Moždane stanice u obliku zvijezde mogu isključiti neurone koji su uključeni u recidiv heroina

Moždane stanice u obliku zvijezde mogu isključiti neurone koji su uključeni u recidiv heroina

Neuroznanstvenici s Medicinskog sveučilišta u Južnoj Karolini (MUSC) izvješćuju u Science Advances da moždane stanice u obliku zvijezde zvane astrociti mogu "isključiti" neurone uključene u recidiv heroina. Znakovi u okolini povezani s drogom mogu povećati želju za traženjem droge i dovesti do povratka. U ovom je članku tim predvođen dr. Peterom Kalivasom i dr. Annom Kruyer, oboje s Odjela za neuroznanost, ispitao kako astrociti stupaju u interakciju s neuronima i igraju li astrociti važnu ulogu u regulaciji odgovora na lijekove.

Kada učimo voziti bicikl ili rješavamo matematički zadatak, glasničke stanice u našem mozgu koje se nazivaju neuroni uspostavljaju veze koje im omogućuju bolju komunikaciju, što nam olakšava da sljedeći put izvršimo isti zadatak. Ista stvar se događa kada naučimo povezivati ​​zadovoljstvo sa štetnim tvarima poput droga. Neuroni šalju snažne poruke jedni drugima, motivirajući nas da im se stalno vraćamo.

Komunikaciju između neurona kontroliraju različite stanice, posebice skupina stanica u obliku zvijezde zvanih astrociti. Astrociti okružuju naše neurone i ponašaju se kao semafori, regulirajući komunikaciju među stanicama, osobito kod ovisničkog ponašanja.

Još jedan važan čimbenik u ovisnosti i recidivu je kemijski glasnik glutamat. Glutamat stimulira neurone, tjerajući ih da šalju električne signale kako bi međusobno komunicirali. Laboratorij Kalivas bio je ključan u utvrđivanju važnosti glutamata. Kroz desetljeća istraživanja Kalivas je razvio "glutamatnu hipotezu ovisnosti", rekao je Kruyer.

Prema ovoj hipotezi, previše glutamata može uzrokovati stalno paljenje naših neurona kao odgovor na podražaje iz okoline izazvane lijekovima. Ova stalna vatra ubrzava komunikaciju između stanica i potiče ovisnost o drogama i povratak.

Kalivas i Kruyer otkrili su da astrociti mogu usporiti pretjeranu komunikaciju.

Astrociti su poput kočnice u automobilu i aktivirate ih kako biste zaustavili signal glutamata.”

Anna Kruyer, Ph.D., Odjel za neuroznanost, MUSC

Ali kako to točno rade?

Kako bi odgovorili na ovo pitanje, istraživači su koristili utvrđeni model recidiva heroina. U modelu štakori prvo nauče sami davati heroin pritiskom na polugu. Nakon pritiska na polugu, primaju lijek uz svjetlosne i zvučne signale kako bi štakori mogli povezati signale s lijekom. Zatim se signal i lijek uklanjaju, oponašajući povlačenje. Na kraju se životinjama ponovno omogući pristup signalu, a pritisak na polugu je mjera ovisnosti o drogama i recidiva.

Koristeći ovaj pristup, Kruyer i Kalivas otkrili su da se astrociti prilagođavaju na dva načina kako bi smanjili ovisnost o drogama tijekom odvikavanja. Obitelj astrocita približava se neuronima i odvraća glutamat od sinapse, smanjujući komunikaciju između neurona. Druga obitelj povećava ekspresiju transportera glutamata GLT-1, koji preuzima višak glutamata. U oba slučaja, astrociti usporavaju neuronsku komunikaciju tijekom povlačenja.

Međutim, manje je astrocita bilo dostupno za ovu funkciju kočenja tijekom faze relapsa i bili su smješteni dalje od neurona. Koristeći posebnu kemijsku tehnologiju, Kruyer i Kalivas uspjeli su uključiti i isključiti astrocite kako bi promijenili njihovo ponašanje, pokazujući da te stanice u obliku zvijezde igraju važnu ulogu.

"Kada astrociti okružuju neurone", objasnila je Kruyer, "oni u biti usisavaju glutamat i zatvaraju tu sinapsu", rekla je. "Ali kada se povuku iz neurona, to je kao da ste izgubili kočnice."

Ova bi otkrića mogla pružiti nove uvide u to kako spriječiti recidive.

"Budući da astrociti prolaze dvije prilagodbe u normalnom mozgu kako bi suzbili recidiv, vjerujemo da bi mogli biti vrijedna stanična meta za razvoj terapeutika za borbu protiv recidiva kod poremećaja ovisnosti o drogama", rekao je Kruyer.

Prethodne kliničke studije pokazale su da samo smanjenje glutamata nije dovoljno za sprječavanje recidiva kod ljudi. Ovi rezultati upućuju na mogućnost da kombinirana terapija koja ne samo da snižava razine glutamata, već i pojačava učinak kočenja astrocita može biti uspješnija i zahtijeva daljnje istraživanje.

"Povijesno gledano, neuroni su dobivali najviše pažnje kada je u pitanju patologija ponašanja", rekao je Kruyer. "Naši rezultati pokazuju da trebamo gledati na živčani sustav holističkije i uzeti u obzir da tipovi stanica osim neurona mogu utjecati na ponašanje i mogu biti ključni za liječenje recidiva."

Kako bi pripremio pozornicu za nove terapije temeljene na astrocitima, Kalivas Lab pokušava identificirati potencijalne mete gena.

"Mnogi geni su izraženi u astrocitima koji nisu izraženi u drugim moždanim stanicama, uključujući neurone", rekao je Kalivas. "Ako razumijemo koji su od ovih gena ključni za astrocitnu regulaciju relapsa, možemo razviti lijekove koji selektivno povećavaju sposobnost astrocita da inhibiraju relaps. Ovo je grana aktivnog istraživanja u našem laboratoriju i identificirali smo nekoliko genskih proizvoda selektivnih za astrocite koji bi mogli poslužiti kao mete u liječenju poremećaja ovisnosti o supstancama."

Izvor:

Medicinsko sveučilište Južne Karoline

Referenca:

Kruyer, A., et al. (2022) Plastičnost u subpopulacijama astrocita regulira recidiv heroina. Znanstveni napredak. doi.org/10.1126/sciadv.abo7044.

.