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A cocaína parece sequestrar vias cerebrais que priorizam comida e água

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Acredita-se que o uso persistente de drogas como cocaína e morfina afete a forma como o cérebro1 prioriza as necessidades básicas do corpo – e agora pesquisadores estão chegando à raiz de como isso acontece.

Em um novo estudo, publicado na revista Science, a cocaína e a morfina sequestraram as respostas neurais nos cérebros de camundongos, o que resultou nos animais consumindo menos comida e água.

É sabido que quando as pessoas abusam repetidamente de drogas, podem observar mudanças a longo prazo no seu comportamento que as levam a optar por consumir drogas em vez de fazer coisas essenciais, como comer e beber.

Suspeita-se que uma via cerebral chamada sistema de recompensa mesolímbico esteja envolvida neste processo, mas poucos estudos compararam diretamente a resposta do sistema ao uso de drogas com a resposta das necessidades inatas sendo atendidas.

Leia sobre "Dependência de cocaína" e "Síndrome2 de abstinência da cocaína".

Agora, Bowen Tan, da Universidade Rockefeller, em Nova York, e seus colegas demonstraram que os mesmos neurônios3 são ativados nessas duas circunstâncias. Eles descobriram isso usando uma configuração de microscopia sofisticada que lhes permitiu rastrear a atividade de neurônios3 individuais no cérebro1 de camundongos em abstinência após exposições repetidas a essas drogas.

“A área vem debatendo há muito tempo se existe um tipo de célula4 especializada que codifica apenas o valor da droga e um tipo de célula4 especializada que codifica apenas o valor da recompensa natural”, diz Tan. “O que vimos é que essas drogas de abuso geralmente ativam o mesmo conjunto de neurônios3 que as recompensas naturais”.

Os pesquisadores também observaram que a resposta neural à satisfação das necessidades básicas tornou-se desorganizada depois de os camundongos terem recebido cocaína ou morfina, o que ocorreu juntamente com uma diminuição do consumo de comida e água.

“O que é realmente notável nesta descoberta é que as fortes respostas neurais à comida ou à água quase são substituídas pelas respostas às drogas”, diz Jeremy Day, da Universidade do Alabama, em Birmingham. “Isso sugere que as recompensas das drogas são capazes de substituir a forma como o cérebro1 traduz estados de necessidade em comportamentos que satisfazem essas necessidades.”

Tan e sua equipe também identificaram um gene, chamado Rheb, que parece ser necessário para que as drogas tenham esse efeito. O Rheb faz parte de uma via de sinalização celular que também é encontrada em pessoas, portanto, trabalhos futuros poderiam investigar como a inibição dessa via poderia ser usada como terapia para o uso indevido de substâncias, diz ele.

Drogas de abuso sequestram uma via mesolímbica que processa a necessidade homeostática

Resumo do editor

Funções cerebrais inatas que normalmente processam recompensas naturais são corrompidas por drogas de abuso. No entanto, os mecanismos fisiológicos e moleculares subjacentes que ligam estas funções ainda não são claros. Tan e colegas compararam a resposta dos principais circuitos de recompensa ativados pela fome e pela sede com a resposta à morfina e à cocaína nos mesmos animais.

Eles descobriram que a proteína RHEB (homólogo de Ras enriquecido no cérebro1), um parceiro de sinalização do alvo da rapamicina em mamíferos, é um substrato molecular crucial que permite que as drogas tenham acesso aos neurônios3 que processam a recompensa natural.

Este mecanismo molecular está envolvido em conjuntos dissociáveis de neurônios3 de uma região do cérebro1 chamada núcleo accumbens. Estes conjuntos neuronais estão no centro dos efeitos viciantes destas drogas, onde ocorre o conflito entre o consumo de drogas e a regulação homeostática da fome e da sede. —Peter Stern

Veja também sobre "Quinze sinais5 que apontam para a dependência às drogas".

Resumo estruturado

INTRODUÇÃO

As drogas de abuso produzem sentimentos de prazer e reforçam o comportamento consumatório direcionado à sua aquisição. Essas mesmas propriedades são características de recompensas naturais que satisfazem necessidades inatas, como comida ou água.

Décadas de pesquisa mostraram que os sistemas cerebrais que processam recompensas naturais também são afetados por drogas de abuso nos níveis fisiológico6, de circuito, celular e molecular. Estas descobertas levantam a hipótese de que as drogas de abuso causam dependência ao “sequestrar” uma via de recompensa comum, promovendo, em última análise, a ingestão de drogas e, ao mesmo tempo, restringindo outros objetivos saudáveis.

No entanto, os substratos neurais específicos para tal via de recompensa compartilhada permanecem não identificados.

JUSTIFICATIVA

A identificação de um substrato neural que processa múltiplas classes de recompensas necessita de análise multimodal de funções neurobiológicas. Isso inclui identificar nós centrais que respondem à exposição à recompensa, examinar tipos específicos de células7 dentro deste nó cerebral que codificam experiências gratificantes distintas dentro do mesmo indivíduo e identificar efetores moleculares que medeiam adaptações celulares e fisiológicas8.

Para este propósito, empregou-se uma combinação de abordagens, incluindo mapeamento de atividade neuronal de todo o cérebro1, imagem longitudinal de cálcio de dois fótons in vivo com resolução de neurônio único e sequenciamento de célula4 única após perturbação CRISPR in vivo de um gene candidato.

