Роковой дуэт «зависимого» мозга и тела: психоактивные вещества, стресс и нейропластичность

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Зависимость от психоактивных веществ представляет собой феномен, в основе которого лежит изменение под их действием общих молекулярно-клеточных механизмов, структур и нейронных сетей, лежащих в основе нормального функционирования мозга и реализующих стрессорный ответ, подкрепление и аверсию, научение и память. В результате формируются состояния аберрантной пластичности, ассоциированные с соматическими изменениями, которые определяют патогенез и симптоматику химической зависимости и одновременно могут рассматриваться как мишени для разработки терапии таких зависимостей. Представлена основанная на холистическом подходе интегративная схема участия стресса и нейропластических изменений в формировании порочного круга синдрома патологической зависимости от психоактивных веществ. Этот спецвыпуск журнала посвящен молекулярным механизмам расстройств, связанных с употреблением психоактивных веществ.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. В. Гуляева

Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН; Научно-практический психоневрологический центр им. З.П. Соловьева Департамента здравоохранения города Москвы

Автор, ответственный за переписку.
Email: nata_gul@ihna.ru
Россия, 117485, Москва; 115419, Москва

Д. И. Перегуд

Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН; Национальный медицинский исследовательский центр психиатрии и наркологии им. В.П. Сербского

