Zakaj pitje lahko napije možgane za odvisnost od alkohola.
By R. Douglas Fields | Oktober 23, 2015
Beljakovine, ki obdajajo nevrone v predelu možganske skorje, lahko utrdijo kompulzivno vedenje pri pitju.
Amy Lasek
"Zakaj ne morete nehati piti?" Ta teden so na letnem srečanju Društva za nevroznanost v Chicagu raziskovalci z univerze v Chicagu objavili nova ugotovitev ki ponuja svež odgovor na to vztrajno vprašanje, ki muči ljudi, zasvojene z alkoholom. Odkritje ponuja popolnoma nov pristop k zdravljenju. Nevroznanstvenik Amy Lasek z oddelka za psihiatrijo na univerzi v Illinoisu v Chicagu in sodelavci poročajo, da se po pitju pijače nevroni v možganskih krogih, odgovorni za odvisnost od alkohola, zaprejo v beljakovinski material, imenovan perineuronalna mreža. Nepropustna prevleka cementira nevrone, vključene v odvisnost od alkohola, v vezje, ki ga je izjemno težko razbiti. Sedanja zdravila za zdravljenje odvisnosti od alkohola delujejo s spreminjanjem signala nevrotransmiterja med nevroni, vendar pri mnogih ljudeh taka zdravljenja ne morejo prekiniti prevelike prisile k pitju. Zdravila, ki lahko razgradijo lepilom podoben cement v perinevronskih mrežah, bi lahko ponudila nov pristop k zdravljenju.
Lasekov nenavaden pristop k raziskovanju odvisnosti izhaja iz njenega ozadja kot molekularni in celični biolog, ki deluje na področju raziskav raka. Koren raka so spremembe v specifičnih genih. Majhne molekule, namenjene ciljanju na te aberantne gene, je pristop, ki se uporablja pri zdravljenju raka. Lasekovo ozadje je razmišljalo o iskanju molekularno usmerjenih terapij za psihiatrične motnje.
Lasek in njeni sodelavci so začeli s preučevanjem sadnih muh, da bi poiskali genske variacije, ki bi spremenile vedenje muhe do alkohola. Našla je več genov, ki so imeli ta učinek, vključno z nejasnim, imenovanim ALK (anaplastična limfomska kinaza). Nato je te gene pri miših zatrla, da bi ugotovila, ali se je odziv živali na alkohol spremenil. "Zasvojila sem se," pravi, "ker je bilo dejstvo, da lahko manipuliraš z enim samim genom v posamezni možganski regiji in spremenil vedenje - na primer pitje ali nagrado kokaina - z biološkega vidika fascinantno!"
S sodelavci je pregledala genom družin, ki so imele v preteklosti odvisnost od alkohola. Ugotovili so, da je bil ALK - gen, ki so ga identificirali pri sadnih muhah, ki je spremenil odziv žuželk na alkohol - tudi povezan z ljudmi v družinah z zgodovino odvisnosti od alkohola. Lasek je našel več različic gena ALK (polimorfizmi), ki so bili močno povezani z razlikami v neposredni reakciji, ki so jih imeli posamezniki na pitje alkohola, na primer subjektivno veliko ali količino motorične neusklajenosti, ki so jo doživeli po pitju. Ta povezava je bila močan namig, da sta ALK in zloraba alkohola nekako povezana.
Presenetljivo se je izkazalo, da protein, ki ga tvori gen ALK, ne nadzoruje signalizacije nevrotransmiterjev; bil je na površini nevronov, kjer je nadzoroval odlaganje beljakovin, imenovanih zunajcelični matriks, ki celice veže v tkivo. Nekateri nevroni so močno zaprti v posebno mrežo zunajceličnega matriksa, imenovano perinevronalna mreža. "To je nekaj podobnega kolagenu," pravi. Zelo trden in spolzki material, ki je odporen na spremembe po nanosu. Toda kako bi lahko bilo "možgansko lepilo" povezano z alkoholizmom?
Raziskave v drugih laboratorijih so pokazale, da so perinevronske mreže specializirana oblika zunajceličnega matriksa, ki uravnava sinaptično plastičnost - sposobnost nevronov, da vzpostavijo in prekinejo povezavo med nevroni. "Dobite sinapse [oblikovane] samo tam, kjer so v mrežah luknje," razlaga Lasek. Ko je nevron močno zaprt v perinevronalno mrežo, se nove sinapse ne morejo oblikovati in obstoječe sinapse se utrdijo.
