Menschen, die durch Kokainkonsum beeinträchtigt sind, weisen Veränderungen in der Genexpression in zwei Gehirnregionen auf: dem Nucleus accumbens, einer Region, die mit der Belohnung verbunden ist, und dem Nucleus caudatus, einer Region, die die Entstehung von Gewohnheiten vermittelt.
Dies wurde in Forschungsarbeiten festgestellt, die an der Icahn School of Medicine am Mount Sinai durchgeführt und in „Science Advances“ veröffentlicht wurden, in denen darauf hingewiesen wird, dass diese Veränderungen, die erheblich zu den anhaltenden Verhaltensanomalien beitragen, die bei der Drogenabhängigkeit beobachtet werden und durch den Kokainkonsum verursacht werden, eine Reihe von Chemikalien ausgelöst haben Reaktionen, die dazu führen, dass die Menge an Boten-RNA, die von einigen der betroffenen Gene in diesen beiden Hirnregionen produziert wird, zunimmt, während die Aktivität anderer Gene abnimmt.
Verluste in der Menge der produzierten Boten-RNA, ein Vorgang, der auch als „Expression“ der zugrunde liegenden Gene bezeichnet wird, führen zu Veränderungen in der Menge der dort produzierten Proteine, die dann chemische Reaktionen im Gehirn ausführen, erklären die Forscher in seiner Arbeit.
Das Team fand eine signifikante Überschneidung zwischen RNAs, die in dieser Region des Gehirns exprimiert werden, was darauf hindeutet, dass diese molekularen Veränderungen der Schlüssel zur Entwicklung und Aufrechterhaltung einer Kokainkonsumstörung sein könnten.
Die Kokainkonsumstörung ist eine chronische, rezidivierende Erkrankung des Gehirns, für die es derzeit keine zugelassenen Behandlungen gibt. Es wird auch die Hypothese aufgestellt, dass die Regulierung der Genexpression in den Motivations- und Belohnungszentren des Gehirns eine entscheidende Rolle bei den anhaltenden Verhaltensänderungen spielt, die Sucht definieren. Das Wissen bleibt begrenzt, was die maladaptive Genaktivität ernüchtert, die der chronische Konsum von Kokain in diesen Kreisläufen beim Menschen verursacht und dass es Störungen durch Kokainkonsum unterliegt.
Um die Wissenslücke zu schließen, führte das Team eine RNA-Sequenzierung sowohl am Nucleus accumbens als auch am Nucleus caudatus von postmortalem Gehirngewebe von Menschen mit Kokainkonsumstörung und passenden Kontrollen durch. Unter Verwendung der bisher größten und vielfältigsten untersuchten Kohorte fanden wir Veränderungen in neuroinflammatorischen Prozessen.
Kokain erhöht die Menge des Neurotransmitters Dopamin an Synapsen oder Verbindungen zwischen Gehirnzellen, deren elektrische Signale in chemische Signale umgewandelt werden. Dabei setzt Kokain eine Kaskade von Ereignissen frei, die einen chemischen Botenstoff namens AMP-Zyklus im Gehirn aktiviert, der zu Veränderungen in der Genexpression führt.
„Zusätzlich zu neuen Erkenntnissen über die molekularen Veränderungen, die der Kokainkonsum beinhaltet, haben wir festgestellt, dass Menschen mit einer Kokainkonsumstörung dysregulierte Gene haben, die mit Schizophrenie und schweren depressiven Störungen in Verbindung gebracht werden, was darauf hindeutet, dass diese Störungen einige Systeme von Neuronen, Schaltkreisen und zugrunde liegenden Regulatoren gemeinsam haben können Gene“, sagt Philipp Mews, Erstautor des Artikels.
Die Ergebnisse stellen einen Durchbruch im Verständnis molekularer Anomalien bei Kokainkonsumstörungen dar.
Da es schwierig ist, direkt zu untersuchen, wie Drogen wie Kokain auf das menschliche Gehirn wirken, verwenden Forscher oft Tiermodelle, um ihre Wirkung zu untersuchen. Eine Schlüsselfrage ist jedoch, ob das, was diese Tiermodelle lernen, dem ähnelt, was im Gehirn von Menschen passiert, die Kokain konsumieren.
„Unser Team analysierte Studien, die an Mäusen durchgeführt wurden, um mehr über den Zeitpunkt der Kokain-Selbstverabreichung zu erfahren, und verglich die daraus resultierenden molekularen Veränderungen mit Beobachtungen im postmortalen Gehirngewebe von Menschen mit einer Kokainkonsumstörung. Die Analyse ergab auffallend ähnliche Veränderungen in den Profilen der Genexpression im Gehirn sowohl bei Ratten als auch bei Menschen, was die Verwendung von Mausmodellen zur Untersuchung der physiologischen Grundlagen von Kokainkonsumstörungen bestätigt“, erklärte Eric J. Nestler, Hauptautor des Artikels.
Diese Ergebnisse, schreiben sie, stellen einen beträchtlichen Fortschritt in unserem Verständnis der molekularen Anomalien bei Kokainkonsumstörungen dar und sind eine unschätzbare Ressource für zukünftige Forschung.
