Análise de Microarreglos em Ratos Expostos ao Álcool

Vista previa del material en texto

Av. Hidalgo 935, Colonia Centro, C.P. 44100, Guadalajara, Jalisco, México 
bibliotecadigital@redudg.udg.mx - Tel. 31 34 22 77 ext. 11959 
UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA 
COORDINACIÓN GENERAL ACADÉMICA 
Coordinación de Bibliotecas 
Biblioteca Digital 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La presente tesis es publicada a texto completo en virtud de que el autor 
ha dado su autorización por escrito para la incorporación del documento a la 
Biblioteca Digital y al Repositorio Institucional de la Universidad de Guadalajara, 
esto sin sufrir menoscabo sobre sus derechos como autor de la obra y los usos 
que posteriormente quiera darle a la misma. 
UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA
Centro Universitario de Ciencias de la Salud
Doctorado en Ciencias Biomédicas 
Orientación en Neurociencias 
El análisis de microarreglos del núcleo accumbens de 
ratas con exposición prenatal al alcohol y tratamiento 
posnatal con metilfenidato, revela la participación 
de cinasas de pantotenato en la fisiopatología del 
trastorno de espectro alcohólico fetal
TESIS DE DOCTORADO
Presenta
Psic. Pedro Juárez Rodríguez
Directora
Dra. Argelia Esperanza Rojas Mayorquín
Codirector
Dr. Daniel Ortuño Sahagún
Guadalajara, Jalisco. Febrero de 2021
La presente investigación se realizó en el Centro Universitario de Ciencias 
de la Salud (cucs), en el Centro Universitario de Ciencias Biológicas y 
Agropecuarias (cucba) de la Universidad de Guadalajara en colaboración 
con el Instituto Tecnológico de Monterrey-Campus Guadalajara.
Con beca CONACyT Registro 621444 
Periodo 2018B – 2020B
Contenido
Agradecimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Abreviaturas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Índice de cuadros y figuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Antecedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Exposición prenatal al alcohol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Etanol en la unidad materno-fetal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Absorción y distribución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Metabolismo y eliminación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Transferencia de etanol a través de la placenta . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Metabolismo de etanol en la placenta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Metabolismo de etanol por el feto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Neurodesarrollo en la rata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Factores epigenéticos de la exposición prenatal a alcohol . . . . . . . . . . 26
Trastornos del espectro alcohólico fetal . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Modelos murinos de fasd inducidos por exposición prenatal a alcohol . . . . 30
Trastornos del neurodesarrollo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Metilfenidato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Estudio de la expresión génica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Exposición prenatal al alcohol y los trastornos del neurodesarrollo . . . . . 37
El paralelismo entre fasd y adhd 38
Estudios de expresión génica en modelos de exposición prenatal a alcohol . . 39
Los efectos del metilfenidato en la expresión génica . . . . . . . . . . . . 40
Planteamiento del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Justificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Hipótesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Diseño metodológico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Variables Dependientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Diagrama Experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Diagrama de flujo de los análisis de microarreglos . . . . . . . . . . . . . 53
Material y métodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Exposición prenatal al alcohol y tratamiento posnatal con metilfenidato . . . 61
Obtención de tejido para los microarreglos . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Análisis de los Microarreglos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Genes diferencialmente expresados asociados a la neurotransmisión
dopaminérgica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Genes modificados por el efecto del etanol . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Análisis de clúster de anotaciones funcionales . . . . . . . . . . . . . . 92
Amplificación por qpcr de genes identificados en los análisis de clúster . . . 98
Genes del clúster biosíntesis de pantotenato y coenzima A . . . . . . . . . . . . . . .99
Inmunohistoquímicas en el nacc y la cpf de las ratas . . . . . . . . . . . 101
Validación de los anticuerpos primarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Inmunomarcaje de Coasy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Inmunomarcaje de Pank4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Discusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
La administración prenatal de alcohol modifica la expresión génica
en el nacc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
El tratamiento posnatal con metilfenidato modifica la expresión génica
en el nacc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Cambios en la expresión génica del nacc después de la administración
prenatal de alcohol y el tratamiento posnatal con metilfenidato . . . . . . . 107
La pae disminuye la expresión de Cxcl16 en el cerebro de la rata . . . . . . . 108
La administración prenatal de alcohol y el tratamiento con metilfenidato 
modifican la expresión de cinasas de pantotenato . . . . . . . . . . . . . 110
Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Perspectivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Anexo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
[7]
Agradecimientos
A mis directores de tesis, laDra. Argelia por otorgarme la oportunidad de participar en su proyecto de investigación para mi formación doctoral, por sus enseñanzas 
y apoyo. Al Dr. Ortuño por siempre aportar todo su conocimiento y experiencia, en la 
investigación y en la vida.
A mi alma mater, la Universidad de Guadalajara, casa de estudios en la que orgullo-
samente cuento ya con 12 años como estudiante. Al CONACyT por otorgarme la beca de 
doctorado con la que pude realizar mis estudios.
A mis sinodales, por sus valiosas aportaciones y comentarios que me permitieron 
mejorar este trabajo hasta el último detalle.
A todos los colaboradores del laboratorio, la Dra. Marisol Godínez Rubí por su apo-
yo durante la etapa final de este proceso, la Dra. Carolina Guzmán Brambila por permi-
tirme la utilización de su laboratorio, a la Dra. Celia González Castillo por su consejo, al 
Dr. Arturo Orozco Barocio por apoyarme con todo lo relacionado al bioterio.
A mis compañeras de laboratorio, en las que también pude encontrar amistad. A Ma-
rina quien siempre está dispuesta a dar palabras de aliento o un consejo, a Paulina con 
quien siempre puedo charlar y bromear con familiaridad, a Citlali con quien compartí 
muchas experiencias y aprendizaje en la etapa final del proyecto, a Asareel por su apoyo 
en el bioterio, a Isabel por su apoyo en el laboratorio durante las inmunohistoquímicas.
A mis padres, Andrés y Lourdes que siempre me han apoyado en mis proyectos y no 
han fallado en 27 años.
A mi amada esposa Andrea, ella es mi motor para continuar y buscar siempre más.
Gracias a Dios por permitir todo esto.
Sine quo nihil est . 
[9]
Abreviaturas
adam10 Dominio de desintegrina y metalopeptidasa 10 (A Disintegrin And 
Metallopeptidase Domain 10)
adh Alcohol Deshidrogenasa (Alcohol Dehydrogenase)
adhd Trastorno por déficit de atención e hiperactividad (Attention Deficit 
Hyperactivity Disorder)
aeat Acil-CoA Etanol O-Transferasa (Acil-CoA Ethanol O-Transferase)
aldh Aldehído Deshidrogenasa (Aldehyde Dehydrogenase)
arbd Defectos de nacimiento relacionados a alcohol (Alcohol Related Birth 
Defects)
arnd Trastornos del neurodesarrollo relacionados a alcohol (Alcohol Related 
Neurodevelopmental Disorders)
asd Trastorno de Espectro Autista (Autism Spectrum Disorders)
atv Área Tegmental Ventral
Copan Neurodegeneración asociada a la proteína Coasy (Coasy Protein 
Associated Neurodegeneration)
Ct Ciclo umbral (Cycle threshold)
Cxcl16 Ligando de quimiocina con motivo C-X-C 16 (C-X-C motif chemokine 
ligand 16)
CYP2E1 Citocromo P450 subfamilia E miembro 1 (Cytochrome P450 family 2 
subfamily E member 1)
da Dopamina (Dopamine)
depc Dietil pirocarbonato
dna Ácido Desoxirribonucleico (Deoxyribonucleic Acid)
ed Día embrionario (Embryonic Day)
faae Éster Etílico de Ácidos Grasos (Fatty Acids Ethyl Ester)
faaes Éster Etílico de Ácidos Grasos Sintasa (Fatty Acids Ethyl Ester Synthase)
fas Síndrome alcohólico fetal (Fetal Alcohol Syndrome)
fasd Trastornos del espectro alcohólico fetal (Fetal Alcohol Spectrum 
Disorders) 
Fkbp5 Proteína 5 de unión a fk506 (fk506 binding protein 5)
gd Día gestacional (Gestational Day)
hpa Eje Hipotalámico Pituitario Adrenal
Hp Hipocampo
El análisis de microarreglos del núcleo accumbens de ratas con exposición prenatal
al alcohol y tratamiento posnatal con metilfenidato, revela la participación de cinasas
de pantotenato en la fisiopatología del trastorno de espectro alcohólico fetal10
id Discapacidad intelectual (Intellectual Disability)
lincrna rna intergénico largo no codificante (Long intergenic non-coding rna)
lncrna rna largo no codificante (Long non-coding rna)
mph Metilfenidato (Methylphenidate)
mrna Ácido ribonucleico mensajero (Messenger ribonucleic acid)
mirna micro rna (Micro rna)
nacc Núcleo Accumbens 
nbia Neurodegeneración con acumulación de hierro (Neurodegeneration with 
Brain Iron Accumulation)
ncrna rna no codificante (Non-coding rna)
ndd Trastornos del neurodesarrollo (Neurodevelopmental Disorders)
ne Noradrenalina (Norepinephrine)
nsc Célula precursora neural (Neural Stem Cell)
pae Exposición prenatal a alcohol (Prenatal Alcohol Exposure)
pkan Neurodegeneración asociada a cinasas de pantotenato (Pantothenate 
Kinase Associated Neurodegeneration)
pnd Día posnatal (Postnatal Day)
pfas Síndrome de alcohol fetal parcial (Partial Fetal Alcohol Syndrome)
cpf Corteza Prefrontal
qpcr Reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real (Quantitative 
Polymerase Chain Reaction)
rna Ácido Ribonucleico (Ribonucleic Acid)
sam S-Adenosil Metionina (S-Adenosyl Methionine)
snc Sistema Nervioso Central
[11]
Índice de cuadros y figuras
Cuadros
CUADRO 1 Principales enzimas adh de humano y de rata, gen y proteína . . . . . 22
CUADRO 2 Modificaciones epigenéticas producidas por el alcohol
 en modelos murinos de pae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
CUADRO 3 Características de los trastornos del espectro alcohólico fetal . . . . . 29
CUADRO 4 Modelos murinos de pae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
CUADRO 5 Neurobiología del trastorno por déficit de atención con hiperactividad 34
CUADRO 6 Datos técnicos del chip de hibridación para los experimentos
 de microarreglos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
CUADRO 7 Análisis por efecto biológico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
CUADRO 8 Genes diferencialmente expresados con Z-score de ± 2.00
 modificados por el etanol (278 genes) . . . . . . . . . . . . . . . 67
CUADRO 9 Genes diferencialmente expresados con un z-score de ± 2.00
 modificados por el mph (185 genes) . . . . . . . . . . . . . . . . 72
CUADRO 10 Genes diferencialmente expresados con un z-score de ± 2.00
 modificados por el mph sobre el fondo etanol (268 genes) . . . . . . 76
CUADRO 11 Genes diferencialmente expresados por el etanol asociados
 a la neurotransmisión dopaminérgica (194 de 278 genes) . . . . . . . 81
CUADRO 12 Genes diferencialmente expresados por el mph asociados
 a la neurotransmisión dopaminérgica (131 de 185 genes) . . . . . . . 83
CUADRO 13 Genes diferencialmente expresados por el mph/Etanol asociados
 a la neurotransmisión dopaminérgica (191 de 268 genes) . . . . . . . 85
CUADRO 14 Análisis de clústers de genes modificados por el etanol. 
