L'esquizofrènia és un trastorn cerebral crònic, greu i incapacitant que afecta l'1% de la població i s'expressa en funcions mentals anormals i alteracions en el comportament. La causa de l'esquizofrènia és desconeguda, ara bé, la vulnerabilitat de patir aquesta malaltia psiquiàtrica està clarament relacionada amb factors genètics. Existeixen evidències que suggereixen que aquest trastorn es relaciona amb una activitat i connectivitat alterada de l'escorça prefrontal (EPF) i àrees relacionades anatòmicament i funcional com el tàlem i els nuclis del mesencèfal (nuclis del rafe-NR, locus coeruleus-LC i l'àrea tegmental ventral-ATV). S'han elaborat nombroses hipòtesis sobre l'etiologia de l'esquizofrènia que inclouen una hiperactivació de la neurotransmissió dopaminèrgica i una hipofunció glutamatèrgica. Ara bé, recentment s'ha suggerit que la hipofunció del receptor NMDA pot originar un excés compensatori d'alliberació de glutamat i incrementar l'activitat de les neurones piramidals de l'EPF. Endemés, en models de desconnexió neonatal de l'hipocamp s'ha observat una més elevada activitat excitadora de dopamina sobre neurones piramidals corticals.En la present Tesi Doctoral hem caracteritzat el paper que exerceixen receptors corticals excitadors i inhibitoris sobre l'activitat del circuit EPF-NR, i hem estudiat l'acció dels fàrmacs antipsicòtics sobre aquests receptors per tal de conèixer millor les bases neurobiològiques de la seva acció terapèutica.L'EPF medial (EPFm) expressa abundantment receptors serotoninèrgics 5-HT1A (inhibitoris) i 5-HT2A (excitadors). Els nostres treballs han mostrat que l'activació farmacològica d'aquests receptors corticals modula de manera oposada l'alliberació local de 5-HT mitjançant canvis en l'excitabilitat de les neurones piramidals que coexpressen àmpliament ambdós receptors i que projecten als nuclis serotoninèrgics. Antecents del grup mostren que l'administració de DOI (al.lucinogen, agonista 5-HT2A/2C) incrementa la freqüència de descàrrega de les neurones piramidals i l'alliberació cortical de serotonina (5-HT), activació circuit EPFm-NR. Així hem estudiat l'alliberació de 5-HT cortical, mitjançant la tècnica de microdiàlisi intracerebral in vivo, com a mesura indirecta de l'activitat de les neurones piramidals. Hem descrit també que l'estimulació dels receptors excitadors adrenèrgics 1 corticals incrementa l'alliberació local i al NDR de 5-HT, possiblement a través del mateix mecanisme que l'activació dels receptors 5-HT2A (estimulació de les vies excitadores descendents cap al NDR). De la mateixa manera, l'augment de la neurotransmissió glutamatèrgica a l'EPFm, mitjançant i) l'aplicació local de S-AMPA, ii) la desinhibició de les aferències glutamatèrgiques talàmiques o bé iii) l'administració sistèmica d'antagonistes glutamatèrgics dels receptors NMDA, estimula l'alliberació de 5-HT a l'EPF, fet que és probablement degut a una major activitat de les neurones piramidals que projecten al NDR i al conseqüent increment de l'activitat serotoninèrgica. Amdós efectes (adrenèrgic-1 i glutamatèrgic) són revertits pel bloqueig de receptors adrenèrgics 1 i 5-HT2A.Endemés hem observat que l'estimulació del receptor 5-HT1A a l'EPFm reverteix l'increment de l' alliberació local de 5-HT induït per l'agonista 5-HT2A/2C DOI, l'agonista adrenèrgic 1 cirazolina i S-AMPA. La implicació dels receptors 5-HT1A postsinàptics a EPFm en aquesta inhibició es fa palesa perquè