Tartalomjegyzék TARTALOMJEGYZÉK

Átírás

1 Tartalomjegyzék TARTALOMJEGYZÉK Tartalomjegyzék... 1 Rövidítések jegyzéke... 3 Ábrák és táblázatok jegyzéke... 5 Ábrák... 5 Táblázatok... 5 Bevezetés... 6 Irodalmi háttér... 8 Komplex öröklõdésû jellegek genetikája... 8 Az örökölhetõség (heritabilitás)... 8 A genetikai polimorfizmusok... 9 A monogénes és a komplex öröklésmenet összehasonlítása Komplex betegségek genetikai faktorainak azonosítására alkalmazott eljárások Kábítószerfüggõség A kábítószerfüggõség neurobiológiája A kábítószerfüggõség pszichológiai vonatkozásai A kábítószerfüggõség genetikai faktorai A D4-es dopamin receptor és genetikai polimorfizmusai A D4-es dopamin receptor (DRD4) A DRD4 gén polimorfizmusai A DRD4 gén polimorfizmusainak asszociáció vizsgálatai A szerotonin transzporter és genetikai polimorfizmusai A szerotonin transzporter (SERT) A SERT gén polimorfizmusai A SERT gén polimorfizmusainak asszociáció vizsgálatai Célkitûzések Módszerek A vizsgálatban résztvevõ személyek Betegek Kontroll csoport Mintavétel DNS izolálás

2 Rövidítések jegyzéke Genotípus meghatározás A vizsgált genotípusok és a meghatározás elve A genotípus meghatározási módszerek részletes leírása Statisztikai módszerek Eredmények Módszertani eredmények Nem invazív mintavétel során nyert DNS mennyiségi és minõségi vizsgálata Genotípus meghatározás a szájnyálkahártyából nyert kis mennyiségû DNS felhasználásával Érzékeny elválasztás technikák a kis mennyiségû DNS kimutatására A genetikai asszociáció vizsgálatok eredményei A DRD4 gén polimorfizmusainak asszociáció vizsgálata kábítószerfüggõkben A SERT gén polimorfizmusainak asszociáció vizsgálata kábítószerfüggõkben A DRD4 és a SERT gén polimorfizmusainak együttes vizsgálata kábítószerfüggõkben Az eredmények megbeszélése Nem invazív DNS mintavételi módszerek Genotípus meghatározás kis mennyiségû DNS-bõl Érzékeny elválasztás technikák Genetikai asszociáció vizsgálatok kábítószerfüggõkben A dopaminerg rendszer genetikai polimorfizmusainak vizsgálata kábítószerfüggõkben A szerotonerg rendszer genetikai polimorfizmusainak vizsgálata kábítószerfüggõkben A DRD4 és a SERT gén polimorfzmusainak együttes hatása a kábítószerfüggõség kialakulására Köszönetnyilvánítás Irodalomjegyzék Saját közlemények A dolgozat anyagát képezõ közlemények A dolgozat témájához szorosan nem kapcsolodó közlemények

3 Rövidítések jegyzéke RÖVIDÍTÉSEK JEGYZÉKE 120 bp dup A D4-es dopamin receptor 5 nem kódoló régiójában található 120 bp duplikáció (egy 120 bp-os szakasz egy vagy két kópiája) -521 C/T SNP A D4-es dopamin receptor promoterében a -521-es pozícióban elõforduló citozin/timin csere 5HT 5HT1B, 5HT2A, 5HT2C, 5HT3 5-hidroxi-triptamin, szerotonin szerotonin receptor altípusok 5HTTLPR A szerotonin transzporter promoterében található hosszúságpolimorfizmus (5 hydroxy triptamine transporter linked polymorphic region) ACh acetilkolin ADHD figyelemhiányos hiperaktivitás zavar (attention deficit hyperactivity disorder) AMPA glutamát receptor (? -amino-3-hidroxi-5 metilizoxazol-4- propionsav) ASA allél-specifikus amplifikáció (allele specific amplification) bp bázispár camp ciklikus adenozin-monofoszfát CB1, CB2 kannabinoid receptor altípusok DRD4 4/7 DAT datp dctp dgtp ditp DNS dntp DRD1, DRD2, DRD3, DRD4 DRD4 48 bp VNTR dsdns DSM IV. dttp A D4-es dopamin receptor gén harmadik exonjában található 48 bp hosszúság-polimorfizmus genotípusának jelölése, ahol az egyik allél 4, a másik 7 ismétlõdést tartalmaz, így a genotípus 4/7 Dopamin transzporter dezoxiadenozin-trifoszfát dezoxicitidin-trifoszfát dezoxiguanozin-trifoszfát dezoxiinozin-trifoszfát dezoxiribo-nukleinsav dezoxiribonukleozid-trifoszfát dopamin receptor altípusok A D4-es dopamin receptor gén harmadik exonjában található hosszúság-polimorfizmus, melyre egy 48 bp-nyi szekvencia különbözõ (2-10 közötti) számú ismétlõdése jellemzõ kettõsszálú (double stranded) DNS Diagnosztikai és Statisztikai Kézikönyv IV. kiadás (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders) dezoxitimidin-trifoszfát 3

4 Rövidítések jegyzéke EC 50 GABA GABA A, GABA B Glu GP kb Kd kda machr MAO-A Mb mrns NAc NAcc nachr NAcs NMDA OR PCR RFLP SDS SERT SN SNP SNpc SNpr SPECT SPSS SSRI STin2 TAE TBE TDT TE VNTR VTA 50%-os hatás eléréséhez szükséges hatóanyag koncentráció?-aminovajsav GABA receptor altípusok glutamát globus pallidus kilobázis dissziciációs konstans kilo-dalton muszkarinos acetilkolin receptor monoamino-oxidáz A izoenzim megabázis hírvivõ (messenger) ribonukleinsav nucleus accumbens nucleus accumbnes magi (core) része nikotinos acetilkolin receptor nucleus accumbens kérgi (shell) része glutamát receptor (N-metil-D-aszparaginsav) esélyhányados, Odds ratio polimeráz láncreakció (polymerase chain reaction) restrikciós fragmentum hosszúság polimorfizmus (restriction fragment lenght polymorphism) nátrium-dodecil-szulfát (sodium-dodecil sulphate) szerotonin transzporter substantia nigra egyedi nukleotid polimorfizmus (single nucleotide polymorphism) substantia nigra pars compacta substantia nigra pars reticularis statisztikai programcsomag szelektív szerotonin visszavétel gátló (selective serotonin reuptake inhibitor) A szerotonin transzporter gén második intronjában található hosszúság-polimorfizmus tris-acetát-edta puffer tris-borát-edta puffer családvizsgálat statisztikai próbája (transmission disequilibrium test) tris-edta puffer ismétlõdési szám polimorfizmus (variable number of tandem repeats) ventralis tegmentalis area 4

