Die Auswirkungen von Binge-Trinken auf die Gehirnentwicklung
Binge-Trinken in der Jugend beeinflusst das Lernen und die emotionalen Reaktionen.
Cristina Velazquez-Marrero, K. M. Cardona-Jordan, X. X. Lay-Rivera, D. Bracho-Rincon, R. Gonzalez-Bermejo, G. L. Alvarado-Monefeldt, J. P. Gonzales-del Toro, C. Esquillin-Rodriguez, M. E. Lloret-Torres
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Inhaltsverzeichnis
- Die Auswirkungen von exzessivem Trinken auf das Gehirn
- Forschung zu exzessivem Trinken und Gehirnentwicklung
- Experimentelles Design
- Einzelfall-Ethanol (SEE) Exposition
- Kontextuelle Angsterziehung und Löschparadigma
- Kontextuelle Angsterlöschung
- Angst- und Verhaltensbewertung
- Ergebnisse der Ausbildungsversuche
- Geschlechtsunterschiede in den Angstreaktionen
- Weitere Untersuchung der Auswirkungen von Alkohol
- Untersuchung von Veränderungen im Proteinausdruck
- Alkoholexposition und Angsterlöschung
- Die Rolle weiblicher Hormone
- Implikationen für die Behandlung
- Fazit
- Originalquelle
Adoleszenz ist eine wichtige Phase für die Entwicklung. In dieser Zeit kann Stress das Risiko für psychische Probleme erhöhen, wie Alkoholmissbrauch und Angststörungen. Viele Jugendliche trinken exzessiv, was bedeutet, dass sie in kurzer Zeit viel Alkohol konsumieren. Das National Institute of Alcohol Abuse and Alcoholism definiert exzessives Trinken als das Trinken von genug, um die Blutalkoholkonzentration auf 0,08 Prozent oder mehr zu bringen. Bei jungen Männern bedeutet das normalerweise fünf oder mehr Drinks in einer Sitzung, bei Frauen sind es vier oder mehr. Studien zeigen, dass wiederholtes exzessives Trinken die Gehirnentwicklung schädigen kann, was soziale Fähigkeiten, Aufmerksamkeit, Gedächtnis und andere wichtige Funktionen beeinflusst. In dieser Phase kann Alkohol die kognitive, emotionale und soziale Entwicklung erheblich beeinträchtigen.
Studien haben auch eine Verbindung zwischen frühem Lebensstress und höheren Raten von Alkoholgebrauchsstörungen sowie posttraumatischer Belastungsstörung (PTBS) festgestellt. Obwohl exzessives Trinken unter Jugendlichen weit verbreitet ist, weiss man wenig darüber, wie ein einzelner exzessiver Trinkvorfall den Lernprozess im Zusammenhang mit der Angsterlöschung beeinflusst, also dem Prozess, eine Angstreaktion zu verlernen.
Die Auswirkungen von exzessivem Trinken auf das Gehirn
Exzessives Trinken kann wichtige Bereiche des Gehirns schädigen, wie den Hippocampus, den präfrontalen Kortex, den Frontallappen und die Amygdala. Diese Bereiche spielen eine entscheidende Rolle für Gedächtnis und Lernen. Chronischer Alkoholkonsum ist mit Problemen beim Gedächtnis, Lernen, Impulskontrolle und dem Gleichgewicht zwischen logischem Denken und emotionalen Reaktionen verbunden. PTBS ist ein Zustand, der oft zusammen mit einer Alkoholgebrauchsstörung auftritt. Er beinhaltet das Wiedererleben traumatischer Ereignisse und verursacht starke Gefühle von Angst, Wut, Stress und Nervosität, oft ausgelöst durch Erinnerungen an das Trauma.
Studien zeigen einen Zusammenhang zwischen der Persistenz traumatischer Erinnerungen und Schwierigkeiten im Lernen zur Angsterlöschung. Die Forschung zeigt, dass Alkoholgebrauchsstörungen mit Angstgedächtnissen verbunden sind. Das bedeutet, dass das Gehirn unter dem Einfluss von Alkohol Schwierigkeiten hat, neue Informationen zu lernen, die helfen würden, Angstreaktionen zu reduzieren. Infolgedessen werden Angstreaktionen stärker und halten länger an.
