Een enkele toediening van alcohol kan de morfologie van neuronen permanent veranderen

Een enkele toediening van alcohol kan de morfologie van neuronen permanent veranderen

Een team van onderzoekers van de Universiteit van Keulen en de universiteiten van Mannheim en Heidelberg hebben ontdekt dat zelfs een enkele toediening van alcohol de morfologie van neuronen permanent verandert. Met name de structuur van de synapsen en de dynamiek van de mitochondriën – de energiecentrales van de cel – worden beïnvloed door alcohol. Met behulp van het genetische modelsysteem van de fruitvlieg Drosophila melanogaster ontdekten prof. dr. Henrike Scholz en haar teamgenoten Michèle Tegtmeier en Michael Berger dat veranderingen in de migratie van mitochondriën in de synapsen de belonende effecten van alcohol verminderen. Deze resultaten suggereren dat zelfs een enkele consumptiegebeurtenis de basis kan leggen voor alcoholafhankelijkheid. De studie “Single-dose ethanol intoxication Causes acute and persistent neuronal veranderingen in de hersenen” is gepubliceerd in PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).

Welke veranderingen in de hersenen begeleiden de overgang van sporadisch drinken naar chronisch alcoholmisbruik? Een gezamenlijk onderzoeksproject met werkgroepen van de Universiteit van Mannheim-Heidelberg en de Universiteit van Keulen onderzocht deze vraag. Het meeste wetenschappelijke onderzoek heeft de effecten van chronisch alcoholgebruik op de hippocampus onderzocht – het controlecentrum van onze hersenen. Daarom is er weinig bekend over de acute neuronale interacties van kritische risicofactoren, zoals een eerste alcoholvergiftiging op jonge leeftijd, legt Henrike Scholz uit: “We gingen op zoek naar ethanol-afhankelijke moleculaire veranderingen. Deze vormen op hun beurt de basis voor blijvende cellulaire veranderingen na een enkele acute ethanolvergiftiging. De effecten van een enkele alcoholvergiftiging werden onderzocht. De werkhypothese was dat, vergelijkbaar met geheugenvorming na een enkele les, een enkele toediening van ethanol zou een positieve associatie met alcohol vormen.

Het team testte hun hypothese door fruitvliegjes en muismodellen te bestuderen en ontdekte door ethanol veroorzaakte veranderingen op twee gebieden: de mitochondriale dynamiek en de balans tussen synapsen in neuronen. Mitochondria voorzien cellen en vooral zenuwcellen van energie. Om energie optimaal aan de cellen te kunnen leveren, bewegen de mitochondriën. In de met ethanol behandelde cellen was de beweging van de mitochondriën verstoord. Ook het chemische evenwicht tussen bepaalde synapsen was verstoord. Deze veranderingen bleven permanent en werden bevestigd door gedragsveranderingen bij de dieren: muizen en fruitvliegjes vertoonden een verhoogd alcoholgebruik en een terugval van alcohol op latere leeftijd.

Genetica en genomica eBook

Compilatie van de beste interviews, artikelen en nieuws van het afgelopen jaar.

Download vandaag nog een exemplaar

Morfologische hermodellering van neuronen is een bekende basis voor leren en geheugen. Er wordt aangenomen dat deze zogenaamde cellulaire plasticiteitsmechanismen, die centraal staan ​​bij leren en geheugen, ook centraal staan ​​bij de vorming van associatieve herinneringen voor drugsgerelateerde beloningen. Daarom kunnen sommige van de waargenomen morfologische veranderingen de ethanolgerelateerde geheugenvorming beïnvloeden. Samen met de migratie van mitochondriën naar neuronen, die ook belangrijk zijn voor synaptische transmissie en plasticiteit, vermoeden de onderzoekers dat deze ethanolafhankelijke cellulaire veranderingen cruciaal zijn voor de ontwikkeling van verslavend gedrag.

Het is opmerkelijk dat de cellulaire processen die bijdragen aan dergelijk complex beloningsgedrag bij alle soorten behouden blijven, wat duidt op een vergelijkbare rol bij mensen. Het zou een mogelijk algemeen cellulair proces kunnen zijn dat essentieel is voor leren en geheugen.”

Prof. dr. Henrike Scholz

Beide waargenomen mechanismen zouden observaties bij muizen kunnen verklaren dat een enkele intoxicatie-ervaring het alcoholgebruik en de terugval van alcohol later in het leven kan verhogen. “Deze mechanismen zouden zelfs relevant kunnen zijn voor de waarneming bij mensen dat de eerste alcoholintoxicatie op jonge leeftijd een kritische risicofactor is voor latere alcoholintoxicatie en de ontwikkeling van alcoholafhankelijkheid”, legt professor Scholz uit. "Dit betekent dat het identificeren van aanhoudende ethanolafhankelijke veranderingen een belangrijke eerste stap is in het begrijpen hoe acuut alcoholgebruik kan leiden tot chronisch alcoholmisbruik."

Bron:

Universiteit van Keulen

Referentie:

Knabbe, J., et al. (2022) Ethanolvergiftiging met een enkele dosis veroorzaakt acute en permanente neuronale veranderingen in de hersenen. PNAS. doi.org/10.1073/pnas.2122477119.

.