Prečo Binge Drinking môže spojiť mozog pre závislosť od alkoholu.
By R. Douglas Fields | Október 23, 2015
Proteíny, ktoré obklopujú neuróny v oblasti mozgovej kôry, môžu upevniť nutkavé pitie.
Amy Lasek
„Prečo nemôžete prestať piť?“ Tento týždeň na výročnom zasadnutí Spoločnosti pre neurovedy v Chicagu oznámili výskumníci z University of Chicago nové zistenie ktorá poskytuje novú odpoveď na túto pretrvávajúcu otázku, ktorá trápi ľudí závislých od alkoholu. Objav ponúka úplne nový prístup k liečbe. Neurológ, Amy Lasek, na Katedre psychiatrie na University of Illinois v Chicagu, a kolegovia, uvádzajú, že po nadmernom pití sa neuróny v mozgových okruhoch, ktoré sú zodpovedné za závislosť od alkoholu, zapuzdrujú do proteínového materiálu nazývaného perineuronálna sieť. Nepriepustný povlak vytvára neuróny, ktoré sa podieľajú na závislosti od alkoholu, v okruhu, ktorý je veľmi ťažké zlomiť. Súčasné lieky na liečbu závislosti na alkohole pracujú tak, že modifikujú signalizáciu neurotransmiterov medzi neurónmi, ale pre mnoho ľudí tieto liečby nedokážu prekonať ohromné nutkanie piť. Lieky, ktoré môžu v perineuronálnych sieťach rozbiť lepidlo podobný cement, by mohli ponúknuť nový prístup k liečbe.
Lasekov neobvyklý prístup k výskumu závislostí pramení z jej pozadia ako molekulárneho a bunkového biológa, ktorý pracuje v oblasti výskumu rakoviny. Koreňom rakoviny sú zmeny v špecifických génoch. Malé molekuly určené na zacielenie týchto aberantných génov sú prístupy používané v terapii rakoviny. Lasekove pozadie jej prinútilo nájsť molekulárne cielené terapie pre psychiatrické poruchy.
Lasek a jej kolegovia začali štúdiom ovocných mušiek s cieľom hľadať variácie génov, ktoré zmenili správanie muchy k alkoholu. Našla niekoľko génov, ktoré mali tento účinok, vrátane nejasného génu nazývaného ALK (kináza anaplastického lymfómu). Potom potlačila tieto gény u myší, aby zistila, či sa zmenila reakcia zvieraťa na alkohol. „Získala som závislosť,“ hovorí, „pretože pre mňa bola skutočnosť, že môžete manipulovať s jedným génom v jednej oblasti mozgu a zmeniť správanie - napríklad pitie alebo odmenu za kokaín, z biologického hľadiska fascinujúca!“
Spolu so svojimi kolegami skúmala genóm rodín, ktoré mali v minulosti závislosť od alkoholu. Zistili, že ALK - gén, ktorý identifikovali v ovocných muškách, ktoré zmenili reakcie hmyzu na alkohol - bol tiež spojený s ľuďmi v rodinách s anamnézou závislosti od alkoholu. Lašek našiel niekoľko variantov v ALK géne (polymorfizmy), ktoré boli silne spojené s rozdielmi v bezprostrednej reakcii jednotlivcov na pitie alkoholu, ako je subjektívna vysoká alebo miera motorickej nekoordinácie, ktorá sa vyskytla po pití. Táto korelácia bola silným vodítkom, že ALK a zneužívanie alkoholu boli nejakým spôsobom spojené.
Prekvapivo sa ukázalo, že proteín vyrobený génom ALK nekontroloval signalizáciu neurotransmiterov; nachádzal sa na povrchu neurónov, kde riadil ukladanie proteínov nazývaných extracelulárna matrica, ktorá viaže bunky dohromady do tkaniva. Niektoré neuróny sú silne uzavreté v špeciálnej sieti extracelulárnej matrice, ktorá sa nazýva perineuronálna sieť. "Je to niečo ako kolagén," hovorí. Veľmi tvrdý a klzký materiál, ktorý je odolný voči zmenám po nanesení. Ako by však mohlo „lepidlo na mozog“ súvisieť s alkoholizmom?
Výskum v iných laboratóriách ukázal, že perineuronálne siete sú špecializovanou formou extracelulárnej matrice, ktorá reguluje synaptickú plasticitu - schopnosť neurónov vytvárať a prerušovať spojenia medzi neurónmi. „Získate len tie synapsy, kde sú v sieťach diery,“ vysvetľuje Lasek. Keď sa neurón silne uzavrie v perineuronálnej sieti, nové synapsy sa nemôžu vytvoriť a existujúce synapsy sa stmelia na mieste.
