Pastabos: du molekuliniai jungikliai atlieka svarbų vaidmenį visose priklausomybėse, įskaitant priklausomybę nuo elgesio. Vienas, kurį aš pabrėžiu, vadinamas DeltaFosB, kitas - CREB, šio straipsnio objektas.
Prieš 20 metus mokslininkai užsikabino prie vieno transkripcijos faktoriaus, kuris reaguoja į daugybę piktnaudžiavimo narkotikų. Ar jų darbas paskatins gydymą?
Autorius Kerry Grens
Pensilvanijos universiteto magistrantas Stephenas Mague ratais, užtaisytais pelių narvais, užverčia maždaug tokio dydžio kambarį, kaip didelis drabužinė. Kambarys primena fotografiją kuriančią laboratoriją, apšviestą tik raudona šviesa, perpildytą mažais darbo suolais ir kabančiomis juodomis užuolaidomis. Koridoriuje televizoriaus ekrane rodomas vaizdo kameros vaizdas iš kambario vidaus, žiūrint žemyn į organinių stiklo dėžių eilę.
Ekrane po vieną pasirodo latekso pirštinėmis pažymėta ranka ir kiekvienoje dėžutėje įlenda ruda pelė. Gyvūnai laksto po kampus; kelios pauzės kameros viduryje ir energingai susitvarko. Mague kondicionuoja gyvūnus susieti vaistą su viena kameros puse virš kitos, pavyzdžiui, su dryžuotomis sienomis, o ne su kietomis sienomis. Į kamerą įpylus tokį narkotiką kaip kokainas, darbas yra nepaprastai lengvas. Tai padarys tik viena narkotikų ekspozicija, sako abiturientė Jess Cleck: „Vieną kartą aš pėdas sėdėjau 13 minučių ir 30 sekundžių toje pusėje, kur jis anksčiau buvo gavęs kokaino“.
Laikui bėgant, tiek gyvūnams, tiek žmonėms vaisto poveikis sukelia priklausomybę, potraukį ir abstinenciją. Nerimas ir depresija tampa vis dažnesni, o visi kiti atlygio šaltiniai praranda patrauklumą, nes vaistas tampa pagrindiniu motyvacijos šaltiniu. Stebina priklausomybę turinčių žmonių fiziologiniai pokyčiai. „Ne tai, kad jie daugiau ar mažiau jautrūs vaistams, jie yra skirtingi žmonės“, - sako Ericas Nestleris iš Teksaso universiteto Pietvakarių medicinos centro Dalase. - Jūs labai keičiate nervinių ląstelių pobūdį.
Mažėjantis spiralė nuo pirmojo skubėjimo iki ilgalaikio priklausomybės apima daugybę neurobiologinių adaptacijų: ilgalaikės depresijos sinapsėse, neurodegeneracija ir nuolatiniai genų ekspresijos modifikacijos. Tačiau du vaistai yra panašūs, nes kiekvienas turi savo savitumą. Pavyzdžiui, stimuliatoriai, tokie kaip amfetaminas ir kokainas, padidina neuronų šakotumą branduolyje accumbens, o morfinas turi priešingą poveikį.
Klasikinis vaisto poveikio smegenims aprašymas yra atlygio sistema, visų pirma neuronai, kurie ventraliai projektuojasi iš ventralinio tegmentalinio ploto (VTA) į branduolį. Tie neuronai išskiria dopaminą, o alkoholis ir piktnaudžiavimo narkotikai juos tiesiogiai ar netiesiogiai jaudina. Kai dopaminas pristatomas į branduolį, jis skatina malonumą.
Bėda prasideda tada, kai laikui bėgant ši sistema pradeda ardyti ir ugdyti toleranciją. Tas pats vaisto kiekis sukelia mažesnius dopamino atsakus, VTA neuronai gali susitraukti, sinapsiniai ryšiai nyksta, keičiasi receptorių tankis ir padidėja tam tikrų genų, ypač susijusių su nerimu ir depresija, išraiška. Tai, pasak George'o Koobo iš Salko instituto La Jolla, Kalifornijoje, yra „tamsioji priklausomybės pusė“, kai narkomanas toliau vartoja narkotikus tik tam, kad palengvintų blogus priklausomybės jausmus.
