Modificaciones epigenéticas asociadas a los efectos de la morfina en el SNC del pez cebra

Resumen

La morfina es en la actualidad el tratamiento de primera línea para el dolor crónico y para el dolor padecido por pacientes terminales (Bauer y cols., 2016). Además, junto a otros opioides, como la heroína, causa problemas en el desarrollo temprano del SNC. Estos daños son comunes dado que la exposición prenatal a opioides es muy frecuente en relación al alto número de mujeres gestantes que los consumen (Kremer y Arora, 2015). Con el fin de controlar estos efectos, es necesaria una clara comprensión de sus mecanismos de acción que, entre otras consecuencias, inducen cambios en la expresión génica de proteínas esenciales para el sistema nervioso central. Teniendo en cuenta la estrecha relación de la morfina con el sistema opioide endógeno y los cambios en la expresión génica, nos planteamos la hipótesis de que los efectos desencadenados por la morfina en el SNC del pez cebra puedan estar regulados por varios factores epigenéticos ligados al desarrollo, vinculándose, además, con un sistema clave para la formación del SNC, como el de las neurotrofinas. La regulación epigenética propuesta podría ser intermediaria tanto en neuronas maduras como en precursores neuronales. En el presente trabajo, se demuestra que el mir212, mir132 y Oprm1 son novedosos reguladores que relacionan los opioides y las neurotrofinas. Con este estudio se demuestra que la morfina es un facilitador de la expresión de Bdnf durante el desarrollo del pez cebra (48 hpf). Considerando esto, se propone un mecanismo según el cual la activación de Oprm1 conduce a cambios en los mir212 y mir132. Adicionalmente, los mir212 y mir132 son reguladores de mecp2, el cual ha sido descrito como un inhibidor de BDNF (Hollander y cols., 2010). Por tanto, los cambios desencadenados por la morfina en ambos miRNAs aumentan la expresión de Bdnf. Este aumento en la expresión de Bdnf es principalmente ejercido por el mir132, dado que la morfina lo sobre-expresa a las 48 hpf mientras que disminuye los niveles del mir212, señalando la posible relevancia del mir132 en este estadio. Consecuentemente, tras el incremento de Bdnf, la expresión de TrkB aumenta. No obstante, Oprm1 también está directamente involucrado en la regulación de Bdnf dado que los morfantes de oprm1 redujeron drásticamente la expresión de Bdnf. Durante el análisis de la información obtenida tras realizar la técnica de ChIP-seq para la detección de las marcas H3K27ac y H3K27me3, se estudiaron las regiones adyacentes a los picos atribuidos a dichos enriquecimientos, guardando un margen de 20Kb a izquierda y derecha de los mismos. La finalidad de este estudio era detectar posibles regiones promotoras de genes afectadas por las mismas marcas. De esta manera, se encontró un aumento de la marca H3K27ac sobre el promotor distal del gen nestin. Este gen está ligado con los precursores neuronales (Park y cols., 2010). Su enriquecimiento con esta marca epigenética tras el tratamiento pero no en situación control, parece indicar que la morfina ejerce cambios en el SNC antes de que se formen las neuronas maduras. Además, en este trabajo, se ha observado una regulación positiva de la expresión de nestin en la que también interviene la regulación de la metilación del DNA junto al enriquecimiento de la cromatina con la marca H3K27ac, simultáneamente sobre el promotor del gen, tras la exposición a morfina. Estos resultados indican que el tratamiento con morfina activa mecanismos que promueven y facilitan la expresión de la proteína Nestin. Esta mayor expresión pudo observarse in vivo durante el desarrollo de embriones transgénicos (Nestin-GFP) y en cultivos primarios de neuronas obtenidos de dichos embriones. En resumen, el mecanismo regulador de los efectos de la exposición a morfina, induce cambios en el SNC a través de la modificación de los miRNAs 212 y 132 y su efecto sobre las neurotrofinas. Además, la morfina es capaz de variar la estructura del DNA regulando la acetilación y la trimetilación de la Histona 3 en la lisina 27. Por último, este fármaco altera el correcto desarrollo de los precursores neuronales a través de los cambios en el factor de transcripción Sox2 y el promotor distal de Nestin.