Новое исследование от исследователя из Института нейробиологии Макса Планка во Флориде может изменить наше понимание того, как опиоиды влияют на мозг. Несмотря на значительные дискуссии вокруг текущего опиоидного кризиса, текущее понимание того, как опиоиды функционируют в мозге, довольно ограничено. Это в первую очередь связано с трудностями в наблюдении и измерении эффектов опиоидов в мозге в режиме реального времени.

Однако технологический прорыв , осуществленный под руководством доктора Линь Тянь и ее исследовательской группы и соавторов, опубликованный в журнале Nature Neuroscience , позволил преодолеть эти ограничения и должен изменить подход ученых к изучению опиоидной сигнализации в мозге.

Что мы знаем о опиоидной сигнализации?
Фармацевтические опиоиды, такие как морфин и оксикодон, а также запрещенные опиоидные наркотики, такие как героин, воздействуют на мозг и тело, связываясь с опиоидными рецепторами на поверхности клеток нервной системы . Эти рецепторы обычно реагируют на естественно вырабатываемые химические вещества, которые высвобождаются в мозге, называемые эндогенными опиоидами , включая эндорфины, энкефалины и динорфины.

Высвобождаемые в ответ на приятные действия, такие как смех, секс и физические упражнения, и неприятные действия, такие как травмы и увечья, эти химические вещества связывают опиоидные рецепторы и снижают способность нейронов получать и передавать сигналы. Эти клеточные эффекты в конечном итоге приводят к когнитивным и поведенческим эффектам, связанным с опиоидами, включая положительные чувства, облегчение боли и привыкание.

Проблемы в понимании опиоидной сигнализации
Остаются многочисленные вопросы о том, как опиоиды вызывают эти поведенческие эффекты и можно ли использовать определенные свойства опиоидов, такие как облегчение боли, без нежелательных эффектов, таких как привыкание.

Научная литература по опиоидам обширна и подтверждает, что воздействие на опиоидную систему представляет клинический интерес — не только для лечения боли , но и, в последнее время, для лечения психических расстройств, таких как тревожность и депрессия.

Разработка терапевтических средств, которые могут быть направлены на решение этих проблем со здоровьем и в то же время предотвратить трагедию нынешней эпидемии опиоидов, требует дальнейшего изучения разнообразных эффектов опиоидов на мозг.

Разнообразие опиоидных эффектов на мозг обусловлено более чем 20 различными опиоидными химикатами, вырабатываемыми в мозге, и более чем 500 различными синтетическими опиоидами. Большинство из этих различных опиоидов взаимодействуют со всеми тремя типами опиоидных рецепторов с разной силой. Их разнообразные эффекты зависят от концентрации опиоида, конкретных присутствующих рецепторов и задействованных мозговых цепей.

«В настоящее время предпринимаются попытки использовать различные терапевтические свойства опиоидов, воздействуя на конкретные рецепторные действия и мозговые контуры, чтобы разработать более эффективные и безопасные терапевтические средства. Однако эти усилия сдерживаются нашей неспособностью эффективно измерять разнообразные опиоидные сигналы в реальном времени в мозге», — сказал доктор Тянь.

Новая технология открывает путь к пониманию опиоидов в мозге
Благодаря огромным усилиям по разработке и тестированию более 1000 вариантов команда доктора Тиана оптимизировала высокочувствительные биосенсоры на основе трех опиоидных рецепторов. Эти биосенсоры, изначально разработанные, когда Тиан работал в Калифорнийском университете в Дэвисе, испускают флуоресценцию при связывании опиоида с сенсором и выключаются, когда опиоида больше нет.

Биосенсоры, таким образом, служат прокси для связывания опиоидов с определенными опиоидными рецепторами. Введение этих сенсоров в мозг животного обеспечивает способ визуализации опиоидной сигнализации через мозг в режиме реального времени.

«Сила этой новой технологии в том, что теперь у нас есть инструменты для понимания естественной опиоидной системы в мозге, включая то, как различать различные опиоидные эффекты. Мы можем отслеживать эндогенное высвобождение опиоидов в режиме реального времени, вызванное как вознаграждением, так и отвращением, и видеть различия в опиоидной сигнализации в различных мозговых цепях».

Команда доктора Тиана уже широко распространяет эти новые инструменты, чтобы ускорить влияние этой новой технологии на понимание опиоидов.