Χορήγηση κανναβινοειδών κατά την ανάπτυξη των πειραματόζωων και έλεγχος συμπεριφορικών και νευροβιολογικών δεικτών κατά την ενηλικίωση

Abstract

Objective: The study of escalating low-dose Δ9-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC) administration – the main psychoactive component of the plant cannabis - during adolescence focusing on behavioral, neurochemical and neurobiological indices of adult rats.Methodology: In the present study escalating low-dose adolescent Δ9-THC was used (between post-natal days 35-45) in male rats (0.3 mg/kg, 1 mg/kg, 3 mg/kg) in order to better simulate the human adolescent cannabis abuse and its effects on adulthood. Behavioral studies aimed to pattern an endophenotype providing information on spontaneous motor activity of adult rats, their habituation profile in the open field, their object location discrimination ability and the spatial memory and learning through the evaluation of the Morris Water Maze test, and their higher-order cognitive functions through the attentional set-shift test. In parallel, we assessed the filtering of the sensorimotor information through the pre-pulse inhibition test and the impact of acute d-amphetamine (1 mg/kg) hyperlocomotion on the motor response of adult rats. The neurochemical–neurobiological studies aimed to evaluate Δ9-THC effects concerning dopaminergic and serotonergic activity in specific brain regions (prefrontal cortex, hippocampus, dorsal striatum, nucleus accumbens) using High Performance Liquid Chromatography, while in the aforementioned regions DAT and SERT protein expression levels were measured. Further neurobiological evaluation aimed to study protein expression levels of specific markers and to correlate them with the observed behavioral and neurochemical changes (BDNF pathway and evaluation of cannabinoid receptors CB1 and CB2).Results: The escalating low-dose Δ9-ΤΗC treatment during adolescence induced major changes in behavioral parameters. In particular, our pharmacological model led to increased spontaneous horizontal and vertical activity and affected the pattern of behavioral habituation of adult rats in the open-field test. Moreover, escalating low-dose Δ9-ΤΗC treatment led to impairment in adult short-term spatial recognition memory and learning. On the contrary, our protocol did not affect either the execution of higher-order cognitive tasks or the filtering of sensorimotor gating during adulthood. Moreover, we observed a reduction in motor parameters of adult Δ9-ΤΗC-treated rats that received an acute dose of d-amphetamine. Regarding the neurochemical evaluation of dopaminergic and serotonergic activity in specific brain regions of adult rats, an opposing pattern of changes between the two neurotransmitter systems was found in adult rats treated with Δ9-THC. These changes were accompanied with increased protein expression levels of serotonin transporter in the hippocampus, while unaffected DAT protein expression levels were observed. Finally, we observed decreased expression levels of the neuroplasticity marker BDNF in the hippocampus as well as in the prefrontal cortex of Δ9-THC-treated rats in adulthood, while increased CB1 receptor levels were measured in the prefrontal cortex.Conclusions: Adolescent low-dose Δ9-THC treatment induced a «cognitive deranged» phenotype regarding alterations in specific indices that could be related to psychotic-like symptomatology.