5 Ábrák és táblázatok jegyzéke ÁBRÁK ÉS TÁBLÁZATOK JEGYZÉKE Ábrák 1. Genetikai és környezeti tényezõk hatása komplex öröklõdésû kórképek, jellegek kialakulásában A monogénes és a komplex öröklõdés jellemzõi A mezolimbiko-kortikus pályarendszer A dopamin felszabadulás szabályozása A DRD4 gén vizsgált polimorfizmusai A szerotonin transzporter gén vizsgált polimorfizmusai A DRD4-521 C/T SNP vizsgálatának elve kétirányú ASA-val A DRD4-521 C/T SNP vizsgálatának elve PCR-RFLP-vel Hosszúság-polimorfizmusok genotipizálásának elve A DRD4 48 bp VNTR kimutatására alkalmazott primer párok A nem invazív módszerrel vett szájnyálkahártya minták DNS tartalma A DRD4 48 bp VNTR genotípus meghatározása Z és P primerrel készített PCR amplifikációval A -521 C/T SNP genotípus meghatározása kétféle módszerre PCR termékek elválasztása ultravékony gél elektroforézissel Hosszúság-polimorfizmusok genotípusának meghatározása agaróz gélen A DRD4-521 C/T SNP és az 5HTTLPR polimorfizmusok interakciója Táblázatok I. Az ismétlõdõ polimorfizmusok osztályozása II. A kábítószerfüggõség diagnosztikus kritériumai a DSM IV szerint III. A kábítószerfüggõség kandidáns génjei IV. A DRD4 gén kódoló régió polimorfizmusai V. A DRD4 gén 5 nem-kódoló régiójában leírt polimorfizmusok VI. A -521 C/T SNP vizsgálatára alkalmazott primerek VII. A DRD4 48 bp VNTR vizsgálatában alkalmazott két primer pár szekvenciája. 42 VIII. A DRD4 120 bp dup, a STin2 és az 5HTTLPR polimorfizmusok meghatározásához használt primerek IX. A DRD4 gén általunk vizsgált polimorfizmusainak allél és genotípus eloszlása55 X. A SERT gén vizsgált polimorfizmusainak allél és genotípus eloszlása XI. Nem invazív mintavételi módszerek összehasonlító táblázata XII. Az elválasztani kívánt PCR termékek mérettartománya, és a termékek közötti méretkülönbség XIII. A dopaminerg rendszer kábítószerfüggõkben vizsgált polimorfizmusai XIV. A szerotonerg rendszer kábítószerfüggõkben vizsgált polimorfizmusai

6 Bevezetés BEVEZETÉS Az elmúlt évtizedben a molekuláris genetika terén tapasztalható fejlõdés, a humán genom szekvenciájának feltérképezése, polimorfizmusok azonosítása, a génváltozatok funkciójának megismerése lehetõvé tette a monogénes betegségeknél sokkal gyakoribb, úgynevezett komplex öröklõdésû, multifaktoriális jellegek és kórképek hagyományos genetikai vizsgálatokkal igazolt örökletes hátterének a kutatását. Kábítószerfüggõség esetében a környezeti hatások szerepe mellett a genetikai tényezõk jelentõségét család-, adoptációs- és ikervizsgálatok igazolták, melyek alapján a kábítószerfüggõség becsült örökölhetõsége körülbelül 40-60%-ra tehetõ. A genetikai hajlamosító faktorok azonosítására egyik leggyakrabban alkalmazott módszer a kandidáns gének asszociáció analízise, melynek célja a kiválasztott gének egyes változatai és a vizsgált fenotípusos jegy, például a kábítószerfüggõség közötti kapcsolat elemzése. Ezekben a vizsgálatokban kandidánsként olyan molekulák génjeit jelölik ki, melyek szerepet játszhatnak a vizsgált betegség, fenotípusos jelleg kialakulásában. Az agyi mezolimbiko-kortikus dopaminerg jutalmazó rendszer mûködésének egyéni különbségei befolyásolhatják a kábítószerfüggésre való hajlamot, így a jutalmazó rendszerben szerepet játszó neurotranszmitterek, elsõsorban a dopamin és a szerotonin receptorainak, metabolizáló enzimeinek, transzporter fehérjéinek génjeit széles körben vizsgálják kandidáns génként. A D4-es dopamin receptor (DRD4) és a szerotonin transzporter (SERT) gén polimorfizmusainak kábítószerfüggõséggel kapcsolatos vizsgálatát indokolják továbbá a DRD4 gén polimorfizmusainak a kábítószerfüggõkre igen jellemzõ személyiségjeggyel, az újdonságkereséssel, a kábítószerfüggõségre hajlamosító gyermekkori figyelemhiányos hiperaktivitás zavarral (ADHD), valamint a SERT polimorfizmusainak a kábítószerfüggõséggel gyakran együtt elõforduló betegségekkel (depresszió, szorongásos kórképek) kimutatott összefüggései. A kandidáns gén asszociáció vizsgálatakor elsõsorban kis hatású gének mutathatók ki, melyek változatai hajlamosító faktorként szerepelhetnek a vizsgált kórkép kialakulásában. Gyakran sok kis hatású gén bizonyos változatainak együttes jelenléte esetében növekszik meg a genetikai kockázat, ezért érdemes lehet több kandidáns gén egyidejû vizsgálata. A fenotípus oldaláról tekintve ezeket a vizsgálatokat, 6

7 Bevezetés asszociációt gyakran nem a klinikai diagnosztikus kritériumok által definiált tág fenotípus kategóriákkal lehet kimutatni, hanem az adott betegségre jellemzõ fenotípusos jellegekkel. Feltehetõen a génhatások a kábítószerfüggõség esetén sem közvetlenül, hanem inkább a személyiség alakításán keresztül érvényesülnek, (pl. újdonságkeresõ személyiség), és így járulnak hozzá a függõségre való hajlam növeléséhez. Jelen dolgozatban egy egyszerûsített nem invazív mintavételi technika kidolgozását és alkalmazását, valamint a DRD4 és a SERT gén 5 polimorfizmusának genotipizálását, majd kábítószerfüggõkben végzett asszociáció vizsgálatok eredményét mutatom be. 7

8 Irodalmi háttér Komplex öröklõdésû jellegek genetikája IRODALMI HÁTTÉR Komplex öröklõdésû jellegek genetikája Az örökölhetõség (heritabilitás) A komplex öröklõdésû betegségek, tulajdonságok közé azokat a gyakori kórképeket, jellegeket sorolják (pl. migrén (1), II típusú diabétesz (2), figyelemhiányos hiperaktivitás zavar (ADHD) (3), Alzheimer kór (4), asthma bronchiale (5), dyslexia (6), skizofrénia (7), személyiség (8), agresszivitás (9) stb.), melyek hátterében örökletes tényezõk és a környezet hatásának interakciója tételezhetõ fel. A genetikai faktorok jelentõségét támasztják alá a betegség vagy a jelleg érintett családokon belüli halmozott elõfordulása, valamint az iker-, és adoptációs vizsgálatok eredményei (1. ábra). hiperaktivitás autizmus major depresszió skizofrénia személyiség olvasási képtelenség gyermek IQ felnõtt IQ H KK NK Részesedés (%) 1. ábra: Genetikai és környezeti tényezõk hatása komplex öröklõdésû kórképek, jellegek kialakulásában (10) Rövidítések: H: heritabilitás, KK: közös környezeti hatás, NK: nem közös környezeti hatás. A genetikai hatás mértékének számszerû kifejezésére használható a klasszikus vizsgálatok eredményeibõl becsült faktor, az örökölhetõség (heritabilitás), melynek 8

