Wpływ kokainy na mózg.
_________________________________
Wpis jest tłumaczeniem artykułu "Cocaine’s Effect on the Brain" / Neuroscience News / 25-05-2021 /
https://neurosciencenews.com/brain-cocaine-18491/
_________________________________
Nowe badania przeprowadzone przez Centrum Genetyki Człowieka Uniwersytetu Clemson zidentyfikowały specyficzne skupiska komórek w mózgu zwykłej muszki owocowej, na które wpływa ostra ekspozycja na kokainę, potencjalnie kładąc podwaliny pod rozwój leków do leczenia lub zapobiegania uzależnieniom u ludzi.
Podczas gdy neurologiczne skutki kokainy są dobrze znane, nie jest znana leżąca u ich podstaw genetyczna wrażliwość na działanie tego narkotyku. W populacjach ludzkich podatność na skutki działania kokainy różni się zarówno ze względu na czynniki środowiskowe, jak i genetyczne, co czyni ją trudną do zbadania. Około 70 procent genów u muszki owocowej, Drosophila melanogaster, ma swoje odpowiedniki u ludzi, dzięki czemu badacze dysponują porównywalnym modelem do badania złożonych cech genetycznych.
Wspólne badania genetyków Trudy Mackay i Roberta Anholta wykazały, że zażywanie kokainy wywołuje szybkie, rozległe zmiany w ekspresji genów w całym mózgu muszki owocowej - i że różnice te są wyraźniejsze u samców niż u samic.
Muszki wystawione na działanie kokainy wykazywały upośledzoną aktywność lokomotoryczną i nasilone napady drgawek. Badanie wykazało wpływ na wszystkie rodzaje komórek mózgu muszki, zwłaszcza na komórki Kenyona w ciałach grzybkowatych mózgu muszki i niektórych komórkach glia. Ciała grzybkowe, które swoją nazwę zawdzięczają temu, że wyglądają jak para grzybów, są integracyjnymi centrami mózgu, które są związane z modyfikacjami zachowania zależnymi od doświadczenia.
Odkrycia te mogą ostatecznie doprowadzić do opracowania terapii.
"Te badania identyfikują regiony mózgu, które są ważne" - powiedziała Mackay, Self Family Endowed Chair in Human Genetics. "Teraz możemy sprawdzić, jakie geny ulegają ekspresji pod wpływem kokainy i czy istnieją zatwierdzone przez Federal Drug Administration leki, które można by przetestować, być może najpierw w modelu muchy. Zauważyliśmy już kilka z tych genów. To jest punkt odniesienia. Możemy teraz wykorzystać tę pracę do zrozumienia potencjalnej terapii".
W badaniu, samce i samice muszek mogły spożywać stałą ilość sacharozy lub sacharozy z dodatkiem kokainy w czasie nie dłuższym niż dwie godziny.
Naukowcy obserwowali ich zachowanie po spożyciu kokainy i znaleźli dowody na to, że ekspozycja na kokainę powoduje efekty fizjologiczne i behawioralne, w tym drgawki i kompulsywną pielęgnację. Aby ocenić wpływ spożycia kokainy na ekspresję genów w mózgu, badacze dokonali rozbioru mózgów much i podzielili je na pojedyncze komórki. Badacze wykorzystali technologię sekwencjonowania następnej generacji do stworzenia bibliotek genów ulegających ekspresji dla poszczególnych komórek. Każda komórka ma tysiące transkryptów.
W badaniu wzięto pod uwagę 88 991 komórek. Dzięki zaawansowanej analizie statystycznej, badacze mogli pogrupować je w 36 odrębnych klastrów komórek. Anotacja klastrów na podstawie ich markerów genowych ujawniła, że wszystkie główne typy komórek - neuronalne i glejowe - jak również typy neuroprzekaźników z większości regionów mózgu, w tym ciał grzybkowatych, były reprezentowane.
"Stwierdziliśmy, że efekty działania kokainy w mózgu są bardzo rozległe i że istnieją wyraźne różnice między mężczyznami i kobietami. Istnieje znaczny dymorfizm płciowy" - powiedział Anholt, profesor genetyki i biochemii, wyróżniony przez Provost's Distinguished Professor of Genetics and Biochemistry. "Stworzyliśmy atlas ekspresji genów modulowanych przez kokainę w modelowym mózgu, który może służyć jako źródło informacji dla społeczności badawczej".
Technika jednokomórkowa jest ultra-mocna i oferuje imponujące korzyści w porównaniu ze standardowymi badaniami profilu ekspresji genów.
"Jeśli używany jest cały mózg i występuje heterogeniczność ekspresji genów, taka, że w jednej komórce jest ona wyższa, a w innej niższa, nie widać żadnego sygnału. Ale dzięki analizie pojedynczych komórek jesteśmy w stanie uchwycić te bardzo, bardzo drobne szczegóły, które odzwierciedlają heterogeniczność ekspresji genów w różnych typach komórek. Zastosowanie tej zaawansowanej technologii tutaj, w CHG, jest bardzo ekscytujące" - wyjaśnia Mackay.
Mackay jest jednym z czołowych światowych autorytetów w dziedzinie genetyki cech złożonych. Od dawna interesuje się genetyką behawioralną i rozwojem muszki owocowej jako modelu służącego do zrozumienia genetycznych podstaw złożonych zachowań. Jej laboratorium stworzyło Genetyczny Panel Referencyjny Drosophila melanogaster (DGRP), który obecnie składa się z 1000 linii wsobnych much z w pełni zsekwencjonowanymi genomami pochodzącymi z naturalnej populacji. DGRP pozwala naukowcom na wykorzystanie naturalnie występujących zmian do badania wariantów genetycznych, które przyczyniają się do podatności na różne czynniki stresowe.
Wyniki badań zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Genome Research w pracy zatytułowanej "The Drosophila brain on cocaine at single-cell resolution". Współautorami pracy są bioinformatyk CHG Vijay Shankar; studenci Brandon Baker, Sneha Mokashi i Jeffrey Hatfield; oraz była studentka Clemson Rachel Hannah, obecnie pracująca na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa.
___________________
Dołącz do grupy Nauka - to społeczność dla wszystkich zainteresowanych nauką, jej zdobyczami, rozwojem, sukcesami i porażkami; dla głodnych wiedzy i sprawdzonych informacji!
https://www.hejto.pl/spolecznosc/nauka
Obserwuj też wartościowe tagi #qualitycontent #nauka oraz @arcy
