BASES MOLECULARES Y FARMACOLOGICAS DE LA TOLERANCIA/ DEPENDENCIA A CANNABINOIDES

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1 BASES MOLECULARES Y FARMACOLOGICAS DE LA TOLERANCIA/ DEPENDENCIA A CANNABINOIDES Javier Fernández-Ruiz, Sara González, Maribel Cebeira, José A. Ramos Departamento de Bioquímica y Biología Molecular Facultad de Medicina, Universidad Complutense de Madrid Madrid Agradecimientos: parte de los estudios recogidos en esta revisión han sido financiados por becas del Plan Nacional sobre Drogas y del Ministerio de Ciencia y Tecnología (CICYT-PM ) Correspondencia: Javier Fernández-Ruiz Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, Facultad de Medicina, Universidad Complutense, Ciudad Universitaria s/n Madrid Tlfno.: ; fax: ; jjfr@med.ucm.es 1

2 Resumen Los preparados de la Cannabis Sativa, como la marihuana o el hachís, se encuentran entre las drogas de abuso cuyo consumo está más extendido entre la población humana, especialmente a edades jóvenes. La marihuana goza de una relativa buena imagen comparada con otras drogas de abuso. Esto es consecuencia del poco conocimiento que aún se tiene acerca de sus mecanismos de acción en el cerebro, y también de su mayor inocuidad comparada con los opiáceos, la cocaína u otras drogas con mayor poder adictogéno. Sin embargo, estudios recientes han aportado nuevos datos acerca de como actúan los cannabinoides, algunos de los cuales son las sustancias responsables de los efectos psicotrópicos de la marihuana, en el cerebro. El objeto de este artículo será revisar estas nuevas evidencias que ahondan, desde un punto de vista molecular y farmacológico, en el mecanismo y las características que tiene el fenómeno de la tolerancia/dependencia a esta droga. En concreto, se abordarán los siguientes aspectos: (i) (ii) (iii) (iv) la descripción del sistema cannabinoide endógeno, sistema que contiene las dianas farmacológicas para la acción de los cannabinoides presentes en la Cannabis Sativa, los cambios que se producen en diversos elementos de este sistema (ligandos endógenos y receptores de membrana) en situaciones de exposición crónica a cannabinoides, cambios que explican los fenómenos de tolerancia descritos para la mayoría de los efectos farmacológicos de los cannabinoides, los cambios comportamentales, neurovegetativos y/o moleculares que se producen durante los fenómenos de abstinencia tras un consumo prolongado de cannabinoides, y las pautas de autoadministración de estas sustancias en animales de laboratorio, y, por último, las interacciones farmacológicas y moleculares de los cannabinoides con otras drogas de abuso que podrían explicar tanto el supuesto papel de iniciador en la escalada de consumo de drogas de abuso que se ha postulado que desarrollan los cannabinoides, como el potencial terapéutico de éstos en el tratamiento de la dependencia a otras drogas. En resumen, los nuevos estudios desarrollados a partir de la descripción del sistema endocannabinoide están aportando nuevos datos acerca de las modificaciones que el consumo crónico de marihuana o de otras drogas de abuso produce en este sistema regulador, lo que proporcionará nuevos elementos para conocer como se produce la dependencia a marihuana, así como herramientas para el tratamiento de la dependencia a diferentes drogas. Palabras-clave: Marihuana, cannabinoides,?9-tetrahidrocannabinol, tolerancia, dependencia/abstinencia Abstract Cannabis Sativa derivatives, such as marijuana or hashish, are among the drugs of abuse which exhibit a widest consumption in the humans, in particular among young 2

3 people. Marijuana has a relatively good image in comparison with other drugs of abuse. This is the consequence of the little knowledge about its mechanisms of action at the brain level, as well as because of its weaker effects compared with opiates, cocaine or other drugs of greater addictive power. However, recent studies have provided new data on the action of cannabinoids, a class of compounds which contains, among others, the psychoactive compounds present in marijuana. The aim of this article is to review this new evidence that further explore, from molecular and pharmacological views, the mechanism and the characteristics of the phenomenon of tolerance/dependence to marijuana. In particular, we address the following items: (i) (ii) (iii) (iv) the description of the brain endocannabinoid transmission, the system that contains the pharmacological targets for the action of plant-derived cannabinoids, the changes in the different elements that compose the endocannabinoid system (endogenous ligands and membrane receptors) after the chronic exposure to cannabinoids; these changes explain the phenomena of tolerance described for most of the pharmacological effects of cannabinoids, the behavioral, neurovegetative and/or molecular changes produced during the withdrawal after a prolonged exposure to cannabinoids, and the patterns of selfadministration for these substances in experimental animals, and, lastly, the pharmacological and molecular interactions of cannabinoids with other drugs of abuse which might explain the suggested role of cannabinoids as a gateway for the consumption of other drugs of abuse, as well as the therapeutic potential of these compounds in the treatment of drug dependence. In summary, the new studies performed from the description of the endocannabinoid system are providing novel data about the changes caused in this system by chronic consumption of marijuana or other drugs of abuse, which will provide novel elements to clarify the cannabinoid dependence as well as new tools for the treatment of dependence to a variety of drugs of abuse. Key words: Marijuana, cannabinoids,? 9 -tetrahydrocannabinol, tolerance, dependence/withdrawal Introducción Es obvio que la investigación sobre los cannabinoides está viviendo momentos de máximo interés desde que hace poco más de 10 años se descubrió que los principios activos de la marihuana, el hachís, u otros preparados de la Cannabis Sativa, realizan sus efectos psicotrópicos a través de la activación de una serie de receptores de membrana presentes en las células nerviosas (1,2). Se puede decir que, desde ese descubrimiento realizado en 1988, la investigación en estas sustancias ha reproducido de forma bastante fiel los pasos que se dieron en la década de los setenta con el descubrimiento de los receptores para opioides y la identificación de los péptidos opioides endógenos, y su implicación en fenómenos como el control nociceptivo y la recompensa cerebral. Hoy ya sabemos en relación a los cannabinoides, que los receptores de membrana a los que se une el? 9 -tetrahidrocannabinol (? 9 -THC) y otros cannabinoides presentes en la Cannabis Sativa, lo son para una serie de ligandos endógenos que por analogía funcional hemos denominado cannabinoides endógenos o endocannabinoides (3,4). Por tanto, hoy bajo el término cannabinoide se deben 3

