Príroda alebo výživa? Určenie dedičnosti funkcie ľudského striatálneho dopamínu: Štúdia [18F] -DOPA PET (2012)

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

zdroj

1] Psychiatrická zobrazovacia skupina, MRC Clinical Sciences Center, Imperial College London, Hammersmith Hospital, London, UK [2] Center for Neuropsychopharmacology, Division of Brain Sciences, Department of Medicine, Imperial College London, London, UK.

abstraktné

Striatálna dopamínová funkcia je dôležitá pre normálnu osobnosť, kognitívne procesy a správanie a abnormality sú spojené s celým radom neuropsychiatrických porúch. Avšak, žiadne štúdie neskúmali relatívny vplyv genetickej dedičnosti a faktorov prostredia pri určovaní funkcie striatálneho dopamínu. Pomocou [18F] -DOPA pozitrónovej emisnej tomografie (PET) sme sa snažili určiť heritabilitu presynaptickej funkcie striatálneho dopamínu funkciou porovnania variability hodnôt vychytávania dvojíc monozygotných (MZ) rovnakého pohlavia s dizygotickými dvojčatami (DZ). Deväť dvojíc MZ a 10 DZ bolo podrobených PET [18F] -DOPA PET s vysokým rozlíšením na vyhodnotenie presynaptickej funkcie striatálneho dopamínu. Hodnoty vychytávania pre celkové striatum a funkčné podtriedy striat boli stanovené analýzou Patlak pomocou cerebelárnej referenčnej oblasti. Dedičnosť, spoločné environmentálne účinky a nezdieľané individuálne špecifické účinky sa odhadli pomocou analýzy záujmovej oblasti (ROI) a konfirmatívnej parametrickej analýzy. Celkové odhady striatálnej heritability z NI a parametrických analýz boli 0.44 a 0.33. Zistili sme rozdiel medzi striatálnou dedičnosťou vo funkčných podrozdeleniach, pričom najväčšie odhady dedičnosti sa vyskytujú v senzimotorickom striatu a najväčší účinok individuálnych špecifických environmentálnych faktorov v limbickom striate. Naše výsledky naznačujú, že variácie v celkovej presynaptickej striatálnej dopamínovej funkcii sú určené kombináciou genetických faktorov a environmentálnych faktorov špecifických pre jednotlivca, pričom rodinné environmentálne účinky nemajú žiadny účinok. Tieto zistenia zdôrazňujú dôležitosť environmentálnych faktorov špecifických pre jednotlivca pre striatálnu dopaminergnú funkciu, najmä pri limbickom striatume, s dôsledkami na pochopenie neuropsychiatrických porúch, ako je schizofrénia a závislosť.

Neuropsychofarmakologická publikácia vopred online, 24, október 2012; doi: 10.1038 / npp.2012.207.

 


Príroda a výchova sa roztrhali v centre odmeňovania mozgu

Štúdia PET skenovania má dôležité dôsledky pre budúci výskum porúch, ako je schizofrénia, závislosť a Parkinsonova choroba.

Eliot Barford

Štúdia vedcov Imperial College London poskytla bezprecedentný vhľad do role prírody a výchovy v našom správaní, s dôležitými dôsledkami pre budúci výskum porúch, ako je schizofrénia, závislosť a Parkinsonova choroba.

Paul Stokes z Oddelenie medicíny a jeho kolegovia strávili viac ako tri roky skenovaním mozgu na pároch dvojčiat a meraním funkcie mozgového chemického dopamínu. Dopamín má povesť „potešujúcej chemikálie“, pretože sa uvoľňuje v mozgu v spojení s odmenou. „Keď ľudia užijú drogu alebo pijú alkohol, môžu mať z dôvodu uvoľnenia dopamínu pocit potešenia alebo odmeny,“ hovorí Stokes. Táto chemická odmena vedie naše správanie a pomáha nám učiť sa. „Dopamín je veľmi dôležitý pre normálne procesy v mozgu, ale aj abnormálne procesy.“

Uvoľňovanie dopamínu v mozgu sa u každého líši, ale veľmi vysoké alebo nízke množstvá sú spojené s duševnými chorobami: nadmerné uvoľňovanie dopamínu sa vyskytuje u ľudí so schizofréniou, zatiaľ čo u pacientov s poruchami užívania alkoholu a návykových látok je veľmi málo. Predpokladá sa tiež, že deficit funkcie dopamínu spôsobuje pomalú pracovnú pamäť ľudí s Parkinsonovou chorobou.

Neurológovia stále odvodzujú, či tieto zmeny v dopamínovej aktivite sú príčinou duševnej choroby alebo jej dôsledkom, ale jednou z najnaliehavejších záhad, ktoré treba vyriešiť, je, či sú alebo nie sú dedičné. Ako teraz vieme, že schizofrénia môže byť dedičná, existuje veľký záujem o možnosť, že dysfunkčná dopamínová aktivita môže tiež prebiehať v rodinách. Odpoveď bude mať obrovský vplyv na to, ako sa s takýmito chorobami bude v budúcnosti zaobchádzať. „Pochopenie toho, ako majú gény a prostredie vplyv na dopamínový systém, je veľmi dôležité,“ hovorí Stokes.

