Efectos de la cocaína y del tolueno sobre la neurogénesis en el hipocampo de rata

Abstract

En el presente proyecto se estudió el efecto de dos drogas adictivas, el tolueno y la cocaína, sobre la neurogénesis hipocámpica. Los experimentos diseñados para ambas drogas, abordaron el estudio de la neurogénesis, a través de la medida de proliferación, supervivencia, diferenciación y migración. Además se analizó el efecto ultraestructural que ambas drogas causan sobre el giro dentado. De forma más exhaustiva, se estudió el efecto producido por una administración crónica del tolueno, durante el desarrollo del animal. Por último, se estudiaron los efectos de este tratamiento sobre la memoria y el aprendizaje. En los experimentos con cocaína, se estudió el efecto sobre la proliferación, supervivencia y maduración, tras una exposición a corto plazo (8 días) y largo plazo (24 días) a la cocaína. Para ello, se realizó un experimento de proliferación, en el que se determinó que tanto a los 8 días como a los 24 días de tratamiento, se producía una reducción de la tasa de proliferación celular. En el segundo experimento, se determinó que la exposición crónica a la cocaína no alteraba la supervivencia de las nuevas células generadas. En el tercer experimento, se observó que el tratamiento con cocaína no afectaba la amplitud de las arborizaciones dendríticas, ni modificaba el desarrollo neuronal. Mediante el uso del microscopio electrónico, se observó que no existían cambios en las diferentes características analizadas, relativas a la ultraestructura de los botones sinápticos de la proyección de las fibras musgosas del CA3 provenientes del giro dentado hipocámpico. Los experimentos con tolueno se realizaron bajo dos protocolos de administración diferentes. En el primero, los animales inhalaron tolueno durante 24 días, mientras que en el segundo se estudió el efecto de una exposición crónica al tolueno durante 72 días y los efectos en sus crías, que fueron expuestas al tolueno durante su gestación y en la etapa postnatal temprana mediante la leche materna. De estos experimentos con tolueno, se pudo concluir que el solvente induce estrés oxidativo en el cerebro del animal, que a su vez produce un aumento de la muerte celular, y como respuesta, se produce un aumento de la supervivencia celular, de la maduración, una activación de la microglía, y una astrogliosis reactiva. Además, el análisis de la ultraestructura del giro dentado de los animales expuestos al tolueno, mostró la desorganización de la capa granular, la modificación de la morfología de las células granulares, y variaciones en su tamaño. Aunque no se encontraron diferencias en los nichos neurogénicos entre animales control y los tratados con tolueno. Como complemento a los análisis hechos, se realizaron estudios de conducta, para el experimento de exposición al tolueno durante 72 días. Estos estudios mostraron que no se producía una hiperactivación en la actividad locomotora, tanto de las madres como de las crías expuestas al tolueno. Además, se realizaron pruebas de reconocimiento de lugar y de objetos, que mostraron resultados diferentes para las madres y las crías. Las ratas madres, expuestas al tolueno durante su etapa adulta,no mostraron diferencias estadísticamente significativas, por lo que se puede concluir que no vieron afectadas sus capacidades cognitivas ni de percepción. En cambio, en las crías expuestas al solvente durante su desarrollo, si que se vieron afectadas ambas capacidades. En conclusión, la cocaína y el tolueno, bajo estos modelos de exposición y dosificación empleados, tienen efectos evidentes sobre la neurogénesis en el hipocampo, aunque será necesario seguir investigando, para conocer con mayor detalle los efectos de ambas drogas sobre la neurogénesis y el hipocampo.

Recent observations indicate that drugs of abuse, including alcohol and opiates, impair adult neurogenesis in the hippocampus. The purpose of this work was studying the impact of cocaine and toluene treatment on cell proliferation, survival and maturation in rats. Furthermore the ultrastructural effects caused by these two drugs have also been analyzed in the dentate gyrus. And finally the behavioural study of the effect of a chronic administration of toluene. The studies with cocaine focused on the effect of treatments following shortterm (8-day) and long-term (24-day) exposure. With this drug one concluded that both short- and long-term cocaine exposures significantly reduced cell proliferation in the dentate gyrus (DG) of the hippocampus, but the survival, the maturation and the ultrastructural of the dentate gyrus was not affected by this drug. In register with this finding, cocaine chronic exposure did not increase the number of apoptotic cells, so this drug did not alter the cell death. Moreover, cocaine did not produce significant morphological alterations of the mossy fiber projection system to “stratum lucidum” in the CA3 area of the hippocampus. On the other hand, two experiments were carried out with toluene. In the first one the toluene was administered for 24 days and, in the second one, the drug was inhaled by adult rats for 72 days and by their pups during their development and postnatal early stage. In the study of toluene for 24 days an increase in the cell survival and in maturation was observed in treated rats. And in comparison with these in the experiment for 72 days a decrease on cell survival was observed in pups but not in the adult rats, and in concordance with these the cell differentiation was affected by toluene. In addition to this, the length of the dendritic arborization was increased in the brain of the animals treated with toluene, in both, pups and adult rats. With these experiments we can conclude that the toluene induces oxidative stress in the brain of the treated animals, and this stress produces an increase in the cell death and as result of this an activation of the cells of astroglia and microglia takes place. In addition, the ultrastructural analyses using an electron microscopy showed a disorganization of the granular layer of the dentate gyrus of the animals treated with toluene, and an alteration was observed in the morphology of the granular cells and variability in the shape of these cells. Basing on the results of the behaviour experiments, it can be concluded that the animals treated with toluene were showing hyperactivity, and their results in the objects and place recognition test were worse than the ones obtained by the control rats in pups, and no effect was observed in the adult rats. To sum up, cocaine and toluene, under these specific treatments, affect the neurogenesis of the hippocampus, but it would be necessary to r carry out further experiments with these drugs to know the effects on the hippocampal neurogenesis better.