Natura sau hrănirea? Determinarea Heritabilității Funcției Omului Striatal de Dopamină: un studiu [18F] -DOPA PET (2012)

Neuropsychopharmacology. 2012 Oct 24. doi: 10.1038 / npp.2012.207.
 

Sursă

1] Grupul de Imagistică Psihiatrică, Centrul de Științe Clinice MRC, Colegiul Imperial din Londra, Spitalul Hammersmith, Londra, Marea Britanie [2] Centrul de Neuropsihopharmacologie, Divizia de Științe Brainice, Departamentul de Medicină, Imperial College London, Londra, Marea Britanie.

Abstract

Funcția striatală a dopaminei este importantă pentru personalitatea normală, procesele cognitive și comportamentul, iar anomaliile sunt legate de o serie de tulburări neuropsihiatrice. Cu toate acestea, niciun studiu nu a examinat influența relativă a moștenirii genetice și a factorilor de mediu în determinarea funcției dopaminei striate. Folosind tomografia cu emisie de pozitroni [PET], [18F] -DOPA, am încercat să determinăm heritabilitatea funcției dopaminei presinaptice striate prin compararea variabilității valorilor de absorbție la gemeni monozigotici (MZ) de același sex cu gemeni dizigologi (DZ). Noua perechi duble MZ și 10 DZ au suferit PET de înaltă rezoluție [18F] -DOPA pentru a evalua funcția presaminaptică a dopaminei striate. Valorile de absorbție pentru subdiviziunea striatară generală și striatală funcțională au fost determinate printr-o analiză Patlak utilizând o regiune de referință cerebelară. Heritabilitatea, efectele ecologice comune și efectele individuale ne-împărtășite au fost estimate utilizând o analiză a regiunii de interes (ROI) și o analiză parametrică confirmatoare. Estimările totale ale heritabilității striatale din ROI și analizele parametrice au fost 0.44 și, respectiv, 0.33. Am găsit o distincție între heritabilitatea striatală în subdiviziunile funcționale, cu cele mai mari estimări de heritabilitate care apar în striatum senzorimotor și cel mai mare efect al factorilor de mediu individuali în striatumul limbic. Rezultatele noastre indică faptul că variația funcției globale de dopamină presinaptică striatală este determinată de o combinație de factori genetici și factori de mediu specifici individuali, cu efecte ecologice asupra mediului care nu au efect. Aceste constatări subliniază importanța factorilor de mediu specifici individuali pentru funcția dopaminergică striatală, în special în striatum limbic, cu implicații pentru înțelegerea tulburărilor neuropsihiatrice cum ar fi schizofrenia și dependențele.

Publicarea online a publicației neuropsihopharmacologie, 24 Octombrie 2012; doi: 10.1038 / npp.2012.207.

 


Natura și hrănirea se distrau în centrul de recompense al creierului

Studiul de scanare PET are implicații importante pentru cercetările viitoare în tulburări precum schizofrenia, dependența și boala Parkinson.

De Eliot Barford

Un studiu realizat de cercetătorii de la Imperial College din Londra a oferit o perspectivă fără precedent asupra naturii rolurilor și a hrăni jocul în comportamentul nostru, cu implicații importante pentru cercetarea viitoare în tulburări precum schizofrenia, dependența și boala Parkinson.

Dr. Paul Stokes a Departamentul de Medicină iar colegii săi au petrecut peste trei ani efectuând scanări cerebrale pe perechi de gemeni, măsurând funcția dopaminei chimice a creierului. Dopamina are o reputație de „substanță chimică de plăcere”, deoarece este eliberată în creier în asociere cu recompensa. „Când oamenii iau un drog sau beau alcool, motivul pentru care au un sentiment de plăcere sau recompensă este din cauza eliberării de dopamină”, spune Stokes. Această recompensă chimică ne ghidează comportamentul și ne ajută să învățăm. „Dopamina este foarte importantă pentru procesele normale din creier, dar și pentru procesele anormale”.

Eliberarea dopaminei în creier variază în rândul tuturor, dar cantități foarte mari sau scăzute sunt asociate cu boli mintale: eliberarea excesivă de dopamină apare la persoanele cu schizofrenie, în timp ce foarte puține sunt observate la cei cu tulburări de consum de alcool și de substanțe. De asemenea, se crede că deficitul funcției dopaminei provoacă memoria lentă de lucru a persoanelor cu boală Parkinson.

Neurologii deduc încă dacă aceste schimbări în activitatea dopaminei sunt cauza bolii psihice sau rezultatul ei, dar unul dintre cele mai presante mistere de rezolvat este dacă acestea sunt moștenite sau nu. După cum știm acum că schizofrenia poate fi moștenită, există un mare interes pentru posibilitatea ca activitatea disfuncțională a dopaminei să se desfășoare și în familii. Răspunsul va avea un impact enorm asupra modului în care aceste boli vor fi tratate în viitor. Intelegerea modului in care genele si mediul au o influenta asupra sistemului de dopamina este foarte important, spune Stokes.

