Cei doi hormoni care ne-ar ajuta să ne controlăm genele

Noi cercetări leagă serotonina și dopamina nu doar de dependență și depresie, ci de capacitatea de a controla genele.

Capacitatea dopaminei chimice a creierului, pe lângă transmiterea semnalelor prin sinapse, este de a intra în nucleul unei celule și de a controla gene specifice. Ne completează înțelegerea geneticii și dependenței de droguri. Pofta intensă de droguri dependente, cum ar fi alcoolul și cocaina, poate fi cauzată de gene care controlează dopamina, care modifică circuitele cerebrale care stau la baza dependenței.

În mod curios, rezultatele sugerează, de asemenea, un răspuns la motivele pentru care medicamentele care tratează depresia majoră trebuie luate de obicei săptămâni înainte de a fi eficiente.

Jean-Baptiste Lamarck avea o teorie că trăsăturile dobândite prin experiența vieții ar putea fi transmise generației următoare. Biologii au descoperit că putem moșteni trăsături pe care părinții noștri le-au dobândit în viață, fără nicio modificare a secvenței ADN a genelor noastre. Totul se datorează unui proces numit epigenetică – o formă de expresie genetică care poate fi moștenită, dar care nu face parte din codul genetic. Aici se dovedește că substanțele chimice din creier, cum ar fi dopamina, joacă un rol important.

Oamenii de știință explică felul în care trebuie depozitate verdețurile, ca să nu se ofilească în două zile: trucul pe care trebuie să-l încerci

Cum arată cea mai frumoasă femeie din lume desemnată pentru prima data din Danemarca, Miss Universe 2024

Toate informațiile genetice sunt codificate în secvența ADN a genelor noastre, iar trăsăturile sunt transmise în schimbul aleatoriu de gene între ovul și spermă, care provoacă o nouă viață.

Astfel, informațiile și instrucțiunile genetice sunt codificate într-o secvență de patru molecule diferite (nucleotide prescurtate A, T, G și C) pe catena lungă a ADN-ului. Codul liniar este destul de lung, deci este stocat cu grijă în jurul bobinelor de proteine, similar cu modul în care banda magnetică este înfășurată în jurul bobinelor în casete.

Cum acționează celulele pe genele noastre

Genele moștenite sunt activate sau inactivate pentru a construi un individ unic dintr-un ovul fertilizat, dar celulele activează și dezactivează în mod constant gene specifice de-a lungul vieții, pentru a face ca proteinele să aibă nevoie ca celulele să funcționeze.

Așadar, când o genă este activată, proteine ​​speciale se blochează pe ADN, citesc secvența de litere de acolo și fac o copie de unică folosință a acelei secvențe sub formă de ARN mesager. ARN-ul mesager transferă apoi instrucțiunile genetice către ribozomii celulei, care descifrează codul și fac proteina specificată de genă.

Dar nimic din toate acestea nu funcționează fără acces la ADN. Prin analogie, dacă banda magnetică rămâne strâns înfășurată, nu poți citi informațiile de pe casetă. Epigenetica funcționează prin desfacerea benzii sau nu, pentru a controla ce instrucțiuni genetice sunt efectuate. În moștenirea epigenetică, codul ADN nu este modificat, dar accesul la acesta este.

Acesta este motivul pentru care celulele din corpul nostru pot fi atât de diferite, chiar dacă fiecare celulă are ADN identic. Dacă ADN-ul nu este derulat din diferitele sale bobine – proteine ​​numite histone – echipamentul celulei nu poate citi codul ascuns. Deci, genele care ar face corpusculi roșii din sânge, de exemplu, sunt închise în celulele care devin neuroni.

Cum știu celulele care sunt genele pe care să le citească?

Bobina de histone pe care o învârte ADN-ul unei gene specifice este marcată cu o etichetă chimică specifică, ca o notă moleculară post-it. Acest marker direcționează alte proteine ​​să „rostogolească banda” și să deruleze ADN-ul relevant de la histona respectivă (sau să nu o ruleze, în funcție de etichetă).

Este un proces fascinant despre care încă aflăm mai multe, dar nu ne-am așteptat niciodată că o substanță chimică aparent fără legătură a creierului ar putea juca, de asemenea, un rol important.

Neurotransmițătorii sunt molecule specializate care transmit semnale între neuroni. Această semnalizare chimică între neuroni este cea care ne permite să gândim, să învățăm, să experimentăm diferite dispoziții și, atunci când semnalizarea neurotransmițătorului se strică, să suferim dificultăți cognitive sau boli mentale.

