy soha nem érdemes kísérletezni egy meleg tűzhellyel .... A kábítószer-emlékek ugyanolyan hatalmasak lehetnek, mint ezek az emlékek. ”
Nem világos, hogy a függőség elsajátítása magában foglalja-e a CREB-t. Mindazonáltal Nestler azt mondja, hogy a CREB célgénjeinek manipulálása az elvonási tünetek enyhítése érdekében segíthet más függőségi kezelésekben, például a kognitív-viselkedési terápiában, amelyek befolyásolhatják az emlékeket. "Véleményem szerint minél előbb kapja meg ezeket a [lehetséges gyógyszereket] emberi alanyokban, annál jobb" - mondja O'Brien. "Az állatmodellek mutathatnak utat, de előbb vagy utóbb emberbe kell juttatni őket."
Referenciák
1. SK Sharma és munkatársai: „Az adenilát-cikláz kettős szabályozása a kábítószer-függőséget és a toleranciát okozza”, Proc Nat Acad Sci, 72: 3092-6, 1975. [PUBMED]
2. X. Guitart és munkatársai: „A ciklikus AMP válaszelem-kötő fehérje (CREB) foszforilezésének szabályozása akut és krónikus morfinnal a patkány locus ceruleus-ban”, J Neurochem, 58: 1168-71, 1992. [PUBMED]
3. R. Maldonado és mtsai: „A morfin-absztinencia csökkentése egerekben a CREB-t kódoló gén mutációjával”, Science, 273: 657-9, 1996. [PUBMED]
4. WA Carlezon, Jr. és munkatársai: „Kokainjutalom szabályozása CREB által”, Science, 282: 2272-5, 1998. [PUBMED]
5. CL Walters, JA Blendy, „A bántalmazó szerek pozitív és negatív erősítő tulajdonságaiban a cAMP válaszelem-kötő fehérjére vonatkozó különböző követelmények”, J Neurosci, 21: 9438-44, 2001. [PUBMED]
6. EJ Nestler: "Van-e közös molekuláris út az addikcióhoz?" Nat Neurosci, 8: 1445-9, 2005. [PUBMED]
7. CK Funk és munkatársai: „Az 1-es kortikotropin-felszabadító faktor antagonistái szelektíven csökkentik az etanol-függő patkányok önadagolását”, Biol Psych, 61: 78-86, 2007. [PUBMED]
8. C. Chen, DE Grigoriadis, „NBI 30775 (R121919), a kortikotropin-felszabadító faktor (CRF) 1. típusú receptorának orálisan aktív antagonistája szorongás és depresszió kezelésére”, Drug Dev Res, 65: 216- 26. 2005. XNUMX. [PUBMED]
9. DR Gehlert és mtsai., „3- (4-klór-2-morfolin-4-il-tiazol-5-il) -8- (1-etil-propil) -2,6-dimetil-imidazo [1,2 -b] piridazin: új agyi behatoló, orálisan elérhető kortikotropin-felszabadító faktor 1 receptor receptor antagonista, hatékony az alkoholizmus állatmodelljeiben. ”J Neurosci, 27: 2718-26, 2007. [PUBMED]
10. I. Goussakov és mtsai., „LTP a laterális amygdalában a kokain megvonása során”, Eur J Neurosci, 23: 239-50, 2006. [PUBMED]
11. Walker BM és Koob GF, „Farmakológiai bizonyítékok az opioid rendszerek motivációs szerepére az etanolfüggőségben”, Neuropsychopharmacology, online kiadvány, 2. május 2007. [PUBMED]
Bővebben: Addiktív kutatás - A tudós - az élettudományok magazinja http://www.the-scientist.com/article/display/53236/#ixzz17vJl152n
;