Eine neue Studie über Fruchtfliegen hat herausgefunden, dass Alkohol Heißhunger hervorruft durch Unterbrechung eines Gedächtnisbildungswegs und Veränderung von Proteinen, die in Neuronen exprimiert werden – was erklären könnte, warum Alkoholabhängigkeit beim Menschen so weit verbreitet ist.

Forscher der Brown University verwendeten Fruchtfliegen als Modell für die Studie, da die molekularen Signale, die an der Bildung von Belohnungs- und Vermeidungserinnerungen von Fliegen beteiligt sind, denen beim Menschen ähneln.

Die Forschung ist veröffentlicht in der Zeitschrift Neuron.

Die Studie

Die Forscher wollten die Beziehung zwischen Drogenmissbrauch und Belohnung verstehen und warum Menschen weiterhin nach Drogen und Alkohol verlangen, selbst wenn bekannt ist, dass sie Nebenwirkungen haben.

Dazu beschlossen sie, sich darauf zu konzentrieren, wie Alkohol das Gedächtnis beeinflusst.

„Wir wollten verstehen, warum Erinnerungen an sensorische Signale, wie z. B. gedämpftes Licht in einer Bar, das Bouquet eines Lieblingsweins oder das Gefühl eines Glases in der Hand, so langlebig sind. Diese Erinnerungen können Heißhunger auf Alkohol auslösen, und über die Molekularbiologie, die ihnen zugrunde liegt, ist wenig bekannt“, sagte er Karl Kaun, Assistenzprofessor für Neurowissenschaften an der Brown University und leitender Autor des Papiers.

„Unser Grundprinzip war, dass wir, wenn wir die diesen Erinnerungen zugrunde liegenden Mechanismen verstehen könnten, ein besseres Verständnis dafür hätten, wie Heißhunger entsteht, und möglicherweise neue Wege entdecken würden, um Heißhunger zu behandeln.“

Da Fruchtfliegen nur etwa 100,000 Neuronen haben, im Gegensatz zu über 100 Milliarden beim Menschen, dachten die Forscher, dass sie ein perfektes Modell im kleinen Maßstab wären, um ihre Theorie zu testen.

Um die Studie durchzuführen, verwendeten sie genetische Werkzeuge, um Schlüsselgene auszuschalten, während sie die Fliegen darauf trainierten, wo sie Alkohol finden, sodass sie sehen konnten, welche Proteine ​​​​für das Belohnungsverhalten erforderlich sind.

Die Ergebnisse

Die Forscher fanden heraus, dass eines der Proteine, die für das Verlangen der Fliegen nach Alkohol verantwortlich sind, Notch ist, ein hochkonserviertes Gen, das in Tieren vorkommt. Notch1 beim Menschen ist das ähnlichste Protein, das in Fliegen gefunden wird, erklärte Kaun.

Notch gilt als der erste „Domino“ in einem Signalweg, der an der Embryonalentwicklung, der Gehirnentwicklung und der erwachsenen Gehirnfunktion sowohl bei Menschen als auch bei Tieren beteiligt ist.

Dieser Dominoeffekt eines molekularen Signalwegs führt dazu, dass beim Fallen des ersten Dominosteins immer weitere folgen.

Ein weiterer Dominostein, der vom Alkoholkonsum beeinflusst wird, ist ein Gen namens Dopamin-2-ähnlicher Rezeptor, das den als Dopamin bekannten „Wohlfühl“-Neurotransmitter produziert.

„Der Dopamin-2-ähnliche Rezeptor ist dafür bekannt, dass er an der Kodierung beteiligt ist, ob eine Erinnerung angenehm oder aversiv ist“, Emily Petrucelli, ein Postdoktorand, der die Forschung als Postdoktorand bei Brown leitete und jetzt Assistenzprofessor an der Southern Illinois University ist, sagte in einer Erklärung.

Alkohol stört diesen Gedächtnisweg, um Heißhunger zu erzeugen.

Aber in diesem Fall fanden die Forscher heraus, dass Alkohol das Dopamin-Rezeptor-Gen nicht dazu veranlasste, das Dopamin-Rezeptor-Gen aus- oder einzuschalten oder sogar die Menge des produzierten Proteins zu erhöhen oder zu verringern. Stattdessen fanden sie heraus, dass Alkohol die Version des Proteins, das von einem einzelnen Aminosäure-„Buchstaben“ produziert wird, in einem Schlüsselbereich veränderte.

„Zunächst ist es wichtig zu verstehen, dass Gene während der Gedächtnisbildung und durch Alkoholkonsum an- und abgeschaltet werden“, sagte Kaun. „Das bedeutet, dass sich die Proteine ​​in Ihren Gedächtnisschaltkreisen verändern, wenn Erinnerungen an die berauschende Wirkung von Alkohol gebildet werden. Gene können viele verschiedene Produkte haben, je nachdem, wie sie von einem Gen in RNA transkribiert oder von RNA in ein Protein übersetzt werden.“

Diese unterschiedlichen Formen können unterschiedliche Funktionen in der Zelle haben, erklärte Kaun. Sie könnten in verschiedenen Bereichen der Zelle lokalisiert werden oder sogar verschiedene enzymatische Wege aktivieren.

„Es ist entscheidend zu verstehen, welche Genprodukte produziert werden, da sie die Funktion der Zelle verändern können, möglicherweise die Aktivität eines neuronalen Schaltkreises beeinflussen und somit beeinflussen, wie eine Erinnerung gebildet oder erinnert wird.“

Übersetzen auf den Menschen

Die Forscher wissen nicht, ob Alkohol das menschliche Gehirn auf die gleiche Weise beeinflusst, wie er Notch in Fliegen-Gedächtnisschaltungen aktiviert, aber da die Rezeptoren so hoch konserviert sind, legt die Studie nahe, dass es sehr gut auf die gleiche Weise übersetzt werden könnte, erklärte Kaun.

Darüber hinaus untersuchen die Forscher Berichte über alternatives Spleißen im Gehirn von menschlichen Patienten mit Alkoholstörungen.

„Wir untersuchen derzeit, wie sich die Notch-Aktivität mit der Aktivität von Speicherschaltkreisen ändert, und untersuchen die funktionalen Konsequenzen des alternativen Spleißens in Speicherschaltkreisen“, sagte Kaun.

„Wir sind gespannt, ob das alternative Spleißen von Schlüsselgenen Gedächtnisschaltkreise nachhaltig so beeinflusst, dass zukünftige Entscheidungen über Belohnungen verändert werden.“

Das Team setzt seine Arbeit auch fort, indem es die Auswirkungen untersucht, die Opiate auf dieselben molekularen Signalwege haben.

Laut Kaun könnte das Verständnis, wie Alkohol die Gedächtnisbildung beeinflusst, letztendlich Aufschluss darüber geben, wie Patienten, die sich von einer Alkoholabhängigkeit erholen, am besten behandelt werden können.

„Erinnerungen an sensorische Hinweise, die mit einer Trunkenheit verbunden sind, sind extrem langlebig und können bei denen, die versuchen, sich von einer Alkoholkonsumstörung zu erholen, Heißhunger auslösen“, sagte sie.

„Wenn wir mehr über die neuronalen und molekularen Mechanismen verstehen, die diesem Heißhunger zugrunde liegen, werden wir ein tieferes Verständnis dafür gewinnen, warum Heißhunger entsteht und was die besten Möglichkeiten sein könnten, sie zu behandeln, um einen Rückfall zu verhindern.“