 Z-score de ± 2.00 (194 de 278 genes) . . . . . . . . . . . . . . . . 92
CUADRO 15 Distribución subcelular de las proteínas de los genes modificados
 por el etanol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
CUADRO 16 Análisis de clústers de genes modificados por el mph. 
 Z-score ± 2.00 (132 de 185 genes) . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
CUADRO 17 Distribución subcelular de las proteínas de los genes modificados
 por el mph . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
CUADRO 18 Análisis de clústers de genes modificados por el mph sobre el fondo
 etanol. Z-score ± 2.00 (181 de 258 genes) . . . . . . . . . . . . . . 94
El análisis de microarreglos del núcleo accumbens de ratas con exposición prenatal
al alcohol y tratamiento posnatal con metilfenidato, revela la participación de cinasas
de pantotenato en la fisiopatología del trastorno de espectro alcohólico fetal12
CUADRO 19 Distribución subcelular de las proteínas de los genes modificados
 por el mph sobre el fondo etanol . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
CUADRO 20 Clústers con astringencia muy alta de las 3 listas de genes . . . . . . 95
CUADRO 21 Genes en el clúster de Biosíntesis del pantotenato y la Coenzima A . . 97
CUADRO 22 Cuantificación de rna total de las muestras de nacc de rata . . . . . 98
CUADRO 23 Cuantificación de rna total de las muestras de cpf de rata . . . . . . 98
Figuras
FIGURA 1 Metabolismo oxidativo y no oxidativo del etanol . . .. . . . . . . 23
FIGURA 2 Reprogramación fetal por la exposición prenatal al alcohol . . . . . . 27
FIGURA 3 Comparación general del desarrollo del ser humano y las ratas . . . . 31
FIGURA 4 Marco general de los principales trastornos del neurodesarrollo . . . 33
FIGURA 5 Hibridación de los 3 microarreglos de nacc . . . . . . . . . . . . 58
FIGURA 6 Peso del nacc por grupo experimental . . . . . . . . . . . . . . . 61
FIGURA 7 Aislamiento y cuantificación de rna total para la hibridación
 de los microarreglos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
FIGURA 8 Hibridación de los microarreglos, tres comparaciones . . . . . . . . 62
FIGURA 9 Gráficas de expresión para los tres microarreglos en genArise . . . . 64
FIGURA 10 Diagrama de Venn que indica el número de genes diferencialmente
 expresados identificados después del análisis por efecto biológico . . 66
FIGURA 11 Fotomicrografías representativas del marcaje con anti-Cxcl16
 en los tejidos testigo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
FIGURA 12 Fotomicrografías representativas de la expresión de Cxcl16 en el nacc . .89
FIGURA 13 Fotomicrografías representativas de la expresión de Cxcl16 en la cpf . 90
FIGURA 14 Fotomicrografías representativas de la expresión de Cxc1l6 en el Hp, 
 el estriado y la sustancia gris periacueductal . . . . . . . . . . . . 91
FIGURA 15 Expresión relativa de los genes que componen el clúster biosíntesis
 de pantotenato y coenzima A en el nacc y la cpf mediante qpcr . . . 100
FIGURA 16 Fotomicrografías representativas para el marcaje con anti-Coasy
 en los tejidos testigo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
FIGURA 17 Fotomicrografías representativas para el marcaje con anti-Pank4
 en los tejidos testigo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
FIGURA 18 Fotomicrografías representativas de la expresión de Coasy
 en el nacc en todos los grupos experimentales. . . . . . . . . . . . 103
FIGURA 19 Fotomicrografías representativas de la expresión de Coasy
 en la cpf en todos los grupos experimentales . . . . . . . . . . . . 103
FIGURA 20 Fotomicrografías representativas de la expresión de Pank4
 en el nacc en todos los grupos experimentales. . . . . . . . . . . . 104
FIGURA 21 Fotomicrografías representativas de la expresión de Pank4 en la 
 cpf en todos los grupos experimentales 104
[13]
Resumen
E l consumo materno de alcohol (etanol) durante el embarazo es una de las principa-les causas que originan trastornos del neurodesarrollo (ndd, del inglés Neurodeve-
lopmental Disorders), los cuales pueden traducirse en enfermedades neuropsiquiátricas 
capaces de generar discapacidad en las esferas social, motora, cognitiva, afectiva y del 
lenguaje. La ingesta moderada, e incluso leve, de etanol se ha asociado de forma directa 
con defectos en el neurodesarrollo, así como con déficits en la conducta y en la cogni-
ción de la descendencia que perduran a través del tiempo hasta la edad adulta. La ex-
posición prenatal al alcohol (pae, del inglés Prenatal Alcohol Exposure) produce mani-
festaciones que van desde la relativa normalidad hasta la muerte perinatal, enmarcados 
en los trastornos del espectro alcohólico fetal (fasd, del inglés Fetal Alcohol Spectrum 
Disorder). El principal órgano blanco del etanol es el cerebro, siendo el núcleo accum-
bens (nacc) y la corteza prefrontal (cpf) regiones particularmente vulnerables. Aunado 
a lo anterior, la pae exacerba la activación de los circuitos mesolímbico-corticales, que 
afectan regiones vulnerables relacionadas con la conducta motivada y la regulación de 
la impulsividad, características clásicas de algunos ndd. El metilfenidato (mph) es un 
psicoestimulante prescrito como tratamiento para varios trastornos neuropsiquiátricos, 
predominantemente para el trastorno por déficit de atención e hiperactividad (adhd, 
del inglés Attention Deficit Hyperactivity Disorder) y ha mostrado eficacia en personas 
con fasd. Aunque sus efectos a largo plazo podrían estar mediados por cambios en la 
expresión génica, esta relación no ha sido estudiada en detalle. Por lo tanto, el objetivo 
del presente trabajo fue determinar los cambios en el perfil de expresión génica en el 
nacc y en la cpf de ratas jóvenes después de la pae y el tratamiento posnatal con mph. 
Para este fin se emplearon ratas Wistar gestantes, a las que se les administró 6g/kg/día 
de etanol (etoh) (20% w/v en 0.09% salina) o 10.5g /kg/día de solución isocalórica (iso) 
(en 0.09% salina), vía intragástrica, en los días 8 a 20 de gestación. Las crías macho fue-
ron divididas en 4 grupos, 2 fueron tratados con mph y 2 recibieron solución vehículo 
(vh), del día 26 al 38 de edad posnatal y fueron sacrificados 2 horas después de la última 
administración. Se obtuvieron las regiones del nacc y la cpf. Se hibridaron 3 microa-
rreglos del nacc con las siguientes comparaciones: 1) iso/vh vs. etoh/vh; 2) iso/vh 
vs. iso/mph; 3) etoh/vh vs. etoh/mph. Mediante el software genArise (http://www.
ifc.unam.mx/genarise/), se identificaron los genes diferencialmente expresados en las 
3 condiciones, con los que se elaboraron listas de genes que posteriormente fueron 
El análisis de microarreglos del núcleo accumbens de ratas con exposición prenatal
al alcohol y tratamiento posnatal con metilfenidato, revela la participación de cinasas
de pantotenato en la fisiopatología del trastorno de espectro alcohólico fetal14
refinadas a partir de un análisis por efecto biológico. Finalmente, a través del software 
david v.6.8 (https://david.ncifcrf.gov/), se identificaron diferentes clústers génicos con 
relevancia biológica, entre los que destacó un clúster relacionado con la Biosíntesis del 
pantotenato y la coenzima A. Se verificó la expresión de los genes Pank4, Pank1 y Coasy 
mediante qpcr de expresión relativa. Con el método de análisis 2-ΔΔCT se identificó que 
el etoh aumenta la expresión de los tres genes analizados de este clúster, el mph redu-
ce la expresión de esos genes y el mph administrado en ratas con pae también reduce 
la expresión de esos genes a niveles basales en el nacc, mientras que en la cpf tanto el 
etoh, el mph y el mph administrado en ratas con pae disminuyen la expresión de los 
tres genes por debajo del nivel observado en los controles. Los resultados obtenidos 
indican un posible efecto compensatorio del mph sobre la expresión de los genes di-
ferencialmente expresados por la pae, a nivel de transcritos. Sin embargo, a nivel de la 
proteína la expresión de Pank4 y Coasy, determinada por inmuhistoquímica, no fue mo-
dificada bajo ninguna de las condiciones experimentales y en ambas regiones de interés, 
localizándose en el citoplasma, tal como era esperado. De acuerdo con lo que se conoce 
hasta el momento, este es el primer trabajo en que los genes evaluados, relacionados 
con la biosíntesis de pantotenato y coenzima A, están asociados con la pae, el fasd o el 
tratamiento con mph.