Striatum mic

Striatul este situat în apropierea centrului creierului. (Imagine: Baze de date privind științele vieții (LSDB))

Dopamina face cea mai mare parte a activității sale într-o parte a creierului numită striatum, o bucată rotunjită îngropată aproape în centrul creierului. "Striatul este o zonă relativ mică a creierului, dar este foarte importantă pentru recompensă, emoție și câteva funcții cognitive", explică Stokes. Striatul vine în trei părți cu responsabilități diferite. Striatul limbic găzduiește acel sentiment de recompensă și motivația pe care o oferă. Striatul asociativ controlează memoria de lucru și alte procese de gândire, în timp ce striatumul senzorimotor ajută la mișcarea. Stokes și colegii săi au considerat fiecare dintre cele trei părți separat.

Scanare PETDesignul lor inovator de studiu a implicat o variantă a scanării PET. PET detectează cantități mici de radioactivitate în corpul unui subiect la rezoluție ridicată, oferind o serie de „felii” care pot fi asamblate într-un model 3D. Radioactivitatea provine dintr-un trasor injectat subiectului. În acest studiu, oamenii de știință au folosit F-DOPA, o substanță chimică care acționează ca un marker al funcției dopaminei. F-DOPA este transformat în dopamină în creier oriunde se eliberează dopamină, astfel încât scanările PET au dezvăluit unde și câtă activitate dopaminică se desfășura în creierul gemenilor.

Privind la gemeni oferă informații despre moștenire care este adesea imposibil de atins în orice alt mod. Deoarece gemenii identici au exact același ADN, diferențele dintre ele nu au nimic de-a face cu genele lor. Puteți estima cât de mult o trăsătură, cum ar fi înălțimea sau inteligența, este moștenită prin a afla cât de asemănătoare este în gemeni. De exemplu, înălțimea este foarte ereditară - gemenii sunt, de obicei, la fel de înalți - în timp ce inteligența este destul de ereditară, iar gemenii au adesea IQ-uri diferite.

La fel ca majoritatea studiilor despre gemeni, acesta a comparat gemenii identici și neidentici. Gemenii neidentici împărtășesc 50% din ADN-ul lor, la fel ca orice altă pereche de frați sau surori, dar sunt o comparație mai bună cu gemenii identici, deoarece se nasc și ei în același timp. Stokes și colegii săi au comparat funcția dopaminei în creierul perechilor gemene și au folosit modele statistice pentru a estima cât de mult din diferență se datorează genelor lor și cât de mult se datorează efectelor asupra mediului.

Au ajuns la două concluzii principale. În primul rând, moștenirea genetică și experiențele individuale care ne fac fiecare unic au o influență importantă asupra funcției dopaminei în striatum. "Acestea sunt în mod normal experiențe care se întâmplă puțin mai târziu în viață, în adolescență sau la vârsta adultă", explică Stokes. În schimb, factorii din mediul familial, cum ar fi experiența de a împărți o casă și de a crește împreună, au o influență mică sau deloc.

În al doilea rând, striatul limbic - partea centrală a recompensei și motivației - este mult mai afectat de acele experiențe decât celelalte părți. Acest lucru sugerează, în mod curios, că centrul plăcerii și comportamentul pe care îl ghidează sunt sculptate mai ales de experiențe de viață, mai degrabă decât de gene. Acest lucru provoacă ipotezele anterioare că funcția dopaminei ar putea fi moștenită direct, făcând cauzele schizofreniei și dependenței și mai misterioase.

Stokes speră că aceste descoperiri vor informa cercetările viitoare folosind astfel de tehnici de imaginare a creierului. Ceea ce aș vrea să fac este să încerc să fac PET mai util în ceea ce privește diagnosticul, tratamentul și măsurile de rezultat. În calitate de consultant psihiatru pentru o mare echipă de sănătate mintală din West London, Stokes dorește ca studiile sale imagistice să se alimenteze din nou în îngrijirea sa clinică. Recrutând pacienți din clinica sa în studiile sale, el dorește ca aceștia să fie primii care să beneficieze de progresele în diagnosticul științific și în terapia rezultate din cercetările sale.

Această cercetare a fost susținută de un grant din partea Consiliul de cercetare medicală şi este publicată în jurnal Neuropsychopharmacology.

Referinţă

PRA Stokes și colab. „Natura sau Nurture? Determinarea hereditabilității funcției dopaminei stride umane: an [18F]-DOPA PET Study ” Neuropsychopharmacology publicare online anticipată 24 octombrie 2012; doi: 10.1038 / npp.2012.207