Proyecto Anillo de Investigación: Estudio de la conducta del consumo de alcohol en adolescentes
Comprender los mecanismos subyacentes implicados en el consumo excesivo de alcohol en población adolescente y su impacto en la función cerebral y el metabolismo periférico, es el objetivo central de este proyecto de investigación, dirigido por la Dra. María Francisca Carvajal, docente investigadora de la carrera de Psicología de la Universidad Autónoma de Chile.
Dicha investigación corresponde a uno de los 17 proyectos ganadores del V Concurso Anillos de Investigación en Ciencia y Tecnología 2014, que forma parte del Programa de Investigación Asociativa (PIA) de CONICYT, la adjudicación más importante obtenida por la Universidad Autónoma de Chile en este ámbito.
El proyecto se denomina “Centro de investigación para el estudio de la conducta del consumo de alcohol en adolescentes: De la molécula a la función cerebral y el metabolismo periférico”, y se desarrollará en el Instituto de Ciencias Biomédicas (ICBM UA) en colaboración con la Facultad de Medicina de la Pontificia Universidad Católica durante 3 años, albergando trabajo experimental, tesis doctorales y postdoctorales.
La investigación está a cargo de la Dra. María Francisca Carvajal (directora); el Dr. Rodrigo Quintanilla (subdirector); y los investigadores: Dr. Eduardo Karahanian y Dr. José Manuel Lerma, de la Universidad Autónoma de Chile; Dr. Juan Orellana y Dr. Waldo Cerpa, de la PUC; y el Dr. César Osorio, de la UMCE.
Resumen del Proyecto
El alcohol es la droga más consumida en todo el mundo y su abuso es la tercera causa de muerte a nivel mundial. Recientes estudios epidemiológicos han detectado un nuevo patrón de consumo de alcohol («binge drinking») entre los adolescentes, que consiste en beber grandes cantidades de alcohol en un corto período de tiempo, especialmente en el tiempo libre y fines de semana. Se ha demostrado que este tipo de conducta durante la adolescencia provoca cambios de larga duración en diferentes vías neuronales, incluyendo el sistema de melanocortinas (MC).
Estudios recientes han mostrado que el sistema de MC participa en la modulación de una variedad de respuestas neurobiológicas relacionadas al consumo de alcohol. Estudios farmacológicos han demostrado que la administración de agonistas del receptor 4 de MC (MC4R) disminuye el consumo de alcohol, mientras que la administración de antagonistas lo incrementa. Esta evidencia, junto con el hecho de que el consumo de alcohol reduce la expresión de MCs, revela que el estudio del vínculo entre el sistema de MC y el consumo de alcohol durante la adolescencia, podría conducir a nuevas dianas terapéuticas contra el alcoholismo en la edad adulta.
Un creciente cuerpo de evidencia indica que el consumo de alcohol aumenta la activación de las células gliales, provocando la producción de mediadores inflamatorios (e.j., IL-1β, TNF-α, IL-6, CCL2 / MCP1) y perturbando los componentes de las vías antioxidantes intracelulares (e.j., glutatión, glutatión peroxidasa, superóxido dismutasa y catalasa). Esto último podría afectar la comunicación de las células gliales y su soporte funcional a las neuronas, alterando la función y sobrevida neuronal. Interesantemente, diversos mediadores inflamatorios aumentan el consumo de alcohol, mientras que algunas MC pueden actuar como moléculas anti-inflamatorias en el sistema nervioso central (SNC). A pesar de esta evidencia, se desconoce si el aumento de la neuroinflamación observado durante el consumo de alcohol se produce por una disminución en el balance antiinflamatorio, como resultado de los bajos niveles de MC en el cerebro.
Los efectos del consumo crónico de alcohol tienen consecuencias perjudiciales sobre las funciones fisiológicas del SNC y diversos órganos periféricos. La ingestión excesiva de alcohol afecta la plasticidad sináptica y diferentes tareas de memoria y aprendizaje, mientras que también genera insulino-resistencia y atrofia muscular, alterando finalmente el metabolismo periférico. Dado el papel del sistema de MC en la homeostasis energética y en el consumo de alcohol, es probable que las perturbaciones del sistema MC inducidos por el «binge drinking» durante la adolescencia puedan contribuir a un consumo excesivo de alcohol en la edad adulta.
