Mozgové bunky v tvare hviezdy dokážu vypnúť neuróny zapojené do relapsu heroínu

Mozgové bunky v tvare hviezdy dokážu vypnúť neuróny zapojené do relapsu heroínu

Neurovedci z Lekárskej univerzity v Južnej Karolíne (MUSC) v časopise Science Advances uvádzajú, že mozgové bunky v tvare hviezdy nazývané astrocyty dokážu „vypnúť“ neuróny zapojené do relapsu heroínu. Náznaky súvisiace s drogami v prostredí môžu zvýšiť nutkanie hľadať drogy a viesť k relapsu. V tomto článku tím vedený Petrom Kalivasom, Ph.D., a Annou Kruyer, Ph.D., obaja z oddelenia neurovied, skúmal, ako astrocyty interagujú s neurónmi a či astrocyty hrajú dôležitú úlohu pri regulácii reakcie na podnety lieku.

Keď sa učíme jazdiť na bicykli alebo riešiť matematický problém, bunky v našom mozgu nazývané neuróny vytvárajú spojenia, ktoré im umožňujú lepšiu komunikáciu, čo nám uľahčí dokončiť rovnakú úlohu nabudúce. To isté sa stane, keď sa naučíme spájať potešenie so škodlivými látkami, ako sú drogy. Neuróny si navzájom posielajú silné správy, ktoré nás motivujú, aby sme sa k nim neustále vracali.

Komunikácia medzi neurónmi je riadená rôznymi bunkami, najmä skupinou buniek v tvare hviezdy nazývaných astrocyty. Astrocyty obklopujú naše neuróny a fungujú ako semafory, ktoré regulujú komunikáciu medzi bunkami, najmä pri návykovom správaní.

Ďalším dôležitým faktorom pri závislosti a recidíve je chemický posol glutamát. Glutamát stimuluje neuróny, čo spôsobuje, že vysielajú elektrické signály na vzájomnú komunikáciu. Laboratórium Kalivas bolo nápomocné pri stanovení dôležitosti glutamátu. Počas desaťročí výskumu Kalivas vyvinul „glutamátovú hypotézu závislosti,“ povedal Kruyer.

Podľa tejto hypotézy môže príliš veľa glutamátu spôsobiť, že naše neuróny sa neustále spúšťajú v reakcii na stimuly prostredia vyvolané liekmi. Tento neustály oheň posúva komunikáciu medzi bunkami na maximum a podporuje návykové správanie a recidívu.

Kalivas a Kruyer zistili, že astrocyty môžu spomaliť nadmerne aktívnu komunikáciu.

Astrocyty sú ako brzda v aute a použijete ich, aby ste zastavili signál glutamátu.“

Anna Kruyer, Ph.D., Katedra neurovied, MUSC

Ale ako presne to robia?

Na zodpovedanie tejto otázky vedci použili zavedený model relapsu heroínu. V modeli sa potkany najskôr naučia sami si podávať heroín stlačením páky. Po stlačení páčky dostanú liek spolu so svetelnými a zvukovými signálmi, aby si potkany mohli signály spojiť s liekom. Potom sa signál a liek odstránia, napodobňujúc abstinenčné príznaky. Nakoniec zvieratá opäť dostanú prístup k signálu a stlačenie páky je mierou drogovej závislosti a relapsu.

Pomocou tohto prístupu Kruyer a Kalivas zistili, že astrocyty sa prispôsobujú dvoma spôsobmi, aby znížili drogovú závislosť počas odvykania. Rodina astrocytov sa približuje k neurónom a odvádza glutamát preč zo synapsie, čím sa znižuje komunikácia medzi neurónmi. Ďalšia rodina zvyšuje expresiu glutamátového transportéra GLT-1, ktorý vychytáva nadbytočný glutamát. V oboch prípadoch astrocyty spomaľujú komunikáciu neurónov počas odvykania.

Avšak pre túto brzdnú funkciu bolo počas fázy relapsu k dispozícii menej astrocytov a boli umiestnené ďalej od neurónov. Kruyer a Kalivas pomocou špeciálnej chemickej technológie dokázali zapínať a vypínať astrocyty, aby zmenili ich správanie, čo ukazuje, že tieto bunky v tvare hviezdy hrajú dôležitú úlohu.

"Keď astrocyty obklopujú neuróny," vysvetlila Kruyer, "v podstate nasajú glutamát a uzavrú túto synapsiu," povedala. "Ale keď sa stiahnu z neurónov, je to, akoby ste stratili brzdu."

Tieto zistenia by mohli poskytnúť nový pohľad na to, ako predchádzať relapsom.

"Pretože astrocyty prechádzajú v normálnom mozgu dvoma adaptáciami na potlačenie relapsu, veríme, že by mohli byť cenným bunkovým cieľom pre vývoj terapeutík na boj proti relapsu porúch spojených s užívaním látok," povedal Kruyer.

Predchádzajúce klinické štúdie ukázali, že zníženie samotného glutamátu nestačí na to, aby sa zabránilo relapsu u ľudí. Tieto výsledky naznačujú možnosť, že kombinovaná terapia, ktorá nielen znižuje hladiny glutamátu, ale tiež zvyšuje brzdný účinok astrocytov, môže byť úspešnejšia a vyžaduje si ďalšie skúmanie.

"Historicky sa neurónom venovala najväčšia pozornosť, pokiaľ ide o behaviorálnu patológiu," povedal Kruyer. "Naše výsledky ukazujú, že sa musíme pozerať na nervový systém holistickejšie a zvážiť, že iné typy buniek ako neuróny môžu ovplyvniť správanie a môžu byť kľúčom k liečbe relapsu."

Aby pripravil pôdu pre nové terapie založené na astrocytoch, Kalivas Lab sa snaží identifikovať potenciálne génové ciele.

"Mnohé gény sú exprimované v astrocytoch, ktoré nie sú exprimované v iných mozgových bunkách, vrátane neurónov," povedal Kalivas. "Ak pochopíme, ktoré z týchto génov sú kritické pre reguláciu recidívy astrocytov, môžeme vyvinúť lieky, ktoré selektívne zvyšujú schopnosť astrocytov inhibovať recidívu. Toto je oblasť aktívneho výskumu v našom laboratóriu a identifikovali sme niekoľko génových produktov selektívnych pre astrocyty, ktoré by mohli slúžiť ako ciele pri liečbe porúch súvisiacich s užívaním látok."

Zdroj:

Lekárska univerzita v Južnej Karolíne

Referencia:

Kruyer, A., a kol. (2022) Plasticita v subpopuláciách astrocytov reguluje relaps heroínu. Vedecké pokroky. doi.org/10.1126/sciadv.abo7044.

.