4 agrupar una serie amplia de sustancias con estructuras químicas diferentes que tienen en común el ser capaces de actúar a nivel de alguno(s) de los elementos constituyentes del sistema endocannabinoide (5) (ver tabla 1 para un resumen de los diferentes tipos de cannabinoides y sustancias relacionadas). Hoy ya empezamos a conocer algunas de las funciones del sistema endógeno de modulación que forman los endocannabinoides y sus receptores de membrana, tanto a nivel del Sistema Nervioso Central (SNC) como a nivel de la periferia (6-9). También conocemos los diferentes elementos que forman parte de él y como estos elementos pueden convertirse en dianas farmacológicas para el tratamiento de determinadas patologías donde se postula una alteración de este sistema (5). También empezamos a conocer algo que es importante para el objeto de esta revisión, como es el hecho de que es a través de la modificación de los elementos que constituyen el sistema endocannabinoide como actúan los principios activos de la marihuana para producir sus efectos psicoactivos (10). En esta revisión, nos proponemos recoger los últimos avances en el estudio de las bases moleculares de estos efectos, y siempre con la vista puesta en lo que hace referencia a los cannabinoides como posibles drogas de abuso y, por tanto, potenciales generadores de procesos de tolerancia/dependencia/abstinencia y de pautas de comportamiento compulsivo de autoadministración. La pregunta sería qué nos indican los últimos avances en el conocimiento del mecanismo de acción de los cannabinoides en relación a estos procesos?. Antes de abordar esta pregunta, empezaremos a modo de introducción con una breve reseña de los estudios más recientes sobre la bioquímica, la farmacología y la fisiología del sistema endocannabinoide. Una visión general del sistema endocannabinoide Como acabamos de mencionar, estudios realizados durante los últimos 12 años han demostrado la existencia de un sistema cannabinoide endógeno (ligandos endógenos + receptores acoplados a mecanismos intracelulares + mecanismo de terminación de la acción biológica) en el sistema nervioso central que podría desarrollar un papel en diversos procesos neurobiológicos (6-10), aunque también está presente en la periferia. Este sistema cannabinoide endógeno está formado por al menos dos tipos de receptores acoplados a proteínas que unen GTP, llamados CB 1 (presente principalmente en el sistema nervioso) y CB 2 (presente principalmente en el sistema inmune) (1,2), y por los ligandos endógenos que activan estos receptores (3,4) (ver las principales características de los dos subtipos de receptores en la tabla 2 y el(los) mecanismo(s) intracelular(es) a los que están acoplados en la figura 1). Estos ligandos, llamados endocannabinoides, son principalmente derivados del ácido araquidónico como la araquidoniletanolamida ( anandamida ) y el 2-araquidonilglicerol (3,4). Aunque se ha sugerido que estos ligandos tendrían cierta selectividad por los diferentes subtipos de receptores para cannabinoides, lo cierto es que pueden unirse y activar ambos subtipos indistintamente (2). Desde hace poco tiempo, conocemos como los endocannabinoides son sintetizados, liberados, recaptados y degradados a nivel de las células nerviosas, lo que confirma su posible función como neuromoduladores (6). La anandamida se sintetiza a partir de la hidrólisis provocada por la fosfolipasa D de un precursor de membrana (N- 4

5 araquidonilfosfatidiletanolamina), y es liberada al medio extracelular y recaptada por un sistema transportador presente en las neuronas y en las células gliales (11). Una vez dentro de la célula es degradada por la acción de una hidrolasa específica para amidas de ácidos grasos (11) (la figura 2 contiene un esquema general de todos estos procesos). Sin embargo, no se conoce la distribución de las neuronas que producen anandamida lo que ha limitado hasta ahora el conocimiento de la función concreta de este endocannabinoide en los procesos cerebrales en los que ha sido implicado. En general, puede decirse que el sistema endocannabinoide juega un papel modulador en diferentes procesos fisiológicos, principalmente en el cerebro (6, 7, 10, 12), aunque también en los sistemas inmune (8) y cardiovascular (9). En el cerebro, los endocannabinoides participan en la regulación de la actividad motora (12), del aprendizaje y la memoria (13) y de la nocicepción (14), así como desempeñan un papel notable durante el desarrollo cerebral (7) (ver un resumen de estos efectos en la tabla 3). Esto se ha demostrado a partir de los datos acerca de la distribución de los endocannabinoides y de los receptores CB 1 en el cerebro (15) (ver un ejemplo de esta distribución en el cerebro de la rata en la tabla 4) y sobre los efectos neurobiológicos de los cannabinoides sintéticos, de los presentes en el cannabis y de los propios endocannabinoides (2,6). Desde la caracterización del sistema endocannabinoide, se han realizado notables avances en la síntesis de compuestos con una acción selectiva sobre las proteínas-claves del funcionamiento de este sistema (receptores, transportador, enzimas) (5) y que pudieran ser susceptibles de usarse en algunas patologías (ver tabla 1). Se han desarrollado agonistas: (i) con una mayor estabilidad metabólica que la anandamida, como la R- metanandamida (16), (ii) con afinidad selectiva por los diferentes subtipos de receptor para cannabinoides, como los compuestos HU-308 o JWH-133, que son los primeros agonistas selectivos de los receptores CB 2, y que aportan la novedad de carecer de efectos psicotrópicos al ser incapaces de unirse al receptor CB 1, pero ser capaces de producir diversos efectos periféricos como reducción de la presión sanguínea o inhibición de la motilidad intestinal, así como tener una acción antiinflamatoria y analgésica a nivel periférico (5), (iii) que mejoran las condiciones de solubilidad acuosa de los cannabinoides, como el O-1057 lo que deberá favorecer las formas de administración de estos compuestos cuyo caracter altamente hidrofóbico limitaba su uso terapéutico (5). Otros compuestos sintetizados recientemente se comportan como inhibidores del transportador de endocannabinoides, como el AM404 (17) o el VDM11 (18), potenciando la acción de éstos en aquellos procesos cuya finalización implica un sistema de recaptación. También se han desarrollado inhibidores de la actividad amidohidrolasa, como el AM374 (19), que también prolongan la actividad endocannabinoide. Estos compuestos podrían ser útiles en aquellas patologías en las que se ha demostrado una pérdida de actividad endocannabinoide, y al actuar prolongando la presencia de los ligandos endógenos se minimizan los efectos psicotrópicos que se observan con el uso 5

