Streszczenie: W nowym badaniu odkryto związek między zaburzeniami związanymi z używaniem alkoholu (AUD) a zmianą grupy genów, o których wiadomo, że wpływają na plastyczność neuronów i odczuwanie bólu.

Zespół wykorzystał trzy różne modele zwierzęce, aby zidentyfikować geny odpowiedzialne za zachowania związane z piciem. Odkryli, że geny pośredniczące w odczuwaniu bólu działają razem z dwiema innymi grupami genów neuronowych zaangażowanych w komunikację neuronową.

Badania otwierają drzwi do możliwości testów genetycznych na alkoholizm.

Kluczowe fakty:

1. W badaniu wykorzystano trzy różne modele zwierzęce do analizy prawie 30 000 genów i zidentyfikowano związek między AUD a grupami genów wpływającymi na plastyczność neuronów i odczuwanie bólu.
2. Zidentyfikowane geny wchodziły w interakcje z dwiema innymi grupami genów kanałów nerwowych i genów pobudzenia neuronów, które pełnią funkcje komunikacji neuronowej.
3. Badanie sugeruje, że wczesna identyfikacja wysokiej genetycznej skłonności do alkoholizmu może pomóc jednostkom ograniczyć picie i prowadzić do bardziej ukierunkowanych strategii leczenia lub profilaktyki.

Źródło: Uniwersytet Indiany

Według National Institutes on Alcohol Abuse and Alcoholism (NIAAA) około 16 milionów ludzi w Stanach Zjednoczonych cierpi na zaburzenia związane z używaniem alkoholu (AUD).

Teraz naukowcy z Indiana University dokonali istotnego odkrycia na temat roli, jaką odgrywają geny w rozwoju AUD, stwierdzając, że zmiana grupy genów, o których wiadomo, że wpływają na plastyczność neuronów i odczuwanie bólu, a nie defekt pojedynczego genu, jest powiązana z AUD.

„Wiemy, że odziedziczone geny są głównym czynnikiem przyczyniającym się do tej choroby, ponieważ wcześniejsze badania wykazały, że genetyka rodzinna jest bezpośrednio związana z uzależnieniem od alkoholu w rodzinie, na przykład bliźnięta jednojajowe wychowywane w różnych środowiskach” – powiedział dr Feng Zhou, emerytowany profesor anatomii, biologii komórki i fizjologii w IU School of Medicine.

Zhou jest głównym autorem, wraz z dr Williamem Muirem, emerytowanym profesorem genetyki na Wydziale Nauk o Zwierzętach Purdue, nowej publikacji w Alkohol: badania kliniczne i eksperymentalne który wyszczególnia ich nowe odkrycia.

Naukowcy wykorzystali trzy różne modele zwierzęce stworzone w IU Alcohol Research Center, aby zbadać, w jaki sposób geny wpływają na pragnienie alkoholu. Badanie obejmowało statystyczne sortowanie około 3 miliardów par zasad DNA zawierających prawie 30 000 genów u 70 pojedynczych zwierząt, aby zidentyfikować garstkę odpowiedzialną za zachowania związane z piciem.

Dzięki eksperymentalnemu projektowi naukowcy mogli zidentyfikować różnice między populacjami na podstawie zachowań związanych z piciem, a nie przypadkowych różnic genetycznych lub innych wpływów środowiskowych.

„Wszystkie te modele szczurów są wyjątkowo kwalifikowane jako kryteria wyników u ludzi” – powiedział Zhou.

Zespół odkrył, że geny, które pośredniczą w odczuwaniu bólu, działają wspólnie z dwiema innymi grupami genów kanałów nerwowych i genów pobudzenia neuronów, które wykonują funkcje komunikacji neuronowej.

„Funkcja tych trzech grup genów jest ważna dla neuroadaptacji i neuroplastyczności, co oznacza, że ​​mogą zmieniać komunikację w mózgu” – powiedział Zhou.

Odkryli również kluczową kohortę genów wpływających na spożywanie alkoholu, przy czym niektóre geny miały ciche mutacje, co oznacza, że ​​nie zmieniały one translowanej sekwencji aminokwasowej, ale wpływały na szybkość i konformację transkrypcji genów, powodując zmiany w innych genach, które miały wpływ na alkoholizm.

„To pierwszy raz, kiedy te liczne modele zostały użyte do tego pościgu” – powiedział Muir.

„W przeszłości badania koncentrowały się na pojedynczym genie i jego wpływie na spożywanie alkoholu, ale teraz widzimy, że te duże grupy genów mają znaczenie, co może pomóc w kierowaniu przyszłymi badaniami i opieką kliniczną nad osobami cierpiącymi na alkoholizm. AUD”.

„Mózg musi zostać zmodyfikowany w okresie picia. Ten rodzaj modyfikacji jest podobny do nadużywania narkotyków” – powiedział Zhou.

„To genetycznie podatna plastyczność neuronów lub adaptacja neuronów do pewnego poziomu sprawia, że ​​​​picie jest przyjemniejsze i bardziej tolerowane lub łagodzi ból”.

