Neurochemical Mechanisms of Addiction

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The spread of various types of addictions is an actual problem in society. In modern world, filled with various stressors, adults and especially teenagers often fall victim to substance use or other addictions. As a result, addictive patients develop symptoms such as: unmotivated aggression and psychosis associated with craving for drug use; in later stages – anhedonia, depression, suicide attempts, as well as a number of serious illnesses. Thus, the development of drug addiction can lead to irreversible consequences for the psychological and physical health of both addicted people and their environment. Despite the differences in the mechanism of action of substance use or other addictions, such as gambling or even video games, numerous experimental and clinical data show that the neurochemical mechanisms underlying the formation of various types of addictions are almost the same and primary involving changes in the mesolimbic dopamine system. This review highlights the internal neurochemical mechanisms underlying the formation of various types of addictions and modern approaches to treatment.

About the authors

V. V. Nemets

St. Petersburg State University

Email: v.v.nemets@spbu.ru
St. Petersburg, Russia

V. P. Grinevich

Sirius University of Science and Technology

Email: v.v.nemets@spbu.ru
Sirius Federal Territory, Krasnodar Region, Russia

R. R. Gainetdinov

St. Petersburg State University

Author for correspondence.
Email: v.v.nemets@spbu.ru
St. Petersburg, Russia

References

  1. Spencer M., Miniño A., Warner M. // Atlanta, Georgia. 2022.
  2. Weiss R.D., Griffin M.L., Mirin S.M. // Am. J. Drug Alcohol Abuse. 1992. V. 18. P. 121–129.
  3. Sinha R. // Ann. N. Y. Acad. Sci. 2008. V. 1141. P. 105–130.
  4. Cheron J., Kerchove d’Exaerde A. de // Transl. Psychiatry. 2021. V. 11. P. 424.
  5. Гриневич В.П., Немец В.В., Крупицкий E.M., Гайнетдинов Р.Р., Будыгин E.A., Region K. // Обозрение психиатрии и медицинской психологии им. В.М. Бехтерева. 2022. Т. 56. № 3. С. 13–29.
  6. Nemets V.V., Deal A.L., Sobolev V.E., Grinevich V.P., Gainetdinov R.R., Budygin E.A. // Biomolecules. 2023. V. 13.
  7. Müller C.P., Homberg J.R. // Behav. Brain Res. 2015. V. 277. P. 146–192.
  8. Жуков Д.А. // Юридический Центр Пресс: Санкт-Петербург. 2004. 457 с.
  9. Mena-Moreno T., Testa G. // J. Clin. Med. 2022. V. 11.
  10. DuPont R.L. // Prev. Med. (Baltim). 2018. V. 113. P. 68–73.
  11. Steinfeld M.R., Torregrossa M.M. // Transl. Psychiatry. 2023. V. 13. P. 313.
  12. Steinberg L. // Dev. Rev. 2008. V. 28. P. 78–106.
  13. Naneix F., Marchand A.R. // J. Neurosci. 2012. V. 32. P. 16223–16232.
  14. Saanijoki T., Tuominen L. // Neuropsychopharmacology. 2018. V. 43. P. 246–254.
  15. Ioannou A. // Encycl. Evol. Psychol. Sci. 2021. V. 2137–2138.
  16. Singer B.F., Bryan M.A. // Behav. Brain Res. 2017. V. 324. P. 66–70.
  17. Bloom F.E., Koob G.F. // Science. 1988. V. 242. P. 715–723.
  18. Wise R.A., Robble M.A. // Annu. Rev. Psychol. 2020. V. 71. P. 79–106.
