Tähtimäiset aivosolut voivat sammuttaa heroiinin uusiutumiseen osallistuvat hermosolut

Tähtimäiset aivosolut voivat sammuttaa heroiinin uusiutumiseen osallistuvat hermosolut

Etelä-Carolinan lääketieteellisen yliopiston (MUSC) neurotieteilijät raportoivat Science Advancesissa, että tähtimäiset aivosolut, joita kutsutaan astrosyyteiksi, voivat "sammuttaa" heroiinin uusiutumiseen osallistuvat hermosolut. Huumeisiin liittyvät vihjeet ympäristössä voivat lisätä tarvetta etsiä huumeita ja johtaa uusiutumiseen. Tässä artikkelissa ryhmä, jota johtivat Ph.D. Peter Kalivas ja Ph.D. Anna Kruyer (molemmat neurotieteen laitokselta), tutki, kuinka astrosyytit ovat vuorovaikutuksessa hermosolujen kanssa ja onko astrosyyteillä tärkeä rooli säätelemällä vastetta lääkkeiden vihjeisiin.

Kun opimme ajamaan pyörällä tai ratkaisemaan matemaattisen ongelman, aivomme lähettisolut, joita kutsutaan neuroneiksi, muodostavat yhteyksiä, joiden avulla ne voivat kommunikoida paremmin, mikä helpottaa saman tehtävän suorittamista seuraavalla kerralla. Sama tapahtuu, kun opimme yhdistämään nautinnon haitallisiin aineisiin, kuten huumeisiin. Neuronit lähettävät voimakkaita viestejä toisilleen ja motivoivat meitä palaamaan heidän luokseen.

Hermosolujen välistä kommunikaatiota ohjaavat useat solut, erityisesti ryhmä tähtimäisiä soluja, joita kutsutaan astrosyyteiksi. Astrosyytit ympäröivät neuronejamme ja toimivat liikennevaloina, sääteleen solujen välistä kommunikaatiota, erityisesti riippuvuutta aiheuttavassa käyttäytymisessä.

Toinen tärkeä tekijä riippuvuudessa ja uusiutumisessa on kemiallinen sanansaattaja glutamaatti. Glutamaatti stimuloi hermosoluja, jolloin ne lähettävät sähköisiä signaaleja kommunikoidakseen keskenään. Kalivas-laboratorio oli ratkaisevassa asemassa glutamaatin merkityksen selvittämisessä. Vuosikymmeniä kestäneen tutkimuksen avulla Kalivas on kehittänyt "glutamaattihypoteesin riippuvuudesta", Kruyer sanoi.

Tämän hypoteesin mukaan liiallinen glutamaatti voi saada hermosolumme palamaan jatkuvasti vasteena lääkkeiden aiheuttamille ympäristöärsykkeille. Tämä jatkuva tulipalo työntää solujen välisen viestinnän ylikierrokselle ja edistää huumeriippuvuutta ja uusiutumista.

Kalivas ja Kruyer havaitsivat, että astrosyytit voivat hidastaa yliaktiivista viestintää.

Astrosyytit ovat kuin jarrut autossa, ja niitä käytetään pysäyttämään glutamaattisignaali."

Anna Kruyer, Ph.D., Neurotieteen laitos, MUSC

Mutta kuinka he tarkalleen tekevät sen?

Vastatakseen tähän kysymykseen tutkijat käyttivät vakiintunutta heroiinin uusiutumisen mallia. Mallissa rotat oppivat ensin antamaan itse heroiinia painamalla vipua. Vipua painaessaan he saavat lääkkeen valo- ja äänisignaalien ohella, jotta rotat voivat yhdistää signaalit lääkkeeseen. Sitten signaali ja lääke poistetaan, mikä jäljittelee vetäytymistä. Lopulta eläimet saavat taas pääsyn signaaliin, ja vivun painaminen on huumeriippuvuuden ja uusiutumisen mitta.

