Mozkové buňky ve tvaru hvězdy mohou vypnout neurony podílející se na relapsu heroinu

Mozkové buňky ve tvaru hvězdy mohou vypnout neurony podílející se na relapsu heroinu

Neurovědci z Lékařské univerzity v Jižní Karolíně (MUSC) uvádějí v Science Advances, že mozkové buňky ve tvaru hvězdy zvané astrocyty mohou „vypnout“ neurony podílející se na relapsu heroinu. Náznaky související s drogami v prostředí mohou zvýšit nutkání hledat drogy a vést k relapsu. V tomto článku tým vedený Peterem Kalivasem, Ph.D., a Annou Kruyer, Ph.D., oba z oddělení neurovědy, zkoumal, jak astrocyty interagují s neurony a zda astrocyty hrají důležitou roli při regulaci reakce na podněty léků.

Když se učíme jezdit na kole nebo řešit matematický problém, zprostředkovatelské buňky v našem mozku zvané neurony vytvoří spojení, která jim umožní lépe komunikovat, což nám usnadní příště splnit stejný úkol. Totéž se stane, když se naučíme spojovat potěšení se škodlivými látkami, jako jsou drogy. Neurony si navzájem posílají silné zprávy a motivují nás, abychom se k nim stále vraceli.

Komunikace mezi neurony je řízena řadou buněk, zejména skupinou hvězdicovitých buněk zvaných astrocyty. Astrocyty obklopují naše neurony a fungují jako semafory, které regulují komunikaci mezi buňkami, zejména při návykovém chování.

Dalším důležitým faktorem závislosti a relapsu je chemický posel glutamát. Glutamát stimuluje neurony a způsobuje, že vysílají elektrické signály ke vzájemné komunikaci. Laboratoř Kalivas byla nápomocná při stanovení důležitosti glutamátu. Během desetiletí výzkumu Kalivas vyvinul „glutamátovou hypotézu závislosti,“ řekl Kruyer.

Podle této hypotézy může příliš mnoho glutamátu způsobit, že naše neurony budou neustále pálit v reakci na stimuly prostředí vyvolané drogami. Tento neustálý oheň tlačí komunikaci mezi buňkami na maximum a podporuje návykové chování a recidivu.

Kalivas a Kruyer zjistili, že astrocyty mohou zpomalit příliš aktivní komunikaci.

Astrocyty jsou jako brzda v autě a použijete je, abyste zastavili signál glutamátu.“

Anna Kruyer, Ph.D., Ústav neurověd, MUSC

Ale jak přesně to dělají?

K zodpovězení této otázky použili vědci zavedený model recidivy heroinu. V modelu se krysy nejprve naučí samy podávat heroin stisknutím páky. Po stisknutí páčky dostanou drogu spolu se světelnými a zvukovými signály, aby si krysy mohly signály spojit s drogou. Poté jsou signál a lék odstraněny, což napodobuje stažení. Nakonec mají zvířata opět přístup k signálu a stisknutí páky je měřítkem drogové závislosti a relapsu.

Pomocí tohoto přístupu Kruyer a Kalivas zjistili, že astrocyty se přizpůsobují dvěma způsoby, aby snížily závislost na drogách během vysazení. Rodina astrocytů se přibližuje k neuronům a odvádí glutamát pryč ze synapse, čímž se snižuje komunikace mezi neurony. Další rodina zvyšuje expresi glutamátového transportéru GLT-1, který vychytává nadbytek glutamátu. V obou případech astrocyty zpomalují neuronovou komunikaci během vysazení.

Pro tuto brzdnou funkci však bylo během fáze relapsu k dispozici méně astrocytů a byly umístěny dále od neuronů. Pomocí speciální chemické technologie dokázali Kruyer a Kalivas zapnout a vypnout astrocyty, aby změnili jejich chování, což ukazuje, že tyto buňky ve tvaru hvězdy hrají důležitou roli.

"Když astrocyty obklopují neurony," vysvětlila Kruyer, "v podstatě nasají glutamát a uzavřou tuto synapsi," řekla. "Ale když se stahují z neuronů, je to, jako byste ztratili brzdu."

Tato zjištění by mohla poskytnout nový pohled na to, jak předcházet relapsům.

"Vzhledem k tomu, že astrocyty procházejí v normálním mozku dvěma adaptacemi k potlačení relapsu, věříme, že by mohly být cenným buněčným cílem pro vývoj terapeutik pro boj s relapsem poruch spojených s užíváním látek," řekl Kruyer.

Předchozí klinické studie ukázaly, že samotná redukce glutamátu k prevenci relapsu u lidí nestačí. Tyto výsledky naznačují možnost, že kombinovaná terapie, která nejen snižuje hladiny glutamátu, ale také zvyšuje brzdný účinek astrocytů, může být úspěšnější a vyžaduje další zkoumání.

"Historicky se neuronům dostalo největší pozornosti, pokud jde o patologii chování," řekl Kruyer. "Naše výsledky ukazují, že se musíme dívat na nervový systém holisticky a zvážit, že jiné typy buněk než neurony mohou ovlivnit chování a mohou být klíčem k léčbě relapsu."

Aby připravila půdu pro nové terapie založené na astrocytech, Kalivas Lab se snaží identifikovat potenciální genové cíle.

"Mnoho genů je exprimováno v astrocytech, které nejsou exprimovány v jiných mozkových buňkách, včetně neuronů," řekl Kalivas. "Pokud pochopíme, které z těchto genů jsou kritické pro regulaci recidivy astrocytů, můžeme vyvinout léky, které selektivně zvyšují schopnost astrocytů inhibovat recidivu. Toto je odvětví aktivního výzkumu v naší laboratoři a identifikovali jsme několik genových produktů selektivních pro astrocyty, které by mohly sloužit jako cíle při léčbě poruch souvisejících s užíváním látek."

Zdroj:

Lékařská univerzita v Jižní Karolíně

Odkaz:

Kruyer, A., a kol. (2022) Plasticita v subpopulacích astrocytů reguluje relaps heroinu. Vědecké pokroky. doi.org/10.1126/sciadv.abo7044.

.