Ј Генет Синдр Гене. КСНУМКС Фебруари КСНУМКС; 4(121): КСНУМКС. дои: КСНУМКС / КСНУМКС-КСНУМКС
Апстрактан
Уласком у еру геномике са поверењем у будућност медицине, укључујући психијатрију, идентификовање улоге ДНК и полиморфних асоцијација са склоповима за награђивање мозга довело је до новог разумевања свих понашања зависности. Важно је напоменути да ова стратегија може пружити третман за милијуне који су жртве “синдрома недостатка награде” (РДС) генетски поремећај везан за награђивање мозга. Овај чланак ће се фокусирати на дрогу и храну која је узајамна зависност, као и на улогу допаминске генетике и функције у зависности, укључујући интеракцију допаминског транспортера и натријумске хране. Укратко ћемо прегледати наш концепт који се односи на генетске претходнике вишеструких зависности (РДС). Истраживања су такође показала да евалуација панела утврђених гена за награђивање и полиморфизама омогућава стратификацију генетског ризика за РДС. Панел се назива “Оцјена ризика од генетске зависности (ГАРС)” и представља алат за дијагностику генетске предиспозиције за РДС. Употреба овог теста, како су други истакли, користила би медицинској заједници тако што би идентификовала ризичне појединце у веома раној доби. Ми охрабрујемо, у дубинском раду и на животињским и на људским моделима зависности. Подстичемо даље истраживање неурогенетских корелата заједничких односа између хране и овисности о дрогама и подржавамо хипотезе размишљања напријед попут “Хипотеза овисности о сланој храни”.
увод
Допамин (ДА) је неуротрансмитер у мозгу који контролише осјећај благостања. Овај осећај благостања је резултат интеракције ДА и неуротрансмитера као што су серотонин, опиоиди и друге хемикалије у мозгу. Низак ниво серотонина повезан је са депресијом. Високи нивои опиоида (опијум у мозгу) такође су повезани са осећајем благостања.1]. Штавише, ДА рецептори, класа Г-протеин спрегнутих рецептора (ГПЦРс), циљани су за развој лекова за лечење неуролошких, психијатријских и очних поремећаја [2]. ДА се назива "анти-стрес" и / или молекул "задовољства", али о томе су недавно расправљали Саламоне и Цорреа [3] и Синха [4].
Према томе, ми смо тврдили5-8да Нуцлеус аццумбенс (НАц) ДА има улогу у мотивационим процесима, и да дисфункција мезолимбичког ДА може допринети мотивационим симптомима депресије, особинама злоупотребе супстанци и другим поремећајима [3]. Иако је постало традиционално означити ДА неуроне као наградне неуроне, ово је претјерана генерализација и неопходно је размотрити како различити аспекти мотивације су захваћени допаминергичким манипулацијама. На пример, НАц ДА је укључен у Павловске процесе, и инструментално учење апетитивног приступа, аверзивна мотивација, процеси активације понашања одржавају задатак ангажовања и напора, иако не посредује почетну глад, мотивацију за јело или апетит [3,5-7].
Иако је истина да је НАц ДА укључен у апетитивне и одбојне мотивационе процесе, ми тврдимо да је ДА укључен и као важан посредник у примарној мотивацији хране или апетиту сличном дрогама злостављања. Преглед литературе пружа бројне радове који показују значај ДА у понашању за жељу за храном и посредовањем у апетиту.6,7]. Голд је увео концепт овисности о храни [5-8]. Авена и сар. [9] исправно тврде да због овисности о дрогама које се развијају да би одговориле на природне награде, овисност о храни изгледа увјерљиво. Штавише, шећер пер се је вредан пажње као супстанца која ослобађа опиоиде и ДА и стога се може очекивати да има потенцијал за зависност. Конкретно, неуронске адаптације обухватају промене у везивању ДА и опиоидних рецептора, експресију енкефалинске мРНА и отпуштање ДА и ацетилхолина у НАц. Докази поткрепљују хипотезу да под одређеним околностима пацови могу постати зависни од шећера.
