Гены пластичности нейронов связаны с расстройствами, связанными с употреблением алкоголя

Краткое содержание: Новое исследование обнаружило связь между расстройствами, связанными с употреблением алкоголя (AUDs), и изменением группы генов, которые, как известно, влияют на пластичность нейронов и восприятие боли.

Команда использовала три разные модели животных, чтобы определить гены, ответственные за употребление алкоголя. Они обнаружили, что гены, опосредующие болевые ощущения, действуют вместе с двумя другими группами нейронных генов, участвующих в нейронной коммуникации.

Исследование открывает двери для возможности генетического тестирования на алкоголизм.

Ключевые факты:

1. В исследовании использовались три разные модели животных для анализа почти 30 000 генов и выявлена ​​связь между AUD и группами генов, влияющих на пластичность нейронов и восприятие боли.
2. Идентифицированные гены взаимодействовали с двумя другими группами нервных каналов и генов нервного возбуждения, которые выполняют функции нейронной коммуникации.
3. Исследование предполагает, что раннее выявление высокой генетической склонности к алкоголизму может помочь людям умерить употребление алкоголя и привести к более целенаправленным стратегиям лечения или профилактики.

Источник: Университет Индианы

По данным Национального института злоупотребления алкоголем и алкоголизма (NIAAA), около 16 миллионов человек в Соединенных Штатах страдают расстройствами, связанными с употреблением алкоголя (AUD).

Теперь исследователи Университета Индианы сделали существенное открытие в отношении роли генов в развитии AUD, обнаружив, что изменение группы генов, которые, как известно, влияют на пластичность нейронов и восприятие боли, а не дефект одного гена, связано с AUD.

«Мы знаем, что унаследованные гены являются основной причиной этого заболевания, потому что прошлые исследования показали, что семейная генетика напрямую связана с алкогольной зависимостью в семье, например, однояйцевые близнецы, выросшие в разных условиях», — сказал Фэн Чжоу, доктор философии, почетный профессор анатомии, клеточной биологии и физиологии в Медицинской школе IU.

Чжоу вместе с Уильямом Мьюиром, доктором философии, почетным профессором генетики факультета зоотехники Пердью, является ведущим автором новой публикации в Алкоголь: клинические и экспериментальные исследования в котором подробно описаны их новые выводы.

Исследователи использовали три разные модели животных, созданные в Центре исследования алкоголя IU, чтобы изучить, как гены влияют на влечение к алкоголю. Исследование включало статистическую сортировку около 3 миллиардов пар оснований ДНК, содержащих почти 30 000 генов, у 70 отдельных животных, чтобы определить горстку, ответственную за употребление алкоголя.

Благодаря своему экспериментальному плану исследователи смогли определить различия между популяциями на основе привычек питья, а не случайных генетических различий или других влияний окружающей среды.

«Все эти крысиные модели однозначно соответствуют критериям результатов для человека», — сказал Чжоу.

Ученые обнаружили, что гены, которые опосредуют ощущение боли, действуют совместно с двумя другими группами нервных каналов и генами нервного возбуждения, которые выполняют функции нейронной коммуникации.

«Функция этих трех групп генов важна для нейроадаптации и нейропластичности, а это означает, что они могут изменять связь мозга», — сказал Чжоу.

Они также обнаружили ключевую группу генов, влияющих на употребление алкоголя, при этом некоторые гены имели молчащие мутации, что означает, что они не изменяют транслируемую аминокислотную последовательность, но влияют на скорость и конформацию транскрипции генов, вызывая изменения в других генах, которые имели место. влияние на алкоголизм.

«Это первый раз, когда эти несколько моделей использовались для этой цели», — сказал Мьюир.

«В прошлом исследования были сосредоточены на одном гене и на том, как он может способствовать употреблению алкоголя, но теперь мы видим, что эти большие группы генов имеют значение, что может помочь в будущих исследованиях и клинической помощи тем, кто страдает от алкогольной зависимости. австралийских долларов».

«Мозг должен модифицироваться в период употребления алкоголя. Такая модификация похожа на злоупотребление наркотиками», — сказал Чжоу.

«Это генетически предрасположенная нейронная пластичность или нейронная адаптация к определенному уровню, который делает употребление алкоголя более приятным и терпимым или облегчает боль».

