Heterómeros de receptores de dopamina. Nuevos mecanismos para la regulación de la transmisión dopaminérgica

Abstract

El Objetivo General de esta Tesis ha sido investigar la formación y función de heterómeros entre receptores de dopamina y otros receptores que puedan estar implicados en la regulación de la transmisión dopaminérgica, como receptores de galanina, histamina, adrenérgicos o receptores sigma-1. Basándonos en que tanto la galanina como la dopamina modulan la liberación de acetilcolina en el hipocampo, se ha demostrado que los receptores de dopamina de la familia D1 (receptores D1 y D5) pueden formar heterómeros con los receptores de galanina Gal1 y Gal2 y se ha estudiado la función de estos heterómeros en la liberación de acetilcolina en el hipocampo. En el estriado, los receptores de dopamina D1 se localizan en las neuronas GABAérgicas dinorfinérgicas donde también se localizan receptores de histamina H3. Este hecho permite formular la hipótesis de que estos receptores de histamina modulen la transmisión dopaminérgica mediante la formación de heterómeros y que esto pueda explicar algunos de los resultados contradictorios sobre las interacciones funcionales entre receptores H3 y receptores de dopamina. Teniendo en cuenta todo ello, se ha demostrado que los receptores de dopamina D1 pueden formar heterómeros con los receptores de histamina H3 y se han estudiado las implicaciones funcionales de estos heterómeros en cultivos celulares y en el estriado. Las vías dopaminérgicas y especialmente la señalización mediada por los receptores D1 y D2 de dopamina, están profundamente implicadas en la adicción a cocaína. Una gran parte de los efectos mediados por la cocaína se atribuyen a una sobre-estimulación de la señalización de los receptores de dopamina debida al incremento de dopamina ocasionado por la inhibición por cocaína del transportador de dopamina (DAT). Sin embargo, la cocaína, además de interaccionar con DAT, puede unirse a otras proteínas como los receptores sigma-1. En este contexto, es interesante conocer si los receptores sigma 1 pueden modular la funcionalidad de los receptores de dopamina D1 y D2 mediante un proceso de heteromerización. Por ello, se ha demostrado que los receptores D1 y D2 de dopamina pueden formar heterómeros con los receptores sigma-1 e investigado el efecto que ejerce la cocaína, mediado por estos heterómeros, en la transmisión dopaminérgica. El receptor de dopamina D4 pertenece a la familia de receptores de dopamina D2 y, en humanos, es el único que presenta formas polimórficas, las más comunes D4.4, D4.2 y D4.7. Existe una clara relación entre la forma polimórfica D4.7 del receptor D4 humano con el trastorno de hiperactividad y déficit de atención. No existen muchas diferencias funcionales entre las formas polimórficas por lo que no se conoce cuales son las repercusiones bioquímicas de expresar una u otra forma. Nuestra hipótesis de trabajo es que podían existir diferencias en la capacidad de formar heterómeros con otros receptores de dopamina como el D2 y que estos heterómeros podrían modular la liberación de glutamato en el estriado, lo que podría ser relevante en el trastorno de hiperactividad y déficit de atención. Por ello, se ha demostrado que los receptores D2 y D4 de dopamina pueden formar heterómeros en células vivas y en el tejido estriatal y se ha estudiado su papel en la liberación de glutamato en el estriado. Otra particularidad del receptor de dopamina D4 es que es el único receptor dopaminérgico en la glándula pineal de rata sin que se conozca cual es su función a pesar de que se expresa de manera circadiana. Dado que la glándula pineal está bajo el control de los receptores alfa-1B y beta-1 adrenérgicos, cuya activación está altamente relacionada con la regulación del ritmo circadiano y la síntesis y liberación de serotonina y melatonina, una posibilidad es que los receptores de dopamina D4 puedan modular la función de los receptores adrenérgicos de la glándula pineal mediante un proceso de heteromerización. Para estudiar esta posibilidad se ha demostrado que los receptores D4 de dopamina pueden formar heterómeros con los receptores alfa-1B y beta-1 adrenérgicos y se ha investigado su presencia y función en la glándula pineal de rata.

DOPAMINE RECEPTOR´S HETEROMERS. NEW MECHANISMS FOR THE REGULATION OF DOPAMINERGIC TRANSMISSION

The main objective of this Thesis has been to investigate the formation and function of heteromers between dopamine and other receptors that might be implicated in the regulation of dopaminergic transmission, such as galanin, histamine, adrenergic or sigma-1 receptors.

Firstly, it has been demonstrated that dopamine D1-like family receptors (D1 and D5) can form heteromers with galanin Gal1 and Gal2 receptors. The functional association of these heteromers has been studied within the context of the liberation of acetylcholine in the hippocampus.

Secondly, it has been shown that dopamine D1 receptors can form heteromers with histamine H3 receptors. The functional implications of these heteromers have been studied using cellular cultures and native striatum tissue.

Thirdly, it has been demonstrated that dopamine D1 and D2 receptors can form heteromers with sigma-1 receptors. The effect of cocaine on the dopaminergic transmission mediated by these heteromers has been investigated.

Fourthly, it has been shown that dopamine D2 and D4 receptors can form heteromers both in living cells and striatal tissue and their role on the release of glutamate in the striatum has been studied.

Finally, it has been shown that dopamine D4 receptors can form heteromers with adrenergic α1B and β1 receptors, their presence and function has been investigated in rat pineal gland.