Julie Blendy, pagrindinė Mague tyrėja Pensilvanijos universitete, „Nestler“ ir kiti, persijoja begalę molekulinių pokyčių, lydinčių narkotikų poveikį ir priklausomybę, kad būtų galima tiksliai nustatyti, kas vyksta transkripcija smegenyse. Beveik du dešimtmečius priklausomybės ligų tyrinėtojai stebėjo vieno transkripcijos faktoriaus - cAMP atsaką į elementą surišančio baltymo (CREB) - aktyvumą. Šis baltymas reaguoja į įvairius piktnaudžiavimo narkotikus, įskaitant kokainą, morfiną, alkoholį, amfetaminą ir nikotiną. Nepaisant viso to laiko, „Nestler“ sako: „Mes esame tik ledkalnio viršūnėje, nustatydami CREB taikinio genus“. Vis dėlto jie tikisi rasti būdų, kaip užkirsti kelią šiems pokyčiams ar juos ištaisyti.
Blendy tiksliai prisimena, kada gimė pirmosios CREB trūkumo pelės. „Jiems 15 metų, - juokdamasi sako ji, - aš pagimdžiau dukrą [birželį], o po dviejų savaičių jiems gimė pirmasis mutantas“. Tuo metu Blendy buvo postdokas Guntherio Schutzo laboratorijoje Vokietijos vėžio tyrimų centre Heidelberge, ir buvo daug entuziazmo dėl nokauto technologijos. Kitos grupės ragino naudoti peles.
Tačiau viskas sustojo, kai Schutzo grupė ėmė apibūdinti peles. „Supratome, kad nepadarėme visiško nokauto“, - sako Blendy. Mutantai gyvūnai turėjo pakaitines CREB geno sujungimo formas, tačiau paaiškėjo, kad tai atsitiktinė nelaimė. CREB nokautiniai gyvūnai neišgyvena perinatalinio laikotarpio. Turėdami tik nedidelį kiekį CREB, šie mutantai galėjo išgyventi iki pilnametystės su funkciniais pokyčiais, kurie leis tyrėjams ištirti CREB vaidmenį daugeliu neurologinių aspektų, įskaitant mokymąsi, atminties, nuotaikos sutrikimus ir priklausomybę.
Tuo metu, 90-ųjų viduryje, transkripcijos faktorius jau buvo priklausomybės tyrimų tikslas. Jis prasidėjo aštuntajame dešimtmetyje fermentu adenililo ciklaze locus ceruleus - melsvai atrodančioje smegenų kamieno srityje, kuri perneša norepinefriną daugybei smegenų dalių. Adenililo ciklazė sintetina cAMP, o tai savo ruožtu aktyvina CREB. Nobelio premijos laureatas Marshallas Nirenbergas ir jo kolegos locus ceruleus neuronuose pateikė „ląstelių tolerancijos“ morfijui įrodymus. Jie parodė, kad adenililo ciklazės aktyvumas krinta po morfino poveikio, kai vaistas paliekamas inkubuotis su ląstelėmis ilgiau nei dieną. Adenililo ciklazės aktyvumas atsimuša atgal.1970 Kai vaistas buvo pašalintas, padidėjo fermento aktyvumas, kuris autoriai interpretuoja kaip ląstelinį pasitraukimą iš priklausomybės: „Šį reiškinį galima palyginti su gyvūnų abstinencijos sindromu“.
