Пристрастие к наркотикам: собирая головоломку

  • 853
  • 2,2
  • 7
  • 1
Добавить в избранное
Наиболее распространёнными видами наркомании являются алкоголизм и табакокурение. Также распространено употребление наркотиков на основе конопли (гашиш, марихуана), мака (опий, морфин, героин), коки (кокаин) и многих других, включая современные синтезированные наркотики, например ЛСД, амфетамины и экстази [1].
Пристрастие к наркотикам — одна из серьезнейших проблем современности, обусловленная генетическими и социальными факторами. Учёные из Пекина провели подробнейший генетический и биохимический анализ возможных молекулярных механизмов этого порока. Источником данных послужила биологическая литература за три десятилетия, а результатом стал самый подробный на сегодняшний день молекулярный «атлас», в котором сведены воедино метаболические процессы, потенциально участвующие в формировании привыкания. Что интересно, пять биохимических путей оказались общими для всех четырёх исследованных групп наркотиков.

Пристрастие к наркотикам определяют как «потерю контроля за приёмом наркотиков, или непреодолимое влечение к их приёму, несмотря на опасные последствия». Считается, что примерно половина случаев привыкания обусловлена наследственными факторами, а за оставшуюся часть отвечает воздействие окружающей среды (например, влияние общества) [2].

Если второй фактор не является предметом изучения биологии (по крайней мере, молекулярной), то насчёт первого было бы крайне интересно узнать, какие гены и метаболические пути участвуют в формировании пристрастия? И есть ли какое-то особое свойство у «молекулярной сети» привыкания, за счёт которого часто вырабатывается чрезвычайно длительное, а иногда и необратимое пристрастие к наркотическим веществам?

Биохимические и генетические данные по привыканию к наркотикам разнообразны, но плохо систематизированы: за последние тридцать лет вышло более тысячи работ по этой тематике, использующие такие методики как генный нокаут, протеомное профилирование, создание «моделей привыкания» на лабораторных животных. Однако для более полного представления проблемы в целом необходимо «собрать головоломку» из этих разрозненных данных.

Команда учёных из Национальной лаборатории белковой инженерии и генетической инженерии растений (Пекинский университет, Китай) скомпилировала данные из научной литературы за период 1976–2006 гг., касающейся проблемы привыкания к наркотикам [3]. Всего было обработано 2343 факта по участию 1500 человеческих генов в формировании привыкания, из которых 396 были упомянуты более чем в одном источнике (и поэтому считались более надёжными данными). Статистический анализ позволил выявить 18 метаболических путей, в которых достоверно участвуют гены, связанные с привыканием, или их продукты.

На основе полученных данных китайские учёные построили гипотетическую модель молекулярного механизма формирования привыкания, доступную через интернет на сайте karg.cbi.pku.edu.cn (KARG — название модели — расшифровывают как «Knowledge for Addiction-Related Genes»). Фактически, эта база аналогична компьютерной карте метаболизма в целом [4], но ориентирована непосредственно на феномен привыкания к наркотикам.

В работе рассматривают четыре вида привыкания: алкогольное, кокаиновое, опиодное и никотиновое. Что интересно, пять метаболических путей оказались для всех видов привыкания общими, три из которых уже были описаны в литературе ранее, а два до сих пор не связывали с пристрастием к наркотикам. Так, молекулярный механизм «долговременной потенциации» уже связывали с вызванной привыканием адаптацией в транспорте глутамата и с пластичностью синаптической передачи [5]. В частности, ключевой компонент этого механизма — CAMKII, — управляет ростом нейронов и образованием новых синапсов за счёт регуляции актинового цитоскелета. Проанализировав потенциальные циклы обратной связи в построенной метаболической карте с целью идентифицировать «места», в которых возникает привыкание, учёные обнаружили, что CAMKII является связующим звеном нескольких таких циклов, что, по их мнению, способно дать объяснение механизму необратимого привыкания.

Неожиданным оказалось, что в привыкании ко всем четырём группам наркотиков оказался причастным метаболический путь гонадолиберина — нейрогормона гипотоламуса, вызывающего усиление секреции гонадотропных гормонов. Учёные предполагают, что этот молекулярный путь может контролировать эмоции и поведение пристрастившегося к наркотикам, в частности — стрессорный поиск дозы. Другая молекулярная структура, «ранее не привлекавшаяся» к ответственности за привыкание к наркотикам, — щелевые контакты (gap junctions). Они не только являются средством межклеточного соединения, но и образуют изрядную долю электрических синапсов в головном мозге, что также может объяснять их участие в формировании привыкания.

Фактически, созданная исследователями база данных открывает новые возможности для быстрого поиска новых возможных механизмов пристрастия к наркотикам (два из которых упомянуты в предыдущем абзаце), а уж проверка этих теоретических гипотез — дело экспериментаторов.

По материалам PLoS Computational Biology [3] и ScienceDaily.

Литература

  1. Википедия: «Наркомания»;
  2. Uhl R. (2004). Molecular genetic underpinnings of human substance abuse vulnerability: likely contributions to understanding addiction as a mnemonic process. Neuropharmacology 47, Suppl. 1: 140–147 (в интернете);
  3. Li C.Y., Mao X., Wei L. (2008) Genes and (common) pathways underlying drug addiction. PLoS Comput. Biol. 4, e2 (в интернете);
  4. Построена полная модель метаболизма человека, основанная на геномных и биохимических данных;
  5. Jones S., Bonci A. (2005). Synaptic plasticity and drug addiction. Curr. Opin. Pharmacol. 5, 20–25 (в интернете)..

Комментарии