Sensibilización de la respuesta emocional y neuroendocrina al estrés: Contribución de las características de los estímulos estresantes y mecanismos implicados

Abstract

En animales de laboratorio, la exposición previa a estímulos estresantes de naturaleza emocional suele inducir una reducción de algunas respuestas de estrés cuando los animales son re-expuestos al mismo estímulo, mientras que generalmente da lugar a respuestas normales o acentuadas (sensibilización cruzada) frente a un estímulo estresante diferente (heterotípico). En las últimas décadas ha habido un creciente interés por los procesos de sensibilización ya que se postula que están en gran medida implicados en la aparición de un número considerable de alteraciones fisiológicas y psicopatologías, incluyendo desordenes gastrointestinales, dolor crónico, trastorno por estrés post-traumático (PTSD), psicosis o adicción, entre otras. La presente tesis se ha centrado en el estudio de las características de los estímulos estresantes que contribuyen a la inducción y la expresión de la sensibilización cruzada inducida por una única exposición al estrés, así como la exploración de posibles mecanismos implicados en el proceso. Para ello, hemos utilizado ratas macho adultas como sujetos experimentales y se ha valorado la actividad del eje hipotalámico-hipofisario-adrenal (HPA) y aspectos conductuales relacionados con actividad/exploración y ansiedad. Nuestros resultados muestran que una sola exposición a un estímulo estresante de elevada intensidad (inmovilización en planchas, IMO) induce una sensibilización de la respuesta del eje HPA a ambientes nuevos y un incremento en la ansiedad, evaluada mediante el laberinto elevado en cruz (EPM), que son observables durante la semana posterior a la IMO pero no a los diez días. No obstante, la sobreimposición de una sesión breve de choques eléctricos (FS) justo antes del EPM incrementa notablemente la ansiedad en los animales previamente expuestos a una IMO diez días antes, sin afectar a los animales sin experiencia previa con la IMO. Estos datos indican que una sola IMO causa un estado de sensibilización endocrina y conductual a nuevas situaciones de estrés, siendo el efecto más duradero a nivel conductual. Ni la inhibición de la síntesis de glucocorticoides, ni la administración de antagonistas de los receptores de glucocorticoides o del receptor CRHR1 antes de la IMO afectaron a los efectos de la IMO sobre la conducta o a la sensibilización del eje HPA en respuesta a un ambiente nuevo al día siguiente, sugiriendo que ni los glucocorticoides ni los CRHR1 juegan un papel relevante. La comparación de la exposición a la IMO con la exposición a otros estímulos que difieren en intensidad (choques eléctricos y natación forzada), pone de manifiesto que la sensibilización del eje HPA en respuesta a un ambiente nuevo es directamente proporcional a la intensidad del estímulo inductor. Aunque una breve exposición a la IMO es suficiente para inducir sensibilización cruzada del eje HPA, el grado de sensibilización es mayor y más duradero cuanto más prolongada es la exposición a la IMO. Finalmente, demostramos que la sensibilización cruzada del eje HPA tras una exposición previa a la IMO es más evidente cuando el estímulo estresante heterotípico es de menos intensidad, aunque es mucho más crítica la duración de la exposición al estímulo heterotípico, de tal manera que ésta es máxima con 5 min de exposición para desaparecer tras una exposición de 30 min. En conjunto, los datos experimentales presentados en esta tesis, apoyados por el artículo de revisión, permiten delimitar las características de la sensibilización cruzada del eje HPA inducida por la exposición aguda a distintas situaciones de estrés y su relación con la sensibilización conductual. La importancia de la intensidad y duración de los estímulos estresantes tanto respecto a la inducción como a la expresión de la sensibilización aportan luz sobre muchas de las discrepancias que aparecen en la literatura.

In laboratory animals, prior exposure to emotional stressors usually induces a reduction of some stress responses when animals are re-exposed to the same stimulus, while exposure to a different stressor (heterotypic) generally results in normal or enhanced responses (cross-sensitization). In the last decades, a growing interest for the processes of sensitization has been generated because it is postulated they are heavily involved in the development of a large number of physiological alterations and psychopathologies, including gastrointestinal disorders, chronic pain, post-traumatic stress disorder (PTSD), psychosis and addiction, among others. This thesis has focused on the study of the characteristics of the stressors that contribute to the induction and expression of cross-sensitization induced by a single prior exposure to stress, as well as on the exploration of mechanisms likely to be involved in this process. To this end, we have used adult male rats as experimental subjects, and the activity of hypothalamic-pituitary-adrenal axis (HPA) and some behavioral aspects related to activity/exploration and anxiety have been assessed. Our results show that a single exposure to a severe stressor (immobilization on boards, IMO) induces cross-sensitization of the HPA response to novel environments and increased anxiety, as assessed by the elevated plus maze (EPM). These effects are noted during the week following IMO but not ten days after. However, a brief exposure to foot-shocks just before the EPM markedly enhances anxiety in rats previously exposed to IMO, without altering behavior in animals having no previous experience with IMO. These data indicate that a single IMO causes a state of endocrine and behavioral sensitization to new stressors, being the latter longer-lasting. Neither glucocorticoid synthesis inhibition nor administrations of antagonists for glucocorticoid or CRHR1 receptors before IMO were able to alter behavioral consequences of IMO or HPA cross-sensitization after exposure to the open field (OF) the day after. These data suggest that neither glucocorticoids nor CRHR1 play an important role in these cross-sensitization processes. Comparing IMO with other stressors that differ in intensity (foot-shock or forced swim), indicates cross-sensitization after response to the OF is directly proportional to the intensity of the triggering (inductive) stressor. Although brief exposure to IMO is enough to induce HPA cross-sensitization, the degree of cross-sensitization is greater and longer-lasting after more prolonged exposure to IMO. Finally, we demonstrate that HPA cross-sensitization after a previous exposure to IMO is more evident when the heterotypic stressor is of low intensity. Nevertheless, the length of exposure to the heterotypic stressor is much more critical, so that HPA cross-sensitization is highest with 5 min exposure and disappears after 30 min exposure. Overall, the experimental data presented in this thesis, supported by the review article, allows defining the characteristics of HPA cross-sensitization induced by an acute exposure to different emotional stressors and its relationship with the behavioral sensitization. The relevance of the intensity of stressors and length of exposure regarding both the induction and the expression of cross-sensitization can explain many of the discrepancies observed in the literature.