Исследователи горы Синай в сотрудничестве с учеными из Университета Рокфеллера обнаружили в мозге механизм, который позволяет кокаину и морфию захватывать естественные системы обработки вознаграждения. Эти результаты , опубликованные в Интернете в журнале Science 18 апреля, проливают новый свет на нейронные основы наркозависимости и могут предложить новые механизмы понимания, которые послужат основой для фундаментальных исследований, клинической практики и потенциальных терапевтических решений.
«Хотя эта область изучается на протяжении десятилетий, наше исследование является первым, которое продемонстрировало, что психостимуляторы и опиоиды задействуют и изменяют функционирование одних и тех же клеток мозга, которые отвечают за обработку естественных вознаграждений», - объясняет старший автор Эрик Дж. Нестлер, доктор медицинских наук, доктор философии. Доктор медицинских наук, профессор нейробиологии семьи Нэш, директор Института мозга Фридмана, декан по академическим вопросам Медицинской школы Икан в Маунт-Синай и главный научный сотрудник системы здравоохранения Маунт-Синай.
«Эти результаты дают объяснение тому, как эти наркотики могут мешать нормальной функции мозга и как это вмешательство усиливается с увеличением воздействия наркотиков , что в конечном итоге компульсивно перенаправляет поведение в сторону наркотиков — признак патологии зависимости».
Исследование было сосредоточено на выявлении конвергентных механизмов зависимости у мышей от двух разных классов наркотиков: кокаина, психостимулятора, и морфина, опиоида.
Эта работа потребовала объединения высоко междисциплинарной команды, организованной доктором Нестлером и его давним соратником Джеффри М. Фридманом, доктором медицинских наук, профессором Мэрилин М. Симпсон в Университете Рокфеллера, исследователем Медицинского института Говарда Хьюза. и со-старший автор исследования.
Среди ее членов были два биофизика: Алипаша Вазири, доктор философии, профессор нейробиологии и поведения в Университете Рокфеллера и один из старших авторов исследования, и Тобиас Нёбауэр, доктор философии, доцент-исследователь Университета Рокфеллера. и соавтор исследования. Работая в тесном сотрудничестве, команда использовала набор передовых инструментов и методологий, охватывающих поведенческие, нейронные, клеточные и молекулярные области нейробиологии.
Благодаря этим инновационным усилиям исследователи смогли проследить, как отдельные нейроны в области переднего мозга, называемой прилежащим ядром, реагируют на естественные вознаграждения, такие как еда и вода, а также на острое и неоднократное воздействие кокаина и морфина в зависимости от типа клеток. .
Они обнаружили во многом перекрывающуюся популяцию клеток, которые реагируют как на наркотики, вызывающие привыкание, так и на естественные вознаграждения, и продемонстрировали, что повторное воздействие наркотиков постепенно нарушает способность клеток нормально функционировать, в результате чего поведение направляется на поиск наркотиков и в сторону от естественных вознаграждений. .
«Отслеживая эти клетки, мы показываем, что не только схожие клетки активируются в разных классах вознаграждения, но также и то, что кокаин и морфин изначально вызывают более сильные реакции, чем еда или вода, и это на самом деле усиливается с увеличением воздействия», — отмечает соавтор Калеб Браун. Доктор философии, бывший преподаватель лаборатории доктора Нестлера, а сейчас научный сотрудник Научно-исследовательского института психического здоровья семьи Кэмпбелл при Центре наркозависимости и психического здоровья (CAMH) в Торонто.
«После отказа от наркотиков эти же самые клетки демонстрируют дезорганизованную реакцию на естественные вознаграждения, что может напоминать некоторые негативные аффективные состояния, наблюдаемые при синдроме отмены при расстройстве, связанном с употреблением психоактивных веществ».
Более того, исследовательская группа выявила хорошо зарекомендовавший себя внутриклеточный сигнальный путь — mTORC1, который способствует нарушению естественной обработки вознаграждения лекарствами. В рамках этого открытия исследователи обнаружили ген (Rheb), который кодирует активатор пути mTORC1, который может опосредовать эту взаимосвязь, потенциально предоставляя новую терапевтическую мишень для будущих открытий в области медицины, которая в настоящее время предлагает мало эффективных методов лечения.
С этой целью исследовательская группа планирует глубже изучить клеточную биологию, лежащую в основе нейробиологии зависимости, чтобы лучше охарактеризовать молекулярные пути, которые могут иметь решающее значение для фундаментальных исследований и, в конечном итоге, для клинической практики.
«Благодаря нашей работе мы также создали знаковый набор данных, который объединяет вызванную наркотиками нейронную активацию всего мозга с картированием входных цепей от прилежащего ядра , что может быть полезно широкому научному сообществу, проводящему исследования расстройств, связанных с употреблением психоактивных веществ », — говорит Боуэн Тан, другой соавтор исследования и аспирант лаборатории доктора Фридмана.
«На протяжении десятилетий мы знали, что естественные вознаграждения, такие как еда и наркотики, вызывающие привыкание, могут активировать одну и ту же область мозга», — говорит доктор Фридман. «Но мы только что узнали, что они влияют на нервную активность поразительно по-разному. реакция на прием пищи, когда вы голодны, или на стакан воды, когда вы хотите пить».
«Большая часть наших текущих исследований будет направлена на определение того, как поток мультимодальной информации включается в вычисления значений в клетках мозга и как этот важнейший механизм позволяет наркотикам обогнать обработку естественных вознаграждений, что приводит к зависимости», — говорит доктор. Нестлер.
