В выпуске журнала Journal of Neuroscience от 28 октября 2020 г. исследователи из Медицинского университета Южной Каролины и Национального института здоровья описывают, как напоминания об употреблении наркотиков могут изменить определенные клетки мозга, ответственные за мотивацию, увеличивая желание искать наркотики. Связи между этими и другими клетками мозга укрепляются, потому что дендритные шипы, части клеток мозга, которые получают сообщения от других нейронов, расширяются в ответ на межклеточную связь между молекулами в головном мозге. Эта улучшенная связь усиливает побуждение к употреблению наркотиков, повышая вероятность рецидива. Понимание этого пути коммуникации может привести к более целенаправленному лечению от наркозависимости.
Исследование проводил профессор кафедры нейробиологии MUSC Питер В. Каливас, Ph.D., и доцент Констанца Гарсия-Келлер, Ph.D., кто работает в лаборатории Каливаса.
В течение десятилетий лаборатория Каливаса изучала механизмы, лежащие в основе наркозависимости. В предыдущих исследованиях Каливас и его команда показали, что увеличение размера этих шипов коррелирует с тем, насколько животное будет работать с наркотиками, такими как кокаин. Интересно, что эти шипы увеличиваются в ответ на сигналы, посылаемые не от других нейронов, а из внеклеточного матрикса, который окружает эти клетки. Они обнаружили, что эти сигналы извне клеток мозга приводят к внутренним изменениям в нейронах, изменяя их связи с другими нейронами.
"Ключевой вывод заключается в том, что увеличение шипов необходимо и вызвано сигналами, которые связаны с наркотиками, вызывающими привыкание, а не сигналами, связанными с естественными вознаграждениями," объяснил Каливас.
Это важное различие, потому что оно означает, что можно разработать методы лечения, снижающие тягу к наркотикам, не лишая пациентов приятных переживаний.
С помощью конфокальной микроскопии высокого разрешения исследователи смогли получить изображения мелких деталей нейронов в прилежащем ядре мозга, области, которая была вовлечена в развитие наркозависимости. Они могли видеть, как изменяются шипы в разных условиях, и даже могли визуализировать сигнальные молекулы внутри клеток, которые приводили к увеличению размера шипов.
Одна из этих молекул в нейронах – киназа фокальной адгезии (FAK). Когда Каливас и его команда подавили этот белок с помощью лекарства, животные не стали искать кокаин при воздействии напоминания о наркотике. Кроме того, они показали, что модификации этой киназы и актин-связывающего белка кофилина приводят к увеличению позвоночника и усилению связей в определенном типе клеток в головном мозге, известном как шиповатые нейроны со средним D1 – нейронами в прилежащем ядре, которые мотивируют поведение.
"На самом деле в прилежащем ядре есть две группы клеток. Один мотивирует, а другой тормозит поведение," сказал Каливас. "Наше исследование показало, что этот сигнал проходит через группу клеток, которая способствует мотивирующему поведению, а не только через группу клеток, которая отвечает за подавление поведения."
Другими словами, кокаин изменяет структуру и функции мозга, особенно в шиповатых нейронах со средним уровнем D1, чтобы побудить животное искать больше кокаина.
Лучшее понимание того, как напоминания о лекарствах изменяют структуру нейронов, изменяя сигналы мозга, будет иметь решающее значение для разработки эффективных методов лечения, позволяющих избежать рецидива.
"Долгосрочная цель – разработать методы лечения, которые помогут предотвратить или уменьшить этот рецидив, который случается у людей, которые пытаются выздороветь," сказал Гарсия-Келлер. "Однако нам сначала нужно лучше понять сигнальную систему, прежде чем мы будем разрабатывать новые фармакологические методы лечения."