Este proyecto Anillo trata de comprender los mecanismos subyacentes implicados en el consumo excesivo de alcohol y su impacto en la función cerebral y el metabolismo periférico. Nuestra hipótesis es que: «El consumo de alcohol “en atracón” en la adolescencia afecta el equilibrio inflamatorio y redox glial, deteriorando la plasticidad sináptica, la memoria, y el metabolismo periférico mediante un mecanismo dependiente del sistema de melanocortinas”.
Esta propuesta única buscará el vínculo oculto entre el consumo de alcohol, el sistema de MC y disfunción de las células gliales, que se produce en las estructuras cerebrales relacionadas con el comportamiento. Dado que las propiedades de células gliales y la comunicación glía-neurona pueden ser modificados por la intervención temprana, nuestro objetivo a largo plazo es definir biomarcadores y enfoques preventivos y terapéuticos capaces de disminuir el consumo de alcohol.
En consecuencia, tenemos la intención de dar pruebas consistentes de que la normalización del sistema de MC y de las propiedades de células gliales (comunicación neurona-glia y metabolismo redox) durante el «binge drinking» restaurará las funciones normales del cerebro (plasticidad sináptica y tareas de memoria) y órganos periféricos (el metabolismo y la función muscular).
Asimismo, tenemos la intención de responder a las siguientes preguntas: ¿Cuál es la contribución de las células gliales al «binge drinking»? ¿Está la función mitocondrial alterada en las células gliales durante «binge drinking»? y ¿Cómo el sistema de MC contribuye a modular estas alteraciones y las observadas en la plasticidad sináptica y función muscular durante “binge drinking”?
Para dilucidar las cuestiones mencionadas, tenemos la intención de utilizar los enfoques técnicos de vanguardia, la evaluación de una amplia gama de procesos biológicos, a partir de los estudios moleculares y celulares hasta el animal entero. Los Drs. Carvajal, Lerma y Karahanian establecerán un modelo de «binge drinking» en ratas adolescentes. El Dr. Orellana proporcionará las herramientas para examinar la inflamación del cerebro y la comunicación neurona-glía durante «binge drinking» (liberación de gliotransmisores y citoquinas). La integridad y la dinámica de la mitocondria y la producción de ROS serán determinadas principalmente por el Dr. Quintanilla mediante el uso de imágenes en vivo mediante microscopia confocal. El Dr. Cerpa estará a cargo de las tareas de medición de plasticidad sináptica y la memoria mediante el uso de experimentos electrofisiológicos y de comportamiento. Y el Dr. Osorio será el encargado de medir el metabolismo y función muscular durante el «binge drinking».
Uno de nuestros puntos fuertes es la aglutinación de un conocimiento amplio y verdaderamente complementario y de competencias técnicas, que serán necesarios para abordar en forma conjunta adecuadamente nuestra hipótesis. Nos centraremos exclusivamente en la fisiología y la fisiopatología de las funciones cerebrales y musculares:
1) Proponemos estudiar los mecanismos implicados en el «binge drinking» y el desbalance del sistema de MC;
2) vamos a incluir la multifactorialidad y las interacciones complejas entre las funciones de las células gliales, la comunicación intercelular y su posible impacto en la plasticidad sináptica y el metabolismo periférico;
3) consideramos una fuerte colaboración y retroalimentación recíproca entre la biología celular y fisiología básica experimental animal; y
4) vamos a proporcionar un nuevo ambiente de entrenamiento interdisciplinario para los estudiantes en neurociencias, biología celular, la medicina y la fisiología.
Esta propuesta no sólo es nueva y sigue como consecuencia de la convergencia de nuestros intereses de investigación, sino que también nos obliga a la interacción activa. Los modelos y las técnicas dominadas por cada grupo serán accesibles para todos nosotros. La interacción entre los investigadores también se favorecerá, considerando los nuevos problemas que combinan el conocimiento de campos aparentemente separados. En consecuencia, todo estudiante de pregrado y postgrado será supervisado por investigadores de diferentes laboratorios de nuestro grupo, y sus tesis incluirán objetivos específicos que reflejan la interacción entre laboratorios.
Por último, tenemos la intención de desarrollar planes de divulgación explícitas orientadas a las actividades de prevención y sensibilización comunitaria. Esto se llevará a cabo a través de la interacción con las organizaciones de salud y de la comunidad que nos permitan transferir el nuevo conocimiento a través de las iniciativas de educación y autocuidado. Además, vamos a establecer una red de colaboradores internacionales que ampliarán el entrenamiento científico, incrementando nuestra capacidad de producción y de formación de recursos humanos.
Dra. María Francisca Carvajal Ruiz, Profesora Carrera de Psicología, de la Universidad Autónoma de Chile.