[15]
Abstract
M aternal ethanol consumption during pregnancy is one of the main causes of neu-rodevelopmental disorders (ndd), which can lead to neuropsychiatric diseases 
that generate disabilities in the social, motor, cognitive, affective and language spheres. 
Moderate and even mild ethanol intake has been directly associated with neurodevelo-
pmental defects as well as deficits in behavior and cognition of offspring that persist un-
til adulthood. Prenatal Alcohol Exposure (pae) produces manifestations ranging from 
relative normality to perinatal death in the context of fetal alcohol spectrum disorders 
(fasd). The main target organ for ethanol is the brain, where the nucleus nacc and the 
cpf are particularlyvulnerable regions. In addition, pae exacerbates the activation of 
mesolimbocortical circuits that affect vulnerable regions related to motivated behavior 
and impulsivity regulation, which are classic characteristics of some ndds. Methylphe-
nidate (mph) is a psychostimulant, prescribed as a treatment for several neuropsychia-
tric disorders, predominantly for attention deficit hyperactivity disorder (adhd) and 
has shown efficacy in people with fasd. Although its long-term effects may be mediated 
by changes in gene expression, this relationship has not been studied in depth. There-
fore, the aim of this work was to determine the changes in the gene expression profile 
in the nucleus accumbens (nacc) and the prefrontal cortex (cpf) of young rats after 
pae and postnatal treatment with mph. For this purpose, pregnant Wistar rats were 
used, which were administered 6g/kg/day of ethanol (etoh) (20% w/v in 0.09% sali-
ne) or 10.5g /kg/day of isocaloric solution (iso) (in 0.09% saline) via intragastric, on 
days 8 to 20 of gestation. Male pups were divided into 4 groups, 2 were treated with 
mph and 2 received vehicle solution (vh), on days 26 to 38 of postnatal age, they were 
sacrificed 2 hours after the last administration. The regions of nacc and cpf were ob-
tained. Three microarrays of nacc were hybridized with the following comparisons: 
1) iso/vh vs. etoh/vh; 2) iso/vh vs. iso/mph; 3) etoh/vh vs. etoh/mph. Through 
genArise (http://www.ifc.unam.mx/genarise), lists of genes differentially expressed in 
the 3 conditions were determined, later these lists were refined from an analysis by 
biological effect. Finally, through david v.6 .8 (https://david.ncifcrf.gov/) different gene 
clusters with biological relevance were identified among which the following stand out: 
Pantothenate and coenzyme A biosynthesis. Expression of Pank4, Pank1 and Coasy, ge-
nes that integrate this cluster, was verified by relative expression qpcr. With the 2-ΔΔCT 
method it was identified that ethanol increases the expression of the three genes, mph 
reduces their expression and mph administered in rats with pae reduces their expres-
El análisis de microarreglos del núcleo accumbens de ratas con exposición prenatal
al alcohol y tratamiento posnatal con metilfenidato, revela la participación de cinasas
de pantotenato en la fisiopatología del trastorno de espectro alcohólico fetal16
sion to basal levels in the nacc, while in cpf the ethanol, mph and mph administered on 
rats with pae decrease the expression of these three genes below the level of controls. 
These results indicate a possible compensatory effect of mph on the genes differentially 
expressed by pae, at transcript level. Nevertheless, it was determined through immu-
nohistochemistry that the expression of Pank4 and Coasy proteins is uniform under all 
experimental conditions and in both regions of interest, while their subcellular location 
was observed in the cytoplasm, as expected. According to what is known so far, this is 
the first work showing that the evaluated genes, related to Pantothenate and coenzyme 
A biosynthesis, are associated with pae, fasd or mph treatment.
[17]
Introducción
L a exposición prenatal al alcohol (pae del inglés Prenatal Alcohol Exposure) produce una amplia gama de síntomas enmarcados en los trastornos del espectro alcohólico 
fetal (fasd del inglés Fetal Alcohol Spectrum Disorder), cuyo grado de afectación depen-
de de factores como la dosis de etanol, la duración de la exposición y el momento de la 
exposición durante el embarazo, así como el metabolismo de la madre. 
El consumo de etanol ya sea leve, moderado o excesivo por parte de la madre duran-
te la gestación, se asocia de forma directa con defectos en el neurodesarrollo, así como 
con déficits en la conducta y en la cognición de la descendencia que perduran a través 
del tiempo hasta la edad adulta. El principal órgano blanco del etanol es el cerebro, 
donde el núcleo accumbens (nacc) y la corteza prefrontal (cpf) son regiones particu-
larmente vulnerables.
Durante el neurodesarrollo el etanol produce cambios en la expresión génica, a tra-
vés de mecanismos directos e indirectos. El modelo murino de pae, además de ser un 
modelo animal reconocido para el estudio del fasd, ha sido recientemente señalado 
como un modelo para el estudio de otros trastornos del neurodesarrollo (ndd del inglés 
neurodevelopmental disorders). Nuestro grupo de trabajo ha propuesto que el modelo 
murino de pae es un modelo adecuado para dilucidar las bases moleculares del trastor-
no por déficit de atención e hiperactividad (adhd del inglés Attention Deficit Hyperac-
tivity Disorder) (Ver Rojas-Mayorquín et al ., 2016).
El metilfenidato (mph del inglés Methylphenidate) es un estimulante del Sistema 
Nervioso Central (snc), prescrito ampliamente para tratar el adhd tanto en niños como 
en adultos, así como para tratar el fasd en niños. Se hipotetiza que los mecanismos que 
subyacen a su acción a largo plazo recaen en modificaciones en la expresión génica, 
dichos mecanismos permanecen sin ser dilucidados por completo.
El presente trabajo busca aportar nueva información respecto a los mecanismos mo-
leculares que subyacen a los ndd, particularmente los relacionados con el adhd, así 
como a los mecanismos moleculares que están detrás de la acción del mph, apoyándo-
nos en el análisis por microarreglos, una herramienta molecular que permite identificar 
los genes que se expresan diferencialmente entre dos grupos de células o tejidos en un 
momento determinado o una condición establecida.
[19]
Antecedentes
Exposición prenatal al alcohol
De acuerdo con Hanson y Gluckman (2008) la exposición a condiciones adversas du-
rante el desarrollo puede producir cambios permanentes en los sistemas fisiológicos y 
en los patrones conductuales. La pae es considerada la primera causa de retraso mental 
de origen no genético, así como de defectos de nacimiento en los Estados Unidos (Sokol 
et al ., 2003). Situación que tiene una alta prevalencia, en parte derivada del hecho de que 
las futuras madres pueden no estar conscientes del embarazo durante el primer trimes-
tre de gestación (Ruisch et al ., 2018).
El consumo de alcohol por parte de la madre durante la gestación está asociado 
negativamente con defectos duraderos en el neurodesarrollo, la conducta y la cognición 
de la descendencia, e incluso un consumo moderado o leve muestra una asociación de 
la misma naturaleza (Flak et al ., 2014; Hamilton et al ., 2014; Sarman, 2018).
El cerebro es el principal órgano blanco del etanol y es una diana incluso más sen-
sible durante el desarrollo. Se han propuesto una serie de mecanismos celulares y mo-
leculares para explicar los efectos deletéreos del alcohol en el snc, como la inducción 
de estrés del retículo endoplasmático en las neuronas (Ke et al ., 2011; Luo, 2014; Yang & 
Luo, 2015), la inducción de estrés oxidativo (Brocardo et al ., 2011), la interferencia en la 
señalización de factores neurotróficos (Luo, 2012), la neuroinflamación (Pascual et al ., 
2017; Terasaki & Schwartz, 2016; 2017) y, la regulación de la expresión génica y epigéne-
tica (Chastain & Sarkar, 2017; Mandal et al ., 2015; Resendiz et al ., 2014).
Los efectos de la exposición a etanol durante la embriogénesis son heterogéneos, 
pero algunas áreas y poblaciones celulares son particularmente vulnerables, a saber: la 
cpf, el hipocampo (Hp), el cerebelo, el cuerpo calloso y en general las células gliales 
(Alfonso-Loeches & Gueri, 2011). 
La pae afecta la proliferación celular y reduce el número de células precursoras, 
como se ha visto en cultivos de glía radial telencefálica y en corteza cerebral de em-
briones de rata (Rubert et al ., 2006). Reduce el volumen y grosor de la corteza cerebral, 
lo que a su vez produce anormalidades en la organización celular y las conexiones in-
tracorticales (Wozniak et al ., 2013) y produce una reducción en la cantidad de neuronas 
GABAérgicas, lo que podría dar cuenta de losdéficits cognitivos y conductuales obser-
vados en el fasd (Smiley et al ., 2015). 
El análisis de microarreglos del núcleo accumbens de ratas con exposición prenatal
al alcohol y tratamiento posnatal con metilfenidato, revela la participación de cinasas
de pantotenato en la fisiopatología del trastorno de espectro alcohólico fetal20
Mandal et al . (2015) detectaron la disminución del volumen cerebral y del Hp en 
particular en ratones expuestos a etanol durante la gestación. Por otra parte, Swart et 
al . (2018) en un modelo murino de pae equivalente al tercer trimestre de embarazo 
humano, reportaron un incremento en el metabolismo del nadh y en la fosforilación 
oxidativa, tanto en la cpf como en el Hp de ratas expuestas a alcohol, así como una 
disminución en la capacidad de respuesta al estrés oxidativo en la cpf, destacando la 
mayor susceptibilidad de esta estructura (Swart et al ., 2018).
