UNIVERSITAT POMPEU FABRA Departament de Ciències Experimentals i de la Salut Laboratori de Neurofarmacologia TESIS DOCTORAL: Sistemas cannabinoide y purinérgico: posibles sustratos neurobiológicos de la drogadicción Memoria presentada por Guadalupe Soria Rodríguez Para optar al grado de doctor Barcelona 2006 Dipòsit legal: B.38441-2007 ISBN: 978-84-690-7827-3 Olga Valverde Granados, Profesora Titular de la Universitat Pompeu Fabra y Rafael Maldonado López, Catedrático de la Universitat Pompeu Fabra CERTIFICAN: Que la presente Tesis Doctoral titulada “ Sistemas cannabinoide y purinérgico: posibles sustratos neurobiológicos de la drogadicción” presentada por Guadalupe Soria Rodríguez, Licenciada en Biología, para optar al grado de Doctor por la Universitat Pompeu Fabra, ha sido realizada baj o su dirección y reúne todos los requisitos necesarios para ser juzgada. Y para que conste, y a efectos oportunos, firman el presente certificado a 9 de mayo de 2006. Olga Valverde Granados Rafael Maldonado López AGRADECIMIENTOS Esta tesis está dedidacada a todos los que habéis compartido este camino conmigo. A Olga y a Rafael, por darme la oportunidad de realizar esta tesis y apoyarme durante este tiempo. A mis compañeros de laboratorio, porque sois el mej or grupo con el que se puede trabajar. A mis amigos de Sant cugat, a Noe, a Laia y a Nerea, gracias por vuestra fuerza. A mis padres y a mis hermanas por todo su amor. A Iñigo por estos años a mi lado. A mi padres, a mis hermanas y a Íñigo ÍNDICE ABREVIATURAS INTRODUCCIÓN 1 1. ¿A qué llamamos adicción? 3 1.1. Uso, abuso y adicción 3 1.2. Hipótesis de la vulnerabilidad 5 1.3. Hipótesis de la automedicación 7 2. Sustratos neurobiológicos comunes de la adicción 9 2.1. Sistema dopaminérgico 9 2.2. Receptores de dopamina D2 11 2.3. Modulación del sistema dopaminérgico 14 3. Teorías de la adicción 17 3.1. Teoría del proceso oponente (Solomon y Corbit, 1974; Koob y cols., 1989) 17 3.2. Teoría motivacional de la adicción: neuroadaptación y alostasis (Koob y Le Moal, 1997) 18 3.3. Teoría de la sensibilización del incentivo (Robinson y Berridge, 1993) 20 4. Modelos animales de la adicción de drogas de abuso 23 4.1. Sensibilización de los efectos locomotores inducidos por las drogas 23 4.2. Condicionamiento espacial 24 4.3. Condicionamiento operante: autoadministración intravenosa 25 5.4.1 Adquisición 27 5.4.1 Mantenimiento 28 5.4.1 Razón progresiva 29 5.4.1 Extinción 30 5.4.1 Recaída 30 4.4. Autoestimulación intracraneal 32 4.5. Tolerancia a los efectos agudos producidos por las drogas 33 4.6. Síndrome de abstinencia físico 36 5. Sistema endocannabinoide 38 5.1. Cannabinoides endógenos 38 5.4.1 Biosíntesis y metabolismo de los endocannabinoides 38 5.2. Receptores cannabinoides 40 5.4.1 Ligandos exógenos de los receptores cannabinoides 42 5.4.1 Mecanismo de transducción de señales del receptor cannabinoide CB1 42 5.3. Funciones fisiológicas del sistema endocannabinoide 43 5.4.1 Los endocannabinoides como mensajeros retrógrados 45 5.4. Participación del sistema endocannabinoide en los circuitos de recompensa 46 5.4.1 Interacción entre los receptores cannabinoides y los receptores dopaminérgicos 47 5.4.1 Modulación endocannabinoide de la transmisión dopaminérgica 47 5.5. Participación del sistema endocannabinoide en las propiedades adictivas de diferentes