Подавление деления митохондрий в мозге ослабило кокаиновую зависимость

Ранние этапы формирования кокаиновой зависимости у мышей сопровождаются делением и уменьшением размера митохондрий в нейронах участков головного мозга, отвечающих за формирование мотивации и вознаграждения. Подавление этого процесса ослабляет тягу животных к кокаину. Как предполагают авторы работы, опубликованной в журнале Neuron, вещества, препятствующие делению митохондрий, можно рассматривать как потенциальные препараты для лечения наркозависимости.

Долгосрочное или даже однократное употребление кокаина вызывает изменения в энергоснабжении мозга, в частности вызывает окислительный стресс, нарушает метаболизм глюкозы и клеточное дыхание. Эти процессы напрямую связаны с митохондриями — органеллами, которые выполняют функцию «энергетических станций» клетки. В процессе жизнедеятельности клеток митохондрии меняют свою форму и размер путем слияния или деления — от этого зависит эффективность выполнения ими своих функций. В последнее время стало известно, что динамика митохондрий играет важную роль в процессах обучения, запоминания и при вызывающем положительное подкрепление поведении, в частности, физических упражнениях.

Так как наркозависимость напрямую связана с системой вознаграждения в мозге, исследователей заинтересовала, изменяется ли динамика митохондрий при развитии кокаиновой зависимости. За формирование мотивации, положительного (вознаграждение) и отрицательного (отвращение) подкрепления отвечает прилежащее ядро полосатого тела (nucleus accumbens) — группа нейронов в «древней» части мозга. Именно за митохондриями в нейронах прилежащего ядра мышей при повторяющемся приеме кокаина наблюдали исследователи из университета Мэриленда (США) под руководством Мэри Кей Лобо (Mary Kay Lobo).

В первом эксперименте ученые выяснили, что при абстиненции (при отмене наркотика) у зависимых от кокаина мышей митохондрии в нейронах прилежащего ядра активнее делятся. Самостоятельный прием наркотика мышами также вызвал дробление митохондрий и уменьшение их размера. Процесс деления митохондрий зависит от белка Drp1. Подавление активности этого белка путем введения мышам низкомолекулярного ингибитора Drp1 Mdivi-1 привело к тому, что «зависимое» поведение у мышей немного ослабло, например, они стали меньше времени проводить в клетке, где получали наркотик.

Временное выключение гена DRP1 привело к увеличению размера митохондрий в нейронах прилежащего ядра у зависимых мышей. Потреблять меньше кокаина в тесте на самостоятельное употребление наркотика животные не стали, но во время абстиненции стали интересоваться им в меньшей степени. Наоборот, введение более активной формы белка привело к тому, что зависимость у мышей усилилась — на тридцатый день после отмены наркотика мутантные мыши искали его гораздо активнее, чем контрольные.

Деление митохондрий ассоциировано с увеличением количества активных форм кислорода (АФК) в клетке. Исследователи предположили, что эффект Mdivi-1 может быть связан с тем, что это вещество подавляет выброс АФК и тем самым влияет на возбудимость нейронов в прилежащем ядре, таким образом модулируя зависимость.

Несмотря на то, что эксперименты проводились на мышах, этот механизм, вероятно, сохраняется и у человека, так как в мозге кокаин-зависимых людей исследователи ранее наблюдали увеличение экспрессии гена DRP1. Таким образом, ингибиторы этого белка можно рассматривать в качестве кандидатных препаратов для терапии зависимости.

Ранее мы рассказывали, что кокаин запускает в нейронах процесс автофагии (самопереваривания). Для лечения кокаиновой зависимости и передозировки ученые предлагают использовать фермент, который при введении в организм быстро расщепляет это вещество.