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Ver el documento (formato PDF)   Goitia, Belén.  "Estudio de los mecanismos subyacentes a las alteraciones mediadas por cocaína y metilfenidato en el sistema tálamo-cortical de ratón. Rol de la serotonina en la modulación de la transmisión GABAérgica talámica"  (2015-03-17)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
Los efectos de la cocaína sobre la transmisión GABAérgica del sistema tálamocortical son similares a los previamente descritos para un conjunto de patologías psiquiátricas y neurológicas englobadas bajo el nombre de síndrome de disritmia tálamocortical, que presenta coherencia anormal entre bajas y altas frecuencias a nivel tálamocortical. Se cree que la presencia de bajas frecuencias en individuos despiertos puede subyacer un procesamiento sensorial anormal. La cocaína ejerce sus propiedades en parte por el aumento en los niveles sinápticos de dopamina (DA) en los circuitos tálamocorticales somatosensoriales, seguido por el aumento de norepinefrina (NE) y serotonina (5-HT), debido a la inhibición de los transportadores encargados de la recaptación de DA (DAT), NE (NET) y 5-HT (SERT). El metilfenidato (Ritalina ®, estimulante legal para tratar el Trastorno por Déficit de Atención con Hiperactividad) bloquea DAT y NET, pero no afecta el SERT. En este trabajo de tesis se plantea un estudio comparativo de ambos psicoestimulantes a fines de dilucidar los mecanismos responsables del fenómeno de disritmia tálamocortical asociado al consumo de cocaína. En primera instancia se vio que la administración de cocaína, ya sea aguda o sub-crónica, medió incrementos en la densidad de corriente a través de canales de calcio de tipo T en las neuronas del núcleo Ventrobasal del tálamo y aumentó la frecuencia de miniaturas de GABA desde las terminales del núcleo reticular talámico, lo que sugiere anormalidades en la transmisión GABAérgica talámica. En comparación, el metilfenidato mostró efectos mucho más sutiles, lo que lleva a asociar las diferencias con la modulación serotoninérgica de la sinapsis inhibitoria entre el núcleo reticular del tálamo y el núcleo Ventrobasal, mediada por cocaína pero no por metilfenidato. A continuación, para poner a prueba dicha hipótesis, se realizaron experimentos de electrofisiología con rodajas obtenidas de animales naïve y se intentó emular los resultados de cocaína mediante la aplicación de 5-HT. Si bien este objetivo se logró, se encontró que los efectos de esta monoamina sobre la sinapsis GABAérgica en estudio siguen un curso temporal que indica que los receptores de 5-HT pueden sufrir un proceso de internalización. En conjunto los resultados obtenidos podrían contribuir a explicar la dinámica aberrante en la actividad tálamocortical de ratones tratados con cocaína, similar al síndrome de disritmia tálamocortical descrito en humanos. Las diferencias entre la cocaína y el metilfenidato a nivel tálamocortical parecen sugerir la existencia de mecanismos de homeostasis sináptica por los cuales la neurotransmisión GABAérgica desde el núcleo reticular del tálamo y las conductancias de calcio de las neuronas postsinápticas del núcleo Ventrobasal responderían aumentando la liberación espontánea de GABA y la densidad de corriente de calcio tipo T postsináptica tras el aumento transitorio de la 5-HT mediado por cocaína.

Abstract:
The effects of cocaine on thalamic GABAergic transmission resemble those described in several psychiatric and neurological pathologies included in the thalamocortical dysrhythmia syndrome, characterized by an anomalous coherence between high and low EEG frequencies. The presence of low frequencies in awake individuals is thought to cause aberrant processing of sensitive inputs. The known effects of cocaine are mainly achieved through the increase in synaptic levels of dopamine (DA), norepinephrine (NE) and serotonin (5-HT), caused by the inhibition of the uptake by their respective transporters (DAT, NET and SERT). Methylphenidate (Ritalin ®, a drug widely prescribed for the treatment of Attention Deficit and Hyperactivity Disorder) blocks DAT and NET, but not SERT. These studies compare the two psychostimulants with a view to unraveling the mechanisms that underlie the thalamocortical dysrythmia syndrome associated with cocaine use. Firstly, we found that cocaine administration, either acute or sub-chronic, led to an increase in the calcium current through T-type calcium channels in thalamic Ventrobasal neurons and to an increase in the frequency of GABAergic miniature inhibitory postsynaptic currents (mIPSCs), revealing an alteration in thalamic GABAergic transmission. Comparatively, the effects of methylphenidate are subtle, suggesting the existence of a cocaine-mediated serotonergic modulation of the inhibitory synapse between the thalamic reticular nucleus and the Ventrobasal nucleus. To test this hypothesis we tried to reproduce the results obtained previously with cocaine-treated animals in brain slices from naïve mice through the incubation and puffaplication of 5-HT. Our results show that even though 5-HT can mimic the effects of cocaine in the thalamus, it follows a time course consistent with an internalization process of 5-HT receptors. Taken together, the results here presented might help explain the aberrant dynamics in the thalamocortical activity seen in mice treated with cocaine, similar to the thalamocortical dysrhythmia syndrome described in humans. The differences found between cocaine and methylphenidate suggest the existence of homeostatic mechanisms through which GABAergic transmission from the thalamic reticular nucleus and T-type calcium currents in postsynaptic Ventrobasal neurons are enhanced due to the transient increase in 5-HT levels induced by cocaine.

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Registro:
Título : Estudio de los mecanismos subyacentes a las alteraciones mediadas por cocaína y metilfenidato en el sistema tálamo-cortical de ratón. Rol de la serotonina en la modulación de la transmisión GABAérgica talámica     =    Mechanisms underlying alterations mediated by cocaine and methylphenidate on the mouse thalamocortical system. Role of serotonin in the modulation of thalamic GABAergic transmission
Autor : Goitia, Belén
Director : Urbano Suárez, Francisco José
Director Asistente : Bisagno, Verónica
Consejero : Szczupak, Lidia
Jurados : Szczupak, Lidia  ; Marín-Burgin, Antonia  ; Calvo, Daniel J.
Año : 2015-03-17
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Departamento de Fisiología y Biología Molecular y Celular
Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (IFIBYNE)
Instituto de Investigaciones Farmacológicas (ININFA)
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_5762_Goitia
Idioma : Español
Area Temática : Biología / Neurociencias
Biología / Fisiología Animal
Biología / Fisiología Humana
Palabras claves : SISTEMA TALAMOCORTICAL; COCAINA; GABA; METILFENIDATO; SEROTONINA; THALAMOCORTICAL SYSTEM; COCAINE; GABA; METHYLPHENIDATE; SEROTONIN
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