  19. Yan Y., Kong H., Wu E.J., Newman A.H., Xu M. // Neuroscience. 2013. V. 241. P. 32–40.
  20. Schultz W., Tremblay L., Hollerman J.R. // Neuropharmacology. 1998. V. 37. P. 421–429.
  21. Cohen J.Y., Haesler S., Vong L., Lowell B.B., Uchida N. // Nature. 2012. V. 482. P. 85–88.
  22. Nutt D., King L.A., Saulsbury W., Blakemore C. // Lancet. 2007. V. 369. P. 1047–1053.
  23. Efimova E.V., Gainetdinov R.R., Budygin E.A., Sotnikova T.D. // J. Neurogenet. 2016. V. 30.
  24. Aragona B.J., Cleaveland N.A., Stuber G.D., Day J.J., Carelli R.M., Wightman R.M. // J. Neurosci. 2008. V. 28. P. 8821–8831.
  25. Heien M.L.A.V., Khan A.S., Ariansen J.L., Cheer J.F., Phillips P.E.M., Wassum K.M., Wightman R.M. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005. V. 102. P. 10023–10028.
  26. Williams J.E., Wieczorek W., Willner P., Kruk Z.L. // Brain Res. 1995. V. 678. P. 225–232.
  27. Kalivas P.W. // Dialogues Clin. Neurosci. 2007. V. 9. P. 389–397.
  28. Oleson E.B., Talluri S., Childers S.R., Smith J.E., Roberts D.C.S., Bonin K.D., Budygin E.A. // Neuropsychopharmacol. 2009. V. 34. P. 1174–1184.
  29. Phillips P.E.M., Stuber G.D., Helen M.L.A.V., Wightman R.M., Carelli R.M. // Nature. 2003. V. 422. P. 614–618.
  30. Grinevich V.P., Zakirov A.N., Berseneva U.V., Gerasimova E.V., Gainetdinov R.R., Budygin E.A. // Cells. 2022. V. 11.
  31. Bellone C., Lüscher C. // Nat. Neurosci. 2006. V. 9. P. 636–641.
  32. Edwards N.J., Tejeda H.A. // Nat. Neurosci. 2017. V. 20. P. 438–448.
  33. Jones S.R., Gainetdinov R.R., Wightman R.M., Caron M.G. // J. Neurosci. 1998. V. 18.
  34. Budygin E.A., Brodie M.S., Sotnikova T.D., Mateo Y., John C.E., Cyr M., Gainetdinov R.R., Jones S.R. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004. V. 101. P. 7781–7786.
  35. Savchenko A., Targa G., Fesenko Z., Leo D., Gainetdinov R.R., Sukhanov I. // Biomolecules. 2023. V. 13. P. 1–20.
  36. Adinolfi A., Zelli S., Leo D., Carbone C., Mus L., Illiano P., Alleva E., Gainetdinov R.R., Adriani W. // Behav. Brain Res. 2019. V. 359. P. 516–527.
  37. Martin D., Le J.K. // Encycl. Toxicol. Fourth Ed. Vol. 1–9. 2023. V. 1. P. V1–427–V1–433.
  38. Вали Г. // Организация Объединенных Наций. Всемирный Доклад о Наркотиках. 2022.
  39. Dulcan M.K. // J. Child Adolesc. Psychopharmacol. 1990. V. 1. P. 7–20.
  40. Castells X., Blanco-Silvente L., Cunill R. // Cochrane Database Syst. Rev. 2018. V. 8. P. CD007813.
  41. Zhang L., Li L., Andell P. // JAMA Psychiatry. 2024. V. 81. P. 178–187.
  42. Pathan H., Williams J. // Br. J. Pain. 2012. V. 6. P. 11–16.
  43. Krupitsky E., Zvartau E., Woody G. // Curr. Psychiatry Rep. 2010. V. 12. P. 448–453.
  44. Hassanian-Moghaddam H. // Hum. Exp. Toxicol. 2014. V. 33. P. 561–567.
  45. Krupitsky E., Nunes E.V., Ling W., Illeperuma A., Gastfriend D.R., Silverman B.L. // Lancet. 2011. V. 377. P. 1506–1513.
  46. Pauly N.J., Delcher C. // J. Manag. Care Spec. Pharm. 2020. V. 26. P. 246–252.
  47. Tsui J.I., Rossi S.L. // PLoS One. 2024. V. 19. P. 1–20.
  48. Lingford-Hughes A.R., Davies S.J.C. // Br. Med. Bull. 2003. V. 65. P. 209–222.