La pae se ha asociado con la alteración del desarrollo de la vía mesolímbica (Dorey 
et al ., 2018), lo que afecta a regiones relacionadas con el comportamiento condicionado 
o motivado (Chong & Husain, 2016; Caballero et al ., 2019) y la regulación de la impulsi-
vidad (Hammes et al ., 2019). También se ha señalado que la pae es un factor de riesgo 
significativo para el desarrollo de adicción al alcohol en seres humanos (Alati et al ., 
2006; Grant et al ., 2013; Foltran et al ., 2011) así como a la preferencia y aumento en su 
consumo en roedores (Abate et al ., 2014; Chang et al ., 2012; Merikangas et al ., 1998), debi-
do a los cambios suscitados en la vía mesolímbica dopaminérgica que regula los efectos 
adictivos del alcohol. Más aun, la pae exacerba la activación de circuitos mesolímbicos 
dopaminérgicos en respuesta al alcohol en la adultez (Blanchard et al ., 1993; Fabio et 
al ., 2015). La actividad dopaminérgica en el nacc de ratas con pae presenta un patrón 
de sobre-activación general bajo diversas condiciones, a saber: las ratas macho con pae 
exhibieron concentraciones altas de dopamina (da) en comparación con controles des-
pués de la autoadministración de etanol (Blanchard et al ., 1993), las ratas infantes con 
pae también mostraron niveles elevados de dicha catecolamina después de un periodo 
de juego (Lawrence et al ., 2008). Además, se han observado alteraciones en la motiva-
ción social, proceso que involucra la activación del nacc (Kelly et al ., 2009).
En ese sentido, recientemente se ha documentado la relación entre el circuito de 
recompensa y péptidos orexigénicos (encefalina y orexina) en el nacc de ratas con pae 
(Chang et al ., 2012; Chang et al ., 2018; Chang et al ., 2020). Abate et al . (2014) reportaron 
que la interacción del etanol con receptores a opioides durante el desarrollo fetal pro-
duce la neuroadaptación de circuitos peptidérgicos y dopaminérgicos involucrados en 
las propiedades reforzadoras del alcohol produciendo preferencia y mayor consumo de 
alcohol en ratas infantes y adultas.
Weinberg et al . (2008) consideran que la pae reprograma el desarrollo del eje Hi-
potalámico Pituitario Adrenal (hpa del inglés Hypothalamic Pituitary Adrenal) lo que 
promueve el aumento de su tono basal y produce su hiper-responsividad. Por su parte 
Uban et al . (2013) proponen que la interacción del eje hpa con los sistemas dopaminér-
gicos alterados por la pae, aumenta el riesgo de adicción al alcohol.
Si bien Rice et al . (2012) reportaron una reducción significativa en el tamaño y en la 
arborización dendrítica de las neuronas espinosas medianas en la corteza del nacc, la 
evidencia científica apunta a que los cambios en el nacc después de la pae son funcio-
nales más que morfológicos (Lawrence et al ., 2012), en contraste con lo que sucede en 
otras regiones afectadas por la pae.
 Antecedentes 21
La comprensión de cómo la pae afecta a sistemas complejos es limitada (Kozanian, 
2018), específicamente poco se sabe acerca de sus efectos sobre la expresión génica de 
estructuras involucradas en la producción de conductas complejas, como es el nacc, 
estructura fundamental para las conductas condicionadas o motivadas (Parkinson et al ., 
2002), además es un componente clave en el proceso de regulación de la impulsividad 
(Basar, 2010) y tiene un papel pivote en el deterioro cerebral inducido por la pae en mo-
delos animales (Ma, 2019). Así también la cpf es fundamental en las coductas complejas, 
es una región que sostiene funciones cognitivas y ejecutivas de alto orden, incluyendo 
la memoria de trabajo, el juicio, el razonamiento abstracto, el control de la atención, la 
acción y la emoción (Arnsten, 2020; Dow-Edwards et al ., 2019).
Etanol en la unidad materno-fetal
Absorción y distribución
El etanol es una molécula hidrofílica, capaz de cruzar la placenta y la barrera hematoen-
cefálica, con efectos teratogénicos significativos (Guizzetti et al ., 2014). Después de su 
ingesta oral por parte de la madre, es absorbido rápidamente a través de la superficie 
mucosa en el estómago (20%) y en las porciones superiores del intestino delgado (80%) 
por difusión pasiva. Se distribuye rápidamente y se equilibra en la totalidad del agua 
corporal, que representa ~45% – 55% del peso corporal en las mujeres, pero debe tomar-
se en cuenta que el volumen de distribución del alcohol en el cuerpo femenino aumenta 
durante el embarazo debido a los cambios fisiológicos propios de la etapa, así como a la 
composición corporal y el volumen de agua en el cuerpo (Zelner & Koren, 2013).
Metabolismo y eliminación 
El alcohol es metabolizado en el hígado principalmente por la vía oxidativa a través de 
tres mecanismos con la siguiente contribución: 1) alcohol deshidrogenasas (adh del in-
glés alcohol dehydrogenase) = 90-95% del metabolismo en el hígado materno; 2) Enzimas 
citocromo P450 (principalmente CYP2E1) en el sistema microsomal = 5-10% (Gemma 
et al ., 2007) y; 3) Catalasa peroxisomal = no tiene una gran capacidad para metabolizar 
el etanol in vivo debido a que depende de la disponibilidad de peróxido de hidrogeno 
(H2O2) (Dossevi et al ., 1983).
Las adh son una familia de enzimas de expresión ubicua que catalizan reacciones 
de oxidación y reducción de alcoholes y aldehídos (Jörnvall et al ., 2013). Se constituyen 
por homo- o heterodímeros, existen distintas clases en los humanos y en las ratas (Cua-
dro 1). Las diferencias individuales en cuanto a las isoformas de la adh afectan el riesgo 
de alcoholismo, daño tisular, y fasd (Zelner & Koren, 2013). 
El análisis de microarreglos del núcleo accumbens de ratas con exposición prenatal
al alcohol y tratamiento posnatal con metilfenidato, revela la participación de cinasas
de pantotenato en la fisiopatología del trastorno de espectro alcohólico fetal22
Cuadro 1
Principales enzimas adh de humano y de rata, gen y proteína
Humano Clase Subunidad Rata Clase Subunidad
adh1a (adh1) I α Adh1 (adh1) I γ
adh1b1 (adh1b1) I β - - -
adh1c1 (adh1c1) I γ - - -
adh2 (adh2) II π Adh2 (adh2) II π
adh3 (adh3) iii χ Adh3 (adh3) iii χ
adh4 (adh4) IV μ, σ Adh4 (adh4) IV μ, σ
adh5 (adh5) V - V -
VI - Adh6 (ADH6) VI
Nota: En humanos: adh1: principal isoenzima en el hígado fetal; ADH1B1: principal isoenzima en el híga-
do fetal durante la etapa final de la gestión; ADH3: única isoenzima en la placenta. En ratas: adh1: prin-
cipal isoenzima en el hígado; ADH4: principal isoenzima en el estómago. Elaborado a partir de Duester 
et al. (1999)
Las distintas adh clase I en humanos (adh1, ADH1B1, ADH1C1) tienen entre 88-95% de 
identidad con otras enzimas clase I de otros mamíferos (rata, ratón, perro, vaca, caballo) 
en cuanto a su secuencia de aminoácidos (Edenberg & Bosron, 2010). Además, si bien 
poseen distinta especificidad de substrato, su actividad conjunta y complementaria es 
similar a la de la adh1 de rata, por lo que el metabolismo de alcohol en ambos organis-
mos es muy similar (Plapp et al ., 2015).
Las adh de mamíferos son dependientes de nicotinamida adenina dinucleótido 
(nad+) y obedecen a un mecanismo cinético secuencialque comienza por la formación 
de un complejo enzima-nad+ donde ocurren cambios conformacionales en la proteí-
na que permiten la interacción con el alcohol y la formación de un complejo ternario 
enzima-alcohol-nad+, en el que se genera la reacción de transferencia de un ion hidruro 
(H-) del C-1 del alcohol al C-4 del anillo de nicotinamida en nad+, para formar el com-
plejo enzima-aldehído-nadh. La concentración de nad+ relativa a nadh y de alcohol 
relativa a acetaldehído, debe ser alta para que ocurra la oxidación del alcohol, por lo que 
los mecanismos más eficientes de oxidación de acetaldehído a acetato y la re-oxidación 
de nadh a nad+ en la mitocondria permiten que la oxidación del etanol ocurra in vivo 
(revisado en Edenberg & Bosron, 2010). 
El acetaldehído, metabolito del alcohol, posee efectos teratógenos y genotóxicos 
para humanos, así como para animales, debido a su capacidad de formar aductos con 
proteínas como la hemoglobina, albúmina, tubulina, lipoproteínas, colágeno, enzimas 
de la familia citocromo P450, así como con aminas biogénicas, lo que puede afectar 
el funcionamiento de las proteínas o producir una respuesta inmunológica (Zakhari, 
2006). Después de la pae, esta molécula puede ser encontrada en la placenta, el líquido 
amniótico y el hígado fetal de ratas (Probyn et al ., 2012).
 Antecedentes 23
El acetaldehído es oxidado por la enzima aldehído deshidrogenasa (aldh del inglés 
aldehyde dehydrogenase) (ubicada en dos compartimentos subcelulares: mitocondria 
con el 60% y citosol con el 40% de la actividad total) de forma dependiente de nad+, 
para generar acetato, que luego entra al ciclo de los ácidos tricarboxílicos en el corazón, 
músculo esquelético y cerebro, y produce finalmente CO2 y H2O. La reacción catalizada 
por las adh es considerada el paso limitante en el metabolismo del etanol debido a que 
la capacidad de oxidación de las aldh excede la de las adh (Edenberg & Bosron, 2010).
La catalasa, aunque se expresa de forma ubicua, influye poco sobre el metabolismo 
del etanol. Mientras que la contribución de CYP2E1 al metabolismo de alcohol puede vol-
verse sustancial en determinadas circunstancias. No obstante, la inducción de CYP2E1 
en microsomas tiene consecuencias en la toxicidad celular del etanol debido a la forma-
ción de especies reactivas de oxígeno, anión superóxido (O2-) y radical hidroxilo (oh) 
(Lieber, 2004). 
