Studie findet Verbindungen zwischen zirkadianen Rhythmen, Stoffwechsel und Sucht

Eine neue Studie unter der Leitung der University of California, Irvine, stellt wichtige konzeptionelle Verbindungen zwischen den Bereichen zirkadiane Rhythmen, Stoffwechsel und Sucht her. Diese neue Forschung geht über aktuelle Studien zu Substanzgebrauchsstörungen hinaus, die sich auf die Auswirkungen von Suchtmitteln auf das Gehirn konzentrieren, und hebt eine bestehende Verbindung zwischen bestimmten Neuronen und peripheren Organen hervor.

Die Studie wurde heute im veröffentlicht Proceedings of the National Academy of Sciences.

„Unsere Ergebnisse stellen eine Verbindung zu Substanzgebrauchsstörungen und Stoffwechselstörungen her“, erklärte Emiliana Borrelli, Ph.D., Professorin für Mikrobiologie und Molekulargenetik an der UCI School of Medicine, die für diese Studie mit dem verstorbenen Paolo Sassone-Corsi zusammengearbeitet hat. Ph.D., Professor für Biologische Chemie an der UCI. „Durch unsere Forschung haben wir untersucht, wie sich die Störung normaler neuronaler Funktionen auf die Stoffwechselaktivität auswirkt und den Körper in einen veränderten Zustand versetzt, weg von der Homöostase, was zu dem Suchtverhalten von Menschen mit Substanzstörungen beitragen könnte.“

Durch die Analyse des Lebermetaboloms von Mäusen, denen die Expression des Dopamin-D2-Rezeptors (D2R) in striatalen mittleren Stachelneuronen fehlte, fanden die Forscher im Vergleich zu Kontrollmäusen tiefgreifende Veränderungen im zirkadianen Metabolom der Leber. Darüber hinaus fanden sie heraus, dass die Aktivierung dopaminerger Schaltkreise durch akute Kokainverabreichung das zirkadiane Lebermetabolom umprogrammiert.

„Die D2R-Signalgebung in mittelgroßen Stachelneuronen ist der Schlüssel für die striatale Leistung und ist wesentlich für die Regulierung der ersten Reaktion auf die zellulären und belohnenden Wirkungen von Kokain“, sagte Borrelli. „Daher deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass Veränderungen der Dopamin-Signalübertragung in bestimmten striatalen Neuronen große Veränderungen in der Leberphysiologie hervorrufen. Eine Fehlregulation des Leberstoffwechsels könnte zu einem veränderten allostatischen Zustand beitragen und daher an der fortgesetzten Einnahme von Medikamenten beteiligt sein.“

Die zirkadiane Uhr ist eng mit dem Stoffwechsel verflochten und stützt sich stark auf vielfältige Wechselwirkungen zwischen Organsystemen, um das richtige Timing aufrechtzuerhalten. Genetische und/oder umweltbedingte Ursachen können die Kommunikation zwischen Organen stören und rhythmische Aktivitäten verändern. Der Konsum von Substanzen führt zu einer veränderten Dopamin-Signalgebung, gefolgt von einer Neuprogrammierung der zirkadianen Genexpression und des Stoffwechsels im Belohnungssystem.

Diese Studie zeigt, dass Dopamin-D2-Rezeptoren (D2R) in striatalen mittleren Stachelneuronen (MSNs) eine Schlüsselrolle bei der Regulierung der täglichen Stoffwechselaktivitäten der Leber spielen. Darüber hinaus stören Medikamente, die den Dopaminspiegel erhöhen, wie Kokain, die zirkadianen Stoffwechselprofile in der Leber, was durch den Verlust der D2R-Signalübertragung in MSNs noch verschlimmert wird. Diese Ergebnisse zeigen eine strikte Kommunikation zwischen Neuronen/Hirnarealen und dem Leberstoffwechsel sowie den Zusammenhang zwischen Substanzkonsum und systemischen Defiziten“, so Borrelli.

Störungen des Substanzgebrauchs betreffen Millionen von Menschen weltweit. Die belohnenden Eigenschaften von Substanzen wie Alkohol, Nikotin, Opioiden und Psychostimulanzien hängen mit ihrer Fähigkeit zusammen, den Dopaminspiegel in Gehirnbereichen zu erhöhen, die Emotionen kontrollieren und Vergnügen hervorrufen. Die Einnahme von Medikamenten verändert die neuronale Plastizität und steht am Beginn des Suchtprozesses, der dazu führt, dass gefährdete Personen diese Substanzen trotz der nachteiligen Folgen für ihr Leben ständig suchen und missbrauchen.

Zukünftige Studien werden untersuchen, ob die Veränderungen in den spezifischen Metaboliten, die in dieser Studie identifiziert wurden, zur Anfälligkeit für den Drogenkonsum beitragen.