Ученые склонны рассматривать зависимость от психоактивных веществ в первую очередь как заболевание головного мозга. Когда мы наслаждаемся сексом, едой, музыкой или хобби, области нашего мозга, отвечающие за вознаграждение, переполняются дофамином, вызывающим удовольствие. Такие наркотики, как кокаин, копируют данный эффект, но в десять раз сильнее. Однако здоровый мозг не зависит от такого выброса дофамина: здесь префронтальная кора взвешивает варианты и может принять решение отказаться от приятных занятий, когда этому «не время и не место». Напротив, такой «тормозящий контроль» нарушен в мозгу зависимого человека, что затрудняет у него сопротивление.
Но какие биохимические изменения в префронтальной коре вызывают это нарушение?
Ученые из Германии и Канады показали, что у людей расстройство, связанное с употреблением кокаина (cocaine use disorder – CUD), приводит к изменениям в «метиломе» подобласти префронтальной коры, области Бродмана 9, которая считается важной для самосознания и сдерживающего контроля. Как правило, более высокая степень метилирования ДНК приводит к «снижению» близлежащих генов. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Frontiers in Psychiatry.
«Поскольку метилирование ДНК является важным регуляторным механизмом экспрессии генов, выявленные изменения метилирования ДНК могут способствовать функциональным изменениям в человеческом мозге и, таким образом, связанным с ними поведенческим аспектам зависимости», — сказал первый автор исследования Эрик Пойзел (Eric Poisel), научный сотрудник Центрального института психического здоровья (Central Institute of Mental Health) в Мангейме, Германия.
Поскольку исследование метилома головного мозга является инвазивным, оно было проведено на криоконсервированном мозге 42 умерших доноров-мужчин, половина из которых имела CUD, а другая половина – нет. Это важно, потому что самые ранние исследования в этой области проводились на мозге крыс.
Клетки мозга могут стареть быстрее у людей, пристрастившихся к кокаину
Исследователи обнаружили доказательства того, что клетки в зоне Бродмана 9 кажутся биологически «старыми» у людей с CUD, что свидетельствует о том, что эти клетки у них стареют быстрее, чем у людей без расстройств, связанных с употреблением психоактивных веществ. Здесь они использовали образцы метилирования ДНК в качестве меры биологического возраста клеток в зоне Бродмана 9. Биологический возраст клеток, тканей и органов может быть больше или меньше их хронологического возраста, в зависимости от диеты, образа жизни и подверженности различным заболеваниям или вредным факторам окружающей среды. Таким образом, ученые могут оценить биологический возраст по данным метилома с помощью установленных математических алгоритмов.
«Мы обнаружили тенденцию к более сильному биологическому старению мозга у людей с расстройством, связанным с употреблением кокаина, по сравнению с людьми без данного расстройства. Это может быть вызвано связанными с кокаином процессами в головном мозге, такими как воспаление или гибель клеток», — сказала ведущий автор исследования доктор Стефани Витт (Stephanie Witt), научный сотрудник того же института.
«Поскольку оценка биологического возраста является очень новой концепцией в исследованиях зависимости и зависит от многих факторов, необходимы дальнейшие исследования для изучения этого явления с более крупными размерами выборки, чем это было возможно здесь».
Взаимосвязи между CUD и метилированными генами
Пойзел с соавторами исследования также изучили различия в степени метилирования 654 448 сайтов в геноме человека и искали связи с наличием или отсутствием CUD в жизни каждого донора. Они скорректировали разницу в возрасте донора, времени, прошедшем после смерти, рН мозга и других заболеваниях, таких как депрессивное расстройство и расстройство, связанное с употреблением алкоголя.
Ученые обнаружили 17 геномных областей, которые были более метилированы у доноров с CUD, чем у доноров без CUD, и три области, которые были менее метилированы у доноров с CUD, чем у доноров без него.
«Мы были удивлены, что в нашем сетевом анализе изменения в метилировании ДНК были особенно заметны среди генов, регулирующих активность нейронов и связи между ними. Интересно, что дифференциальное метилирование ДНК было связано с несколькими факторами транскрипции и белками с ДНК-связывающими доменами, что подразумевает прямое влияние этих изменений метилирования ДНК на экспрессию генов. Это необходимо проследить в дальнейших исследованиях», — комментирует Пойзел.
«Кроме того, было интересно, что среди тех генов, которые показали самые сильные изменения в уровнях метилирования ДНК в нашем исследовании, ранее сообщалось, что два гена регулируют поведенческие аспекты потребления кокаина в экспериментах на грызунах», — заключил Витт.
Авторы другого исследования заявили, что тяжелая форма COVID-19 связана с молекулярными признаками старения мозга.
