Influence of social stress on the rewarding effects of cocaine

Les relacions socials són un procés crucial en el desenvolupament de l’ésser humà, i en altres espècies socials que viuen en jerarquies socials complexes. L’entorn i l’ambient en el qual es desenvolupa un individu és fonamental, ja que tindrà un gran impacte sobre el seu benestar, el manteniment de la salut i la seua supervivència (Kessler i cols., 2010). La resposta a l'estrés és un factor clau en el manteniment de l'homeòstasi i la salut de l'individu. Aquesta dependrà de la interacció amb l’entorn i l’activitat de certs sistemes regulatoris de l’organisme, com són el sistema nerviós simpàtic i l’eix hipotàlem-hipofisari-adrenal (HPA) (Stratakis i Chrousos, 1995). Diferents tipus d'estrés (psicològic o físic) poden provocar patrons de comportament i respostes fisiològiques qualitativament diferents. En els últims anys, s'han començat a realitzar estudis centrats en la comprensió del fenomen de l'estrés psicològic o social, així com de les seves conseqüències (per exemple, Miczek i cols., 2008; Rodríguez-Arias i cols., 2013). Avui dia, totes les persones experimentem estrés social diàriament en els diferents entorns per on ens movem, produint conseqüències psicològiques i comportamentals negatives, tant immediates com a llarg termini. Podem destacar l’estrés entre els principals factors de risc implicats en el consum de substàncies. Aquest, no només té un paper fonamental en la recaiguda al consum de les drogues (Koob, 2010; Koob i Volkow, 2010), sinó que també, a l'inici, l'escalada i al manteniment del patró de consum (Sinha, 2008; Koob, 2010; Logrip i cols. , 2011; Sinha i cols., 2011; Logrip et al., 2012; Rodríguez-Arias i cols., 2013). Donada l'estreta relació entre els sistemes cerebrals implicats en l'addicció i l'estrés, els estressors ambientals poden provocar canvis a llarg termini en la funcionalitat del sistema cerebral de recompensa, afavorint fenòmens com el de la recaiguda. L’activació del sistema d’estrés sembla un element crucial en l’estat emocional negatiu produït per la dependència i pot conduir a la cerca de la substància a través del reforç negatiu (Koob, 2010). Destacar l'alta prevalença del consum de cocaïna arreu del món, sent la segona droga il•legal més consumida a Europa després del cànnabis, i el psicoestimulant més consumit, tant és així que suposa un problema de salut dins l'àmbit de les drogodependències amb greus conseqüències socials i econòmiques (EMCDDA., 2016). Es tracta d'un problema que no només afecta als drogodependents, sinó al seu entorn tant familiar com social. El coneixement de les bases neurobiològiques de l'addicció permet millorar les estratègies de prevenció i tractament. En canvi, raons ètiques impedeixen dur a terme molts d'aquests estudis en éssers humans. Per tant, és important utilitzar models animals, els quals ens permeten un major grau de control experimental. Els estudis sobre estrés en models animals avaluen les conseqüències neurobiològiques i fisiològiques a curt o mitjà termini, i pocs d'ells es centren en les conseqüències a llarg termini, així com en la influència d’aquestes neuroadaptacions en el posterior consum de drogues (Burke i Miczek, 2014). Els estressors emocionals i socials són els principals activadors de la resposta d'estrés en els éssers humans, la qual cosa explica la importància translacional d’investigar aquests aspectes en animals. En els procediments amb animals, l'estrés per derrota social és un model naturalista que implica un encontre agonístic entre congèneres, el qual representa un factor d'estrés de validesa ecològica i etològica en ratolins (Tornatzky i Miczek, 1993). En rosegadors, després d'haver sigut vençuts (amb aquest paradigma d’estrés per derrota social), s’han observat canvis profunds a nivell fisiològic i de comportament (de Groot i cols., 1999; Lumley i cols., 1999; Keeney i cols., 2001; Griebel i cols., 2002; García-Pardo i cols., 2015). A més a més, s'ha demostrat en repetides ocasions, que l'exposició a diferents procediments de derrota social augmenta els efectes reforçants de diferents tipus de drogues psicoestimulants, com la cocaïna i l'amfetamina, utilitzant principalment el paradigma de l’autoadministració intravenosa (AA) (Miczek i cols., 2008; Neisewander i cols., 2012). La majoria dels estudis es centren en l'edat adulta, mentre que l'efecte de la derrota amb adolescents no està tant estudiada (Burke i cols., 2011). L'adolescència és un període de vulnerabilitat per al consum de drogues, com a conseqüència de la manca de maduració cerebral (Rodríguez-Arias i Aguilar, 2012). El consum de drogues i l'exposició a diferents condicions ambientals negatives són especialment nocives en aquesta etapa de la vida. Com s'ha comentat anteriorment, la majoria dels estudis que avaluen els efectes de l'estrés social sobre els efectes reforçants de la cocaïna han emprat el procediment de l’AA. Cal recordar que les claus ambientals són un factor a destacar tant en l’ús com en la recaiguda del consum. El paradigma destacat, i no menys important, per a mesurar el poder de les claus ambientals associades al reforç de les drogues és el condicionament de preferència de lloc (CPL) (Aguilar i cols., 2013). Aquest model ha sigut poc utilitzat en els estudis d’estrés social, raó per la qual serà un dels paradigmes centrals d’aquest treball (McLaughlin i cols., 2006). La AA junt amb el CPL són els models animals que millor representen el procés addictiu en animals, ja que podem mesurar la motivació conjuntament amb la rellevància de les claus ambientals. El principal objectiu d’aquesta tesi doctoral serà determinar la influència de