Žvaigždės formos smegenų ląstelės gali išjungti neuronus, susijusius su heroino atkryčiu

Žvaigždės formos smegenų ląstelės gali išjungti neuronus, susijusius su heroino atkryčiu

Pietų Karolinos medicinos universiteto (MUSC) neuromokslininkai žurnale Science Advances praneša, kad žvaigždės formos smegenų ląstelės, vadinamos astrocitais, gali „išjungti“ neuronus, susijusius su heroino atkryčiu. Su narkotikais susiję signalai aplinkoje gali padidinti norą ieškoti narkotikų ir sukelti atkrytį. Šiame straipsnyje komanda, kuriai vadovavo daktaras Peteris Kalivas ir Ph.D. Ana Kruyer, abu iš Neurologijos katedros, ištyrė, kaip astrocitai sąveikauja su neuronais ir ar astrocitai atlieka svarbų vaidmenį reguliuojant atsaką į vaistų signalus.

Kai išmokstame važiuoti dviračiu ar sprendžiame matematikos uždavinį, mūsų smegenų pasiuntinių ląstelės, vadinamos neuronais, užmezga ryšius, leidžiančius joms geriau bendrauti, todėl kitą kartą mums lengviau atlikti tą pačią užduotį. Tas pats nutinka, kai išmokstame susieti malonumą su kenksmingomis medžiagomis, pavyzdžiui, narkotikais. Neuronai siunčia vienas kitam galingas žinutes, motyvuodami mus nuolat prie jų sugrįžti.

Ryšį tarp neuronų kontroliuoja įvairios ląstelės, ypač žvaigždės formos ląstelių, vadinamų astrocitais, grupė. Astrocitai supa mūsų neuronus ir veikia kaip šviesoforai, reguliuojantys ląstelių ryšį, ypač esant priklausomybei.

Kitas svarbus priklausomybės ir atkryčio veiksnys yra cheminis pasiuntinys glutamatas. Glutamatas stimuliuoja neuronus, todėl jie siunčia elektrinius signalus, kad galėtų bendrauti vienas su kitu. Kalivas laboratorija padėjo nustatyti glutamato svarbą. Per dešimtmečius trukusius tyrimus Kalivas sukūrė „priklausomybės glutamato hipotezę“, - sakė Kruyeris.

Remiantis šia hipoteze, per daug glutamato mūsų neuronai gali nuolat užsidegti reaguodami į vaistų sukeltus aplinkos dirgiklius. Šis nuolatinis gaisras skatina ryšį tarp ląstelių pernelyg intensyviai ir skatina priklausomybę nuo narkotikų bei atkrytį.

Kalivas ir Kruyer nustatė, kad astrocitai gali sulėtinti pernelyg aktyvų bendravimą.

Astrocitai yra kaip automobilio stabdys, ir jūs juos nuspaudėte, kad sustabdytumėte glutamato signalą.

Anna Kruyer, mokslų daktarė, MUSC Neurologijos katedra

Bet kaip tiksliai jie tai daro?

Norėdami atsakyti į šį klausimą, mokslininkai naudojo nusistovėjusį heroino atkryčio modelį. Modelyje žiurkės pirmiausia išmoksta savarankiškai leisti heroiną paspausdamos svirtelę. Paspaudę svirtelę, jie gauna vaistą kartu su šviesos ir garso signalais, kad žiurkės galėtų susieti signalus su vaistu. Tada signalas ir vaistas pašalinami, imituojant pasitraukimą. Galiausiai gyvūnams vėl suteikiama prieiga prie signalo, o svirties paspaudimas yra priklausomybės nuo narkotikų ir atkryčio matas.

Naudodamiesi šiuo metodu, Kruyeris ir Kalivasas nustatė, kad astrocitai prisitaiko dviem būdais, kad sumažintų priklausomybę nuo narkotikų abstinencijos metu. Astrocitų šeima priartėja prie neuronų ir nukreipia glutamatą nuo sinapsės, sumažindama ryšį tarp neuronų. Kita šeima padidina glutamato transporterio GLT-1 ekspresiją, kuri sugeria glutamato perteklių. Abiem atvejais astrocitai sulėtina neuronų ryšį pasitraukimo metu.

Tačiau atkryčio fazės metu šiai stabdymo funkcijai buvo prieinama mažiau astrocitų ir jie buvo toliau nuo neuronų. Naudodami specialią cheminę technologiją, Kruyeris ir Kalivas sugebėjo įjungti ir išjungti astrocitus, kad pakeistų jų elgesį, parodydami, kad šios žvaigždės formos ląstelės atlieka svarbų vaidmenį.

"Kai astrocitai supa neuronus, - paaiškino Kruyer, - jie iš esmės sugeria glutamatą ir uždaro tą sinapsę", - sakė ji. "Tačiau kai jie pasitraukia iš neuronų, atrodo, kad praradote stabdžius."

Šios išvados gali suteikti naujų įžvalgų, kaip išvengti atkryčių.

„Kadangi astrocitai normaliose smegenyse patiria du prisitaikymus, kad slopintų atkrytį, manome, kad jie gali būti vertingas ląstelių taikinys kuriant terapines priemones, skirtas kovoti su medžiagų vartojimo sutrikimų atkryčiais“, - sakė Kruyeris.

Ankstesni klinikiniai tyrimai parodė, kad vien glutamato mažinimo nepakanka, kad būtų išvengta atkryčio žmonėms. Šie rezultatai rodo, kad kombinuota terapija, kuri ne tik sumažina glutamato kiekį, bet ir sustiprina astrocitų stabdymą, gali būti sėkmingesnė ir reikalauja tolesnio tyrimo.

„Istoriškai neuronams buvo skiriamas didžiausias dėmesys, kai kalbama apie elgesio patologiją“, - sakė Kruyeris. "Mūsų rezultatai rodo, kad turime žiūrėti į nervų sistemą visapusiškiau ir atsižvelgti į tai, kad kitų tipų ląstelės, išskyrus neuronus, gali turėti įtakos elgesiui ir gali būti labai svarbios gydant atkrytį."

Kad būtų sukurtos naujos astrocitų terapijos, Kalivas laboratorija bando nustatyti galimus genų taikinius.

"Daugelis genų yra išreikšti astrocituose, kurie nėra išreikšti kitose smegenų ląstelėse, įskaitant neuronus", - sakė Kalivas. "Jei suprasime, kurie iš šių genų yra labai svarbūs astrocitų atkryčio reguliavimui, galime sukurti vaistus, kurie selektyviai padidina astrocitų gebėjimą slopinti atkrytį. Tai yra mūsų laboratorijoje atliekamų aktyvių tyrimų sritis, ir mes nustatėme keletą astrocitams selektyvių genų produktų, kurie galėtų būti taikiniai gydant medžiagų vartojimo sutrikimus.

Šaltinis:

Pietų Karolinos medicinos universitetas

Nuoroda:

Kruyer, A. ir kt. (2022) Astrocitų subpopuliacijų plastiškumas reguliuoja heroino atkrytį. Mokslo pažanga. doi.org/10.1126/sciadv.abo7044.

.