6 de agonistas directos CB 1 (5). También se han desarrollado antagonistas selectivos de los receptores CB 1 y CB 2 capaces de bloquear las acciones in vivo e in vitro de los cannabinoides y que serían útiles en aquellas disfunciones en las que se postula una hiperactividad del sistema endocannabinoide (20,21). En resumen, la farmacología de los endocannabinoides ha experimentado un notable impulso en los últimos años gracias al avance del conocimiento de los diferentes elementos implicados en el funcionamiento de este sistema. Estos compuestos podrían servir como una nueva línea de tratamiento farmacológico en diversas enfermedades, como lesiones cerebrales, dolor crónico, glaucoma, asma, cáncer, enfermedades motoras y otras patologías, para las que ya se han presentado las primeras evidencias de un posible efecto terapeútico de los cannabinoides (22). El sistema endocannabinoide en los fenómenos de dependencia a drogas de abuso La elucidación de los elementos que constituyen el sistema cannabinoide endógeno ha permitido demostrar, por tanto, la existencia de un nuevo sistema de neurotransmisión o neuromodulación en el cerebro. Sin embargo, lo más interesante de este hecho para el objetivo de la presente revisión es que los principios psicoactivos de los preparados de la Cannabis sativa actúan a través de elementos de este sistema. Hoy empezamos a saber como el consumo prolongado de marihuana o de hachís produce una serie de alteraciones a nivel del sistema cannabinoide endógeno, y la relación de este fenómeno con los sustratos neurobiológicos a través de los cuales actúan otras drogas de abuso, hasta el punto de que, en la actualidad se considera que el sistema endocannabinoide podría formar parte del sistema de recompensa cerebral (23-27) que activan diversos tipos de reforzantes, entre ellos las drogas de abuso. Si ésto es cierto se explicarían diversas observaciones experimentales tales como: (i) (ii) las que sugieren la existencia de mecanismos de dependencia para los cannabinoides similares a los descritos para otras drogas de abuso, de forma que el consumo crónico de cannabis produciría cambios comportamentales y/o moleculares que serían equivalentes a los que se producen en los estados de tolerancia/dependencia/abstinencia a otras drogas de abuso (10,28), a pesar de las dificultades que presentan los cannabinoides para mantener patrones de autoadministración en animales experimentales (10) ; como luego detallaremos, este aspecto está resultando tremendamente controvertido; las que abogan por un posible papel de la marihuana como iniciadora del consumo de drogas de mayor poder adictivo, asunto que, como el anterior, también presenta mucha controversia en la literatura científica, con estudios que demuestran que el pretratamiento con cannabinoides incrementa la vulnerabilidad a otras drogas de abuso, en animales de experimentación y también en humanos, frente a estudios que no encontraron ninguna relación causa-efecto (para una revisión sobre todos estos estudios, consultar refs. 10,23 y 28); 6

7 (iii) finalmente, hay que considerar los datos que sugieren que compuestos que son activos sobre el sistema endocannabinoide, en el sentido de potenciarlo, pero sobre todo en el de bloquear la actividad de los receptores CB 1, pueden resultar efectivos en atenuar el comportamiento de búsqueda compulsiva de otras drogas de mayor poder adictógeno (24,25,29-31), la intensidad del sindrome de abstinencia (25,32,33) u otros signos de la dependencia a cocaína, opiáceos o alcohol (ver revisión en refs. 23 y 27). A partir de estas consideraciones de partida, a lo largo de esta revisión, vamos a ir discutiendo los estudios más relevantes en cuanto al fenómeno de la tolerancia/dependencia a cannabinoides y sus interacciones con otras drogas de abuso, intentando contestar a una serie de cuestiones claves para entender como funciona la adicción a esta droga de abuso; entre ellas, las siguientes: produce la exposición prolongada a cannabinoides fenómenos de tolerancia? que determina la aparición de tolerancia en cuanto a modificación de elementos del sistema endocannabinoide? conlleva el desarrollo de tolerancia la aparición de dependencia física con manifestaciones de abstinencia comparables a las de otras drogas? puede demostrarse el potencial adictivo de los cannabinoides mediante la aparición de pautas de autoadministración reproducibles en animales? juegan los cannabinoides un papel iniciador en el consumo de otras drogas de abuso? Anticipamos que la contestación a algunas de estas cuestiones hoy, aún está basada en datos preliminares que deberán ser corroborados y ampliados en el futuro, de la misma manera que algunas de las evidencias resultan controvertidas y exigirán nuevos experimentos clarificadores con modelos de dependencia más cercanos a la realidad del consumo humano. Fenómenos de tolerancia para los efectos farmacológicos de los cannabinoides La mayor parte de los efectos agudos observados tras la administración de cannabinoides desarrollan tolerancia cuando la administración se repite durante varios días. Esto se ha visto tanto en humanos como en animales de experimentación, y se ha visto para efectos como la inhibición motora, la hipotermia, la analgesia y otros efectos (ver revisión en ref. 10). En la tabla 5 se presenta un ejemplo representativo de este fenómeno de tolerancia como es la reducción en la intensidad de los efectos inhibitorios que produce el? 9 -THC en las actividades ambulatoria y exploratoria y el incremento que este cannabinoide produce sobre la inactividad, medidos estos parámetros en el test de campo abierto tras la administración aguda o crónica (5 días) del cannabinoide a una dosis habitual para producir efectos psicotrópicos (34). Es evidente a partir de esos datos que el grado de inhibición motora se reduce notablemente a los 5 días de administrar diariamente? 9 -THC a las ratas. Similares resultados se han encontrado para otros cannabinoides y para otros de sus efectos psicotrópicos (ver revisión en ref. 10). 7

