Синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) – широко распространенное заболевание со сложными первопричинами. Стимулирующий препарат под названием метилфенидат – это обычное лечение СДВГ, которое влияет на уровень дофамина в мозге, нейромедиатора, участвующего в системах вознаграждения; однако метилфенидат может злоупотреблять, и его терапевтические эффекты плохо изучены.
Чтобы изучить различные взаимодействия метилфенидата с дофаминовыми системами в головном мозге, исследователи из Окинавского института науки и технологий аспирантуры (OIST) в сотрудничестве с учеными из Университета Отаго и Университета Окленда в Новой Зеландии исследовали действие препарата. у крыс. Используя записи дофаминовых клеток, электрохимический мониторинг и компьютерное моделирование, они обнаружили тип петли обратной связи, которая модулирует уровень дофамина в мозгу крыс в ответ на лекарство. Этот регуляторный процесс может пролить свет на терапевтические свойства метилфенидата при СДВГ. Результаты исследователей опубликованы в журнале Progress in Neurobiology.
"Мы довольно много знаем о том, как метилфенидат работает на молекулярном уровне, но не о том, как он влияет на большие нервные системы. До сих пор остается загадкой, как этот препарат улучшает симптомы СДВГ," сказал профессор Джефф Викенс из отдела нейробиологических исследований OIST. "Эта загадка заставляет нас исследовать, как различные части мозга взаимодействуют, оказывая терапевтическое воздействие."
Раскрытие секретов дофамина
Для проведения своего исследования международная команда ввела метилфенидат в концентрации 5.0 мг / кг группе взрослых крыс-самцов, в то время как контрольная группа не получала лекарств. После хирургической имплантации электродов в мозг крыс исследователи использовали электрохимический метод, называемый вольтамперометрией, для отслеживания изменений в клеточной концентрации дофамина в областях мозга, вовлеченных в СДВГ, в реальном времени. Исследователи также провели измерения на живых срезах среднего и переднего мозга крыс.
Чтобы понять данные, ученые OIST, в том числе технический специалист Кавинда Лиянагама, разработали компьютерную программу для моделирования воздействия метилфенидата на дофаминовые системы.
Нейроны выделяют дофамин по-разному: фазовое высвобождение характеризуется быстрыми всплесками высокой интенсивности нейромедиатора, часто в ответ на мотивационные стимулы, такие как лекарства или сладкие лакомства. С другой стороны, высвобождение тоника относится к более медленным и более регулярным срабатываниям дофаминовых нейронов и участвует в мышечных и суставных движениях.
Виккенс и его сотрудники первоначально думали, что, поскольку метилфенидат блокирует обратный захват дофамина рецепторами в головном мозге, препарат должен усиливать фазовый сигнал дофамина. Скорее, проанализировав свои данные, исследователи обнаружили обратное: метилфенидат не увеличивает фазовый уровень дофамина. Чтобы объяснить это открытие, Виккенс подозревает, что в мозгу имеется чрезвычайно мощный механизм обратной связи, позволяющий контролировать уровень дофамина в мозге, даже когда обратный захват блокируется метилфенидатом.
"Когда вы используете метилфенидат в неповрежденном мозге, существует механизм нервной регуляции, чтобы компенсировать прямое воздействие препарата," сказал Викенс. "Терапевтический эффект метилфенидата может быть косвенным следствием этой петли обратной связи."
Компьютерное моделирование предполагает, что метилфенидат в первую очередь влияет на тонический сигнал дофамина. Изменения тонической передачи сигналов дофамина могут активировать дофаминовые рецепторы, улучшая симптомы СДВГ.
Викенс признает, что исследование проводилось на здоровых крысах. Следующим шагом группы будет рассмотрение этой петли обратной связи на животных моделях СДВГ.
Кроме того, Викенс подозревает, что СДВГ – это совокупность расстройств, требующих комбинированной терапии. Таким образом, он надеется изучить механизмы и других методов лечения.