Relationship between neonatal allopregnanolone and neonatal stress: effects on adolescent and adult behaviour

Abstract

La allopregnanolona es un neuroesteroide modulador alostérico positivo del receptor GABA A. Alteraciones de sus niveles neonatales afectan la maduración del sistema nervioso central, alterando así la conducta adolescente y adulta. Aunque se ha propuesto que la allopregnanolona puede ser un mecanismo que restaura la homeostasis fisiológica tras un estrés agudo en edad adulta, su papel en el estrés neonatal es menos claro. Por ello, con la finalidad de caracterizar su relación y sus posibles interacciones, en los presentes estudios evaluamos las consecuencias conductuales de: (1) la alteración neonatal de neuroesteroides mediante la administración de allopregnanolona o finasteride (inhibidor de la síntesis de allopregnanolona) entre los días postnatales 5 y 9 (PND5-PND9); y de (2) estrés neonatal inducido por 24h de separación materna temprana (EMS) en PND9. En el primer experimento estudiamos los efectos de la administración neonatal de allopregnanolona, de EMS y su interacción, en la exploración inducida por novedad en edad adolescente (test de exploración de Boissier), y en las conductas de ansiedad (prueba del laberinto elevado en cruz, EPM) y en el procesamiento atencional (prueba de inhibición prepulso de la respuesta de sobresalto acústica, PPI) en edad adulta. Los resultados muestran que la EMS aumentó la locomoción inducida por novedad y disminuyó el número de agujeros explorados en el test de Boissier. Estos efectos fueron neutralizados por la administración previa de allopregnanolona. En edad adulta, los animales que habían sufrido EMS presentaron un perfil ansiolítico en el EPM, y ambas intervenciones neonatales deterioraron el PPI. Dado que estudios previos muestran que la manipulación de los niveles neonatales de allopregnanolona provoca cambios en conductas emocionales que podrían relacionarse con la vulnerabilidad al abuso de drogas, en un segundo experimento estudiamos los efectos de la manipulación neonatal de allopregnanolona y del estrés neonatal en la vulnerabilidad al abuso de alcohol. Para ello evaluamos el consumo de alcohol en edad adulta (15 días con 1h diaria de acceso voluntario a dos disoluciones -etanol y glucosa-), y determinamos los niveles de monoaminas ventroestriatales. Los resultados muestran que la administración de finasteride aumentó el consumo de alcohol y glucosa durante la segunda semana del procedimiento. Por el contrario, cuando los animales sufrieron EMS no hubo efectos del finasteride sobre el consumo de alcohol. EMS aumentó tanto la dosis media de alcohol consumida durante el procedimiento como la glucosa consumida durante la primera semana. Estos efectos EMS fueron independientes del tratamiento neonatal previo. Por otro lado, la administración tanto de finasteride como de allopregnanolona disminuyó los niveles ventroestriatales de dopamina y serotonina, sin afectar sus correspondientes metabolitos y aumentando así sus turnover ratios. Este efecto solo estuvo presente en aquellos animales que no sufrieron EMS. En un estudio subsecuente evaluamos, mediante microdialysis in vivo, la actividad dopaminergica en estos animales. Los resultados revelan que los animales administrados con finasteride mostraron una disminución de la liberación de dopamina en el núcleo accumbens en respuesta tanto al alcohol como a la comida, sugiriendo que el elevado consumo de alcohol que muestran estos animales podría estar relacionado con una disminución de la liberación de dopamina en respuesta a la presentación de las disoluciones. En conclusión, los resultados de los presentes estudios remarcan la importancia de los neuroesteroides en etapas críticas del desarrollo cerebral e indican que la administración neonatal de allopregnanolona puede prevenir algunos de los efectos conductuales de la EMS en edad adolescente pero también inducir efectos negativos similares a la EMS en edad adulta. Además, este trabajo muestra por primera vez la posible implicación de las alteraciones neonatales de neuroesteroides en los trastornos por uso de alcohol en edad adulta.

Allopregnanolone (AlloP) is a neurosteroid (NS) that acts as a positive modulator of γ-aminobutyric acid (GABA) type A receptor (GABAAR). AlloP plays an important role in brain development since alterations of its neonatal levels affect the maturation of central nervous system altering posterior adolescent and adult behaviour. Although AlloP has been proposed to serve as a mechanism to restore physiological homeostasis after acute stress, its implications on neonatal stress are much less clear. Thus, in order to characterise their possible interactions and relationship, in the present studies we assessed the behavioural consequences of: (1) neonatal NS alterations by means of the administration of AlloP or finasteride (putative AlloP synthesis inhibitor, Finas) between postnatal days 5 and 9 (PND5-PND9); and of (2) neonatal stress induced by 24 h of early maternal separation (EMS) at PND9. In the first experiment we studied the effects of neonatal AlloP administration, EMS and their interaction on adolescent novelty-directed exploration (Boissier exploration test at PND40 and PND60), and on adult (PND85) anxiety-like behaviour (Elevated plus maze test, EPM) and sensory brain inputs processing (prepulse inhibition of the startle response, PPI). Main results showed that EMS increased novelty-induced motor activity and decreased head-dipping behaviour in the Boissier exploration test at PND40. These EMS effects were prevented by the neonatal administration of AlloP. In adulthood, EMS animals showed an anxiolityc-like profile in EPM test, and both neonatal interventions disrupted the PPI. Given that previous studies of our laboratory have shown that neonatal AlloP levels manipulations lead to changes in emotional behaviour that could relate to vulnerability to drug abuse, in a second set of experiments we studied the effects of neonatal physiological AlloP levels manipulation and neonatal stress on the vulnerability to alcohol abuse. For this, we evaluated the effects of both interventions on adult ethanol consumption (two-bottle free-choice procedure for 15 consecutive days starting on PND70) and ventrostriatal monoamine levels. Results showed that neonatal Finas administration increased alcohol and glucose consumption during the second week of the procedure. Instead, when animals suffered EMS, there were no effects of Finas on alcohol consumption. EMS increased both the mean of the ethanol doses consumed during the whole procedure and the glucose consumption during the first week of procedure. These EMS effects were independent of previous neonatal treatment. On the other hand, both neonatal Finas and AlloP administration decreased dopamine and serotonin levels in the ventral striatum, without affecting their corresponding metabolites and thus increasing their turnover ratios. This effect was only present in the animals that were not exposed to EMS. Given these results, in a subsequent experiment we evaluated the possible alterations of the rewarding dopaminergic pathways activity related to neonatal NS levels manipulation by means of in vivo microdialysis. Results showed that animals with neonatal Finas administration had a decreased dopamine release in the nucleus accumbens in response to both ethanol and food, thus suggesting that the higher ethanol consumption of these animals could be related to a blunted dopamine release in response to solutions presentation. Taken together, the results of the present studies point out the importance of NS on critical brain developmental periods and they indicate that neonatal AlloP administration prevents some of the behavioural EMS effects on adolescence, but also induces deleterious effects similar to those of EMS in adulthood. Moreover, this work shows for first time a possible implication of neonatal NS alterations in adult alcohol use disorders.