8 Como para otras drogas de abuso, se ha buscado una explicación de esta tolerancia farmacológica en dos posibles mecanismos. En primer lugar, se ha propuesto que la tolerancia podría ser metabólica como demuestra el hecho de que los niveles de? 9 -THC medidos en el plasma de ratas tratadas durante 7 ó 14 días con este cannabinoide, se reduzcan de forma significativa comparada con los niveles de? 9 -THC medidos tras una administración aguda (35). En línea con esta observación, se ha visto que el cannabidiol, un cannabinoide presente en la Cannabis sativa pero que apenas tiene poder psicotrópico comparado con el? 9 -THC, es capaz de inducir, tras una exposición repetida, la citocromo P450 hepática, un complejo multienzimático implicado en el metabolismo de diferentes xenobióticos, entre ellos las drogas de abuso (36). El mismo fenómeno de inducción de la citocromo P450 hepática se ha visto también tras la administración crónica de un cannabinoide sintético como el CP55,940 (37). A pesar de estos datos que sugieren una importancia, al menos relativa, del metabolismo de los cannabinoides en la reducción de sus efectos psicotrópicos tras una exposición crónica, otra serie de estudios han puesto de manifiesto que la tolerancia farmacológica para los cannabinoides tiene principalmente una base farmacodinámica, es decir se produce como consecuencia de una reducción notable en la densidad, afinidad y/o eficacia de los receptores CB 1 presentes en las regiones cerebrales implicadas en los efectos farmacológicos de los cannabinoides (34,38-46), un hecho que será discutido de forma detallada en el siguiente apartado. Base molecular de la tolerancia a cannabinoides: desensibilización de receptores para cannabinoides Como se acaba de mencionar, experimentos realizados mayoritariamente durante la década de los 90, principalmente en roedores (34,38-46), han abordado el estudio de los cambios a nivel molecular que subyacen en la tolerancia farmacológica observada después de un tratamiento prolongado con cannabinoides sintéticos o naturales, tolerancia que también ha sido puesta de manifiesto en humanos (47,48). Estos estudios han demostrado claramente que ésta está relacionada mayoritariamente con reducciones a nivel de la disponibilidad de los receptores para cannabinoides en el cerebro (ver revisión en ref. 10), aunque puedan existir algunos cambios a nivel del metabolismo de estos compuestos (35-37). Existen algunas variaciones en el grado, tiempo de inicio y distribución regional de estas reducciones que son atribuibles al empleo de diferente tipo de cannabinoides (con diferentes afinidades y/o potencias farmacológicas), dosis y tiempos de tratamiento, pero en todos los casos la evidencia apunta a una pérdida significativa, aunque variable según regiones cerebrales, de los receptores a los que se unen tanto los cannabinoides vegetales, como los sintéticos y los endógenos. Por ejemplo, a nivel de los ganglios basales, los estudios de Herkenham y colaboradores (40) y los de nuestro grupo de investigación (34,42,43,45) demuestran que la densidad de los receptores CB 1 disminuye significativamente después de la exposición crónica a? 9 -THC o a otros agonistas en ratas de laboratorio (ver un ejemplo significativo de esta reducción en la figura 3). Este hecho corre en paralelo a una marcada reducción en la magnitud de la inhibición motora comparada con la causada por una exposición aguda a la droga (34) (ver tabla 5). Parolaro y colaboradores (41) han 8

9 demostrado que el descenso de la densidad de receptores CB 1 en los ganglios basales se acompaña de una reducción en los niveles de RNA mensajero para este receptor, aunque nosotros hemos visto que los cambios a nivel de la expressión del gen para el receptor CB 1 son secundarios a los cambios observados a nivel de la capacidad de unión de los receptores pre-existentes (45). En general, se puede decir que el inicio de los cambios en la densidad de los receptores, por sí mismos y en relación a los cambios de expresión génica, presenta importantes variaciones regionales (45). En la misma línea que los anteriores resultados, los estudios de Childers y colaboradores (44) han demostrado que los cambios a nivel de la densidad de estos receptores se acompañan de una profunda desensibilización medida en términos de la capacidad de estos receptores de activar mecanismos de transducción de señales, en concreto a nivel de su capacidad de activar las proteinas G que juegan un papel relevante en la transducción de la señal a nivel de la membrana de las células nerviosas. Por otro lado, aunque existe un abundante número de estudios que han abordado los cambios a nivel de los receptores CB 1 en el cerebro de animales tolerantes a cannabinoides, no pasa lo mismo con los ligandos endógenos que activan estos receptores. Solo de forma muy reciente, nuestro grupo ha demostrado que también se producen cambios en las concentraciones de los endocannabinoides en animales tolerantes a? 9 -THC, cambios que, en este caso, fueron claramente diferentes en función de la región cerebral (46). En concreto, se ha visto que las regiones límbicas y motoras son en las que aparecen de forma más acusada estos cambios (ver resultados representativos en la tabla 6), lo que puede relacionarse con la idea antes sugerida (23-27) de una posible participación del sistema cannabinoide endógeno a nivel de los sistemas cerebrales implicados en el fenómeno de adicción a drogas de abuso. En nuestro estudio (46), la administración crónica de? 9 -THC durante 8 días produjo la esperada reducción de la densidad de los receptores CB 1 y de la estimulación por WIN-55,212-2 de la unión de [ 35 S]-GTP?S en la mayor parte de las regiones estudiadas. La unica región que no presentó cambios en ámbos parámetros fue el área límbica anterior, pero lo más interesante fue que en esta región se observó un marcado incremento en el contenido de anandamida en los animales tolerantes a? 9 -THC (46) como puede verse en la tabla 6. Además, los contenidos de anandamida disminuyeron en el cuerpo estriado, mientras que no se encontraron cambios en el resto de las regiones. Los contenidos del otro endocannabinoide, 2-araquidonilglicerol no variaron en la mayor parte de las estructuras del cerebro de los animales tolerantes a? 9 -THC, excepto en el caso del estriado donde también disminuyeron significativamente. Por tanto, se puede concluir que la activación prolongada de los receptores para cannabinoides, un hecho que ocurre en situaciones prolongadas de consumo de marihuana, conlleva un descenso de los contenidos de endocannabinoides y de sus receptores en el estriado, así como un incremento de la formación de anandamida sin cambios en sus receptores en los núcleos del sistema límbico. Estas observaciones tienen interés a la vista del papel sugerido para los endocannabinoides y sus receptores en el control de la conducta motora (12) y del estado emocional (6), respectivamente, y de la relación de ámbos fenómenos, especialmente el segundo en los procesos de adicción a drogas de abuso. Dependencia/abstinencia a cannabinoides 9

