Dopamine signaling is essential in cognitive process and motor performance

Resumen

La dopamina DA es uno de los principales neurotransmisores y desempeña un papel esencial en diferentes funciones, especialmente, motoras y cognitivas. Estas funciones están mediadas en gran medida por la estimulación de los receptores D1 D1R y D2 D2R. En esta tesis investigamos el papel que ambos desempeñan en los procesos de aprendizaje y memoria, así como su regulación sobre las neuronas estriatales TH-immunoreactivas TH-ir y su posible implicación en la respuesta motora. Analizamos el papel de D1R y D2R en la función cognitiva utilizando ratones knock-out de D1 Drd1a-/- y D2 Drd2-/-, los cuales pasaron test conductuales específicos. Los animales mutantes mostraron una incapacidad para orientarse espacialmente, comprender asociaciones entre estímulos o reconocer un objeto, lo que indica la importancia de la respuesta dopaminérgica en el recuerdo de experiencias pasadas. También, estudiamos los procesos de plasticidad sináptica hipocampal asociados a la activación de D2R mediante experimentos de potenciación sináptica a largo plazo LTP in vivo. Para ello, empleamos un grupo formado por animales WT con D2R silenciado en CA1 por vectores lentivirales con un RNA interferente Drd2-siRNA. Los registros mostraron que los animales Drd2-/- y Drd2-siRNA no tienen LTP. Asimismo, utilizamos el condicionamiento palpebral. En esta prueba los ratones Drd2-/- y Drd2-siRNA solo mejoraron los primeros días, lo que indica un peor aprendizaje asociativo por una menor eficacia de las sinapsis CA3-CA1. Además, investigamos la regulación que ejercen D1R y D2R sobre la expresión de células TH-ir estriatales inducidas por la administración de L-DOPA y sus consecuencias. Para ello, realizamos lesiones con 6-OHDA a ratones que posteriormente recibieron un tratamiento crónico de L-DOPA. Encontramos que la L-DOPA indujo un incremento dosis-dependiente del número de neuronas TH-ir que desaparecía 10 días tras finalizar el tratamiento. Esto indica que la expresión de células TH-ir estriatales está sujeta a cambios en la homeostasis dopaminérgica probablemente mediados por D1R y D2R. Para analizarlo utilizamos 3 modelos: inactivación genética y farmacológica, y ratones Bac-transgénicos Drd1a-Tomato y Drd2-GFP. La inactivación de D2R no produjo cambios, sin embargo la de D1R dio lugar a un descenso del número de neuronas TH-ir. Por otro lado en los animales BAC-transgénicos las células TH-ir encontradas no colocalizaban con los marcadores fluorescentes bajo el promotor Drd1a o Drd2, por lo que es posible que la expresión de estas neuronas dependa indirectamente de su activación. Finalmente, estudiamos la posible influencia de las neuronas TH-ir sobre la conducta motora mediante el test del cilindro y medimos la DA vesicular por voltametría en diferentes fases experimentales: basal, post-lesión y post-tratamiento. Los resultados mostraron una correlación espacio-temporal entre la presencia de células TH-ir y la liberación de DA en el estriado, así como una mejora de la conducta exploratoria tras la L-DOPA. Estos resultados indican que las neuronas TH-ir mantendrían los niveles de DA en el estriado y estarían implicadas en el mantenimiento de los efectos a largo plazo de la L-DOPA sobre la función motora. En resumen, la realización de esta tesis ha demostrado el papel determinante de los receptores D1R y D2R en el aprendizaje y la memoria espacial, asociativa y de reconocimiento. Además destaca la importancia de D2R en los procesos de plasticidad sináptica hipocampal donde es crítico en el establecimiento de la LTP in vivo y la evolución de la eficacia de las sinapsis CA3-CA1 durante el condicionamiento. Por otro lado, D1R está implicado en la regulación de la expresión de neuronas TH-ir en el estriado tras el tratamiento con L-DOPA, y que estas neuronas junto con las terminales que sobreviven a la lesión están implicadas en el mantenimiento a largo plazo de los efectos terapéuticos de la L-DOPA sobre la conducta motora