Рад Ванг ет ал. [10укључивање студија мозга код људи је укључивало ДА-модулисана кола у патолошком понашању у исхрани. Њихове студије указују на то да се ДА у екстрацелуларном простору стриатума повећава са значењем хране, то је доказ да је ДА потенцијално укључен у нехедонистичке мотивационе особине хране. Такође су открили да се метаболизам орбитофронталног кортекса повећава помоћу индикатора хране који указују да је овај регион повезан са мотивацијом за посредовање у конзумирању хране. Уочена је смањена доступност рецептора стриатних ДА ДКСНУМКС рецептора у гојазним субјектима, слично редукцији у субјеката зависних од дроге, тако да гојазни испитаници могу бити предиспонирани да привремено користе храну за компензацију под стимулисаним круговима награђивања [11]. У суштини, снажни појачавајући учинци и хране и лијекова су дијелом посредовани наглим повећањем ДА у мезолимбичким центрима за награђивање мозга. Волков ет ал. [11] наглашавају да нагли пораст ДА може надјачати механизме хомеостатске контроле у мозгу угрожених појединаца. Студије снимања мозга су осликале неуролошку дисфункцију која генерише заједничке карактеристике зависности од хране и лекова. Камен темељац заједничких узрока зависности су оштећења допаминергичких путева који регулишу неуронске системе повезане са самоконтролом, кондиционирањем, стресном реактивношћу, осетљивошћу награђивања и мотивационом мотивацијом [11]. Метаболизам у префронталним регионима је укључен у инхибиторну контролу, код гојазних испитаника немогућност ограничавања уноса хране укључује грелин и може бити резултат смањења ДА ДКСНУМКС рецептора који су повезани са смањеним префронталним метаболизмом.12]. Лимбичка и кортикална подручја укључена у мотивацију, памћење и самоконтролу, активирају се стимулацијом желуца код гојазних особа10] и током жудње за дрогама код субјеката зависних од дроге. Повећана осетљивост на сензорна својства хране упућује се на повећани метаболизам у соматосензорном кортексу гојазних субјеката. Ова повећана осетљивост на укусност хране у комбинацији са смањеним ДА ДКСНУМКС рецепторима може направити храну примарним појачивачем за компулзивни ризик од исхране и гојазности.10]. Ови резултати истраживања указују да су бројни мождани кругови поремећени у гојазности и овисности о дрогама и да превенција и лијечење гојазности могу имати користи од стратегија које циљају побољшану функцију ДА.
Линдблом и др. [13] извијестио је да дијета као стратегија за смањење тјелесне тежине често не успијева јер узрокује жудњу за храном која доводи до преједања и повраћања тежине. Они се такође слажу да докази из неколико линија истраживања сугеришу присуство заједничких елемената у неуронској регулацији хране и наркоманије. Линдблом и др. [13] квантификовала експресију осам гена укључених у ДА сигнализацију у регионима мозга у вези са мезолимбичким и нигростриаталним ДА системом код мужјака пацова подвргнутих хроничној рестрикцији хране коришћењем квантитативне ланчане реакције полимеразе у реалном времену. Открили су да су нивои мРНА тирозинске хидроксилазе и транспортер допамина у вентралном тегменталном подручју снажно повећани рестрикцијом хране и истовремена ДАТ уп-регулација на нивоу протеина у љусци НАц такође је запажена путем квантитативне ауторадиографије. Да су ови ефекти уочени након хроничне, а не акутне рестрикције хране сугерише да је дошло до сензибилизације мезолимбичког пута допамина. Према томе, сензибилизација, можда због повећаног чишћења ванћелијског допамина из НАц љуске, може бити један од основних узрока жудње за храном која омета усаглашеност са храном. Ови налази су у складу са ранијим налазима Паттерсон ет ал. [14]. Они су показали да директна интрацеребровентрикуларна инфузија инсулина доводи до повећања нивоа мРНК за ДАТ транспортера