10 En paralelo a estos estudios que explican como el fenómeno de tolerancia a cannabinoides tiene una base farmacodinámica, consecuencia de la disminución en la densidad, expresión génica y capacidad de activar mecanismos de transducción de señales de los receptores CB 1 (34,38-46), así como en la disponibilidad de los ligandos endógenos para estos receptores (46), en diversas regiones cerebrales, otros autores han puesto de manifiesto, aunque de forma controvertida, que el consumo crónico de cannabinoides podría conllevar la aparición de elementos de dependencia física. Es decir, se podría desarrollar un fenómeno de abstinencia, con respuestas adaptativas, comportamentales y/o moleculares disparadas por la ausencia de la droga (49-56), que serían parecidas a las que aparecen en la adicción a otras drogas de abuso, como los opiáceos o la cocaína (57,58). En humanos, algunos estudios han puesto de manifiesto que existen signos de abstinencia a marihuana como irritabilidad, insomnio, anorexia, nauseas y otros (ver revisión en ref. 59), aunque fueron de menor intensidad comparados con otras drogas de abuso. Otros estudios han evidenciado que, también a diferencia de otras drogas de abuso, solo una pequeña parte de los consumidores habituales de cannabis desarrollan patrones de dependencia significativos (ver revisión en ref. 60). El estudio de este hecho en animales de laboratorio ha demostrado que la abstinencia a cannabinoides no se produce de forma espontanea al cesar la administración de estos compuestos, posiblemente como consecuencia de las particulares características farmacocinéticas de los cannabinoides (10) derivadas de sus propiedades químicas: inicio más tardío, mayor duración aclaramiento plasmático más lento. Sin embargo, diversos grupos de investigación (49-52), utilizando una estrategia de bloqueo de los receptores CB 1 con una antagonista específico, el SR141716, en animales tolerantes a? 9 -THC, sí que han sido capaces de demostrar la existencia de manifestaciones de abstinencia, aunque predominan las respuestas somáticas (principalmente motoras), sin cambios importantes a nivel neurovegetativo. También utilizando modelos de abstinencia a cannabinoides inducida por SR141716, otros autores han demostrado que se producen cambios a nivel molecular en elementos que también son afectados por otras drogas de abuso, como los opiáceos, la cocaína o el alcohol (57,58). Se ha visto inducción de c-fos e incremento en la liberación de CRF en el núcleo central de la amígdala (53), aunque estos autores utilizaron un cannabinoide sintético muy potente a dosis que excederían en mucho las concentraciones de? 9 -THC que podrían alcanzarse durante el consumo humano. Otros estudios han demostrado alteraciones del sistema de la adenilato ciclasa/amp cíclico (51), o han puesto de manifiesto que el tratamiento con? 9 -THC incrementa la liberación de dopamina en neuronas del sistema mesolímbico, mientras que la abstinencia tras una exposición crónica la disminuye (61), como hacen otras drogas de abuso (62). Sin embargo, a pesar de estos estudios que sugieren que existe una respuesta de 10