9 Irodalmi háttér Komplex öröklõdésû jellegek genetikája értéke 0 és 1 közé eshet. Az örökölhetõség úgy értelmezhetõ, mint egy populáció adott fenotípus variációinak azon aránya, mely genetikai tényezõknek tulajdonítható. Ha értéke 1, a fenotípus minden változata genetikai különbségbõl ered, vagyis az adott jegy 100%-ban genetikailag determinált. Ha értéke kisebb mint 1, akkor a fenotípus variációkat egyrészt genetikai, másrészt környezeti tényezõk alakítják (11). A Humán Genom Programnak az ezredforduló idején nyilvánosságra hozott eredményei, valamint a molekuláris genetikai technikák fejlõdése nagymértékben hozzájárultak a komplex öröklõdésû betegségek, jellegek genetikai hátterének megismerését célzó vizsgálatok elterjedéséhez és a genetikai hajlamosító faktorok vizsgálatához. A genetikai polimorfizmusok A Humán Genom Program 1990 októberében indult azzal a céllal, hogy meghatározzák az emberi genom nukleotid sorrendjét áprilisában bejelentették, hogy a humán genom szekvenciájának 97%-át megfejtették, majd 2001 februárjában hozták elõször nyilvánosságra az emberi genom nyers szekvenciáját (12;13) áprilisára a teljes emberi genom szekvenálása befejezõdött. Az emberi genom mérete 3,2 gigabázis (3,2 milliárd bázis), melynek azonban mindössze 1,1-1,5%-a fehérjét kódoló szekvencia, a gének száma pedig, jóval kisebb mint azt korábban feltételezték; ezer gén helyett csak ezer génnel rendelkezünk (14). Két ember genetikai állománya 99,9%-ban azonos, azaz bármely két emberi genom kevesebb mint 0,1%-ban különbözik egymástól a nukleotid sorrend tekintetében. A humán genom diverzitását a ritka mutációk mellett genetikai polimorfizmusok biztosítják. Ezek olyan DNS szekvencia változatok, melyek gyakorisága egy populációban 1%-nál nagyobb (15). Újabb, szigorúbb kritériumok szerint a polimorfizmus ritkább alléljának legalább 5%-os gyakorisággal kell elõfordulnia (16). A polimorfizmusoknak két formáját különböztethetjük meg, a hosszúságpolimorfizmusokat és az egyedi nukleotid polimorfizmusokat. 9

10 Irodalmi háttér Komplex öröklõdésû jellegek genetikája Hosszúság-polimorfizmusok A teljes genom kb %-át különbözõ hosszúságú ismétlõdõ szekvenciák alkotják (14). A hosszúság-polimorfizmusokat egyrészt az ismétlõdõ szekvencia elhelyezkedése alapján csoportosítják (egymás után ismétlõdõ vagy tandem, illetve szétszórt típus), másrészt hosszúságuk alapján kategorizálják (I. táblázat). I. táblázat: Az ismétlõdõ polimorfizmusok osztályozása TANDEM ISMÉTLÕDÉSEK?Mikroszatellita (<1 kb)?miniszatellita (1-30 kb)?makroszatellita (? Mb) SZÉTSZÓRT ISMÉTLÕDÉSEK?Rövid (short interspersed repeats SINES) (<500 bp)?hosszú (long interspersed repeats LINES) (1-1,5 kb) A tandem ismétlõdések közül a legrövidebbek a mikroszatelliták, melyek hosszúsága kisebb mint 1 kilobázis (kb), a sorban a következõk a miniszatelliták 1 30 kb hosszúsággal és a leghosszabbak a több megabázispár hosszúságú makroszatelliták. Ez utóbbi csoport leggyakrabban a kromoszómák karjainak a végén, vagy a centromérben helyezkedik el, és makroszkóposan is látható kromoszóma heteromorfizmusokat okoz. A szétszórt ismétlõdések két csoportját különböztetik meg, a rövid (kisebb mint 500 bp) és a hosszú (1 1,5 kb) ismétlõ szekvenciákat (17). Más terminológiai szerint a különbözõ számú ismétlõdést tartalmazó hosszúságpolimorfizmusokat VNTR-nek (variable number of tandem repeats) is nevezik. Az ismétlõdõ szekvenciák szerepe még nem tisztázott, azonban feltételezhetõ, hogy a korábbi elképzelésekkel szemben nem csupán genetikai szemetek, hiszen a sejtek sok energiát és anyagot fektetnek megõrzésükbe. Jelentõs szerepük lehet a genom struktúrájának fenntartásában, a rekombinációs készség meghatározásában és talán a transzkripció szabályozásában is. A mikro- és miniszatelliták genetikai markerként használhatók kapcsoltsági vagy igazságügyi vizsgálatokban (18). Egyedi nukleotid polimorfizmusok (SNP) A humán szekvenciák összehasonlító elemzése során nagy számban (1,2-1,9 kbként) találtak egyedi nukleotid polimorfizmusokat (single nucleotide polymorphism) is, melyek 1 bázis cseréjének (esetenként inszerciójának vagy deléciójának) következtében alakulnak ki, és a humán genom diverzitásához jelentõs mértékben hozzájárulnak (19). 10

11 Irodalmi háttér Komplex öröklõdésû jellegek genetikája Amennyiben egy SNP elõfordulása egy fajon belül ritkább mint 1%, a korábbi ismert terminológia szerint pontmutációnak nevezik. Az 1999-ben alakult SNP Konzorcium a humán genom egyedi nukleotid polimorfizmusainak feltérképezését tûzte ki célul. A Konzorcium nyilvános adatbázisában ( közel 1,8 millió SNP-t tartanak számon (20). A monogénes és a komplex öröklésmenet összehasonlítása Az egyes emberek között fennálló genetikai eredetû különbözõség a humán DNS szekvencia 0,1%-os variabilitásának köszönhetõ. A polimorfizmusok nemcsak a jól látható fenotípusos jegyek (az orr formája, az ujjak hossza) különbözõségéhez járulhatnak hozzá, de a karakter, a személyiség, a betegségekre való hajlam, illetve a gyógyszerekre adott individuális válasz kialakulásához is. Ily módon a polimorfizmusok feltérképezése hozzájárulhat a gyakori, komplex betegségek genetikai faktorainak megismeréséhez. A genetikai tényezõk szerepe a komplex- és a monogénes betegségek esetében eltér, ezért a komplex öröklõdésû betegségek esetében a genetikai faktorok szerepének értékelésekor szemléletváltásra van szükség (2. ábra). A 2. ábra a monogénes és a komplex öröklõdés fõbb jellemzõit mutatja be. Míg a monogénes betegségek esetén a génben bekövetkezõ mutáció szükséges és elégséges feltétele a betegség kialakulásnak, addig a komplex betegségek esetében a különbözõ gének variációi csak hajlamot hordoznak a fenotípus megjelenésére, az egyes gének polimorfizmusai általában nem szükséges és nem is elégséges feltételei a betegség kialakulásának (2. ábra C része). Monogénes betegségek esetében a mutáció jelenléte minden családban ugyanakkora rizikót jelent a betegség kialakulása szempontjából, komplex öröklõdésû betegségek esetében az egyes gének relatív hatása családonként is eltérõ lehet (2. ábra D része). Az ábrán például a 3-as családban a C gén nagymértékben hozzájárul a betegség megjelenéséhez, azonban a teljes populációt illetõn a hatása nem ennyire kifejezett. Ugyanígy az A gén hatása általában jelentõs, de a 3-as család tagjai körében elhanyagolható (21). 11

12 Irodalmi háttér Komplex öröklõdésû jellegek genetikája A Monogénes betegség mutáció Komplex öröklõdésû betegség C gén A gén gén B gén D gén polimorfizmus B Öröklõdés mintázat (domináns-recesszív) Öröklõdés mintázat (komplex) C 100 % D A génben található mutáció hatása a betegség fenotípusára 100 % Genetikai rizikó a populációban Genetikai rizikó különbözõ családokban A különbözõ génekben található variációik hatása a betegség fenotípusára B 30 % A C D 100 % 30 % A B Genetikai rizikó a populációban (epidemiológiai adatok alapján) A B C D A B C D C Genetikai rizikó különbözõ családokban A D B C D 2. ábra: A monogénes és a komplex öröklõdés jellemzõi (21) A komplex öröklõdésû betegségek tehát multifaktoriálisak és poligénesek, azaz több gén és a környezet hatásának interakciója következtében alakulnak ki. Öröklõdésük nem magyarázható a klasszikus mendeli monogénes modellel, melyben egyetlen gén variációi határozzák meg a fenotípus változatokat. Több génben különbözõ DNS szekvencia változatok egyenként csak minimális hatással járulnak hozzá a kórkép kialakulásához (22), együttes hatásuk azonban már jelentõs lehet. Genetikai heterogenitás, inkomplett penetrancia és pleiotropia is jellemezheti öröklõdésüket (23). 12

