Perineuronal网和成瘾(2015)

为什么暴饮暴食可能导致大脑依赖酒精。

By R. Douglas Fields | 十月23,2015

围绕大脑皮层区域中的神经元的蛋白质可以巩固强迫性饮酒行为。

艾米拉塞克

“为什么你不能停止饮酒?”本周在芝加哥神经科学学会年会上,芝加哥大学的研究人员宣布 新的发现 这为困扰人们沉迷于酒精的这个持久性问题提供了新的答案。 该发现提供了一种全新的治疗方法。 芝加哥伊利诺伊大学精神病学系的神经科学家Amy Lasek及其同事报告说,在酗酒后,负责酒精成瘾的大脑回路中的神经元被包裹在蛋白质材料中,称为神经周围网。 不可渗透的涂层将参与酒精成瘾的神经元粘合到极难破碎的回路中。 目前用于治疗酒精依赖的药物通过改变神经元之间的神经递质信号传导而起作用,但对于许多人来说,这些治疗方法不能打破压倒性的饮酒冲动。 在神经周围网络中可以分解胶状水泥的药物可以提供一种新的治疗方法。          

Lasek在成瘾研究方面的独特方法源于她作为癌症研究领域的分子和细胞生物学家的背景。 癌症的根源是特定基因的变化。 设计用于靶向这些异常基因的小分子是癌症治疗中使用的方法。 Lasek的背景使她想到寻找精神疾病的分子靶向治疗方法。

Lasek和她的同事从研究果蝇开始,以寻找能改变果蝇对酒精行为的基因变异。 她发现了几种具有这种作用的基因,包括一个模糊的称为ALK(间变性淋巴瘤激酶)的基因。 然后,她在小鼠中抑制了这些基因,以观察动物对酒精的反应是否改变。 她说:“我很着迷,因为从生物学的角度来看,您可以在一个大脑区域内操纵一个基因并改变行为,例如饮酒或可卡因奖励,这一事实令人着迷!”

她和她的同事检查了有酒精依赖史的家庭的基因组。 他们发现ALK--他们在果蝇中发现的基因,它改变了昆虫对酒精的反应 - 也与有酒精依赖史的家庭中的人有关。 Lasek发现ALK基因的多种变异(多态性)与个体不得不饮酒的直接反应的差异密切相关,例如主观高或饮酒后运动不协调的数量。 这种相关性是一个强有力的线索,即ALK和酒精滥用有某种联系。

出乎意料的是,事实证明,由ALK基因产生的蛋白质并不控制神经递质的信号传导。 它位于神经元的表面,控制着蛋白质的沉积,称为细胞外基质,将细胞结合在一起形成组织。 一些神经元被严重包裹在特殊的细胞外基质网状结构中,称为神经周围神经网。 她说:“就像胶原蛋白一样。” 一种非常坚硬和光滑的材料,在沉积后不会发生变化。 但是“脑胶”与酒精中毒又有什么关系呢?

其他实验室的研究表明,perineuronal网是细胞外基质的一种特殊形式,调节突触可塑性 - 神经元在神经元之间建立和断开连接的能力。 “你只能在网中有漏洞的地方形成突触,”Lasek解释道。 当神经元变得严重包裹在神经周围网中时,新的突触不能形成,并且现有的突触会粘合到位。 

成瘾被认为是异常的学习过程。 从根本上讲,学习是将不同的事件或环境刺激联系在一起,以指导特定的行为,例如Pavolv的狗正在学习将铃铛的声音与食物联系起来。 在细胞水平上,形成和加强,减弱和破坏突触连接,以将学习编码为控制行为的神经回路。 同样,在成瘾中,一个人学会将某些环境刺激或内部心理状态与过度强迫性饮酒联系起来。 也许,放弃时间可能会激发强烈的欲望,要一杯鸡尾酒,然后再喝一杯。 “可能是神经周围神经网络在发生的学习过程中处于锁定状态,在那里您对药物有这种异常的记忆。” 

在圣地亚哥加利福尼亚大学工作的神经学家Varda Lev-Ram及其同事在同一次会议上报告称,神经周围网络非常持久。 她和她的团队通过在小鼠食物中添加氮的放射性同位素来发现这一点 14N,它将被纳入动物体内新合成的蛋白质中。 利用这种生物放射性测年方法,研究人员发现体内一些最持久的蛋白质是神经周围网络的组成部分。 

这些网可以分解,当这样做时,长期记忆就会被侵蚀。 当Lev-Ram及其同事使用能够分解神经细胞网中成分的化合物(使用称为基质金属蛋白酶的酶)治疗小鼠时,小鼠训练成担心发出电击的声音,很快忘记了警告音和电击之间的关联。 这很重要,因为恐惧记忆,如在创伤后应激障碍中,是一些最难打破的记忆,但是侵蚀神经周围网络会让这些创伤记忆消失。           

Lasek的小组设计了一个实验,向成年小鼠提供以酒精污染的水,其方式类似于在大学生中暴饮暴食。 狂饮六周后,当他们检查小鼠的大脑时,他们发现在神经鞘周围的神经元周围形成了神经周围神经网,神经元神经网是大脑皮层的一部分,已知与强迫性饮酒有关。 这些沉积物未在大脑皮层其他区域(例如运动皮层)的神经元周围形成,这些神经元控制身体的运动,表明针对与酒精依赖有关的神经元有特定作用。 这些网是为了应对滥用毒品而积累的。 她可能对这种药物的异常记忆锁定在所发生的学习过程中。” 

这一新发现表明,要征服成瘾,“你必须摆脱网络,”拉塞克说。 在她的实验室中,她用perineuronal网中的ALK和其他蛋白质抑制剂治疗小鼠,迄今未发表的结果显示这些小鼠自愿减少他们的狂饮。 “这将是一种全新的治疗途径,”她说。 然而,药物治疗并不是利用这一新发现的唯一方法,因为许多其他因素将影响神经周围网的形成方式以及它们分解的速度,包括运动和饮食,她建议。 “我认为这些事情可以改善你的遗传风险,”Lasek说。 “我并不总是认为药物是解决方案; 有时你需要[药物和生活方式的改变]。“每个神经网络都是这个难题的一个新部分,解释为什么难以克服酒瘾,这种新的见解为生活被成瘾破坏的人们带来了新的希望。