11 abstinencia en animales tolerantes a cannabinoides tras el bloqueo de los receptores CB 1 con un antagonista selectivo (49-54), de forma similar a lo que se ha visto con naloxona en animales dependientes de morfina, algunos de estos estudios solo testaron los efectos del bloqueo de los receptores CB 1 en animales tolerantes a? 9 -THC, pero no se examinaron si los efectos también se producían en animales no-tolerantes y podían ser, por tanto, debidos al bloqueo del tono endocannabinoide en general o a la actividad como agonista inverso del SR141716, y no reflejar manifestaciones concretas de abstinencia. Otro punto importante a considerar en estos estudios es que las dosis de? 9 -THC utilizadas (o, en ocasiones, el tipo de cannabinoide empleado) para generar tolerancia excederían en mucho las que se pueden medir en fumadores de marihuana. Considerando estos aspectos, nosotros hemos llevado a cabo recientemente una serie de experimentos con objeto de aportar nuevos datos que permitan establecer los cambios que se producen a nivel comportamental y/o molecular durante la abstinencia a cannabinoides. La hemos inducido experimentalmente mediante el bloqueo de los receptores CB 1, en ratas tratadas de forma crónica con? 9 -THC a una dosis (10 mg/kg de peso del animal) comparable a las de consumo humano y por un periodo de tiempo suficiente para generar tolerancia (8 días). Se pudo demostrar que en los animales tolerantes a? 9 -THC se producía la esperada pérdida de receptores CB 1 en diversas regiones cerebrales (ver autoradiogramas representativos en la figura 3), como se ha demostrado ampliamente en la literatura (40-45). El último día de tratamiento con? 9 -THC, los animales fueron, además, inyectados de forma aguda con SR a una dosis comparable a la usada previamente por otros autores (10 mg/kg de peso del animal). Ya hemos comentado antes que los datos más sólidos acerca de las manifestaciones de abstinencia inducida con SR en animales tolerantes a cannabinoides señalan que predominan las alteraciones motoras (49-52). Nuestros resultados demuestran que estos cambios existen pero se producen también en animales no-tolerantes a? 9 -THC, lo que sugiere que podrían tener que ver más con un efecto inhibitorio sobre el tono cannabinoide endógeno que con una respuesta específica de abstinencia (ver un resumen de los resultados en la tabla 7). También se han analizado los niveles plasmáticos de algunas hormonas adenohipofisarias que se sabe son afectadas por el consumo de drogas de abuso. El interés de este último análisis es que es fácil realizarlo en humanos y por tanto puede servir como marcador de vulnerabilidad o predisposición al consumo o a la recidiva en pacientes desintoxicados. Los resultados sugieren que el bloqueo de los receptores CB 1 solo produjo una activación de las hormonas de estrés en los animales controles pero no en los animales tolerantes, aunque una cierta tendencia pudo observarse para el caso de la corticosterona (ver un resumen de los resultados en la tabla 8). En la tabla 8 también se recogen los resultados de los análisis, mediante hibridación in situ, de los niveles de ARN mensajero para diferentes marcadores moleculares afectados en la abstinencia a otras drogas de abuso, como proencefalina, c-fos y CRF. En general, la administración de SR141716, tanto a los animales controles como a los tolerantes a? 9 -THC, produjo escasos efectos sobre los niveles de ARN mensajero para proencefalina o c-fos, y cuando éstos aparecieron lo hicieron, en general, en ambos grupos, controles y tolerantes a? 9 -THC (ver un resumen de los resultados en la tabla 8). Tan solo, los niveles de ARN mensajero para CRF en el núcleo paraventricular hipotalámico se 11

12 modificaron de forma diferentes en animales controles y animales tolerantes a? 9 -THC, con descensos en los controles e incrementos en los tolerantes, lo que puede asociarse con la respuesta de liberación de CRF que se observa en la abstinencia a otras drogas de abuso (57,58). Potencial adictivo de los cannabinoides El elemento común que mejor define el potencial adictivo de una droga de abuso es su capacidad de inducir la búsqueda compulsiva de la sustancia, lo que está en relación directa con sus efectos reforzantes. En animales de experimentación se usan diferentes procedimientos para evaluar este potencial adictivo, de los cuales, el procedimiento que mejor reproduce las pautas de consumo humano es la técnica de autoadministración de la droga. Frente a lo que ocurre con otras drogas de abuso, sin embargo, los animales de experimentación no se autoadministran? 9 -THC de forma espontanea, e, incluso, los cannabinoides han resultado ser sustancias aversivas para este tipo de estudios (ver revisión en ref. 10). Como se ha mencionado para la aparición de signos de abstinencia en ausencia de la droga, es posible que también en este caso ello se deba a las particulares características farmacocinéticas del efecto del? 9 -THC que se han mencionado con anterioridad. Solo de forma muy reciente y utilizando un agonista sintético como el WIN55,212-2, algunos autores han sido capaces de reproducir pautas de autoadministración en roedores (63,64). Como quiera que este compuesto también es capaz de generar la aparición de abstinencia espontanea en comparación con el? 9 -THC, lo que se ha explicado en base a la menor vida media del WIN55,212-2 comparada con los cannabinoides clásicos (10), es posible que este compuesto ofrezca las mismas ventajas sobre los cannabinoides clásicos para los estudios de autoadministración. (65) También muy recientemente, Tanda y colaboradores consiguieron autoadministración de? 9 -THC en monos, aunque los autores necesitaron que los animales tuvieran una historia previa de autoadministración de cocaína para que se autoadministraran el cannabinoide, lo que podría modificar las condiciones de partida desde las que el animal apreciaría las propiedades reforzantes del? 9 -THC. También se han usado otros métodos para demostrar el poder reforzante de los cannabinoides, como las técnicas de condicionamiento preferencial al sitio (66,67), discriminación de drogas y autoestimulación intracraneal (ver una revisión reciente en ref. 10), y otras, aunque los resultados siempre fueron desiguales, poco concluyentes y, en algunos casos, controvertidos. También se ha descrito recientemente y por primera vez que el? 9 -THC es capaz de provocar sensibilización comportamental como hacen otras drogas de abuso (68). Estudio de la posible vulnerabilidad a otras drogas de abuso en animales tolerantes a cannabinoides Uno de los aspectos que más controversia suscita en relación a la dependencia a cannabinoides es el posible papel de esta droga como iniciadora del consumo de drogas 12