Στόχος: Η μελέτη της χορήγησης χαμηλών, κλιμακούμενων δόσεων Δ9-τετραϋδροκανναβινόλης (Δ9-THC) - του κύριου ψυχοδραστικού συστατικού της κάνναβης - κατά την εφηβεία στο συμπεριφορικό, νευροχημικό και νευροβιολογικό προφίλ ενήλικων επιμύων. Μεθοδολογία: Χρησιμοποιήθηκαν χαμηλές κλιμακούμενες δόσεις Δ9-THC κατά την εφηβεία (μεταγεννητική ημέρα 35-45) σε αρσενικούς επιίμυες (0.3 mg/kg, 1 mg/kg, 3 mg/kg), σε μια προσπάθεια προσομοίωσης της χρήσης κάνναβης στους έφηβους και της επίδρασή της κατά την ενηλικίωση. Οι συμπεριφορικές μελέτες εστιάστηκαν στον έλεγχο της αυθόρμητης κινητικής δραστηριότητας των επιμύων και της ικανότητας εξοικείωσής τους στο ανοικτό πεδίο, της ικανότητα διάκρισης νέας θέσης αντικειμένου, της έκφρασης της χωρικής μάθησης και μνήμης μέσω της δοκιμασίας υδάτινου λαβύρινθου κατά Morris και στις ανώτερες εκτελεστικές ικανότητες μέσω της δοκιμασίας μετατόπισης της προσοχής. Ελέγχθηκε η ροή αισθητικοκινητικής πληροφορία χρησιμοποιώντας τη δοκιμασία προ-παλμικής αναστολής, και κατά πόσο επηρεάζεται η αυξημένη κινητική δραστηριότητα μετά από οξεία χορήγηση d-αμφεταμίνης (1 mg/kg) στην ενηλικίωση. Οι νευροχημικές-νευροβιολογικές μελέτες έγιναν με στόχο τη διερεύνηση των επιδράσεων της Δ9-THC όσον αφορά τη ντοπαμινεργική και σεροτονεργική δραστηριότητα σε συγκεκριμένες εγκεφαλικές περιοχές μέσω Υγρής Χρωματογραφίας Υψηλής Απόδοσης, ενώ στις περιοχές αυτές αξιολογήθηκαν τα επίπεδα έκφρασης των μεταφορέων ντοπαμίνης και σεροτονίνης. Επιπλέον, μετρήθηκαν τα επίπεδα έκφρασης συγκεκριμένων δεικτών και ελέγχθηκε η συσχέτισή τους με τις παρατηρούμενες συμπεροφορικές/νευροχημικές αλλαγές (πχ το μονοπάτι του νευροπαράγοντα BDNF και η έκφραση των υποδοχέων των κανναβινοειδών τύπου 1 και 2).Αποτελέσματα: Το φαρμακολογικό μας μοντέλο οδήγησε σε αύξηση της αυθόρμητης κινητικότητας και επηρέασε το προφίλ εξοικείωσης των ενήλικων επιμύων στο ανοικτό πεδίο. Επιπλέον, η χορήγηση χαμηλών δόσεων Δ9-THC οδήγησε σε βλάβη στη βραχύχρονη αναγνωριστική χωρική μνήμη και μάθηση κατά την ενηλικίωση. Αντίθετα, δεν παρατηρήθηκαν αρνητικές επιδράσεις κατά την εκτέλεση δοκιμασιών που ελέγχουν ανώτερες εκτελεστικές λειτουργίες και τη ροή της αισθητικοκινητικής πληροφορίας στην ενηλικιωση. Επίσης, παρατηρήθηκε μείωση των κινητικών παραμέτρων στους επίμυες που έλαβαν Δ9-THC κατά την εφηβεία μετά από οξεία χορήγηση d-αμφεταμίνης στην ενηλικίωση. Αναφορικά με το νευροχημικό έλεγχο της ντοπαμινεργικής και σεροτονεργικής δραστηριότητας σε συγκεκριμένες περιοχές των ενήλικων εγκεφάλων, παρατηρήθηκε ένα αντίθετο πρότυπο μεταβολών μεταξύ των δυο νευροδιαβιβαστικών συστημάτων για τους ενήλικες επίμυες που έλαβαν Δ9-THC. Οι αλλαγές αυτές συνοδεύτηκαν από αυξημένα επίπεδα έκφρασης του μεταφορέα της σεροτονίνης στον ιππόκαμπο, αφήνοντας αμετάβλητα τα επίπεδα έκφρασης του μεταφορέα της ντοπαμίνης. Τέλος, παρατηρήθηκαν μειωμένα επίπεδα έκφρασης του νευροπλαστικού δείκτη BDNF στον ιππόκαμπο και τον προμετωπιαίο φλοιό για τους Δ9-THC επίμυες κατά την ενηλικίωση, ενώ αυξημένα επίπεδα έκφρασης του υποδοχέα CB1 καταγράφηκαν στον προμετωπιαίο φλοιό.Συμπεράσματα: Η χορήγηση χαμηλών, αυξανόμενων δόσεων Δ9-THC κατά την εφηβεία δεν οδήγησε στην εμφάνιση αμιγούς τύπου ψυχωτικής συμπτωματολογίας, αλλά συνδέθηκε με την εμφάνιση ενός «αποδιοργανωμένου γνωστικά» φαινοτύπου συνοδευόμενου από συγκεκριμένες αλλαγές σε δείκτες, ορισμένοι από τους οποίους μπορούν να συσχετιστούν με την εμφάνιση ψυχοπαθολογίας.