  49. Grinevich V.P., Krupitsky E.M., Gainetdinov R.R., Budygin E.A. // Front. Behav. Neurosci. 2021. V. 15.
  50. Koob G.F. // Biol. Psychiatry. 2020. V. 87. P. 44–53.
  51. Elvig S.K., McGinn M.A., Smith C., Arends M.A., Koob G.F., Vendruscolo L.F. // Pharmacol. Biochem. Behav. 2021. V. 204. P. 173155.
  52. Bruchas M.R., Land B.B. // PLoS One. 2009. V. 4. P. e8528.
  53. Beck A., Heinz A. // Dtsch. Arztebl. Int. 2013. V. 110. P. 711–715.
  54. Addicott M.A., Marsh-Richard D.M., Mathias C.W., Dougherty D.M. // Alcohol. Clin. Exp. Res. 2007. V. 31. P. 1883–1890.
  55. Budygin E.A., Phillips P.E.M., Robinson D.L., Kennedy A.P., Gainetdinov R.R., Wightman R.M. // J. Pharmacol. Exp. Ther. 2001. V. 297.
  56. Quertemont E., Didone V. // Alcohol Res. Heal. 2006. V. 29. P. 258–265.
  57. Budygin E.A., Bass C.E., Grinevich V.P., Deal A.L., Bonin K.D., Weiner J.L. // iScience. 2020. V. 23.
  58. Krupitsky E., Woody G.E., Zvartau E., O’Brien C.P. // Lancet. 2010. V. 376. P. 1145.
  59. Krupitsky E.M., Masalov D.V., Didenko T.Y., Burakov A.M., Romanova T.N., Zvartau E.E., Woody G. // Eur. Addict. Res. 2001. V. 7. P. 87–88.
  60. Wu R., Liu J., Wang K. // Behav. Brain Res. 2020. V. 390. P. 112641.
  61. Frycz B.A., Nowicka K. // Addict. Biol. 2023. V. 28.
  62. Bradaia A., Trube G. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009. V. 106. P. 20081–20086.
  63. Berry M.D., Gainetdinov R.R., Hoener M.C., Shahid M. // Pharmacol. Ther. 2017. V. 180. P. 161–180.
  64. Belgers M., Van Eijndhoven P. // J. Clin. Med. 2022. V. 11.
  65. Kearney-Ramos T.E. // Biol. Psychiatry. Cogn. Neurosci. Neuroimaging. 2018. V. 3. P. 599–609.
  66. Jha P. // Nat. Rev. Cancer. 2009. V. 9. P. 655–664.
  67. Rigotti N.A., Kruse G.R. // JAMA. 2022. V. 327.
  68. Begh R., Lindson-Hawley N., Aveyard P. // BMC Med. 2015. V. 13. P. 257.
  69. Le Foll B., Piper M.E. // Nat. Rev. Dis. Prim. 2022. V. 8. P. 19.
  70. Carcoba L.M., Orfila J.E. // Dev. Neurosci. 2014. V. 36. P. 347–355.
  71. Salas R., Sturm R. // J. Neurosci. 2009. V. 29. P. 3014–3018.
  72. Belluzzi J.D., Wang R., Leslie F.M. // Neuropsychopharmacology. 2005. V. 30. P. 705–712.
  73. Heatherton T.F., Kozlowski L.T. // Br. J. Addict. 1989. V. 84. P. 791–799.
  74. Takahashi T., Lapham G. // Addict. Sci. Clin. Pract. 2017. V. 12. P. 17.
  75. Heikkinen H., Jallinoja P. // Nicotine Tob. Res. 2008. V. 10. P. 1199–1207.
  76. Karila L., Roux P. // Curr. Pharm. Des. 2014. V. 20. P. 4112–4118.
  77. Sharma P., Murthy P., Bharath M.M.S. // Iran. J. Psychiatry. 2012. V. 7. P. 149–156.
  78. Martin-Santos R., Crippa J.A. // Curr. Pharm. Des. 2012. V. 18. P. 4966–4979.
  79. Sierra S., Luquin N. // Brain Struct. Funct. 2015. V. 220. P. 2721–2738.
  80. Davis M.I., Crittenden J.R. // PLoS One. 2018. V. 13. P. e0191436.
  81. Glass M., Dragunow M., Faull R.L. // Neuroscience. 1997. V. 77. P. 299–318.
  82. Oleson E.B., Cheer J.F. // Cold Spring Harb. Perspect. Med. 2012. V. 2.
  83. Justinova Z., Solinas M. // J. Neurosci. 2005. V. 25. P. 5645–5650.
  84. Castañeda E., Moss D.E. // Pharmacol. Biochem. Behav. 1991. V. 40. P. 587–591.
