Ученые из Высшей школы экономики, Института Пастера, Высшей нормальной школы, Национального центра научных исследований Франции, Национального института исследований в области здравоохранения и медицины и Университета Колорадо провели эксперимент для выяснения механизма действия никотина на клетки префронтальной коры головного мозга.
Никотин, возможно, помогает при шизофрении

Больные шизофренией часто курят. Для них вредная привычка — это способ, помогающий от множества симптомов, вызванных расстройством, а также способ борьбы с серьезными побочными эффектами терапии (летаргией, отсутствием мотивации и т. д.).

Префронтальная кора (область, связанная с познанием, принятием решений и памятью) — одна из областей головного мозга, работа которой у пациентов с психическими расстройствами, в том числе шизофренией, бывает нарушена. В непатологическом состоянии нейротрансмиттер ацетилхолин через никотиновые рецепторы, находящиеся на поверхности нейронов, изменяет активность префронтальной коры в соответствии с состоянием окружающей среды и организма. Это позволяет человеку быть более решительным в ситуации, требующей принять решение, более внимательным или, наоборот, более расслабленным и т. д.

Недавно ученые выяснили, что когнитивные нарушения у пациентов с шизофренией и зависимость от никотина связаны с одной и той же генетической мутацией в гене CHRNA5, который кодирует белок-субъединицу никотинового рецептора.

Ацетилхолиновые, или никотиновые, рецепторы находятся в клеточной мембране и чувствительны к нейротрансмиттерам. Эти рецепторы участвуют в нескольких функциях нервной системы, особенно в управлении произвольными движениями, памятью, вниманием, сном, болью и беспокойством. Никотин является агонистом этих рецепторов, что означает, что он может воздействовать на эти мишени так же, как ацетилхолин.

В исследовании консорциума ученых из Высшей школы экономики, Института Пастера, Высшей нормальной школы, Национального центра научных исследований, Национального института исследований в области здравоохранения и медицины и Университета Колорадо опубликованном в Nature Medicine, был предложен ответ на вопрос, как именно эта мутация влияет на префронтальную кору. Исследователи ввели мышам человеческий ген CHRNA5 с целью воспроизведения дефицита, который характеризует шизофрению, а именно — поведенческих дефицитов при социальном взаимодействии и при выполнении сенсомоторных задач.

Используя метод визуализации in vivo и уникальный метод вычислительного анализа, разработанный нейротеоретиками в ВШЭ, ВНШ (Париж) и Института Пастера, ученые обнаружили существенное снижение активности в префронтальной коре мышей с мутацией CHRNA5. Кроме того, комбинируя вычислительную модель локальной цепи взаимодействия нейронов префронтальной коры и результаты новых экспериментов, они смогли идентифицировать тип клеток, на активность которых влияла эта мутация: такими клетками оказались интернейроны — клетки, которые создают тормозящие связи между нейронными сетями.

«Наши модели предсказали, что введение никотина влияет на никотиновые рецепторы на интернейронах в префронтальной коре, и это ренормализует текущую активность префронтальной коры», — пояснил один из авторов статьи Борис Гуткин. Снижение активности префронтальной коры, измеренное в этой модели, оказалось аналогично снижению, наблюдаемому у пациентов с психическими расстройствами, такими как шизофрения и наркомания.

Таким образом, поскольку никотин восстанавливает нормальную активность префронтальной коры, он также может восстановить нормальную функцию, которая нарушена у людей с психическими заболеваниями. Теперь задача — найти фармакологический агент, который будет имитировать действие никотина, нацеливаясь на никотиновые рецепторы и, таким образом, сможет помочь шизофреникам. Терапевтическая молекула должна работать так же, как никотин, но без ее вредных эффектов (зависимость, старение клеток, увеличение частоты сердечных сокращений и т. д.).