13 más adictogénicas, es decir, que el consumo repetido de cannabis puede facilitar el progreso hacia el consumo de otras drogas, especialmente en aquellos individuos más vulnerables. Estudios de poblaciones en humanos, han aportado datos conflictivos sobre este punto. Existen estudios que sugieren una relación estrecha (69-72), incluso se han aportado evidencias experimentales para explicar esta relación que demuestran, por ejemplo, como el consumo de una dosis de marihuana previamente a la autoadministración de cocaína incrementa la sensación de euforia ya que eleva los niveles plasmáticos de cocaína sobre los que se alcanzan en ausencia de la marihuana (73). Frente a estos datos, sin embargo, existen otros estudios que afirman no encontrar una vinculación entre el consumo de marihuana y el de otras drogas (74,75). Existen algunos estudios en animales de experimentación que han intentado responder a la cuestión de si el pretratamiento con cannabinoides podría generar en estos animales una mayor vulnerabilidad a los opiáceos, a la cocaína o al alcohol (76-80). Sin embargo, los resultados que se han obtenido no han aclarado suficientemente el tema. Por ejemplo, algunos autores han encontrado una mayor sensibilidad comportamental a la heroína tras el tratamiento con cannabinoides (78,80) o un incremento del riesgo de recidiva en el abuso de cocaína tras un periodo prolongado de abstinencia (79) en ratas. Frente a ello, otros estudios han evidenciado que el tratamiento con? 9 -THC, antes de la exposición crónica al opiáceo, no altera los efectos reforzantes de la morfina en la técnica de condicionamiento preferencial al sitio (81), e incluso el cannabinoide demostró tener un cierto caracter protector ya que reduce las manifestaciones somáticas de la abstinencia opioide inducida por naloxona, tema del que se hablará en el siguiente apartado. Por otra parte, nuestro grupo de investigación ha demostrado que la exposición perinatal a cannabinoides produce, cuando los animales maduran, una mayor predisposición a autoadministrarse morfina (82). Esto parece producirse como consecuencia de cambios en la expresión de proencefalina (83) y en la densidad de los receptores µ-opioides (82) en las áreas donde reside la conducta de adicción a drogas, cambios que lógicamente se generaron por la presencia de? 9 -THC durante el periodo del desarrollo cerebral. Recientemente, hemos repetido estos experimentos en animales tratados con? 9 -THC en edad adulta (González, Ambrosio, Ramos y Fernández-Ruiz, datos no-publicados). Sin embargo, los resultados indicaron de forma clara que los animales tolerantes a? 9 -THC no presentaban un mayor grado de autoadministración de morfina, sino más bien un pequeña tendencia a administrarse menor cantidad del opiáceo (ver figura 4), lo que sugiere que no hay una relación directa entre el consumo de cannabinoides y el de morfina, al menos en animales de experimentación. Posible utilidad de la modulación farmacológica del sistema endocannabinoide en la dependencia a otras drogas de abuso Como se acaba de mencionar en el apartado anterior, una serie de estudios (69-73,76,78, 80,82,83) sugieren que el consumo prolongado de marihuana o de hachís, no solo produce alteraciones a nivel del propio sistema cannabinoide endógeno, sino que también puede 13

14 producirlas a nivel de los mecanismos a través de los cuales actúan otras drogas de abuso de mayor poder adictivo, de forma que se discute, en la actualidad, de la posible existencia de mecanismos cruzados de adicción. Los datos más relevantes acerca de esta posibilidad se han obtenido en relación a los opiáceos (ver revisión en ref. 23 ), aunque también existen algunos estudios sobre la interacción de los cannabinoides con cocaína (ver revisión en ref. 84), alcohol (ver revisión en ref. 27) y con nicotina (ver revisión en ref. 85). No vamos a abordar aquí en detalle las interacciones farmacológicas y/o moleculares de los cannabinoides con otras drogas de abuso, ya que éste es el tema de otro de los capítulos de este número monográfico, pero sí vamos a intentar sentar las bases para algo que también se ha mencionado en el apartado anterior como es el hecho de que el sistema endocannabinoide pueda servir como diana farmacológica para el tratamiento de la dependencia a otras drogas de abuso. En este sentido, se ha visto que el? 9 -THC es capaz de disminuir la magnitud de los síntomas de abstinencia en ratas y ratones dependientes a la morfina (86,87), lo que está en relación con algunas evidencias preclínicas acerca del uso de la marihuana por heroinómanos para rebajar la intensidad del síndrome de abstinencia. Este efecto disminuyendo la intensidad del síndrome de abstinencia a opiáceos también se ha visto recientemente para la anandamida (32), el principal ligando endógeno del receptor para cannabinoides, lo que abre posibilidades terapéuticas para compuestos analogos a la anandamida y carentes de propiedades adictivas. Algunos estudios han abordado, desde un punto de vista molecular, esta posibilidad examinando los cambios que se producen a nivel de los receptores CB 1 en animales dependientes a morfina, de forma que estos cambios pudieran explicar los efectos beneficiosos de los agonistas CB 1 en la adicción a opiáceos. Sin embargo, los resultados han resultado poco concluyentes (88-91), posiblemente como consecuencia del uso de modelos diferentes para generar la adicción al opiáceo. En relación con cocaína, también se ha descrito que la activación de los receptores CB 1 con agonistas sintéticos se acompaña de una reducción de la autoadministración de esta droga en animales de experimentación (29), aunque estos autores interpretaron sus datos más en el sentido de que el cannabinoide generaba refuerzo por sí mismo sustituyendo a la cocaína que en el sentido de un posible efecto terapéutico. En contraste con los estudios que han usado agonistas de los receptores CB 1, otros estudios han sugerido que la utilidad en el tratamiento de la dependencia a diferentes drogas la proporcionarían los antagonistas de los receptores CB 1 (25,26,33). Se ha visto que el bloqueo prolongado de estos receptores reduce la intensidad del síndrome de abstinencia a morfina (33), así como disminuye las pautas de autoadministración de otras drogas de abuso como el alcohol (24,30,92). En la misma línea de razonamiento están los datos obtenidos en ratones KO para el receptor CB 1 en los que se ha observado una pérdida de las propiedades reforzantes de la morfina y una menor severidad del síndrome de abstinencia (25), aunque estos datos deben ser considerados con cierta prudencia porque se han desarrollado dos tipos diferentes de ratones KO con características comportamentales y/o moleculares claramente opuestas (25,93). En relación a otras drogas diferentes de los opiáceos, existen estudios que demuestran que los antagonistas CB 1 son capaces de reducir la preferencia por cocaína en estudio de condicionamiento preferencial al sitio (31) o el incremento en la recidiva en ratas 14