La vía no-oxidativa, es la de menor contribución a la biotransformación del etanol e 
involucra la conjugación del etanol con ácidos grasos libres, fosfolípidos, sulfato, ácido 
glucurónico y sus derivados son denominados ésteres etílicos de ácidos grasos (FAEE 
del inglés Fatty Acids Ethyl Ester), fosfatidiletanol, sulfato de etilo y glucurónido de eti-
lo, respectivamente (revisado en Zelner & Koren, 2013) (Ver Figura 1).
Figura 1 Metabolismo oxidativo y no oxidativo del etanol. CE: carboxilesterasa; ChE: colesterol es-
terasa o carboxilester lipasa; LPL: lipoproteína lipasa; PLP: fosfolipasa D; SULT: sulfotransferasa; TGL: 
triacilglicérido lipasa; UGT: UPD-glucoronosiltransferasa. PEth: fosfatidiletanol; ETs: etil sulfato; EtG: 
glucurónido de etilo; aeat: acil-CoA etanol O-transferasa; faaes: ácido graso etil éster sintasa; FAEE: 
éster etílico de ácidos grasos (modificado de Zelner & Koren, 2013) (Creado con Biorender.com).
El análisis de microarreglos del núcleo accumbens de ratas con exposición prenatal
al alcohol y tratamiento posnatal con metilfenidato, revela la participación de cinasas
de pantotenato en la fisiopatología del trastorno de espectro alcohólico fetal24
De acuerdo con Zelner y Koren (2013) la terminología adecuada para designar las en-
zimas que catalizan la esterificación del etanol con ácidos grasos es faaes (del inglés 
fatty acids ethyl ester synthase) y aeat (del inglés acil-CoA ethanol O-transferase) para 
la esterificación de etanol con acil CoA grasos.
El etanol también puede ser eliminado sin ser metabolizado a través de: 1) elimina-
ción cutánea 0.1%; 2) excreción pulmonar 0.7-3% en bajas concentraciones y hasta 6-8% 
en altas concentraciones (Zelner & Koren, 2013). 
Transferencia de etanol a través de la placenta
El etanol en la circulación sanguínea materna cruza rápidamente la placenta y llega al 
feto y al líquido amniótico donde se acumula. Es detectable en el feto un minuto des-
pués de la elevación en la concentración sanguínea materna (Waltman & Iniquez, 1972) 
y en una hora la concentración en el feto es proporcional a los niveles en sangre mater-
na, en el cordón umbilical los niveles son casi equivalentes, mientras que en el líquido 
amniótico llegan al 50% de los niveles en sangre materna, pero persisten por el doble del 
tiempo (Idanpaan et al ., 1972). Hallazgos similares se reportan en estudios con ratas en 
los que se ha considerado el líquido amniótico como un reservorio de alcohol (Hayashi 
et al ., 1991; Zorzano & Herrera, 1989)
El etanol produce vasoconstricción rápida en la placenta y el cordón umbilical que 
se prolonga tanto como el etanol esté presente, lo cual incrementa la resistencia vas-
cular y la presión por perfusión (Acevedo et al ., 2001; Siler-Khodr et al ., 2000), lo que 
puede afectar el transporte de oxígeno y producir acidosis fetal (Acevedo et al ., 1997). 
Metabolismo de etanol en la placenta
La presencia de la adh en la placenta es 50,000 veces menor que en el hígado materno 
(Parés et al ., 1984). Además, la placenta humana solo cuenta con la isoenzima ADH3 
(clase iii) la cual posee una baja afinidad por el etanol, presente en una cantidad que 
representa el 25% del total de la encontrada en el hígado (Farrés et al ., 1988). Esta isoen-
zima posee un 93% de identidad en cuanto a su secuencia de aminoácidos con respecto 
a la encontrada en murinos (Bosron & Edenberg, 2010).
La actividad de la aldh en la placenta es muy baja (Kouri et al ., 1977), en el caso de la 
aldh citosólica es casi 100 veces menor a la del hígado materno (Meier-Tackmann et al ., 
1985).
La cyp2e1 placentaria es inducible tras la exposición a alcohol y tiene una mayor 
afinidad por el substrato que la adh placentaria, aunque su contribución al metabolis-
mo de etanol continúa siendo baja (Burd et al ., 2012). Y si bien la placenta contiene la 
FAEE sintasa, su contribución no es significativa en el metabolismo de etanol (Burd et 
al ., 2012).
 Antecedentes 25
Metabolismo de etanol por el feto
Una vez que entra en la circulación fetal, el etanol es metabolizado por las mismas vías 
que en el organismo adulto. No obstante, la capacidad metabólica del feto representa 
5-10% de la actividad metabólica observada en adultos (Pikkarainen, 1971). 
La adh es solo detectable a partir de los 2 meses de gestación (Lieber & DeCarli, 
1970), mientras que la cyp2e1 está presente en el hígado fetal a partir de la semana 19 
de gestación (Hakkola et al ., 1998), además, los microsomas fetales oxidan el etanol a 
una tasa que constituye entre el 12-27% de los microsomas en adultos (Carpenter et al ., 
1996). Por otro lado, la expresión de cyp2e1 en el cerebro fetal es detectable desde la 
semana 7-9 lo que podría ser suficiente para generar intermediarios reactivos que dan 
cuenta de la toxicidad del consumo de alcohol materno en este tejido (Brzezinski et 
al ., 1999). En general, las vías de eliminación del etanol en el feto tienen una modesta 
capacidad metabólica, por lo que la remoción del etanol recae principalmente en la ca-
pacidad metabólica de la madre (Burd et al ., 2012).
Durante la segunda mitad de la gestación, las excreciones pulmonares y renales apor-
tan gran volumen al líquido amniótico, por lo que, si bien el etanol puede ser excretado 
por el feto, este se acumula en el líquido amniótico y es reabsorbido por deglución fetal 
o la vía intramembranosa lo que incrementa el tiempo de exposición (Burd et al ., 2012).
Aunque existe evidencia de que el efecto tóxico del alcohol puede extenderse a la 
descendencia cuando los individuos son expuestos en el útero materno,los mecanis-
mos que están detrás de las anormalidades duraderas y los efectos a largo plazo no son 
claros. La hipótesis de que las modificaciones en la expresión génica inducidas por el 
etanol se producen a través de mecanismos epigenéticos es una de las más estudiadas 
en la actualidad.
Neurodesarrollo en la rata
El protocolo de administración de etanol empleado en nuestro estudio corresponde con 
diversos eventos de desarrollo y organización del snc de la rata en gestación, por lo que 
es relevante hacer un recuento de los sucesos acontecidos durante la exposición al eta-
nol en las regiones de interés. El día de gestación (gd, del inglés Gestational Day) 8 de la 
rata está relacionado con la formación del tubo neural (Kotch & Sulik, 1992). El proceso 
de neurulación produce un engrosamiento de las áreas laterales al eje de la placa, que 
posteriormente se pronuncian formando los márgenes del surco neural, cuyos bordes 
se aproximan entre sí, para finalmente cerrarse en forma de cremallera, dando lugar al 
tubo neural (Afifi & Bergman, 2006). El momento en el que el tubo neural termina de 
cerrarse hacia ambos extremos corresponde al gd11 o gd12, momento en el que la parte 
anterior del tubo comienza a diferenciarse en tres vesículas primarias: el prosencéfalo, 
el mesencéfalo y el rombencéfalo (Bayer et al ., 1993).
El análisis de microarreglos del núcleo accumbens de ratas con exposición prenatal
al alcohol y tratamiento posnatal con metilfenidato, revela la participación de cinasas
de pantotenato en la fisiopatología del trastorno de espectro alcohólico fetal26
Durante el gd13- gd14 el prosencéfalo comienza procesos de diferenciación que 
originan dos vesículas telencefálicas, mientras que en el rombencéfalo empieza a distin-
guirse lo que será el metencéfalo y el mielencéfalo. La formación de la sustancia nigra 
ocurre alrededor del gd13 al gd15; y la formación del área tegmental ventral (atv) alre-
dedor del gd14 al gd16. A partir del gd14 en adelante comienzan a observarse cúmulos 
de neuronas, como manchas oscuras en el telencéfalo basal (Bayer et al ., 1993). 
Al gd15 el neuroepitelio correspondiente a los ganglios basales se ha vuelto bastante 
notorio, el estriado tiene su periodo de formación prenatal más intenso entre el gd16 y 
gd21 y termina de formarse por el gd22 que habitualmente corresponde al primer día de 
edad posnatal. El nacc comienza a formarse desde el gd15 y hasta el día posnatal (pnd, 
del inglés Postnatal Day) 3. A partir del gd16 o gd17 las proyecciones que conforman la 
cápsula interna comienzan a ser notorias (Bayer et al ., 1993).
La corteza cerebral de la rata tiene el período más intenso de desarrollo entre el 
gd18 y gd21, sin embargo, tanto las cortezas límbicas como la corteza cerebral comien-
zan su formación desde el día gd14 (Bayer et al ., 1993).
Factores epigenéticos de la exposición prenatal a alcohol
La epigenética hace referencia a las modificaciones en el dna y elementos regulatorios, 
como la cromatina y el ncrna (del inglés non coding rna) que no alteran las secuen-
cias en sí, pero modulan la accesibilidad al material genético, regulando así los niveles 
de expresión génica y las funciones celulares (Bird, 2007). Haycock (2009) y Liu et al . 
(2009) exponen que los cambios epigenéticos como la modificación de histonas y la 
metilación del dna, juegan un papel relevante en la generación de fenotipos alterados 
que se conservan a lo largo del tiempo en la descendencia, como resultado de la ingesta 
de alcohol durante el embarazo. 
El etanol interfiere directamente con la metilación del dna y de las histonas a través 
de cambios en la abundancia de las enzimas metiltransferasas (Berkdash et al ., 2013), re-
ducción de la disponibilidad del donador de metilos S-adenosilmetionina (sam) por la 
alteración del metabolismo de un carbono del que los grupos metilo se derivan (Fowler 
et al ., 2012), inhibe la absorción de ácido fólico y reduce la capacidad de la metionina-
sintasa para convertir homocisteína en metionina (Wang et al ., 2009). Además, puede 
conducir a cambios duraderos en la expresión de genes relacionados con el metabolis-
mo de un carbono (Ngai et al ., 2015) y a modificar el estado redox de las células, lo que 
en última instancia afecta las vías de metilación (Brocardo et al ., 2011).