повратног уноса ДА. У КСНУМКС-КСНУМКС-сатној студији кориштена је хибридизација студије о депривацији хране на лицу места за процену нивоа ДАТ мРНА у пацова којима је ускраћена храна (хипоинзулинемични). Нивои су били у вентралном тегменталном подручју / субстантиа нигра парс цомпацта значајно смањени сугеришући да се умјереност стриаталне ДАТ функције може утицати на нутритивни статус, пост и инсулин. Ифланд ет ал. [15] је поставила хипотезу да су прерађена храна са високом концентрацијом шећера и других рафинираних заслађивача, рафинираних угљених хидрата, масти, соли и кофеина овисне твари. Друге студије су процениле со као важан фактор у понашању које тражи храна. Роитман и др. [16] указује да је повећана трансмисија ДА у НАц повезана са мотивисаним понашањем, укључујући и апетит. Пренос ДА је модулиран од стране ДАТ-а и може играти улогу у мотивисаном понашању. У својим студијама ин виво, робустно смањење преузимања ДА преко ДАТ у НАц пацова корелирало је са и Ап апетитом индукованим са деплецијом На. Уочена је смањена активност ДАТ у НАц ин витро Третман алдостероном. Према томе, смањење активности ДАТ, у НАц, може бити последица директног дејства алдостерона и може бити механизам којим се осиромашење На индукује генерисање повећане НАц ДА трансмисије током На апетита. Повећани НАц ДА може бити мотивирајуће својство за штакоре са осиромашеним На. Даља подршка улози слане хране као могуће супстанце (хране) злостављања довела је до “хипотезе зависности од слане хране” коју су предложили Цоцорес и Голд [17]. У пилот студији, да би се утврдило да ли се слане хране понашају као благи опијатни агонист, који покреће преједање и добијање на тежини, открили су да је група зависна од опијата развила повећање тежине КСНУМКС% током повлачења опијата, што показује велику склоност ка сланој храни. На основу ове и друге литературе18] сугеришу да сољена храна може бити заразна супстанца која стимулише опијатне и ДА рецепторе у центру за награђивање и уживање у мозгу. Алтернативно, преференција, глад, нагон и жудња за “укусном” сољеном храном могу бити симптоми повлачења опијата и опијатног учинка слане хране. И слане хране и повлачење опијата стимулишу ап апетит, доводе до повећаног уноса калорија, преједања и болести повезаних са гојазношћу.
Мождана допаминергичка функција
Ген за допамин ДКСНУМКС рецептор (ДРДКСНУМКС)
Када синаптички ДА стимулише ДА рецепторе (ДКСНУМКС – ДКСНУМКС), појединци доживљавају смањење стреса и осјећај благостања [19]. Као што је раније поменуто, мезокортиколимбични допаминергички пут посредује у појачавању и неприродних награда и природних награда. Природни нагони су ојачани физиолошки нагони као што су глад и репродукција, док неприродне награде укључују задовољство стечених научених задовољстава, хедонистичке сензације као што су оне које потичу од дроге, алкохола, коцкања и других понашања која преузимају ризик.8,20,21].
Један значајан ДА ген је ДРДКСНУМКС ген који је одговоран за синтезу ДА ДКСНУМКС рецептора [22]. Алелни облик гена ДРДКСНУМКС (АКСНУМКС у односу на АКСНУМКС) диктира број рецептора на пост-јунцтионал локацијама и хиподопаминергичку функцију23,24]. Недостатак ДА рецептора предиспонира појединце да траже било коју супстанцу или понашање које стимулише допаминергички систем [25-27].
ДРДКСНУМКС ген и ДА су дуго повезани са наградом [28] упркос контроверзама [3,4]. Иако је алел ТакКСНУМКС АКСНУМКС гена ДРДКСНУМКС повезан са многим неуропсихијатријским поремећајима и иницијално са тешким алкохолизмом, такође је повезан са другим супстанцама и зависностима од процеса, као и са Тоуреттеовим синдромом, високим понашањем у потрази за новостима, поремећајем хиперактивности и поремећајем пажње. (АДХД), и код деце и одраслих, са симптомима ко-морбидног антисоцијалног поремећаја личности [28].
