Pilność nadużywania opioidów i jego status jako kryzysu zdrowia publicznego to tematy często poruszane w dyskusjach publicznych i doniesieniach medialnych. Uzależnienie od kokainy i jego wpływ na zdrowie publiczne, choć nie jest żadną tajemnicą, w ostatnich latach przyciąga nieco mniej uwagi. Jednak liczba zgonów spowodowanych przedawkowaniem kokainy wzrosła prawie trzykrotnie w ciągu ostatniej dekady i przekroczyła liczbę zgonów spowodowanych przedawkowaniem opiatów w niektórych podgrupach populacji USA – na przykład wśród czarnych mężczyzn i kobiet niebędących Latynosami, jak wykazały badania.

Leczenie zaburzeń związanych z używaniem kokainy (CUD) jest zwykle behawioralne i obejmuje interwencje, takie jak terapia poznawczo-behawioralna i zarządzanie sytuacjami awaryjnymi (leczenie, które zapewnia zachęty motywacyjne, aby zachęcić użytkowników substancji do zmiany ich zachowań). Te „nie są w pełni skuteczne w przypadku większości pacjentów z CUD”, zauważa zespół badaczy w nowym artykule badawczym opublikowanym w Postępy nauki.

Kierowany przez dr Erica J. Nestlera z Icahn School of Medicine w Mount Sinai zespół starał się zidentyfikować zmiany molekularne związane z kokainą w ludzkim mózgu, które charakteryzują zaburzenia związane z używaniem kokainy. Te podstawowe badania stanowią podstawę dalszych wysiłków w laboratorium dr Nestlera i innych, aby opracować pierwsze skuteczne leki do leczenia CUD.

Dr Nestler, dyrektor Friedman Brain Institute w Mount Sinai, jest członkiem Rady Naukowej BBRF, zdobywcą nagrody BBRF Falcone (obecnie Colvin) w 2009 r., zdobywcą nagrody BBRF Goldman-Rakic ​​w 2008 r. oraz wyróżnionym badaczem BBRF w 1996 r. . Pierwszym autorem artykułu opisującego nowe wyniki jego zespołu jest dr Philipp Mews, młody badacz BBRF 2019.

Badania na modelach zwierzęcych – zazwyczaj gryzoni, które uczą się samodzielnego przyjmowania, a następnie uzależniają się od kokainy – wykazały, że podobnie jak niektóre inne narkotyki, kokaina zmienia wzorzec ekspresji genów w obszarze mózgu zwanym prążkowiem, który kontroluje motywowane zachowania jak zażywanie narkotyków. Dwa regiony w prążkowiu są uważane za krytyczne. Jeden nazywa się jądrem półleżącym (NAc), który pośredniczy w nagrodach, znaczeniu motywacyjnym i wzmocnieniu. Drugi nazywa się jądrem ogoniastym (CN), które pośredniczy w poznaniu obejmującym funkcje motoryczne, uczenie się bodziec-reakcja i tworzenie nawyków.

Dr Nestler i współpracownicy wyszli z hipotezy, że regulacja ekspresji genów w tych ośrodkach nagrody i motywacji w prążkowiu mózgu odgrywa kluczową rolę w pojawianiu się trwałych zmian behawioralnych obserwowanych w uzależnieniu.

Aby poradzić sobie z możliwymi zmianami w zachowaniu genów związanymi z uzależnieniem, stworzyli katalog ekspresji genów w dwóch regionach prążkowia – NAc i CN – przy użyciu pośmiertnej tkanki mózgowej przekazanej przez osoby (w tej próbce wszyscy byli mężczyznami) który miał zaburzenia związane z używaniem kokainy. Te cenne próbki zostały zebrane przez dr Deborah Mash z Miller School of Medicine na Uniwersytecie w Miami, która jest współautorką nowego badania. Wyniki porównano z profilami ekspresji genów komórek w tych samych obszarach mózgu w pośmiertnej tkance mózgowej dopasowanych socjodemograficznie mężczyzn, którzy nie mieli uzależnienia ani innych zaburzeń mózgu.

Wyniki tego porównania tego, co naukowcy nazywają analizą transkryptomu – odczyty całego zestawu komunikatów wysyłanych w komórkach w danym regionie, gdy geny są aktywowane lub tłumione – zostały później zintegrowane z odrębną wiedzą o tym, jak geny działają w skoordynowanych sieciach, które również Uważa się, że zmienia się, gdy osoby są uzależnione od kokainy.

Te dwa poziomy analizy ujawniły zespołowi wyraźny wzorzec regulacji genów zmodyfikowanych przez kokainę, a także „wysoce regulowane sieci genów” zarówno w NAc, jak i CN, „na które najbardziej wpływa” CUD. Zgodnie z oczekiwaniami oba regiony wykazywały wiele różnic w ekspresji genów, ale co ważne, w obu było oczywiste, że istnieje podzbiór aktywności genów, który był regulowany w podobny sposób przez CUD. W mysich modelach CUD sieci genów zmienione przez kokainę wskazywały na możliwość określonego typu komórek, zwanych średnimi neuronami kolczastymi D1 (dopamina), jako czynników napędzających plastyczność neuronów wywołaną kokainą.

Badacze uważają, że te wyniki potwierdzają teorię, że podatność na kokainę i być może inne zaburzenia związane z używaniem substancji jest przynajmniej częściowo pośredniczona przez, w przypadku CUD, geny, które są szczególnie wrażliwe na kokainę. Geny, które okazały się „regulowane w górę” w CUD – tj. aktywowane bardziej niż normalnie – zbiegły się z określonymi genami związanymi z wcześniejszymi badaniami związanymi z zachowaniami ryzykownymi.

Analiza wykazała również, że zmiany aktywacji genów w dwóch badanych regionach prążkowia u osób z CUD nie są takie same jak u osób z zaburzeniami używania opioidów. Ze złożonych powodów wydaje się, że uzależnienie od kokainy sprzyja zmniejszeniu procesów neurozapalnych w dwóch regionach prążkowia, podczas gdy uzależnienie od opioidów wydaje się sprzyjać zapaleniu nerwów. To jeden z przykładów tego, jak wiedza na poziomie molekularnym na temat tych i innych zaburzeń związanych z używaniem substancji może być ważna w wysiłkach na rzecz opracowania przyszłych metod leczenia uzależnień. Oba są zaburzeniami uzależnień, ale sposób, w jaki zmieniają one biologię mózgu, jest inny pod pewnymi względami.

Wyniki wskazały również zespołowi, że modele zwierzęce wykorzystane do badania CUD dostarczyły ważnych informacji na temat zaburzenia u ludzi, ponieważ wiele zmian transkrypcyjnych obserwowanych wcześniej u myszy było widocznych u ludzi z CUD. Dlatego modele zwierzęce powinny nadal być kluczowym elementem, zasugerował zespół, w wysiłkach, aby dowiedzieć się więcej o tym, jak kokaina i inne uzależnienia zmieniają ekspresję genów, szlaki biologiczne, a nawet typy komórek w prążkowiu, co skutkuje zmianami wspierającymi zachowania uzależniające.