Молодость должна перебеситься? Какова цена студенческих попоек для мозга
В обществе есть мнение, что бурная молодость с алкоголем проходит бесследно. «С кем не бывало», — отмахиваются многие, вспоминая студенческие и подростковые годы. Однако, новое исследование показывает это все в ином свете.
Эту работу провели ученые из Медицинской школы имени Джоан С. Эдвардс при Университете Маршалла (США), её результаты опубликованы в Molecular Psychiatry («Молекулярная психиатрия»), этот журнал выпускает самое известное научное издательство «Нейче». Ученые доказали, что последствия подростковых попоек сохраняются на десятилетия, буквально перекраивая архитектуру мозга.
Что такое астроциты и почему они важны?
Долгое время главной звездой нейробиологии считались нейроны — те самые нервные клетки, которые не восстанавливаются и передают электрические импульсы. Все остальные клетки считались для них лишь обслуживающим персоналом. В их числе и астроциты (их название происходит от греческого слова «звезда» — astron). Эти клетки мозга с красивым названием, традиционно считались простыми уборщиками мусора и поставщиками питания для нейронов.
Сегодня мы знаем, что это не так. Астроциты активно участвуют в передаче сигналов, регулируют работу синапсов (контактов между нервными клетками) и напрямую влияют на то, как мы учимся, запоминаем информацию и реагируем на страх. Исследование команды под руководством доктора Мэри-Луизы Ришер из Университета Маршалла показало, что эти «звездные клетки» именно в юном возрасте принимают на себя один из самых тяжелых ударов во время алкогольной интоксикации.
Ученые использовали классическую модель «подросткового эпизодического приема этанола» на крысах-самцах. Животным в период полового созревания моделировали типичные для молодежи попойки. После чего у крыс наступал длительный период полной трезвости, во время которого они взрослели.
Ученые буквально заглянули в мозг живых грызунов...
Чтобы заглянуть внутрь живого мозга грызунов, исследователи применили арсенал сложнейших технологий XXI века (ознакомившись с ними, станет понятно, почему такое исследование невозможно у человека):
Волоконная фотометрия позволила в реальном времени наблюдать за кальциевыми сигналами внутри живых клеток.
Методы хемогенетики позволяют встраивать в геном специальные рецепторы. Благодаря им, ученые могли дистанционно «включать» активность этих клеток с помощью безопасного препарата.
Сверхмощная STED-микроскопия позволяет рассмотреть отдельные белковые молекулы и увидеть физическую деформацию связей между клетками.
Электрофизиологические методы использовали для замеров электрической активности нейронных сетей.
Наблюдения велись в гиппокампе — области мозга, которая служит нашим главным центром памяти и навигации, а также критически важна для обработки эмоций.
... и увидели там ментальный хоррор
Результаты оказались поразительными. Даже спустя долгое время после полного отказа от алкоголя связь между астроцитами и синапсами оставалась нарушенной. Структура этих контактов деформировалась, а функциональное взаимодействие практически распалось. Клетки буквально перестали «разговаривать» друг с другом на одном языке. В поведенческих тестах такие животные демонстрировали аномально высокий уровень страха: они замирали в стрессовых ситуациях гораздо дольше и интенсивнее, чем контрольная группа, выросшая в трезвости. Это прямое доказательство того, что память о пережитом стрессе и реакция на угрозы искажаются на биологическом уровне.
«Человеческие исследования уже показывали, что подростковое запойное пьянство ведет к долгосрочному ухудшению когнитивных способностей и психического здоровья, становясь фактором риска развития зависимостей, — объясняет доктор Ришер. — Наша задача — понять биологический механизм этого процесса. Почему именно алкоголь в подростковом возрасте так разрушительно бьет по качеству всей последующей жизни?»
Однако самая важная часть эксперимента дала надежду. Используя хемогенетику, ученые принудительно стимулировали кальциевую сигнализацию в астроцитах взрослых крыс. Проще говоря, они заставили «ленивые» или поврежденные звездчатые клетки снова начать работать. Эффект превзошел ожидания: искусственная активация астроцитов частично сняла гипертрофированный страх и увеличила выброс глиотрансмиттеров — химических веществ, которые выделяются глиальными клетками (преимущественно астроцитами) и управляют передачей сигналов между нейронами.
«Астроциты больше не являются просто наблюдателями, — говорит Оливия Коултер, исследовательница из Университета Маршалла. — Они играют ключевую роль в закреплении последствий употребления алкоголя. Эти клетки вносят вклад в регуляцию сложных форм поведения. Сейчас они рассматриваются как потенциальные терапевтические мишени для лечения последствий черепно-мозговых травм и ментальных расстройств».
Почему это опасно именно для подростков?
Дело в биологии развития. В подростковом возрасте происходит масштабная перестройка: избыточные нейронные связи активно удаляются. Это называют синоптическим прунингом или синаптическим сокращением, при этом естественном процессе в мозге удаляются лишние, слабые или неиспользуемые синапсы (связи между нейронами). Этот механизм необходим для повышения эффективности работы нервной системы — мозг избавляется от «шума», чтобы освободить ресурсы для важных и часто используемых путей. Так он учится экономить ресурсы и формировать эффективные сети. Алкоголь выступает как мощный токсин, который вмешивается в этот тонкий процесс настройки. Он отравляет астроциты именно в тот момент, когда они должны быть максимально активными, чтобы «дирижировать» этим процессом. В результате, фундамент взрослой нервной системы закладывается с дефектами.
Открытие ученых открывает путь к принципиально новому классу лекарств. До сих пор фармакологи пытались лечить последствия алкоголизма и тревожных расстройств, воздействуя непосредственно на нейроны. Теперь же мишенью могут стать астроциты. Создание препаратов, точечно улучшающих функцию этих клеток, может помочь миллионам людей справиться с повышенной тревожностью, паническими атаками и нарушениями памяти, корни которых уходят, казалось бы, в счастливые и веселые годы школьных и студенческих вечеринок и попоек.
Это исследование — серьезный повод пересмотреть легкомысленное отношение к алкоголю в молодости. Граница между «просто развлечением» и необратимым изменением работы мозга оказывается гораздо тоньше, чем принято считать.