i) és comuna a cinc agonistes diferents, ii) és revertida per la inactivació prèvia i el bloqueig dels receptors 5-HT1A, i iii) està totalment absent en ratolins genoanul·lats d' aquest receptor. Finalment, hem descrit que els fàrmacs antipsicòtics reverteixen l'increment de l'alliberació de 5-HT a l'EPFm induït per l' estimulació de receptors excitadors corticals. Aquesta acció és possiblement deguda a la seva capacitat de bloquejar in vivo els receptors 1 adrenèrgics (típics i atípics) i 5-HT2A (atípics) pels quals presenten una elevada afinitat. Aquestes dades suggereixen que els fàrmacs antipsicòtics exercirien en part la seva acció terapèutica disminuint una possible hiperactivitat de les neurones de l'EPF. Ara bé, la incapacitat de l'haloperidol de bloquejar l'efecte dels antagonistes NMDA indica possiblement diferències d'acció entre antipsicòtics típics i atípics sobre les neurones corticals. / The prefrontal cortex (PFC) plays a crucial role in higher brain functions which are altered in schizophrenic patients. Pyramidal neurons in medial PFC (mPFC) integrate excitatory inputs from cortex and thalamus, and modulatory inputs from brainstem aminergic nuclei like raphe nuclei (RN). In turn, mPFC controls the activity of raphe serotonergic neurons. Previous reports showed that the stimulation of prefrontal 5-HT2A or AMPA receptors increases pyramidal and serotonergic cell firing, and 5-hydroxytryptamine (5-HT) release in mPFC. We use 5-HT release (microdialysis technique) as an indirect measure of pyramidal activity.In this Doctoral Thesis we have examined the role of cortical excitatory and inhibitory receptors in the mPFC-RN circuit, which has been implicated in schizophrenia. Given the similar laminar distribution of 5-HT2A receptors and a1-adrenoceptors in mPFC and their excitatory action on pyramidal neuron activity, we tested the hypothesis that a1-adrenoceptors might also modulate 5-HT release. Antipsychotics exhibit high affinity for receptors expressed in pyramidal neurons such as 5-HT2A and a1-adrenoceptors. Therefore, we have also examined the effects of antipsychotics, as well as selective antagonists for these receptors, on the increased mPFC 5-HT release induced by cirazoline (a1-adrenoceptor agonist), DOI (5-HT2A/2C agonist), and the increase in glutamatergic transmission.The results showed that the stimulation of prefrontal a1-adrenoceptors and the increase in mPFC glutamatergic transmission (exogenous stimulation of AMPA receptors, disinhibition of thalamic afferents to mPFC or acute administration of NMDA antagonists) activate pyramidal afferents to ascending serotonergic neurons (measured as an increase in 5-HT release in RN and mPFC) possibly in a manner similar to that observed for 5-HT2A receptors. This effect was reversed by antipsychotics and antagonists of excitatory receptors located in pyramidal neurons.The PFC contains high density of serotonin 5-HT1A (inhibitory) and 5-HT2A (excitatory) receptors. Likewise, we report that the activation of cortical 5-HT1A receptors reverse the increase in local 5-HT release induced by cirazoline, DOI and S-AMPA. Finally, our results suggest that antipsychotics may exert their therapeutic action by reducing the increased excitability of prefrontal pyramidal neurons. The effect of classical antipsychotics may involve blockade of a1-adrenoceptors, whereas that of atypical may also involve blockade of 5-HT2A receptors.