Email: nata_gul@ihna.ru
Россия, 117485, Москва; 119034, Москва

Список литературы

  1. Ciucă Anghel, D. M., Nițescu, G. V., Tiron, A. T., Guțu, C. M., and Baconi, D. L. (2023) Understanding the mechanisms of action and effects of drugs of abuse, Molecules, 28, 4969, https://doi.org/10.3390/molecules28134969.
  2. Gulyaeva, N. V. (2017) Molecular mechanisms of neuroplasticity: An expanding universe, Biochemistry (Moscow), 82, 237-242, https://doi.org/10.1134/S0006297917030014.
  3. Gulyaeva, N. V. (2022) Multi-level plasticity-pathology continuum of the nervous system: functional aspects, Neurochem. J., 16, 424-428, https://doi.org/10.1134/S1819712422040092.
  4. Smuts, J. C. (1926) Holism and Evolution, Macmillan and Co., Limited, London.
  5. Valentino, R. J., Nair, S. G., and Volkow, N. D. (2024) Neuroscience in addiction research, J. Neural. Transm. (Vienna), 131, 453-459, https://doi.org/10.1007/s00702-023-02713-7.
  6. Peregud, D. I., and Gulyaeva, N. V. (2024) Contribution of visceral systems to the development of substance use disorders: translational aspects of interaction between central and peripheral mechanisms, Biochemistry (Moscow), 89, 1868-1888, https://doi.org/10.1134/S0006297924110026.
  7. Gulyaeva, N. V. (2023) Glucocorticoids orchestrate adult hippocampal plasticity: growth points and translational aspects, Biochemistry (Moscow), 88, 565-589, https://doi.org/10.1134/S0006297923050012.
  8. Mikhalitskaya, E. V., Vyalova, N. M., Bokhan, N. A., and Ivanova, S. A. (2024) Alcohol-induced activation of chemokine system and neuroinflammation development, Biochemistry (Moscow), 89, 1889-1903, https://doi.org/10.1134/S0006297924110038.
  9. Prokopieva, V. D., Vetlugina, T. P., Epimakhova, E. V., Boiko, A. S., and Bokhan, N. A. (2024) Association of peripheral markers of oxidative stress with clinical parameters and inflammatory factors in alcoholic patients, Biochemistry (Moscow), 89, 1904-1910, https://doi.org/10.1134/S000629792411004X.
  10. Airapetov, M. I., Eresko, S. O., Shamaeva, S. A., Bychkov, E. R., Lebedev, A. A., and Shabanov, P. D. (2024) Study of neuroinflammation in the rat hippocampus during ethanol exposure and pharmacological correction with azithromycin: new data and future perspectives, Biochemistry (Moscow), 89, 1911-1921, https://doi.org/10.1134/S0006297924110051.
  11. Shamakina, I. Yu., Anokhin, P. K., Ageldinov, R. A., and Kokhan, V. S. (2024) Neuroimmune characteristics of animals with prenatal alcohol intoxication, Biochemistry (Moscow), 89, 1922-1929, https://doi.org/10.1134/S0006297924110063.
  12. Cooper, S., Robison, A. J., and Mazei-Robison, M. S. (2017) Reward circuitry in addiction, Neurotherapeutics, 14, 687-697, https://doi.org/10.1007/s13311-017-0525-z.
  13. Hayes, A., Herlinger, K., Paterson, L., and Lingford-Hughes, A. (2020) The neurobiology of substance use and addiction: evidence from neuroimaging and relevance to treatment, BJPsych. Adv., 26, 367-378. doi: 10.1192/bja.2020.68.
  14. Tan, B., Browne, C.J., Nöbauer, T., Vaziri, A., Friedman, J. M., and Nestler, E. J. (2024) Drugs of abuse hijack a mesolimbic pathway that processes homeostatic need, Science, 384, eadk6742, https://doi.org/10.1126/science.adk6742.
  15. Wightman, R. M., and Robinson, D. L. (2002) Transient changes in mesolimbic dopamine and their association with ‘reward’, J. Neurochem., 82, 721-735, https://doi.org/10.1046/j.1471-4159.2002.01005.x.
  16. Ruisoto, P., and Contador, I. (2019) The role of stress in drug addiction. An integrative review, Physiol. Behav., 202, 62-68, https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2019.01.022.
  17. Miller, A. P., Bogdan, R., Agrawal, A., and Hatoum, A. S. (2024) Generalized genetic liability to substance use disorders, J. Clin. Invest., 134, e172881, https://doi.org/10.1172/JCI172881.
  18. Koob, G. F., and Volkow, N. D. (2010) Neurocircuitry of addiction, Neuropsychopharmacology, 35, 217-238, https://doi.org/10.1038/npp.2009.110.
  19. Peregud, D. I., Shirobokova, N. I., Kvichansky, A. A., Stepanichev, M. Yu., and Gulyaeva, N. V. (2024) Purmorphamine alters anxiety-like behavior and expression of hedgehog cascade components in rat brain after alcohol withdrawal, Biochemistry (Moscow), 89, 1938-1949, https://doi.org/10.1134/S0006297924110087.
  20. Vetrovoy, O. V., Potapova, S. S., Stratilov, V. A., and Tyulkova, E. I. (2024) Prenatal hypoxia predisposes to impaired expression of the chrna4 and chrna7 genes in adult Rats without affecting acetylcholine metabolism during embryonic development, Biochemistry (Moscow), 89, 1950-1960, https://doi.org/10.1134/S0006297924110099.
  21. Sudakov, S. K., Bogdanova, N. G., Nazarova, G. A., and Zolotov N. N. (2024) Behavioral features and blood enzyme activity in offspring of rats conceived from an alcohol-intoxicated father, Biochemistry (Moscow), 89, 1930-1937, https://doi.org/10.1134/S0006297924110075.
  22. Korpi, E. R., den Hollander, B., Farooq, U., Vashchinkina, E., Rajkumar, R., Nutt, D. J., Hyytiä, P., and Dawe, G. S. (2015) Mechanisms of action and persistent neuroplasticity by drugs of abuse, Pharmacol. Rev., 67, 872-1004, https://doi.org/10.1124/pr.115.010967.
  23. Nestler, E. J., and Lüscher, C. (2019) The molecular basis of drug addiction: linking epigenetic to synaptic and circuit mechanisms, Neuron. 102, 48-59, https://doi.org/10.1016/j.neuron.2019.01.016.
  24. Liu, X., Wang, F., Le, Q., and Ma, L. (2023) Cellular and molecular basis of drug addiction: The role of neuronal ensembles in addiction, Curr. Opin. Neurobiol., 83, 102813, https://doi.org/10.1016/j.conb.2023.102813.
  25. Koob, G. F. (2021) Drug addiction: hyperkatifeia/negative reinforcement as a framework for medications development, Pharmacol. Rev., 73, 163-201, https://doi.org/10.1124/pharmrev.120.000083.
  26. Milton, A. L. (2023) Drug memory reconsolidation: from molecular mechanisms to the clinical context, Transl. Psychiatry, 13, 370, https://doi.org/10.1038/s41398-023-02666-1.