Käyttämällä tätä lähestymistapaa Kruyer ja Kalivas havaitsivat, että astrosyytit mukautuvat kahdella tavalla vähentääkseen huumeriippuvuutta vieroituksen aikana. Astrosyyttien perhe siirtyy lähemmäksi hermosoluja ja ohjaa glutamaatin pois synapsista, mikä vähentää neuronien välistä kommunikaatiota. Toinen perhe lisää glutamaattikuljettajan GLT-1:n ilmentymistä, joka kuljettaa itseensä ylimääräistä glutamaattia. Molemmissa tapauksissa astrosyytit hidastavat hermosolujen kommunikaatiota vetäytymisen aikana.

Kuitenkin vähemmän astrosyyttejä oli saatavilla tähän jarrutustoimintoon relapsivaiheen aikana ja ne sijaitsivat kauempana hermosoluista. Käyttämällä erityistä kemiallista teknologiaa Kruyer ja Kalivas pystyivät kytkemään astrosyytit päälle ja pois päältä muuttamaan käyttäytymistään, mikä osoittaa, että näillä tähden muotoisilla soluilla on tärkeä rooli.

"Kun astrosyytit ympäröivät hermosoluja", Kruyer selitti, "ne pohjimmiltaan imevät glutamaatin ja sulkevat synapsin", hän sanoi. "Mutta kun ne vetäytyvät hermosoluista, on kuin olisit menettänyt jarrut."

Nämä havainnot voivat tarjota uusia näkemyksiä siitä, kuinka ehkäistä uusiutumista.

"Koska astrosyytit käyvät läpi kaksi sopeutumista normaaleissa aivoissa uusiutumisen estämiseksi, uskomme, että ne voivat olla arvokas solukohde lääkkeiden kehittämisessä päihteiden käytön häiriöiden uusiutumisen torjumiseksi", Kruyer sanoi.

Aiemmat kliiniset tutkimukset ovat osoittaneet, että pelkkä glutamaatin vähentäminen ei riitä estämään uusiutumista ihmisillä. Nämä tulokset viittaavat siihen mahdollisuuteen, että yhdistelmähoito, joka ei ainoastaan ​​alenna glutamaattitasoja, vaan myös lisää astrosyyttien jarrutusvaikutusta, voi olla menestyvämpi ja vaatii lisätutkimuksia.

"Historiallisesti neuronit ovat saaneet eniten huomiota käyttäytymispatologiassa", Kruyer sanoi. "Tuloksemme osoittavat, että meidän on tarkasteltava hermostoa kokonaisvaltaisemmin ja otettava huomioon, että muut solutyypit kuin neuronit voivat vaikuttaa käyttäytymiseen ja voivat olla avainasemassa uusiutumisen hoidossa."

Kalivas Lab yrittää tunnistaa mahdollisia geenikohteita luodakseen vaiheen uusille astrosyyttipohjaisille hoitoille.

"Monet geenit ilmentyvät astrosyyteissä, joita ei ekspressoidu muissa aivosoluissa, mukaan lukien hermosolut", Kalivas sanoi. "Jos ymmärrämme, mitkä näistä geeneistä ovat kriittisiä astrosyyttien uusiutumisen säätelylle, voimme kehittää lääkkeitä, jotka selektiivisesti lisäävät astrosyyttien kykyä estää uusiutumista. Tämä on laboratoriomme aktiivisen tutkimuksen osa, ja olemme tunnistaneet muutamia astrosyyttiselektiivisiä geenituotteita, jotka voisivat toimia kohteina päihteiden käytön häiriöiden hoidossa."

Lähde:

Etelä-Carolinan lääketieteellinen yliopisto

Viite:

Kruyer, A., et ai. (2022) Plastisuus astrosyyttialapopulaatioissa säätelee heroiinin uusiutumista. Tieteelliset edistysaskeleet. doi.org/10.1126/sciadv.abo7044.

.