Tesis por compendio de publicaciones / Los opiáceos, como la morfina, son unos potentes analgésicos que se usan para tratar diversas formas de dolor agudo y crónico. Sin embargo, el uso crónico de opiáceos produce cambios neuroadaptativos a nivel cerebral que conllevan efectos indeseables, como la adicción. La creciente evidencia implica a varios mecanismos de regulación génica (incluyendo epigenéticos, moleculares, celulares y a nivel de circuitos neuronales) en los cambios que las drogas de abuso provocan en el cerebro, siendo el conocimiento de éstos una posible estrategia terapéutica para el tratamiento de la adicción. Hemos centrado el presente estudio en varios neurocircuitos implicados en la adicción a opiáceos: i) el eje hipotálamo-hipófisis-adrenal (HPA) y el sistema extrahipotalámico del estrés, ii) el sistema dopaminérgico de recompensa, y iii) circuitos relacionados con las memorias aversivas. 1. El primer objetivo consistió en examinar el papel de los glucocorticoides (GCs) en la expresión de ΔFosB en poblaciones neuronales específicas del sistema cerebral del estrés durante la dependencia de morfina. Para ello, la expresión de ΔFosB se cuantificó en ratas control (sham) y adrenalectomizadas (ADX) que desarrollaron dependencia de morfina. 2. Segundo objetivo: Dada la importante implicación de la transmisión dopaminérgica en los desórdenes adictivos, hemos centrado esta parte de nuestro estudio en identificar los marcadores dopaminérgicos que resultan alterados con la administración aguda y crónica de morfina, así como durante el síndrome de abstinencia inducido por naloxona, tanto en el área tegmental ventral (VTA) como el núcleo accumbens (NAc). Para ello, hemos determinado: i) la expresión del miR-133b y Agonauta 2 (Ago2) en el VTA; ii) el contenido de tirosina hidroxilasa (TH) y su actividad; iii) la actividad dopaminérgica (recambio de DA y activación de TH) en el sistema mesolímbico de ratas tratadas con morfina. 3. El tercer objetivo fue estudiar: i) posibles cambios en los niveles de mRNA y proteína de Nurr1 y Pitx3, así como la expresión de Ago2 y de TH en regiones específicas del sistema mesolímbico; ii) actividad dopaminérgica en el NAc; iii) co-localización cuantitativa de Nurr1 y Pitx3 en el VTA en las neuronas que expresan TH, iv) cambios en la plasticidad de subpoblaciones neuronales dopaminérgicas del VTA en respuesta a morfina aguda, crónica o durante el síndrome de abstinencia. 4. Cuarto objetivo: Los efectos del síndrome de abstinencia a morfina sobre la expresión de Nurr1 y Pitx3 nos llevó a investigar la expresión de otros genes y proteínas que están implicadas en la regulación de la función dopaminérgica, algunos de los cuáles son dianas de Nurr1 y Pitx3. Para ello, las ratas recibieron morfina de forma aguda o crónica. Otro grupo fue sometido a un síndrome de abstinencia a morfina. Se estudió: i) la expresión del transportador de dopamina (Dat)-DAT, transportador vesicular de monoaminas 2 (Vmat2)-VMAT2, receptor de DA tipo 2 (Drd2)-DRD2 y DRD1 en VTA/NAc; ii) la co-localización de Nurr1 y/o Pitx3 con neuronas que expresan TH en el VTA, así como el porcentaje de neuronas dopaminérgicas que expresan Nurr1 y Pitx3; iii) la posible correlación entre la expresión de Nurr1/Pitx3 y los niveles de los diferentes marcadores dopaminérgicos. 5. Quinto objetivo: Por otra parte, cada día es más evidente que las drogas de abuso producen alteraciones en el sistema inmune del CNS. Por ello, se ha propuesto que los astrocitos contribuirían a la plasticidad sináptica que se produce durante el desarrollo de la adicción mediante la síntesis y liberación de sustancias, como las citoquinas. Dado que pleiotrofina (PTN) y midkina (MK) tienen los mismos efectos que las neurotrofinas y que los astrocitos pueden liberar MK y PTN después de diversos estímulos, nuestro siguiente objetivo fue: i) estudiar posibles cambios en la expresión de PTN, MK, su receptor, así como alteraciones en sus vías de señalización intracelular en respuesta a morfina aguda, crónica o durante el síndrome de abstinencia en el VTA y NAc; ii) la posible activación de los astrocitos durante los tratamientos descritos; iii) identificar las subpoblaciones celulares que producen y secretan PTN y/o MK. Las conclusiones de nuestro trabajo son: 1. El presente trabajo demuestra que los GCs están críticamente involucrados en la acumulación de FosB/ΔFosB en el sistema cerebral del estrés durante la administración crónica de morfina, lo que resultaría en cambios duraderos en los patrones de expresión génica en las áreas relacionadas con el estrés. 2. Aunque no hallamos cambios significativos en los niveles de miR-133b en el VTA, proponemos el papel de Ago2 en combinación con otros miRs en la regulación de la estabilidad y/o traducción del mRNA de TH en respuesta a la administración crónica de morfina y al síndrome de abstinencia a opiáceos. Nuestros resultados sugieren un papel importante de Nurr1 y Pitx3 en los cambios en la expresión génica durante la dependencia y abstinencia a opiáceos, y que la regulación epigenética de TH puede estar asociada a los mecanismos moleculares que contribuyen a los cambios en la función dopaminérgica inducida por los opiáceos. 3. La dependencia de morfina y el síndrome de abstinencia a la misma están asociados con alteraciones de la mayoría de los marcadores dopaminérgicos (DAT, VMAT2, DRD2) en la vía mesolímbica de recompensa, que se correlacionan con alteraciones en los factores de transcripción encargados del mantenimiento de las neuronas dopaminérgicas (Nurr1 y Pitx3). 