  85. Shrivastava A., Johnston M. // Indian J. Psychiatry. 2014. V. 56. P. 8–16.
  86. Ream G.L., Benoit E. // Drug Alcohol Depend. 2008. V. 95. P. 199–208.
  87. Stein D.J., Hollander E., Liebowitz M.R. // J. Neuropsychiatry Clin. Neurosci. 1993. V. 5. P. 9–17.
  88. Petry N.M., Blanco C. // J. Gambl. Stud. 2014. V. 30. P. 493–502.
  89. Clark L., Averbeck B. // J. Neurosci. 2013. V. 33. P. 17617–17623.
  90. Bechara A., Damasio A.R., Damasio H., Anderson S.W. // Cognition. 1994. V. 50. P. 7–15.
  91. Must A., Horvath S., Nemeth V.L., Janka Z. // Front. Psychol. 2013. V. 4. P. 61017.
  92. Zeeb F.D., Robbins T.W., Winstanley C.A. // Neuropsychopharmacology. 2009. V. 34. P. 2329–2343.
  93. Seo M., Lee E., Averbeck B.B. // Neuron. 2012. V. 74. P. 947–960.
  94. Shiv, Loewenstein, Bechara, Damasio H., Damasio A.R. // Psychol. Sci. 2005. V. 16.
  95. Xue G., Lu Z., Levin I.P., Bechara A. // Hum. Brain Mapp. 2011. V. 32.
  96. Ambermoon P., Carter A., Hall W.D. // Addiction. 2011. V. 106. P. 283–293.
  97. Linnet J., Møller A., Peterson E., Gjedde A., Doudet D.J. // Addiction. 2011. V. 106.
  98. Nemets V.V., Vinogradova E.P., Zavialov V., Grinevich V.P., Budygin E.A., Gainetdinov R.R. // Biomolecules. 2024. V. 14. P. 14.
  99. Nemets V.V., Vinogradova E.P. // Natl. Psychol. J. 2017. V. 2. P. 59–72.
  100. Cabib S., Puglisi-Allegra S. // Neurosci. Biobehav. Rev. 2012.
  101. Nemets V.V., Vinogradova E.P. // Natl. Psychol. J. 2017. V. 2. P. 59–72.
  102. Rogers R.D. // Neuropsychopharmacology. 2011. V. 36. P. 114–132.
  103. Kelsoe J.R. // Nature. 2010. V. 468. P. 1049–1050.
  104. Dalley J.W., Roiser J.P. // Neuroscience. 2012. V. 215. P. 42–58.
  105. Lage G.M. // PLoS One. 2011. V. 6. P. 1–5.
  106. Oades R.D., Lasky-Su J. // Behav. Brain Funct. 2008. V. 4. P. 48.
  107. Popova N.K. // Bioessays. 2006. V. 28. P. 495–503.
  108. Naumenko V.S., Ponimaskin E.G., Popova N.K. // Vavilov J. Genet. Breed. 2016. V. 20. P. 180–190.
  109. Murphy S.E., Longhitano C. // J. Cogn. Neurosci. 2009. V. 21. P. 1709–1719.
  110. Crockett M.J., Clark L. // Emotion. 2010. V. 10. P. 855–862.
  111. Schweighofer N., Bertin M. // J. Neurosci. 2008. V. 28. P. 4528.
  112. Bekir S., Çelik E. // An. Psicol. 2019. V. 35. P. 444–452.
  113. Mohammad S., Jan R.A., Alsaedi S.L. // Cureus. 2023. V. 15.
  114. Young K. // Am. J. Fam. Ther. 2009. V. 37. P. 355–372.
  115. Gentile D.A., Choo H. // Pediatrics. 2011. V. 127. P. e319-29.
  116. Carpita B., Muti D. // Life. 2010. V. 11. P. 268–276.
  117. Weinstein A.M. // Am. J. Drug Alcohol Abuse. 2010. V. 36. P. 268–276.
  118. Nutt D.J., Lingford-Hughes A. // Nat. Rev. Neurosci. 2015. V. 16. P. 305–312.
  119. Volkow N.D., Fowler J.S., Wang G.-J., Swanson J.M. // Mol. Psychiatry. 2004. V. 9. P. 557–569.
  120. Pelletti G., Garagnani M., Rossi F., Roffi R., Banchini A., Pelotti S. // Forensic Sci. Med. Pathol. 2018. V. 14. P. 442–449.
  121. Pierce M., Hayhurst K., Bird S.M. // Drug Alcohol Depend. 2017. V. 179. P. 309.
  122. Craig A. Anderson, Karen E. Dill // J. Pers. Soc. Psychol. 2000. V. 78. P. 772–790.