13 Irodalmi háttér Komplex öröklõdésû jellegek genetikája Komplex betegségek genetikai faktorainak azonosítására alkalmazott eljárások A komplex öröklõdésû rendellenességek genetikai hátterének kutatása alapvetõen kétféle módszerrel történik. A kapcsoltsági csoport vizsgálata (linkage analízis) a teljes genomot egyszerre vizsgálja, és számos marker polimorfizmus segítségével próbálja lokalizálni a rendellenesség kialakulásában szerepet játszó kromoszómális régiókat. A kandidáns gének asszociáció analízise elméleti megfontolások alapján kiválasztott gének polimorfizmusát vizsgálja. A két módszer elõnyeit és hátrányait összevetve még vita folyik az irodalomban arról, hogy melyik módszer lenne alkalmasabb a komplex betegségek genetikai vizsgálatában (24). Kapcsoltsági csoport vizsgálata (linkage analízis) A linkage analízis klasszikus módszer, lényege genetikai markerek és fenotípusos jegyek együtt-öröklõdésének vizsgálata többgenerációs nagycsaládokban, esetleg szülõk és érintett testvérpárok körében. (24;25). A kapcsolt öröklõdés alapja a genetikai marker és a fenotípusos jegyért felelõs gén közeli kromoszómális lokalizációja. Minél közelebb van egy marker szekvencia a betegségért felelõs génhez, annál kevésbé valószínû a rekombinációjuk, így együtt öröklõdnek. A vizsgálat alkalmas a fenotípusos jegy kialakításáért felelõs ismeretlen kromoszómális régió helyzeti meghatározására. Ez a módszer elsõsorban nagy hatású gének felderítésére alkalmazható, ezért komplex öröklõdésû betegségek esetében, ahol a különbözõ családokban más-más gének járulhatnak hozzá a betegség kialakításhoz, önmagában ritkán célravezetõ (24). Alkalmazásához családban genetikai marker, polimorfizmus vizsgálata szükséges. Az Alzheimer kór, az I és a II típusú diabétesz, az asztma bronchiale és a gyulladásos bélbetegségek esetében ezzel a módszerrel sikerült egyes hajlamosító gének lokalizációját meghatározni (26). A kapcsoltsági csoportok egy újabb vizsgálati módszere a teljes genom asszociáció analízise. Ebben az esetben nem családokat, hanem két populációt (esetkontroll) hasonlítanak össze. Az analízis alapja itt is a genetikai marker és a vizsgált fenotípusos jegy közös elõfordulása. Ez az eljárás a klasszikus módszerhez hasonlóan a nagyobb hatású gének kiszûrésére alkalmas (24;26). 13

14 Irodalmi háttér Komplex öröklõdésû jellegek genetikája Kandidáns gének asszociáció vizsgálata A kandidáns gének asszociáció vizsgálata populációk összehasonlításán alapul. Az eset-kontroll (case-control) vizsgálatok során a kiválasztott (kandidáns) gén polimorf változatainak elõfordulási gyakoriságát hasonlítják össze bizonyos fenotípusos jegyekkel rendelkezõ (az eset populációba tartozó) és nem rendelkezõ (a kontroll populációba tartozó) csoportokban (24). A kandidáns gén kiválasztásának alapja, hogy az adott gén terméke szerepet játszik a vizsgált betegség patomechanizmusában, ezáltal a génben történõ változások, polimorfizmusok esetlegesen megváltoztatják a fehérje szerkezetét, vagy a gén expresszióját. Amennyiben statisztikailag szignifikáns kapcsolat mutatható ki egy fenotípusos jelleg, betegség és valamilyen genetikai variáns között, akkor az adott genetikai variáns a jelleg kialakulásának rizikófaktoraként értékelhetõ (24). A kandidáns gén asszociáció vizsgálatának elõnye az érzékenység, ezzel a módszerrel kis hatású gének is kimutathatók. Ugyanakkor ez az érzékenység téves pozitív eredményekhez is vezethet elsõsorban akkor, ha az összehasonlított populációk genetikailag heterogének. A genetikai heterogenitás nagyrészt a polimorfizmusok etnikai és földrajzi eloszlásának különbözõségébõl, rétegzõdésébõl (stratifikációjából) adódik (15;24). A populáció stratifikáció okozta hiba kiküszöbölésére alkalmazott módszer a családi triók (apa anya vizsgált gyermek) genetikai analízisén alapuló és a polimorf allélok preferenciális átadását vizsgáló Transmission Disequlilibrium Test (TDT). Ebben az esetben a kiválasztott fenotípusos jelleg és egy allél között akkor kapunk asszociációt, ha a kérdéses allélt a vizsgált jelleggel rendelkezõ gyermekek statisztikailag szignifikánsan többször kapják heterozigóta szüleiktõl mint a másik allélt. A TDT módszerének számos továbbfejlesztett változata létezik, melyek azokban az esetekben alkalmazhatók, amikor a családi trió nem teljes, vagy ha testvérpárokat kívánnak a vizsgálatba bevonni, illetve ha a vizsgált gén az X kromoszómához kötött (27). 14

15 Irodalmi háttér Kábítószerfüggõség Kábítószerfüggõség A kábítószer abúzus, a kábítószerfüggõség és a szenvedélybetegség (az addikció) a kábítószer fogyasztás egymás után következõ, egyre súlyosbodó fázisait jelentik, mely fázisok közt nehéz a határt meghúzni. A kábítószerek abúzusszerû (nem megfelelõ indikációval, túlzott mennyiségben történõ) használata során a kábítószerek egyes hatásai azonos dózis mellett csökkennek (tolerancia), míg mások növekedhetnek (szenzitizáció, negatív tolerancia). Ezek a mechanizmusok hozzájárulnak a függõség (dependencia) kialakulásához (28). A függõség klinikai diagnózisa a DSM IV (Mentális Betegségek Diagnosztikai és Statisztikai Kézikönyve IV. kiadása), vagy a BNO-10 (Betegségek Nemzetközi Osztályozása 10) alapján történik (II. táblázat). II. táblázat: A kábítószerfüggõség diagnosztikus kritériumai a DSM IV szerint PSZICHOAKTÍV SZER DEPENDENCIA (DSM IV) A szer használatának maladaptív módja, mely klinikailag jelentõs károsodáshoz vagy zavarhoz vezet, s legalább 3 a felsorolt kritériumok közül ugyanabban a 12 hónapos idõszakban jelen van: 1. Tolerancia: 1, a szer jelentõsen fokozott mennyiségeinek az igénye a kívánt effektus elérése érdekében, vagy 2, a szer azonos adagjának folyamatos használata esetén jelentõsen csökken a hatás 2. Megvonás: 1, a szerrel kapcsolatban jellegzetes megvonásos szindróma, vagy 2, ugyanolyan (vagy hasonló) szer bevétele a megvonásos tünetek csökkentésére vagy elkerülésére 3. A szert gyakran nagyobb adagokban vagy hosszabb idõszakig szedik mint eredetileg szándékozták 4. Állandó kívánság vagy sikertelen kísérletek a szerhasználat abbahagyására vagy kontrollálására 5. Jelentõs idõ és aktivitás irányul a szer megszerzésére, a szer használatára vagy hatásaitól való megszabadulásra 6. Fontos szociális, foglalkozási vagy rekreációs tevékenységek feladása vagy csökkentése a szerhasználat miatt 7. A szerhasználat folytatása olyan állandó vagy visszatérõ fizikai vagy pszichológiai problémák megléte ellenére, amirõl tudja, hogy valószínûleg a szerhasználat okozza, vagy súlyosbítja A szenvedélybetegség, azaz a kényszeres drogfogyasztás (addikció) kialakulása után a viselkedészavarokhoz hasonlóan elvész a drog bevétele feletti szabályozás, a szervezet kényszeres viselkedést folytat annak ellenére, hogy tapasztalja a viselkedés negatív következményeit. Az addikció kialakulásában az agyi jutalmazó rendszer (reward kör) jelentõs szerepet játszik a viselkedésszabályozás és a motiváció vezérlésén keresztül (29). Az addikció WHO szerinti meghatározása kibõvíti az addikcióspektrumot. A kémiai addikciókon kívül magába foglalja a viselkedési addikciókat (patológiás játékszenvedély, bulímia, kleptománia, kompulzív vásárlás), melyekben kémiai anyag 15

