Neurobiological effects of salsolinol in the dopamine mesolimbic system

Resumen

En la presente memoria se han analizado los efectos neurobiológicos derivados de la aplicación del SAL en el sistema mesolímbico dopaminérgico. El sistema mesolimbico se considera el sustrato neural clave para el desarrollo y expresión de los efectos adictivos de las drogas de abuso. Este sistema consta, en esencia, de un grupo de neuronas que expresan el neurotransmisor DA, cuyos cuerpos celulares se hallan situados en el mesencéfalo, concretamente en el área tegmental ventral (VTA) y que envían sus proyecciones a diversos núcleos del prosencéfalo participando en procesos tales como la motivación, control de la actividad motora y múltiples formas de aprendizaje y memoria (Everitt and Robbins. 2005). Las sustancias adictivas comparten una propiedad: actúan directa o indirectamente sobre este sistema induciendo la liberación de DA en las áreas de proyección (NAc y PFC principalmente) (Wise and Rompre. 1989). El etanol no es una excepción a esta regla y diversos estudios has mostrado como la administración de etanol activa las neuronas DA del VTA. A pesar de ello, los mecanismos por los cuales el etanol activa este sistema permanecen sin dilucidar. Una de las teorías propuestas que permiten explicar dicha activación, recurre al sistema opioide endógeno, que indirectamente mediaría la activación de las neuronas DA del VTA. Hoy día se desconoce si el sistema opioide es el responsable de dichas activaciones, sin embargo, y en base a la anatomía funcional del VTA, esta hipótesis parece plausible. Sin embargo, se desconoce cómo el etanol es capaz de activar el sistema opioide endógeno. Una de las hipótesis propone a una serie de compuestos denominados THIQs ( del término tetrahidroisoquinolinas) como mediadores entre el etanol y los receptores de tipo opioide. El SAL es un compuesto endógeno, perteneciente a este grupo de moléculas que además se puede formar localmente en el cerebro tras el consumo de alcohol (Nagatsu. 1997) como consecuencia de la condensación no enzimática del acetaldehido (el principal metabolito del etanol) y la DA. De hecho, a principios de la década de los 70, diversos autores propusieron que el SAL podría estar implicado en parte de los efectos neurobiológicos derivados de la ingesta de alcohol (Cohen and Collins. 1970; Davis and Walsh. 1970). Sin embargo el escaso desarrollo de las técnicas analíticas para el SAL, impidió durante algunas décadas obtener resultados claros que detectasen tanto los niveles basales como los incrementos en la concentración de SAL tras el consumo de alcohol, haciendo imposible la aceptación de dicha hipótesis (ver tablas en el Anexo I y II) . Sin embargo, en los últimos años diversos estudios en humanos alcohólicos, así como en modelos animales de alcoholismo, han descrito incrementos significativos de este compuesto en diversas áreas del cerebro implicadas en los trastornos adictivos (Starkey et al. 2006; Rojkovicova et al. 2008). Utilizando diversas técnicas de estudio, también se ha demostrado que la inyección intracerebral de SAL es capaz de inducir un notable incremento en la ingesta de alcohol (Melchior and Myers. 1977; Myers and Melchior. 1977). Por otra parte, trabajos recientes han mostrado las propiedades adictivas del SAL, de hecho, esta sustancia ha demostrado inducir preferencia de lugar en ratas tras su administración sistémica (Matsuzawa et al. 2000). Además, SAL es autoadministrado por las ratas en NAc shell y en el VTA, dos áreas cerebrales implicadas en el desarrollo de conductas adictivas (Rodd et al. 2003; Rodd et al. 2008). Sin embargo, aunque estos resultados indiquen que dicha sustancia pudiera participar del desarrollo de la adicción alcohólica, hoy en día se desconoce su mecanismo de acción. Una de las hipótesis planteadas hace hincapié en la similitud estructural de este compuesto con los opioides tipo morfina y postula como mecanismo de acción para el SAL su interacción con los receptores opioides (Matsuzawa et al. 2000). De este modo, SAL podría ser la clave para explicar los efectos activadores del etanol sobre los receptores opioides, y por tanto, sobre las neuronas de dopamina. Así pues, el objetivo principal de la presente Tesis es contribuir al estudio de los efectos neurobiológicos (comportamentales, neuroquímicos y electrofisiológicos) del SAL sobre el sistema mesolimbico dopaminérgico con la finalidad de clarificar su mecanismo de acción. La metodología usada en la presente Tesis, ha comprendido técnicas comportamentales clásicas (medida de la actividad motora y preferencia de lugar condicionada), técnicas neuroquímicas (microdiálisis, neurohistoquímica) y técnicas in vitro electrofisiológicas (patch clam in vitro). El uso de estas técnicas, junto con agonistas y antagonistas de los receptores opioides de tipo mu, nos han permitido obtener resultados que aportan nuevas evidencias sobre los efectos derivados de la administración de SAL en el sistema nervioso central. El SAL administrado localmente mediante microinyección en el VTA, indujo un incremento de la actividad motora dosis dependiente, cuya curva mostró un perfil de U-invertida. Además dicha activación motora fue completamente bloqueada por la co-administración local de NTX, antagonista de amplio espectro de los receptores opioides, o por el pre-tratamiento (también a nivel de VTA) con ß-FNA, antagonista selectivo de los receptores opioides tipo mu. Utilizando las mismas técnicas de microinyección y de medición de la actividad motora, la administración repetida de SAL en el VTA indujo la sensibilización comportamental. Además los efectos reforzantes del SAL fueron también mostrados mediante el paradigma clásico de preferencia de lugar condicionada en modalidad intracraneal. Además de los efectos comportamentales ensayados, también realizamos estudios de tipo neuroquímico para analizar el efecto del SAL administrado en VTA o en NAc para modular la actividad de las neuronas de DA y, en consecuencia, sobre la liberación de este neurotransmisor. Así, nuestros resultados muestran que tanto en VTA como en el NAc, el SAL fue capaz de modular la liberación de DA. En el VTA, el SAL ocasionó la activación de las neuronas de DA, aumentando consecuentemente, los niveles de DA en el NAc. Además nuestros resultados también indican que dichos efectos pudieran estar mediados por los receptores opioides tipo mu, ya que el pre-tratamiento con ß-FNA claramente bloqueó el aumento en la liberación de DA en el NAc incitado por SAL. A nivel terminal (NAc), el SAL moduló diferencialmente la liberación de DA en dos subáreas de este núcleo. Así, el SAL administrado localmente en el NAc core estimuló la liberación de DA, mientras que contrariamente, en el NAc Shell inhibió la liberación de DA. Curiosamente, esta modulación diferencial en el NAc core y Shell, también se observó en el caso de la administración de DAMGO y DPDPE, agonistas selectivos de los receptores mu y delta, respectivamente. Por último, y para profundizar en el mecanismo de acción del SAL en el VTA, se llevaron a cabo experimentos de electrofisiología sobre las neuronas de DA y de GABA en el VTA. El SAL aplicado sobre secciones del mesencéfalo conteniendo el VTA, estimuló la actividad de las neuronas DA mientras que inhibió, drásticamente, la actividad de las neuronas de GABA. Además el bloqueo de los receptores opioides (situados según los datos de la bibliografía, en el soma y dendritas de las neuronas GABA) obstaculizó la acción activadora del SAL sobre neuronas DA. En conjunto, los resultados obtenidos en todos los experimentos realizados indican que el SAL administrado en el sistema mesolímbico dopaminérgico (VTA y/o NAc) induce una serie de efectos comportamentales (activación motora, sensibilización motora, preferencia de lugar condicionada) típicos de las sustancias adictivas, así como estimula las neuronas DA del VTA, modulando la liberación de DA en el NAc. Además tanto en experimentos de actividad motora como en experimentos neuroquímicos y electrofisiológicos, la inhibición de los receptores opioides (y en concreto de los de tipo mu) bloqueó los efectos del SAL. Todos estos resultados apuntan a que los efectos del SAL sobre el sistema mesolímbico pueden estar mediados a través de la unión del SAL a los receptores de tipo mu. Concretamente en el VTA, el SAL a través de su unión a los receptores mu situados en el soma de las neuronas GABA sería capaz de activar las neuronas DA a través de un mecanismo de desinhibición. Es decir, el SAL actuaría inhibiendo a la neurona GABA a través del receptor mu. Dado que existe un control inhibitorio tónico por parte de las neuronas GABA sobre las neuronas DA, dicha inhibición resultaría en la activación de la neurona DA, dando lugar a los efectos observados para el SAL en los experimentos realizados en la presente Tesis. Como conclusión del trabajo realizado, se puede afirmar que el SAL presenta efectos comportamentales y neurobiológicos muy probablemente mediados a través de la activación de receptores opioides tipo mu. Esta conclusión es consistente con el posible papel del SAL en los efectos neurobiológicos del etanol, sin embargo, esta es una cuestión desconocida a día de hoy, que a la luz de los presentes resultados merecería ser investigada.