Kokainabhängigkeit führt dazu, dass das Gehirn schneller altert

Wissenschaftler stellen fest, dass Unterschiede in der DNA-Methylierung innerhalb der Gehirnregion wichtig für die Hemmungskontrolle bei Menschen mit einer Kokainkonsumstörung sind

Wissenschaftler neigen dazu, Substanzsucht in erster Linie als eine Erkrankung des Gehirns zu betrachten. Wenn wir Sex, Essen, Musik oder Hobbys genießen, werden Regionen unseres Gehirns innerhalb des Belohnungswegs mit lustauslösendem Dopamin überflutet. Drogen wie Kokain kopieren diesen Effekt, nur dass er bis zu zehnmal stärker ist. Gesunde Gehirne sind solchen Dopaminschüben jedoch nicht ausgeliefert: Dort wägt der präfrontale Kortex die Optionen ab und kann beschließen, auf lustvolle Aktivitäten zu verzichten, wenn dafür weder Zeit noch Ort sind. Im Gegenteil ist eine solche „hemmende Kontrolle“ im süchtigen Gehirn beeinträchtigt, so dass es schwierig ist, Widerstand zu leisten. Aber welche biochemischen Veränderungen im präfrontalen Kortex verursachen diese Verschlechterung?

Jetzt haben Wissenschaftler aus Deutschland und Kanada in „Frontiers in Psychiatry“ gezeigt , dass die Kokainkonsumstörung (CUD) beim Menschen zu Veränderungen im „Methylom“ einer Subregion innerhalb des präfrontalen Kortex, der Brodmann-Area 9, führt wichtig für die Selbstkontrolle. Bewusstsein und Hemmungskontrolle. Typischerweise führt ein höherer Grad der DNA-Methylierung zu einer „Abnahme“ benachbarter Gene.

„Da die DNA-Methylierung ein wichtiger Regulierungsmechanismus für die Genexpression ist, könnten die identifizierten DNA-Methylierungsveränderungen zu funktionellen Veränderungen im menschlichen Gehirn und damit zu den mit Sucht verbundenen Verhaltensaspekten beitragen“, sagte Erstautor Eric Poisel, ein Doktorand am Zentrumsinstitut für Psychische Gesundheit in Mannheim.

Da die Untersuchung des Gehirnmethyloms invasiv ist, wurde die Studie an den kryokonservierten Gehirnen von 42 verstorbenen männlichen Spendern durchgeführt, von denen die Hälfte CUD hatte und die andere Hälfte nicht. Dies ist wichtig, da die meisten bisherigen Studien auf diesem Gebiet an Rattengehirnen durchgeführt wurden.

Gehirnzellen können bei Kokainabhängigen schneller altern

Die Forscher fanden Hinweise darauf, dass Zellen im Brodmann-Bereich 9 bei Menschen mit CUD biologisch „älter“ erscheinen, Hinweise darauf, dass diese Zellen schneller altern als bei Menschen ohne Substanzstörungen. Dabei verwendeten sie DNA-Methylierungsmuster als Maß für das biologische Alter von Zellen im Brodmann-Gebiet 9. Das biologische Alter von Zellen, Geweben und Organen kann je nach Ernährung, Lebensstil und Exposition älter oder jünger als ihr chronologisches Alter sein. zu Krankheiten oder schädlichen Umwelteinflüssen. Wissenschaftler können so mit etablierten mathematischen Algorithmen das biologische Alter aus Methylomdaten abschätzen.

„Wir haben einen Trend zu einer stärkeren biologischen Alterung des Gehirns bei Menschen mit einer Kokainkonsumstörung im Vergleich zu Menschen ohne Kokainkonsumstörung festgestellt.“ „Dies könnte durch kokainbedingte Krankheitsprozesse im Gehirn wie Entzündungen oder Zelltod verursacht werden“, sagte Hauptautorin Dr. Stephanie Witt, Forscherin am selben Institut.

„Angesichts der Tatsache, dass die biologische Altersschätzung ein sehr junges Konzept in der Suchtforschung ist und von vielen Faktoren beeinflusst wird, sind weitere Studien erforderlich, um dieses Phänomen zu untersuchen, mit größeren Stichprobengrößen als hier möglich.“

Poisel und Kollegen untersuchten außerdem Unterschiede im Methylierungsgrad an 654.448 Stellen im menschlichen Genom und suchten nach Zusammenhängen mit der Anwesenheit oder Abwesenheit von CUD im Leben jedes Spenders. Sie korrigierten Unterschiede im Alter des Spenders, der Zeit seit dem Tod, dem pH-Wert des Gehirns und anderen Erkrankungen wie depressiven Störungen und Alkoholabhängigkeit.

Sie fanden 17 Genomregionen, die bei Spendern mit CUD stärker methyliert waren als bei Spendern ohne CUD, und drei Regionen, die bei Spendern mit CUD weniger methyliert waren als bei Spendern ohne CUD.

„Wir waren überrascht, dass in unserer Netzwerkanalyse Veränderungen in der DNA-Methylierung besonders bei Genen auffällig waren, die die Aktivität von Neuronen und die Konnektivität zwischen ihnen regulieren. Interessanterweise war die unterschiedliche DNA-Methylierung mit mehreren Transkriptionsfaktoren und Proteinen mit DNA-bindenden Domänen verbunden, was direkte Auswirkungen dieser DNA-Methylierungsänderungen auf die Genexpression impliziert. Dies sollte in weiteren Studien weiterverfolgt werden“, sagte Poisel.

„Darüber hinaus war es faszinierend, dass unter den Genen, die in unserer Studie die stärksten Veränderungen im DNA-Methylierungsgrad zeigten, zwei Gene zuvor berichtet wurden, die Verhaltensaspekte der Kokainaufnahme in Nagetierexperimenten regulieren“, sagte Witt.