Determinació dels receptors de dopamina en mostres de cervell

Treball de recerca realitzat per alumnes d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2008. Les alteracions del receptor de dopamina D2 són responsables de molts desordres neuronals que condueixen a malalties com el Parkinson, l’esquizofrènia i l’addicció a drogues. L’objectiu ha estat determinar quina espècie animal és més adient per substituir el teixit humà en l’estudi d’aquest receptor. Per dur a terme aquest estudi s’ha treballat amb nou espècies animals diferents en les quals s’ha relacionat, en funció de l’espècie, la concentració de receptor, la seva afinitat pels lligands agonistes i antagonistes, la seva relació evolutiva... El mètode més utilitzat per a la determinació i la quantificació de receptors hormonals als laboratoris d’investigació de les indústries farmacèutiques és la unió de radiolligands a membranes. Entre aquests experiments, els més emprats són els de desplaçament, en els quals el fàrmac no marcat competeix i desplaça el radiolligand dels centres d’unió del receptor i, tot seguit, es mesura la radioactivitat de la mostra amb un comptador de radioactivitat. Per fer aquest treball també ha calgut calcular la concentració de proteïnes per espectrofotometria i emprar tècniques d’homogeneïtzació i centrifugació. Després d’haver analitzat la concentració, l’afinitat i la relació filogenètica del receptor D2 de cada una de les espècies analitzades, es pot concloure que l’espècie ideal per estudiar aquest receptor, quan no es disposa de mostra humana, és un altre mamífer, i entre els estudiats es consideraria millor la vaca, ja que permet obtenir una gran quantitat de teixit, presenta un contingut apreciable de receptor i la seva afinitat per la dopamina és molt elevada.

Estudi de les alteracions en la capacitat neuroprotectora dels astròcits reactius en l'envelliment

En el periodo 2005-2008 hemos publicado tres artículos sobre las alteraciones de los astrocitos reactivos en el cerebro durante el envejecimiento. En el primer estudio, evaluamos la capacidad neuroprotectora de los astrocitos en un modelo experimental in vitro de envejecimiento. Los cambios en el estrés oxidativo, la captación del glutamato y la expresión proteica fueron evaluados en los astrocitos corticales de rata cultivados durante 10 y 90 días in vitro (DIV). Los astrocitos envejecidos tenían una capacidad reducida de mantener la supervivencia neuronal. Estos resultados indican que los astrocitos pueden perder parcialmente su capacidad neuroprotectora durante el envejecimiento. En el segundo estudio el factor neurotrófico derivado de la línea glial (GDNF) fue probado para observar sus efectos neurotróficos contra la atrofia neuronal que causa déficits cognitivos en la vejez. Las ratas envejecidas Fisher 344 con deficiencias en el laberinto de Morris recibieron inyecciones intrahippocampales de un vector lentiviral que codifica GDNF humano en los astrocitos o del mismo vector que codifica la proteína fluorescente verde humana como control. El GDNF secretado por los astrocitos mejoró la función de la neurona como se muestra por aumentos locales en la síntesis de los neurotransmisores acetilcolina, dopamina y serotonina. El aprendizaje espacial y la prueba de memoria demostraron un aumento significativo en las capacidades cognitivas debido a la exposición de GDNF, mientras que las ratas control mantuvieron sus resultados al nivel del azar. Estos resultados confirman el amplio espectro de la acción neurotrófica del GDNF y abre nuevas posibilidades de terapia génica para reducir la neurodegeneración asociada al envejecimiento. En el último estudio, examinamos cambios en la fosforilación de tau, el estrés oxidativo y la captación de glutamato en los cultivos primarios de astrocitos corticales de ratones neonatos de senescencia acelerada (SAMP8) y ratones resistentes a la senescencia (SAMR1). Nuestros resultados indican que las alteraciones en cultivos del astrocitos de los ratones SAMP8 son similares a las detectadas en cerebros enteros de los ratones SAMP8 de 1-5 meses de edad. Por otra parte, nuestros resultados sugieren que esta preparación in vitro es adecuada para estudiar en este modelo murino el envejecimiento temprano y sus procesos moleculares y celulares.

Synthesis, binding affinity and SAR of new benzolactam derivatives as dopamine D3 receptor ligands

A series of new benzolactam derivatives was synthesized and the derivatives were evaluated for theiraffinities at the dopamine D1, D2, and D3 receptors. Some of these compounds showed high D2 and/orD3 affinity and selectivity over the D1 receptor. The SAR study of these compounds revealed structuralcharacteristics that decisively influenced their D2 and D3 affinities. Structural models of the complexesbetween some of the most representative compounds of this series and the D2 and D3 receptors wereobtained with the aim of rationalizing the observed experimental results. Moreover, selected compoundsshowed moderate binding affinity on 5-HT2A which could contribute to reducing the occurrence of extrapyramidalside effects as potential antipsychotics.

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.

ADHD candidate gene (DRD4 exon III) affects inhibitory control in a healthy sample.

Background Dopamine is believed to be a key neurotransmitter in the development of attention-deficit/ hyperactivity disorder (ADHD). Several recent studies point to an association of the dopamine D4 receptor (DRD4) gene and this condition. More specifically, the 7 repeat variant of a variable number of tandem repeats (VNTR) polymorphism in exon III of this gene is suggested to bear a higher risk for ADHD. In the present study, we investigated the role of this polymorphism in the modulation of neurophysiological correlates of response inhibition (Go/Nogo task) in a healthy, high-functioning sample. Results Homozygous 7 repeat carriers showed a tendency for more accurate behavior in the Go/Nogo task compared to homozygous 4 repeat carriers. Moreover, 7 repeat carriers presented an increased nogo-related theta band response together with a reduced go-related beta decrease. Conclusions These data point to improved cognitive functions and prefrontal control in the 7 repeat carriers, probably due to the D4 receptor's modulatory role in prefrontal areas. The results are discussed with respect to previous behavioral data on this polymorphism and animal studies on the impact of the D4 receptor on cognitive functions.

Apologia de l'optimisme

L'optimisme és una característica humana que presenta diversos graus de manifestació, en funció de cada persona concreta, i que es veu influenciada per la seva situació personal i per l'ambient social. També té una arrel biològica que, com justificaré, té una certa relació amb la capacitat creativa i la llibertat, la qual cosa genera reflexions interessants. Com qualsevol característica mental és conseqüència del funcionament del cervell i hi ha gens que hi influeixen, com per exemple un transportador de la serotonina i un receptor de la dopamina, dos neurotransmissors amb múltiples funcions. Curiosament, aquests gens, junt amb altres gens coneguts, intervenen en la nostra capacitat creativa [...].