l’estrés social (a curt i llarg termini) sobre els efectes gratificants de la cocaïna, i millorar el coneixement dels substrats neurobiològics d’aquests efectes. Per aquesta raó, el primer que es va estudiar fou l'efecte de l'estrés, utilitzant la derrota social aguda (DSA) sobre els efectes reforçants de la cocaïna utilitzant el procediment del CPL. També avaluarem si l'efecte de la DSA seria diferent si l’experiència de l’encontre agonístic es produïa durant l'adolescència o en l'edat adulta. A continuació, es van estudiar els efectes a llarg termini de l'experiència de l'estrés per derrota social repetida (DSR) durant l'adolescència sobre els efectes reforçants de la cocaïna, utilitzant els procediments de l’AA i el CPP. A més a més, també vam avaluar els efectes a llarg termini de la DSR en períodes d’edat distints. Un cop caracteritzats els efectes de la derrota social, DSA i DSR, sobre els efectes gratificants de la cocaïna, ens vam centrar en la detecció de factors de vulnerabilitat que podrien estar influint en aquests efectes. En un estudi realitzat a la Universitat de Tufts (EE.UU), es va determinar la influència d'un tret de la personalitat, com és la impulsivitat. Aquest estudi es va realitzar al Departament de Psicologia durant el període de 6 mesos, en una estada d’investigació, en el prestigiós laboratori dirigit pel professor K. A. Miczek. A més, durant aquest període es va analitzar la influència del factor alliberador de corticotropina (CRF) en la resposta a l'estrés i la seva influència en la cerca de la cocaïna després d'un període d'abstinència forçada. Seguidament, en un altre estudi es van avaluar les diferències genètiques en la conducta agressiva, i com l'experiència podia modificar la resposta agonística, en funció de la soca dels ratolins. En l'etapa final d'aquest treball, vam tractar de desvetllar alguns dels possibles mecanismes subjacents als efectes de la derrota social sobre la recompensa de la cocaïna. En primer lloc, es va determinar la rellevància de la neurotransmissió dopaminèrgica (DA) en els efectes a llarg termini de la DSR, sobre la inducció dels efectes reforçants de la cocaïna. Utilitzarem eines farmacològiques, així com l’anàlisi dels nivells dels receptors D1R i D2R, en l'escorça cerebral i l'hipocamp. Una vegada determinants els seus nivells, en un segon estudi, ens vam focalitzar en com la DSR modifica el control sobre la via DA. Per aquesta raó, es van avaluar factors dopaminèrgics de transcripció com el Nurr i el Pitx3, i la importància del factor neurotròfic derivat del cervell (BDNF), els quals poden modificar la funció de les neurones de DA. Tot seguit, i com a segon mecanisme, vam tractar d'ampliar el coneixement sobre la implicació dels canvis epigenètics que la derrota social indueix, i com aquests es relacionen amb l’increment de la recompensa a la cocaïna. Després de mesurar els canvis que la RSD va induir en l'acetilació d'histones, es van analitzar els efectes dels inhibidors dels enzims HDAC i HAT, els quals es van administrar abans de la RSD. En els últims anys, molts estudis han associat el procés neuroinflamatori amb la base dels trastorns mentals, com són la depressió o l'esquizofrènia. No obstant això, pocs coneixements es tenen sobre el procés neuroinflamatori en resposta a l'estrés. Com a estudi pioner en aquesta àrea d’investigació, es va avaluar com l'exposició durant l'adolescència a RSD altera la barrera hematoencefàlica (BBB), la qual es veu afectada per les respostes neuroinflamatòries. En general, els nostres resultats augmenten els coneixements dels efectes de la derrota social sobre els efectes reforçants de la cocaïna. Els efectes de l’estrés sobre el CPL induït per cocaïna varien depenent del procediment utilitzat (DSA o DSR) i de l'edat dels animals quan l’experimenten. No obstant això, la DSR incrementa els efectes gratificants de la cocaïna, independentment de les edats. Aquests efectes poden ser modulats per la genètica, la qual pot influir en la resposta a la derrota, i també pels trets de personalitat, com és el cas de la impulsivitat. Hem ampliat el coneixement sobre la funció de la neurotransmissió DA en els efectes reforçants de la cocaïna induïts per estrés. On els receptors D1R i D2R estan involucrats en aquests efectes, encara que el D1R té una implicació major. La derrota social també modifica els factors de transcripció que regulen l'expressió del gen de la DA, destacant l'adolescència com un període sensible. L’alteració de la neurotransmissió DA pot modular l'augment de l'expressió del BDNF via ERK/CREB, la qual al mateix temps pot produir canvis neoplàstics en àrees del cervell relacionades amb la recompensa. Tanmateix, els nostres resultats mostren per primera vegada en aquesta àrea que ratolins exposats a DSR en l'adolescència sofreixen canvis significatius en l'estructura de la BHE, la qual cosa indica que la derrota social augmenta la permeabilitat de la BHE, probablement mitjançant d'alteració en les proteïnes estructurals. Tot seguit, utilitzant el procediment de la DSR, vam posar de manifest per primera vegada que els canvis epigenètics induïts per l'estrés social s'associen amb un increment dels efectes gratificants dels psicoestimulants, restaurant al mateix temps el paradigma del CPL amb una dosi llindar de la cocaïna, la qual podria ser bloquejada per la inhibició de l’enzim HAT. Per concloure, els avanços en el coneixement dels substrats neurobiològics implicats en els resultats que l’estrés social indueix sobre els efectes gratificants de la cocaïna, poden contribuir al desenvolupament d'estratègies farmacològiques i conductuals per al tractament de l'addicció a les drogues.