Как спирт и другие интересные вещества меняют мозг человека

Распространено заблуждение, что любая зависимость является следствием слабой силы воли, но стремительно развивающаяся молекулярная генетика за последнее десятилетие кардинально изменила базовое понимание этой проблемы.

Специалисты сходятся во мнении, что у зависимости есть прочная нейробиологическая и генетическая основа.

В нормальных условиях мозг человека запрограммирован на поиск вознаграждения и отклик на него. Он интерпретирует пищу как вознаграждение, а не просто «заправку топливом», вода - тоже вознаграждение, а не «заправка» системы технической жидкостью.

Вызывающие привыкание вещества, такие как алкоголь, никотин и другие широко известные субстанции, при злоупотреблении подавляют в мозге естественные механизмы вознаграждения, что способствует закреплению невыносимой тяге к ним и ослаблению контроля над импульсивными пожеланиями.

Как специалист в поведенческой нейрогенетике, возглавляющий научную группу, исследующую молекулярные механизмы зависимости, я объединяю неврологию с генетикой, чтобы понять, как все эти вещества влияют на мозг.

Последнее десятилетие я наблюдаю изменения в нашем понимании молекулярных механизмов зависимости, во многом благодаря изучению того, как гены динамически регулируются в мозге, а новое понимание может изменить наш подход к лечению.

Каждая клетка мозга содержит генетический код, хранящийся в длинных нитях ДНК. Чтобы вся эта ДНК поместилась в клетке, она должна быть плотно упакована, что достигается путем наматывания её на “катушки” белка, называемые гистонами. Участки, где ДНК разматывается, содержат активные гены, кодирующие белки, которые выполняют важные функции внутри клетки.

Когда меняется активность генов, меняются и белки, вырабатываемые клетками. Такие изменения простираются от одного нейронного соединения в мозге до изменения поведения человека. Хотя гены влияют на развитие мозга, но, какие гены включаются или выключаются при изучении вами чего-то нового, определяется и повседневным поведением.

Данные, полученные на животных моделях, свидетельствуют о том, что злоупотребление спиртным и другими спецвеществами напрямую влияет на изменения экспрессии генов в областях мозга, участвующих в управлении памятью и поощрительными реакциями.

Способов, которыми вызывающие привыкание вещества меняют экспрессию генов, великое множество. Они определяют, какие белки связываются с ДНК, чтобы включать и выключать гены, и какие сегменты ДНК разматываются. Они способны изменить процесс считывания ДНК и трансляцию в белки, а также сами белки, определяющие, как клетки используют энергию для своей работы.

Например, спирт вызывает экспрессию альтернативной формы гена в цепях памяти, что приводит к изменениям в дофаминовых рецепторах и факторах транскрипции, участвующих в передаче сигналов вознаграждения и функционировании нейронов.

Точно не известно, как именно эти вещества вызывают изменения в регуляции генов, однако прямая связь между потреблением спиртного и изменениями экспрессии генов у мышей дает ключ к разгадке. Например, побочный продукт расщепления алкоголя в печени, называемый ацетатом, способен проникать через гематоэнцефалический барьер и разматывать ДНК из гистонов в цепях памяти.

Кроме того, спирт, никотин и опиоиды активируют важные сигнальные механизмы, являющиеся центральными регуляторами метаболизма, а это говорит о том, что они влияют на многие аспекты функционирования нейронов и, следовательно, на экспрессию генов.

Версия гена, с которой вы родились, может быть изменена многими способами, прежде чем она станет функциональным белком. Изменения экспрессии генов в мозге не являются постоянными, они могут быть изменены с помощью лекарств и образа жизни.

Многие препараты от психических расстройств также влияют на экспрессию генов. Антидепрессанты и стабилизаторы настроения могут изменять то, как модифицируется ДНК и какие гены экспрессируются.

Кроме того, терапия на основе мРНК целенаправленно изменяет экспрессию генов для лечения таких заболеваний, как рак. В будущем мы можем обнаружить аналогичные методы лечения расстройств, связанных с употреблением алкоголя и психоактивных веществ, которые смогут воздействовать на важные сигнальные механизмы, связанные с зависимостью, изменяя функционирование мозговых цепей и то, как спецвещества влияют на них.

Образ жизни тоже влияет на экспрессию генов в мозге, хотя учёные пока не знают, могут ли они изменить последствия приёма определённых веществ.

Подобно спецвеществам, изменение рациона влияет на экспрессию генов. Например, у мух сахарная диета перепрограммирует способность ощущать сладость, подключая гены, участвующие в общем развитии организма.

Даже одна медитация способна повлиять на регуляцию генов в мозге, а месячный курс снижает экспрессию генов, влияющих на воспаление.

Исследования на животных моделях показали, что физические упражнения изменяют экспрессию генов, модифицируя как гистоны, так и молекулярные метки, непосредственно прикрепленные к ДНК, что повышает активность генов, важных для поддержания активности и пластичности нейронов, и ещё раз подтверждает, что физические упражнения улучшают память и способность к обучению, а также снижают риск развития деменции.

Всё вышеизложенное ещё раз подтверждает, что отказ от спирта и других психоактивных веществ и переход к спортивному образу жизни укрепляет не только физическое здоровье, но и психическое.

Автор: Karla Kaun, Associate Professor of Neuroscience, Brown University.
Перевод: Виктор Трибунский
Источник