Luz !!! Quien Sabe?

Ciencia y Educacion 05.05.2015 a las 18:43 hs 681 1

A pesar del potencial abuso de fármacos opioides, han sido durante mucho tiempo la mejor opción para los pacientes que sufren de dolor severo. Las drogas interactúan con los receptores en las células del cerebro de aplacar la respuesta al dolor del cuerpo. Pero ahora, los neurocientíficos de la Escuela de Medicina de St. Louis University de Washington han encontrado una forma de activar los receptores opioides con la luz.

En un tubo de ensayo, los científicos se fundieron la proteína sensible a la luz rodopsina a partes clave de los receptores opioides para activar las vías de los receptores que utilizan la luz. También influyeron en el comportamiento de los ratones mediante la inyección de los receptores en el cerebro, utilizando luz en lugar de medicamentos para estimular una respuesta recompensa.

Sus conclusiones se publican en Internet el 30 de abril en la revista Neuron.

La esperanza final es desarrollar formas de utilizar la luz para aliviar el dolor, una línea de descubrimiento de que también podría conducir a mejores fármacos analgésicos con menos efectos secundarios.

"Es concebible que con mucha más investigación podríamos desarrollar formas de utilizar la luz para aliviar el dolor sin un paciente que necesita tomar un medicamento analgésico con efectos secundarios", dijo el autor Edward R. siudad, un estudiante graduado en el laboratorio de Michael R. Bruchas, PhD, profesor asistente de anestesiología y de la neurobiología.

Pero antes de que eso sea posible, los investigadores están tratando de aprender las maneras más eficaces para activar y desactivar las vías del receptor opioide en las células cerebrales. Bruchas, el investigador principal del estudio, explicó que el trabajo con luz en lugar de fármacos analgésicos hace que sea mucho más fácil de entender cómo funcionan los receptores dentro de la compleja red de células y circuitos en el cerebro y la médula espinal.

"Ha sido difícil determinar exactamente cómo los receptores opioides trabajar porque tienen múltiples funciones en el cuerpo", explicó Bruchas. "Estos receptores interactúan con medicamentos analgésicos llamados opiáceos, sino que también están involucrados en la respiración, se encuentran en el tracto gastrointestinal y desempeñar un papel en la respuesta de recompensa."

Así que los investigadores buscaron una manera de limitar los receptores opioides de realizar una sola tarea a la vez, y resultó ser casi tan fácil como apretar un interruptor de la luz, de acuerdo con Bruchas, siudad y sus colaboradores, incluyendo co-primer autor Bryan A. Copits, PhD, becario de investigación postdoctoral en el laboratorio de Robert W. Gereau, IV, PhD, el doctor Seymour y Rose T. Brown Profesor de Anestesiología.

Mediante la combinación de la proteína rodopsina, que detecta la luz en la retina del ojo, con un tipo específico de receptor opioide llamado un receptor de opioides Mu, los investigadores fueron capaces de construir un receptor que responde a la luz exactamente de la misma manera que los receptores opioides estándar responden a analgésico drogas.

Cuando un receptor opioide se expone a un fármaco analgésico, se inicia la actividad en las vías químicos específicos en el cerebro y la médula espinal. Y cuando los investigadores brillaban luz sobre los receptores que contienen rodopsina, se activaron las mismas vías celulares.

En un tubo de ensayo y en las células, los receptores siudad expuesto a luz y luego vio como lanzaron las mismas sustancias químicas que opioide estándar receptores liberación. Luego, en ratones, los investigadores implantaron un diodo (LED) dispositivo emisor de luz del tamaño de un cabello humano en una región del cerebro vinculada a la respuesta de recompensa. Se inyectaron los receptores sensibles a la luz que habían fabricado genéticamente en la misma región del cerebro. Las neuronas en esa parte de los productos químicos de liberación del cerebro como la dopamina que crean sentimientos de euforia.

En las décadas de los estudios opioides pasado, los investigadores han observado ratones y ratas a presionar una palanca para recibir una dosis de morfina, por ejemplo. La morfina se activaría receptores opioides y la liberación de dopamina, y los animales que disfrutaría la respuesta y presione la palanca de nuevo para continuar sintiendo esa sensación de recompensa. Esta es una de las razones opiáceos son tan a menudo abusados en los pacientes que reciben tratamiento para el dolor - la gente como la forma en que las drogas hacen sentir tanto como el alivio del dolor que proporcionan - y las tasas de abuso se han disparado en los últimos diez años.

Trabajar para ofrecer una sensación parecida luz recompensa utilizando, los investigadores pusieron a los ratones en una cámara cerrada. En una parte de la cámara, el dispositivo láser de fibra óptica iluminada estimuló la liberación de dopamina en el cerebro. Cuando los animales dejaron que parte de la cámara, la luz en el cerebro apagado. Poco después, los ratones regresó a la parte de la cámara que activa el dispositivo de fibra óptica para que el cerebro podría recibir estimulación más luz.

"Mediante la activación de los receptores con la luz, estamos causando presumiblemente el cerebro para liberar más dopamina", explicó Bruchas. "En lugar de una droga como la morfina activación de un receptor opioide, la luz ofrece la recompensa."

Los investigadores fueron capaces de variar la respuesta de los animales en función de la cantidad y el tipo de luz emitida por el LED. Los diferentes colores de la luz, más largo y más corto de exposición a la luz, y si la luz pulsada o fue constante durante todo el producido efectos ligeramente diferentes.

Cuando una persona toma un medicamento opioide como Vicodin o OxyContin para aliviar el dolor, tales drogas interactúan con los receptores en el cerebro para mitigar las sensaciones de dolor. Pero con el tiempo, los pacientes desarrollan tolerancia ya veces la adicción. Los opioides también pueden ralentizar drásticamente la respiración de una persona, también, y típicamente causar estreñimiento.

En teoría, los receptores sintonizados a la luz no pueden presentar el mismo peligro. Siudad dijo que algún día podría ser posible activar o desactivar, las células nerviosas sin afectar a cualquiera de los otros receptores que las drogas analgésicas desencadenan, aunque el logro de ese objetivo será difícil.

Equipo Bruchas 'está planeando estudios futuros que utilizarán estos receptores para probar formas de controlar las células cerebrales que median el dolor y el comportamiento de la recompensa con la luz en lugar de las drogas.

La investigación fue apoyada por un premio EUREKA, del Instituto Nacional sobre el Abuso de Drogas, el Instituto Nacional de Salud Mental y el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales de los Institutos Nacionales de Salud (NIH); los números de subvención R01 DA037152, F31 MH101956, K99 DA038725, TR32 GM108539 y NSTR01 NS081707. La financiación adicional de un WM Keck Fellowship en Medicina Molecular; y el Instituto Médico Howard Hughes.

Siudad ER, Copits BA, Schmidt MJ, Baird MA, Al-Hasani R, Planer WJ, Funderburk SC, McCall JG, Gereau RW, Bruchas M. de control espacio-temporal de la señalización opioide y el comportamiento. Neuron, publicado en línea el 30 de abril 2015.

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