Závislosť sa považuje za aberantný proces učenia. Učenie v zásade spája rôzne udalosti alebo podnety z prostredia, aby smerovalo k špecifickému správaniu, napríklad keď sa Pavolvove psy učia spájať zvuk zvončeka s jedlom, ktoré majú nasledovať. Na bunkovej úrovni sa vytvárajú a posilňujú, oslabujú a prerušujú synaptické spojenia, aby kódovali učenie do neurálneho okruhu, ktorý riadi správanie. Rovnako tak sa človek v závislosti od návyku naučí spájať určité podnety prostredia alebo vnútorné duševné stavy s prehnaným nutkaním piť alkohol. Možno, že ukončenie času môže vyvolať silné nutkanie dať si kokteil, a potom ďalší a ďalší. "Je možné, že perineuronálne siete zapadajú do toho procesu učenia, ktorý nastal, kde máte túto aberantnú pamäť na túto drogu."
Neurológ Varda Lev-Ram a kolegovia, pracujúci na Kalifornskej univerzite v San Diegu, na tom istom stretnutí uviedli, že perineuronálne siete sú extrémne dlhotrvajúce. Ona a jej tím to objavili tým, že vypili myšací žrádlo so stopami rádioaktívneho izotopu dusíka 14N, ktorý by sa začlenil do novo syntetizovaných proteínov v tele zvieraťa. Pomocou tejto metódy biologického rádioaktívneho datovania výskumníci zistili, že niektoré z najdlhších proteínov v tele sú súčasťou perineuronálnych sietí.
Tieto siete môžu byť rozdelené a keď sa tak stane, dlhodobá pamäť je narušená. Keď Lev-Ram a kolegovia liečili myši zlúčeninami, ktoré rozkladajú zložky v perineuronálnych sieťach (pomocou enzýmov nazývaných matricové metaloproteinázy), myši vycvičené, aby sa obávali tónu, ktorý signalizoval elektrický šok, čoskoro zabudli spojenie medzi výstražným tónom a elektrickým šokom , To je významné, pretože spomienky na strach, ako v PTSD, sú jedny z najťažších spomienok, ktoré sa majú rozbiť, ale erodovanie perineuronálnej siete umožňuje týmto traumatickým spomienkam, aby sa vytratili.
Lasekov tím vymyslel experiment, v rámci ktorého bola mladým dospelým myšiam poskytnutá voda poskvrnená alkoholom podobným spôsobom ako nadmerné pitie u študentov univerzitného veku. Keď skúmali mozgy myší po šiestich týždňoch nadmerného pitia, zistili, že okolo neurónov v izolácii sa tvoria a zosilňujú perineuronálne siete, ktoré sú súčasťou mozgovej kôry, o ktorej je známe, že sa podieľa na nutkavom pití alkoholu. Tieto usadeniny sa nevyvinuli okolo neurónov v iných oblastiach mozgovej kôry, napríklad v motorickej kôre, ktorá riadi pohyb tela, čo naznačuje špecifický účinok zameraný na neuróny zapojené do závislosti od alkoholu. "Tieto siete sa hromadia v reakcii na zneužívanie drog." Môže to byť blokovanie toho procesu učenia, ktorý nastal, kde máte túto aberantnú pamäť na drogu, “hovorí.
Toto nové zistenie naznačuje, že na dobytie závislosti, „Musíte sa zbaviť sietí,“ hovorí Lasek. Vo svojom laboratóriu lieči myši inhibítormi ALK a inými proteínmi v perineuronálnych sieťach a doteraz nepublikované výsledky ukazujú, že tieto myši dobrovoľne znižujú svoje nadmerné pitie. „Toto by bola úplne nová cesta liečby,“ hovorí. Liečba drogami však nie je jediným spôsobom, ako využiť toto nové zistenie, pretože mnohé iné faktory ovplyvnia spôsob, akým sa perineuronálne siete vytvoria a ako rýchlo sa môžu rozpadnúť, vrátane cvičenia a diéty. „Myslím, že tieto veci môžu zmierniť riziko, ktoré máte so svojou genetikou,“ hovorí Lasek. „Nie vždy si myslím, že drogy sú riešením; Niekedy budete potrebovať [medicínu a zmeny životného štýlu]. “Perineuronálne siete sú novou časťou puzzle, ktorá vysvetľuje, prečo je tak ťažké prekonať závislosť od alkoholu, a tento nový pohľad ponúka ľuďom nádej, ktorí sú zničení závislosťou.
;