Influence of social stress on the rewarding effects of cocaine
NAGIOS: RODERIC FUNCIONANDO

Influence of social stress on the rewarding effects of cocaine

DSpace Repository

Influence of social stress on the rewarding effects of cocaine

Show simple item record

dc.contributor.advisor Rodríguez Arias, Marta
dc.contributor.advisor Miñarro López, José
dc.contributor.author Montagud Romero, Sandra
dc.contributor.other Màster en Investigació, Tractament i Patologies associades en Drogodependències es_ES
dc.date.accessioned 2017-01-09T11:53:34Z
dc.date.available 2017-02-09T05:45:05Z
dc.date.issued 2016 es_ES
dc.date.submitted 16-12-2016 es_ES
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10550/56689
dc.description.abstract Les relacions socials són un procés crucial en el desenvolupament de l’ésser humà, i en altres espècies socials que viuen en jerarquies socials complexes. L’entorn i l’ambient en el qual es desenvolupa un individu és fonamental, ja que tindrà un gran impacte sobre el seu benestar, el manteniment de la salut i la seua supervivència (Kessler i cols., 2010). La resposta a l'estrés és un factor clau en el manteniment de l'homeòstasi i la salut de l'individu. Aquesta dependrà de la interacció amb l’entorn i l’activitat de certs sistemes regulatoris de l’organisme, com són el sistema nerviós simpàtic i l’eix hipotàlem-hipofisari-adrenal (HPA) (Stratakis i Chrousos, 1995). Diferents tipus d'estrés (psicològic o físic) poden provocar patrons de comportament i respostes fisiològiques qualitativament diferents. En els últims anys, s'han començat a realitzar estudis centrats en la comprensió del fenomen de l'estrés psicològic o social, així com de les seves conseqüències (per exemple, Miczek i cols., 2008; Rodríguez-Arias i cols., 2013). Avui dia, totes les persones experimentem estrés social diàriament en els diferents entorns per on ens movem, produint conseqüències psicològiques i comportamentals negatives, tant immediates com a llarg termini. Podem destacar l’estrés entre els principals factors de risc implicats en el consum de substàncies. Aquest, no només té un paper fonamental en la recaiguda al consum de les drogues (Koob, 2010; Koob i Volkow, 2010), sinó que també, a l'inici, l'escalada i al manteniment del patró de consum (Sinha, 2008; Koob, 2010; Logrip i cols. , 2011; Sinha i cols., 2011; Logrip et al., 2012; Rodríguez-Arias i cols., 2013). Donada l'estreta relació entre els sistemes cerebrals implicats en l'addicció i l'estrés, els estressors ambientals poden provocar canvis a llarg termini en la funcionalitat del sistema cerebral de recompensa, afavorint fenòmens com el de la recaiguda. L’activació del sistema d’estrés sembla un element crucial en l’estat emocional negatiu produït per la dependència i pot conduir a la cerca de la substància a través del reforç negatiu (Koob, 2010). Destacar l'alta prevalença del consum de cocaïna arreu del món, sent la segona droga il•legal més consumida a Europa després del cànnabis, i el psicoestimulant més consumit, tant és així que suposa un problema de salut dins l'àmbit de les drogodependències amb greus conseqüències socials i econòmiques (EMCDDA., 2016). Es tracta d'un problema que no només afecta als drogodependents, sinó al seu entorn tant familiar com social. El coneixement de les bases neurobiològiques de l'addicció permet millorar les estratègies de prevenció i tractament. En canvi, raons ètiques impedeixen dur a terme molts d'aquests estudis en éssers humans. Per tant, és important utilitzar models animals, els quals ens permeten un major grau de control experimental. Els estudis sobre estrés en models animals avaluen les conseqüències neurobiològiques i fisiològiques a curt o mitjà termini, i pocs d'ells es centren en les conseqüències a llarg termini, així com en la influència d’aquestes neuroadaptacions en el posterior consum de drogues (Burke i Miczek, 2014). Els estressors emocionals i socials són els principals activadors de la resposta d'estrés en els éssers humans, la qual cosa explica la importància translacional d’investigar aquests aspectes en animals. En els procediments amb animals, l'estrés per derrota social és un model naturalista que implica un encontre agonístic entre congèneres, el qual representa un factor d'estrés de validesa ecològica i etològica en ratolins (Tornatzky i Miczek, 1993). En rosegadors, després d'haver sigut vençuts (amb aquest paradigma d’estrés per derrota social), s’han