- Jūs labai keičiate nervinių ląstelių pobūdį. -Ericas Nestleris
Tik po daugiau nei dešimtmečio, 1990-ųjų pradžioje, tuometinis Jeilio universiteto Nestleris ir jo grupė pakartojo rezultatus in vivo ir perėjo du žingsnius pasroviui nuo adenililo ciklazės iki CREB aktyvacijos. Jie parodė, kad morfino dozė sutrikdo CREB (CREB aktyvacijos žymeklis) fosforilinimą, tačiau ši veikla normalizuojasi ilgiau veikiant vaistą. 2 „Maždaug tuo pačiu metu,“ prisimena Nestleris, „mes klausėme: Locus ceruleus yra tik opiatų sistemos pavyzdinė sistema, tačiau ar kiti neuronai reaguoja? Jis kreipėsi į branduolį accumbens - neuronų grupę, kuri gauna dopaminerginius įteklius iš ventralinio tegmentalio srities ir dalyvauja smegenų atlygio sistemoje. Ten „Nestler“ rado panašius rezultatus: lėtinis morfino vartojimas padidina CREB aktyvumą.
Schtzo laboratorijoje pelės, kurių trūksta CREB, suteikė galimybę išmatuoti, ar CREB reikalingas priklausomybės procese. Su Rafaelu Maldonado, kuris tada buvo Paryžiaus universitete, Blendy 1996 m. Parodė, kad jos mutantinėms pelėms trūksta įprastų gyvūnų morfino pašalinimo simptomų. 3 „Pagal apibrėžimą priklausomybė reiškia pašalinimo sindromo buvimą pašalinus vaistą. , - sako Blendy. "Kyla klausimas, ar gyvūnai niekada nebuvo priklausomi nuo narkotikų?" Blendy padarė išvadą, kad CREB buvo svarbi inicijuojant priklausomybę. Bet toks paprastas paaiškinimas buvo per geras, kad būtų tiesa.
Dešimtojo dešimtmečio viduryje Billas Carlezonas, dabar Harvardo McLeano ligoninės Belmonte (Massachusetts), psichiatrijos docentas, 1990 m. Viduryje buvo postdokas Nestlerio laboratorijoje, studijuodamas kokainą accumbens branduolyje. Tuo metu nebuvo gero būdo nukreipti CREB tiesiogiai, todėl Nestlerio grupė sukūrė viruso vektorių su mutuojančia CREB forma, kuris konkuruoja su endogeniniu CREB ir blokuoja jo aktyvumą. Kai mutantams gyvūnams buvo skiriamas kokainas, jie labiau mėgsta vaistą, o kai gyvūnams CREB buvo per daug ekspresuojamas, jie priešinosi jam.
Blendy rado panašius rezultatus, kai 1997 m. Ji persikėlė į Pensilvanijos universitetą su CREB trūksta pelių linija. Kai šiems gyvūnams buvo skiriamos mažos kokaino dozės (pakankamai mažos dozės, kad jų nebūtų galima atskirti nuo fiziologinio tirpalo, nei laukinio tipo gyvūnams), gyvūnai labai mėgdavosi vietą dėžutės šone, kur jie gaudavo kokaino. 5 „Gyvūnai, kuriems trūksta CREB parodyti kokaino atlygio padidėjimą “, - sako Blendy.
Nors Blendy duomenys sutiko su Nestlerio ir Carlezono rezultatais, tai buvo išvados, kurios, atrodo, neatitiko jos morfijaus rezultatų. Nors CREB trūkumas gyvūnus labiau domino kokainu, jis veikė priešingai nei morfinas. Blendy įtaria, kad neatitikimas yra susijęs su skirtingais smegenų regionais, kuriuose veikia kiekvienas vaistas. Nors visi piktnaudžiavimo narkotikai padidina dopamino kiekį branduolyje, jie veikia skirtingais mechanizmais: kokainas blokuoja dopamino pernešėjus branduolio branduolyje, o morfinas slopina dopamino ląsteles ventralinio veiksmentalio srityje.
Molekulinių pokyčių, susijusių su narkomanija, sudėtingumas nesibaigia. Alkoholis ir nikotinas veikia CREB kitaip nei kokainas ir morfinas. Be to, kitas transkripcijos veiksnys, DFosB, yra reguliuojamas panašiai kaip CREB, nors ir turi priešingą poveikį elgesiui.
DFosB atsakas į narkotikus gali būti toks pat svarbus kaip priklausomybė nuo CREB, ypač dėl ilgalaikių pokyčių. Pasak „Nestler“, CREB iš esmės pateikia neigiamą grįžtamąjį ryšį iš narkotikų, o andDFosB skatina narkotikų poveikį.
