可卡因成瘾

药物成瘾是一种疾病,人们无法停止使用药物尽管负面后果,如身体或精神卫生条件差、经济问题,或不稳定的关系(1]。人们可以合法药物上瘾,比如酒精的啤酒,葡萄酒,烈酒,或香烟中的尼古丁和vap。人们也可以对非法毒品如可卡因上瘾。可卡因成瘾的原因是复杂的,科学家们想更好地了解可卡因作用于大脑,所以他们可以开发更有效的治疗成瘾(2]。使用可卡因和其他药物可以改变大脑的物质称为的水平化学信使在化学信使,这些变化会导致成瘾的一个重要组成部分。

大脑的化学信使

人脑是由微观的细胞称为互联神经元。神经元的工作是相互沟通,使大脑能正常工作(3]。一起工作,这些神经元直接我们的思想,我们的感官,我们运动。神经元与其他神经元通过发送化学信使。

神经元之间的化学信使发送的过程可以分为四个步骤,有点像发送提前Snapchat (图1)。首先,就像发送临时需要拍照,神经元必须使化学信使。其次,神经元必须释放化学信使,就像发送快速的从你的电话。第三,另一个神经元接收化学信使通过捕获它用一种特殊蛋白质表面受体。这一步是类似于你的朋友Snapchat接收你的,这样你的朋友就可以打开它。最后,就像你朋友的Snapchat自动删除你,收到消息的神经元最终破坏化学信使。

可卡因和化学信使乙酰胆碱

科学家如此在意化学信使的原因之一是,这些使者发挥重要作用在危险的毒品如可卡因成瘾2]。研究人员发现,可卡因影响大脑通过增加数量的三个化学信使,多巴胺,5 -羟色胺和去甲肾上腺素。有额外的证据,然而,可卡因可能影响第四个化学信使乙酰胆碱(4]。乙酰胆碱中扮演一个重要的角色在几个成瘾的主要部分,包括动机(如寻找药物)的动机和注意力(如注意力放在机会使用药物)。研究可卡因会如何影响乙酰胆碱能帮助科学家理解和治疗可卡因成瘾的一天,但可卡因有可能对乙酰胆碱的影响尚未完全了解。

为什么研究可卡因的影响蠕虫?

研究可卡因对乙酰胆碱的影响与人类参与者需要很长时间,会很贵,安全,很难做,所以我们需要知道可卡因的另一种方式影响乙酰胆碱。有一个小虫子秀丽隐杆线虫,虽然它看起来不像人类,神经元,非常类似于人类的工作。一些蠕虫的神经元使用乙酰胆碱相互通信,像人类神经元,这些蠕虫提供一个有效的模型对人类神经元。

事实上,蠕虫是一个特别好的模型,因为我们可以观察可卡因是否影响神经元不需要花哨的显微镜。因为神经元控制行为,我们可以观察到改变神经元活动通过观察蠕虫行为的变化。具体来说,我们选择研究可卡因的影响蠕虫的产卵行为,因为产蛋是由一个很小的“大脑”,使用乙酰胆碱消息(5]。由于神经元和化学信使参与虫产卵与人类非常相似,我们可以使用产卵“大脑”作为可卡因如何影响神经元的模型。

可卡因和乙酰胆碱引起虫产卵交互

在第一个实验中,我们调查了可卡因如何影响虫产卵。为此,我们把数以百计的虫子在小浴室的可卡因或糖水(糖不影响产蛋),让他们在洗澡游泳1 h (图2)。我们发现蠕虫在可卡因洗澡了六个鸡蛋,而在糖水很少了鸡蛋。这个实验表明,可卡因导致蠕虫产卵。

接下来,我们检查是否乙酰胆碱必要的对可卡因导致蠕虫产卵。为此,我们使用一系列的基因敲除实验。在这种类型的实验中,我们从一个动物带走的东西看到什么东西一般。想象你想找出网球拍上的字符串通常做什么。你有一个假设或科学猜想,它们参与触及球。测试你的假设,可以减少或“敲出”球拍的弦。如果你想打一个球与球拍,你很快就会意识到,没有良好的字符串,你不能正确地击中球那么字符串必须为打网球很重要。在我们的基因敲除实验,而不是破坏性的网球拍,看看它们的字符串通常与一个网球,我们破坏了蠕虫的乙酰胆碱沟通,看看它通常与可卡因(图3)。

