Почему выпивка может привести мозг к алкогольной зависимости.
By Р. Дуглас Филдс | Октябрь 23, 2015
Белки, которые окружают нейроны в области коры головного мозга, могут укрепить компульсивное питьевое поведение.
Эми Лазек
«Почему вы не можете бросить пить?» На этой неделе на ежегодном собрании Общества нейробиологов в Чикаго исследователи из Чикагского университета объявили новый поиск это дает свежий ответ на этот постоянный вопрос, который изводит людей, зависимых от алкоголя. Открытие предлагает совершенно новый подход к лечению. Нейробиолог Эми Лазек из отделения психиатрии Университета Иллинойса, Чикаго, и коллеги сообщают, что после пьянства нейроны в мозговых цепях, ответственных за алкогольную зависимость, заключаются в белковый материал, называемый периневрональной сеткой. Непроницаемое покрытие цементирует нейроны, участвующие в алкогольной зависимости, в цепь, которую чрезвычайно трудно сломать. Современные препараты для лечения алкогольной зависимости работают путем изменения передачи сигналов нейротрансмиттеров между нейронами, но для многих людей эти методы лечения не могут сломить подавляющее желание пить. Препараты, которые могут разрушать клейкоподобный цемент в периневрональных сетях, могут предложить новый подход к лечению.
Необычный подход Ласека к исследованиям наркомании проистекает из ее опыта работы в качестве молекулярного и клеточного биолога, работающего в области исследований рака. Корень рака - это изменения в определенных генах. Небольшие молекулы, предназначенные для нацеливания на эти аберрантные гены, - это подход, используемый в терапии рака. Опыт Ласека заставил ее задуматься о поиске молекулярно ориентированных методов лечения психических расстройств.
Ласек и ее коллеги начали с изучения плодовых мушек, чтобы найти варианты генов, которые изменяют их поведение по отношению к алкоголю. Она обнаружила несколько генов, обладающих этим эффектом, включая малоизвестный под названием ALK (киназа анапластической лимфомы). Затем она подавила эти гены у мышей, чтобы увидеть, изменилась ли реакция животного на алкоголь. «Я подсела, - говорит она, - потому что для меня тот факт, что вы можете манипулировать одним геном в одной области мозга и изменять поведение - например, употребление алкоголя или кокаиновая награда, - был захватывающим с биологической точки зрения!»
Она и ее коллеги изучили геном семей, которые имели историю алкогольной зависимости. Они обнаружили, что ALK - ген, который они идентифицировали у плодовых мушек, который изменял реакцию насекомых на алкоголь, - также был связан с людьми в семьях с историей алкогольной зависимости. Лазек обнаружил несколько вариаций в гене ALK (полиморфизмы), которые были тесно связаны с различиями в немедленной реакции индивидуумов на употребление алкоголя, такими как субъективно высокий уровень или степень моторной некоординации, возникшая после выпивки. Эта корреляция была сильной подсказкой, что ALK и злоупотребление алкоголем были так или иначе связаны.
Неожиданно оказалось, что белок, продуцируемый геном ALK, не контролирует передачу сигналов нейромедиатора; он находился на поверхности нейронов, где контролировал отложение белков, называемых внеклеточным матриксом, которые связывают клетки вместе в ткань. Некоторые нейроны плотно заключены в особую сеть внеклеточного матрикса, называемую перинейрональной сетью. «Это что-то вроде коллагена», - говорит она. Очень прочный и скользкий материал, устойчивый к изменениям после укладки. Но как «клей для мозга» может быть связан с алкоголизмом?
Исследования в других лабораториях показали, что перинейрональные сети являются специализированной формой внеклеточного матрикса, который регулирует синаптическую пластичность - способность нейронов создавать и разрывать связи между нейронами. «Вы получаете синапсы [сформированные] только там, где есть дырки в сетях», - объясняет Ласек. Когда нейрон становится сильно инкапсулированным в перинейрональной сети, новые синапсы не могут образоваться, и существующие синапсы становятся цементированными на месте.