4. Debido a la activación glial en el VTA durante la administración aguda y crónica de morfina, junto con el incremento de los niveles de mRNA de MK y PTN, proponemos la importancia de estas citoquinas al mediar, al menos en parte, las adaptaciones tróficas que se observan durante el fenómeno de adicción. / Opiate drugs, such as morphine, are a class of powerful analgesics that are used for treating many forms of acute and chronic pain. However, chronic use of opiates causes brain neuroadaptations that lead to undesirable effects, namely opiate addiction that is a significant medical and public health problem. Increasing evidence implicates various mechanisms of gene regulation (including epigenetic, molecular, cellular and circuit level effects) in the changes that drugs of abuse induce in the brain, indicating a potential therapeutic strategy for addiction therapy. We have focused the present study on several neurocircuits involved in opiate addiction: i) the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis and extrahypothalamic stress systems; ii) the dopaminergic reward pathways; and iii) aversive memories-related neuronal circuits. 1. The first objective of the present study was designed after considering the above. We examined the role of glucocorticoids (GCs) in regulation of ΔFosB expression in specific populations of the brain stress system during morphine dependence. For that, expression of ΔFosB was measured in control (sham-operated) and adrenalectomized (ADX) rats that were made dependent on morphine. 2. Second objective: Given the important implications of dopamine (DA) neurotransmission in addiction disorders, we have focused this part of our study on identifying the DA markers that are altered in association with acute and chronic morphine exposure, as well as with morphine withdrawal in the ventral tegmental area (VTA) and nucleus accumbens [NAc(medial shell)]. For that, we have determined i) the expression of miR-133b and Argonaute (Ago2) in VTA; ii) tyrosine hydroxylase (TH) content and activity; and iii) dopaminergic activity (DA turnover and TH activation) in the mesolimbic system. 3. The third objective was to study: i) Nurr1 and Pitx3 mRNAs and proteins changes as well as the expression of Ago2 and TH mRNA and protein levels in specific region of the mesolimbic system; ii) dopaminergic activity in the NAc; iii) quantitative co-localization of Nurr1 and Pitx3 in the VTA TH-positive neurons; and iv) the plasticity changes in VTA DA neurons subpopulations in response to morphine, morphine dependence and morphine withdrawal. 4. Fourth Objective: The long-lasting effects of opiate withdrawal on Nurr1 and Pitx3 expression prompted us to investigate expression of other genes and proteins that are involved in the regulation of DA function, some of which represent putative targets of Nurr1 and Pitx3. For that, rats were exposed to acute and chronic morphine administration as well as to morphine withdrawal and analized: i) the expression of dopamine transporter (Dat)-DAT, vesicular monoamine transporter 2 (Vmat2)-VMAT2, dopamine receptor 2 (Drd2)-DRD2 and DRD1 in VTA/NAc(shell), dysfunction of which is causally linked to addiction; ii) the co-localization of Nurr1 and/or Pitx3 with TH-positive neurons in the VTA as well as the percentage of DA neurons expressing Nurr1 and Pitx3; and iii) the possible correlation between Nurr1/Pitx3 expression and DA markers levels in the VTA and/or NAc(shell). 5. Fifth Objective: There is increasing evidence that drugs of abuse produce alterations in CNS immunology. Thus, it has been proposed that astrocytes contribute to the synaptic plasticity during the development of drug addiction by the synthesis and release of substances, such as cytokines. The present study was focused on: i) identifying whether the expression of pleiotrophin (PTN), midkine (MK), receptor protein tyrosine phosphatase β/ζ (RPTPβ/ζ) and their intracellular signaling pathways are altered in association with acute and chronic morphine exposure as well as with morphine withdrawal in the VTA and NAc; ii) the possible activation of astrocytes; iii) identify those cell subpopulations that produced and secreted PTN and/or MK and those that expressed RPTPβ/ζ in response to morphine administration or morphine withdrawal. The conclusions from the present work are: 1. Present work provides evidence that GCs are critically involved in FosB/ΔFosB accumulation in the brain stress system after chronic morphine exposure, which might result in lasting changes of gene expression pattern in stress-related areas. 2. Although no significant changes of miR-133b levels are detected in the VTA, a role for Ago2 and specific miRs is hypothesized in regulating TH mRNA stability and/or translation in response to chronic morphine administration and naloxone-induced morphine withdrawal. Moreover, morphine dependence and withdrawal are associated with consistent alteration of transcription factors involved in the maintenance of dopaminergic neurons in the mesolimbic drug-reward pathway. 3. Morphine dependence and withdrawal are associated with consistent alteration of most of the DA markers (DAT, VMAT2, DRD2) in the mesolimbic drug-reward pathway which correlated with alteration of transcription factors involved in the maintenance of dopaminergic neurons (Nurr1 and Pitx3). Moeover, the correlations between DA markers and Nurr1/Pitx3 add evidence onto previous results. 4. Because of the glial activation in the VTA during acute and chronic morphine administration besides the enhancement in MK and PTN mRNAs, we propose a role for these cytokines in mediating, at least in part, the trophic adaptations that are observed during drug addiction.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UM/oai:www.tdx.cat:10803/327027 |
| Date | 12 November 2015 |
| Creators | García Pérez, Daniel |
| Contributors | Milanés Maquilón, María Victoria, Núñez Parra, Cristina, Universidad de Murcia. Departamento de Farmacología |
| Publisher | Universidad de Murcia |
| Source Sets | Universidad de Murcia |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | 330 p., application/pdf |
| Source | TDR (Tesis Doctorales en Red) |
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