observat canvis profunds a nivell fisiològic i de comportament (de Groot i cols., 1999; Lumley i cols., 1999; Keeney i cols., 2001; Griebel i cols., 2002; García-Pardo i cols., 2015). A més a més, s'ha demostrat en repetides ocasions, que l'exposició a diferents procediments de derrota social augmenta els efectes reforçants de diferents tipus de drogues psicoestimulants, com la cocaïna i l'amfetamina, utilitzant principalment el paradigma de l’autoadministració intravenosa (AA) (Miczek i cols., 2008; Neisewander i cols., 2012). La majoria dels estudis es centren en l'edat adulta, mentre que l'efecte de la derrota amb adolescents no està tant estudiada (Burke i cols., 2011). L'adolescència és un període de vulnerabilitat per al consum de drogues, com a conseqüència de la manca de maduració cerebral (Rodríguez-Arias i Aguilar, 2012). El consum de drogues i l'exposició a diferents condicions ambientals negatives són especialment nocives en aquesta etapa de la vida. Com s'ha comentat anteriorment, la majoria dels estudis que avaluen els efectes de l'estrés social sobre els efectes reforçants de la cocaïna han emprat el procediment de l’AA. Cal recordar que les claus ambientals són un factor a destacar tant en l’ús com en la recaiguda del consum. El paradigma destacat, i no menys important, per a mesurar el poder de les claus ambientals associades al reforç de les drogues és el condicionament de preferència de lloc (CPL) (Aguilar i cols., 2013). Aquest model ha sigut poc utilitzat en els estudis d’estrés social, raó per la qual serà un dels paradigmes centrals d’aquest treball (McLaughlin i cols., 2006). La AA junt amb el CPL són els models animals que millor representen el procés addictiu en animals, ja que podem mesurar la motivació conjuntament amb la rellevància de les claus ambientals. El principal objectiu d’aquesta tesi doctoral serà determinar la influència de l’estrés social (a curt i llarg termini) sobre els efectes gratificants de la cocaïna, i millorar el coneixement dels substrats neurobiològics d’aquests efectes. Per aquesta raó, el primer que es va estudiar fou l'efecte de l'estrés, utilitzant la derrota social aguda (DSA) sobre els efectes reforçants de la cocaïna utilitzant el procediment del CPL. També avaluarem si l'efecte de la DSA seria diferent si l’experiència de l’encontre agonístic es produïa durant l'adolescència o en l'edat adulta. A continuació, es van estudiar els efectes a llarg termini de l'experiència de l'estrés per derrota social repetida (DSR) durant l'adolescència sobre els efectes reforçants de la cocaïna, utilitzant els procediments de l’AA i el CPP. A més a més, també vam avaluar els efectes a llarg termini de la DSR en períodes d’edat distints. Un cop caracteritzats els efectes de la derrota social, DSA i DSR, sobre els efectes gratificants de la cocaïna, ens vam centrar en la detecció de factors de vulnerabilitat que podrien estar influint en aquests efectes. En un estudi realitzat a la Universitat de Tufts (EE.UU), es va determinar la influència d'un tret de la personalitat, com és la impulsivitat. Aquest estudi es va realitzar al Departament de Psicologia durant el període de 6 mesos, en una estada d’investigació, en el prestigiós laboratori dirigit pel professor K. A. Miczek. A més, durant aquest període es va analitzar la influència del factor alliberador de corticotropina (CRF) en la resposta a l'estrés i la seva influència en la cerca de la cocaïna després d'un període d'abstinència forçada. Seguidament, en un altre estudi es van avaluar les diferències genètiques en la conducta agressiva, i com l'experiència podia modificar la resposta agonística, en funció de la soca dels ratolins. En l'etapa final d'aquest treball, vam tractar de desvetllar alguns dels possibles mecanismes subjacents als efectes de la derrota social sobre la recompensa de la cocaïna. En primer lloc, es va determinar la rellevància de la neurotransmissió dopaminèrgica (DA) en els efectes a llarg termini de la DSR, sobre la inducció dels efectes reforçants de la cocaïna. Utilitzarem eines farmacològiques, així com l’anàlisi dels nivells dels receptors D1R i D2R, en l'escorça cerebral i l'hipocamp. Una vegada determinants els seus nivells, en un segon estudi, ens vam focalitzar en com la DSR modifica el control sobre la via DA. Per aquesta raó, es van avaluar factors dopaminèrgics de transcripció com el Nurr i el Pitx3, i la importància del factor neurotròfic