Τα εγκεφαλικά κύτταρα σε σχήμα αστεριού μπορούν να «απενεργοποιήσουν» τους νευρώνες που εμπλέκονται στην υποτροπή της ηρωίνης

Τα εγκεφαλικά κύτταρα σε σχήμα αστεριού μπορούν να «απενεργοποιήσουν» τους νευρώνες που εμπλέκονται στην υποτροπή της ηρωίνης

Νευροεπιστήμονες στο Ιατρικό Πανεπιστήμιο της Νότιας Καρολίνας (MUSC) αναφέρουν στο Science Advances ότι τα κύτταρα του εγκεφάλου σε σχήμα αστεριού που ονομάζονται αστροκύτταρα μπορούν να «απενεργοποιήσουν» τους νευρώνες που εμπλέκονται σε μια υποτροπή ηρωίνης. Οι ενδείξεις που σχετίζονται με τα ναρκωτικά στο περιβάλλον μπορούν να αυξήσουν την επιθυμία για αναζήτηση ναρκωτικών και να οδηγήσουν σε υποτροπή. Σε αυτό το άρθρο, μια ομάδα με επικεφαλής τον Peter Kalivas, Ph.D., και την Anna Kruyer, Ph.D., αμφότεροι του Τμήματος Νευροεπιστήμης, εξέτασε πώς αλληλεπιδρούν τα αστροκύτταρα με τους νευρώνες και εάν τα αστροκύτταρα παίζουν σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση της απόκρισης στα φάρμακα.

Όταν μαθαίνουμε να οδηγούμε ένα ποδήλατο ή να λύνουμε ένα μαθηματικό πρόβλημα, τα αγγελιαφόρα κύτταρα στον εγκέφαλό μας που ονομάζονται νευρώνες δημιουργούν συνδέσεις που τους επιτρέπουν να επικοινωνούν καλύτερα, διευκολύνοντάς μας να ολοκληρώσουμε την ίδια εργασία την επόμενη φορά. Το ίδιο συμβαίνει όταν μαθαίνουμε να συνδέουμε την ευχαρίστηση με βλαβερές ουσίες όπως τα ναρκωτικά. Οι νευρώνες στέλνουν ισχυρά μηνύματα ο ένας στον άλλο, παρακινώντας μας να συνεχίσουμε να επιστρέφουμε σε αυτούς.

Η επικοινωνία μεταξύ των νευρώνων ελέγχεται από μια ποικιλία κυττάρων, ιδιαίτερα μια ομάδα κυττάρων σε σχήμα αστεριού που ονομάζονται αστροκύτταρα. Τα αστροκύτταρα περιβάλλουν τους νευρώνες μας και λειτουργούν ως φανάρια, ρυθμίζοντας την επικοινωνία μεταξύ των κυττάρων, ιδιαίτερα στην εθιστική συμπεριφορά.

Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας στον εθισμό και την υποτροπή είναι ο χημικός αγγελιοφόρος γλουταμικό. Το γλουταμινικό διεγείρει τους νευρώνες, αναγκάζοντάς τους να στέλνουν ηλεκτρικά σήματα για να επικοινωνήσουν μεταξύ τους. Το εργαστήριο Καλύβας έπαιξε καθοριστικό ρόλο στη διαπίστωση της σημασίας του γλουταμικού. Μέσα από δεκαετίες έρευνας, ο Καλύβας ανέπτυξε την «υπόθεση του εθισμού του γλουταμικού», είπε ο Kruyer.

Σύμφωνα με αυτή την υπόθεση, πάρα πολύ γλουταμικό μπορεί να προκαλέσει στους νευρώνες μας να πυροδοτούνται συνεχώς ως απόκριση σε περιβαλλοντικά ερεθίσματα που προκαλούνται από φάρμακα. Αυτή η συνεχής φωτιά ωθεί την επικοινωνία μεταξύ των κυττάρων σε υπερένταση και προωθεί τη συμπεριφορά εθισμού στα ναρκωτικά και την υποτροπή.

Ο Καλύβας και ο Kruyer διαπίστωσαν ότι τα αστροκύτταρα μπορούν να επιβραδύνουν την υπερδραστήρια επικοινωνία.

Τα αστροκύτταρα είναι σαν ένα φρένο σε ένα αυτοκίνητο και τα πατάτε για να σταματήσετε το σήμα γλουταμικού.»

Anna Kruyer, Ph.D., Department of Neuroscience, MUSC

Πώς ακριβώς όμως το κάνουν αυτό;

Για να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα καθιερωμένο μοντέλο υποτροπής ηρωίνης. Στο μοντέλο, οι αρουραίοι μαθαίνουν πρώτα να αυτοχορηγούν ηρωίνη πατώντας έναν μοχλό. Αφού πιέσουν το μοχλό, λαμβάνουν το φάρμακο μαζί με φωτεινά και ηχητικά σήματα, έτσι ώστε οι αρουραίοι να μπορούν να συσχετίσουν τα σήματα με το φάρμακο. Στη συνέχεια, το σήμα και το φάρμακο αφαιρούνται, μιμούμενοι την απόσυρση. Τελικά στα ζώα δίνεται ξανά πρόσβαση στο σήμα και το πάτημα του μοχλού είναι ένα μέτρο εθισμού στα ναρκωτικά και υποτροπής.