Por su parte, Lussier et al . (2017) postularon que los efectos adversos de la exposi-
ción a alcohol durante el desarrollo podrían involucrar la programación fetal, una res-
puesta a los factores no genéticos y ambientales que organiza de forma permanente los 
sistemas fisiológicos y neurobiológicos, además propusieron que dicha programación 
se produce por mecanismos epigenéticos (Ver Figura 2). Lo anterior es reforzado por 
investigaciones previas (Kruman et al ., 2012; Perkins et al ., 2013; Wells et al ., 2009) que 
señalan la estrecha relación entre modificaciones epigenéticas y la acción teratogénica 
 Antecedentes 27
del alcohol en el feto, cuyos efectos deletéreos durante el desarrollo correlacionan con 
importantes periodos de programación epigenética.
En los humanos, el consumo materno de alcohol durante el embarazo tiene un impac-
to duradero en la programación epigenética de genes clave durante el neurodesarrollo lo 
que produce afectaciones cognitivas y conductuales en la descendencia (Frey et al ., 2018).
Eichler et al . (2018) expusieron la utilidad de la detección de glucurónido de etilo 
en el meconio de recién nacidos, como biomarcador del grado de deterioro por la pae. 
Este grupo de investigación concluyó que a mayores concentraciones de glucurónido de 
etilo se reduce capacidad de atención, hay una mayor afectación cognitiva y una mayor 
frecuencia de comportamientos tipo adhd. Frey et al . (2018) relacionaron el biomar-
cador glucurónido de etilo con el perfil de metilación global del dna y detectaron la 
modificación en genes que se agruparon en clústers funcionales asociados a: neurode-
generación, neurodesarrollo, guía axonal y excitabilidad neuronal. 
Figura 2. Reprogramación fetal por la exposición prenatal al alcohol. El etanol puede tener efectos 
directos en los programas celulares a través de vías de señalización intracelular o bien efectos indirectos 
mediante la estimulación de sistemas fisiológicos, los cuales liberan moléculas de señalización que pue-
den modificar la función celular. Mecanismos epigenéticos podrían mediar estos efectos, puesto que 
influyen dinámicamente en la expresión génica (Tomado y modificado de Lussier et al., 2017).
Por su parte Lussier et al . (2018) identificaron una firma específica en el epigenoma de 
niños con fasd, lo que apoya la asociación de un patrón de metilación de dna específico 
con el fasd. Sin embargo, también argumentaron que el perfil de metilación del trastor-
no requiere validarse en diferentes cohortes con muestras más amplias en que varíe el 
sexo, la edad y etnicidad, además de contar con un registro claro de la pae.
El análisis de microarreglos del núcleo accumbens de ratas con exposición prenatal
al alcohol y tratamiento posnatal con metilfenidato, revela la participación de cinasas
de pantotenato en la fisiopatología del trastorno de espectro alcohólico fetal28
Portales-Casamar et al . (2016) expusieron que la pae está asociada con un patrón de 
metilación del dna distinto en niños y adolescentes, lo que da lugar a la posibilidad de 
establecer marcadores epigenéticos para fasd. También señalaron que los genes en las re-
giones CpG metiladas estuvieron enriquecidos en procesos de neurodesarrollo, ansiedad, 
epilepsia y asd. En cuanto a la utilización de modelos animales, el Cuadro 2 integra infor-
mación de trabajos en epigenética con roedores expuestos a alcohol durante el desarrollo. 
Cuadro 2
Modificaciones epigenéticas producidas por el alcohol en modelos murinos de pae
Tejido Modificaciones de DNA Alteraciones en la 
cromatina
ncRNA
Núcleo 
Accumbens 
(cuerpo 
estriado)
↓ niveles de meCP2 (Kim et 
al., 2013)
miRNA´s: ↑ 34c, 155,542–1, let-7c-1, let7c-
2-3p. ↓ 9a-2, 29c-3p, 
191–1, 138–2, 221–5p, 
322–2, 384–5p, 412–3p, 
496, 874–5p 1843a-3p 
(Ignacio et al., 2014) 
Corteza 
prefrontal
Hipermetilación global 
del DNA (Otero et al., 
2012)
↓ niveles de metilación 
global del DNA, DNMT1 
y DNMT3A (Nagre et al., 
2015); Hipometilación 
promotores Rzrβ e Id2, 
↓ metilación global 
del DNA, ↓ expresión 
DNMT1 (Abbott et al., 
2016)
↑ H3K9me2 en genes 
hemeobox en NSC, ↓ 
H3K27me3 en genes 
hemeobox en NSC, ↑↓ 
Alteración en H3K4me3, 
H3K9ace, H3K9me2, 
H3K27me3 dependiente 
de dosis en genes de NSC 
(Veazey et al., 2015); Macho 
↑ H3K9me2, H3K27me2
Hembra ↑ expresión de G9a 
(Subbana et al., 2013); ↑ 
H3K14ace del 1er exón deG9a 
y ↑ H3K9me2, H3K27me2 
(Subanna et al., 2014); ↑ 
Fosforilación de H2AX en 
serina 139 (Goldowitz et al., 
2014); ↑ H4K8ace del 1er 
exón de Cb1r
↓ H3K9me2 del 1er exón de 
Cb1r (Subanna et al., 2015)
Cerebro 
completo
6660 promotores 
diferencialmente 
metilados (Laufer et al., 
2013)
↑ miRNA: 679–5p 
(Laufer et al., 2013); ↑ 
miRNA: 26b (Stringer 
et al., 2013); ↑ miRNA: 
302c (Mantha et al., 
2014)
Nota: Elaboración propia a partir de la bibliografía citada.
 Antecedentes 29
Trastornos del espectro alcohólico fetal 
La pae produce manifestaciones que pueden englobarse en el fasd, las cuales van desde 
la relativa normalidad en un extremo hasta el síndrome alcohólico fetal (fas del inglés 
Fetal Alcohol Syndrome) en el otro, e incluso llegar a la muerte perinatal (Scott-Goodwin 
et al ., 2016) (Ver Cuadro 3). De acuerdo con May et al . (2009) la pae es la primera causa 
de trastornos del neurodesarrollo (prevalencia de 2 - 5% de los nacimientos en el mundo 
occidental). Se estima que a nivel mundial se diagnostica con fasd a 7.7 niños y jóvenes 
por cada 1,000 habitantes (Lange et al ., 2017), mientras que la prevalencia estimada entre 
las subpoblaciones especiales mundiales es de 10 a 40 veces mayor (Popova et al ., 2019). 
En Estados Unidos la incidencia es de 24-48 casos por cada 1,000 nacimientos (Vorgias 
& Bernstein, 2019), mientras que en países del tercer mundo como Sudáfrica la cifra de 
casos de fasd alcanza los 68-89 por cada 1,000 nacimientos (Khalil & O´brien, 2010). 
El fasd es considerado como un término aglutinante que describe el rango de efec-
tos que pueden ocurrir a un individuo cuya madre ingirió alcohol durante el embarazo, 
lo que incluye los ámbitos físico, mental, conductual y la discapacidad para aprender, 
cuyas implicaciones pueden durar toda la vida (revisado en Petrelli et al ., 2018).
Cuadro 3
Características de los trastornos del espectro alcohólico fetal
Acrónimo Características principales
fas Anomalías faciales (Fisuras palpebrales cortas, labio superior delgado y filtrum liso), 
anomalías en snc, cardiacas, urogenitales, esqueléticas. Defectos visuales y auditivos
PFAS Algunas anomalías congénitas del fas, pocas o ninguna anomalía facial. Retraso del 
crecimiento
ARBD Una o más anomalías físicas: cardiacas, urogenitales, esqueléticas.
Las cuales pueden ser asociadas con el consumo de alcohol
ARND Anormalidades estructurales del snc. Problemas cognitivos y conductuales. Déficits de 
memoria y atención
Nota: fas: Síndrome de Alcohol Fetal pfas: Síndrome de alcohol fetal parcial; arbd: Defectos de naci-
miento relacionados al alcohol; arnd: Trastornos del neurodesarrollo relacionados al alcohol. Obtenido 
y traducido de Khalil y Patrick (2010).
El grado en que el alcohol puede dañar al feto está determinado por factores como el 
tiempo y grado de exposición, la salud de la madre, nutrición y metabolismo y fondo 
genético. Si bien el cuadro sindromático del fasd varía por las condiciones antes men-
cionadas, existen características que permanecen de forma transversal en el espectro, a 
saber: el deterioro cognitivo (función cognitiva, memoria y aprendizaje); menoscabo de 
la auto-regulación (atención, impulsividad, regulación conductual, respuesta al estrés, 
anormalidades en el sueño) y; afectación en funciones adaptativas (comunicación, com-
portamiento social, actividades cotidianas) (Lussier et al ., 2017). 
El análisis de microarreglos del núcleo accumbens de ratas con exposición prenatal
al alcohol y tratamiento posnatal con metilfenidato, revela la participación de cinasas
de pantotenato en la fisiopatología del trastorno de espectro alcohólico fetal30
Algunos de los mecanismos moleculares propuestos como responsables del amplio 
rango de manifestaciones del fasd incluyen; la alteración de la señalización de factores 
mitogénicos y de crecimiento, involucrada en la proliferación, migración y diferencia-
ción de células precursoras; cambios en las interacciones célula-célula; desregulación 
de la señalización relacionada con la supervivencia celular; estrés oxidativo; pertur-
baciones en la proliferación, diferenciación y funcionamiento de las células gliales y; 
alteraciones en la regulación de la expresión génica (revisado en Alfonso-Loeches & 
Gueri, 2011).
Aunque se puede aprender mucho de la biología del fasd a partir de investigaciones 
en humanos, el desarrollo del primer modelo animal por Jones y Smith (1973) fue un 
parteaguas en el estudio de estos trastornos, ya que dichas aproximaciones permiten 
condiciones de control de las que los estudios clínicos carecen, por lo que permiten 
realizar avances importantes en el conocimiento de los mecanismos moleculares que 
subyacen a sus manifestaciones (Kozanian et al ., 2018; Lussier et al ., 2017).
