The Impact of Catechol-O-Methyltransferase and Dopamine D4 Receptor Genotypes on Neurophysiological Markers of Performance Monitoring

Dynamic adaptations of one"s behavior by means of performance monitoring are a central function of the human executive system, that underlies considerable interindividual variation. Converging evidence from electrophysiological and neuroimaging studies in both animals and humans hints atthe importance ofthe dopaminergic system forthe regulation of performance monitoring. Here, we studied the impact of two polymorphisms affecting dopaminergic functioning in the prefrontal cortex [catechol-O-methyltransferase (COMT) Val108/158Met and dopamine D4 receptor (DRD4) single-nucleotide polymorphism (SNP)-521] on neurophysiological correlates of performance monitoring. We applied a modified version of a standard flanker task with an embedded stop-signal task to tap into the different functions involved, particularly error monitoring, conflict detection and inhibitory processes. Participants homozygous for the DRD4 T allele produced an increased error-related negativity after both choice errors and failed inhibitions compared with C-homozygotes. This was associated with pronounced compensatory behavior reflected in higher post-error slowing. No group differences were seen in the incompatibility N2, suggesting distinct effects of the DRD4 polymorphism on error monitoring processes. Additionally, participants homozygous for the COMTVal allele, with a thereby diminished prefrontal dopaminergic level, revealed increased prefrontal processing related to inhibitory functions, reflected in the enhanced stop-signal-related components N2 and P3a. The results extend previous findings from mainly behavioral and neuroimaging data on the relationship between dopaminergic genes and executive functions and present possible underlying mechanisms for the previously suggested association between these dopaminergic polymorphisms and psychiatric disorders as schizophrenia or attention deficit hyperactivity disorder.

Desarrollo de biomarcadores del grado de exposición y activación para la evaluación de la neurotoxicidad de la MDMA en humanos

La 3,4-Metilendioximetanfetamina (MDMA, éxtasis) es un derivado anfetamínico sintético ampliamente usado como droga recreativa, que produce neurotoxicidad serotonérgica en animales y posiblemente también en humanos. El mecanismo subyacente de neurotoxicidad, incluye la formación de especies reactivas de oxigeno (ROS), pero la fuente de generación de estos es un punto de controversia. Se postula que la neurotoxicidad inducida por la MDMA es mediada por la formación de metabolitos bioreactivos. Específicamente, los metabolitos primarios de tipo catecol, la 3,4- dihidroximetanfetamina (HHMA) y la 3,4-dihidroxianfetamina (HHA), que luego dan lugar a la formación de conjugados con el glutatión y la N-acetilcisteína, y que conservan la capacidad de entrar en el ciclo redox y presentan neurotoxicidad serotonérgica en ratas. Aunque la presencia de dichos metabolitos se demostró recientemente en microdialisados de cerebros de ratas, su formación en humanos no se ha reportado aun. Este trabajo describe la detección de N-acetil-cisteína-HHMA (NAC-HHMA) y N-acetil-cisteína-HHA (NAC-HHA) en orina humana de 15 consumidores recreacionales de MDMA (1.5 mg/kg) en un entorno controlado. Los resultados revelan que en las primeras 4 horas después del consumo de MDMA aproximadamente el 0.002% de la dosis administrada es recuperada como aductos tioéter. Los polimorfismos genéticos en la expresión de las enzimas CYP2D6 y COMT, que en conjunto son las principales determinantes de los niveles estables de HHMA y HHA, posiblemente expliquen la variabilidad interindividual observada en la recuperación de la NAC-HHMA y la NAC-HHA en orina. Resumiendo, por primera vez se demuestra la formación de aductos tioéteres neurotóxicos de la MDMA en humanos. Estos resultados apoyan la hipótesis de que la bioactivación de la MDMA a metabolitos neurotóxicos es el mecanismo relevante para la generación de la neurotoxicidad en humanos.