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Neue Forschungen an Mäusen zeigen, dass hohe Dosen von Kokain Gehirnzellen dazu bringen können, ihr eigenes Inneres buchstäblich zu verdauen, indem sie einen natürlichen Prozess zur Beseitigung von Müll, den Autophagy, in den Overdrive schicken.


Die Studie zeigt, dass Kokain den Tod von Nervenzellen in den Gehirnen von Mäusen auslöst, indem es einen Zellentsorgungsprozess namens Autophagie in den Overdrive schickt.

Zellen haben drei eingebaute Mechanismen, um sich selbst zu zerstören - zum Beispiel, wenn sie eine Fehlfunktion haben oder sich abnutzen. Eine davon ist die Autophagie, bei der Abfallstoffe verdaut und recycelt werden. Aber Autophagie kann auch als Selbstmordprogramm verwendet werden - indem es ausgelöst wird, essentielle Zellbestandteile zu essen.

In einer neuen Studie, die in den Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht werden soll, beschreiben Forscher der Johns Hopkins Universität in Baltimore, MD, wie sie gefunden haben, dass hohe Dosen von Kokain die Autophagie in Mäusegehirnen hyperaktiv machen können.

Sogar Mäuse, die von Müttern geboren wurden, die Kokain bekommen hatten, als sie schwanger waren, zeigten Anzeichen von hyperaktiver Autophagie in ihren Gehirnzellen.

Dr. Prasun Guha, Postdoktorand an der Johns Hopkins, sagt:

"Autophagy ist die Haushälterin, die den Müll rausbringt - das ist normalerweise eine gute Sache. Aber Kokain lässt die Haushälterin wirklich wichtige Dinge wie Mitochondrien wegwerfen, die Energie für die Zelle produzieren."

Die Autoren beschreiben auch, wie sie mit dem experimentellen Wirkstoff CGP3466B ein potenzielles Antidot gegen den Effekt getestet haben. Das Medikament ist bereits als sicher in Menschen bekannt, weil es in Phase-2-Studien seiner (erfolglosen) Wirkung auf Parkinson-Krankheit und ALS getestet wurde.

Solomon Snyder, Professor für Neurowissenschaften an der Johns Hopkins, erklärt:

"Wir haben Autopsien durchgeführt, um herauszufinden, wie Zellen an hohen Dosen Kokain sterben. Diese Information gab uns einen sofortigen Einblick, wie wir eine bekannte Verbindung dazu nutzen könnten, diesen Prozess zu stören und den Schaden zu verhindern."

Kokain löst den Tod von Neuronen aus, indem es Autophagie in den Overdrive schickt

In früheren Arbeiten hatte das Team bereits festgestellt, dass Stickstoffmonoxid, das von Zellen freigesetzt wird, durch Wechselwirkung mit einem Enzym namens GAPDH am Kokain-induzierten Zelltod beteiligt ist. Die neue Studie zeigt jedoch, wie die Zellen tatsächlich absterben.

Die Autophagie klärt den Zellabfall auf, indem er sie in membranumschlossenen Vakuolen oder Säcken in der Zelle sammelt. Die Vakuolen verschmelzen miteinander und andere Säcke enthalten Verdauungssäuren, die den Inhalt abbauen. Der Zelltod wird ausgelöst, wenn dieser Prozess außer Kontrolle gerät, sagt Prof. Snyder.

Um genauer zu sehen, was in diesem Prozess passiert, hat das Team Veränderungen in den Proteinkonzentrationen gemessen, von denen bekannt ist, dass sie das Zelltod-Programm auslösen und beobachtete, was in Gehirnzellen oder Neuronen geschah, als sich die Proteinwerte als Reaktion auf Kokain veränderten.

Sie konnten deutlich sehen, dass hohe Dosen von Kokain den Tod von Nervenzellen auslösten, indem sie Autophagie in den Overdrive schickten. Der Befund bestätigt, dass andere Studien, die gezeigt haben, dass Kokain die Autophagie in zwei anderen Arten von Zellen im Gehirn auslöst: Astrozyten und Mikroglia.

Das Team zeigte dann, dass CGP3466B - von dem bekannt ist, dass es die Stickstoffmonoxid / GAPDH-Wechselwirkungen unterbricht - die Kokain-induzierte Autophagie aufhielt. Sie testeten auch andere Verbindungen, von denen bekannt ist, dass sie die anderen zwei Formen von Zellsuizid stoppen, aber nur CGP3466B schützte Neuronen im Gehirn der Maus vor dem Tod durch Kokain.

Das Team hofft, dass die Ergebnisse zu Behandlungen führen werden

Die Tatsache, dass Kokain ausschließlich über Autophagie wirkt - und nicht über die anderen Zelltod-Programme - bietet gute Chancen, neue Medikamente zu entwickeln, die auf seine toxische Wirkung abzielen, so die Forscher.

Während noch viele weitere Jahre an Mäusen und dann an Menschen liegen, hofft das Team, dass die Ergebnisse schließlich zu Behandlungen führen werden, die Erwachsene und Babys vor den verheerenden Auswirkungen schützen, die Kokain im Gehirn verursachen kann.

Sie wollen auch herausfinden, ob Kokain andere Zellen außerhalb des Gehirns tötet.

In einer früheren Mausstudie von Medical News Today aus dem Jahr 2013 fand ein anderes Team heraus, dass Kokain ein schnelles Wachstum der Gehirnstrukturen für Gedächtnis und Lernen auslöst - allerdings nur in einer Weise, die ein stärker drogensuchendes Verhalten fördert. Dieses Ergebnis deutet auf eine neue Art und Weise hin, in der Kokainkonsumenten Umgebungen auswählen, die mit der Droge in Verbindung stehen, stellten die Forscher fest.

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