Иако ће се овај чланак фокусирати на узајамност зависности од дроге и хране, а улогу генетике и функције ДА у зависности, за потпуност, укратко ћемо преиспитати наш концепт који се односи на генетске претходнике вишеструких зависности. "Синдром недостатка награђивања" (РДС) је први пут описан у КСНУМКС-у као теоретски генетски предиктор компулзивног, зависничког и импулсивног понашања са схватањем да је генетска варијанта ДРДКСНУМКС АКСНУМКС повезана са овим понашањем.29-32]. РДС укључује механизме задовољства или награђивања који се ослањају на ДА. Понашања или услови који су последица отпора или осиромашења ДА су манифестације РДС-а.30]. Биохемијски недостатак појединца може бити благ, резултат претераног поскакивања или стреса или озбиљнијег, резултат недостатка ДА заснованог на генетичком саставу. РДС или анти-наградни путеви помажу да се објасни како одређена генетска аномалија може довести до комплексног неприродног понашања. Може постојати уобичајена неуробиологија, неуро-кола и неуроанатомија, за бројне психијатријске поремећаје и вишеструке зависности. Познато је да су лијекови злоупотребе, алкохола, секса, хране, коцкања и агресивних узбуђења, заиста, најпозитивнији појачивачи, узрокују активацију и ослобађање неурона у мозгу ДА и могу смањити негативна осјећања. Ненормалне жеље су повезане са ниском ДА функцијом [33]. Ево примера како се комплексна понашања могу произвести специфичним генетичким антецедентима. Недостатак, на пример, ДКСНУМКС рецептора последица је постојања АКСНУМКС варијанте гена ДРДКСНУМКС [34] може предиспонирати појединце на висок ризик за жељу која се може задовољити вишеструким овисничким, импулзивним и компулзивним понашањем. Овај недостатак се може сложити ако појединац има други полиморфизам у, на пример, ДАТ гену који је довео до прекомерног уклањања ДА из синапсе. Поред тога, употреба супстанци и аборантног понашања такође оштећују ДА. Према томе, РДС се може манифестовати у тешким или благим облицима који су последица биохемијске неспособности да се добије награда од обичних, свакодневних активности. Иако многи гени и полиморфизми предиспонирају појединце за абнормалну функцију ДА, носиоци алела ТакКСНУМКС АКСНУМКС гена ДРДКСНУМКС немају довољно ДА рецептора да би се постигла адекватна ДА осетљивост. Овај недостатак ДА у мјесту мозга мозе резултирати нездравим апетитима и жудњом. У суштини, они траже супстанце попут алкохола, опијата, кокаина, никотина, глукозе и понашања; чак и абнормално агресивна понашања за која се зна да активирају допаминергичне путеве и узрокују преференцијално ослобађање ДА у НАц. Сада постоје докази да је, уместо НАц, антериорни цингулни кортекс могао бити укључен у доношење одлука на основу операције, заснованог на напору.35-37и место рецидива.
Оштећење гена ДРДКСНУМКС или других гена ДА рецептора, као што је ДРДКСНУМКС који је укључен у хомеостази и такозвана нормална функција мозга, може на крају довести до неуропсихијатријских поремећаја укључујући понашање ненормалне дроге и хране. Показало се да пренатална злоупотреба дрога код трудних жена има дубоке ефекте неурохемијског стања потомства. То укључује етанол [38]; канабис [39]; хероин [40]; кокаин [41]; и злоупотреба дрога уопште [42]. Недавно су Новак ет ал. [43] пружио је снажне доказе који показују да је абнормални развој стриатних неурона дио патологије која је у основи главних психијатријских болести. Аутори су идентификовали неразвијену мрежу гена (рану) код пацова којој недостају важни стриатни рецептивни путеви (сигнализација). У две постнаталне недеље мрежа је регулисана и замењена мрежом зрелих гена који изражавају стриатално специфичне гене укључујући ДА ДКСНУМКС и ДКСНУМКС рецепторе и обезбеђујући ове неуроне својим функционалним идентитетом и фенотипским карактеристикама. Дакле, овај развојни прекидач и код пацова и код људи, има потенцијал да буде точка осетљивости на поремећај раста од стране фактора животне средине као што је претерано уживање у храни, као што је со и злоупотреба дроге.
