Болезнь Паркинсона: повышение уровня дофамина способствует движению
Новое исследование, имеющее значение для лечения болезни Паркинсона, предполагает, что, когда мы хотим двигаться, все, что нужно нашему мозгу, - это быстрый выброс дофамина.
Результаты ученых из Центра неизвестных Шампалимо в Португалии, а также Колумбийского университета в Нью-Йорке, штат Нью-Йорк, ставят под сомнение идею о том, что мозгу необходим постоянный уровень дофамина для нормального движения.
Отчет об исследовании, опубликованный в журнале Природа, описывает, как непосредственно перед началом движения соответствующие нейроны или нервные клетки показали пики активности дофамина.
«Наш самый важный результат, - говорит автор первого исследования доктор Жоаким Алвеш да Силва, психиатр и нейробиолог из Центра Шампалимо и Лиссабонского университета Нова в Португалии, - это то, что мы впервые показали, что изменение нейронная активность необходима для продвижения движения ».
«И также впервые, - продолжает он, - мы показали, что пик дофамина, предшествующий началу движения, не только регулирует начало движения, но и регулирует силу движения».
Гибель дофаминовых клеток приводит к болезни Паркинсона.
Болезнь Паркинсона - это прогрессирующее заболевание, которое развивается, когда вырабатывающие дофамин клетки в черной субстанции, которая является областью мозга, контролирующей движение, умирают.
Дофамин - это нейромедиатор или химический посредник, передающий сигналы между нейронами. Он связан с рядом функций мозга, в том числе с контролем движений и поведения, связанных с вознаграждением и удовольствием.
Основные симптомы болезни Паркинсона включают тремор, скованность, замедленность движений, а также нарушение координации и равновесия. По мере прогрессирования симптомов им становится все труднее говорить, ходить, выполнять повседневные задачи и жить самостоятельно.
Хотя болезнь в основном поражает людей старше 60 лет, около 4 процентов случаев болезни Паркинсона диагностируются у лиц моложе 50 лет.
Во всем мире более 10 миллионов человек живут с болезнью Паркинсона. В Соединенных Штатах, где ежегодно около 60 000 человек диагностируют болезнь Паркинсона, общая стоимость болезни оценивается в 25 миллиардов долларов в год.
В настоящее время нет лекарства от болезни Паркинсона. Однако существуют лекарства, которые могут существенно облегчить симптомы у многих людей, помогая восполнить и поддерживать уменьшающиеся запасы дофамина в мозгу.
Сложность - начало движения, медлительность.
Новое исследование особенно важно, поскольку предполагает, что может быть лучший способ исправить нехватку дофамина.
Доктор Алвес да Силва объясняет, что у людей с болезнью Паркинсона «не глобальная моторная проблема», а конкретная. При правильных обстоятельствах они могут выполнять сложные двигательные задачи. Например, если их подтолкнуть в нужное время, они могут даже ездить на велосипеде.
«Проблема пациентов, - добавляет он, - заключается в том, что трудно начать движение и в медлительности движений». Именно это наблюдение побудило команду продолжить расследование.
Для нового исследования исследователи использовали метод, называемый оптогенетикой, в котором лазерный свет используется для быстрой стимуляции активности нейронов в мозге мышей.
Оптогенетика - относительно новая технология, которая меняет «ландшафт нейробиологии», улучшая наше понимание того, как определенные мозговые цепи работают в отношении здоровья и болезней.
Доктор Алвеш да Силва говорит, что они использовали его, чтобы гарантировать, что они регистрировали активность только в нейронах, продуцирующих дофамин, черных субстанций мышей.
Всплеск активности дофаминовых нейронов
Ученые записали, что происходило в мозгу мышей, когда они свободно перемещались по открытому пространству. Используя датчики движения, они могли определять, когда животные начали двигаться, и определять активность клеток, продуцирующих дофамин, в период, предшествующий их движению.
Результаты показали, что активность нейронов, продуцирующих дофамин, достигла пика непосредственно перед тем, как мыши начали движение.
Затем, в другом эксперименте, они позволили мышам свободно перемещаться, за исключением того, что они манипулировали активностью своих нейронов, продуцирующих дофамин, с помощью лазера, чтобы включать и выключать их.
Опять же, с помощью датчиков движения они могли связать это с тем, когда мыши двигались, а не двигались.
Доктор Алвес да Силва отмечает, что активации нейронов, продуцирующих дофамин, когда мыши не двигались, «в течение полсекунды было достаточно, чтобы стимулировать движение - и с большей энергией, чем без активности этих нейронов».
Но если они активировали нейроны, когда мыши уже находились в движении, животные продолжали оставаться такими, какими они были - не было изменений в движении или его силе, которые они определяли по изменениям ускорения.
Результаты также могут объяснить связь с мотивацией
Исследователи обнаружили тот же результат, когда они отключили нейроны, производящие дофамин, в середине продолжающегося движения - не было никаких изменений в движении или его силе.
«Эти результаты, - объясняет старший автор исследования Руи Коста, профессор нейробиологии и неврологии, работающий в Колумбийском университете, - показывают, что активность дофаминовых нейронов может действовать как ворота, разрешающие или запрещающие начало движений».
«Они объясняют, почему дофамин так важен для мотивации, а также почему недостаток дофамина при болезни Паркинсона приводит к появлению симптомов», - добавляет он.
Одним из препаратов, которые в настоящее время используются для лечения болезни Паркинсона, является леводопа, повышающая уровень дофамина в организме.
«Но леводопа повышает уровень дофамина все время, а не только тогда, когда мы хотим двигаться», - говорит профессор Коста, добавляя, что длительное употребление препарата также приводит к дискинезии, состоянию, характеризующемуся непроизвольными и беспорядочными движениями.
«Наше исследование показывает, что стратегии, которые повышают уровень дофамина, когда есть желание двигаться, будут работать лучше».
Проф. Руи Коста
