Onderzoekers ontrafelen hoe de chemische stof dopamine in de hersenen verband houdt met schizofrenie

Onderzoekers ontrafelen hoe de chemische stof dopamine in de hersenen verband houdt met schizofrenie

Onderzoekers van het Lieber Institute for Brain Development (LIBD) geloven dat ze een mysterie hebben opgelost dat wetenschappers al meer dan zeventig jaar bezighoudt: hoe de chemische stof dopamine in de hersenen verband houdt met schizofrenie, de vaak verwoestende hersenstoornis die wordt gekenmerkt door waanideeën, hallucinaties en andere vormen van psychose.

Door de expressie van genen in de caudate nucleus te bestuderen – een gebied van de hersenen dat geassocieerd is met emotionele besluitvorming – vonden de onderzoekers fysiek bewijs dat neuronale cellen niet in staat zijn de dopamineniveaus nauwkeurig te controleren, en identificeerden ze ook het genetische mechanisme dat de dopaminestroom controleert. Hun resultaten zijn vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Nature Neuroscience.

Tot nu toe hebben wetenschappers niet kunnen ontcijferen of de dopamine-verbinding een oorzakelijke factor was of slechts een manier om schizofrenie te behandelen. We hebben het eerste bewijs dat dopamine een oorzakelijke factor is bij schizofrenie.”

Daniel R. Weinberger, MD, uitvoerend directeur en directeur van het Lieber Instituut en co-auteur van het onderzoek

Dopamine, een type neurotransmitter, fungeert als een chemische boodschapper die signalen tussen neuronen (zenuwcellen in de hersenen) verzendt om hun activiteit en gedrag te veranderen. Dopamine is de beloningsneurotransmitter waarmee mensen plezier kunnen ervaren.

Volgens het National Institute of Mental Health is schizofrenie wereldwijd een van de 15 meest voorkomende oorzaken van invaliditeit, met psychotische symptomen zoals hallucinaties, wanen en denkstoornissen, evenals verminderde expressie van emoties, verminderde motivatie om doelen te bereiken, problemen in sociale relaties, motorische en cognitieve stoornissen. De symptomen beginnen doorgaans in de late adolescentie of vroege volwassenheid, hoewel cognitieve stoornissen en ongewoon gedrag soms al in de kindertijd voorkomen. De huidige behandelingen voor schizofrenie omvatten antipsychotica, die de symptomen van psychose behandelen, maar niet de oorzaak.

"Een van de belangrijkste bijwerkingen van de medicijnen die worden gebruikt om schizofrenie te behandelen is het gebrek aan plezier en genot", zegt dr. Jennifer Erwin, onderzoeker aan het instituut en een van de auteurs van het rapport. “Als we de dopaminereceptor specifiek met medicijnen zouden kunnen aanpakken, zou dat in theorie een nieuwe behandelstrategie kunnen zijn die het geluk van een patiënt niet zo erg zou beperken.”

Wetenschappers weten al tientallen jaren dat onregelmatige dopaminegehalten enig verband houden met psychose en een cruciale factor zijn bij schizofrenie, de ziekte van Alzheimer en andere neuropsychiatrische stoornissen. Het is bekend dat medicijnen die het dopaminegehalte in de hersenen verhogen, zoals amfetaminen, psychose veroorzaken. Medicijnen die psychose behandelen, doen dit door de dopamine-activiteit te verminderen.

Deze observaties hebben generaties wetenschappers geïnspireerd om te proberen te begrijpen of – en hoe – een onevenwichtigheid van dopamine daadwerkelijk verband houdt met schizofrenie. Dopamine verzendt informatie in de hersenen door interactie met eiwitten op het oppervlak van hersencellen die dopaminereceptoren worden genoemd. Door deze receptoren te bestuderen hebben wetenschappers van het Lieber Instituut nieuw bewijs gevonden dat bevestigt dat dopamine een oorzakelijke factor is bij schizofrenie.