16 Irodalmi háttér Kábítószerfüggõség nem szerepel a viselkedést vezérlõ indítékok között, azonban ugyanúgy jellemzõ a sóvárgás, a viselkedés feletti kontroll elvesztése (30). Ezek hátterében szintén a jutalmazó rendszer kóros, természetes jutalmazó stimulusokkal nem megfelelõen kielégíthetõ mûködése áll (22). A kábítószerfüggõség neurobiológiája Az agyi jutalmazó rendszer Az agyi jutalmazó kört James Olds és tanítványa, Peter Milner 1954-ben írta le (31). Élettani szerepe olyan viselkedések támogatása, melyek alapvetõek egy faj túléléséhez. A jutalmazó rendszer aktiválódásával járó, ezáltal kellemes állapotot, elégedettséget elõidézõ és egyben a faj túlélését biztosító viselkedésforma például az élelemkeresés, a felfedezõ viselkedés, vagy a szexuális aktivitás (32). A természetes jutalmazó aktivitások az averzív centrumok (pl. jóllakottság központ) aktiválásával létrejövõ feedback mechanizmusok révén szabályozottak. A kábítószerek a jutalmazó rendszert kontroll nélkül aktiválják, és így szenvedélybetegség kialakulásához vezetnek. Az addikció jellemzõje a jutalmazó rendszer aktiválását fenntartó ismételt drogbevitel, ennek hiányában pedig, a minden más cselekvést elnyomó, a drog megszerzésére irányuló viselkedés, a sóvárgás (33). A jutalmazó rendszer elemei a nucleus accumbens (NAc), a szeptális magok, a tuberculum olfactorium, az amygdala, a hypothalamus ventromedialis és laterális magjai, a prefrontalis kortex az emberi agy legõsibb struktúrájában, a limbikus rendszerben helyezkednek el. A nucleus accumbens, melyet az agyi jutalmazó rendszer egyik központi elemének tartanak, heterogén szerkezetû és funkciójú magcsoport. A kérgi részben található ventromediális magcsoportja a kiterjesztett amygdala része, mely a ventrális tegmentalis areaból (VTA) kap rostokat. Mûködése a limbikus rendszerhez tágabb értelmezésben a ventrális striátumhoz kapcsolt, és az emóciók kialakításában, a motiváció vezérlésében játszik szerepet. A nucleus accumbens magjaként (NAcc) emlegetett dorsolateralis régió a substantia nigra pars compactájával (SNpc) áll kapcsolatban, és a dorzális striátum részeként elsõsorban a motoros funkciók szabályozásában vesz részt (33). 16

17 Irodalmi háttér Kábítószerfüggõség A központi jutalmazó pálya (3. ábra) a VTA dopaminerg sejtjeinek a bazális elõagyi struktúrák (a nucleus accumbens, a tuberculum olfactorium, az amygdala, a limbikus és a frontalis kortex) felé vetülõ hálózata. Periaqueductalis szürkeállomány Prefrontalis kéreg Amygdala Mezolimbiko-kortikus Ventralis dopaminerg pálya tegmentalis area Locus coeruleus Raphe magvak 3. ábra: A mezolimbiko-kortikus pályarendszer Ez a mezolimbiko-kortikus dopaminerg pályarendszer bidirekcionális kapcsolatban áll más agyi struktúrákkal, így az agytörzsi felszálló aktiváló rendszerrel, mely a környezeti stimulusokra adott figyelem kontrollálásában és az ébrenléti állapot szabályozásában vesz részt. Kapcsolatban van továbbá a bazális ganglionokkal és a kisaggyal is, melyek a motoros aktivitást befolyásolják, valamint a hypothalamusszal, melyen keresztül az endokrin és a vegetatív idegrendszer befolyásoló hatása érvényesül. A dopamin szerepe a jutalmazó hatásban A jutalmazó rendszer elsõdleges neurotranszmittere a dopamin, melynek transzmissziója megnövekszik a nucleus accumbens kérgi részében mind a természetes jutalmazó cselekvések, mind a legtöbb kábítószer fogyasztása során (34). Korábban úgy gondolták, hogy a dopamin, mint boldogság hormon közvetlenül járul hozzá a jutalmazó rendszer aktivitásán alapuló jó érzés kialakulásához, az újabb vizsgálatok azonban ennél sokkal komplexebb szerepet tulajdonítanak a dopaminnak. 17

18 Irodalmi háttér Kábítószerfüggõség A jutalmazó hatás kialakulásának két fázisát különítik el. Az elsõ a serkentéses (incentive) fázis, melyre a várható jutalom, öröm iránti kellemes vágyakozás jellemzõ, a második a kielégülési (consummatory) stádium, mely magába foglalja ennek az elõre várt kellemes érzésnek a megélését. A kutatások arra utalnak, hogy a dopamin elsõsorban az elsõ stádiumban szabadul fel, azaz nem közvetlenül a kellemes érzés kialakulásában szerepel, hanem a jutalmazó hatás kialakulásának megelõzõ stádiumában. Ennek alapján a dopamin olyan viselkedésformák, elsõsorban a motiváció vezérlésében játszik szerepet, mely hozzásegít a jutalom eléréséhez (22;33;34). Szerepe van továbbá az asszociált tanulásban és a kondicionálásban, mely tartóssá és nehezen kiolthatóvá teszi az abúzust, és ezáltal nagymértékben felelõs a relapszusokért (35). Újabb kutatások eredményei alapján az is feltételezhetõ, hogy vannak olyan jutalmazó mechanizmusok is, melyekben a dopamin hatás nem szükséges (36). A dopamin felszabadulást szabályozó endogén tényezõk A mezolimbiko-kortikus rendszerben felszabaduló dopamin mennyiségét számos más transzmitter, így a szerotonin (5HT), a?-aminovajsav (GABA), az excitátoros aminosavak és az endogén opioidok direkt vagy indirekt módon modulálják (4. ábra). A VTA dopaminerg neuronjainak kisülését közvetlen módon a dendritekbõl felszabaduló dopamin D2-es (DRD2) auto-, valamint a substantia nigra pars reticularis (SNpr) és a VTA GABA-erg sejtjeibõl felszabaduló GABA és neurokinin GABA B és 2-es típusú neurokinin (NK2) heteroreceptorokon keresztül tónusosan gátolja. (Ezeket a gátló hatásokat a 4. ábrán folyamatos piros nyilak jelölik.) Serkentõ stimulusok (a 4. ábrán folyamatos zöld nyilakkal jelölve) érkeznek a prefrontális kortex, valamint a pedunculopontinus kolinerg sejtek felõl. A hatást glutamát receptorokon (AMPA és NMDA) keresztül a glutamát (Glu), illetve nikotinos és muszkarinos acetilkolin receptorokon (nachr, machr) keresztül az acetilkolin (ACh) közvetíti (34). Az endogén kannabinoidok is aktiválják a VTA dopaminerg sejtjeit (37), ez a hatás valószínûleg CB1 kannabinoid receptorokon át érvényesül (38). A VTA nem dopaminerg GABA-erg sejtként azonosított neuronjai feltehetõen fontos szerepet játszanak a dopaminerg neuronok aktivitásának szabályozásában. A GABA felszabadulását ezekbõl a sejtekbõl AMPA és NMDA receptoron a glutamát serkenti (a 4. ábrán szaggatott zöld nyilakkal jelölve), míg a striátumból érkezõ GABA 18

