Wiele osób jest zaprogramowanych na szukanie nagród i reagowanie na nie. Twój mózg interpretuje jedzenie jako nagrodę, gdy jesteś głodny, a wodę jako nagrodę, gdy jesteś spragniony. Jednakże substancje uzależniające, takie jak alkohol i narkotyki, mogą przytłoczyć naturalne ścieżki nagrody w mózgu, powodując nieznośny apetyt i zmniejszoną kontrolę impulsów.

Popularnym błędnym przekonaniem jest to, że uzależnienie jest wynikiem niskiej siły woli. Jednak eksplozja wiedzy i technologii w dziedzinie genetyki molekularnej drastycznie zmieniła w ciągu ostatniej dekady nasze podstawowe rozumienie uzależnień. Ogólny konsensus wśród naukowców i pracowników służby zdrowia jest taki, że uzależnienie ma silne podłoże neurobiologiczne i genetyczne.

Jako neurogenetyk behawioralny kierujący zespołem badającym molekularne mechanizmy uzależnienia, łączę neuronaukę z genetyką, aby zrozumieć, w jaki sposób alkohol i narkotyki wpływają na mózg. W ciągu ostatniej dekady zaobserwowałem zmiany w naszym rozumieniu molekularnych mechanizmów uzależnienia, głównie dzięki lepszemu zrozumieniu dynamicznej regulacji genów w mózgu. Nowe sposoby myślenia o powstawaniu uzależnień mogą potencjalnie zmienić podejście do leczenia.

Alkohol i narkotyki wpływają na aktywność genów mózgu

Każda komórka mózgowa ma kod genetyczny zapisany w długich niciach DNA. Aby całe DNA zmieściło się w komórce, musi być ciasno upakowane. Osiąga się to poprzez nawinięcie DNA wokół „szpul” białek zwanych histonami. Obszary, w których rozwija się DNA, zawierają aktywne geny kodujące białka, które pełnią ważne funkcje w komórce.

Kiedy zmienia się aktywność genów, zmieniają się także białka wytwarzane przez komórki. Zmiany te mogą obejmować zarówno pojedyncze połączenie neuronowe w mózgu, jak i Twoje zachowanie. Ta choreografia genetyczna sugeruje, że chociaż geny wpływają na rozwój mózgu, to które geny są włączane, a które wyłączane, gdy uczysz się nowych rzeczy, jest dynamiczne i dostosowuje się do Twoich codziennych potrzeb.

Najnowsze dane z modeli zwierzęcych sugerują, że nadużywanie alkoholu i narkotyków bezpośrednio wpływa na zmiany w ekspresji genów w obszarach mózgu odpowiedzialnych za pamięć i reakcje nagradzania.

Substancje uzależniające mogą zmieniać ekspresję genów na wiele sposobów. Mogą zmieniać, które białka wiążą się z DNA, aby włączać i wyłączać geny, oraz które segmenty DNA są rozwijane. Mogą zmienić proces odczytywania i translacji DNA na białka, a także zmieniać białka określające sposób, w jaki komórki wykorzystują energię do funkcjonowania.

Na przykład alkohol może powodować ekspresję alternatywnej formy genu w obwodach pamięci u much i ludzi, co skutkuje zmianami w receptorach dopaminy i czynnikach transkrypcyjnych zaangażowanych w sygnalizację nagrody i funkcjonowanie neuronów. Podobnie kokaina może powodować ekspresję alternatywnej formy genu w ośrodkach nagrody u myszy, co prowadzi je do poszukiwania większej ilości kokainy.

Nie wiadomo dokładnie, w jaki sposób leki te powodują zmiany w regulacji genów. Jednakże bezpośredni związek między spożyciem alkoholu a zmianami w ekspresji genów u myszy dostarcza wskazówki. Produkt uboczny rozkładu alkoholu w wątrobie, zwany octanem, może przekroczyć barierę krew-mózg i rozwinąć DNA z histonów w obwodach pamięci myszy.

Alkohol, nikotyna, kokaina i opioidy również aktywują ważne szlaki sygnalizacyjne, które są głównymi regulatorami metabolizmu. Sugeruje to, że mogą one również wpływać na wiele aspektów funkcji neuronów, a w konsekwencji wpływać na ekspresję genów.

Zmiana aktywności genów mózgu wraz ze stylem życia

Sposób, w jaki substancje uzależniające zmieniają funkcjonowanie komórek, jest złożony. Wersję genu, z którym się rodzisz, można modyfikować na wiele sposobów, zanim stanie się funkcjonalnym białkiem, włączając w to narażenie na alkohol i narkotyki. Zamiast zniechęcać badaczy, ta złożoność dodaje sił, ponieważ dostarcza dowodów na to, że zmiany w ekspresji genów w mózgu nie są trwałe. Można je również zmienić pod wpływem leków i stylu życia.

Wiele powszechnie przepisywanych leków na zaburzenia psychiczne również wpływa na ekspresję genów. Leki przeciwdepresyjne i stabilizatory nastroju mogą zmieniać sposób modyfikacji DNA i ekspresję genów. Na przykład powszechnie przepisywany lek na depresję o nazwie escitalopram wpływa na stopień zwinięcia DNA i może zmieniać ekspresję genów ważnych dla plastyczności mózgu.

Ponadto terapie oparte na mRNA mogą w szczególności zmieniać, które geny ulegają ekspresji w celu leczenia chorób takich jak rak. W przyszłości być może odkryjemy podobne metody leczenia zaburzeń związanych z używaniem alkoholu i substancji psychoaktywnych. Terapie te mogą potencjalnie być ukierunkowane na ważne szlaki sygnalizacyjne powiązane z uzależnieniem, zmieniając funkcjonowanie obwodów mózgowych oraz wpływ alkoholu i narkotyków na nie.

Wybory dotyczące stylu życia mogą również wpływać na ekspresję genów w mózgu, choć badacze nie wiedzą jeszcze, czy mogą wpływać na zmiany wywołane przez substancje uzależniające.

Podobnie jak alkohol i narkotyki, zmiany w diecie mogą wpływać na ekspresję genów na wiele sposobów. U muszek dieta bogata w cukier może przeprogramować zdolność odczuwania słodyczy poprzez wykorzystanie sieci ekspresji genów zaangażowanej w rozwój.

Intensywna medytacja, nawet już po jednym dniu, może również wpływać na regulację genów w mózgu poprzez podobne mechanizmy. Uczestnictwo w miesięcznych odosobnieniach medytacyjnych zmniejsza ekspresję genów wpływających na stan zapalny, a doświadczeni medytujący mogą zredukować geny zapalne już po jednym dniu intensywnej medytacji.

Prace na modelach zwierzęcych wykazały również, że ćwiczenia zmieniają ekspresję genów, zmieniając zarówno histony, jak i znaczniki molekularne bezpośrednio przyłączone do DNA. Zwiększa to aktywność genów ważnych dla aktywności i plastyczności neuronów, potwierdzając pogląd, że ćwiczenia poprawiają uczenie się i pamięć oraz mogą zmniejszać ryzyko demencji.

Od suchego stycznia i później wiele czynników może mieć głęboki wpływ na biologię mózgu. Podjęcie kroków mających na celu zmniejszenie spożycia alkoholu i narkotyków oraz przyjęcie zasad zdrowego stylu życia może pomóc w ustabilizowaniu się i przynieść długotrwałe korzyści dla zdrowia fizycznego i psychicznego.

Artykuł ten został pierwotnie opublikowany na Rozmowa przez Karola Kuna Na Uniwersytet Browna. Przeczytaj oryginalny artykuł tutaj.