Zvezdaste možganske celice lahko izklopijo nevrone, ki sodelujejo pri ponovitvi heroina

Zvezdaste možganske celice lahko izklopijo nevrone, ki sodelujejo pri ponovitvi heroina

Nevroznanstveniki z Medicinske univerze v Južni Karolini (MUSC) poročajo v Science Advances, da lahko možganske celice v obliki zvezde, imenovane astrociti, "izklopijo" nevrone, ki so vključeni v ponovitev heroina. Znaki v okolju, povezani z drogami, lahko povečajo željo po iskanju drog in povzročijo ponovitev. V tem članku je skupina pod vodstvom dr. Petra Kalivasa in dr. Anne Kruyer, oba z Oddelka za nevroznanost, preučila, kako astrociti sodelujejo z nevroni in ali imajo astrociti pomembno vlogo pri uravnavanju odziva na znake drog.

Ko se učimo voziti kolo ali rešujemo matematično nalogo, sporočilne celice v naših možganih, imenovane nevroni, vzpostavijo povezave, ki jim omogočajo boljšo komunikacijo, kar nam olajša naslednjič dokončanje iste naloge. Enako se zgodi, ko se naučimo užitek povezovati s škodljivimi snovmi, kot so droge. Nevroni drug drugemu pošiljajo močna sporočila in nas motivirajo, da se k njim vedno znova vračamo.

Komunikacijo med nevroni nadzirajo različne celice, zlasti skupina zvezdastih celic, imenovanih astrociti. Astrociti obdajajo naše nevrone in delujejo kot semaforji, ki uravnavajo komunikacijo med celicami, zlasti pri zasvojenem vedenju.

Drug pomemben dejavnik pri zasvojenosti in ponovitvi je kemični glasnik glutamat. Glutamat stimulira nevrone, zaradi česar pošiljajo električne signale za medsebojno komunikacijo. Laboratorij Kalivas je bil ključnega pomena pri ugotavljanju pomena glutamata. Skozi desetletja raziskav je Kalivas razvil "glutamatno hipotezo zasvojenosti", je dejal Kruyer.

V skladu s to hipotezo lahko preveč glutamata povzroči, da se naši nevroni nenehno sprožijo kot odgovor na okoljske dražljaje, ki jih povzročajo zdravila. Ta nenehni ogenj pospešuje komunikacijo med celicami in spodbuja zasvojenost z drogami in ponovitev bolezni.

Kalivas in Kruyer sta ugotovila, da lahko astrociti upočasnijo prekomerno komunikacijo.

Astrociti so kot zavore v avtomobilu in jih uporabite, da zaustavite signal glutamata.

Anna Kruyer, dr., Oddelek za nevroznanost, MUSC

Toda kako točno to počnejo?

Za odgovor na to vprašanje so raziskovalci uporabili uveljavljen model ponovitve heroina. V modelu se podgane najprej naučijo same dajati heroin s pritiskom na ročico. Po pritisku na ročico sprejmejo zdravilo skupaj s svetlobnimi in zvočnimi signali, tako da lahko podgane signale povežejo z zdravilom. Nato se signal in zdravilo odstranita, kar posnema odtegnitev. Sčasoma imajo živali spet dostop do signala in pritisk na ročico je merilo zasvojenosti z drogami in ponovitve.

S tem pristopom sta Kruyer in Kalivas ugotovila, da se astrociti prilagodijo na dva načina za zmanjšanje odvisnosti od drog med odtegnitvijo. Družina astrocitov se približa nevronom in preusmeri glutamat stran od sinapse, kar zmanjša komunikacijo med nevroni. Druga družina poveča izražanje transporterja glutamata GLT-1, ki zavzame presežek glutamata. V obeh primerih astrociti med umikom upočasnijo nevronsko komunikacijo.

Vendar pa je bilo za to zavorno funkcijo med fazo ponovitve na voljo manj astrocitov in so bili nameščeni dlje od nevronov. Z uporabo posebne kemične tehnologije sta Kruyer in Kalivas lahko vklopila in izklopila astrocite, da bi spremenila njihovo vedenje, kar je pokazalo, da imajo te celice v obliki zvezde pomembno vlogo.

"Ko astrociti obkrožajo nevrone," je pojasnil Kruyer, "v bistvu posrkajo glutamat in zaprejo to sinapso," je dejala. "Toda ko se umaknejo iz nevronov, je, kot da ste izgubili zavore."

Te ugotovitve bi lahko zagotovile nov vpogled v to, kako preprečiti ponovitve.

"Ker so astrociti podvrženi dvema prilagoditvama v normalnih možganih za zatiranje ponovitve, menimo, da bi lahko bili dragocena celična tarča za razvoj terapevtikov za boj proti ponovitvi motenj pri uživanju substanc," je dejal Kruyer.

Prejšnje klinične študije so pokazale, da samo zmanjšanje glutamata ni dovolj za preprečitev ponovitve bolezni pri ljudeh. Ti rezultati kažejo na možnost, da je lahko kombinirana terapija, ki ne le zniža ravni glutamata, ampak tudi poveča zavorni učinek astrocitov, uspešnejša in zahteva nadaljnje preiskave.

"Zgodovinsko gledano so nevroni prejeli največ pozornosti, ko gre za vedenjsko patologijo," je dejal Kruyer. "Naši rezultati kažejo, da moramo na živčni sistem gledati bolj celostno in upoštevati, da lahko vrste celic, razen nevronov, vplivajo na vedenje in so lahko ključne za zdravljenje ponovitve."

Da bi pripravili temelje za nove terapije, ki temeljijo na astrocitih, poskuša laboratorij Kalivas prepoznati potencialne genske tarče.

"Številni geni so izraženi v astrocitih, ki niso izraženi v drugih možganskih celicah, vključno z nevroni," je dejal Kalivas. "Če razumemo, kateri od teh genov je kritičen za regulacijo ponovitve astrocitov, lahko razvijemo zdravila, ki selektivno povečajo sposobnost astrocitov, da zavirajo ponovitev bolezni. To je veja aktivnih raziskav v našem laboratoriju in identificirali smo nekaj genskih produktov, selektivnih za astrocite, ki bi lahko služili kot tarče pri zdravljenju motenj uživanja substanc."

Vir:

Medicinska univerza v Južni Karolini

Referenca:

Kruyer, A., et al. (2022) Plastičnost v subpopulacijah astrocitov uravnava ponovitev heroina. Znanstveni napredek. doi.org/10.1126/sciadv.abo7044.

.