Modelos murinos de fasd inducidos por exposición prenatal a alcohol
De acuerdo con Stewart y Kalueff (2015), un modelo animal para el estudio neurobio-
lógico de los trastornos del neurodesarrollo debe asemejarse en cuanto al fundamento 
que subyace a la enfermedad que desea estudiarse, mimetizar algunas o todas sus carac-
terísticas, permitir la realización de predicciones con respecto a los síntomas y el trata-
miento, además de otorgar la capacidad de trasladar los descubrimientos a los humanos 
basado en la conservación de la neurobiología. 
Abbott et al . (2016) exponen que los modelos murinos de pae han tenido un im-
portante papel en la investigación de la neuroanatomía y el comportamiento del fasd, 
destacando su impacto en el estudio de la corteza cerebral. En lo que concierne al nacc, 
los estudios se han enfocado principalmente en su papel sobre el desarrollo de la adic-
ción al alcohol (preferencia y consumo en roedores), trastorno con alta prevalencia en 
personas con fasd (Fabio et al ., 2015; Lawrence et al ., 2012)
Existen tres periodos críticos durante el desarrollo, en que los efectos del alcohol 
pueden ser más acuciantes en el organismo (Figura 3), por lo que distintos grupos de 
investigación han diseñado modelos murinos que difieren principalmente en cuanto a 
la dosis, vía de administración, patrón de exposición y momento de exposición en el 
desarrollo. En el Cuadro 4 se resumen distintos modelos de pae en murinos.
Según Sulik (2005) la exposición crónica a etanol durante la gastrulación reduce el 
número de células precursoras, produce efectos a largo plazo en estructuras nucleares 
del tallo cerebral y el cerebro anterior, además los estudios tanto en humanos como en 
roedores muestran que se produce dismorfia facial. Un segundo periodo crucial en el 
desarrollo ocurre entre la semana 7 y 20 de gestación en humanos, caracterizadas como 
etapas de alta proliferación y migración celular en el neuroepitelio (Suzuki, 2007). En 
este estadio se altera la migración neuronal, generación celular y se reduce el número 
 Antecedentes 31
de neuronas y glía en la neocorteza, Hp y núcleos sensoriales (Gressens et al ., 1992; Mi-
ller, 1995a; 1995b; Valles et al ., 1997).
En el tercer periodo crítico, el alcohol interfiere con procesos de sinaptogénesis y 
crecimiento repentino del cerebro, lo que ocurre en las ratas durante el gd20 y hasta el 
pnd19 (el equivalente al tercer trimestre en humanos). Es importante recordar que el 
cerebro continúasu desarrollo en etapa posnatal (más intensamente durante los prime-
ros dos años de vida) hasta la adolescencia en humanos y hasta el día pnd25 en ratas. En 
la Figura 3 se comparan los periodos de desarrollo del humano y las ratas.
Figura 3. Comparación general del desarrollo del ser humano y las ratas. (Modificado de Moore y 
Persuad, 2015) (Creado con BioRender.com).
En el presente proyecto nos basamos en un paradigma de exposición crónica, ya que la 
administración continua de dosis altas de etanol mimetiza con mayor fidelidad las con-
centraciones de alcohol en sangre observadas en humanos (Chater-Diehl et al ., 2017). 
Esta aproximación ha sido propuesta recientemente por nuestro grupo de trabajo (Ro-
jas-Mayorquín et al ., 2016) como un modelo adecuado para el estudio de los mecanismos 
moleculares de otros ndd, particularmente el adhd. 
El análisis de microarreglos del núcleo accumbens de ratas con exposición prenatal
al alcohol y tratamiento posnatal con metilfenidato, revela la participación de cinasas
de pantotenato en la fisiopatología del trastorno de espectro alcohólico fetal32
Cuadro 4
Modelos murinos de pae
Animales Dosis y patrón de exposición Tiempo de 
exposición
Referencias
Ratas 
Sprague-
Dawley
Administración intragástrica
6 g/kg etanol (20% v/v en 0.09% de solución 
salina) en dos administraciones diarias con 
espacio de 5-6 horas entre semana y una sola 
dosis (4 g/kg) los fines de semana
G8-G20 Choong & Shen, 
2004a; 2004b
Ratas Long-
Evans de 3-4 
meses de 
edad
Paradigma de bebida a voluntad
1ro y 2do día: agua con sacarina 0.066% (w/v) 
por periodos de 4 horas diarias; 3ro y 4to 
día: etanol 2.5% (v/v) en agua con sacarina 
0.066% (w/v) por periodos de 4 horas diarias; 
5to día en adelante: etanol 5% (v/v) en agua 
con sacarina 0.066% (w/v) por periodos de 4 
horas diarias
G1-G21 Davies et al., 
2018; Savage et 
al., 2010
Ratones CD1 
de 90 días de 
edad
Autoadministración etanol 25% (v/v) en agua G0.5 - G19.5 Abbott et al., 
2016; El Shawa 
et al., 2013; 
Kozanian et al., 
2018
Ratas Long 
Evans, de 90 
días de edad
Madres: Administración intragástrica de 4.5 g/
kg de etanol en 20 ml/kg de agua destilada
Crías: administración intragástrica de 3 g/kg 
de etanol en 27.8 ml/kg de leche enriquecida
Madres: G1-
G22
Crías: P2-P10
Perkins et al., 
2013
Ratas 
Sprague-
Dawley
Dieta liquída con etanol 6.7% (v/v) 
diariamente
Día 1-4: [etanol] varió entre 1.7-5% (v/v) como 
periodo de habituación
G7-G21 Bekdash et al., 
2013
Ratones 
C57BL/6J 
(B6) de 8 
semanas de 
edad
2 inyecciones subcutáneas con 2.5 g/kg 
etanol en 0.15 M de solución salina en 6 
momentos distintos durante el desarrollo 
del ratón que equivalen a los 3 trimestres 
humanos
G8 y G11 
G14 y G16 
P4 y P7
Kleiber et al., 
2013
Ratones 
C57BL/6J 
(B6) de 8 
semanas de 
edad
Consumo materno voluntario
Madres: periodo de aclimatación de 14 días: 
solución de agua etanol 10% (v/v)
1-2 días: etanol 2%; 3-4 días: etanol 5%; 5-14 
días: etanol 10%
Madres y crías: paradigma de elección entre 
agua y agua con etanol 10%
Madres: 14 días 
pre-embarazo
G1-G21
Crías: P1-P10
Kleiber et al., 
2011; Kleiber et 
al., 2012
Nota: Elaboración propia a partir de la bibliografía citada.
 Antecedentes 33
Trastornos del neurodesarrollo
Son enfermedades neuropsiquiátricas que generan considerable discapacidad en los 
ámbitos social, motor, cognitivo, afectivo y del lenguaje, causadas por un desarrollo 
cerebral anormal (Homberg et al ., 2016b). Diferentes condiciones adversas durante el 
neurodesarrollo, originadas por factores ambientales específicos también explican su 
patogénesis y tienen la capacidad de modificar el curso del desarrollo cerebral y produ-
cir déficits/anormalidades conductuales y de cognición, siendo precisamente la pae uno 
de los elementos asociados a estos trastornos (Dufour-Rainfray et al ., 2011). 
Los ndd son clínicamente heterogéneos, las manifestaciones más comunes incluyen 
asd (del inglés Autism Spectrum Disorder), id (del inglés Intellectual Disability), trastor-
nos motores y adhd, considerando los trastornos relacionados con la pae en esta cate-
goría más amplia (Figura 4). Aunque estos trastornos se presentan durante la infancia, 
se considera que son causados por un desarrollo neural aberrante que comienza desde 
la embriogénesis y afecta procesos como la neurogénesis, proliferación, migración, for-
mación de sinapsis y mielinización (Homberg et al . 2016a).
Figura 4. Marco general de los principales trastornos del neurodesarrollo. BD: trastorno bipolar 
depresivo; SZ: esquizofrenia; adhd: trastorno de déficit de atención con hiperactividad (modificado de 
Homberg et al., 2016b) (Creado con BioRender.com).
El adhd se caracteriza por dificultad para regular la atención, controlar las conductas 
impulsivas y la hiperactividad (Attention-Deficit Hyperactivity Disorder Molecular Ge-
netics Network, 2002). La neurobiología del trastorno puede englobarse en cuatro áreas, 
El análisis de microarreglos del núcleo accumbens de ratas con exposición prenatal
al alcohol y tratamiento posnatal con metilfenidato, revela la participación de cinasas
de pantotenato en la fisiopatología del trastorno de espectro alcohólico fetal34
a saber; la genética, neuroquímica, neurofisiología y neuroanatomía (Cortese, 2012) (Ver 
Cuadro 5).
Cuadro 5
Neurobiología del trastorno por déficit de atención con hiperactividad
Área Hallazgos
Genética ~60-75% de heredabilidad 
~20-25% de contribución etiológica por exposición a factores ambientales 
durante periodos pre, peri y postnatales
Principales genes candidato: DRD4, DBH, SNAP25, SLC6A4 y 5-HT1B
Contribución etiológica de cambios en expresión génica mediante mecanismos 
epigenéticos por factores ambientales
Neurofisiología Incremento en la frecuencia Ɵ y disminución en la frecuencia β en EEG
Respuestas menos pronunciadas y mayor latencia en potenciales relacionados 
a eventos
Neuroquímica Sistema dopaminérgico y adrenérgico desregulados
Reducción de la disponibilidad de las isoformas del receptor de dopamina
Terapias farmacológicas basadas en el bloqueo de la recaptura de dopamina 
y/o aumento de su liberación
Posible papel de sistemas serotoninérgico y colinérgico
Neuroanatomía 
(por neuroimagen)
Reducción en el volumen total del cerebro y cerebelo
Anormalidades en el Hp, áreas frontoestriatales, amígdala, tálamo, cuerpo 
calloso, ganglios basales
Adelgazamiento de la corteza cerebral
Desarrollo cortical aberrante. Maduración cortical retrasada
Patrones de conductividad alterados
Hipoactivación en redes neuronales relacionadas con el control ejecutivo, 
cognición, emoción, función sensoriomotora. Hiperactivación compensatoria 
en otras regiones
Nota: DRD4: receptor de dopamina D4; DBH: dopamina beta hidroxilasa; SNAP25: proteína asociada a 
complejo sinaptotemal 25; SLC6A4: transportador de solutos familia 6 miembro 4 (transportador de 
serotonina); 5-HT1B: receptor de hidroxidopamina. EEG: Electroencefalograma (Elaborado a partir de 
Cortese, 2012).