Genetica en genomica eBook

Compilatie van de beste interviews, artikelen en nieuws van het afgelopen jaar. Download een gratis exemplaar

Onderzoekers onderzochten honderden hersenmonsters die aan het Lieber Instituut waren gedoneerd door meer dan 350 mensen, sommigen met schizofrenie en anderen zonder psychiatrische aandoeningen. Ze kozen ervoor om zich te concentreren op de caudate nucleus, een deel van de hersenen dat cruciaal is om te leren hoe complexe ideeën en gedragingen automatischer en intuïtiever kunnen worden gemaakt, maar ook omdat het de rijkste voorraad dopamine in de hersenen bevat. Ze onderzochten ook een regio van het menselijk genoom die in grote internationale genetische onderzoeken in verband is gebracht met het risico op schizofrenie. Dit gebied bevat de genen voor de eiwitreceptoren die reageren op dopamine, wat wijst op een verband tussen dopamine en schizofrenie. Maar hoewel genetische gegevens hooguit een rol suggereren voor dopaminereceptoren die risico lopen op schizofrenie, zijn de gegevens niet doorslaggevend en identificeren ze niet wat de relatie feitelijk is. De onderzoekers van het Lieber Instituut hebben een kritische benadering gevolgd bij het ontdekken van de mechanismen die dopaminereceptoren tot een risicofactor maken.

Het mechanisme bestaat specifiek in een subtype van de dopaminereceptor, de autoreceptor genaamd, die aan de ‘mannelijke’ kant van de verbinding tussen neuronen ligt, de presynaptische terminal. Deze autoreceptor reguleert hoeveel dopamine er vrijkomt uit het presynaptische neuron. Wanneer de autoreceptoren verstoord zijn, wordt de dopaminestroom in de hersenen slecht gecontroleerd en blijft er te veel dopamine stromen.

De onderzoekers ontdekten dat verminderde expressie van deze autoreceptor in de hersenen het genetische bewijs van ziekterisico verklaart. Dit komt overeen met de heersende hypothese dat te veel dopamine een rol speelt bij psychose en is een sterk bewijs dat de puzzel tussen dopamine en schizofrenie eindelijk is opgelost.

De baanbrekende neurowetenschapper Dr. Sol Snyder noemde de studie een doorbraak die decennia in de maak is. Dr. Snyder is een vooraanstaand hoogleraar neurowetenschappen, farmacologie en psychiatrie en oprichter van de afdeling Neurowetenschappen van de Johns Hopkins University School of Medicine, die zijn naam draagt. Hij was de wetenschapper die ontdekte dat antipsychotica werken door dopamine in de hersenen te verminderen.

“Er zijn veel verwarrende gegevens die de relevantie van dopamine en dopaminereceptoren bij schizofrenie suggereren,” zei Dr. Snyder, die niet betrokken was bij dit onderzoeksproject. “Het belangrijkste dat deze onderzoekers hebben gedaan, is gegevens verzamelen die alles met elkaar verbinden en op overtuigende wijze aantonen dat het dopaminesysteem bij schizofrenie in de war is en dat dit de oorzaak is van de ziekte.”

“Het verband tussen dopamine en schizofrenie wordt al tientallen jaren besproken”, zegt Dr. Snyder. "Ze zeiden altijd: 'Nou, het is interessant om erover te speculeren, maar er is geen solide bewijs.' Maar nu we over veel nauwkeurigere gegevens beschikken, komen we steeds weer op hetzelfde verhaal terug. Je hoeft het geen hypothese meer te noemen."

Bron:

Beste Instituut voor Hersenontwikkeling

Referentie:

Benjamin, KJM, et al. (2022) Analyse van het transcriptoom van de caudate nucleus bij personen met schizofrenie benadrukt het effect van antipsychotica en nieuwe risicogenen. Natuur neurowetenschappen. doi.org/10.1038/s41593-022-01182-7.

.