Özet: Araştırmacılar, tek bir doz alkolün sinaps yapısını ve mitokondri dinamiklerini kalıcı olarak değiştirdiğini bildiriyor.
Kaynak: Köln Üniversitesi
Köln Üniversitesi ile Mannheim ve Heidelberg Üniversitelerinden bir araştırma ekibi, tek bir alkol uygulamasının bile nöronların morfolojisini kalıcı olarak değiştirdiğini buldu.
Özellikle sinapsların yapısı ve mitokondri dinamikleri alkolden etkilenir. Profesör Dr. Henrike Scholz ve ekip üyeleri Michèle Tegmeier ve Michael Berger, meyve sineği Drosophila melanogaster’ın genetik model sistemini kullanarak, sinapslardaki mitokondri göçündeki değişikliklerin alkolün ödüllendirici etkisini azalttığını gösterdi.
Bu sonuçlar, tek bir tüketim olayının bile alkol bağımlılığının temelini atabileceğini göstermektedir.
Çalışma ortaya çıktı PNAS .
Sporadik alkol kullanımından kronik alkol bağımlılığına geçişte beyinde hangi değişiklikler eşlik eder?
Mannheim-Heidelberg Üniversitesi ve Köln Üniversitesi’ndeki çalışma gruplarıyla ortak bir araştırma projesinin araştırdığı soru budur. Çoğu bilimsel araştırma, kronik alkol tüketiminin beynimizin kontrol merkezi olan hipokampus üzerindeki etkilerini incelemiştir. Henrike Scholz, bu nedenle, erken yaşta ilk alkol zehirlenmesi gibi kritik risk faktörlerinin akut nöronal etkileşimleri hakkında çok az şey biliniyor.
“Etanole bağlı moleküler değişiklikleri keşfetmek için yola çıktık. Bunlar da tek bir akut etanol intoksikasyonunu takiben kalıcı hücresel değişikliklerin temelini oluşturur. Tek bir alkol uygulamasının etkileri moleküler, hücresel ve davranışsal seviyelerde incelendi” dedi Scholz.
Çalışma hipotezi, tek bir dersten sonra hafıza oluşumuna benzer şekilde, tek bir etanol uygulamasının alkol ile pozitif bir ilişki oluşturacağıydı.
Ekip, meyve sinekleri ve fare modellerindeki araştırmaları kullanarak hipotezini test etti ve iki alanda etanol kaynaklı değişiklikler buldu: mitokondriyal dinamikler ve nöronlardaki sinapslar arasındaki denge. Mitokondri, hücrelere ve özellikle sinir hücrelerine enerji sağlar. Enerjiyi hücrelere en uygun şekilde iletmek için mitokondri hareket eder.
Etanol ile muamele edilen hücrelerde mitokondrinin hareketi bozuldu. Bazı sinapslar arasındaki kimyasal denge de bozuldu. Bu değişiklikler kalıcı kaldı ve hayvanlardaki davranış değişiklikleriyle doğrulandı: Fareler ve meyve sinekleri, artan alkol tüketimi ve daha sonraki yaşamlarında alkol nüksü gösterdi.
Nöronların morfolojik yeniden şekillenmesi, öğrenme ve hafıza için iyi bilinen bir temeldir. Öğrenme ve hafıza için merkezi olan bu sözde hücresel plastisite mekanizmalarının, uyuşturucuyla ilgili ödüller için çağrışımsal hatıraların oluşumunun merkezinde olduğu düşünülmektedir. Bu nedenle, gözlenen morfolojik değişikliklerin bazıları etanol ile ilgili hafıza oluşumunu etkileyebilir.
Araştırmacılar, sinaptik iletim ve plastisite için de önemli olan nöronlardaki mitokondri göçü ile birlikte, etanole bağlı bu hücresel değişikliklerin bağımlılık yapan davranışların gelişimi için kritik olduğunu düşünüyorlar.
Scholz, “Böyle karmaşık ödül davranışına katkıda bulunan hücresel süreçlerin türler arasında korunması dikkat çekicidir, bu da insanlarda benzer bir rol olduğunu düşündürür” dedi. “Öğrenme ve hafıza için gerekli olan olası bir genel hücresel süreç olabilir.”
Gözlenen mekanizmaların her ikisi de farelerde yapılan tek bir zehirlenme deneyiminin alkol tüketimini ve daha sonraki yaşamda alkol nüksünü artırabileceğine ilişkin gözlemleri açıklayabilir.
Profesör Scholz, “Bu mekanizmalar, insanlarda erken yaşta ilk alkol zehirlenmesinin daha sonraki alkol zehirlenmesi ve alkol bağımlılığının gelişimi için kritik bir risk faktörü olduğu gözlemiyle bile alakalı olabilir” dedi.
“Bu, etanole bağlı kalıcı değişiklikleri tanımlamanın, akut içmenin nasıl kronik alkol kötüye kullanımına dönüşebileceğini anlamada önemli bir ilk adım olduğu anlamına geliyor.”
Ayrıca bakınız
Bu sinirbilim araştırma haberleri hakkında
Yazar: Basın ofisi
Kaynak: Köln Üniversitesi
İletişim: Basın Ofisi – Köln Üniversitesi
Resim: Resim kamu malı
Orjinal araştırma: Kapalı erişim.
Johannes Knabbe ve ark., “Tek doz etanol intoksikasyonu beyinde akut ve kalıcı nöronal değişikliklere neden olur”. PNAS
Soyut
Tek doz etanol zehirlenmesi beyinde akut ve kalıcı nöronal değişikliklere neden olur
Erken yaşlarda alkol zehirlenmesi, bağımlılık davranışının gelişimi için bir risk faktörüdür.
Akut etanol zehirlenmesinin nöronal moleküler bağıntılarını ortaya çıkarmak için, kantitatif kütle spektrometrisi ile birleştirilmiş stabil izotop etiketli fareleri, 72’si etanol maruziyetinden sonra sinaptik bolluğu iki katına kadar değiştiren 2.000’den fazla hipokampal proteini taramak için kullandık. Bunlar arasında, MAP6 ve ankirin-G dahil olmak üzere nöronal morfoloji için önemli olan mitokondriyal proteinler ve proteinler vardı.
Bu aday proteinlere dayanarak, alkol almamış farelerde tek bir zehirlenmeyi takiben akut ve kalıcı moleküler, hücresel ve davranışsal değişiklikler bulduk. İmmünofloresan analizi, akson başlangıç segmentlerinin kısaldığını ortaya çıkardı. Boyuna iki foton in vivo görüntüleme, aksonlarda artan sinaptik dinamikleri ve mitokondriyal kaçakçılığı gösterdi. Dopaminerjik nöronlarda mitokondriyal kaçakçılığın yıkılması, insanlarda koşullu alkol tercihini ortadan kaldırdı. Meyve sineği uçar.
Bu çalışma, mitokondriyal kaçakçılığı ödül öğreniminde yer alan bir süreç olarak tanıtır ve bağımlılık yapan davranışla ilgili hücresel mekanizmaları tanımlamak için yüksek çözünürlüklü proteomik potansiyelini vurgular.