Resumen de Análisis de la expresión génica del núcleo accumbens de ratas con distinta vulnerabilidad a la adicción a morfina y cocaína
Estudios bioquímicos, farmacológicos, electrofisiológicos y moleculares han identificado diversos sistemas neuroquímicos que forman parte de los efectos reforzantes inducidos por diferentes drogas de abuso (Valverde y Maldonado, 2005). Cuando el consumo de la droga se prolonga, se desarrollan fenómenos de adaptación de células, circuitos y órganos como la tolerancia, la sensibilidad y la dependencia física a la droga de abuso (Ambrosio et al., 1995; Laakso et al., 2002).
Existe un nexo común a todos los efectos agudos de las distintas drogas de abuso, y es el aumento de la liberación de dopamina en el Núcleo Accumbens (NAc). Sin embargo, los cambios a largo plazo existentes en la respuesta conductual dependen de adaptaciones neuronales. De hecho, se ha descrito que el NAc manifiesta cambios duraderos en la neuroplasticidad, en la liberación de neurotransmisores, en las rutas de transducción de señales y en la estructura y morfología de las dendritas y las espinas (Spijker et al., 2004).
Uno de los aspectos que hay que tener en cuenta de las drogodependencias, es el de la mayor vulnerabilidad que manifiestan algunas personas a los efectos adictivos de las drogas cuando se exponen a estas sustancias en algún momento de su vida (Newcomb, 1995). Un gran número de estudios apuntan a que esta variabilidad podría ser congénita en un 40-60%, ya sea influida por genes específicos o bien por modificaciones epigenéticas durante el desarrollo perinatal (Nestler, 2001).
Existen distintos modelos animales para estudiar poblaciones con distinta vulnerabilidad a la recaída en el consumo de drogas. En el presente proyecto se proponen dos ensayos muy representativos de estudios de vulnerabilidad: estudios comparativos entre ratas Fischer (F344) y Lewis y el condicionamiento preferencial al sitio (CPP). Las ratas F344 y las ratas Lewis son dos poblaciones de ratas consanguíneas y genéticamente divergentes que parecen presentar una sensibilidad y preferencia distintas por las drogas de abuso, incluidas la morfina y la cocaína. Así pues, la raza Lewis muestra mayor susceptibilidad que la raza F344 a recaer en el consumo de diversas drogas (Guitart et al., 1992; Suzuki et al., 1988; Kosten et al., 1994 y 1997; Ambrosio et al., 1995; Herradon et al., 2003). La investigación basada en estas dos poblaciones permite por tanto estudiar posibles factores genéticos implicados en el proceso adictivo.
El condicionamiento preferencial al sitio o CPP es un ensayo de comportamiento, en el cual la exposición a la droga está relacionada con un ambiente específico, y se utiliza ampliamente para medir el efecto de recompensa y el refuerzo de la droga en cuestión. Un CPP persistente en el tiempo seguido de un periodo de abstinencia, constituye un modelo de dependencia (Kily et al., 2008). Mediante el CPP podemos dividir una población homogénea en dos subpoblaciones cuya vulnerabilidad a recaer en el consumo de la droga es distinta. Las drogas de abuso con las que se realizará el presente trabajo son la morfina y la cocaína. La primera como representante del grupo de los opiáceos debido a su uso clínico, y la cocaína como una de las drogas psicoestimulantes cuyo consumo está más extendido hoy en día.
Teniendo en cuenta los antecedentes citados, se plantean los siguientes objetivos para desarrollar el trabajo:
· Establecer dos modelos animales de vulnerabilidad al consumo de morfina y cocaína: el primer modelo se basaría en las diferencias basales existentes entre las ratas F344 y Lewis y los efectos producidos por una administración aguda de la droga. El segundo modelo se basa en un CPP: partiendo de una población de ratas Sprague-Dawley (SD), se separaran dos subpoblaciones diferentes en su capacidad de extinguir o no el comportamiento asociado al consumo de la droga y posteriormente, también se les administraría una dosis aguda de la droga. Así se puede equiparar la población que extingue el comportamiento asociado al consumo de la droga en el CPP con las ratas F344, y el grupo que no extingue la conducta se equipararía a las ratas Lewis.
· Diferenciar los patrones de expresión génica del NAc de los grupos experimentales del modelo del CPP, puesto que constituyen grupos con distinta vulnerabilidad al consumo de morfina y cocaína. Y posteriormente corroborar la expresión de los genes alterados en los grupos experimentales de F344 y Lewis. Los genes cuya expresión varía del mismo modo en F344 y en SD que extinguen la conducta, y genes cuyo nivel de expresión coincide en Lewis y en SD que no extinguen la conducta, serán aquellos que se estudiarán en profundidad, puesto que probablemente estarán implicados en el proceso adictivo.
En relación a los ensayos de CPP, se compararon los patrones de expresión del NAc de ratas SD con distinta tasa de extinción de conducta asociada a ambas drogas. Las ratas SD se condicionaron con morfina o con cocaína (según el grupo experimental) durante 3 días, para desarrollar una preferencia por el ambiente asociado a cada droga. Cuatro días después de la última inyección de morfina (periodo de extinción), se determinó un grupo de animales que no mostró preferencia por el compartimento asociado a la droga (extinguen la conducta asociada al sitio), mientras que otro grupo no extinguió la preferencia (no extinguen la conducta). En el caso del CPP de cocaína, el periodo de extinción duró 6 días, y se establecieron los grupos que extinguieron la conducta y los que no la extinguieron. Adicionalmente, el último día de cada ensayo, dos horas antes del sacrificio, se administró una sola dosis de morfina o de cocaína a cada grupo de animales (Extinguen y No Extinguen), a los grupos control se les administró suero fisiológico en vez de la respectiva droga. Se establecieron cuatro grupos experimentales por cada CPP: Extinguen Suero, No Extinguen Suero, Extinguen Morfina y No Extinguen Morfina. En el caso de la cocaína los grupos serán los siguientes: Extinguen Suero, No Extinguen Suero, Extinguen Cocaína y No Extinguen Cocaína.
Una vez sacrificados los animales, se purificó el ARN de cada NAc para realizar los estudios de expresión génica mediante arrays de genes. Los genes cuya expresión resultó distinta en los grupos de tratamiento de los ensayos agudos y en los CPP, se clasificaron en grupos funcionales según la ontología de genes. Los grupos funcionales que se pretenden estudiar corresponden a genes implicados en la respuesta al estrés, en adhesión y el plasticidad neuronal. La expresión de estos genes se analizó mediante PCR a tiempo real, realizando una cuantificación de la expresión de cada gen en cada individuo de cada grupo. Se han podido así establecer patrones concretos de expresión de determinados genes en individuos que no poseen una vulnerabilidad acusada a recaer en el consumo de morfina y/o cocaína (ratas F344 y SD que han extinguido la conducta en el CPP) y en aquellos cuya vulnerabilidad al consumo de las drogas es elevada (ratas Lewis y SD que no han extinguido la conducta en el CPP). La combinación de ensayos conductuales y técnicas de análisis genómico de núcleos cerebrales implicados en adicción, puede ayudar a identificar genes asociados a la vulnerabilidad que tiene cada individuo a recaer en la conducta adictiva, y a establecer posibles dianas farmacológicas relacionadas con la adicción.