derivat del cervell (BDNF), els quals poden modificar la funció de les neurones de DA. Tot seguit, i com a segon mecanisme, vam tractar d'ampliar el coneixement sobre la implicació dels canvis epigenètics que la derrota social indueix, i com aquests es relacionen amb l’increment de la recompensa a la cocaïna. Després de mesurar els canvis que la RSD va induir en l'acetilació d'histones, es van analitzar els efectes dels inhibidors dels enzims HDAC i HAT, els quals es van administrar abans de la RSD. En els últims anys, molts estudis han associat el procés neuroinflamatori amb la base dels trastorns mentals, com són la depressió o l'esquizofrènia. No obstant això, pocs coneixements es tenen sobre el procés neuroinflamatori en resposta a l'estrés. Com a estudi pioner en aquesta àrea d’investigació, es va avaluar com l'exposició durant l'adolescència a RSD altera la barrera hematoencefàlica (BBB), la qual es veu afectada per les respostes neuroinflamatòries. En general, els nostres resultats augmenten els coneixements dels efectes de la derrota social sobre els efectes reforçants de la cocaïna. Els efectes de l’estrés sobre el CPL induït per cocaïna varien depenent del procediment utilitzat (DSA o DSR) i de l'edat dels animals quan l’experimenten. No obstant això, la DSR incrementa els efectes gratificants de la cocaïna, independentment de les edats. Aquests efectes poden ser modulats per la genètica, la qual pot influir en la resposta a la derrota, i també pels trets de personalitat, com és el cas de la impulsivitat. Hem ampliat el coneixement sobre la funció de la neurotransmissió DA en els efectes reforçants de la cocaïna induïts per estrés. On els receptors D1R i D2R estan involucrats en aquests efectes, encara que el D1R té una implicació major. La derrota social també modifica els factors de transcripció que regulen l'expressió del gen de la DA, destacant l'adolescència com un període sensible. L’alteració de la neurotransmissió DA pot modular l'augment de l'expressió del BDNF via ERK/CREB, la qual al mateix temps pot produir canvis neoplàstics en àrees del cervell relacionades amb la recompensa. Tanmateix, els nostres resultats mostren per primera vegada en aquesta àrea que ratolins exposats a DSR en l'adolescència sofreixen canvis significatius en l'estructura de la BHE, la qual cosa indica que la derrota social augmenta la permeabilitat de la BHE, probablement mitjançant d'alteració en les proteïnes estructurals. Tot seguit, utilitzant el procediment de la DSR, vam posar de manifest per primera vegada que els canvis epigenètics induïts per l'estrés social s'associen amb un increment dels efectes gratificants dels psicoestimulants, restaurant al mateix temps el paradigma del CPL amb una dosi llindar de la cocaïna, la qual podria ser bloquejada per la inhibició de l’enzim HAT. Per concloure, els avanços en el coneixement dels substrats neurobiològics implicats en els resultats que l’estrés social indueix sobre els efectes gratificants de la cocaïna, poden contribuir al desenvolupament d'estratègies farmacològiques i conductuals per al tractament de l'addicció a les drogues. es_ES
dc.format.extent 328 p. es_ES
dc.language.iso en_US es_ES
dc.subject cocaine, social stress, rewarding effects, adolescence es_ES
dc.title Influence of social stress on the rewarding effects of cocaine es_ES
dc.type info:eu-repo/semantics/doctoralThesis es_ES
dc.subject.unesco UNESCO: PSICOLOGÍA es_ES
dc.description.abstractenglish Social relations are crucial not only for human development, but also for other species that live according to social hierarchies. The environment in which individuals develop is critical due to its impact on wellness, health maintenance and survival (Kessler et al., 2010). Another key factor in maintaining human homeostasis and health is the stress response. This response depends on the interaction between the environment and the activity of some regulatory body systems, such as the sympathetic nervous system and the hypothalamic-pituitary-adrenal axis (HPA) (Stratakis and Chrousos 1995). Different types of stress (physical or psychological) can induce qualitatively varied behavioral patterns and physiological responses. In recent years, several studies have focused on the phenomenon of social and psychological stress and its consequences (i.e. Miczek et al., 2008; Rodríguez-Arias et al., 2013). Nowadays, people experience stress daily due to the social environments