Многие люди устроены так, что ищут и реагируют на вознаграждение. Мозг воспринимает пищу как вознаграждение, если человек голоден, а воду - как вознаграждение, если хочется пить. Но вещества, вызывающие зависимость, такие как алкоголь и наркотики, могут перегрузить естественные пути вознаграждения в мозге, что приводит к нестерпимой тяге и снижению контроля над импульсами.
Популярное заблуждение заключается в том, что зависимость - это результат недостатка силы воли.
Однако развитие знаний и технологий в области молекулярной генетики за последнее десятилетие кардинально изменил понимание зависимости. По общему мнению учёных и специалистов в области здравоохранения, зависимость имеет под собой прочную нейробиологическую и генетическую основу.
Как поведенческий нейрогенетик, возглавляющий группу, изучающую молекулярные механизмы зависимости, Карла Каун, доцент кафедры неврологии Брауновского университета объединяет нейронауку и генетику для лучшего понимания, как алкоголь и наркотики влияют на мозг.
За последнее десятилетие Каун наблюдала изменения в понимании молекулярных механизмов зависимости, в основном благодаря лучшему пониманию того, как гены динамически регулируются в мозге. Новые представления о том, как формируется зависимость, способны изменить подходы к лечению.
Алкоголь и наркотики влияют на активность генов мозга
Генетический код каждой клетки мозга хранится в длинных нитях ДНК. Чтобы вся эта ДНК поместилась в клетке, она должна быть плотно упакована. Это достигается путём наматывания ДНК на «катушки» из белка, называемого гистонами. Участки, где ДНК разматывается, содержат активные гены, кодирующие белки, которые выполняют важные функции в клетке.
Когда активность генов меняется, меняются и белки, которые производят клетки. Такие изменения могут влиять как на одну связь между нейронами в мозге, так и на поведение в целом. Эта генетическая особенность позволяет предположить, что, хотя гены влияют на развитие мозга, включение или выключение генов при освоении новых знаний происходит динамично и адаптируется в соответствии с повседневными потребностями человека.
Последние данные, полученные в экспериментах с участием животных, свидетельствуют о том, что алкоголь и наркотики напрямую влияют на изменения экспрессии генов в тех областях мозга, которые помогают управлять памятью и реакциями на вознаграждение.
Фото: theconversation.com
Существует множество способов, с помощью которых вещества, вызывающие зависимость, могут изменять экспрессию генов. Они могут изменять то, какие белки связываются с ДНК, чтобы включить или выключить гены, и какие сегменты ДНК разматываются. Они могут изменить процесс считывания и перевода ДНК в белки, а также изменить белки, которые определяют, как клетки используют энергию для функционирования.
Например, алкоголь может вызвать экспрессию альтернативной формы гена в цепях памяти у мух и людей, что приводит к изменениям в дофаминовых рецепторах и транскрипционных факторах, участвующих в сигнализации о вознаграждении и работе нейронов. Аналогично, кокаин может вызывать экспрессию альтернативной формы гена в центрах вознаграждения у мышей, что заставляет их искать больше кокаина.
Как именно эти наркотики вызывают изменения в регуляции генов, неизвестно. Однако прямая связь между употреблением алкоголя и изменениями в экспрессии генов у мышей даёт подсказку. Побочный продукт расщепления алкоголя в печени, называемый ацетатом, может пересекать гематоэнцефалический барьер и разматывать ДНК с гистонов в цепях памяти мышей.
Алкоголь, никотин, кокаин и опиоиды также активируют важные сигнальные пути, которые являются центральными регуляторами метаболизма.
Это позволяет предположить, что они также могут влиять на многие аспекты функционирования нейронов и, соответственно, на экспрессию генов.
Изменение активности генов мозга в зависимости от образа жизни
То, как вещества, вызывающие привыкание, изменяют функции клеток, очень сложно. Версия гена, с которой человек рождается, может быть изменена множеством способов, прежде чем она превратится в функциональный белок, включая воздействие алкоголя и наркотиков. Эта сложность не отпугивает исследователей, а наоборот, придаёт им сил, поскольку свидетельствует о том, что изменения в экспрессии генов в мозге не являются постоянными. Они также могут быть изменены под воздействием лекарств и образа жизни.
Многие часто назначаемые препараты для лечения психических расстройств также влияют на экспрессию генов. Антидепрессанты и стабилизаторы настроения могут изменять процесс модификации ДНК и экспрессии генов. Например, часто назначаемый препарат от депрессии под названием эсциталопрам влияет на то, насколько плотно сплетена ДНК, и может изменить экспрессию генов, важных для пластичности мозга.
Кроме того, терапия на основе мРНК может специально изменять экспрессию генов для лечения таких заболеваний, как рак. В будущем учёные смогут открыть аналогичные методы лечения алкоголизма и наркомании. Потенциально эти методы лечения могут быть направлены на важные сигнальные пути, связанные с зависимостью, изменяя функционирование мозговых цепей и влияние на них алкоголя и наркотиков.
Фото: theconversation.com
Выбор образа жизни также может повлиять на экспрессию генов в мозге. Как и алкоголь и наркотики, изменения в рационе питания могут влиять на экспрессию генов различными способами. У мух диета с высоким содержанием сахара может перепрограммировать способность ощущать вкус сладкого, задействуя сеть экспрессии генов, участвующих в развитии.
Интенсивная медитация, даже после одного дня, также может повлиять на регуляцию генов в мозге с помощью аналогичных механизмов. Посещение месячного медитативного ретрита снижает экспрессию генов, влияющих на воспаление, а опытные медитаторы могут снизить уровень воспалительных генов всего за один день интенсивной медитации.
Работа с животными также показала, что физические упражнения изменяют экспрессию генов за счёт изменения гистонов и молекулярных меток, непосредственно прикреплённых к ДНК. Это повышает активность генов, важных для деятельности и пластичности нейронов, что подтверждает идею о том, что физические упражнения улучшают обучение и память и могут снизить риск развития деменции.
Начиная с акции «сухой январь» и далее многие факторы могут оказывать глубокое влияние на биологию мозга. Принятие мер по сокращению потребления алкоголя и наркотиков и ведение
здорового образа жизни может помочь стабилизировать и принести долгосрочную пользу физическому и
психическому здоровью человека.