drogas de abuso 49 5.4.1 Cannabinoides 49 5.4.1 Etanol 50 5.4.1 Opioides 51 5.4.1 Nicotina 53 5.4.1 Psicoestimulantes 54 6. Sistema purinérgico 55 6.1. Adenosina 56 5.4.1 Biosíntesis y metabolismo de la adenosina 57 6.2. Receptores de adenosina 58 5.4.1 Localización de los receptores de adenosina 59 6.3. Relevancia del receptor A2A en procesos de adicción 61 5.4.1 Interacción entre los receptores adenosina A2A y el sistema dopaminérgico 61 6.4. Interacción de los receptores A2A y las propiedades adictivas de las drogas de abuso 62 5.4.1 Etanol 63 5.4.1 Opioides 63 5.4.1 Psicoestimulantes 64 5.4.1 Cannabinoides 65 5.4.1 Nicotina 66 Hipótesis de trabajo 67 OBJETIVOS 69 Objetivos Generales 71 Objetivos específicos 71 RESULTADOS 73 Cocaína 75 Artículo 1: “ Soria y cols., 2005. Lack of CB1 cannabinoid receptor impairs cocaine self- administration. Neuropsychopharmacology. 30(9): 1670-80” 79 Artículo 2: “ Soria y cols., 2006. The Lack of A(2A) Adenosine Receptors Diminishes the Reinforcing Efficacy of Cocaine. Neuropsychopharmacology. 31(5): 978-987” 91 9-Tetrahidrocannabinol 103 Artículo 3: “ Soria y cols., 2004. Adenosine A2A receptors are involved in physical dependence and place conditioning induced by THC. European Journal of Neuroscience. 20 (8): 2203-2213” 105 Nicotina 119 Artículo 4: “ Castañé y cols., 2006. Attenuation of nicotine-induced rewarding effects in A2A knockout mice. Neuropharmacology (en prensa)” 121 Morfina 161 Artículo 5: “ Castañé y cols., Behavioral and biochemical opioid responses related to its addictive properties are attenuated in adenosine A2A receptor knockout mice. (En preparción)” 163 DISCUSIÓN 171 1. Participación del sistema endocannabinoide en las propiedades adictivas de la cocaína 174 2. Participación del sistema purinérgico en las propiedades adictivas de diferentes drogas de abuso: THC, cocaína, nicotina y morfina 180 3. Posibles mecanismos implicados en las acciones del sistema purinérgico en los procesos adictivos 187 CONCLUSIONES 193 REFERENCIAS 197 ANEXO 239 Artículo 6: Trigo y cols., 2006. “A reliable model of intravenous MDMA self- administration in naive mice. Psychopharmacology. 184(2):212-20” 241 ABREVIATURAS 5-HT serotonina 8− 8 ∆ THC ∆ −tetrahidrocannabinol THC ∆9-tetrahidrocannabinol ADP adenosina difosfato AMPc adenosina-5-aminofosfato cíclico ATP adenosina trifosfato CHA N-ciclohexiladenosina CREB proteína de unión a elementos de respuesta a AMPc CRF factor liberador de corticotropina DA dopamina DARPP-32 fosfoproteína reguladora de la dopamina de peso molecular 32 KDa DMPX 3,7-dimetil-1-propargilxantina DSE Supresión de la excitación inducida por despolarización DSI supresión inducida por despolarización ERK quinasa regulada por una señal extracelular FAAH hidrolasa de ácidos grasos GABA ácido γ-aminobutírico Glu glutamato HPA eje hipotálamo-hipofisario-adrenal ICSS autoestimulación intracraneal LTD depresión a largo plazo LTP potenciación a largo plazo MAGL lipasa de monoaclglicérdos MAP proteína activada por mitógenos MDMA 3,4-metilendioximetanfetamina mGlu receptor metabotrópico del glutamato mPFC corteza prefrontal medial mRNA ARN mensajero NAc núcleo accumbens nAChR receptores nicotínicos de la acetilcolina NE norepinefrina NECA 5´-N-etilcarboxiamida-adenosina PFC corteza prefrontal PKA proteína quinasa A PKA Proteína quinasa A rimonabant SR141716A SNC sistema nervioso central VTA área tegmental ventral Introducción 1 ¿A qué llamamos adicción? Adicción: (Del lat. Addictio, -onis). 