Stjerneformede hjerneceller kan slukke neuroner involveret i herointilbagefald

Stjerneformede hjerneceller kan slukke neuroner involveret i herointilbagefald

Neurovidenskabsmænd ved Medical University of South Carolina (MUSC) rapporterer i Science Advances, at stjerneformede hjerneceller kaldet astrocytter kan "slukke" neuroner involveret i et herointilbagefald. Narkotikarelaterede signaler i miljøet kan øge trangen til at søge stoffer og føre til tilbagefald. I denne artikel undersøgte et hold ledet af Peter Kalivas, Ph.D., og Anna Kruyer, Ph.D., begge fra Institut for Neurovidenskab, hvordan astrocytter interagerer med neuroner, og om astrocytter spiller en vigtig rolle i reguleringen af ​​responsen på lægemiddelsignaler.

Når vi lærer at cykle eller løse et matematisk problem, danner budbringercellerne i vores hjerne kaldet neuroner forbindelser, der gør det muligt for dem at kommunikere bedre, hvilket gør det nemmere for os at udføre den samme opgave næste gang. Det samme sker, når vi lærer at forbinde glæde med skadelige stoffer som stoffer. Neuroner sender stærke beskeder til hinanden og motiverer os til at blive ved med at vende tilbage til dem.

Kommunikation mellem neuroner styres af en række forskellige celler, især en gruppe af stjerneformede celler kaldet astrocytter. Astrocytter omgiver vores neuroner og fungerer som trafiklys, der regulerer kommunikationen mellem celler, især ved vanedannende adfærd.

En anden vigtig faktor i afhængighed og tilbagefald er den kemiske messenger glutamat. Glutamat stimulerer neuroner, hvilket får dem til at udsende elektriske signaler for at kommunikere med hinanden. Kalivas-laboratoriet var medvirkende til at fastslå vigtigheden af ​​glutamat. Gennem årtiers forskning har Kalivas udviklet "glutamathypotesen om afhængighed," sagde Kruyer.

Ifølge denne hypotese kan for meget glutamat få vores neuroner til konstant at skyde som reaktion på lægemiddel-inducerede miljøstimuli. Denne konstante ild skubber kommunikationen mellem celler i overdrev og fremmer stofafhængig adfærd og tilbagefald.

Kalivas og Kruyer fandt ud af, at astrocytter kan bremse overaktiv kommunikation.

Astrocytter er som en bremse i en bil, og du bruger dem for at stoppe glutamatsignalet."

Anna Kruyer, Ph.D., Institut for Neurovidenskab, MUSC

Men hvordan gør de det helt præcist?

For at besvare dette spørgsmål brugte forskerne en etableret model for herointilbagefald. I modellen lærer rotter først selv at administrere heroin ved at trykke på et håndtag. Efter at have trykket på håndtaget modtager de stoffet sammen med lys- og lydsignaler, så rotterne kan forbinde signalerne med stoffet. Derefter fjernes signalet og lægemidlet, hvilket efterligner tilbagetrækning. Til sidst får dyrene adgang til signalet igen, og at trykke på håndtaget er et mål for stofmisbrug og tilbagefald.

Ved at bruge denne tilgang fandt Kruyer og Kalivas, at astrocytter tilpasser sig på to måder for at reducere stofafhængighed under abstinenser. En familie af astrocytter bevæger sig tættere på neuroner og leder glutamat væk fra synapsen, hvilket reducerer kommunikationen mellem neuroner. En anden familie øger ekspressionen af ​​glutamattransportøren GLT-1, som optager overskydende glutamat. I begge tilfælde bremser astrocytter neuronal kommunikation under tilbagetrækning.

Imidlertid var færre astrocytter tilgængelige for denne bremsefunktion under tilbagefaldsfasen, og de var placeret længere væk fra neuronerne. Ved hjælp af speciel kemisk teknologi var Kruyer og Kalivas i stand til at tænde og slukke for astrocytter for at ændre deres adfærd, hvilket viste, at disse stjerneformede celler spiller en vigtig rolle.

"Når astrocytter omgiver neuroner," forklarede Kruyer, "suger de i det væsentlige glutamatet og lukker den synapse," sagde hun. "Men når de trækker sig fra neuroner, er det som om du har mistet bremserne."

Disse resultater kunne give ny indsigt i, hvordan man forebygger tilbagefald.

"Fordi astrocytter gennemgår to tilpasninger i den normale hjerne for at undertrykke tilbagefald, tror vi, at de kan være et værdifuldt cellulært mål for udvikling af terapeutiske midler til at bekæmpe tilbagefald i stofbrugsforstyrrelser," sagde Kruyer.

Tidligere kliniske undersøgelser har vist, at reduktion af glutamat alene ikke er nok til at forhindre tilbagefald hos mennesker. Disse resultater tyder på muligheden for, at kombinationsterapi, der ikke kun sænker glutamatniveauer, men også øger bremsevirkningen af ​​astrocytter, kan være mere vellykket og berettiger yderligere undersøgelse.

"Historisk set har neuroner fået mest opmærksomhed, når det kommer til adfærdspatologi," sagde Kruyer. "Vores resultater viser, at vi er nødt til at se på nervesystemet mere holistisk og overveje, at andre celletyper end neuroner kan påvirke adfærd og kan være nøglen til at behandle tilbagefald."

For at sætte scenen for nye astrocytbaserede terapier forsøger Kalivas Lab at identificere potentielle genmål.

"Mange gener udtrykkes i astrocytter, der ikke udtrykkes i andre hjerneceller, herunder neuroner," sagde Kalivas. "Hvis vi forstår, hvilke af disse gener, der er kritiske for astrocytregulering af tilbagefald, kan vi udvikle lægemidler, der selektivt øger astrocytters evne til at hæmme tilbagefald. Dette er en gren af ​​aktiv forskning i vores laboratorium, og vi har identificeret nogle få astrocytselektive genprodukter, der kunne tjene som mål i behandlingen af ​​stofmisbrugsforstyrrelser."

Kilde:

Medical University of South Carolina

Reference:

Kruyer, A., et al. (2022) Plasticitet i astrocytunderpopulationer regulerer herointilbagefald. Videnskabelige fremskridt. doi.org/10.1126/sciadv.abo7044.

.