"DFosB gali būti vertinamas įvairiai, kaip CREB atvirkštinis variantas", - sako Nestleris. Vis dėlto, nesudėtingai sudėtingai, abu transkripcijos veiksniai gali būti reguliuojami toje pačioje ląstelėje. "Kai kurios ląstelės rodo CREB aktyvavimą, kai kurios sukelia DFosB, o kitos sutampa", - paaiškina Nestleris. „Tai labai sudėtingas procesas, kurį reikia išsiaiškinti.“
Nepaisant šių žinių spragų, 1990-aisiais mokslininkai įsitikino, kad CREB yra svarbus reguliuojant piktnaudžiavimo narkotikais poveikį. Tačiau jie taip pat suprato, kad, matyt, tai nėra visiems visiems vaistams visuose smegenų regionuose tinkamas žymeklis, jau nekalbant apie gydymą. „CREB niekada nebus terapinis taikinys. Tai per svarbu, per daug visur “, - sako Blendy.
Ji nusprendė pasukti pasroviui. Jos grupė stebi daugelio CREB tikslinių genų raišką priklausomybės nuo narkotikų proceso metu, nuo pradinio poveikio iki priklausomybės iki pašalinimo. „Tikimės, kad kai kurie tiksliniai [genai], už kuriuos ji yra atsakinga, bus idealūs.“
Vienas paskesnio tikslo genas, parodęs dramatiškiausius diferencinės ekspresijos rezultatus per šias fazes, yra kortikotropiną atpalaiduojantis faktorius (CRF, dar vadinamas kortikotropiną atpalaiduojančiu hormonu, CRH). CRF yra svarbus tarpininkaujant atsakams į stresą, tačiau jis taip pat susijęs su tamsiąja Koobo priklausomybės puse. „Tai, ką mes randame, - sako Koobas, - tai ypač pasakytina apie alkoholį, opiatus ir nikotiną, o gal ir kiek mažiau apie kokainą - kai gyvūnai vartoja daug narkotikų, CRF sistema įsitraukia ir prisideda prie besaikio narkotikų vartojimo. - imantis “.
Nacionalinio piktnaudžiavimo alkoholiu ir alkoholizmo instituto klinikinis direktorius Markusas Heiligas sako, kad CRF sistemos perreguliavimas atrodo nuolatinis. "Praėjusiais metais graužikams prikalta daugybė dokumentų, kad jei turite ilgą priklausomybės nuo alkoholio istoriją ir apsinuodijimo bei pasitraukimo ciklus, tai sukels nepaprastai ilgalaikius endogeninės [CRF] sistemos pokyčius", - Heiligas sako.
Koobas paskutiniu metu parodė, kad gyvūnai, priklausomi nuo alkoholio, išgėrus mažiau geria, kai jiems yra paskirtas CRF1 receptoriaus antagonistas.7 „Galima numatyti, kad [CRF1 receptorių antagonistas] gali būti puikus vaistas atsisakant“, - sako Nestleris. Vis dėlto buvo sunku rasti žmonėms saugų antagonistą. Vieno vaisto, NBI 30775, klinikiniai tyrimai buvo nutraukti prieš kelerius metus po to, kai dviem pacientams padidėjo kepenų fermentų kiekis. 8 Koobas ir Heiligas, be kita ko, siekia surasti CRF1 receptorių antagonistus, kuriuos būtų galima saugiai naudoti priklausomybei gydyti.
Šių metų kovo mėnesį „Heilig“ paskelbė žadančius rezultatus nuo alkoholio priklausančių žiurkių, rodančių, kad vaistas nustojo priklausomiems gyvūnams ieškoti alkoholio, kai jie patyrė stresą. 9 Jei CRF1 receptorių antagonistas gali būti išsivystęs į vaistą, sako Koobas. labiausiai tikėtinas taikymas būtų atliekamas ūminio nutraukimo metu.