Das hebt hervor, wie wichtig es ist, zu untersuchen, wie exzessives Trinken das Lernen zur Angsterlöschung beeinflusst.
Forschung zu exzessivem Trinken und Gehirnentwicklung
Die Aktivierung von Wnt/β-Catenin ist ein Prozess, der bestimmte Gehirnfunktionen beeinflusst. Es hat sich gezeigt, dass es die Oberfläche von bestimmten Kaliumkanälen reduziert, die wichtig sind für die Veränderung der Gehirnaktivität, die für das Lernen zur Angsterlöschung erforderlich ist. Diese Forschung untersuchte den Ausdruck von β-Catenin, nachdem Tiere Angsterlöschungsversuche durchlaufen hatten. Es wurde auch FKBP5 untersucht, ein Gen, das an der Stressreaktion beteiligt ist. FKBP5 hilft bei der Regulierung, wie der Körper auf Stress reagiert, durch seine Wechselwirkung mit anderen Proteinen. Veränderungen in FKBP5 können zu Problemen mit dem Stressmanagement führen und sind mit verschiedenen stressbedingten Störungen verbunden, einschliesslich Alkoholgebrauch und Entzug.
Studien haben gezeigt, dass die FKBP5-Expressionslevel mit PTBS und Angstgedächtnissen in Verbindung stehen. Erhöhte FKBP5-Level können als Reaktion auf frühe Stress- und Alkoholexpositionen auftreten. Daher könnte das Anvisieren dieser genetischen Veränderungen helfen, PTBS zu verhindern und bietet einen vielversprechenden Ansatz zur Behandlung von Problemen im Zusammenhang mit Alkoholmissbrauch und traumainduzierten Reaktionen bei Jugendlichen.
Experimentelles Design
In dieser Studie wurden junge männliche und weibliche Mäuse verwendet, um die Auswirkungen von exzessivem Trinken zu untersuchen. Die Mäuse wurden unter angemessenen Bedingungen gehalten, die den ethischen Richtlinien für die Tierpflege entsprechen.
Einzelfall-Ethanol (SEE) Exposition
Die Mäuse wurden in zwei Gruppen eingeteilt, basierend auf ihrem Gewicht und Verhalten vor der Alkoholexposition. Da Mäuse in der Regel nicht genug Alkohol allein durch Trinken konsumieren, um die erforderlichen Blutalkohollevel zu erreichen, erhielten sie Injektionen mit einer Salzlösung, die mit Alkohol gemischt war. Die Injektionen wurden in bestimmten Intervallen über sechs Stunden verabreicht, nachdem die Mäuse Angsterziehungstests durchlaufen hatten.
Kontextuelle Angsterziehung und Löschparadigma
Die Angsterziehung und Löschversuche fanden in kontrollierten Umgebungen statt, um Konsistenz sicherzustellen. Das Verhalten der Mäuse wurde mit Videokameras aufgezeichnet, um ihre Bewegungen und das Einfrieren zu verfolgen.
Kontextuelle Angsterziehung
Während der Ausbildungsphase wurden die Mäuse in einen bestimmten Käfig gesetzt und erhielten einen milden Schock. Dieser Prozess sollte einen bestimmten Kontext mit einer Angstreaktion assoziieren. Nach der Ausbildung wurden die Mäuse in ihre Unterbringung zurückgebracht, wo sie Zugang zu Nahrung und Wasser hatten.
Kontextuelle Angsterlöschung
Die Löschversuche fanden im selben Käfig ohne Schocks statt. Die Mäuse wurden auch in einem neuen Käfig mit einem anderen Aussehen getestet. Die Zeit, die sie in jedem Käfig verbrachten, wurde aufgezeichnet, um ihre Angstreaktionen zu bewerten.
