Participación del receptor de glicina α1 en el circuito cerebral de recompensa como posible blanco terapéutico contra el alcoholismo

Abstract

A pesar de que se reconoce la importancia de la dependencia al alcohol sobre la salud humana, los mecanismos por los cuales el alcohol ejerce sus efectos en el sistema nervioso central y particularmente en el circuito de la recompensa cerebral (CRC) se conocen muy poco. Este circuito se ubica en la región mesocorticolimbica y se encuentra principalmente formado por los centros neuronales del Area Tegmental Ventral (VTA), Núcleo Accumbens (nAc) y la Corteza Prefrontal (PFC). Las drogas de abuso, dentro de ellas el alcohol, actúan sobre el CRC aumentando los niveles de dopamina, el neurotransmisor asociado al placer. Recientemente se ha propuesto que los receptores de glicina (GlyR) podrían participar en la regulación de este circuito. Estudios recientes en nAc, PFC y VTA han reportado la presencia de GlyR en estas regiones. Sin embargo, la identidad de los GlyR y su sensibilidad a etanol es desconocida. Actualmente es posible identificar los distintos GlyR gracias a la especifica sensibilidad de cada configuración de subunides frente a glicina, picrotoxina (PTX), anestésicos generales, GTP-γ-S y etanol, entre otros moduladores ortoestéricos o alostéricos. Así, comprender las propiedades de los GlyR en el CRC es de interés científico ya que puede contribuir a explicar los efectos recompensantes del etanol. Los objetivos de este estudio fueron: 1) Caracterizar las propiedades de los GlyR presentes en dos regiones importantes del CRC, PFC y VTA, utilizando los modelos de animal ratones Wild Type (WT), Knock In alfa 1 (KIα1), Knock Out alfa 2 (KOα2) y Knock In alfa 2 (KIα2); 2) Evaluar el rol de la sobrexpresión de la subunidad GlyRα1WT en el nAc de ratones KIα1, un modelo de ratón que presenta un fenotipo bebedor, sobre el comportamiento de consumo de alcohol; finalmente 3) Evaluar el rol de la sobrexpresión de la subunidad GlyRα1KI en las D1 MSNs (de sus siglas en ingles Medium Spiny Neurons; Neuronas espinosas medianas tipo D1) del nAc, en un modelo de ratón con receptores WT, sobre el consumo de alcohol. Los resultados muestran que GlyR presentes en la PFC corresponden a α2 y α3β, insensibles a la potenciación por etanol o por GTP-γ-S. Por otro lado, en VTA receptores homoméricos α1 y α1β predominan, ambos muy sensibles a concentraciones bajas de etanol (10 mM). Estos resultados aportan información importante para identificar los GlyR en el CRC y el posible rol que ejercen sobre el comportamiento frente al consumo de alcohol. Sobrexpresión de la subunidad GlyRα1WT en el nAc de ratones KIα1, usando sobrexpresión con un AAV, produjo una disminución en el consumo de alcohol, en comparación con los ratones inyectados con el virus control vacío. No se encontraron diferencias en el consumo de alcohol en los ratones WT que sobrexpresaron la subunidad GlyRα1KI en D1 MSNs del nAc. Estos hallazgos apoyan la existencia de un rol protector al consumo de alcohol que cumplen los receptores de glicina especialmente los expresados en el nAc

Despite its importance in human health, the mechanisms of action of alcohol in the central nervous system, particularly in the brain reward circuit (BRC) are not fully understood. This circuit is found in the mesocorticolimbic brain regions and is composed by the brain nuclei of the Ventral Tegmental Area (VTA), Accumbens Nucleus (nAc), and Prefrontal Cortex (PFC). Several drugs of abuse, including ethanol, act in the BRC increasing the levels of dopamine, the neurotransmitter associated to reward and pleasure. It has recently been proposed that glycine receptors (GlyR) might also participate in the regulation of this circuit. However, the actual nature of these GlyR and whether they are sensitive to ethanol is unknown. Recent studies in mesolimbic regions, such as the PFC, VTA and nAc, have reported the presence of GlyRs of an undetermined subunit composition. At the present, it is possible to identify GlyRs based on their sensitivity to glycine (Gly), picrotoxin (PTX), general anesthetics, GTP-γ-S, and ethanol (EtOH), among others. Therefore, it is important to understand the properties of these GlyRs in the limbic network because their presence might contribute to the rewarding effects of EtOH. The aims of this study were: 1) to characterize GlyRs properties in two regions of the reward circuit: the PFC and VTA, and compare the results to those in nAc, using Wild Type (WT), Knock In alpha 1 (KIα1), Knock Out alpha 2 (KOα2) mice and Knock In alpha 2 (KIα2); 2) Evaluate the role of the GlyRα1WT subunit overexpression in the nAc of KIα1 mice, a high drinking phenotype mice model, over its drinking behavior; and 3) Evaluate the role of the GlyRα1KI subunit overexpression in the nAc D1 MSNs over its drinking behavior. Based on these results, we postulate that GlyRs present in PFC are composed mainly of α2 and α3β subunits that are not potentiated by EtOH or GTP-γ-S. In VTA neurons, on the other hand, homomeric α1 and α1β, which are highly sensitive to low EtOH concentrations (10mM), seem to predominate. These findings provide important data to identify GlyRs in the mesolimbic system and their possible role in alcohol behaviors. The overexpression of GlyRα1WT subunit in the KIα1 mice nAc using an AAV lead to a reduction of ethanol intake, in comparison with KIα1 mice injected with the control empty vector. No differences were found in the overexpression GlyRα1KI subunit in nAc D1 MSNs (Medium Spiny Neurons) of WT mice. These data support the idea that GlyR’s expressed in nAc play an important role in controlling ethanol consumption