Sistemul de recompensare a creierului provoacă sentimentul de fericire, dar este, de asemenea, implicat în tulburările de comportament, precum schizofrenia și dependența. Un studiu revoluţionar a identificat acum rolul unei proteine, numite Npas4, în sistemul de recompensare, mediată de proteinele MAPK și CBP. Această descoperire deschidea ușile pentru potențiale terapii a afecțiunilor asociate. Bunăoară, șoarecii cu Npas4 inactivat, tratați cu cocaină, au prezentat o reducere considerabilă a comportamentului căutător de cocaină, accentuând relevanța proteinei.
Creierul uman este format din mai multe rețele complexe sau „circuite”. Un astfel de circuit complex, numit „circuit de recompensă”, este implicat în învățarea asociată cu recompense, un proces în care activitatea celulelor nervoase se modifică ca răspuns la un stimul „recompensă” (ceva ce creierul percepe drept recompensă). Acest proces este ceea ce provoacă, de obicei, sentimente de dorință și motivație, dar stimularea excesivă poate provoca deprindere și dependență. Principalul regulator implicat în circuitul de recompensă este dopamina, un produs chimic numit în comun „hormonul fericirii”. Într-o regiune a creierului numită nucleusaccumbens, această substanță chimică vizează un grup specific de neuroni, numiți neuronii spinoși medii și induce o serie de modificări moleculare. Din păcate, neregularităţile aceastei căi sunt asociate cu multiple tulburări de comportament și cognitive, inclusiv boala Parkinson, comportamentul compulsiv, autismul și schizofrenia. Dependența de droguri, în special de stimulanții puternici, cum ar fi cocaina și amfetaminele, de asemenea depinde de această cale. În mod neechivoc, pentru a dezvolta terapii eficiente, este important să înțelegem exact cum funcționează calea de recompensare.
Într-un nou studiu publicat în CellReports, o echipă de oameni de știință din Japonia, condusă de prof. KozoKaibuchi și Dr. YasuhiroFunahashi de la Universitatea Nagoya, a identificat o nouă funcție proteică implicată în circuitul de recompensare a creierului. Ei și-au bazat studiul pe faptul că dopamina, atunci când este eliberată în creier, activează mai multe proteine, iar aceste proteine cauzează apoi anumite modificări în activitatea creierului, cum ar fi expresia genelor legate de recompensă și modificările transmiterii nervoase sau a plasticității. Dar, cum au loc aceste schimbări la nivel molecular nu a fost bine înțeles. Oamenii de știință de la Universitatea Nagoya au dorit să sape puțin mai adânc. Prof. Kaibuchi spune: „În prezent, se cunoaște foarte puțin despre modul în care funcționează dopamina în neuroni pentru a crea memoria de recompensă și cauza dependență. Acest lucru ne-a motivat să continuăm acest studiu.”
Ceea ce se știa până acum a fost faptul că dopamina activează proteine multifuncționale, cum ar fi proteina care leagă CREB (CBP), care la rândul său promovează exprimarea genică prin interacțiuni cu alte proteine. Pentru a găsi informații mai detaliate, oamenii de știință au căutat proteine care interacționează cu CBP la șoareci care au experimentat o recompensă condiționată. Folosind experimente bazate pe interacțiune proteică și analize de baze de date, au fost identificate cu succes multe astfel de proteine. Dintre acestea, o proteină, numită Npas4, un „factor de transcripție” (o proteină care se leagă de secvențe specifice de ADN și reglează transcripția de la ADN la ARNm), a fost cunoscută să funcționeze în învățarea legată de recompense, și astfel oamenii de știință au mers mai departe pentru a afla mecanismul său.
Pentru prima oară în comunitatea științifică, grupul a arătat că o proteinkinază, numită MAPK, adaugă un grup fosfat la Npas4 (un proces intracelular binecunoscut numit fosforilare, care „activează” proteinele pentru a-și îndeplini funcțiile), facilitând astfel interacțiunea sa cu CBP. Oamenii de știință au identificat chiar locurile exacte în care MAPK fosforilează Npas4. Mai mult ca atât, ei au descoperit că dopamina activează Npas4 în neuronii spinoși mediali striatici și astfel promovează exprimarea genelor legate de „plasticitatea neuronală” (modificări ale conexiunilor neuronale). Astfel, cele trei proteine stimulate de dopamină CBP, MAPK și Npas4 interacționează între ele, ceea ce duce la schimbări neuronale profunde - Dr. Funahashi și prof. Kaibuchi au descoperit un mecanism semnificativ al modului în care dopamina afectează creierul.
Pentru a investiga funcția Npas4 în comportamentul legat de recompensă, oamenii de știință au „eliminat” sau au dezactivat Npas4 în neuronii circuitului de recompense a șoarecilor. Acești șoareci și șoareci normali au învățat să se aștepte la o recompensă de cocaină într-una din cele două camere, criteriu după care a fost măsurată preferința camerei. În comparație cu șoarecii normali, șoarecii cu deficiență de Npas4 au arătat o reducere cu > 50% a comportamentului de căutarea drogului, ceea ce indică o reducere semnificativă a memoriei de recompensă. Important este că comportamentul de căutare a drogului a fost restabilit după administrarea exogenă de Npas4, dar nu de mutanții fosfo-deficiențiai Npas4. Acest lucru a fost interesant, deoarece a confirmat că Npas4 și fosforilarea sa joacă un rol important în comportamentul legat de recompense.
Aceste descoperiri fără precedent ale prof. Kaibuchi și echipei sale aruncă o lumină asupra căilor implicate în circuitul de recompensare a creierului. Funcționarea defectuoasă a circuitului de recompensă se observă în diferite tulburări neuropsihologice și cognitive. Explicând în detaliu, funcția și mecanismul asociat recompenselor al Npas4, acești oameni de știință au deschis calea pentru noi terapii eficiente. Vorbind despre aplicările studiului, prof. Kaibuchi spune: „Studiul nostru poate ajuta la crearea tratamentelor pentru tulburări neuropsihiatrice, cum ar fi schizofrenia. Poate fi util și în combaterea dependenței sau deprinderii de cocaină și alți stimulanți.”
Ar putea recompensa pentru acest studiu interesant fi sub forma unui nou tratament potențial pentru tulburările de comportament? Numai timpul va arăta. Dar, echipa Prof. Kaibuchi și studiul lor cu siguranță oferă speranță pentru viitor.
Traducere: Dan Eruşevschi