Temporal effects of nicotine and ethanol combined exposure on cholinergic system of the adolescent brain

O etanol e a nicotina são as drogas mais comumente usadas no mundo. Como claramente indicado por estudos epidemiológicos, existe uma forte associação entre o tabagismo e o consumo de etanol principalmente durante o período da adolescência. Entretanto, existem poucos estudos em neurobiologia básica que avaliem o efeito da exposição combinada de nicotina e etanol durante o período da adolescência. Considerando que a nicotina é um agonista do receptor colinérgico nicotínico (nAChR) e que tem sido demonstrado que o etanol interage com os nAChRs, o presente trabalho tem como foco o estudo dos efeitos da exposição à nicotina e/ou ao etanol no sistema colinérgico durante a adolescência. Do 30 ao 45 dia pós-natal (PN) camundongos da cepa C57BL/6 foram expostos à nicotina (NIC) e/ou etanol (ETOH). Quatro grupos foram analisados: 1) exposição concomitante (NIC+ETOH) à solução de nicotina (50μg/ml) e etanol (25%, 2g/kg i.p. em dias alternados), 2) exposição a NIC, 3) exposição ao ETOH, 4) exposição ao veículo. Foram quantificadas a expressão/afinidade aos nAChRs (α4β2), a atividade da colina acetiltransferase (ChAT) e, a expressão/afinidade do [3H]hemicolinium-3 (HC-3) ao transportador de alta afinidade pré-sinaptico de colina, ao final da exposição (PN45), após curto (PN50) e longo período de retirada (PN75). Ao final da exposição, o grupo NIC+ETOH apresentou upregulation de nAChRs, refletindo simples somação dos efeitos da NIC e ETOH no córtex cerebral e sinergismo no mesencéfalo. A upregulation devido à exposição combinada foi mantida mesmo após alguns dias de retirada das drogas. Um mês após o término da exposição, os valores foram semelhantes aos obtidos para os animais veículo. Em PN45, machos NIC apresentaram aumento da ChAT no córtex cerebral, mas o ETOH foi capaz de reverter este efeito. Ao contrário, fêmeas NIC apresentaram diminuição da ChAT. No mesencéfalo, somente ETOH promoveu aumento da ChAT. Já em PN50, o grupo NIC apresentou aumento na ChAT que foi revertido na retirada combinada de NIC+ETOH. Em PN75, o grupo NIC+ETOH apresentou redução da ChAT. Em relação ao HC-3, não houve alterações ao final da exposição. ETOH e NIC+ETOH apresentaram redução da marcação alguns dias após a retirada das drogas, a qual persistiu até PN75. O presente trabalho fornece evidências experimentais que indicam que nicotina e etanol interagem durante a adolescência resultando em alterações nos sistema colinérgico durante a exposição e durante a retirada das drogas.Nicotine and ethanol are the most commonly consumed drugs. As clearly indicated by epidemiological studies, there is a close interrelationship between smoking and alcohol consumption manly during adolescence period. However, there are few studies on the basic neurobiology of the effects of the combined nicotine and ethanol exposure in the adolescent brain. Since nicotine is a cholinergic agonist and it has been shown that ethanol interferes with nicotinic acetylcholine receptors (nAChR), the current proposal will focus on the cholinergic effects of nicotine and/or ethanol treatment during adolescence. From the 30th to the 45th postnatal day (PN), C57BL/6 mice were exposed to nicotine free base (NIC) and/or ethanol (ETOH). Four groups were analyzed: 1) concomitant (NIC+ETOH) exposure of nicotine (50 μg/ml) and ethanol (25%, 2 g/kg i.p. every other day); 2) NIC exposure; 3) ETOH exposure; 4) vehicle. We assessed nAChR (α4β2) binding, choline acetyltransferase (ChAT) activity and [3H]hemicholinium-3 (HC-3) binding to the high affinity presynaptic choline transporter at the end of exposure period (PN45), at short (PN50) and long term (PN75) withdrawal. At the end of exposure period, NIC+ETOH elicited a pronounced upregulation which reflect simple additivity of the effects of nicotine and ethanol in the cerebral cortex and synergism in the midbrain. On PN45, male NIC mice presented an increase in ChAT in the cerebral cortex. However, ETOH reversed this effect. In contrast, female NIC mice presented decreased ChAT activity. In the midbrain, ETOH increased ChAT. On PN50, NIC mice presented an increase in ChAT activity that was reversed by ETOH withdrawal. In addition, NIC+ETOH long term withdrawal elicited a decrease in ChAT activity. Regarding HC-3, binding was not affected on PN45. ETOH and NIC+ETOH withdrawal promoted a decrease at short and long-term withdrawal. These results provide experimental evidences that nicotine and ethanol during adolescence interact resulting in cholinergic system alterations during exposure and withdrawal