in which they operate, which has negative behavioral and psychological consequences, both immediate and long-term. Stress is one of the main risk factors involved in substance abuse and addiction. Addiction is a chronic multifactorial relapsing disorder resulting from an interaction of biological and environmental aspects (Ellenbroek et al., 2005; Enoch, 2006). Research has demonstrated that stress is a risk factor for the initiation, maintenance and escalation of drug consumption (Logrip et al., 2011; Sinha et al., 2011; Koob, 2012). There is a close association between brain systems involved in addiction and stress, as environmental stressors can cause long-term changes in the brain's rewarding system function, inducing phenomena such as relapse. Activation of the stress system seems to be crucial for the negative emotional state induced by dependence, which drives drug-seeking through negative reinforcement mechanisms (Koob, 2010). It is important to emphasize the high prevalence of cocaine consumption worldwide, as it is the second most consumed illegal drug in Europe, after cannabis. Cocaine use is a health problem with serious social and economic consequences (EMCDDA, 2015) affecting not only drug addicts, but also their families and social environment. Knowledge of the neurobiological basis of addiction allows prevention and treatment strategies to be improved. As ethical reasons rule out performing studies in human subjects, animal models are a vital tool for experimental research. To date, studies performed in animal models have focused on evaluating the immediate or short-term neurobiological and physiological consequences of stress. However, only a few works have studied the long-term consequences or the influence of these neuroadaptations in subsequent drug intake (e.g. Burke and Miczek, 2014). Social and emotional stressors are the main triggers of the stress response in humans, which explains the translational importance of this research in animals. In animal procedures, social defeat stress is a naturalistic model of stress that involves an agonistic encounter between conspecifics and is thought to represent a stressor of ecological and ethological validity in mice (Tornatzky and Miczek, 1993). Rodents expose to social defeat stress show physiological and behavioral changes (de Groot et al., 1999; Lumley et al., 1999; Keeney et al., 2001; Griebel et al., 2002; García-Pardo et al., 2015). Moreover, it has been repeatedly demonstrated that exposure to different procedures of social defeat increases the reinforcing effects of different types of psychostimulant drugs, including cocaine and amphetamine. Most studies have used the intravenous self-administration (SA) paradigm (Miczek et al., 2008; Neisewander et al., 2012), and almost all have employed only adult rodents, with few reports having addressed the issue in adolescents (e.g. Burke et al., 2011). Adolescence is a period of enhanced vulnerability to drug abuse because the brain has not yet matured (Rodríguez-Arias and Aguilar, 2012). Consumption of drugs of abuse and exposure to different negative environmental conditions are especially harmful at this stage of life. As commented on above, most of the studies that have evaluated the effects of social stress on cocaine reward have employed the SA procedure. Conditioned place preference (CPP) is the most widely used paradigm to measure the association between environmental cues and drug reinforcement (Aguilar et al., 2013). The SA and CPP models provide a complete evaluation of the rewarding effects of drug of abuse, as they allow us to measure the role of both motivation and environmental cues. CPP, on the other hand, has rarely been used in studies of social stress (McLaughlin et al., 2006). The principal aim of the experiments presented in this doctoral thesis was to characterize how social stress exposure modifies the rewarding effects of cocaine and to further our knowledge of the neurobiological substrates of these effects. To do this, we studied the effect of acute social defeat (ASD) stress on the rewarding effects of cocaine using the CPP procedure. We also evaluated if the effect of ASD differed when experienced during adolescence rather than in adulthood. In a second phase, we used the CPP and SA procedures to assess the long-lasting effects of repeated social defeat (RSD) stress during adolescence on the rewarding effects of cocaine. Again, we