19 DA Irodalmi háttér Kábítószerfüggõség GABA A receptorokon át gátolja (a 4. ábrán szaggatott piros nyilakkal jelölve) (34;36). Ezt a komplex szabályozást tovább bonyolítja a dendritikusan felszabaduló dopaminnak mind a glutamáterg, mind a GABA-erg végzõdéseken megtalálható D1-es receptoron (DRD1) keresztüli hatása (39). PC DRD4 GABAerg Glu DA HT enkefalin 5HT kannabinoid ACh VTA DA Amygdala DAergc GABAerg DA GABA DA DRD4 GABA SNpc SNpr NAcc DRD3 DRD4 DRD1 NAcs GABA-5-HT erg Hippocampus NC GPe GPi 4. Ábra: A dopamin felszabadulás szabályozása A piros nyilak a gátló hatást, a zöldek a serkentõ hatást mutatják. Folyamatos nyilak jelzik a direkt, szaggatott nyilak az indirekt hatásokat. Rövidítések: PC: prefrontális kéreg, HT: hypothalamus, VTA: ventrális tegmentalis area, SNpr: Substantia nigra pars reticulata, SNpc: substantia nigra pars compacta, NC: nucleus caudatus, GPe: glubus pallidus externa, Gpi: globus pallidus interna, NAcc: nucleus accumbnes magi része, NAcs: nucleus accumbens kérgi része, DA: dopamin, 5-HT: szerotonin, ACh: acetilkolin, Glu: glutamát, GABA:?-aminovajsav, DRD1, DRD3, DRD4: dopamin receptor altípusok Az endogén opioidok és a szerotonin indirekt módon hatva befolyásolják a dopamin felszabadulást. A jutalmazás második fázisa a jutalmazás bekövetkeztével kialakuló megelégedés, kielégülés, örömérzet és eufória elsõsorban az endogén opioid termelõdéssel kapcsolatos (22). A VTA GABA-erg axonterminálisain a µ-opioid receptorok aktiválódása gátolja a gátló hatású GABA felszabadulását. Ez a diszinhibíció a dopaminerg rendszer aktiválódásához és fokozott dopamin felszabaduláshoz vezet a nucleus accumbensben. 19

20 Irodalmi háttér Kábítószerfüggõség A szerotonin hatása a mezolimbikus dopaminerg rendszerre meglehetõsen komplex és még nem teljesen tisztázott. A dorzális raphe magvak szerotonerg sejtjeinek projekciója behálózza szinte az egész központi idegrendszert. Rostok vetülnek a VTA, a nucleus accumbens, az amygdala és a striátum, valamint a mediális raphe magvakból a hippocampus és a szeptális magvak felé (40;41). Egyes nézetek szerint a szerotonin a dopaminnal ellentétes hatásokért felelõs. Ezen hipotézisek alapján létezik egy vágyakozási/jutalmazó (appetitive) és egy averzív/büntetõ központ, melyek egymással ellentétes motivációkat szabályoznak. Ebben a rendszerben a jutalmazó hatás kiváltotta motivációkért a dopamin felelõs, míg az averzív hatásokra adandó adaptív válaszok kialakításában a szerotonin játszik szerepet. A szerotonin ezáltal a védekezõ rendszer része, és az averzív stimulusok által kiváltott elkerülõ magatartást közvetíti. A végrehajtó és az elkerülõ viselkedés közötti egyensúlyt a dopamin és a szerotonin ventrális striátumban történõ felszabadulása határozza meg (41). Ezt a teóriát támasztják alá azok a vizsgálatok, melyek a szerotoninnak a dopaminerg funkciókra a VTA, a substantia nigra (SN) valamint a NAc szintjén kifejtett antagonizáló hatását mutatták ki (42). Ugyanakkor a szerotonin a SNpr-ának GABA-erg sejtjeit indirekt a gátló hatást közvetítõ hypothalamikus encephalinok felszabadulását serkentve (43), a hippocampus GABA-erg sejtjeit pedig közvetlenül feltehetõen 5HT1B receptorokon keresztül gátolja (44), és ezáltal a dopamin felszabadulás gátlásának a megszüntetéséhez, a dopamin kiáramlás fokozódásához vezet. A szerotonin komplex hatása feltehetõen a különbözõ szerotonin receptorokhoz, és különbözõ jelátviteli utakhoz kapcsolható. Hatását befolyásolja a dopaminerg és a szerotonerg aktivitás mértéke is. Feltételezhetõ, hogy a bazális mezoaccumbalis dopamin aktivitást az 5HT1B és az 5HT2C receptorok szabályozzák, míg az 5HT2A és az 5HT3 receptoroknak valószínûleg csak a VTA stimulálása következtében, vagy kokain, amphetamin hatására már megemelkedett dopamin transzmisszió további növelésében van szerepük (45). A kábítószerek hatása a jutalmazó rendszerre A természetes stimulusok és magatartásformák (táplálék, víz, újdonságok, szexuális aktivitás, felfedezõ viselkedés, gondoskodás) (32), valamint a különbözõ abúzusszerek (34) aktiválják a mezolimbiko-kortikus jutalmazó pályarendszert. Az 20