  27. Garavan, H., Brennan, K. L., Hester, R., and Whelan, R. (2013) The neurobiology of successful abstinence, Curr. Opin. Neurobiol., 23, 668-674, https://doi.org/10.1016/j.conb.2013.01.029.
  28. Sinha, R. (2011) New findings on biological factors predicting addiction relapse vulnerability, Curr. Psychiatry Rep., 13, 398-405, https://doi.org/10.1007/s11920-011-0224-0.
  29. Ferrer-Pérez, C., Montagud-Romero, S., and Blanco-Gandía, M. C. (2024) Neurobiological theories of addiction: a comprehensive review, Psychoactives, 3, 35-47, https://doi.org/10.3390/psychoactives3010003.
  30. Parvaz, M. A., Rabin, R. A., Adams, F., and Goldstein, R. Z. (2022) Structural and functional brain recovery in individuals with substance use disorders during abstinence: a review of longitudinal neuroimaging studies, Drug Alcohol Depend., 232, 109319, https://doi.org/10.1016/j.drugalcdep.2022.109319.
  31. Peregud, D. I., Baronets, V. Y., Terebilina, N. N., and Gulyaeva, N. V. (2023) Role of BDNF in neuroplasticity associated with alcohol dependence, Biochemistry (Moscow), 88, 404-416, https://doi.org/10.1134/S0006297923030094.
  32. Kolik, L. G., Konstantinipolsky, M. A., Nikolaev, S. V., Logvinov, I. O., Antipova, T. A., and Gudasheva, T. A. (2024) Low-molecular neurotrophin-3 mimetics with different patterns of postreceptor signaling activation attenuate differentially morphine withdrawal in rats, Biochemistry (Moscow), 89, 1961-1969, https://doi.org/10.1134/S0006297924110105.
  33. Severtsev, V. V., Pavkina, M. A., Ivanets, N. N., Vinnikova, M. A., and Yakovlev, A. A. (2024) Extracellular vesicles as potential biomarkers in addictive disorders, Biochemistry (Moscow), 89, 1970-1984, https://doi.org/10.1134/S0006297924110117.
  34. Nardi, W. R., Kelly, P., Roy, A., Becker, S., Brewer, J., and Sun, S. (2024) A systematic review and meta-analysis of psychosocial interventions for persons with comorbid anxiety and substance use disorders, J. Subst. Use Addict. Treat., 165, 209442, https://doi.org/10.1016/j.josat.2024.209442.
  35. De Aguiar, A. C. L, and Bloc, L. G. (2024) Transdiagnosis of alcohol use and psychopathologies: a systematic review, Addict. Behav. Rep., 19, 100543, https://doi.org/10.1016/j.abrep.2024.100543.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Участие стресса и нейропластических изменений в формировании порочного круга синдрома патологической зависимости от психоактивных веществ (ПАВ): холистический подход. Развитие зависимости от ПАВ осуществляется на базе фундаментальных механизмов нормального функционирования мозга, включая стресс-реактивность, подкрепление (положительное и отрицательное), обучение и память. Различные ПАВ, наряду со специфическими эффектами, вызывают типовые адаптивные и патологические процессы на молекулярном, клеточном и функциональном уровнях. В процессе формирования зависимости ключевой механизм влияния ПАВ на функционирующую в норме систему положительного подкрепления составляет стимуляция дофаминергических проекций вентральной области покрышки (ВОП) в стриатум (СТР) и действие на префронтальную кору (ПФК). При этом стрессорные факторы, действие которых опосредовано стресс-реактивной гипоталамо-гипофизарной-надпочечниковой осью (ГГНО; ГП – гипоталамус, ГФ – гипофиз, НП – надпочечники) во взаимодействии с ядрами амигдалы (АМ) способствуют добровольной хронической интоксикации, которая становится неконтролируемой. Это сопровождается развитием толерантности к ПАВ и формированием условных ассоциативных связей, при этом включается система ключевых структур в процессах научения и памяти: гиппокамп (ГП), ПФК и AM, которая имеет тесные связи с ГГНО. Прекращение поступления ПАВ при сформированной зависимости сопровождается развитием синдрома отмены (абстинентным синдромом), который, проявляясь на физиологическом и аффективном уровнях, ассоциирован со снижением положительного подкрепления. Абстинентные расстройства становятся новым тяжелым стрессорным фактором, на базе которого формируется отрицательное подкрепление, опосредованное ГГНО и АМ. С дисфункцией ГГНО связано и проявление рецидива, развивающегося на фоне ослабления контроля со стороны ПФК. Реконсолидация памяти – физиологический триггер рецидива, а АМ, ГП и СТР – ключевые структуры. Ассоциированные с развитием зависимости изменения нейропластичности охватывают все уровни, от эпигенетического, молекулярного и синаптического до клеточного и сетевого. Хроническая интоксикация ПАВ приводит как к адаптивным, так и патологическим изменениям экспрессии различных генов, нейрохимическим нарушениям в системах нейромедиаторов и трофических факторов, развитию воспалительного процесса и как результат – структурно-функциональным перестройкам задействованных структур. Следует учесть, что приведенные на рисунке ассоциации структур головного мозга с определенными этапами формирования зависимости достаточно условны и не могут учесть всех известных связей между указанными и другими структурами мозга. Тем не менее, очевидно, что функциональная плейотропность структур мозга, задействованных в процессах стресса, адаптации, обучения и памяти, характерная для здорового мозга, играет важную роль и при формировании зависимости, с одной стороны, обеспечивая процессы адаптации к интоксикации ПАВ, а с другой стороны, формируя патологический фенотип зависимости. В итоге зависимость от ПАВ реализуется на базе фундаментальных физиологических механизмов функционирования мозга, таких как стресс, подкрепление и аверсия, научение и память. В приведенной на этом рисунке интегративной схеме использована информация, представленная в статьях [12, 13, 18, 25–28], а также шаблонов Servier Medical Art (Servier), предоставляемых по свободной лицензии Creative Commons Attribution 3.0 unported license

Скачать (348KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024