Serotonina și dopamina sunt exemple celebre în acest proces

Ambele sunt monoamine, o clasă de neurotransmițători implicați în boli psihologice, cum ar fi depresia, tulburările de anxietate și dependența. Serotonina ajută la reglarea dispoziției, iar medicamentele cunoscute sub numele de inhibitori selectivi ai recaptării serotoninei sunt prescrise pe scară largă și sunt eficiente pentru tratarea depresiei cronice.

Credem că funcționează prin creșterea nivelului de serotonină din creier, ceea ce stimulează comunicarea între neuroni, din circuitele neuronale, controlând starea de spirit, motivația, anxietatea și recompensa. Acest lucru are sens, sigur, dar este curios că de obicei durează o lună sau mai mult până când medicamentul ameliorează depresia.

Dopamina, pe de altă parte, este neurotransmițătorul care funcționează în circuitele de recompensă ale creierului. Produce acel puseu de euforie care izbucnește când reușim ceva.

Aproape toate drogurile, cum ar fi cocaina și alcoolul, cresc nivelul dopaminei, iar recompensa dopaminergică indusă chimic duce la pofte suplimentare de droguri. Un circuit de recompensă slăbit ar putea fi o cauză a depresiei, ceea ce ar ajuta la explicarea motivului pentru care persoanele cu depresie se pot automedica prin consumul de droguri ilicite care stimulează dopamina.

Ce spun cercetările

Dar cercetările făcute anul trecut de Ian Maze, neurolog la Școala de Medicină Icahn din Muntele Sinai, au arătat că serotonina are o altă funcție: poate acționa ca una dintre acele post-it-uri.

Mai exact, se poate lega de un tip de histonă cunoscut sub numele de H3, care controlează genele responsabile de transformarea celulelor stem umane (precursorul tuturor tipurilor de celule) în neuroni serotoninergici. Când serotonina se leagă de histonă, ADN-ul se detașează, pornind genele care dictează dezvoltarea unei celule stem într-un neuron serotoninic, în timp ce opresc alte gene păstrându-și ADN-ul strâns înfășurat.

Această descoperire a inspirat echipa lui Maze să se întrebe dacă dopamina ar putea acționa în mod similar, reglând genele implicate în dependența de droguri. În lucrarea științifică din aprilie au arătat că aceeași enzimă care atașează serotonina la H3 poate cataliza și atașarea dopaminei la H3.

Împreună, aceste rezultate reprezintă o schimbare imensă în înțelegerea noastră asupra acestor substanțe chimice. Prin legarea la histona H3, serotonina și dopamina pot regla transcrierea ADN-ului în ARN și, în consecință, sinteza proteinelor specifice din acestea. Asta transformă aceste bine-cunoscute personaje din neuroștiințe în agenți dubli, acționând evident ca neurotransmițători, dar și ca maeștri clandestini ai epigeneticii.

Echipa lui Maze a început în mod natural să exploreze această nouă relație. Mai întâi au examinat țesutul cerebral postmortem de la consumatorii de cocaină. Au descoperit o scădere a cantității de dopaminilare a H3 în grupul de neuroni dopaminergici într-o regiune a creierului cunoscută ca fiind importantă în dependență: zona tegmentală ventrală sau VTA.

Experiențele pe care le trăiești pot selecta care sunt genele citite

Aceasta este doar o corelație interesantă, totuși, așa că, pentru a afla dacă consumul de cocaină afectează efectiv dopaminilarea H3 în acești neuroni, cercetătorii au studiat șobolanii înainte și după ce li s-a administrat cocaină timp de 10 zile. La fel ca în creierul consumatorilor de cocaină umană, dopaminilarea H3 a scăzut în neuroni în VTA de șobolani.

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, un efect de revenire la o lună după ce au încetat să ia cocaină, cu o dopaminilare mult mai mare a H3 găsită în acești neuroni decât la animalele de control. Această creștere ar putea fi importantă pentru a controla ce gene se activează sau se opresc, recablând circuitele de recompense ale creierului și provocând o dorință intensă de droguri în timpul retragerii.

Într-un comentariu care însoțește cercetarea, Jean-Antoine Girault de la Universitatea Sorbona din Paris a făcut o observație finală, intrigantă. Știm că declanșarea tipică a impulsului neuronal funcționează provocând un efect de schimbare dinamică a concentrației de calciu din interiorul neuronilor care ajung urmă la nucleu.

Dar Girault a remarcat faptul că enzima care catalizează atașarea dopaminei la H3 este, de asemenea, reglementată de nivelurile de calciu intracelular. În acest fel, conversația electrică între neuroni este transmisă către nucleu, sugerând că activitatea neuronală – condusă de un comportament – ar putea atașa markerul epigenetic dopaminic la genele responsabile de comportamentul în căutarea de droguri. Așa se face că experiențele pe care le trăiești în viață pot selecta ce gene sunt citite și care nu.