21 Irodalmi háttér Kábítószerfüggõség eredmény minden esetben az aktiválódásához kapcsolódó kellemes érzés kialakulása, mely hozzájárul a drogok akut megerõsítõ (reinforcing) hatásához. A pszichostimuláns hatású kábítószerek (kokain, amphetamin) direkt hatással növelik a jutalmazó rendszerben a dopamin transzmissziót. Az addiktív hatásért a NAcben, míg a pszichostimuláns hatásért a prefrontális kortexben létrejövõ fokozott dopamin transzmisszió a felelõs (34). A kokain gátolja a monoaminok extracelluláris szintjét meghatározó transzporter fehérjéket, így fokozza a monoaminok koncentrációját az idegterminálisokon. Bár a kokain hatásáért elsõsorban a dopaminerg idegvégzõdéseken elhelyezkedõ dopamin transzporter (DAT) blokkolása felelõs, a dendritikusan felszabaduló dopamin visszavételének gátlása, és az így felszabaduló dopaminnak a GABA-erg és glutamáterg végzõdések D1-es receptorain kifejtett hatása is hozzájárul a hatáshoz (39). Az amphetamin és származékai a transzporterek segítségével önmaguk is bejutnak a monoamin idegvégzõdésbe, ahol a vezikuláris monoamin transzporter (VMAT2) gátlásával a monoamin tartalmú vezikulák kiürülését okozzák, majd reverz transzportot indukálva fokozzák a transzmissziót (34). A phenciklidin nem kompetitív NMDA glutamát receptor antagonista, mely a glutamát serkentõ hatását gátolva, csökkenti a GABA-erg sejtek kisülését a mezolimbikus rendszerben, így a VTA-ban is. Hatására megnövekszik a dopamin kiáramlás a prefrontális kéregben és a NAc magi részében. Egyes vizsgálatok szerint a dopaminerg aktivitást fokozó hatásához hozzájárul DAT gátló képessége is (34;46). Az ópiátok hatásukat az endogén opioid receptorokon fejtik ki. Jutalmazó hatás szempontjából a µ-opioid receptor tûnik a legfontosabbnak (33), melyen keresztül a heroin és a morfin gátolja a VTA dopaminerg sejtek kisülését gátló GABA-erg sejteket. Ez a diszinhibíció megnövekedett dopamin felszabadulást okoz a nucleus accumbensben. A marihuána és a hasis fõ pszichoaktív összetevõje a? 9 -tetrahydrocannabinol (THC). A kannabisz származékok az endogén kannabinoid receptorokon hatnak. Az egyes típusú kannabinoid receptorok (CB1) az agyban, elsõsorban a laterodorzális cauda-putamenben, a SNpr-ban, a globus pallidusban (GP), kisebb koncentrációban a NAc-ben és a VTA-ban találhatók, míg a kettes típusú kannabinoid receptorok (CB2) inkább a periférián helyezkednek el (38). A kannabisz származékok növelik a dopamin 21

22 Irodalmi háttér Kábítószerfüggõség transzmissziót a mezolimbikus rendszerben (37), valószínûleg a NAc-ben és a VTA-ban található CB1 receptorokon keresztül (38). A nikotin direkt nachr agonista. A nachr-ok agyi eloszlása igen kiterjedt, fõleg preszinaptikusan helyezkednek el, stimulálásuk számos neurotranszmitter (ACh, 5HT, GABA, Glu) felszabadulását idézi elõ. Nikotinos receptorok a VTA dopaminerg neuronjain is expresszálódnak (33). Szisztémás nikotin adagolás fokozza a dopaminerg neuronok kisülését, melynek következtében megnövekszik a dopamin felszabadulás a NAc-ben (47) és a prefrontális kortexben. Nikotin hatására megnõ a szerotonin transzmisszió is ezeken a területeken, azonban ez a hatás függ az alap szerotonin aktivitástól (48). A hallucinogén hatású LSD (lizergsav-dietilamid) szerkezete a szerotoninéhoz hasonló, hatását többek között az 5HT2A és 5HT2C receptorokon fejti ki, és az excitátoros glutamát transzmissziót fokozza a kortexben (49;50). A kábítószerfüggõség pszichológiai vonatkozásai A kábítószerek használatát meghatározó igen fontos tényezõ a kábítószer fogyasztó személyisége (23). Az intenzív drogfogyasztás kialakulásának folyamata általában hosszú, azonban valószínûleg már a droggal való tényleges megismerkedés elõtt eldõl, vajon az adott személy kevéssé vagy fokozottan veszélyeztetett-e ebben a vonatkozásban (51). A modern személyiség-pszichológia Cloninger pszichobiológiai modellje alapján a személyiség négy olyan összetevõjét különíti el, melyek a különbözõ környezeti ingerekre adott automatikus, pre-konceptuális válaszmintázatot hordozzák (52). Ezeket az öröklött alapokkal rendelkezõ, már gyermekkorban megnyilvánuló, kulturális és szociális hatásoktól nagyrészt független, neurobiokémiai funkciókkal magyarázható, az implicit ismeretek megszerzésében szerepet játszó személyiség-összetevõket temperamentum faktornak nevezik. Cloninger az újdonságkeresést (novelty seeking) a dopaminerg, a fájdalomkerülést (harm avoidance) a szerotonerg, a jutalomfüggõséget (reward dependence) és ennek korábban alskálájaként ismert, késõbbiekben önálló temperamentum faktorként vizsgált kitartást (persistence) pedig a noradrenerg rendszer mûködéséhez kapcsolta (52;53). Ikreken és örökbefogadott gyermekeken végzett 22

23 Irodalmi háttér Kábítószerfüggõség viselkedés-genetikai vizsgálatok eredménye alapján a személyiség-dimenzók örökölhetõsége 0,4-0,5, azaz igen jelentõs a genetikai komponens (54;55). A temperamentum faktorok által meghatározott viselkedést módosítják az úgynevezett karakter faktorok, melyek elsõsorban tanult mintázatok, és csak felnõttkorban jelennek meg, illetve teljesednek ki. A személyiség objektív vizsgálatára az Eysneck-i vizsgálatokon alapuló személyiség kérdõíveket használják. Leggyakrabban a Zuckerman által kidolgozott (Zuckerman-Kuhlman Personality Questionnaire) és a Cloninger-féle (Tridimensional Personality Questionnaire (TPQ), illetve ennek továbbfejlesztett változata a Temperament and Character Inventory (TCI)) személyiség kérdõíveket alkalmazzák a pszichobiológiai kutatásokban. Újdonságkeresõ személyiség és a kábítószerfüggõség Klasszikus értelemben az újdonságkeresés olyan adaptív magatartásforma, mely a megváltozott életkörülményekhez való alkalmazkodást teszi lehetõvé felderítõ (pl. élelemkeresõ) viselkedéssel. Ez a tevékenység alapvetõ fontossággal bír az automatikus választendenciák kialakításában, míg a jutalomfüggõség és a fájdalomelkerülés dimenziói a válasz fenntartásában, illetve a viselkedés megszûntetésében játszanak kiemelkedõ szerepet (32;53). Állatokban az újdonságkeresõ, felderítõ magatartást különbözõ viselkedésteszteken (open-field arena, novel object arena, place preference) vizsgálják, emberekben az újdonságkeresés objektív becslésére a személyiség kérdõívek skáláit használják. Gyakran használt mérõszám a Zuckerman-féle személyiség kérdõív élménykeresõ (sensation seeking), és a Cloninger-féle személyiség kérdõív újdonságkeresõ skálája. A két skála jól korrelál egymással (32). Ezek a személyiség skálák az élményt, vagy az újdonságot, mint az emberek újdonságokra, új élményekre, változatos ingerekre való nyitottságát, és ezek keresésére irányuló szükségleteinek mértékét mérik. Az újdonságkeresés a többi temperamentum faktorhoz hasonlóan az öröklött viselkedés-mintázatok közé tartozik, kialakításában közel 50%-os genetikai hozzájárulást igazoltak (56). 23