„CREB niekada nebus terapinis taikinys. Tai per svarbu, per daug visur. “- Julie Blendy
Maždaug 300 mylių į šiaurę nuo „Blendy's Penn“ laboratorijos panašiai apsirengęs, pirštinėmis apsiaustas ir apavą turintis mokslininkas Harvardo McLeano ligoninėje prieškambaryje ratu veža gyvūnus. Tai yra eksperimentinės Carlezono žiurkės, kurių kiekviena aprūpinta antenos tipo elektrodu, chirurginiu būdu pritvirtintu prie galvos viršaus. Elektrodas patenka į smegenų atlygio centrą malonią stimuliaciją kvadratinių bangos elektros srovės impulsų pavidalu. Carlezono kabinete jis paleidžia vaizdo įrašą, kuriame pora nenutrūkstamai suko ratą, kad gautų malonumą teikiančią srovę. „Tai tikriausiai jaučiasi geriausias dalykas. Gyvūnai jį rinksis už narkotikus, maistą, seksą - bet ką “, - sako jis.
Tam tikru momentu pelė nustoja sukti ratą, kai srovė krenta žemiau dažnio, kuriame sumažėja atlygis, sako Carlezonas. Kai gyvūnai atsisako kokaino, padidėja minimalus srovės kiekis, kurį jie nori dirbti - jų „atlygio riba“ .10 „Kadangi stimuliacija pašalinimo metu nėra tokia naudinga, pelėms reikia didesnio dažnio, kad jas gautų. dirbti [stimuliacijai] “. Carlezono išvada: „Manome, kad jie gamina daugiau dinorfinų“.
Dynorphin yra endogeninis opioidas, kuris veikia k-opioidų receptoriuose ir yra CREB tikslinis genas. Carlezonas parodė, kad kai CREB ar dinamorfino funkcija yra padidėjusi branduolio akumuliuotėje, kokainas yra mažiau naudingas ir kartais netgi nenaudingas. Bet kai blokuojami k-receptoriai, efektas išnyksta.4 Carlezon dabar eksperimentuoja su k-opioidų receptorių antagonistais žiurkėms, patiriančioms kokaino ištraukimą, ir matuoja, ar šie vaistai gali išlaikyti pastovias atlygio ribas. Jei antagonistai veikia, Carlezon sako, kad jie gali būti kandidatai gydyti vaisto vartojimo nutraukimo simptomus.
Koobas ir Brendanas Walkeris, taip pat „Scripps“ atstovai, nuo etanolio priklausomose žiurkėse naudojo k-opioidinių receptorių antagonistus nor-binaltorfiminą ir nustatė, kad jie gėrė mažiau. Gyvūnų, kurie nebuvo priklausomi, gėrimo elgesys nepasikeitė. Walkeris teigia, kad palaiko idėją, kad dinamorfino-k-opioidų sistema yra įtraukta į „tamsiąją priklausomybės pusę“ 11. „Apskritai, - sako Walkeris, - tai hipotezė - kai gyvūnai yra priklausomi ir jūs pašalinate alkoholį, padidėjęs neigiamas poveikis verčia juos norėti gauti daugiau alkoholio. Panašu, kad jei mes galime užblokuoti tą sistemą, mes tam tikra prasme galime užblokuoti aninalo motyvaciją pernelyg vartoti alkoholį “.
Charlesas O'Brienas, Pensilvanijos universiteto psichiatrijos vicepirmininkas ir Priklausomybės tyrimų centro direktorius, sako, kad dinamorfino ir CRF1 receptorių antagonistų tyrimai atrodo perspektyvūs, tačiau norint tikrai gydyti priklausomybę, taikinys turi būti smegenų atminties centras. , kuris gali būti susijęs su CREB.
„Priklausomybė yra priverstinis narkotikų ieškojimas“, - sako O'Brienas. „Tai nėra alkoholio, kokaino ar heroino sukeliami pokyčiai. Tai, kad išnykus vaistui, atsiranda mokymasis, atminties pėdsakas, kuris sukelia potraukį, ieško narkotikų ir atsinaujina “. Nestleris sako, kad šie prisiminimai yra visą gyvenimą. „Vaikystėje mes palietėme karštą viryklę ir prisiminėme, kad niekada neverta eksperimentuoti su karšta virykle ... Narkotikų prisiminimai gali būti tokie pat galingi, kaip ir tie “.