„Złagodzenie bólu wydaje się być jedną z motywacji do picia i dalszego picia” – powiedział Muir. „Wiedząc to, możliwe jest, że wczesne poradnictwo może spowodować unikanie picia”.

Nowe odkrycia wskazują na możliwość testów genetycznych na alkoholizm. Osoby, które poddają się testom i wiedzą, że mają silną genetyczną skłonność do alkoholizmu, mogą zachować szczególną ostrożność, aby ograniczyć picie.

„Jednym z przyszłych kierunków jest to, w jaki sposób odkrycia zwierząt przełożą się na ludzi” – powiedział Zhou. „Jeśli zostanie to zweryfikowane, leczenie lub profilaktyka mogą być bardziej ukierunkowane”.

Inni autorzy badania to dr Chiao-Ling Lo i dr Richard Bell z IU School of Medicine i Indiana Alcohol Research Center w IU School of Medicine.

O tym newsie z badań nad genetyką i neuroplastycznością

Autor: Krystyna Griffiths
Źródło: Uniwersytet Indiany
Kontakt: Christina Griffiths – Uniwersytet Indiany
Obraz: Obraz jest przypisywany do Neuroscience News

Orginalne badania: Otwarty dostęp.
„Badanie na wielu zwierzętach ujawnia mutacje w genach plastyczności neuronów i nocycepcji związane z nadmiernym piciem alkoholu” autorstwa Feng Zhou i in. Alkoholizm Badania kliniczne i eksperymentalne

Abstrakcyjny

Badanie na wielu modelach zwierzęcych ujawnia mutacje w genach plastyczności neuronów i nocycepcji związane z nadmiernym piciem alkoholu

Tło

Podstawa rodzinnych zaburzeń związanych z używaniem alkoholu (AUD) pozostaje zagadką ze względu na różne biologiczne i społeczne powikłania. W niniejszym badaniu wykorzystano trzy z najbardziej przyjętych i udokumentowanych modeli szczurów, łącząc linie preferujące alkohol / niepreferujące alkoholu (P / NP) i replikowane linie o wysokim piciu alkoholu / niskim piciu alkoholu (HAD / LAD), z AUD badane przez pryzmat całych analiz genomowych.

Metody

Wykorzystaliśmy pełne sekwencjonowanie genomu linii P / NP i wcześniej opublikowane sekwencje replik HAD / LAD, aby usprawnić odkrywanie wariantów związanych z AUD i usunąć pomieszanie z tłem genetycznym i losowym dryfem genetycznym. W szczególności wykorzystaliśmy metody statystyczne wysokiego rzędu do poszukiwania wariantów genetycznych, których zmiany częstotliwości w całych zestawach ontologii genów odpowiadały zmianom fenotypowym w kierunku selekcji, czyli preferencji picia etanolu.

Wyniki

Naszym pierwszym odkryciem było to, że oprócz wariantów powodujących zmiany translacyjne, głównymi zmianami genetycznymi związanymi z predyspozycją do picia były ciche mutacje i mutacje w nieulegających translacji regionach 3′ (3′UTR) genów. Żaden z tych typów mutacji nie zmienia sekwencji aminokwasowej ulegającego translacji białka, ale wpływają one zarówno na szybkość, jak i konformację transkrypcji genów, w tym na jej stabilność i zdarzenia potranslacyjne, które zmieniają skuteczność genu. To odkrycie przemawia za ponownym ukierunkowaniem badań genomu człowieka na zmiany w skuteczności genów.

Wśród zidentyfikowanych kluczowych ontologii znalazły się geny centralne związane z bramkowanymi napięciem Na+ kanałami neuronów i gleju (w tym Scn1a, Scn2a, Scn2b, Scn3a, Scn7a i Scn9a podtypy) i pobudzające wydzielanie glutaminergiczne (m.in grm2IMyo6), z których oba są niezbędne w neuroplastyczności. Ponadto zidentyfikowaliśmy „Nocycepcję lub sensoryczną percepcję bólu”, która zawierała warianty nocycepcji ( Arrb1, Ccl3,Ephb1) i zaciągnij sód ( Scn1a, Scn2a, Scn2b, Scn3a,Scn7a), aktywacja bólu (Scn9a)i kanał potasowy ( Kcna1) geny.

Wniosek

Zastosowane tu analizy wielomodelowe zmniejszyły zakłócające skutki losowego dryfu i tła genetycznego „założycieli”. Najbardziej zróżnicowane dwukierunkowo wybrane geny we wszystkich trzech modelach zwierzęcych były Scn9a, Scn1a,i Kcna, z których wszystkie są opisane w ontologii nocycepcji. Złożoność neuroplastyczności i nocycepcji wzmacnia hipotezę, że neuroplastyczność i ból (fizyczny lub psychiczny) są znaczącymi fenotypami genetycznie powiązanymi z rozwojem AUD.