В основе пристрастия к опиоидным наркотикам может лежать изменение баланса активности двух типов нейронов.
Ежегодно от передозировки наркотиками (в большинстве случаев — опиоидными) умирает более 400 тысяч человек во всем мире. От наркомании в целом страдают сотни миллионов. При этом действительно эффективного средства от этого недуга до сих пор никто не разработал — главным образом из-за недостаточной изученности глубинных биохимического механизмов, которые лежат в основе зависимости.
Ученые из Научно-исследовательского института Скриппса выявили в клетках головного мозга молекулярный процесс, который может отвечать за формирование наркотических пристрастий. Для этого они использовали новую технику визуализации активности нейронов. Статья об этой работе опубликована в журнале Cell Reports.
Исследователи обнаружили, что ключевые механизмы в клетках мозга, которые сопровождают формирование зависимого поведения и поддерживают его, связаны с изменениями цАМФ (циклического аденозинмонофосфата). Эта молекула — так называемый вторичный посредник: она распространяет внутрь клетки сигналы от гормонов, молекулы которых не могут пройти через клеточную мембрану (например, адреналина и глюкагона).
В прошлом году команда исследователей под руководством нейробиолога Кирилла Мартемьянова разработала специальную сенсорную систему, которая позволяет в режиме реального времени определять концентрацию цАМФ у мышей в любых типах нейронов. В новом исследовании ученые использовали эту систему, чтобы регистрировать количество этих молекул в nucleus accumbens — прилежащем ядре головного мозга. Это группа нейронов, играющая важную роль в формировании системы вознаграждения; в прилежащем ядре проходит анализ сенсорной и эмоциональной информации и формируется поведенческая реакция на мотивирующие раздражители.
Опиоиды вызывают вброс неестественно большого количества дофамина в прилежащее ядро. Если это происходит неоднократно, обработка сигналов, а также выработка мотивации и вознаграждения изменяются. Эти изменения в значительной степени объясняют поведенческие особенности зависимости, такие как постепенное повышение толерантности к наркотику, тягу к употреблению и ломку при отсутствии дозы.
Группа под руководством Мартемьянова попыталась разобраться, как передача сигналов от дофаминовых рецепторов через цАМФ в нейронах nucleus accumbens изменяется под воздействием опиоидов. Ученые обнаружили, что инъекции морфина и последующий приток дофамина в прилежащее ядро привели к отчетливым изменениям передачи сигналов через цАМФ в двух видах чувствительных к дофамину клеток — средних шипиковых нейронах типов D1 и D2.
Эти нейроны отличаются дофаминовыми рецепторами на клеточной мембране: D1-рецепторы активируют передачу нервных импульсов, D2 — тормозят ее. При многократном ежедневном воздействии морфина, имитирующем хроническое употребление наркотиков, баланс активности двух типов нейронов сильно сместился в пользу D2-клеток. Ученые полагают, что эта нейронная адаптация может обуславливать «нисходящую спираль толерантности» и абстинентный синдром при отсутствии дозы.
Используя данные своей последней работы, ученые попытаются устранить или уменьшить поведенческие признаки аддикции у животных. «Наши результаты дают возможность предполагать <…>, что вмешиваясь в эти изменения цАМФ, можно уменьшить симптомы зависимости», — говорит Кирилл Мартемьянов. Возможно, благодаря этому исследованию удастся создать эффективный препарат против опиоидной зависимости.
Ранее ученые установили, что алкоголизм незначительно связан с гендерными изменениями морфологии мозга, но существенно — с изменениями мозга в целом. Постоянное «залипание» в смартфон — тоже зависимость, и она приводит к формированию симптомов депрессии.