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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.9.2014.tde-24042014-163603
Document
Author
Full name
Raphael Caio Tamborelli Garcia
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2014
Supervisor
Committee
Marcourakis, Tania (President)
Malbergier, André
Planeta, Cleopatra da Silva
Quadros, Isabel Marian Hartmann de
Scavone, Cristoforo
Title in Portuguese
Envolvimento da metilecgonidina, produto de pirólise da cocaína, na farmacodependência
Keywords in Portuguese
AEME
Anidroecgonina metil éster
Crack
Farmacodependência
Metilecgonidina
Toxicologia social
Abstract in Portuguese
O crack é a forma fumada de administração da cocaína com o maior potencial para causar dependência. Até 80% da sua fumaça consiste no produto de pirólise da cocaína, a metilecgonidina (AEME). Apesar do vasto conhecimento acerca dos efeitos e prejuízos causados pela cocaína, nenhum trabalho avaliou os efeitos da AEME na farmacodependência, objetivo deste trabalho. Ratos adultos machos Wistar foram expostos à salina, à AEME 3 mg/kg, à cocaína 15 mg/kg e a associação entre cocaína e AEME, intraperitonealmente, em duas situações: 1) exposição prolongada (administração todos os dias, por 9 dias); 2) sensibilização comportamental dependente de contexto (administração em dias alternados, por 5 dias e 7 dias de abstinência, seguido do desafio). A dose de AEME foi definida pela avaliação da atividade locomotora em teste agudo. A AEME foi capaz de aumentar a atividade locomotora após exposição prolongada e potencializar a expressão da sensibilização comportamental dependente de contexto induzida pela cocaína. A concentração de dopamina e seus metabólitos aumentaram no caudado-putâmen em todos os grupos, sendo observado um sinergismo entre cocaína e AEME no grupo da associação. No núcleo accumbens, foi observado aumento de dopamina apenas nos grupos cocaína e associação. Paralelamente, houve aumento da relação p-CREB/CREB 60 minutos após a administração aguda de AEME 3 mg/kg e cocaína 15 mg/kg, tanto no caudado-putâmen quanto no núcleo accumbens, assim como nos grupos cocaína e associação após a sensibilização comportamental dependente de contexto. Com a finalidade de determinar o mecanismo de ação da AEME, foi realizado um estudo farmacológico detalhado dessa substância em células CHO-K1 de rato expressando heterologamente os receptores colinérgicos muscarínicos subtipos 1 a 5, uma vez que estudos anteriores sugeriram uma interação entre a AEME e os receptores colinérgicos muscarínicos. O ensaio de competição com [3H]NMS mostrou uma pequena preferência da AEME para o subtipo M2. Estudos funcionais (mobilização de cálcio) revelaram um efeito agonista parcial da AEME para os subtipos M1 e M3 e antagonista para os demais subtipos, dando suporte à hipótese colinérgica de ação da AEME. Nossos resultados indicam que a AEME isoladamente não foi capaz de causar sensibilização, mas potencializou a ação da cocaína quando coadministrada. O efeito antagonista da AEME em receptores subtipo M2 e M4 no caudado-putâmen, e M4 e M5 no núcleo accumbens causaram aumento de dopamina nessas regiões encefálicas, onde a atividade colinérgica medeia sua liberação.
Title in English
Involvement of methylecgonidine, a cocaine pyrolysis product, in addiction.
Keywords in English
Addiction.
AEME
Anhydroecgonine methyl ester
Crack cocaine
Methylecgonidine
Social toxicology
Abstract in English
Crack cocaine is the smoked form of cocaine with the highest potential for addiction. Up to 80% of crack smoke consists of cocaines pyrolysis product anhydroecgonine methyl ester (AEME). Despite of many studies regarding cocaine effects and its hazardousness, few reports have assessed AEME's role in addiction, the aim of this study. Adult male Wistar rats were i.p. dosed with either saline, 3 mg/kg AEME, cocaine 15 mg/kg, or cocaine-AEME combination in two situations: 1) prolonged exposure (drugs administered every day for 9 days); 2) behavioral sensitization context specific (drugs administered in alternating days for 5 days, followed by 7-days abstinence period and a challenge injection). AEME dose was chosen based on locomotor activity after an acute test. AEME increased locomotor activity in the prolonged exposure and it potentiated cocaine-induced behavioral sensitization. Dopamine level and its metabolites were elevated in the caudate-putamen in all non-saline groups with a synergic effect between cocaine and AEME in the cocaine-AEME group. In the nucleus accumbens, dopamine was elevated only in cocaine and cocaine-AEME groups. At the same time, p-CREB/CREB ratio, increased 60 minutes after an acute administration of 3 mg/kg AEME and 15 mg/kg cocaine in both caudate-putamen and nucleus accumbens, the same result observed in both cocaine and cocaine-AEME groups after behavioral sensitization. Once previous studies suggested AEME interacts with muscarinic acetylcholine receptors, a detailed pharmacological analysis of AEME at rat muscarinic acetylcholine receptors subtypes 1-5 heterologously expressed in CHO-K1 cells was performed to determine a mechanism for the novel effects of AEME. [3H]NMS competition binding showed a slight preference for M2 subtype; functional studies (Ca2+ mobilization) revealed partial agonist effects at M1 and M3 and antagonist effects at the remaining subtypes, supporting the cholinergic hypothesis of AEME's effects. Our results indicate AEME alone does not elicit behavior sensitization but significantly potentiates cocaine sensitization when co-administered. AEME antagonism effects at M2 and M4 muscarinic acetylcholine receptors subtypes in the caudate-putamen, and M4 and M5 muscarinic acetylcholine receptors subtypes in the nucleus accumbens resulted in dopamine increase in these brain regions, where its release is mediated by cholinergic activity.
 
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Publishing Date
2014-05-09
 
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