Angst- und Verhaltensbewertung
Um die Angstniveaus der Mäuse besser zu verstehen, massen die Forscher die Zeit, die sie in verschiedenen Zonen der Testkammern während der Versuche verbrachten. Die gesammelten Daten zeigten Unterschiede zwischen den Behandlungsgruppen basierend auf ihrem Verhalten während der Ausbildungs- und Löschversuche.
Ergebnisse der Ausbildungsversuche
Die Ergebnisse zeigten keine signifikanten Unterschiede im Einfrierverhalten zwischen Männern und Frauen, was darauf hindeutet, dass beide Gruppen ähnliche Fähigkeiten hatten, die Assoziationen während der Angsterziehung zu lernen. Allerdings zeigten die Männchen deutliche Löschdefizite nach exzessiger Alkoholexposition.
Interessanterweise hielten die weiblichen Mäuse über die Versuche hinweg einen signifikanten Rückgang des Einfrierverhaltens aufrecht, was darauf hindeutet, dass während die Männchen Schwierigkeiten hatten, die Angstreaktion zu verlernen, die Weibchen weniger von der Alkoholexposition betroffen waren.
Geschlechtsunterschiede in den Angstreaktionen
Angst wurde gemessen, indem die Zeit beobachtet wurde, die in der Mitte im Vergleich zur Peripherie der Kammern verbracht wurde. Männliche Mäuse, die mit Alkohol oder Salzlösung behandelt wurden, verbrachten mehr Zeit in der Mitte, was auf niedrigere Angstsymptome hindeutet. Im Gegensatz dazu zeigten weibliche Mäuse, die mit beiden Substanzen behandelt wurden, eine Tendenz, mehr Zeit in der Peripherie zu verbringen, was auf erhöhte Ängstlichkeit hindeutet.
Weitere Untersuchung der Auswirkungen von Alkohol
Um zu verstehen, ob die Auswirkungen der Alkoholexposition in verschiedenen Kontexten gesehen werden konnten, wurden zusätzliche Tests durchgeführt, bei denen Mäuse in einer Umgebung ausgebildet und in einer anderen für die Löschung exponiert wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass alkohol-exponierte männliche Mäuse ihre Angstreaktion in einem neuartigen Kontext nicht abrufen konnten.
Untersuchung von Veränderungen im Proteinausdruck
Nach Abschluss der Verhaltensversuche wurde das Gehirngewebe der Mäuse auf den Proteinausdruck von FKBP5, β-Catenin und GSK-3β untersucht, die mit Stressreaktionen und dem Lernen der Angsterlöschung verbunden sind. Bei Mäusen, die Alkohol ausgesetzt waren, zeigten diese Proteine einen signifikanten Rückgang in der Expression. Die Ergebnisse stimmen mit bestehenden Forschungen überein, die darauf hinweisen, dass Änderungen der Proteinlevel mit einer höheren Wahrscheinlichkeit für PTBS und Schwierigkeiten bei der Angsterlöschung verbunden sind.
Alkoholexposition und Angsterlöschung
Die Studie deutete darauf hin, dass exzessive Alkoholexposition die Fähigkeit beeinträchtigt, Angstreaktionen zu verlernen. Diese Beobachtung ist entscheidend für das Verständnis, wie Trinkverhalten bei jungen Erwachsenen zur Entstehung von stressbedingten Störungen führen kann.
Die Rolle weiblicher Hormone
Unterschiede, wie Männer und Frauen auf Stress und Alkoholexposition reagieren, verdeutlichen den Einfluss von Geschlecht und Hormonen. Frauen scheinen eher PTBS und Alkoholgebrauchsstörungen zu entwickeln. Faktoren wie hormonelle Zyklen und intrinsische Eigenschaften des Gehirns könnten zu diesen Unterschieden beitragen, was die Notwendigkeit weiterer Forschung in diesem Bereich zeigt.
