С возрастом наш мозг претерпевает множество изменений, вплоть до того, как транслируется его ДНК. Новое исследование показало, что у людей с расстройством, связанным с употреблением кокаина, эти изменения могут накапливаться с ускоренной скоростью.
Кокаин является одним из самых вызывающих привыкание веществ, известных человеку. Он вмешивается в пути вознаграждения мозга, заставляя его клетки продолжать генерировать приятные сигналы до тех пор, пока действие наркотика не закончится. По оценкам из США, у каждого пятого человека, употребляющего кокаин, развивается зависимость.
Но как именно наркотик, воздействующий на соединения между клетками мозга, вызывает аддиктивное поведение, которое, в свою очередь, проявляется в злоупотреблении психоактивными веществами, представляет собой цепочку событий, которую исследователи все еще пытаются понять.
Одна из возможностей заключается в некодирующих модификациях ДНК, упакованных внутри клеток мозга, которые изменяют способ включения и выключения его генов. Исследователи рассмотрели закономерности этих так называемых эпигенетических изменений в области мозга, называемой «зоной Бродмана 9».
Считается, что расположенная в префронтальной коре — передней части мозга, расположенной за лбом, — зона Бродмана 9 (BA9) важна для самосознания и тормозного контроля; двух факторов, которые замешаны в расстройствах, связанных с употреблением психоактивных веществ.
Как кокаин влияет на наш мозг
Многое из того, что мы знаем о воздействии кокаина на клетки мозга, получено в ходе исследований на мышах. Немногие исследования изучали длительное воздействие кокаина на ткани головного мозга человека, хотя на сегодняшний день в двух исследованиях были обнаружены области ДНК, которые демонстрируют чрезмерное метилирование в мозгу людей с кокаиновой зависимостью.
Новое исследование тканей человеческого мозга, извлеченных после смерти, снова показало то же самое: в BA9 у потребителей кокаина были участки ДНК, украшенные метильными группами — химические изменения, которые, как было обнаружено, накапливаются с возрастом и при возрастных заболеваниях.
Чтобы получить эти результаты, исследователи сравнили уровни метилирования ДНК в образцах тканей головного мозга 21 человека, страдающего расстройством, связанным с употреблением кокаина, и еще 21 человека, у которого его не было.
Метилирование ДНК считается одним из молекулярных признаков старения. Как правило, наличие большего количества метильных групп снижает активность близлежащих генов, потому что механизм клетки больше не может получить доступ к содержащимся внутри генетическим инструкциям. Зная, как метильные группы присоединяются к ДНК с течением времени, метилирование ДНК можно использовать в качестве «эпигенетических часов», чтобы увидеть, стареют ли ткани быстрее или медленнее по сравнению с их ожидаемым хронологическим возрастом.
В рамках исследования ученые использовали два разных эпигенетических часа, чтобы попытаться объяснить любую вариацию.
«Мы обнаружили тенденцию к более сильному биологическому старению мозга у людей с расстройством, связанным с употреблением кокаина, по сравнению с людьми без этого расстройства», — рассказал Стефани Витт, старший автор исследования и молекулярный биолог Центрального института психического здоровья в Германии. По его словам, это может быть вызвано связанными с кокаином патологическими процессами в головном мозге, такими как воспаление или гибель клеток».
Исследователи считают, что эти молекулярные изменения могут способствовать функциональным и структурным изменениям более высокого уровня, наблюдаемым в мозге людей с расстройством, связанным с употреблением кокаина, и, в свою очередь, поведенческим аспектам зависимости. Среди последовательностей, которые показали самые сильные изменения в метилировании ДНК в этом исследовании, были два гена, которые, согласно предыдущим исследованиям, регулируют поведенческие аспекты потребления кокаина у грызунов.
Тем не менее, исследователи признают, что их работа была небольшой, и необходимы дополнительные исследования, возможно, чтобы увидеть, какие молекулярные изменения происходят в мозге с течением времени при постоянном употреблении наркотиков.