Efecto de la inhibición de los canales iónicos HCN en la liberación de dopamina inducida por etanol

Abstract

El sistema mesocorticolímbico es un circuito neuronal que juega un rol fundamental en el refuerzo de comportamientos relacionados con la supervivencia, como la alimentación o la actividad sexual. Este sistema está conformado por diversas estructuras cerebrales, entre las que destaca el área tegmental ventral (VTA) y el núcleo accumbens (NAc). Durante la realización de las actividades antes mencionadas o el consumo de drogas como el alcohol, neuronas dopaminérgicas del VTA liberan dopamina al NAc, lo que se traduce en efectos placenteros. Las neuronas dopaminérgicas del VTA presentan una actividad espontánea, regulada por una corriente catiónica (Na+, K+) denominada Ih. Esta corriente es activada por la hiperpolarización neuronal y volviendo el potencial de membrana a valores positivos, cercanos al potencial de activación, permitiendo el disparo continuo de las neuronas. La corriente Ih es mediada por los canales HCN (hyperpolarization-activated cyclic nucleotidegated), observándose un aumento en su actividad en presencia de etanol. El canal HCN presenta cuatro isoformas, destacando HCN2 en el VTA y HCN4 en el nodo sinusal del corazón, por lo que el bloqueo selectivo del canal HCN2 podría constituir una nueva estrategia farmacológica para el tratamiento del alcoholismo. En consecuencia, en esta memoria se estudió el efecto del bloqueo farmacológico de los canales HCN2 en la liberación de dopamina inducida por etanol en el NAc de ratas mediante microdiálisis invivo y HPLC-detección electroquímica. Para ello, se evaluó el efecto de tres bloqueadores HCN; ZD7288, no selectivo; MEL55A, moderadamente selectivo por HCN2 y 4e, selectivo por HCN2, en tres dosis equimolares. El vehículo o los fármacos fueron administrados directamente en el ventrículo cerebral, y luego se administró etanol (1 g/kg) por vía intraperitoneal, mientras se monitorearon los niveles de dopamina en el NAc. Los resultados mostraron que los tres bloqueadores redujeron el aumento en la liberación de dopamina inducido por etanol en el NAc de modo dosis-dependiente, siendo el efecto de MEL55A y 4e más marcado que el de ZD7288. Estos resultados indican que esta alternativa podría ser útil para evitar los efectos hedónicos del consumo de etanol.

The mesocorticolimbic system is a neural circuit that participates in the reinforcement of behaviors related to survival, such as feeding or sexual activity. This system is composed of various brain structures, among which the ventral tegmental area (VTA) and the nucleus accumbens (NAc). During activities such as eating, sexual activity, or the use of addictive substances, the VTA releases dopamine into the NAc, resulting in a pleasurable sensation. Dopaminergic neurons in the VTA, display spontaneous activity resembling a pacemaker. This activity is controlled by a cationic current composed of sodium (Na+) and potassium (K+) ions, known as the Ih current. Hyperpolarization activates this current, causing the membrane potential to approach positive values, which are close to the activation potential of calcium channels. This enables continuous neuronal firing. This current is mediated by the activity of HCN (hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated) channels, with an increase in their activity observed in the presence of ethanol. The HCN channel has four isoforms, with HCN2 being prevalent in the VTA and HCN4 found in the sinoatrial node of the heart, which is why selective blockade of the HCN2 channel could constitute a new pharmacological strategy for the treatment of alcoholism. In this study, a selective blocker of the HCN2 channel (4e) was synthesized, and its identity was subsequently confirmed via 1H-NMR. Next, we investigated how blocking HCN2 channels pharmacologically affects ethanol-induced dopamine release in the NAc of rats using in vivo microdialysis and HPLC with electrochemical detection. For this purpose, the effect of three blockers: ZD7288, nonselective; MEL55A, moderately selective for HCN2; and 4e, selective for HCN2 - at three equimolar doses was evaluated. The vehicle or drugs were individually administered via stereotaxic surgery into the cerebral ventricle, while ethanol (1 g/kg) was administered intraperitoneally. At the same time, dopamine levels in the NAc were monitored. The results showed that all three blockers were able to decrease the ethanol-induced increase in dopamine release in the NAc in a dose-dependent manner, with the effect of MEL55A and 4e being more pronounced than that of ZD7288. These results indicate that this alternative could be useful in preventing the hedonic effects of ethanol consumption.