Транспортер допамина (ДАТ)
ДА транспортер (такође ДА активни транспортер, ДАТ, СЛЦКСНУМКСАКСНУМКС) је мембрански протеински протеин који пумпа неуротрансмитер ДА из синапсе назад у цитосол из кога други познати транспортери секвестрирају ДА и норепинефрин у неуронске везикуле за касније складиштење и касније ослобађање.44].
ДАТ протеин је кодиран геном који се налази на хуманом хромозому КСНУМКС, дугачак је око КСНУМКС кбп и састоји се од КСНУМКС кодирајућег ексона. Специфично, ДАТ ген (СЛЦКСНУМКСАКСНУМКС или ДАТКСНУМКС) је локализован на хромозом КСНУМКСпКСНУМКС. Штавише, постоји ВНТР полиморфизам унутар КСНУМКС 'некодирајућег региона ДАТКСНУМКС. Генетски полиморфизам гена ДАТ који утиче на количину експримираног протеина је доказ за повезаност између поремећаја повезаних са ДА и ДАТ [45]. Добро је утврђено да је ДАТ примарни механизам који чисти ДА из синапси, осим у префронталном кортексу где ДА реуптаке укључује норепинефрин [46,47]. ДАТ завршава ДА сигнал уклањањем ДА из синаптичког расцепа и депоновањем у околне ћелије. Важно је да су неколико аспеката награђивања и спознаје функције ДА и ДАТ олакшава регулацију ДА сигнализације [48].
Важно је напоменути да је ДАТ интегрални мембрански протеин и сматра се да је симпортер и ко-транспортер који се креће ДА из синаптичке пукотине преко мембране фосфолипидних ћелија спајањем свог кретања на кретање На јона низ електрокемијски градијент (олакшана дифузија) и у ћелију.
Штавише, функција ДАТ захтева секвенцијално везивање и ко-транспорт два На јона и једног јона хлорида са ДА супстратом. Покретачка сила за ДАТ-посредовано враћање ДА је градијент концентрације јона генерисан од стране плазма мембране На + / К + АТПазе [49].
Сондерс ет ал. [50] проценила улогу широко прихваћеног модела за функцију моноаминског транспортера. Открили су да нормална функција транспортера моноамина захтева одређена правила. На пример, јони На морају да се вежу за екстрацелуларни домен транспортера пре него што се ДА може везати. Једном када се ДА веже, протеин пролази кроз конформациону промену, која дозвољава да се и На и ДА раставе на интрацелуларној страни мембране. Бројне електрофизиолошке студије су потврдиле да ДАТ преноси један молекул неуротрансмитера преко мембране са једним или два На јона као и други моноамински транспортери. Потребни су негативно набијени иони клорида како би се спријечило стварање позитивног набоја. Ове студије су користиле радиоактивно означен ДА и такође су показале да су брзина и правац транспорта у потпуности зависни од градијента На [51].
Пошто је добро познато да многи лекови изазивају ослобађање неуронског ДА52], ДАТ може имати улогу у том смислу. Због тесног повезивања мембранског потенцијала и градијента На, промене поларитета мембране изазване активностима могу драматично да утичу на брзине транспорта. Поред тога, транспортер може да допринесе ослобађању ДА када се неурон деполаризује.53]. У суштини, као што су истакли Ванденбергх ет ал. [54ДАТ протеин регулише неуротрансмисију посредовану ДА тако што брзо акумулира ДА који је ослобођен у синапсу.
Топологија ДАТ мембране је у почетку била теоријска, одређена на основу анализе хидрофобне секвенце и сличности са ГАБА транспортером. Почетно предвиђање Килти ет ал. [55] велике екстрацелуларне петље између трећег и четвртог од дванаест трансмембранских домена је потврђено од стране Ваугхан и Кухар [56] када су користили протеазе, да би дигестирали протеине у мање фрагменте, а гликозилација, која се јавља само на ванћелијским петљама, да би се верификовала већина аспеката ДАТ структуре.