Implikationen für die Behandlung
Die Forschung hebt das Potenzial hervor, spezifische Proteine und genetische Veränderungen anzuvisieren, um Probleme im Zusammenhang mit PTBS und Alkoholgebrauchsstörungen anzugehen. Strategien, die sich auf FKBP5 und den Wnt/β-Catenin-Weg konzentrieren, könnten neue Behandlungsoptionen für diejenigen bieten, die eine gesunde Gehirnentwicklung während der Adoleszenz unterstützen.
Fazit
Zusammenfassend beleuchtet die Studie, wie ein einziger exzessiver Alkoholkonsum erheblichen Einfluss auf das Lernen zur Angsterlöschung bei Jugendlichen haben kann. Durch das Verständnis der Zusammenhänge zwischen exzessivem Trinken, Gehirnentwicklung und psychischer Gesundheit gibt es ein grösseres Potenzial für die Entwicklung effektiver Interventionen, die die Ergebnisse für junge Menschen, die mit diesen Herausforderungen konfrontiert sind, verbessern könnten. Es ist wichtig, die Risiken zu berücksichtigen, die mit exzessiven Trinkmustern verbunden sind, um die Wahrscheinlichkeit der Entstehung von stressbedingten Störungen zu verringern und eine bessere psychische Gesundheit auf lange Sicht zu fördern.
Titel: Sex Differences in Contextual Extinction Learning After Single Binge-Like EtOH Exposure in Adolescent C57BL/6J Mice
Zusammenfassung: The relationship between chronic heavy drinking and post-traumatic stress disorder (PTSD) is well-documented; however, the impact of more common drinking patterns, such as a single episode leading to a blood alcohol concentration (BAC) of 0.09 g/dL (moderate intoxication), remains underexplored. Given the frequent co-occurrence of PTSD and alcohol misuse, it is essential to understand the biological and behavioral factors driving this comorbidity. We hypothesize that alcohols immediate sedative effects are coupled with the development of persistent molecular alcohol tolerance, which may disrupt fear extinction learning. To investigate this, we employed a Single Episode Ethanol (SEE) in-vivo exposure to mimic binge-like alcohol consumption over a 6-hour period, following contextual conditioning trials. Extinction trials were conducted 24 hours later to assess the effects on extinction learning. Our findings reveal a significant deficit in fear extinction learning in alcohol-treated adolescent male mice compared to saline-treated controls, with no such effects observed in female adolescent mice. These results suggest that even non-chronic alcohol exposure may contribute to the development of trauma- and stress-related disorders, such as PTSD, in males. Additionally, histological analysis revealed significant alterations in FKBP5, {beta}-catenin, and GSK-3{beta} levels in the hippocampus, striatum, and basolateral amygdala of alcohol-treated mice following extinction. The insights gained from this study could reshape our understanding of the risk factors for PTSD and open new avenues for prevention and treatment, targeting the molecular mechanisms that mediate alcohol tolerance. STATEMENT OF SIGNIFICANCEThis study investigates the impact of binge-like alcohol exposure on context extinction learning, aiming to identify previously unrecognized risks associated with this common drinking pattern and the development of trauma- and stress-related disorders, such as PTSD. Our findings reveal that binge-like alcohol exposure impairs extinction learning in male adolescent mice by disrupting molecular mechanisms within fear memory circuits, suggesting novel therapeutic and preventive targets. Dysregulated candidates include the canonical Wnt/{beta}-catenin signaling proteins, {beta}-catenin and GSK-3{beta}, along with FKBP5, a key player in glucocorticoid signaling and part of a gene network linked to PTSD. These alterations, found in the dorsal hippocampus (dHPC), basolateral amygdala (BLA), striatum, and nucleus accumbens (NAc) core and shell, may serve as promising targets for future pharmacological intervention.
Autoren: Cristina Velazquez-Marrero, K. M. Cardona-Jordan, X. X. Lay-Rivera, D. Bracho-Rincon, R. Gonzalez-Bermejo, G. L. Alvarado-Monefeldt, J. P. Gonzales-del Toro, C. Esquillin-Rodriguez, M. E. Lloret-Torres
Letzte Aktualisierung: 2024-10-26 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.25.620195
Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.25.620195.full.pdf
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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