New adult neurons and cocaine

This document is discussed the concept of production of new neurons in adults and the effect of cocaine in memory and neurogenesis.

            A novel and attractive field of  research now focuses on the generation of new grown-up neurons. The mature mammalian brain has two major regions capable of continually producing new cells: the dentate gyrus (DG) of the hippocampus and the subventricular zone (SVZ) of the lateral ventricles.   Neural stem cells have been recognized as astrocytes in both regions. In the DG, newly formed cells differentiate into granule neurons, which are integrated into the granular layer. In the SVZ, neuroblasts move around a long distance via the rostral migratory stream (RMS) to the olfactory bulb (OB), where they differentiate into granular and periglomerular interneurons. In both cases, newly differentiate neurons are included in specific functional systems. 

The complete relevance of functional significance of grown-up neurogenesis is yet uncertain.  The careful ablation of the proliferative populations in neurogenic regions by irradiation or genetic management is established to produce severe cognitive deficits.

It is hypothesized that neurogenesis in the OB are concerned in the functions, the consolidation of olfactory memory and the distinction of odors.

However, the majority of research work has focused on adult neurogenesis in the DG. The function of DG is incorporated in the neocortical-hippocampus memory system, which is implicated in the establishment of temporal lobe dependent memories, such as episodic memories.  Some authors have proposed that DG function is related to the formation of working memory, complex spatial learning and associative context memories, and that new cells may play an important role in these processes.  The results suggest that the key to a deeper knowledge of mature neurogenesis function is better understanding of DG and OB functions. 

                                                            Fig 1 New adult neurons

Drugs of abuse, such as nicotine, ethanol and cocaine have also recently been considered as negative factors that influence grown-up neurogenesis, mainly in the hippocampus. Chronic or acute use of these drugs can provoke alterations in the proliferation rate, survival and differentiation of new cells in neurogenic regions. In addition, some hippocampus-dependent memories are affected by psychomotor drugs in humans and preclinical studies, and these memories are influenced by adult hippocampus neurogenesis.

Cocaine is one of the most widely consumed illegal drugs in developing countries and is associated with several health problems. This drug acts as an indirect agonist of several neurotransmitters, including dopamine (DA), norepinephrine (NE), and serotonin (5-HT). Chronic cocaine treatments produce toxicity and an increase in oxidative stress and pro-inflammatory mediators. 

Fig 2 Leaf of coca (Erytroxilon coca)

In the DG, some cognitive functions such as working and recognition memory are affected by cocaine treatments. The drug alters neurotransmission at structural and functional levels.

On the other hand, in the adult brain, the implication of new hippocampal neurons in some memory processes is firmly documented. The effects of drugs on the hippocampal neurogenesis seem to induce alterations on memory performance.

One report shows that adult neurogenesis is associated with drug-taking or drug-seeking behaviors. Also, that adult neurogenesis plays a function in addiction and relapse. The authors proposed that the suppression of new neurons may induce a hippocampal dishinbition, conduct to an enlarged activation of the neural circuit accountable for cocaine-taking.

However, repeated cocaine administration reduces the threshold of long term potentiation (LTP), required for the long term memory, and may induce stronger context-emotional memories.

Other types of memory without a high emotional association are not easy to link with adult neurogenesis. It has been described that working memory is damaged by high doses of cocaine.  The involvement of new cells to the generation of hippocampus LTP and the improvement in encoding of new information are possible mechanisms that assist working memory.

 As occurs with most recreational drugs, cocaine impairs the normal incorporation of new cells into the DG and OB. If we suppose that these systems are essential for the distinction of analogous events, a less efficient system would make it more complicated to forget memories associated with drugs and/or may be the cause of impairments of working memory.

Some results indicate that adult neurogenesis is essential in certain situations with increased memory demands or high emotional interference, such as context conditioning memories and consolidation of drug-seeking behaviors.

The modulation of adult neurogenesis by pharmacologic treatments or natural processes may contribute to an increase in the activity of the DG and positively influence anxiety behaviors.

The participation of the cocaine as a recreational product, in the deterioration of the work and long term memory is very likely. In addition, it is necessary to determine its precise effect on the production of new adult neurons.