ДАТ је пронађен у дијеловима мозга гдје је допаминергички склоп, те области укључују мезокортикалне, мезолимбичке и нигростриаталне путеве.57]. Језгра која чини ове путеве има различите обрасце изражавања. ДАТ није детектован ни у једном синаптичком расцепу који сугерише да се поновни поврат стриаталног ДА јавља изван синаптичких активних зона након што је ДА дифузно из синаптичке пукотине.
Два алела, КСНУМКС понављања (КСНУМКСР) и КСНУМКС понављања (КСНУМКСР) ВНТР могу повећати ризик за РДС понашање. Присуство КСНУМКСР ВНТР се повезује са алкохолизмом и поремећајем у употреби супстанци. Показано је да повећава транскрипцију ДАТ протеина, што резултира повећаним клиренсом синаптичког ДА, што доводи до смањења ДА и ДА активације постсинаптичких неурона.58]. Тандемска понављања ДАТ-а повезана су са осетљивошћу награђивања и високим ризиком за хиперактивни поремећај дефицита пажње (АДХД) код деце и одраслих.59,60]. Алел КСНУМКС-понављања има малу али значајну повезаност са симптомима хиперактивности-импулсивности (ХИ)61].
Мапирање наградних гена и РДС-а
Подршка за импулзивну природу појединаца који поседују допаминергичне варијанте гена и друге неуротрансмитере (нпр. ДРДКСНУМКС, ДРДКСНУМКС, ДРДКСНУМКС, ДАТКСНУМКС, ЦОМТ, МОА-А, СЛЦКСНУМКСАКСНУМКС, Му, ГАБАB) је изведено из бројних важних студија које илуструју генетски ризик за понашање које тражи дроге на основу студија повезаности и повезаности које имплицирају ове алеле као ризике који имају утицај на мезокортиколимбички систем (Табела КСНУМКС). Наша лабораторија у сарадњи са ЛифеГен, Инц. и Доминион Диагностицс, Инц. спроводи истраживање које укључује дванаест одабраних центара широм Сједињених Држава како би потврдило први патентирани генетски тест како би се одредио генетски ризик пацијента за РДС под називом Генетиц Аддицтион риск сцоре ™ ( ГАРС).
priznanja
Аутори цене стручни уреднички допринос Маргарет А. Мадиган и Паула Ј. Едге. Захваљујемо се на коментарима Ерица Р. Бравермана, Ракуела Лохманна, Јоана Борстена, БВ Довнса, Рогера Л. Ваитеа, Мари Хаусер, Јохна Фемина, Давида Е Смитха и Тхомаса Симпатица. Марлене Осцар-Берман је добитник грантова од Националног института за здравље, НИААА РОКСНУМКС-ААКСНУМКС и ККСНУМКС-ААКСНУМКС и Службе за медицинска истраживања америчког Министарства за ветеране. Признајемо и извештај случаја Карен Хурлеи, извршни директор Националног института за студије холистичке зависности, Нортх Миами Беацх Флорида. Овај део је подржан од стране Гранд награда фондације Патх из Лифе Ектенсион Фоундатион.
Фусноте
Ово је чланак отвореног приступа који се дистрибуира под условима лиценце Цреативе Цоммонс Аттрибутион, која дозвољава неограничено коришћење, дистрибуцију и репродукцију на било ком медију, под условом да се изворни аутор и извор признају.
Сукоб интереса Др Кеннетх Блум, има низ америчких и страних патената који се односе на дијагнозу и лечење РДС-а, а који је искључиво лиценциран за ЛифеГен, Инц. Доминион Диагностицс, ЛЛЦ, Нортх Кингстовн, Рходе Исланд, заједно са ЛифеГен, Инц., активно су укључени у комерцијални развој ГАРС-а. Јохн Гиордано је такође партнер у ЛифеГен, Инц. Нема других сукоба интереса и сви аутори су прочитали и одобрили рукопис.