Zasvojenost naj bi bila moten učni proces. V osnovi je učenje povezovanje različnih dogodkov ali okoljskih dražljajev za usmerjanje določenega vedenja, na primer Pavolvovi psi, ki se učijo povezovati zvok zvona s hrano, ki ji sledi. Na celični ravni se oblikujejo in krepijo sinaptične povezave, oslabijo in prekinejo, da se učenje kodira v nevronsko vezje, ki nadzoruje vedenje. Podobno pri zasvojenosti se človek nauči povezati določene okoljske dražljaje ali notranja duševna stanja s premočno prisilo k pitju alkohola. Morda prenehanje s časom lahko sproži presenetljivo željo po koktajlu, nato pa še enega in drugega. "Mogoče je, da se perineuronalne mreže zaklenejo v tistem učnem procesu, kjer imate ta moten spomin na zdravilo."
Nevrologinja Varda Lev-Ram in sodelavci, ki delajo na kalifornijski univerzi v San Diegu, so na istem sestanku poročali, da so perineuronalne mreže izjemno dolgotrajne. Ona in njena ekipa so to odkrili tako, da so mišjega čička nalepili na sledi radioaktivnega izotopa dušika 14N, ki bi se vključil v na novo sintetizirane beljakovine v telesu živali. S to metodo biološkega radioaktivnega datiranja so raziskovalci ugotovili, da so nekatere najbolj dolgotrajne beljakovine v telesu sestavine perinevronskih mrež.
Te mreže je mogoče razčleniti in ko je to storjeno, se dolgoročni spomin zmoti. Ko so Lev-Ram in sodelavci miši obravnavali s spojinami, ki razgrajujejo komponente v perinevronskih mrežah (z uporabo encimov, imenovanih matrične metaloproteinaze), so miši, usposobljene za strah pred tonom, ki je nakazal električni udar, kmalu pozabile na povezavo med opozorilnim tonom in električnim udarom . To je pomembno, saj so spomini na strah, kot pri PTSP, nekateri najtežji spomini, ki jih je mogoče prekiniti, vendar pa zmoti perineuronalna mreža omogoči, da ti travmatični spomini zdrsnejo.
Lasekova ekipa je zasnovala eksperiment, v katerem so mladim odraslim mišim zagotovili vodo, ki je bila z alkoholom podobno kot pijančevanje pri študentih. Ko so po šestih tednih popivanja preučevali možgane miši, so ugotovili, da se okoli nevronov v otoku, delu možganske skorje, za katerega je znano, da sodeluje pri kompulzivni uporabi alkohola, oblikujejo in zgostijo perinevronske mreže. Te usedline se niso razvile okoli nevronov v drugih regijah možganske skorje, na primer motorne skorje, ki nadzoruje gibanje telesa, kar kaže na poseben učinek, usmerjen na nevrone, ki so odvisni od alkohola. »Te mreže se kopičijo kot odziv na zlorabo drog. Morda se zaklene tisti učni proces, ki se je zgodil, kjer imate ta nepravilen spomin na zdravilo, «pravi.
Ta nova ugotovitev kaže na to, da je treba premagati odvisnost: "Znebiti se je treba mreže," pravi Lasek. V svojem laboratoriju zdravi miši z zaviralci ALK in drugimi proteini v perinevronskih mrežah, doslej še neobjavljeni rezultati kažejo, da te miši prostovoljno zmanjšajo pitje. "To bi bil povsem nov način zdravljenja," pravi. Vendar zdravljenje z zdravili ni edini način, kako izkoristiti to novo ugotovitev, saj mnogi drugi dejavniki vplivajo na to, kako se oblikujejo perinevronalne mreže in kako hitro se lahko porušijo, vključno z vadbo in prehrano, predlaga. "Mislim, da lahko takšne stvari izboljšajo vsako tveganje, povezano z vašo genetiko," pravi Lasek. "Ne mislim vedno, da so droga rešitev; včasih potrebuješ tako [zdravila in spremembe življenjskega sloga]. “Perineuronalne mreže so nov del uganke, ki razlaga, zakaj je tako težko premagati zasvojenost z alkoholom, in ta nov vpogled ponuja novo upanje za ljudi, katerih življenje je zaradi odvisnosti uničeno.
;