对于我们的第二个实验中,我们再次把数以百计的虫子在狭小的浴室的可卡因或糖水,但这一次,一些蠕虫的淘汰赛中,“失踪的蛋白质需要做的四个步骤之一发出乙酰胆碱的信息。我们发现所有蠕虫缺乏适当的乙酰胆碱信号相比,可卡因浴鸡下蛋少正常蠕虫在可卡因浴。这表明,乙酰胆碱信号需要可卡因生产产蛋。理解这种互动可卡因和乙酰胆碱在蠕虫可以帮助我们更好地理解可卡因和乙酰胆碱的相互作用在人类的大脑。

我们的发现可能有助于可卡因成瘾研究

有效治疗可卡因成瘾尚未发达,因为科学家们仍然不完全理解可卡因如何影响人类大脑的化学信使(2,6]。可卡因上瘾的化学信使乙酰胆碱的作用尤其需要更多研究[4]。在我们的实验中,我们使用了产卵“大脑”的小蠕虫模型可卡因如何影响乙酰胆碱,乙酰胆碱和我们的实验表明,可卡因变化信息。

我们使用虫产卵的“大脑”建立一个新模型来调查毒品如何影响乙酰胆碱。我们发现可卡因与乙酰胆碱可能导致新的治疗可卡因成瘾的发展。科学家们试图开发可卡因成瘾治疗阻止其他化学信使,包括5 -羟色胺、多巴胺、去甲肾上腺素,但这些治疗方法不是很有效6]。可能阻止可卡因对乙酰胆碱的影响可能是一个新的方法来治疗可卡因成瘾,目前的治疗条件,影响了很多人。

资金

这项工作是支持的教师学习和研究资助从戴维森学院,r·克雷格和希拉Yoder应用研究奖学金,戴维森研究专项。额外的支持,国家卫生研究院的基金DA045364 DA031725, DA045714。美国国立卫生研究院没有参与写作的手稿或决定提交出版的手稿。

术语表

化学信使:↑神经元的化学物质给彼此沟通。

神经元:↑小,相互关联的大脑细胞组成。神经元是专业互相发送信息。

乙酰胆碱:↑一个化学信使,神经元使用产生动机和注意力。

模型:↑一个简化版的一个复杂的科学问题,更容易帮助科学家研究这一问题,或没有对人造成伤害。

基因敲除实验:↑删除一个系统或生物的重要组成部分来找出那块通常做什么。

假设:↑一个可能的解释为世界上发生。它通常是科学研究的起点。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

确认

我们感谢Rachid El Bejjani博士提供反馈的手稿和贝琪糖导致数据的设计和创建。一些齿轮轮,黑色,与正确的圆形凹陷Verdy_p许可下公共领域。结构的可卡因NEUROtiker许可下公共领域。鬼标志由快速公司品牌元素中使用指南。

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原始的文章

↑爱默生,S。,干草,M。,Smith, M., Granger, R., Blauch, D., Snyder, N., et al. 2021. Acetylcholine signaling genes are required for cocaine-stimulated egg laying in秀丽隐杆线虫。G3。11:jkab14。doi: 10.1093 / g3journal / jkab143

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引用

[1]↑苏斯曼,S。,and Sussman, A. N. 2011. Considering the definition of addiction.Int。j .包围。公共卫生》。8:4025-38。doi: 10.3390 / ijerph8104025

[2]↑理查兹,j . R。,and Laurin, E. G. 2020. “Cocaine,” inStatPearls(金银岛,FL: StatPearls出版)。网上:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK430769/

[3]↑Sheffler, z . M。Reddy, V。,and Pillarisetty, L. S. 2021. “Physiology, neurotransmitters,” inStatPearls(金银岛,FL: StatPearls出版)。网上:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK539894/

[4]↑威廉姆斯,m . J。,and Adinoff, B. 2008. The role of acetylcholine in cocaine addiction.神经精神药理学。33:1779 - 97。doi: 10.1038 / sj.npp.1301585

[5]↑谢弗,w . r . 2006。遗传学产卵的蠕虫。安。启麝猫。40:487 - 509。doi: 10.1146 / annurev.genet.40.110405.090527

[6]↑坎普曼,k . m . 2020。治疗可卡因的使用障碍。科学。阿德。5:aax1532。doi: 10.1126 / sciadv.aax1532