Estudio de nuevas alteraciones moleculares relacionadas con los efectos sistémicos de las drogas de abuso en pez cebra

Resumen

La adicción producida por las drogas de abuso es un serio problema de salud pública que causa miles de muertes al año en todo el mundo. La morfina es el analgésico más usado en la clínica, pero su empleo tiene una serie de inconvenientes, como son los efectos secundarios que presenta, entre ellos destaca la elevada adicción que genera entre los pacientes que lo consumen. Por otro lado, la cocaína, ejemplo de droga de abuso con fines recreativos, es la segunda droga ilegal más consumida en España entre la población de entre 15 y 65 años, con una edad media de inicio de consumo muy temprana (21,7 años). Los efectos adictivos de la morfina y la cocaína se deben fundamentalmente al efecto que tienen sobre el sistema de recompensa, formado principalmente por la vía dopaminérgica mesolímbica. Este sistema es el encargado de modular los comportamientos relacionados con los estímulos de refuerzo. Los estímulos naturales (como la comida y el sexo) y las drogas de abuso comparten la misma base neurobiológica, además de presentar mecanismos comunes de plasticidad sináptica. Por tanto, la acción de las drogas sobre el sistema dopaminérgico es la responsable de los efectos adictivos que provocan. Debido a la importancia y al elevado consumo de morfina y cocaína a nivel mundial, y en España, es necesario abordar un estudio más detallado acerca de la acción de estos compuestos. Esto permitirá en un futuro poder entender mejor los efectos adictivos de estas sustancias y establecer un tratamiento eficaz. El pez cebra es un organismo modelo consolidado en el estudio de la Biología del Desarrollo, así como en el ámbito de la Biomedicina y de la Ecotoxicología, ya que presenta diversas ventajas con respecto a otros modelos. Por un lado, los huevos y los embriones son transparentes y su desarrollo es externo, lo que permite realizar un seguimiento in vivo a lo largo de la etapa embrionaria. Por otro lado, existe un elevado grado de conservación en los circuitos neuronales con respecto a mamíferos. De hecho, su sistema dopaminérgico ha sido estudiado tanto a nivel anatómico como morfológico y genético (Mahler et al., 2010; Schweitzer et al., 2012; Parker et al., 2013), lo que facilita el empleo de este modelo animal en la investigación de las drogas de abuso y la adicción. Además, tanto los embriones como los individuos adultos tienen la capacidad de incorporar sustancias disueltas en el medio, convirtiendo a este organismo en un modelo experimental muy interesante para estudiar el efecto sistémico de ciertos fármacos y drogas de abuso, como la morfina y la cocaína. Hasta el momento, la mayoría de los estudios realizados con drogas de abuso en modelos experimentales se han centrado en núcleos específicos del cerebro, y apenas se ha abordado el análisis del efecto de estos compuestos a nivel del organismo completo. Esto es debido al tamaño de los animales de los modelos utilizados, principalmente murinos. Por otra parte, los estudios in vitro con líneas celulares no son capaces de replicar muchos de los efectos in vivo, ya que no es posible mimetizar los complejos mecanismos regulatorios y la interacción entre diversos órganos y sistemas que tienen lugar en un ser vivo en su conjunto. En esta tesis doctoral quisimos abordar el estudio de los efectos moleculares de la exposición a morfina y a cocaína a nivel de metabolito, regulación transcripcional, proteica y epigenética en el pez cebra, tanto en embriones completos como en cerebro de ejemplares adultos, algo completamente novedoso hasta el momento. Para ello empleamos multitud de técnicas moleculares y bioquímicas como Western Blot, ELISA, PCR y qPCR, análisis bioinformáticos, así como estudios transcriptómicos, metabolómicos y proteómicos. Todos nuestros resultados se pueden resumir en que la morfina y la cocaína inducen alteraciones a nivel sistémico en embriones de pez cebra, afectando a distintos niveles de la información biológica, como es el transcriptoma, proteoma, metaboloma y epigenoma. Además, hemos demostrado que el efecto de estas drogas no es el mismo sobre embriones que sobre adultos, probablemente debido a la inmadurez de ciertos órganos y sistemas en los embriones, así como por haber utilizado tejidos concretos de adulto y no el organismo en su totalidad. Por tanto, los resultados obtenidos en embriones no son directamente extrapolables al individuo adulto. Finalmente, las alteraciones en el sistema de recompensa no sólo están relacionadas con la exposición a drogas, sino también pueden ser causa subyacente de otros trastornos neurobiológicos y del comportamiento en distintas especies animales.