Journal Reference

Vivian Capilla-Gonzalez and Vicente Hernandez-Rabaza (2011)

Review: Cocaine and MDMA Induce Cellular and Molecular Changes in Adult Neurogenic Systems: Functional Implications

Pharmaceuticals  4(6), 915-932; doi:10.3390/ph4060915

La transición nutricional (desbalance nutricional)

En este documento es revisado el impacto del estilo moderno de vida y algunos aspectos importantes relacionados. Se enfatiza en la diversificación de fuentes alimentarias, la elaboración y adopción de políticas adecuadas para combatir la epidemia de obesidad y mejorar la salud de las personas.

            La transición nutricional (TN) es definida como el cambio en los patrones dietéticos e ingesta de nutrientes cuando una población adopta estilos de vida modernos durante el desarrollo social y económico, urbanización y adopción de características culturales diferentes. Está asociada con el incremento documentado de enfermedades no transmisibles (NCDs). El efecto de la TN en los perfiles de enfermedad es exacerbado por el estilo de vida sedentario y estresante, consumo incrementado de alcohol y cigarrillos en las poblaciones urbanas.

            Han sido confirmados muchos cambios adversos en los patrones dietéticos cuando son comparadas las dietas en la nutrición de transición. Estos incluyen disminución en el consumo de alimentos básicos ricos en almidón y fibra dietética, incremento en el consumo de productos de origen animal ricos en grasas totales y ácidos grasos saturados, disminución en fuentes de proteínas vegetales tales como las legumbres, incremento en bocadillos energéticamente-densos, bebidas carbonatadas edulcoradas, disponibilidad comercial de bebidas alcohólicas, así como la adición de azúcar, grasas y aceites en los alimentos.

El cambio en los patrones dietéticos hacia alimentos con sabor más intenso en los bocadillos, alimentos rápidos y de conveniencia, pero también con más carne, traducido a un patrón de ingesta donde el esquema de macro-nutrientes (energía, grasa, carbohidratos totales, fibra dietética y proteína de origen animal) puede ser asociada con un riesgo incrementado de sobrepeso, obesidad y otras NCDs. Al mismo tiempo, el mejoramiento en la ingesta de micronutrientes no alcanza los valores mínimos recomendados. Es concebible que en muchos sujetos con sobrepeso u obesos, la ingesta sub-óptima de micro-nutrientes conduzca a una “doble carga” la coexistencia de sub- y sobre-nutrición en la misma persona. Un desbalance en los macro- y micro-nutrientes.

                                                       Figura 1 Transición nutricional

            Ante tal situación es necesario afrontar el problema mediante las políticas e intervenciones  adecuadas. Elaborar un plan para intervenciones nutricionales holísticas e integradas, alineadas con campañas de salud en el país. Todas las intervenciones deben basarse en las evidencias, dirigidas a los problemas de salud pública en el país. El problema de sub y sobre-nutrición debe ser abordado con dietas óptimas, balanceadas, adecuadas pero prudentes para la toda la población. Es importante involucrar a las comunidades en la planeación de la intervención nutricional. Estar incluidos todos desde el estado de planeación para asegurar su participación en la implementación de las políticas y/o intervención(es). Orientarse a la diversificación de dietas más en lugar de apoyarse en alimentos fortificados y suplementos dietéticos. Únicamente implemente las intervenciones a mayor escala a través de estudios de campo en los grupos de población apropiados. Utilice todos los recursos disponibles para implementar intervenciones con el objetivo de lograr hábitos de alimentación sanos.

            En conclusión, la TN puede ser orientada en una dirección más positiva si son utilizados los principios básicos sugeridos en la planeación de intervenciones holísticas y políticas integradas con el objetivo de lograr la nutrición óptima para la población total. Además, es fundamental desarrollar la suficiente capacidad humana para implementar las políticas en los programas de intervención apropiados.

Referencia bibliográfica

Hester H. Vorster, Annamarie Kruger, and Barrie M. Margetts (2011), The Nutrition Transition in Africa: Can It Be Steered into a More Positive Direction? Nutrients 3, 429-441; doi:10.3390/nu3040429

http://www.mdpi.com/2072-6643/3/4/429/