explored if these long-lasting effects differed when social stress was experienced in adolescence versus adulthood. Once we had characterized the effects of ASD and RSD on cocaine reward, we set out to detect the vulnerability factors affecting these effects. We determined the influence of a personality trait – impulsivity - in a study performed at the Department of Psychology of Tufts University (USA), during a 6-month stay in the prestigious laboratory directed by Professor K.A. Miczek. Furthermore, during my stay, we analyzed the role of corticotrophin releasing factor (CRF) in the response to stress and its influence on cocaine-seeking after a period of forced abstinence. In another study, we also evaluated genetic differences with respect to aggression, and how experience modifies the agonistic response depending on the strain of the mice used. In a final phase of the study, we aimed to unveil some of the mechanisms underlying the effects of social defeat on cocaine reward. Firstly, we determined the role of dopamine (DA) neurotransmission in the long-lasting effects of RSD on the rewarding effects of cocaine. We used pharmacological tools as well as measured D1R and D2R levels in the cortex and hippocampus. Once this role had been determined, we performed a further study to explore how social defeat modifies control of the DA pathway. To do this, we assessed DA transcription factors, such as Nurr and Pitx3, and the role of (brain-derived neurotrophic factor) BDNF, which can in turn modify the function of DA neurons. As a second putative mechanism, we explored the implication of the epigenetic changes induced by social defeat and how they are related to an increase in cocaine reward. After measuring alterations of histone acetylation provoked by RSD, we analyzed the effects of the histone acetyltransferase (HAT) and histone deacetylase (HDAC) inhibitors, administered before RSD, on cocaine-induced CPP. In the last few years, many reports have highlighted neuroinflammatory processes as constituting the basis of mental disorders such as depression or schizophrenia. However, little is known regarding the neuroinflammatory process in response to stress. As a first and pioneering study in this field, we evaluated how exposure to RSD during adolescence alters the blood-brain barrier (BBB), which is highly affected by the neuroinflammation response. Overall, our results expand our knowledge about the influence of social defeat on cocaine effects. The effects of social defeat stress on the CPP induced by cocaine vary depending on the social stress procedure used (ASD or RSD) and the age of the animals when it is experienced. However, RSD augments the rewarding effects of cocaine, independently of whether stress is suffered during adolescence or adulthood. These effects can be modulated by genetics, which modify the response to defeat and are influenced by personality traits such as impulsivity. We also throw new light on the role of DA neurotransmission in the effects of RSD on cocaine reward. Both D1R and D2R are involved in these effects, although D1R seems to be more implicated. Social defeat also modifies the transcription factors that regulate DA gene expression, thus highlighting adolescence as a more sensitive period. Alterations of DA neurotransmission could modulate the increased expression in BDNF via ERK/CREB or other pathways, which in turn would mediate neuroplastic changes in brain areas related to reward. In addition, our results show for the first time that adolescent mice exposed to RSD undergo significant changes in BBB structure, indicating that social defeat increases BBB permeability, probably through alterations in structural proteins. Furthermore, using the RSD paradigm, we show, also for the first time, that the epigenetic changes induced by social stress are associated with an increase in the rewarding and reinstating effects of a threshold dose of cocaine in the CPP paradigm that can be blocked by the inhibition of HAT enzyme. Advances in knowledge surrounding the neurobiological substrates implicated in the effects of social stress on the rewarding effects of cocaine are likely to contribute to the development of pharmacological and behavioral strategies for the treatment of drug addiction. es_ES
dc.embargo.terms 1 month es_ES

View       (24.70Mb)

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search DSpace

Advanced Search

Browse

Statistics