Ar priklausomybės mokymasis susijęs su CREB, nėra aišku. Nepaisant to, Nestleris sako, kad manipuliavimas CREB tiksliniais genais, siekiant palengvinti abstinencijos simptomus, gali padėti kitiems priklausomybės gydymams, pavyzdžiui, kognityvinei-elgesio terapijai, kuri gali turėti įtakos prisiminimams. „Mano nuomone, kuo greičiau šiuos [galimus vaistus] pateksite į žmones, tuo geriau“, - sako O'Brienas. "Gyvūnų modeliai gali parodyti kelią, bet anksčiau ar vėliau jūs turite juos paversti žmonėmis."
Nuorodos
1. SK Sharma ir kt., „Dvigubas adenilato ciklazės reguliavimas lemia narkotinę priklausomybę ir toleranciją“, Proc Nat Acad Sci, 72: 3092-6, 1975. [PUBMED]
2. X. Guitartas ir kt., „Ciklinio AMP atsako elementą surišančio baltymo (CREB) fosforilinimo reguliavimas ūminiu ir lėtiniu morfinu žiurkės locus ceruleus“, J Neurochem, 58: 1168-71, 1992. [PUBMED]
3. R. Maldonado ir kt., „Morfino abstinencijos sumažinimas pelėms, turinčioms CREB koduojančio geno mutaciją“, Science, 273: 657-9, 1996. [PUBMED]
4. WA Carlezonas, jaunesnysis ir kt., „Kokaino atlygio reguliavimas pagal CREB“, Science, 282: 2272-5, 1998. [PUBMED]
5. CL Walters, JA Blendy, „Skirtingi reikalavimai, keliantys cAMP atsako elemento surišimo baltymą teigiamose ir neigiamose stiprinančiose piktnaudžiavimo narkotinėmis medžiagomis savybes“, J Neurosci, 21: 9438-44, 2001. [PUBMED]
6. EJ Nestleris: „Ar yra bendras priklausomybės molekulinis kelias?“ Nat Neurosci, 8: 1445–9, 2005 m. [PUBMEDUOTA]
7. CK Funk ir kt., „Kortikotropiną atpalaiduojančio 1 faktoriaus antagonistai selektyviai sumažina etanolio vartojimą žiurkėms, priklausomoms nuo etanolio“, Biol Psych, 61: 78-86, 2007. [PUBMED]
8. C. Chen, DE Grigoriadis, „NBI 30775 (R121919), geriamasis aktyvus 1 tipo kortikotropiną atpalaiduojančio faktoriaus (CRF) receptoriaus antagonistas nerimo ir depresijos gydymui“, Drug Dev Res, 65: 216- 26 m. 2005 d. [PASKELBTA]
9. DR Gehlert ir kt., „3- (4-chlor-2-morfolin-4-il-tiazol-5-il) -8- (1-etilpropil) -2,6-dimetil-imidazo [1,2 -b] piridazinas: naujas smegenų prasiskverbiantis, peroraliai vartojamas kortikotropiną atpalaiduojančio faktoriaus 1 receptorių antagonistas, veiksmingas alkoholizmo gyvūnų modeliuose “, J Neurosci, 27: 2718-26, 2007. [PUBMED]
10. I. Goussakov ir kt., „LTP šoninėje migdoloje, atsisakant kokaino“, Eur J Neurosci, 23: 239-50, 2006. [PUBMED]
11. Walker BM ir Koob GF, „Farmakologiniai įrodymai apie motyvacinį opioidų sistemos vaidmenį priklausomybėje nuo etanolio“, Neuropsychopharmacology, internetinis leidinys, 2 m. Gegužės 2007 d. [PUBMED]
Skaitykite daugiau: Priklausomybės tyrimai - mokslininkas - gyvybės mokslų žurnalas http://www.the-scientist.com/article/display/53236/#ixzz17vJl152n
;
