Nur ein paar Drinks verändern, wie Erinnerungen auf der fundamentalen, molekularen Ebene entstehen, so eine neue Studie mit Fliegen.

Eine der vielen Herausforderungen bei der Bekämpfung von Alkoholabhängigkeit und anderen Drogenmissbrauchsstörungen ist das Risiko eines Rückfalls, selbst nach der Genesung. Sogar nervtötende Fruchtfliegen haben ein Verlangen nach Alkohol, und weil die molekularen Signale, die bei der Bildung der Belohnungs- und Vermeidungsgedächtnisse der Fliegen involviert sind, dieselben sind wie beim Menschen, sind sie ein gutes Modell für das Studium.

Die neue Forschung findet heraus, dass Alkohol diesen Gedächtnisbildungsweg kapert und die in den Neuronen exprimierten Proteine ​​verändert, wodurch Heißhunger entsteht.

Schlechte Erfahrungen, gute Zeiten

Karla Kaun, Assistenzprofessorin für Neurowissenschaften an der Brown University und leitende Autorin des Artikels, arbeitete mit einem Team von Studenten, Technikern und Postdocs zusammen, um die molekularen Signalwege und Veränderungen der Genexpression bei der Herstellung und Aufrechterhaltung von Belohnungsgedächtnissen aufzudecken.

"Eines der Dinge, die ich verstehen möchte, ist, warum Missbrauchsdrogen wirklich lohnende Erinnerungen erzeugen können, wenn sie tatsächlich Neurotoxine sind", sagt Kaun, die mit Browns Carney Institute for Brain Science verbunden ist.

"Alle Drogen - Alkohol, Opiate, Kokain, Methamphetamin - haben schädliche Nebenwirkungen. Sie machen den Leuten übel, oder sie geben den Leuten Kater, also warum finden wir sie so lohnend? Warum erinnern wir uns an die guten Dinge an ihnen und nicht an die schlechten? Mein Team versucht, auf molekularer Ebene zu verstehen, was Missbrauchsdrogen für Erinnerungen bedeuten und warum sie Heißhunger verursachen. "

Sobald Forscher verstehen, welche Moleküle sich verändern, wenn sich Heißhunger bilden, können sie herausfinden, wie sie bei der Genesung von Alkoholikern und Süchtigen helfen können, indem sie vielleicht die Dauer der Sehnsuchtserinnerungen verringern oder wie intensiv sie sind, sagt Kaun.

Domino-Effekt

Fruchtfliegen haben nur 100,000-Neuronen, während Menschen mehr als 100 Milliarden haben. Der kleinere Maßstab - und die Tatsache, dass Generationen von Wissenschaftlern genetische Werkzeuge entwickelt haben, um die Aktivität dieser Neuronen auf Schaltungs- und molekularer Ebene zu manipulieren - ließ die Frucht zum perfekten Modellorganismus für Kauns Team werden, um die beteiligten Gene und molekularen Signalwege aufzuspüren in Alkohol Belohnungs Erinnerungen, sagt sie.

Die Forscher verwendeten genetische Werkzeuge, um Schlüsselgene selektiv auszuschalten, während sie die Fliegen darin trainierten, wo sie Alkohol finden konnten. Dadurch konnten sie sehen, welche Proteine ​​für dieses Belohnungsverhalten benötigt wurden.

Eines der Proteine, die für die Präferenz der Fliegen für Alkohol verantwortlich sind, ist Notch, fanden die Forscher heraus. Notch ist der erste "Domino" in einem Signalweg, der an der Entwicklung von Embryonen, der Entwicklung des Gehirns und der Funktion des erwachsenen Gehirns bei Menschen und allen anderen Tieren beteiligt ist. Molekulare Signalwege sind einer Kaskade von Dominos nicht unähnlich - wenn der erste Domino fällt (in diesem Fall aktiviert das biologische Molekül), löst er mehr aus, was mehr auslöst und so weiter.

Einer der nachgeschalteten Dominosteine ​​im Signalweg, den Alkohol beeinflusst, ist ein Gen namens Dopamin-2-ähnlicher Rezeptor, der auf Neuronen ein Protein bildet, das Dopamin, den „Wohlfühl“ -Neurotransmitter, erkennt.

"Es ist bekannt, dass der Dopamin-2-ähnliche Rezeptor an der Kodierung beteiligt ist, ob eine Erinnerung gefällig oder aversiv ist", sagt die Postdoktorandin Emily Petruccelli, die jetzt Assistenzprofessorin an der Southern Illinois University ist. Und Alkohol entführt diesen konservierten Gedächtnisweg, um Heißhunger zu erzeugen.

Im Fall des untersuchten Alkohol-Belohnungswegs hat die Signalkaskade das Dopamin-Rezeptor-Gen nicht ein- oder ausgeschaltet oder die Menge an hergestelltem Protein erhöht oder verringert, sagt Kaun. Stattdessen hatte es eine subtilere Wirkung - es änderte die Version des Proteins, die durch einen einzelnen Aminosäure- "Buchstaben" in einem wichtigen Bereich hergestellt wurde.

An und aus

"Wir wissen nicht, was die biologischen Folgen dieser kleinen Veränderung sind, aber eines der wichtigen Ergebnisse dieser Studie ist, dass Wissenschaftler nicht nur schauen müssen, welche Gene ein- und ausgeschaltet werden, sondern welche Formen jedes Gen ist ein- und ausgeschaltet werden ", sagt Kaun. "Wir denken, dass diese Ergebnisse höchstwahrscheinlich auf andere Formen der Abhängigkeit übertragen werden, aber niemand hat das untersucht."

Das Team setzt seine Arbeit fort, indem es die Auswirkungen untersucht, die Opiate auf die gleichen konservierten molekularen Signalwege haben. Darüber hinaus arbeitet Kaun mit John McGeary, einem Assistenzprofessor für Psychiatrie und menschliches Verhalten, daran, DNA-Proben von Patienten mit Alkoholmissbrauchsstörungen zu untersuchen, um festzustellen, ob sie genetisch bedingte Polymorphismen in den bei Fliegen gefundenen Genen haben.

"Wenn das beim Menschen genauso funktioniert, genügt ein Glas Wein, um den Stoffwechsel zu aktivieren, aber innerhalb einer Stunde ist es wieder normal", sagt Kaun. "Nach drei Gläsern, mit einer Stunde Pause dazwischen, kehrt der Stoffwechselweg nach 24-Stunden nicht wieder zurück. Wir denken, dass diese Persistenz wahrscheinlich die Genexpression in Speicherschaltungen verändert.

"Nur etwas, das man sich merken sollte, wenn man das nächste Mal eine Flasche Wein mit einem Freund oder Ehepartner teilt", fügt sie hinzu.

Die Ergebnisse erscheinen im Journal Neuron. Die National Institutes of Health finanzierten die Forschung.

Quelle: Brown University

Bücher zum Thema

at InnerSelf Market und Amazon