Когда рак не только ест, но и управляет мозгом пациентов: научно о потерянной мотивации

Нейробиолог объясняет, как рак похищает мотивационную систему мозга.
Жестоким последствием запущенного рака является глубокая апатия, которую испытывают многие пациенты, теряя интерес к когда-то любимым занятиям. Этот симптом является частью синдрома, называемого кахексией, который поражает около 80% пациентов с раком на поздних стадиях, приводя к тяжелой потере мышечной массы и веса, из-за чего пациенты становятся костлявыми, даже несмотря на достаточное питание.
Потеря мотивации не только углубляет страдания пациентов, но и изолирует их от семьи и друзей. Поскольку пациенты изо всех сил пытаются справляться с требовательными терапиями, которые требуют усилий и настойчивости, это также создает напряженность в семьях и усложняет лечение.
Врачи обычно предполагают, что когда пациенты на поздних стадиях рака уходят в себя, это неизбежная психологическая реакция на физическое ухудшение. Но что если апатия не просто побочный продукт физического упадка, а неотъемлемая часть самой болезни?
В нашем недавно опубликованном исследовании мы с коллегами обнаружили нечто замечательное: рак не просто разрушает тело – он похищает специфическую мозговую цепь, которая контролирует мотивацию. Наши открытия, опубликованные в журнале Science, ставят под сомнение десятилетия предположений и предполагают, что возможно восстановить то, что многие пациенты с раком описывают как самое разрушительное – их желание участвовать в жизни.
Чтобы разгадать загадку апатии при кахексии рака, нам нужно было проследить точный путь воспаления в организме и заглянуть внутрь живого мозга во время прогрессирования болезни – чего невозможно сделать на людях. Однако у нейробиологов есть передовые технологии, которые делают это возможным на мышах.
Современная нейробиология предоставляет нам мощный арсенал инструментов для исследования того, как болезнь изменяет активность мозга на мышах. Ученые могут отображать целые мозги на клеточном уровне, отслеживать нейронную активность во время поведения и точно включать или выключать нейроны. Мы использовали эти нейробиологические инструменты в модели раковой кахексии на мышах, чтобы изучить влияние болезни на мозг и мотивацию.
Мы идентифицировали небольшую область в мозге, называемую задним областью, которая действует как детектор воспаления. По мере роста опухоли она выделяет цитокины – молекулы, которые вызывают воспаление – в кровь. Задняя область не имеет типичного гематоэнцефалического барьера, который не позволяет токсинам, патогенам и другим молекулам попасть в мозг, что позволяет ей напрямую определять циркулирующие воспалительные сигналы.
Когда задняя область определяет увеличение воспалительных молекул, она запускает нейронную каскаду в нескольких мозговых областях, в конечном итоге подавляя выброс дофамина в центре мотивации мозга – ядерце акумбенсе. Хотя дофамин часто ошибочно воспринимается как "химическое вещество удовольствия", на самом деле он ассоциирован с готовностью прилагать усилия для достижения награды: он наклоняет внутренние весы затрат и выгод в сторону действия.
Мы напрямую наблюдали за этим изменением, используя два количественных теста, созданных с учетом принципов поведенческой экономики для измерения усилий. В первом тесте мыши многократно тыкали носами в порту с едой, при этом для получения каждой пищевой гранулы требовалось все больше тычков. Во втором задании мыши многократно переходили по мосту между двумя водяными портами, каждый из которых постепенно истощался с использованием, заставляя мышей переключаться на противоположную сторону, чтобы пополнить запас, что напоминало сбор ягод до тех пор, пока куст не опустеет.
По мере прогрессирования рака мыши продолжали искать простые награды, но быстро бросали задания, требующие больших усилий. Тем временем мы наблюдали, как уровень дофамина падал в реальном времени, точно отражая уменьшается ли готовность мышей работать за награды.
Наши результаты предполагают, что рак не просто "изнашивает" мозг в общем смысле – он отправляет целенаправленные воспалительные сигналы, которые мозг улавливает. Затем мозг реагирует, быстро снижая уровень дофамина, чтобы уменьшить мотивацию. Это соответствует тому, что описывают пациенты: "Всё кажется слишком трудным."
Возможно, самое интересное, что мы нашли несколько способов восстановить мотивацию у мышей, страдающих от раковой кахексии, даже когда сам рак продолжал прогрессировать.
Во-первых, отключив генно воспалительно-чувствительные нейроны в задней области, или напрямую стимулировав нейроны для выделения дофамина, мы смогли восстановить нормальную мотивацию у мышей.
Во-вторых, мы обнаружили, что давая мышам препарат, блокирующий определенный цитокин − действуя аналогично существующим одобренным FDA препаратам для лечения артрита – также показало свою эффективность. Хотя препарат не обратил физическое истощение, он восстановил готовность мышей работать за награды.
Хотя эти результаты основаны на моделях на мышах, они предполагают возможность лечения для людей: нацеливание на эту конкретную воспалительно-допаминовую цепь может улучшить качество жизни для пациентов с раком, даже когда эта болезнь остается неизлечимой.
Граница между физическими и психологическими симптомами – это искусственно проведенная линия. Рак игнорирует это разделение, использую воспаление для захвата самых цепей, которые управляют волей пациента к действию. Но наши результаты предполагают, что эти сигналы можно перехватить и цепи воспринять.