Striatum malý

Striatum sa nachádza v blízkosti stredu mozgu. (Image: Databázy Life Science (LSDB))

Dopamín robí väčšinu svojej práce v časti mozgu nazývanej striatum, okrúhlu hrudku, ktorá sa nachádza takmer v strede vášho mozgu. „Striatum je pomerne malá oblasť mozgu, ale je veľmi dôležitá aj pre odmenu, emócie a niektoré kognitívne funkcie,“ vysvetľuje Stokes. Striatum sa skladá z troch častí s rôznymi zodpovednosťami. Limbické striatum hostí tento zmysel pre odmenu a motiváciu, ktorú poskytuje. Asociatívne striatum riadi pracovnú pamäť a iné procesy myslenia, zatiaľ čo senzorimotorické striatum pomáha riadiť pohyb. Stokes a jeho kolegovia považovali každú z troch častí samostatne.

PET scanIch inovatívny dizajn štúdie zahŕňal variant PET skenovania. PET detekuje malé množstvo rádioaktivity v tele subjektu pri vysokom rozlíšení a poskytuje sériu „plátkov“, ktoré je možné zostaviť do 3D modelu. Rádioaktivita pochádza zo značkovača injikovaného do subjektu. V tejto štúdii vedci použili F-DOPA, chemickú látku, ktorá slúži ako marker dopamínovej funkcie. F-DOPA sa v mozgu premieňa na dopamín všade, kde sa dopamín uvoľňuje, takže PET vyšetrenia odhalili, kde a koľko dopamínovej aktivity sa odohrávalo v mozgu dvojčiat.

Pohľad na dvojčatá poskytuje informácie o dedičstve, ktoré je často nedostupné iným spôsobom. Pretože identické dvojčatá majú presne tú istú DNA, rozdiely medzi nimi nemajú nič spoločné s ich génmi. Môžete odhadnúť, koľko z vlastností, ako je výška alebo inteligencia, je zdedená zistením, ako je to podobné v dvojčatách. Napríklad výška je vysoko dedičná - dvojčatá sú zvyčajne približne rovnako vysoké - zatiaľ čo inteligencia je dosť dedičná a dvojčatá majú často rôzne IQ.

Rovnako ako väčšina štúdií o dvojčatách, aj táto porovnávala identické a neidentické dvojčatá. Neidentické dvojčatá zdieľajú 50 percent svojej DNA, rovnako ako akýkoľvek iný brat alebo sestra, sú však lepším porovnaním s identickými dvojčatami, pretože sa tiež narodili v rovnakom čase. Stokes a jeho kolegovia porovnávali dopamínovú funkciu v mozgu dvojčiat a pomocou štatistických modelov odhadli, aký veľký rozdiel bol spôsobený ich génmi a aký veľký vplyv bol ovplyvnený prostredím.

Dosiahli dva hlavné závery. Po prvé, genetické dedičstvo a individuálne skúsenosti, ktoré robia každého z nás jedinečným, majú dôležitý vplyv na dopamínovú funkciu v striate. "Toto sú zvyčajne skúsenosti, ktoré sa stávajú trochu neskôr v živote, v dospievaní alebo v ranom dospelosti," vysvetľuje Stokes. Naproti tomu faktory v rodinnom prostredí, ako napríklad skúsenosť zdieľania domova a dospievania, majú malý alebo žiadny vplyv.

Po druhé, limbické striatum - časť, ktorá je ústrednou odmenou a motiváciou - je týmito zážitkami ovplyvnená oveľa viac ako ostatné časti. To zaujímavo naznačuje, že centrum potešenia a správanie, ktoré vedie, sú formované väčšinou skôr životnými skúsenosťami ako našimi génmi. To spochybňuje predchádzajúce predpoklady, že funkciu dopamínu je možné priamo dediť, čo spôsobuje, že príčiny schizofrénie a závislosti sú ešte tajomnejšie.

Stokes dúfa, že tieto zistenia budú slúžiť ako podklad pre budúci výskum využívajúci také techniky imaginácie mozgu. "Čo by som chcel urobiť, je pokúsiť sa urobiť PET užitočnejším z hľadiska diagnostiky, liečby a meraní výsledkov." Ako konzultant psychiatra pre veľký tím pre duševné zdravie v západnom Londýne, Stokes chce, aby sa jeho zobrazovacie štúdie vrátili do jeho klinickej starostlivosti. Rekritizáciou pacientov zo svojej kliniky do svojich štúdií chce, aby boli prvými, ktorí budú mať prospech z pokroku vo vedeckej diagnostike a terapii, ktorá vyplýva z jeho výskumu.

Tento výskum bol podporený grantom Rada pre lekársky výskum a je v časopise neuropsychofarmakologie.

Referencie

PRA Stokes a kol. "Príroda alebo výchova."? Stanovenie dedičnosti ľudskej striatálnej dopamínovej funkcie: a [18F]-DOPA PET Study ” neuropsychofarmakologie predbežná online publikácia 24. októbra 2012; doi: 10.1038 / npp.2012.207