24 Irodalmi háttér Kábítószerfüggõség Az állatok viselkedését elemzõ vizsgálatok eredménye arra hívta fel a figyelmet, hogy az újdonságkeresés és a drogkeresõ magatartás (drug seeking behaviour) vezérlésében a biológiai út azonos. Ezeknél a tevékenységeknél a mezolimbiko-kortikus dopaminerg rendszer aktiválódása játszik szerepet. Ezért felvetõdött a kérdés, vajon a két viselkedés között van-e valamilyen kapcsolat, azaz a jelentõs mértékben genetikailag meghatározott viselkedésmintázat, az újdonságkeresés szélsõséges formája hozzájárulhat-e a drogkeresõ magatartás kialakulásához. A nagyobb mértékû újdonságkeresés drogfogyasztásra prediszponáló hatását Piazza és mtsai. vizsgálták patkányokon. Az open field arena vizsgálattal meghatározott spontán újdonságkeresõ aktivitásuk alapján két, egy magas és egy alacsony újdonságkeresõ csoportba osztották az állatokat, majd amphetamin adagolást követõ válaszaikat (locomotor activity) mérték. A magas újdonságkeresõ csoportban szignifikánsan nagyobb aktivitást mértek (57). Humán vizsgálatok elsõsorban a kábítószerfüggõk személyiségjegyeinek tanulmányozásán alapulnak. Kábítószerfüggõk átlagosan magasabb pontszámot értek el az újdonságkeresõ skálán, mint a kontroll populáció tagjai (58-61). Az élmény- és újdonságkeresõ emberek gyakrabban ûznek veszélyes sportokat, mint például a hegymászás, sziklamászás, sikló repülés, autóversenyzés, ejtõernyõzés, bungie jumping. Ezek a stimulusok erõsen aktiválják a jutalmazó rendszert, és így valószínûleg egy öröklötten nagyobb újdonság iránti biológiai szükségletet elégítenek ki. Feltételezik, hogy a kábítószerfüggés alapját is legalábbis részben a jutalmazó rendszer nagyobb mértékû aktivitás igénye határozza meg (22;32). A kábítószerfüggõség genetikai faktorai A szociális és kulturális hatások jelentõsége mellett ma már egyre elfogadottabb nézet, hogy a kábítószerfüggõség kialakulásában a genetikai tényezõk is igen jelentõs szerepet játszanak. Család-, iker- és adoptációs vizsgálatok alapján a kábítószerfüggõség genetikai komponensét 40-60%-ra becsülik (62). A drogfüggés, a legtöbb pszichiátriai betegséghez hasonlóan, a komplex öröklõdésû betegségek csoportjába sorolható (63-65), azaz a genetikai mintázat hajlamosíthat a függõség kialakulására, a biológiai és a pszichológiai sérülékenységen (vulnerabilitás) keresztül. 24

25 Irodalmi háttér A D4-es dopamin receptor és genetikai polimorfizmusai Az abúzusszerek célmolekulái, valamint a drogok metabolizmusában szerepet játszó enzimek génjeiben található polimorfizmusok a kábítószerek farmakokinetikai és farmakodinamiai paramétereit befolyásolva fogékonyabbá tehetik a szervezetet a függõség kialakulására (biológiai vulnerábilitás). A jutalmazó rendszer mûködésében szerepet játszó molekulák génjei, valamint azok a gének, melyeknek polimorfizmusai a kábítószerfüggõség kialakulására igazoltan hajlamosító személyiségjegyek (újdonságkeresés) és rendellenességek (ADHD) megjelenésében rizikó faktorként szerepelnek, a pszichológiai sérülékenység örökletes tényezõiként jelenhetnek meg. Értelemszerûen ezek a gének szerepelhetnek kandidáns génként az asszociáció vizsgálatok során (III. táblázat). III. táblázat: A kábítószerfüggõség kandidáns génjei A kábítószerek célmolekuláinak génjei:? és? opioid receptorok, CB1 receptor, DAT1 Metabolizáló enzimek génjei: CYP 2D6 A jutalmazó rendszer génjei: Dopaminerg rendszer Szerotonerg rendszer Receptorok: DRD1 DRD5 (DRD4) 5HT1B Transzport fehérjék: DAT SERT Enzimek: DBH, COMT MAO-A Hajlamosító rendellenességekkel, személyiségjegyekkel asszociált gének: ADHD: Újdonságkeresés: DRD4, DAT1 DRD4 Rövidítések: CB1: egyes típusú kannabinoid receptor, DAT: dopamin transzporter, CYP 2D6: citokróm P450 izoenzim, DBH: dopamin-?-hidroxiláz, COMT: katekol-ometiltranszferáz, 5HT1B: 1B szerotonin receptor, DRD1, DRD4, DRD5: dopamin receptor altípusok, SERT: szerotonin transzporter, MAO-A: monoamino-oxidáz A, ADHD: figyelemhiányos hiperaktivitás zavar A D4-es dopamin receptor és genetikai polimorfizmusai A D4-es dopamin receptor (DRD4) A D4-es dopamin receptor a G fehérje kapcsolt, hét transzmembrán doménnel rendelkezõ receptor családba tartozik. A receptor aktiválás következtében az adenilcikláz gátlódik, és az intracelluláris camp szint csökken. A receptor mûködésében feltehetõen szerepe van más, a camp-tõl független, G i fehérjékhez kapcsolt jelátviteli mechanizmusnak is. Feltételezik például a Na + /H + antiporter, vagy a G protein függõ, 25

26 Irodalmi háttér A D4-es dopamin receptor és genetikai polimorfizmusai befelé rektifikáló kálium csatorna (GIRK1) aktivációjának, illetve az L-típusú Ca ++ csatorna gátlásának a szerepét (66). A D4-es dopamin receptorok lokalizációját illetõen a különbözõ módszerekkel végzett vizsgálatok azt mutatták, hogy a retina mellett elsõsorban a limbikus rendszerben, így a hippocampus és a prefrontális kéreg GABA-erg sejtjein, a prefrontális kéreg motoros neuronjain, valamint az amygdala és az enthorhinális kéreg egyes területein nagy a D4-es receptor denzitás. A prefrontális kéregben a D4-es receptorok száma nagyságrendileg a D2-es receptorokéhoz hasonló, míg a többi területen általában nagyságrendekkel kevesebb található. A korábbi feltételezésekkel ellentétben, érzékenyebb vizsgálatokkal kimutatták a D4-es receptorok jelenlétét a bazális ganglionokban (a SNpr és a GP GABA-erg sejtjein) is, elsõsorban preszinaptikus lokalizációban (67). A D4-es receptoron keresztül megvalósuló dopaminerg funkciók tanulmányozása szelektív DRD4 ligandokkal, valamint DRD4 knock-out egerek vizsgálatával történt. Rágcsálókban végzett vizsgálatok során szelektív DRD4 antgonistákkal (pl. PNU- 101,387G; NRA0045; NRA0160) kapott eredmények nem egységesek, de általában elmondható, hogy hatásukra csökkent az amphetamin kiváltotta hiperaktivitás, megnövekedett a dopamin turnover az elõagyban, és megszûnt a hosszú távú amphetamin adagolás hatására egyébként kialakuló viselkedési szenzitizáció (lokomotor aktivitás és sztereotíp mozgások) vagy fordított tolerancia (66). A viselkedési szenzitizáció hátterében feltehetõen biokémiai és genetikai neuroadaptáció áll, mely az ismételt amphetamin expozíció következtében pre- és posztszinaptikusan is kialakul. Preszinaptikusan a legkonzisztensebb adaptív válasz az amphetamin dopamin kiáramlást fokozó képességének növekedése a dorzális striátumban. Posztszinaptikusan pedig a nucleus accumbensben egyes transzkripciós faktorokat (c-fos és Fos-like antigének, CREB (camp-responsive element binding protein), NGFI-A (nerve growth factor-induced gene A)) és neuropeptideket (dinorfin, enkefalin, P anyag) kódoló gének expressziójának változása mutatható ki. DRD4 antagonista hatására csökkent az amphetamin dopamin szint növelõ képessége a nucleus accumbens kérgi részében, és csökkent az amphetamin c-fos expressziót fokozó kapacitása is (68). A legújabb kutatások alapján feltételezik, hogy a D4-es receptoron keresztül a dopamin gátolja a 26