Alteraciones celulares y funcionales derivadas de la manipulación del receptor cannabinoide CB1 durante el desarrollo cerebral

Resumen

La corteza cerebral es la estructura más compleja y evolucionada del cerebro de mamíferos. Disecar los determinantes intrínsecos que subyacen al desarrollo cortical es una buena manera de comprenderla en profundidad y ofrecer oportunidades terapéuticas. El compuesto psicoactivo más prominente del cannabis es el THC, cuyos efectos están mediados por el receptor cannabinoide CB1 (CB1R). CB1R es muy abundante en el cerebro y otros órganos, donde controla metabolismo, fisiología y función. Este, junto a un segundo (CB2) receptor, sus ligandos endógenos así como las enzimas responsables de su síntesis y degradación conforman lo que se llama el Sistema Endocannabinoide (SEC). El SEC está presente y modula aspectos clave del desarrollo embrionario. CB1R regula desde la proliferación de progenitores neurales hasta la migración neuronal, especificación de motoneuronas corticoespinales (MNCS) y morfogénesis. El cannabis es la droga ilícita más consumida por mujeres gestantes en países occidentales. Hay mucha información sobre consecuencias del consumo materno de cannabis en la descendencia, como déficits cognitivos o susceptibilidad trastornos psiquiátricos. No obstante, en la mayoría de casos, las consecuencias funcionales (y el sustrato celular y molecular) de una disfunción embrionaria del SEC son desconocidas. Caracterizar los aspectos del desarrollo influenciados por el SEC, además del impacto neurobiológico de su disfunción en la progenie ¿por variaciones genéticas o influencias ambientales como el consumo materno de marihuana¿ es una cuestión fundamental y sirve de marco conceptual para esta Tesis. Objetivo 1. Investigar el papel del SEC en la migración radial durante el desarrollo cortical y evaluar las alteraciones celulares y funcionales derivadas de una disfunción de CB1R restringida al embrión. Objetivo 2. Dilucidar el sustrato neurobiológico de la acción del THC durante el desarrollo embrionario cortical, con particular atención a la especificación de MNCS. Para abordar el Objetivo 1 silenciamos CB1R en neuronas piramidales para revelar el impacto en migración radial y déficits funcionales en ratones adultos. Observamos un bloqueo de la migración a corto y largo plazo y un incremento de la susceptibilidad a desarrollar crisis epilépticas. Análisis celulares y bioquímicos mostraron que el silenciamiento de CB1R llevó a una acumulación aberrante de la GTPasa RhoA ¿crítica en el control del citoesqueleto de actina¿perjudicando la morfología de neuronas migrantes. Notablemente, los déficits desencadenados por la disfunción de CB1R fueron completamente rescatados por el silenciamiento de RhoA. Respecto al Objetivo 2, modelizamos un consumo prenatal de cannabis en ratón para identificar el sustrato responsable de las alteraciones funcionales producidas por exposición embrionaria a THC en adultos. Administramos THC durante una ventana temporal restringida, coincidente con el periodo más activo de generación de neuronas corticales. Significativamente, observamos un fallo en la generación de MNCS y alteraciones de la función motora fina. Para valorar la implicación de CB1R, empleamos una sofisticada estrategia de rescate selectivo de su expresión, restableciendo los déficits del desarrollo de MNCS y, a su vez, recuperamos por completo la susceptibilidad a THC en la descendencia. Por otro lado, observamos que la exposición prenatal a THC incrementó la susceptibilidad a convulsiones mediado por CB1Rs presentes tanto en neuronas corticales excitatorias como inhibitorias. Podemos concluir que afectar CB1Rs presentes en una población neuronal y una ventana temporal determinadas del desarrollo embrionario con THC puede desencadenar importantes alteraciones neurológicas en la descendencia. En suma, nuestros resultados allanan el camino hacia una mejor comprensión de papel fisiológico del SEC en el neurodesarrollo y aportan una perspectiva mecanística ante patologías causadas por alteraciones de la migración o especificación neuronal.