«Облегчение боли, по-видимому, является одной из мотиваций пить и продолжать пить», — сказал Мьюир. «Зная это, вполне возможно, что раннее консультирование может привести к отказу от употребления алкоголя».

Новые результаты повышают возможность генетического тестирования на алкоголизм. Люди, которые проходят тестирование и знают, что у них есть высокая генетическая склонность к алкоголизму, могут проявлять особую осторожность, чтобы ограничить употребление алкоголя.

«Одним из будущих направлений является то, как эти находки, полученные на животных, будут переданы людям», — сказал Чжоу. «Если это будет подтверждено, то лечение или профилактика могут быть более целенаправленными».

Другие авторы исследования включают Чиао-Лин Ло, доктора философии, и Ричарда Белла, доктора философии Медицинской школы Университета штата Индиана и Исследовательского центра алкоголя Индианы в Медицинской школе Университета штата Индиана.

Об этой новости исследований генетики и нейропластичности

Автор: Кристина Гриффитс
Источник: Университет Индианы
Контакт: Кристина Гриффитс – Университет Индианы
Изображение: Изображение предоставлено Neuroscience News.

Оригинальное исследование: Открытый доступ.
“Исследование на нескольких животных выявило мутации в генах нейронной пластичности и ноцицепции, связанные с чрезмерным употреблением алкоголя.” Фэн Чжоу и др. Клинические и экспериментальные исследования алкоголизма

---

Абстрактный

Исследование на нескольких животных выявило мутации в генах нейронной пластичности и ноцицепции, связанные с чрезмерным употреблением алкоголя.

Фон

Основа семейного расстройства, связанного с употреблением алкоголя (AUD), остается загадкой из-за различных биологических и социальных факторов. В настоящем исследовании использовались три из наиболее распространенных и задокументированных моделей крыс, сочетающих линии, предпочитающие/не предпочитающие алкоголь (P/NP) и повторяющиеся линии, употребляющие большое количество алкоголя/слабое употребление алкоголя (HAD/LAD). AUD, рассматриваемый через призму полногеномного анализа.

Методы

Мы использовали полное секвенирование генома линий P / NP и ранее опубликованные последовательности реплик HAD / LAD, чтобы улучшить обнаружение вариантов, связанных с AUD, и устранить смешение с генетическим фоном и случайным генетическим дрейфом. В частности, мы использовали статистические методы высокого порядка для поиска генетических вариантов, частотные изменения которых в целых наборах генных онтологий соответствовали фенотипическим изменениям в сторону отбора, т. е. предпочтения употребления этанола.

Полученные результаты

Наше первое открытие заключалось в том, что в дополнение к вариантам, вызывающим трансляционные изменения, основными генетическими изменениями, связанными с предрасположенностью к употреблению алкоголя, были молчащие мутации и мутации в 3′-нетранслируемых областях (3’UTR) генов. Ни один из этих типов мутаций не изменяет аминокислотную последовательность транслируемого белка, но они влияют как на скорость, так и на конформацию транскрипции гена, включая ее стабильность и посттрансляционные события, которые изменяют эффективность гена. Это открытие свидетельствует в пользу переориентации исследований генома человека на изменения в эффективности генов.

Среди выявленных ключевых онтологий были центральные гены, связанные с Na+-потенциал-зависимыми каналами нейронов и глии (включая Scn1a, Scn2a, Scn2b, Scn3a, Scn7a и Scn9a подтипы) и возбуждающей глутаматергической секреции (включая грм2иМио6), оба из которых необходимы для нейропластичности. Кроме того, мы определили «Ноцицепцию или сенсорное восприятие боли», которая содержала варианты ноцицепции ( Приб1, ccl3,Эфб1) и зачислить натрий ( Scn1a, Scn2a, Scn2b, Scn3a,Scn7a), болевая активация (scn9a)и калиевый канал ( Kcna1) гены.

Заключение

Используемый здесь мультимодельный анализ уменьшил смешанные эффекты случайного дрейфа и генетического фона «основателей». Наиболее дифференцированные двунаправленно отобранные гены во всех трех животных моделях были Scn9a, Scn1a,и Кснавсе они аннотированы в онтологии ноцицепции. Сложность нейропластичности и ноцицепции усиливает гипотезу о том, что нейропластичность и боль (физическая или психологическая) являются важными фенотипами, генетически связанными с развитием AUD.