(L) Nikotin och kokain lämnar liknande märke på hjärnan efter första kontakten (2011)

Kommentarer: Första sak att notera från denna studie är att "rusa eller högt" av ett läkemedel, kanske inte korrelerar med beroendeframkallande. Detta är ett viktigt begrepp, eftersom ett argument mot förekomsten av porrberoende (eller livsmedelsberoende) är att det inte kan matcha dopaminnivåerna av met eller kokain. Nikotin inducerar dopaminnivåer som är något högre än sexuell stimulering, men det är ändå en av de mest beroendeframkallande substanserna.


av Jameson 08. Maj 3, 2011.

Effekterna av nikotin på hjärnregioner som är involverade i missbruksspeglar de av kokain, enligt ny neurovetenskaplig forskning.

En enda 15-minuters exponering för nikotin orsakade en långsiktig ökning av excitabiliteten hos neuroner involverade i belöning, enligt en studie publicerad i Journal of Neuroscience. Resultaten tyder på att nikotin och kokain kapar liknande minnesminskningar vid första kontakten för att skapa långvariga förändringar i en persons hjärna.

"För rökning är det naturligtvis en väldigt långsiktig beteendeförändring, men allt börjar från den första exponeringen, säger Danyan Mao, doktorand, postdoktoral forskare vid University of Chicago Medical Center. "Det är vad vi försöker ta itu med här: När en person först utsätts för en cigarett, vad händer i hjärnan som kan leda till en andra cigarett?"

Lärande och minne anses vara kodade i hjärnan via synaptisk plasticitet, den långsiktiga förstärkningen och försvagningen av kopplingar mellan neuroner. När två neuroner upprepas aktiveras tillsammans bildar en starkare bindning mellan dem, vilket ökar förmågan hos en att excitera den andra.

Tidigare forskning i Daniel McGehees doktor, neurovetenskapare och docent vid Institutionen för anestesi och kritisk vård vid Medical Center, upptäckte att nikotin kan främja plasticitet i en hjärnregion som kallas det ventrala tegmentala området (VTA). Neuroner som har sitt ursprung i VTA frisätter neurotransmittorn dopamin, känd för att spela en central roll i effekterna av beroendeframkallande läkemedel och naturliga belöningar som mat och sex.

"Vi vet att en enda exponering för fysiologiskt relevanta koncentrationer av nikotin kan leda till förändringar i den synaptiska enheten i kretsen som varar i flera dagar", säger McGehee, senior författare till denna studie. "Den ideen är väldigt viktig i hur missbruk former hos människor och djur."

I de nya experimenten övervakade Mao den elektriska aktiviteten hos VTA dopaminneuroner i skivor av hjärnan dissekerad från vuxna råttor. Varje skiva badades i 15 minuter i en koncentration av nikotin som liknar den mängd som skulle nå hjärnan efter att ha rökt en enda cigarett. Efter 3-5-timmar utförde Mao elektrofysiologiska experiment för att detektera närvaron av synaptisk plasticitet och bestämma vilka neurotransmittorreceptorer som var involverade i dess utveckling.

Mao upptäckte att nikotininducerad synaptisk plasticitet i VTA är beroende av ett av läkemedlets vanliga mål, en receptor för neurotransmittorn acetylkolin som ligger på dopaminneuronerna. Men ett annat element som var nödvändigt för nikotins synaptiska effekter var en överraskning: D5 dopaminreceptorn, en komponent som tidigare var inblandad i verkan av kokain. Blockering av någon av dessa receptorer under nikotinexponering eliminerade läkemedlets förmåga att orsaka beständiga förändringar i excitabilitet.

"Vi fann att nikotin och kokain använder liknande mekanismer för att inducera synaptisk plasticitet i dopaminneuroner i VTA," sade Mao.

Medan de subjektiva effekterna av nikotin och kokain är mycket olika hos människor kan de överlappande effekterna av de två läkemedlen på hjärnans belöningssystem förklara varför båda är mycket beroendeframkallande ämnen, säger forskarna.

"Vi vet utan tvekan att det finns stora skillnader i hur dessa droger påverkar människor," sa McGehee. "Men idén att nikotin arbetar på samma krets som kokain pekar på varför så många människor har svårt att sluta tobaks, och varför så många som experimenterar med drogen hamnar blir beroende."

Överlappningen mellan nikotin och kokaineffekter vid D5-receptorn kan också erbjuda en ny strategi för att förebygga eller behandla missbruk. För närvarande blockerar även kända blockerare av receptorn en annan dopaminreceptor, D1, som är viktig för normal, hälsosam motivation och rörelse.

"Denna dopaminreceptor är attraktiv som ett potentiellt mål," sa McGehee. "Den verkliga utmaningen är att tweak den beroendeframkallande effekten av droger som nikotin eller andra psykostimulanter utan att helt krossa personens önskan att driva ett hälsosamt beteende."

Framtida forskning kommer också att inriktas på huruvida upprepad exponering för nikotin, som skulle ske i en vanlig rökare, ändrar läkemedlets effekter på synaptisk plasticitet i VTA. Under tiden har den aktuella studien bevis på att beroendeframkallande läkemedel passar de neurobiologiska verktygen för lärande och minne för att skapa långsiktiga förändringar i hjärnbelöningsbanorna.

"Det är allt passande med den övergripande tanken att förändringar i synaptisk styrka är en del av hur dessa droger motiverar beteende på ett bestående sätt," sa McGehee.

Studien "Nicotin Potentiation of Excitatory Inputs to Ventral Tegmental Dopamine Neurons" kommer att publiceras maj 4, 2011 av The Journal of Neuroscience. Förutom Mao och McGehee är Keith Gallagher från University of Chicago en medförfattare.

Forskningen stöddes av bidrag från Women's Council of Brain Research Foundation och National Institute of Health.