Opmerkingen: Het eerste dat opvalt aan dit onderzoek is dat de "rush of high" van een drug mogelijk niet correleert met de verslavende werking. Dit is een belangrijk concept, aangezien een argument tegen het bestaan van pornoverslaving (of voedselverslavingen) is dat het de dopaminegehalten van meth of cocaïne niet kan evenaren. Nicotine induceert dopaminegehalten die iets hoger zijn dan seksuele stimulatie, maar toch is het een van de meest verslavende stoffen.
door Jameson 08. 3 mei 2011.
De effecten van nicotine op hersengebieden die betrokken zijn bij verslaving weerspiegelen die van cocaïne, volgens nieuw neurowetenschappelijk onderzoek.
Een eenmalige blootstelling van 15 minuten aan nicotine veroorzaakte een langdurige toename van de prikkelbaarheid van neuronen die betrokken zijn bij beloning, volgens een studie gepubliceerd in The Journal of Neuroscience. De resultaten suggereren dat nicotine en cocaïne bij het eerste contact soortgelijke geheugenmechanismen kapen om langdurige veranderingen in de hersenen van een persoon te creëren.
"Natuurlijk is het voor roken een gedragsverandering op zeer lange termijn, maar alles begint bij de eerste blootstelling", zegt Danyan Mao, PhD, postdoctoraal onderzoeker aan het University of Chicago Medical Center. "Dat is wat we hier proberen aan te pakken: wanneer een persoon voor het eerst wordt blootgesteld aan een sigaret, wat gebeurt er dan in de hersenen dat kan leiden tot een tweede sigaret?"
Aangenomen wordt dat leren en geheugen in de hersenen worden gecodeerd via synaptische plasticiteit, de langdurige versterking en verzwakking van verbindingen tussen neuronen. Wanneer twee neuronen herhaaldelijk samen worden geactiveerd, vormt zich een sterkere band tussen hen, waardoor het vermogen van de ene om de andere te prikkelen toeneemt.
Eerder onderzoek in het laboratorium van Daniel McGehee, PhD, neurowetenschapper en universitair hoofddocent bij de afdeling Anesthesie & Kritieke Zorg van het Medisch Centrum, ontdekte dat nicotine de plasticiteit zou kunnen bevorderen in een gebied van de hersenen dat het ventrale tegmentale gebied (VTA) wordt genoemd. Neuronen die hun oorsprong vinden in de VTA geven de neurotransmitter dopamine vrij, waarvan bekend is dat het een centrale rol speelt in de effecten van verslavende drugs en natuurlijke beloningen zoals eten en seks.
"We weten dat een enkele blootstelling aan fysiologisch relevante nicotineconcentraties kan leiden tot veranderingen in de synaptische aandrijving in het circuit die meerdere dagen aanhoudt", zegt McGehee, senior auteur van deze studie. "Dat idee is heel belangrijk in hoe verslaving ontstaat bij mens en dier."
In de nieuwe experimenten volgde Mao de elektrische activiteit van VTA-dopamineneuronen in hersenschijfjes die waren ontleed bij volwassen ratten. Elk plakje werd gedurende 15 minuten ondergedompeld in een nicotineconcentratie die vergelijkbaar is met de hoeveelheid die de hersenen zou bereiken na het roken van een enkele sigaret. Na 3-5 uur voerde Mao elektrofysiologische experimenten uit om de aanwezigheid van synaptische plasticiteit te detecteren en te bepalen welke neurotransmitterreceptoren betrokken waren bij de ontwikkeling ervan.
Mao ontdekte dat door nicotine geïnduceerde synaptische plasticiteit in de VTA afhankelijk is van een van de gebruikelijke doelen van het medicijn, een receptor voor de neurotransmitter acetylcholine op de dopamineneuronen. Maar een ander element dat nodig werd gevonden voor de synaptische effecten van nicotine was een verrassing: de D5-dopaminereceptor, een component die eerder betrokken was bij de werking van cocaïne. Het blokkeren van een van deze receptoren tijdens blootstelling aan nicotine elimineerde het vermogen van het medicijn om aanhoudende veranderingen in prikkelbaarheid te veroorzaken.
"We ontdekten dat nicotine en cocaïne vergelijkbare mechanismen gebruiken om synaptische plasticiteit te induceren in dopamine-neuronen in VTA," zei Mao.
Hoewel de subjectieve effecten van nicotine en cocaïne bij mensen heel verschillend zijn, kunnen de overlappende effecten van de twee medicijnen op het beloningssysteem van de hersenen verklaren waarom beide zeer verslavende stoffen zijn, aldus de onderzoekers.
"We weten zonder twijfel dat er grote verschillen zijn in de manier waarop deze medicijnen mensen beïnvloeden," zei McGehee. "Maar het idee dat nicotine op hetzelfde circuit werkt als cocaïne, wijst er wel op waarom zoveel mensen het moeilijk vinden om te stoppen met roken, en waarom zovelen die met de drug experimenteren uiteindelijk verslaafd raken."
De overlap tussen nicotine- en cocaïne-effecten op de D5-receptor kan ook een nieuwe strategie bieden voor het voorkomen of behandelen van verslaving. De momenteel bekende blokkers van de receptor blokkeren echter ook een andere dopaminereceptor, D1, die belangrijk is voor normale, gezonde motivatie en beweging.
"Deze dopaminereceptor is aantrekkelijk als potentieel doelwit," zei McGehee. "De echte uitdaging is om het verslavende effect van drugs zoals nicotine of andere psychostimulantia te tweaken zonder de wens van de persoon om gezond gedrag na te streven volledig te onderdrukken."
Toekomstig onderzoek zal zich ook richten op de vraag of herhaalde blootstelling aan nicotine, zoals zou gebeuren bij een gewone roker, de effecten van het medicijn op synaptische plasticiteit in de VTA verandert. In de tussentijd bouwt de huidige studie bewijs op dat verslavende drugs zich de neurobiologische hulpmiddelen van leren en geheugen eigen maken om langetermijnveranderingen in hersenbeloningsroutes te creëren.
"Het past allemaal bij het overheersende idee dat veranderingen in synaptische kracht deel uitmaken van de manier waarop deze medicijnen gedrag op een aanhoudende manier motiveren," zei McGehee.
De studie, "Nicotine Potentiation of Excitatory Inputs to Ventral Tegmental Dopamine Neurons", zal op 4 mei 2011 worden gepubliceerd door The Journal of Neuroscience. Naast Mao en McGehee is Keith Gallagher van de University of Chicago co-auteur.
Het onderzoek werd ondersteund door subsidies van de Women's Council van de Brain Research Foundation en de National Institutes of Health.
;