Estas abordagens multifacetadas permitem a exploração de múltiplos componentes que compõem um caminho de recompensa comum e permitem estudar como a exposição repetida a drogas “sequestra” necessidades inatas através deste canal compartilhado.

RESULTADOS

Usando o mapeamento da proteína FOS de todo o cérebro1, combinado com abordagens de inibição quimiogenética, identificou-se o núcleo accumbens (NAc) como um eixo central necessário para que a cocaína e a morfina interrompam o consumo de recompensa natural (comida e água).

O rastreamento longitudinal in vivo da atividade de neurônios3 dopaminoceptivos individuais no NAc em camundongos acordados e comportados revelou respostas de conjunto sobrepostas entre drogas de abuso e recompensas naturais, com drogas produzindo maiores níveis de ativação. A exposição repetida a drogas de abuso aumentou a dinâmica neural específica do tipo de célula4, indicativa de uma escalada nas respostas às drogas e, subsequentemente, desorganizou o processamento de recompensa natural no NAc após a retirada da droga.

Em seguida, desenvolveu-se uma abordagem “FOS-Seq” para correlacionar padrões de FOS em todo o cérebro1 com dados de expressão gênica in situ9 em todo o cérebro1. Identificou-se o Rheb, um gene que codifica uma pequena GTPase que ativa a via mTOR, como estando correlacionado com a indução de FOS pela exposição crônica à cocaína ou à morfina.

Ao integrar a perturbação CRISPR in vivo do Rheb com sequenciamento de RNA de núcleo único no NAc, demonstrou-se um papel essencial do Rheb na regulação das vias de transdução de sinal10 associadas à ação de drogas em células7 dopaminoceptivas e na diminuição do consumo de recompensa natural após exposição crônica a drogas de abuso.

Finalmente, o mapeamento funcional de neurônios3 que projetam o NAc de regiões que são ativadas por drogas de abuso aponta para o córtex orbitofrontal como um nó ascendente potencial que inibe o consumo de recompensa natural, conforme verificado com a ativação quimiogenética.

CONCLUSÃO

Delineou-se um caminho comum de recompensa que permite que drogas de abuso interfiram no atendimento das necessidades homeostáticas de comida ou água. Essas descobertas fornecem insights mecanicistas sobre a intensificação do comportamento direcionado às drogas nos transtornos por uso de substâncias.

Saiba mais sobre "Transtornos devidos ao abuso de drogas" e "Papel dos neurotransmissores no organismo".

 

Fontes:
Science, Vol. 384, Nº 6693, em 19 de abril de 2024.
New Scientist, notícia publicada em 19 de abril de 2024.

 

NEWS.MED.BR, 2024. A cocaína parece sequestrar vias cerebrais que priorizam comida e água. Disponível em: <https://www.news.med.br/p/medical-journal/1469287/a-cocaina-parece-sequestrar-vias-cerebrais-que-priorizam-comida-e-agua.htm>. Acesso em: 13 jul. 2024.

Complementos

1 Cérebro: Derivado do TELENCÉFALO, o cérebro é composto dos hemisférios direito e esquerdo. Cada hemisfério contém um córtex cerebral exterior e gânglios basais subcorticais. O cérebro inclui todas as partes dentro do crânio exceto MEDULA OBLONGA, PONTE e CEREBELO. As funções cerebrais incluem as atividades sensório-motora, emocional e intelectual.
2 Síndrome: Conjunto de sinais e sintomas que se encontram associados a uma entidade conhecida ou não.
3 Neurônios: Unidades celulares básicas do tecido nervoso. Cada neurônio é formado por corpo, axônio e dendritos. Sua função é receber, conduzir e transmitir impulsos no SISTEMA NERVOSO. Sinônimos: Células Nervosas
4 Célula: Unidade funcional básica de todo tecido, capaz de se duplicar (porém algumas células muito especializadas, como os neurônios, não conseguem se duplicar), trocar substâncias com o meio externo à célula, etc. Possui subestruturas (organelas) distintas como núcleo, parede celular, membrana celular, mitocôndrias, etc. que são as responsáveis pela sobrevivência da mesma.
5 Sinais: São alterações percebidas ou medidas por outra pessoa, geralmente um profissional de saúde, sem o relato ou comunicação do paciente. Por exemplo, uma ferida.
6 Fisiológico: Relativo à fisiologia. A fisiologia é estudo das funções e do funcionamento normal dos seres vivos, especialmente dos processos físico-químicos que ocorrem nas células, tecidos, órgãos e sistemas dos seres vivos sadios.
7 Células: Unidades (ou subunidades) funcionais e estruturais fundamentais dos organismos vivos. São compostas de CITOPLASMA (com várias ORGANELAS) e limitadas por uma MEMBRANA CELULAR.
8 Fisiológicas: Relativo à fisiologia. A fisiologia é estudo das funções e do funcionamento normal dos seres vivos, especialmente dos processos físico-químicos que ocorrem nas células, tecidos, órgãos e sistemas dos seres vivos sadios.
9 In situ: Mesmo que in loco , ou seja, que está em seu lugar natural ou normal (diz-se de estrutura ou órgão). Em oncologia, é o que permanece confinado ao local de origem, sem invadir os tecidos vizinhos (diz-se de tumor).
10 Sinal: 1. É uma alteração percebida ou medida por outra pessoa, geralmente um profissional de saúde, sem o relato ou comunicação do paciente. Por exemplo, uma ferida. 2. Som ou gesto que indica algo, indício. 3. Dinheiro que se dá para garantir um contrato.
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