1.f. Hábito de quien se dej a dominar por el uso de alguna o algunas drogas tóxicas, o por la afición desmedida a ciertos j uegos. 2.f. desus. Asignación, entrega, adhesión. (Real Academia de la lengua Española). 1.1 Uso, abuso y adicción Actualmente, el consumo de drogas es uno de los mayores problemas de salud pública que afectan a nuestra sociedad. De acuerdo con el Informe Mundial sobre Drogas de las Naciones Unidas para el 2004, 200 millones de personas (o el 5% de la población mundial con edades comprendidas entre 15 y 64 años) han consumido drogas ilícitas al menos una vez en los últimos 12 meses. Esta estimación no tiene en cuenta el número de personas que consumen de manera habitual alguna droga lícita (P.D.: según los criterios del DSMIV el 33% de la población que experimenta el consumo de tabaco desarrolla una adicción al mismo, mientras que en el caso del consumo de etanol el porcentaj e de sujetos que desarrolla una adicción se sitúa en torno al 12%). Todas Estimulantes tipo (De los las Cannabis anfetamina Cocaína Opiáceos cuales) drogas Heroína ilícitas Anfetamina Éxtásis Personas 200 169.9 26.2 7.9 13.7 15.9 10.6 (millones) % población 5.0% 4.0% 0.6% 0.2% 0.3% 0.4% 0.23% (edad entre 15 y 64) Tabla 1. Estimación de la prevalencia anual sobre el uso de drogas (2003/2004). UNODC, UE. La prevalencia anual es una medida del numero/ porcentaj e de gente que ha consumido alguna droga ilícita por lo menos una vez en los últimos 12 meses antes de la evaluación. A pesar del gran potencial adictivo de algunas drogas, no todas las personas que consumen o han consumido alguna droga se vuelven adictos (O´ Brien y Anthony, 2005). Este hecho revela que el uso de una droga no tiene porqué llevar necesariamente a un proceso de adicción. Así, atendiendo a la frecuencia, podemos clasificar el tipo de consumo de drogas en (1) ocasional, controlado o consumo social, (2) abusivo o 3 Introducción perj udicial y (3) drogodependencia o adicción de la droga. En efecto, el proceso de adicción empieza con un consumo ocasional que produce un refuerzo positivo agudo. En ocasiones se produce un cambio en el patrón de consumo y éste se convierte en compulsivo, iniciándose el proceso de drogodependencia y más tarde, la falta de la droga origina la abstinencia. Con frecuencia, tras el periodo de abstinencia se produce una recaída y la entrada en el proceso adictivo (Fig. 1). Refuerzo agudo/consumo social Uso compulsivo Dependencia Recaída Abstinencia ¿Recuperación? Figura 1. Estadíos de la drogodependencia (Modificado de Koob y Le Moal, 2005) La adicción, por tanto, es un trastorno crónico y recidivante de la conducta caracterizado por (1) la búsqueda y el consumo compulsivos de la droga, (2) pérdida de control para limitar el consumo, a pesar de las consecuencias negativas para el suj eto y (3) aparición de un estado emocional negativo (p.e.: disforia, irritabilidad, ansiedad) cuando el acceso a la droga está impedido (Koob y Le Moal, 1997). Actualmente, uno de los obj etivos más importantes de este campo de investigación es identificar los mecanismos neurobiológicos responsables de la transición desde el consumo ocasional de la droga al proceso adictivo.