Считается, что зависимость - это неправильный процесс обучения. По сути, обучение - это соединение различных событий или стимулов окружающей среды для управления определенным поведением, например, собаки Павольва учатся связывать звук колокольчика с едой, которой нужно следовать. На клеточном уровне синаптические связи формируются и укрепляются, ослабевают и разрываются, чтобы кодировать обучение в нейронную цепь, которая контролирует поведение. Точно так же при зависимости человек учится связывать определенные стимулы окружающей среды или внутренние психические состояния с непреодолимым принуждением к употреблению алкоголя. Возможно, время, чтобы бросить курить, может вызвать непреодолимое желание выпить коктейль, а затем еще и еще. «Может быть, перинейрональные сети заблокированы в том процессе обучения, который произошел, когда у вас есть эта аберрантная память на препарат».
Невролог Варда Лев-Рам и его коллеги из Калифорнийского университета в Сан-Диего сообщили на том же заседании, что перинейрональные сети чрезвычайно долговечны. Она и ее команда обнаружили это, засыпав мышиной едой следы радиоактивного изотопа азота 14N, который будет включен во вновь синтезированные белки в организме животного. Используя этот метод биологического радиоактивного датирования, исследователи обнаружили, что некоторые из наиболее длительных белков в организме являются компонентами перинейрональных сетей.
Эти сети могут быть сломаны, и когда это сделано, долговременная память разрушается. Когда Лев-Рам и его коллеги лечили мышей соединениями, которые расщепляют компоненты в перинейрональных сетях (используя ферменты, называемые матриксными металлопротеиназами), мыши, обученные бояться тона, сигнализирующего об электрическом шоке, вскоре забыли о связи между предупредительным тоном и электрическим шоком. , Это важно, потому что воспоминания о страхе, как и при ПТСР, являются одними из самых сложных воспоминаний, которые можно разрушить, но размывание периневрональной сети позволяет этим травматическим воспоминаниям ускользнуть.
Команда Ласека разработала эксперимент, в котором молодым взрослым мышам давали воду, загрязненную алкоголем, аналогично запойному пьянству у студентов колледжа. Когда они исследовали мозг мышей после шести недель запоя, они обнаружили, что перинейрональные сети формируются и утолщаются вокруг нейронов в островке, части коры головного мозга, которая, как известно, участвует в компульсивном употреблении алкоголя. Эти отложения не образовывались вокруг нейронов в других областях коры головного мозга, например, моторной коры, которая контролирует движения тела, что предполагает специфический эффект, нацеленный на нейроны, участвующие в алкогольной зависимости. «Эти сети накапливаются в ответ на злоупотребление наркотиками. Это может быть блокировка того процесса обучения, который произошел, когда у вас есть аберрантная память о наркотике », - говорит она.
Это новое открытие говорит о том, что для преодоления зависимости «нужно избавиться от сетей», - говорит Ласек. В своей лаборатории она лечит мышей ингибиторами ALK и других белков в перинейрональных сетях, и пока неопубликованные результаты показывают, что эти мыши добровольно уменьшают свое пьянство. «Это будет совершенно новый путь лечения», - говорит она. Однако медикаментозное лечение - не единственный способ воспользоваться этим новым открытием, поскольку многие другие факторы будут влиять на то, как формируются перинейрональные сети и как быстро они могут разрушаться, включая физические упражнения и диету, считает она. «Я думаю, что подобные вещи могут улучшить любой риск, который вы испытываете с вашей генетикой», - говорит Ласек. «Я не всегда думаю, что наркотики - это решение; иногда вам нужны и [лекарство, и изменение образа жизни] ». Периневрональные сети - это новая часть головоломки, объясняющая, почему так трудно преодолеть алкогольную зависимость, и это новое понимание дает новую надежду людям, чьи жизни разрушаются из-за зависимости.
;
