Slechts een paar drankjes veranderen hoe herinneringen worden gevormd op het fundamentele, moleculaire niveau, volgens een nieuw onderzoek met vliegen.

Een van de vele uitdagingen met het bestrijden van alcoholverslaving en andere verslavingsproblemen is het risico van terugval, zelfs na de voortgang naar herstel. Zelfs vervelende fruitvliegjes hunkeren naar alcohol, en omdat de moleculaire signalen die betrokken zijn bij het vormen van belonings- en ontwijkingsherinneringen van vliegen, hetzelfde zijn als die bij mensen, zijn ze een goed model voor studie.

Het nieuwe onderzoek constateert dat alcohol deze geheugenvormingsroute kauwt en de eiwitten verandert die in de neuronen tot expressie worden gebracht, waardoor ze hunkeren naar.

Slechte ervaringen, goede tijden

Karla Kaun, assistent-professor in de neurowetenschappen aan de Brown University en senior auteur van de paper, werkte met een team van studenten, technici en postdoctorale onderzoekers om de moleculaire signaalroutes en veranderingen in genexpressie die betrokken zijn bij het maken en behouden van beloningsherinneringen bloot te leggen.

"Een van de dingen die ik wil begrijpen is waarom drugsmisbruik echt lonende herinneringen kunnen opleveren als het in werkelijkheid neurotoxines zijn", zegt Kaun, die verbonden is aan Brown's Carney Institute for Brain Science.

"Alle drugs van misbruik - alcohol, opiaten, cocaïne, methamfetamine - hebben nadelige bijwerkingen. Ze maken mensen misselijk of ze geven mensen katers, dus waarom vinden we ze zo lonend? Waarom onthouden we de goede dingen over hen en niet de slechte? Mijn team probeert op moleculair niveau te begrijpen wat drugs van misbruik doen voor herinneringen en waarom ze hunkeren naar. "

Zodra onderzoekers begrijpen welke moleculen veranderen wanneer hunkeren zich vormt, kunnen ze erachter komen hoe ze alcoholisten en verslaafden kunnen helpen herstellen door misschien te verminderen hoe lang de hunkering herinneringen duren, of hoe intens ze zijn, zegt Kaun.

Domino Effect

Fruitvliegen hebben alleen 100,000-neuronen, terwijl mensen meer dan 100 miljard hebben. De kleinere schaal - plus het feit dat generaties wetenschappers genetisch gereedschap hebben ontwikkeld om de activiteit van deze neuronen op het circuit en op moleculair niveau te manipuleren - maakte dat het fruit het perfecte modelorganisme voor het team van Kaun vloog om de genen en moleculaire signaalroutes betrokken te scheuren in alcohol belonen herinneringen, zegt ze.

De onderzoekers gebruikten genetische hulpmiddelen om selectief de belangrijkste genen uit te schakelen tijdens het trainen van de vliegen waar alcohol te vinden was. Hierdoor konden ze zien welke eiwitten nodig waren voor dit beloningsgedrag.

Een van de eiwitten die verantwoordelijk zijn voor de voorkeur van de vliegen voor alcohol is Notch, vonden de onderzoekers. Notch is de eerste "domino" in een signaalroute die betrokken is bij embryo-ontwikkeling, hersenontwikkeling en volwassen hersenfunctie bij mensen en alle andere dieren. Moleculaire signaleringstrajecten zijn niet anders dan een cascade van dominostenen - wanneer de eerste dominosteen valt (in dit geval wordt het biologische molecuul geactiveerd), triggert het meer triggers meer enzovoort.

Een van de stroomafwaartse dominostenen in de signaalroute die alcohol beïnvloedt, is een gen genaamd dopamine-2-achtige receptor, dat een eiwit maakt op neuronen dat dopamine herkent, de 'feel-good'-neurotransmitter.

"Het is bekend dat de dopamine-2-achtige receptor betrokken is bij het coderen of een herinnering prettig of aversief is", zegt postdoctoraal onderzoekster Emily Petruccelli, die nu assistent-professor is met haar eigen laboratorium aan de Southern Illinois University. En alcohol kaapt dit geconserveerde geheugenpad om hunkeren te vormen.

In het geval van de bestudeerde alcoholbeloningsroute, schakelde de signaalcascade het dopaminereceptorgen niet aan of uit, of verhoogde of verlaagde de hoeveelheid gemaakt eiwit, zegt Kaun. In plaats daarvan had het een subtieler effect - het veranderde de versie van het eiwit gemaakt door een enkele "letter" van een aminozuur op een belangrijk gebied.

Aan en uit

"We weten niet wat de biologische gevolgen van die kleine verandering zijn, maar een van de belangrijke bevindingen van deze studie is dat wetenschappers niet alleen moeten kijken naar welke genen worden aan- en uitgeschakeld, maar welke vormen van elk gen zijn aan en uit worden gezet, "zegt Kaun. "We denken dat deze resultaten hoogstwaarschijnlijk worden vertaald naar andere vormen van verslaving, maar niemand heeft dat onderzocht."

Het team zet zijn werk voort door de effecten te bestuderen die opiaten hebben op dezelfde geconserveerde moleculaire routes. Daarnaast werkt Kaun samen met John McGeary, een assistent-professor in psychiatrie en menselijk gedrag, aan DNA-monsters van patiënten met alcoholmisbruikstoornissen om te zien of ze genetische polymorfismen hebben in een van de craving-gerelateerde genen die in vliegen worden ontdekt.

"Als dit bij mensen hetzelfde werkt, volstaat één glas wijn om het pad te activeren, maar binnen een uur wordt het weer normaal," zegt Kaun. "Na drie glazen, met een uur pauze ertussen, keert het pad niet terug naar normaal na 24 uur. We denken dat deze persistentie waarschijnlijk is wat de genexpressie in geheugencircuits verandert.

"Gewoon iets om in gedachten te houden wanneer je de volgende keer een fles wijn splitst met een vriend of echtgenoot," voegt ze eraan toe.

De bevindingen verschijnen in het tijdschrift Neuron. De National Institutes of Health financierde het onderzoek.

Bron: Brown University

Verwante Boeken

at InnerSelf Market en Amazon