Χρησιμοποιώντας αυτή την προσέγγιση, οι Kruyer και Kaliva βρήκαν ότι τα αστροκύτταρα προσαρμόζονται με δύο τρόπους για να μειώσουν τον εθισμό στα ναρκωτικά κατά τη διάρκεια της απόσυρσης. Μια οικογένεια αστροκυττάρων κινείται πιο κοντά στους νευρώνες και εκτρέπει το γλουταμικό μακριά από τη σύναψη, μειώνοντας την επικοινωνία μεταξύ των νευρώνων. Μια άλλη οικογένεια αυξάνει την έκφραση του μεταφορέα γλουταμικού GLT-1, ο οποίος απορροφά περίσσεια γλουταμικού. Και στις δύο περιπτώσεις, τα αστροκύτταρα επιβραδύνουν την επικοινωνία των νευρώνων κατά την απόσυρση.

Ωστόσο, λιγότερα αστροκύτταρα ήταν διαθέσιμα για αυτή τη λειτουργία πέδησης κατά τη φάση της υποτροπής και βρίσκονταν πιο μακριά από τους νευρώνες. Χρησιμοποιώντας ειδική χημική τεχνολογία, ο Kruyer και ο Kaliva κατάφεραν να ενεργοποιήσουν και να απενεργοποιήσουν τα αστροκύτταρα για να αλλάξουν τη συμπεριφορά τους, δείχνοντας ότι αυτά τα κύτταρα σε σχήμα αστεριού παίζουν σημαντικό ρόλο.

«Όταν τα αστροκύτταρα περιβάλλουν νευρώνες», εξήγησε ο Kruyer, «ουσιαστικά απορροφούν το γλουταμινικό και κλείνουν αυτή τη σύναψη», είπε. «Αλλά όταν αποσύρονται από τους νευρώνες, είναι σαν να έχεις χάσει τα φρένα».

Αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν να παρέχουν νέες γνώσεις σχετικά με τον τρόπο πρόληψης των υποτροπών.

«Επειδή τα αστροκύτταρα υφίστανται δύο προσαρμογές στον φυσιολογικό εγκέφαλο για να καταστείλουν την υποτροπή, πιστεύουμε ότι θα μπορούσαν να είναι ένας πολύτιμος κυτταρικός στόχος για την ανάπτυξη θεραπευτικών μεθόδων για την καταπολέμηση της υποτροπής σε διαταραχές χρήσης ουσιών», είπε ο Kruyer.

Προηγούμενες κλινικές μελέτες έχουν δείξει ότι η μείωση του γλουταμικού από μόνη της δεν αρκεί για την πρόληψη της υποτροπής στους ανθρώπους. Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν την πιθανότητα ότι η συνδυαστική θεραπεία που όχι μόνο μειώνει τα επίπεδα γλουταμικού αλλά και ενισχύει την επίδραση πέδησης των αστροκυττάρων μπορεί να είναι πιο επιτυχημένη και δικαιολογεί περαιτέρω έρευνα.

«Ιστορικά, οι νευρώνες έχουν λάβει τη μεγαλύτερη προσοχή όταν πρόκειται για παθολογία συμπεριφοράς», είπε ο Kruyer. «Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι πρέπει να δούμε το νευρικό σύστημα πιο ολιστικά και να θεωρήσουμε ότι οι κυτταρικοί τύποι εκτός από τους νευρώνες μπορούν να επηρεάσουν τη συμπεριφορά και μπορεί να είναι το κλειδί για τη θεραπεία της υποτροπής».

Για να δημιουργήσει το έδαφος για νέες θεραπείες που βασίζονται σε αστροκύτταρα, το Kalivas Lab προσπαθεί να εντοπίσει πιθανούς στόχους γονιδίων.

«Πολλά γονίδια εκφράζονται σε αστροκύτταρα που δεν εκφράζονται σε άλλα εγκεφαλικά κύτταρα, συμπεριλαμβανομένων των νευρώνων», είπε ο Καλύβας. "Εάν κατανοήσουμε ποια από αυτά τα γονίδια είναι κρίσιμα για τη ρύθμιση της υποτροπής των αστροκυττάρων, μπορούμε να αναπτύξουμε φάρμακα που αυξάνουν επιλεκτικά την ικανότητα των αστροκυττάρων να αναστέλλουν την υποτροπή. Αυτός είναι ένας κλάδος της ενεργούς έρευνας στο εργαστήριό μας και έχουμε εντοπίσει μερικά επιλεκτικά αστροκύτταρα γονιδιακά προϊόντα που θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως στόχοι στη θεραπεία διαταραχών χρήσης ουσιών."

Πηγή:

Ιατρικό Πανεπιστήμιο της Νότιας Καρολίνας

Αναφορά:

Kruyer, Α., et al. (2022) Η πλαστικότητα σε υποπληθυσμούς αστροκυττάρων ρυθμίζει την υποτροπή της ηρωίνης. Επιστημονικές εξελίξεις. doi.org/10.1126/sciadv.abo7044.

.