Polanvzyk et al . (2015) estiman que alrededor de 63 millones de niños y adolescentes 
padecen adhd en todo el mundo (3.4% de los niños y adolescentes con algún trastorno 
mental). La Asociación Psiquiátrica Americana (apa) (2013), considera que hasta un 5% 
de la población infantil en los Estados Unidos de Norteamérica padece adhd. No obs-
tante, la National Survey of Children´s Health calculó cifras más altas, que llegan al 6.1% 
para el 2016 (Danielson et al ., 2018).
En México, no existen datos epidemiológicos precisos con respecto a este trastorno, 
sin embargo, se calcula que el 30% de los menores de edad que acuden a servicios de 
paidopsiquiatría lo hacen por este trastorno (Secretaria de Salud, 2002) y, a partir del 
 Antecedentes 35
censo poblacional de 2010 se sabe que existen alrededor de 1.5 millones de niños con 
adhd (Secretaria de Salud, 2016). 
Metilfenidato
El mph es un psicoestimulante, prescrito como tratamiento para varios trastornosneu-
ropsiquiátricos, predominantemente para el adhd. Aunque ha demostrado tener efec-
tos positivos en la atención, funciones cognitivas y conducta (American Academy of 
Pediatrics, 2011), existe una considerable proporción de pacientes que son refractarios al 
tratamiento con este fármaco, lo que dificulta predecir sus efectos reales (Wigal, 2009).
Después de su ingesta oral el mph es absorbido completamente en el intestino, su 
pico de concentración en plasma sanguíneo se produce ~1.3 horas después (Kimko et al ., 
1999). Su acción tiene una duración de ~1.4 horas y su vida media depende de la edad, 
siendo de ~2.5 horas en niños y ~3.5 en adultos (Frolich et al ., 2014; Kimko et al ., 1999; 
Wigal et al ., 2007).
Es una molécula liposoluble, con bajo grado de unión a proteínas (del 10% al 33%), 
por lo que es rápidamente distribuido y grandes cantidades cruzan la barrera hema-
toencefálica (Ding et al ., 1994). La biodisponibilidad del mph va del 11% al 53% en niños 
(Chan et al ., 1983). Después de la administración oral, el 50% es excretado a través de 
la orina a las 8 horas y 90% a las 48 horas, en forma de sus metabolitos: ácido ritalinico 
(60-80%) o bien ácido 6-oxo-ritalico (5-12%), cerca del 1% sin ser metabolizado (Bartlett 
& Egger, 1972). La eliminación fecal a 24 y 48 horas es de 1.5% y 3.3% respectivamente 
(Ding et al ., 1994).
El efecto general del mph es el aumento en las concentraciones extracelulares de 
da y noradrenalina (na) en las regiones corticales y estriatales, fenómeno que ocurre 
como consecuencia de diversas interacciones, a saber: la inhibición de los transporta-
dores respectivos a cada neurotransmisor (Balcioglu et al ., 2009; Federici et al ., 2005; 
Takamatsu et al ., 2015), su agonismo por los receptores 5-ht1A (receptores de serotonina) 
(Markowitz et al ., 2006) y la redistribución de los transportadores vesiculares de mo-
noaminas tipo 2 (Riddle et al ., 2007) (revisado en Faraone, 2018). 
Investigaciones señalan que las modificaciones en la actividad dopaminérgica en 
el Hp y cpf por la acción del mph están detrás de las mejoras en cuanto a memoria y 
aprendizaje (Hyman et al ., 2006; Takamatsu et al ., 2015).
 Por otro lado, se ha propuesto que la acción del mph sobre el nacc estaría detrás 
de las mejoras a nivel conductual (Kim et al ., 2009). Aunque también se ha detectado 
el aumento en la formación de espinas dendríticas en esta región a causa de su uso, lo 
que se ha relacionado con los efectos de recompensa del fármaco (Quansah et al ., 2017).
El mph interactúa con el receptor α2 (adrenérgico), cuya activación da cuenta de los 
efectos positivos del fármaco en tareas de memoria de trabajo. El antagonismo del re-
ceptor con idazoxan revierte dichos efectos, dejando patente su interacción con el mph 
(Gamo et al ., 2010). 
El análisis de microarreglos del núcleo accumbens de ratas con exposición prenatal
al alcohol y tratamiento posnatal con metilfenidato, revela la participación de cinasas
de pantotenato en la fisiopatología del trastorno de espectro alcohólico fetal36
Existe evidencia que sugiere que algunos de los efectos del mph dependen de las 
condiciones iniciales de los sistemas de neurotransmisión dopaminérgica. Se ha obser-
vado que cuando se administra a ratas adolescentes sanas (Walker et al ., 2010) así como 
en ratas shr (spontaneously hypetensive rats) (modelo murino de adhd), incrementa la 
actividad motora (Thanos et al ., 2010). Por otra parte, se ha registrado una reducción en 
la actividad motora tanto en ratas nhe (Naples High Excitability) (modelo murino de 
adhd por modificación genética) las cuales muestran una elevada liberación de da en 
la cpf (Ruocco et al ., 2010), así como en ratas con lesiones con 6-ohda en neuronas do-
paminérgicas (modelo de adhd inducido por daño químico) (Kostrezewa et al ., 2008). 
Choong y Shen (2004a) reportaron la reducción en la actividad eléctrica espontanea de 
neuronas dopaminérgicas en la vta (del inglés Ventral Tegmental Area), así como una 
reducción en la tasa de disparo en ratas pae, estos parámetros fueron normalizados des-
pués de la administración de mph (Choong & Shen, 2004b).
Si bien es el tratamiento de primera línea para el adhd y otros trastornos neurop-
siquiátricos, también ha sido empleado en personas con fasd en quienes ha mostrado 
ser efectivo en cuanto a los síntomas de hiperactividad (Fernández-Mayoralas & Fer-
nández-Jaén, 2011). Oesterheld et al . (1998) llevaron a cabo el primer estudio piloto para 
identificar los efectos a corto plazo del mph en niños con adhd e historia documentada 
de fas. El fármaco mejoró de forma significativa los síntomas de hiperactividad, evalua-
dos conductualmente a través del reporte de padres y profesores.
Por su parte, Fernández-Mayoralas et al . (2010) documentaron los casos de 9 niños 
adoptados con fas, quienes desarrollaron adhd y síndrome de Tourette. Los infantes 
fueron tratados con distintos fármacos, entre ellos mph, el cual mostró los mejores 
resultados en cuanto a seguridad y tolerabilidad, así como mayor efectividad en lo que 
toca a los síntomas principales (hiperactividad, impulsividad e inatención), además de 
reducir el comportamiento oposicionista.
Estudio de la expresión génica
La búsqueda de la comprensión de los mecanismos biológicos en los que interviene el 
genoma ha promovido el desarrollo de campos como la genómica y la transcriptómi-
ca, que se han valido de los avances en la bioinformática, una disciplina dedicada a la 
investigación, desarrollo y perfeccionamiento de herramientas que permitan dilucidar 
el flujo de información genética, para abordar este cometido. Dicha información, prove-
niente de la expresión génica, puede ser analizada de distintas maneras, la tecnología de 
microarreglos de dna constituye un método confiable para ello.
Los modelos mamíferos más empleados en la investigación biomédica son sin duda 
aquellos diseñados en ratones y ratas. La comparación de los resultados obtenidos a 
partir de dichos modelos con aquellos conseguidos en humanos es esencial para estimar 
la conservación de mecanismos moleculares entre especies y así refinar los modelos 
animales. El caso de los estudios de expresión génica requiere la inclusión de evidencias 
 Antecedentes 37
de más organismos, además de la comparación bilateral entre humano-ratón, por lo que 
introducir ratas como un mamífero filogenéticamente más cercano al ratón es crucial 
para evaluar la calidad de las diferencias medidas entre ratón y humano (Prasad et al ., 
2013). 
La predicción de respuestas moleculares en los humanos, mediante la utilización 
de análisis de genes ortólogos para la extrapolación de resultados, también precisa una 
comprensión de la arquitectura y regulación de los mecanismos biológicos entre espe-
cies. Los genes ortólogos son aquellos relacionados por un descendiente directo en la 
evolución y tienen papeles similares en el desarrollo y la fisiología entre las especies, 
por lo que los análisis comparativos de este tipo son comunes, ayudan a establecer ca-
tálogos funcionales dentro de las especies y facilitan el estudio de las modificaciones 
filogenéticas entre grupos durante la evolución (Jiménez et al ., 2002).
Exposición prenatal al alcohol y los trastornos del neurodesarrollo
La exposición fetal a sustancias tóxicas puede resultar en anormalidades de conducta y 
déficits cognitivos como el autismo en humanos y los fenotipos tipo-autista en modelos 
animales (Dufour-Rainfray et al ., 2011). Perturbaciones en la corteza cerebral, incluso 
sutiles por la exposición prenatal a factores ambientales durante el neurodesarrollo, 
pueden aumentar la susceptibilidad a padecer trastornos neuropsiquiátricos, como 
adhd, asd o esquizofrenia (Ishii & Hashimoto-Torii, 2015). 
Wells et al . (2016) recopilaron información sobre las alteraciones durante el neuro-
desarrollo inducidas por el aumento de especies reactivas de oxígeno en el organismo 
de la madre. Subrayaron el papel del etanol como un