Zvaigznes formas smadzeņu šūnas var izslēgt” neironus, kas iesaistīti heroīna recidīvā

Zvaigznes formas smadzeņu šūnas var izslēgt” neironus, kas iesaistīti heroīna recidīvā

Dienvidkarolīnas Medicīnas universitātes (MUSC) neirozinātnieki žurnālā Science Advances ziņo, ka zvaigžņu formas smadzeņu šūnas, ko sauc par astrocītiem, var "izslēgt" neironus, kas iesaistīti heroīna recidīvā. Ar narkotikām saistītās norādes vidē var palielināt vēlmi meklēt narkotikas un izraisīt recidīvu. Šajā rakstā komanda, kuru vadīja doktors Pīters Kalivass un doktore Anna Kruyere, abi no Neirozinātnes katedras, pārbaudīja, kā astrocīti mijiedarbojas ar neironiem un vai astrocītiem ir svarīga loma, regulējot reakciju uz narkotiku norādēm.

Kad mēs mācāmies braukt ar velosipēdu vai risinām matemātikas uzdevumu, mūsu smadzeņu kurjeršūnas, ko sauc par neironiem, veido savienojumus, kas ļauj tiem labāk sazināties, atvieglojot to pašu uzdevumu izpildi nākamreiz. Tas pats notiek, kad mēs mācāmies saistīt baudu ar kaitīgām vielām, piemēram, narkotikām. Neironi sūta viens otram spēcīgus ziņojumus, motivējot mūs turpināt atgriezties pie tiem.

Saziņu starp neironiem kontrolē dažādas šūnas, jo īpaši zvaigžņu formas šūnu grupa, ko sauc par astrocītiem. Astrocīti ieskauj mūsu neironus un darbojas kā luksofori, regulējot saziņu starp šūnām, īpaši atkarību izraisošā uzvedībā.

Vēl viens svarīgs atkarības un recidīva faktors ir ķīmiskais vēstnesis glutamāts. Glutamāts stimulē neironus, liekot tiem sūtīt elektriskos signālus, lai sazinātos viens ar otru. Kalivas laboratorija palīdzēja noskaidrot glutamāta nozīmi. Gadu desmitiem ilgušu pētījumu laikā Kalivas ir izstrādājis "atkarības glutamāta hipotēzi", sacīja Kruyer.

Saskaņā ar šo hipotēzi pārāk daudz glutamāta var izraisīt mūsu neironu nepārtrauktu darbību, reaģējot uz narkotiku izraisītiem vides stimuliem. Šis pastāvīgais ugunsgrēks nospiež komunikāciju starp šūnām pārspīlēti un veicina narkotiku atkarību un recidīvu.

Kalivas un Kruyer atklāja, ka astrocīti var palēnināt pārmērīgu komunikāciju.

Astrocīti ir kā bremzes automašīnā, un jūs tos pieliekat, lai apturētu glutamāta signālu.

Anna Kruyer, Ph.D., Neiroloģijas nodaļa, MUSC

Bet kā tieši viņi to dara?

Lai atbildētu uz šo jautājumu, pētnieki izmantoja izveidoto heroīna recidīva modeli. Modelī žurkas vispirms iemācās pašam ievadīt heroīnu, nospiežot sviru. Pēc sviras nospiešanas viņi saņem zāles kopā ar gaismas un skaņas signāliem, lai žurkas varētu saistīt signālus ar narkotiku. Pēc tam signāls un zāles tiek noņemtas, atdarinot izņemšanu. Galu galā dzīvniekiem atkal tiek nodrošināta piekļuve signālam, un sviras nospiešana ir narkotiku atkarības un recidīva mērs.

Izmantojot šo pieeju, Kruyer un Kalivas atklāja, ka astrocīti pielāgojas divos veidos, lai samazinātu atkarību no narkotikām abstinences laikā. Astrocītu ģimene tuvojas neironiem un novirza glutamātu prom no sinapses, samazinot saziņu starp neironiem. Cita ģimene palielina glutamāta transportētāja GLT-1 ekspresiju, kas uzņem glutamāta pārpalikumu. Abos gadījumos astrocīti palēnina neironu komunikāciju izņemšanas laikā.

Tomēr recidīva fāzē šai bremzēšanas funkcijai bija pieejams mazāk astrocītu, un tie atradās tālāk no neironiem. Izmantojot īpašu ķīmisko tehnoloģiju, Kruyer un Kalivas spēja ieslēgt un izslēgt astrocītus, lai mainītu to uzvedību, parādot, ka šīm zvaigžņveida šūnām ir svarīga loma.

"Kad astrocīti ieskauj neironus," paskaidroja Kruyer, "tie būtībā iesūc glutamātu un aizver šo sinapsi," viņa teica. "Bet, kad viņi atkāpjas no neironiem, šķiet, ka esat pazaudējis bremzes."

Šie atklājumi varētu sniegt jaunu ieskatu par to, kā novērst recidīvus.

"Tā kā astrocīti tiek pakļauti diviem pielāgojumiem normālās smadzenēs, lai nomāktu recidīvu, mēs uzskatām, ka tie varētu būt vērtīgs šūnu mērķis, lai izstrādātu terapiju, lai cīnītos ar vielu lietošanas traucējumu recidīviem," sacīja Kruyer.

Iepriekšējie klīniskie pētījumi liecina, ka ar glutamāta samazināšanu vien nepietiek, lai novērstu recidīvu cilvēkiem. Šie rezultāti liecina par iespēju, ka kombinētā terapija, kas ne tikai pazemina glutamāta līmeni, bet arī uzlabo astrocītu bremzēšanas efektu, var būt veiksmīgāka un prasa turpmāku izmeklēšanu.

"Vēsturiski neironiem ir pievērsta vislielākā uzmanība, kad runa ir par uzvedības patoloģiju," sacīja Krujers. "Mūsu rezultāti liecina, ka mums nervu sistēma ir jāaplūko holistiskāk un jāapsver, ka šūnu veidi, kas nav neironi, var ietekmēt uzvedību un var būt atslēga recidīva ārstēšanā."

Lai izveidotu pamatu jaunām uz astrocītiem balstītām terapijām, Kalivas laboratorija mēģina identificēt iespējamos gēnu mērķus.

"Daudzi gēni tiek ekspresēti astrocītos, kas nav izteikti citās smadzeņu šūnās, tostarp neironos," sacīja Kalivass. "Ja mēs saprotam, kuri no šiem gēniem ir kritiski astrocītu recidīvu regulēšanai, mēs varam izstrādāt zāles, kas selektīvi palielina astrocītu spēju inhibēt recidīvu. Šī ir mūsu laboratorijas aktīvās pētniecības nozare, un mēs esam identificējuši dažus astrocītu selektīvus gēnu produktus, kas varētu kalpot kā mērķi vielu lietošanas traucējumu ārstēšanā.

Avots:

Dienvidkarolīnas Medicīnas universitāte

Atsauce:

Kruyer, A., et al. (2022) Plastiskums astrocītu apakšpopulācijās regulē heroīna recidīvu. Zinātnes sasniegumi. doi.org/10.1126/sciadv.abo7044.

.