La esquizofrenia es una enfermedad mental en la que se producen trastornos del lenguaje, delirios, alucinaciones, así como trastornos afectivos y trastornos de la conducta. Su causa todavía se desconoce, aunque la susceptibilidad individual parece tener una base genética, con una herencia estimada del 80% (Miyamoto S. et al. 2003). La hipótesis más aceptada de la etiopatogenia es la que postula que en la enfermedad se daría una hiperactividad dopaminérgica.El tratamiento de los pacientes esquizofrénicos se basa en la utilización de fármacos antipsicóticos (APs), aunque su utilización a largo plazo está comprometida por la aparición, en un alto porcentaje, de determinados trastornos de movimiento llamados efectos extrapiramidales (EPS, del inglés extrapyramidal síndromes), entre los que destacan el parkinsonismo, la distonía aguda, la acatisia y la aparición de efectos tardíos como la discinesia y la distonía tardía. Se ha sugerido que la aparición de los EPS podría estar relacionada con la ocupación de los receptores dopaminérgicos D2 en el estriado, por lo que se piensa que polimorfismos genéticos relacionados con la densidad de dichos receptores podrían jugar un papel en la aparición de EPS.En nuestro estudio se intenta relacionar los polimorfismos DRD2 TaqIA/IB, DRD2 -141C Ins/Del, DRD3 Ser9Gly y SLC6A3 VNTR con la aparición de EPS en enfermos que recibían terapia antipsicótica (AP), así como con la susceptibilidad de padecer esquizofrenia. Para ello se diseñó un estudio observacional caso-control prospectivo con pacientes, reclutados en el Servicio de Psiquiatría del Hospital Clínico de Barcelona que recibían tratamiento AP. De cada individuo se obtuvo muestra de sangre, de las que se aisló el DNA. Los genotipos se analizaron por RFLP (restriction fragment length polymorphism) mediante técnicas de PCR (polymerase chain reaction) y digestión con enzimas de restricción. El cálculo del riesgo asociado a cada polimorfimo se realizó mediante análisis univariantes y multivariantes con el programa SPSS. Además, para el polimorfismo SLC6A3 VNTR se hizo una asociación genotipo-fenotipo con datos obtenidos por SPECT (single photon emission computerized tomography).El genotipo DRD2 -141C Del ha resultó actuar como factor protector en la susceptibilidad de padecer esquizofrenia, reduciendo el riesgo en un 70%, sin embargo no se obtuvo asociación entre los otros polimorfismos estudiados y el riesgo de esquizofrenia. No se encontró asociación entre los polimorfismos analizados y el riesgo de EPS inducidos por AP, aunque el alelo DRD2 TaqIA1 mostró carácter protector en el subgrupo de pacientes con trastorno bipolar. La edad fue un factor protector en la aparición de EPS, en cambio la dosis de AP fue un factor de riesgo. En el estudio de correlación genotipo-fenotipo no hallamos ninguna asociación significativa. / INTRODUCTION: Dopaminergic system has long been implicated in the pathogenesis of schizophrenia. Several lines of evidence suggest that antipsychotic (AP) induced extrapyramidal symptoms (EPS) are also associated with altered dopaminergic neurotransmission. Genetic and environmental factors might also be involved in both disorders.OBJECTIVE: We examine the relationship between dopamine D2-receptor (DRD2) polymorphism (TaqIA, TaqIB, -141C Ins/Del), dopamine D3-receptor (DRD3) Ser9Gly polymorphism and dopamine transporter (DAT) SLC6A3 VNTR polymorphism and the risk of AP induced EPS in schizophrenia and bipolar disorders, as well as the risk of schizophrenia.METHODS: 81 patients treated with AP presenting with EPS (Simpson-Angus >3) considered as cases and 189 patients treated with AP presenting without EPS (Simpson-Angus ≤3) considered as controls participated in this case-control study. 17 schizophrenia patients, AP naive, participated in a DAT genotype-phenotype study. 211 schizophrenia patients and 291 healthy controls from the general population participated in the study to evaluate the risk of schizophrenia. RESULTS: No significant associations were found for the studied polymorphisms and the risk of EPS, nevertheless a protective tend in bipolar patients was observed for DRD2 TaqIA polymorphism. Age (p=0.01) and dosage (p=0.05) were reported to act as susceptibility factors for EPS. No significant differences were observed in DAT expression between the different SLC6A3 VNTR genotypes identified. The frequency of the -141C Ins/Del allele was significantly lower in the healthy control group; the -141C Del allele, which produces lower expression of the DRD2, may protect against dopaminergic hyperactivity in schizophrenia. No significant differences were observed in the allele and genotype frequencies of the rest of studied polymorphisms.CONCLUSION: Our results suggest the association of -141C Ins/Del polymorphism and the risk of schizophrenia, reinforcing the hypothesis that excess dopaminergic activity leads to schizophrenia.