Pojedyncza 15-minutowa ekspozycja na nikotynę powoduje długotrwały wzrost pobudliwości neuronów zaangażowanych w mózgowy układ nagrody, wynika z badania opublikowanego w The Journal of Neuroscience. Wyniki sugerują, że nikotyna i kokaina kontrolują podobne mechanizmy pamięciowe: już podczas pierwszego kontaktu z tymi substancjami, powodują długotrwałe zmiany w mózgu.
Pierwszy raz
"Oczywiście, do nałogu palenia prowadzą długotrwałe zmiany w zachowaniu, ale wszystko zaczyna się od pierwszego kontaktu", powiedział Danyan Mao, badacz z Medycznego Centrum Uniwersytetu Chicago. "Staramy się odpowiedzieć na pytanie: co takiego dzieje się w mózgu osoby podczas pierwszego kontaktu z nikotyną, co potem prowadzi do sięgnięcia po papierosa?"
Przyjmuje się, że uczenie się i pamięć są kodowane w mózgu poprzez plastyczność synaptyczną, czyli długotrwałe wzmocnienia i osłabienia połączeń między neuronami. Gdy dwa neurony są wielokrotnie aktywowane razem, tworzy się pomiędzy nimi silniejsze wiązanie, co zwiększa zdolność jednego neuronu do pobudzenia drugiego.
Poprzednie badania prowadzone w laboratorium Daniela McGehee, PhD, neurologa i adiunkta w Centrum Medycznym wykazały, że nikotyna może promować plastyczność w regionie mózgu zwanym obszarem brzusznej nakrywki (VTA). Neurony, które łączą się z VTA uwalniają neuroprzekaźnik dopaminę, odgrywającą kluczową rolę w uzależniających skutkach narkotyków i naturalnych nagród, takich jak jedzenie czy seks.
"Wiemy, że jednorazowy kontakt fizjologiczny z odpowiednim stężenie nikotyny może prowadzić do zmian w synaptycznych, które trwają przez kilka dni” , powiedział McGehee, główny autor badania. "To jest bardzo ważne dla zrozumienia, jak powstaje uzależnienie u ludzi i zwierząt."
Badania na szczurach
W nowych eksperymentach Mao monitorował aktywność elektryczną neuronów dopaminowych obszaru brzusznej nakrywki w kawałkach mózgu wyciętych od dorosłych szczurów. Każdy kawałek był kąpany przez 15 minut w stężeniu nikotyny zbliżonym do ilości, które mogą docierać do mózgu po wypaleniu pojedynczego papierosa. Po 3-5 godzinach Mao przeprowadzał elektrofizjologiczne eksperymenty, żeby wykryć obecność plastyczności synaptycznej i określić, jakie neuroprzekaźniki brały udział w rozwoju tego zjawiska.
Wyniki badań
Mao odkrył, że indukowana przez nikotynę plastyczność synaptyczna w obszarze brzusznej nakrywki jest zależna od receptora acetylocholiny położonego na neuronach dopaminowych, będącego zwyczajowym celem narkotyków. Ale odkryto również inny zaskakujący element, konieczny dla synaptycznych efektów nikotyny: receptor D5 dopaminy, wcześniej już powiązany z działaniem kokainy. Blokowanie również tych receptorów podczas ekspozycji na nikotynę eliminowało zdolność tej substancji do wywoływania trwałych zmian w pobudliwości.
"Okazało się, że nikotyna i kokaina posługuje się podobnymi mechanizmami, żeby wywołać plastyczność synaptyczną w neuronach dopaminy w obszarze brzusznej nakrywki," powiedział Mao.
Nikotyna a kokaina
Chociaż subiektywne skutki nikotyny i kokainy bardzo różnią się u ludzi, zachodzące na siebie działanie obu narkotyków w mózgowym układzie nagrody może wyjaśniać, dlaczego obie są bardzo uzależniającymi substancjami, twierdzą naukowcy.
"Wiemy, że bez wątpienia istnieją duże różnice w sposobie, w jaki te narkotyki wpływają na ludzi", powiedział McGehee "Ale odkrycie, że nikotyna działa na tych samych obwodach mózgowych co kokaina wyjaśnia, dlaczego tak wielu ludziom bardzo trudno jest rzucić palenie i dlaczego tak wielu ludzi eksperymentujących z narkotykami w końcu się uzależnia."
Plany na przyszłość
Nakładanie się efektów nikotyny i kokainy na receptor D5 może oferować również nową strategię zapobiegania lub leczenia uzależnienia. Jednakże znane obecnie blokery receptora blokują również inny receptor dopaminy, D1, który jest ważny dla normalnej, zdrowej motywacji i ruchu.
"Ten receptor dopaminy jest atrakcyjny jako potencjalny cel badań," powiedział McGehee. "Prawdziwym wyzwaniem jest zablokować uzależniające działanie takich narkotyków jak nikotyna i inne psychostymulanty, bez całkowitego upośledzania zdrowego zachowania człowieka".
Przyszłe badania będą również koncentrować się wokół zagadnienia, czy powtarzająca się ekspozycja na nikotynę, jak to ma miejsce w przypadku nałogowych palaczy, zmienia wpływ narkotyku na plastyczność synaptyczną w obszarze brzusznej nakrywki. Na razie obecne badanie dostarcza dowodu, że substancje uzależniające stosują neurobiologiczne narzędzia uczenia się i pamięci, aby powodować długotrwałe zmiany w mózgowym układzie nagrody.
"To wszystko stanowi przymiarkę do nadrzędnej idei, że zmiany siły synaptycznej są częścią sposobu, w jaki narkotyki motywują uporczywe zachowania," powiedział McGehee.