15 abstinentes a cocaína (79), mientras que otros (65) no consiguieron demostrar un efecto beneficioso del SR en monos que se autoadministraban cocaína. En experimentos aún en curso, nosotros hemos examinado los niveles de endocannabinoides en diversas regiones cerebrales de ratas tratadas con cocaína de forma crónica y no hemos observado cambios notables (González, Fernández-Ruiz, Di Marzo y Ramos, datos no-publicados), aunque si existen modificaciones en la expresión del gen para el receptor CB 1 (88), pero que no parecen explicar de forma clara la posible utilidad farmacológica del bloqueo de estos receptores en la adicción a cocaína. Sin embargo, es en el caso del alcohol donde se han presentado pruebas concluyentes de que el SR puede tener un efecto beneficioso ya que reduce la ingesta de alcohol (24,30,92), mientras que los agonistas CB 1 la incrementan (94). Esto parece que es consecuencia de la reducción del efecto de los niveles elevados de endocannabinoides que se generan por la exposición crónica a alcohol y que se han podido medir tanto en estudios in vitro como en estudios in vivo (95,96). Por el contrario, los receptores CB 1 en diversas regiones cerebrales, directa o indirectamente relacionadas con la adicción a drogas, no parecen alterarse por la exposición crónica a alcohol en ratas (88), pero sí se ha visto que ratones que demuestran una diferente preferencia genética por el alcohol tienen diferencias en la eficacia de la activación de los receptores CB 1, con un incremento en aquellas ratones que demuestran mayor preferencia por el alcohol (97). Estos datos parecen sugerir de forma clara que la manipulación farmacológica del sistema endocannabinoide con antagonistas CB 1 podría tener utilidad en el tratamiento del alcoholismo. Conclusiones Los resultados de los diferentes estudios presentados y discutidos a lo largo de esta revisión son compatibles con la idea de que el consumo crónico de cannabinoides produce tolerancia para la mayor parte de los efectos farmacológicos de estas sustancias, tolerancia que tiene una base principalmente farmacodinámica derivada de una pérdida selectiva de los receptores CB 1, pérdida que presenta interesantes diferencias regionales. A la par que se produce esta pérdida en los receptores CB 1, también se han demostrado alteraciones de los niveles de endocannabinoides, que, en algunos casos, se producen en regiones directamente implicadas en los procesos de refuerzo de drogas de abuso. En individuos tolerantes a? 9 -THC, el cese del consumo podría estar asociado a la aparición de ciertos signos de abstinencia, aunque, en animales de experimentación, ésto solo se produce tras el bloqueo selectivo de los receptores CB 1. No obstante, algunos de los efectos observados al administrar SR a animales tolerantes a cannabinoides se derivan de su capacidad de agonista inverso ya que también aparecen en los animales controles. En su conjunto, las evidencias apuntan a que la dependencia/abstinencia a cannabinoides tiene algunos elementos comunes con otras drogas de abuso, pero también presenta elementos diferenciales. Respecto al papel que los cannabinoides pueden jugar en la escalada de consumo de drogas de mayor poder adictógeno, algunas evidencias, tanto en humanos como en animales de experimentación, apuntan a que podría jugar este papel pero otras lo descartan. Por último, se ha propuesto que sustancias activas sobre el sistema endocannabinoide podrían ser susceptibles de utilización terapeútica en la dependencia 15

16 a otras drogas de abuso, dadas las interacciones que se han descrito de los cannabinoides con los opiáceos, el alcohol, la cocaína o la nicotina. Esto refuerza la idea de que el sistema endocannabinoide puede formar parte del sistema de recompensa cerebral, aunque algunos resultados recientes han demostrado que los efectos farmacológicos y/o moleculares de diferentes drogas de abuso sobre el sistema endocannabinoide no son similares, por lo que se necesitarán futuras investigaciones para clarificar este aspecto. 16

17 Bibliografía 1. Howlett AC, Pharmacology of cannabinoid receptors. Ann Rev Pharmacol Toxicol 1995; 35: Pertwee RG, Pharmacology of cannabinoid CB1 and CB2 receptors. Pharmacol Ther 1997; 74: Mechoulam R, Hanus L, Martin BR, Search for endogenous ligands of the cannabinoid receptors. Biochem Pharmacol 1994; 48: Martin BR, Mechoulam R, Razdan RK, Discovery and characterization of endogenous cannabinoids. Life Sci 1999; 65: Pertwee RG, Cannabinoid receptor ligands: clinical and neuropharmacological considerations, relevant to future drug discovery and development. Exp Opin Invest Drugs 2000; 9: Di Marzo V, Melck D, Bisogno T, De Petrocellis L, Endocannabinoids: endogenous cannabinoid receptor ligands with neuromodulatory action. Trends Neurosci 1998; 21; Fernández-Ruiz JJ, Berrendero F, Hernández ML, Ramos JA, The endogenous cannabinoid system and brain development. Trends Neurosci. 2000; 23: Parolaro D, Presence and functional regulation of cannabinoid receptors in immune cells. Life Sci 1999; 65: Hillard CJ, Endocannabinoids and vascular function. J Pharm Exp Ther 2000; 294: Maldonado R, Study of cannabinoid dependence in animals. Pharm Ther (en prensa, 2001). 11. Giuffrida A, Beltramo M, Piomelli D, Mechanisms of endocannabinoid inactivation: biochemistry and pharmacology. J Pharm Exp Ther 2001; 298: Romero J, Lastres-Becker I, de Miguel R, Berrendero F, Ramos JA, Fernández- Ruiz JJ, The endogenous cannabinoid system and the basal ganglia: biochemical, pharmacological and therapeutic aspects. Pharm Ther (en prensa, 2001). 13. Hampson RE, Deadwyler SA, Cannabinoids, hippocampal function and memory. 17

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