  123. Ferguson C.J., Dyck D. // Aggress. Violent Behav. 2012. V. 17. P. 220–228.
  124. Froböse M.I., Cools R. // Curr. Opin. Behav. Sci. 2018. V. 22. P. 121–127.
  125. Winstanley C.A., Theobald D.E.H., Dalley J.W., Robbins T.W. // Neuropsychopharmacology. 2005. V. 30. P. 669–682.
  126. Tsybko A., Ilchibaeva T., Kozhemyakina R., Eremin D., Naumenko V. // IBRO Reports. 2019. V. 6. P. S57.
  127. Dongju Seo, Christopher J. Patrick, Patrick J. Kennealy // Curr. Opin. Psychiatry. 2008. V. 13. P. 585–588.
  128. Ramey T., Regier P.S. // CNS Spectr. 2019. V. 24. P. 102–113.
  129. Gacek P., Conner T.S. // Addict. Biol. 2008. V. 13. P. 440–448.
  130. Zupanc T., Pregelj P. // Neurosci. Lett. 2011. V. 490. P. 78–81.
  131. Hatoum A.S., Colbert S.M.C. // Nat. Ment. Heal. 2023. V. 1. P. 210–223.
  132. Enoch M.-A. // Curr. Psychiatry Rep. 2012. V. 14. P. 150–158.
  133. Kibitov A.O., Chuprova N.A. 2015. V. 115. P. 51–58.
  134. Sinha R. // Alcohol Res. 2012. V. 34. P. 432–440.
  135. Wang W., Zeng F. // Trends Cogn. Sci. 2015. V. 22. P. 439–444.
  136. Sora I., Hall F.S., Andrews A., Itokawa M., Li X., Uhl G.R. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001. V. 98.
  137. Cox S.M.L., Benkelfat C., Dagher A., Delaney J.S., Durand F., Kolivakis T., Casey K.F., Leyton M. // Br. J. Psychiatry. 2011. V. 199. P. 391–397.
  138. Wu P., Hoven C.W., Liu X., Cohen P., Fuller C.J., Shaffer D. // Suicide Life. Threat. Behav. 2004. V. 34. P. 408–420.
  139. Hooper C.J., Luciana M., Conklin H.M., Yarger R.S. // Dev. Psychol. 2004. V. 40.
  140. Volkow N.D., Michaelides M., Baler R. // Physiol. Rev. 2019. V. 99. P. 2115–2140.
  141. Gould T.J. // Addict. Sci. Clin. Pract. 2010. V. 5. P. 4–14.
  142. Substance Abuse and Mental Health Services Administration (US); 1997. TIP. No. 24. A Guide to Substance Abuse Services for Primary Care Clinicians – NCBI Bookshelf. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK64830/
  143. Востриков В.В., Зеленцов К.Е., Майорова О.В., Востриков М.В., Павленко В.П., Шабанов П.Д. // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2008. Т. 6, № 4, С. 26–52.
  144. Linke S.E., Ussher M. // Am. J. Drug Alcohol Abuse. 2014. V. 41. P. 7.
  145. Sukhanov I., Dorofeikova M., Dolgorukova A., Dorotenko A., Gainetdinov R.R. // Front. Pharmacol. 2018. V. 9. P. 1–10.
  146. Achat-Mendes C., Lynch L.J., Sullivan K.A., Vallender E.J., Miller G.M. // Pharmacol. Biochem. Behav. 2012. V. 101. P. 201–207.
  147. Бортников Н.С., Драволина О.А., Суханов И.М., Куварзин С.Р., Гайнетдинов Р.Р., Звартау Э.Э. // Вопросы Наркологии. 2021. Т 82. № 5. С. 52–72.
  148. Leo D., Sukhanov I., Zoratto F., Illiano P., Caffino L., Sanna F., Messa G., Emanuele M., Esposito A., Dorofeikova M. // J. Neurosci. 2018. V. 38. P. 1959–1972.
  149. Pei Y., Asif-Malik A., Canales J.J. // Front. Neurosci. 2016. V. 10. P. 148.
  150. Espinoza S., Lignani G., Caffino L., Maggi S., Sukhanov I. // Neuropsychopharmacology. 2015. V. 40. P. 2217–2227.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».