Transgenerational transmission of hyperactivity in a mouse model of ADHD Article: Transgenerational transmission of hyperactivity in a mouse model of ADHD. Autors: Jinmin Zhu, Kevin P. Lee, Thomas J. Spencer, Joseph Biederman and Pradeep G. Bhide. Institucions vinculades: Center for Brain Repair, Florida State University College of Medicine, Tallahassee, Florida 32311. Pediatric Psychopharmacology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston, Massachusetts 02114

1. TRANSMISIÓ
TRANSGENERACIONAL DE
LA HIPERACTIVITAT

2. INTRODUCCIÓ

3. Introducció: Definició
 Definició del ADHD (TDAH)
El ADHD (de l’anglès, Attention deficit hyperactivity disorder) és un desordre
de comportament neuronal caracteritzat per la hiperactivitat, desatenció i
impulsivitat.
 Definició del TDAH en el DSM – IV – TR
La característica essencial del TDAH és un patró persistent de desatenció i/o
hiperactivitat – impulsivitat, què és més freqüent i greu que l’observat
habitualment en subjectes d’un nivell de desenvolupament similar.
 Modificacions en la regulació del TDAH en el DSM – V
“El TDAH s’ha modificat lleugerament per a recollir la possibilitat del seu
diagnòstic en l’etapa adulta. En nens, s’ha canviat l’edat d’aparició per al
diagnòstic de TDAH (ara els símptomes han d’aparèixer abans dels 12 anys,
en comptes d’abans dels 7 anys).

4. Introducció: Epidemiologia
Dades epidemiològiques
ADHD affects 10% of children and 5% of adults in the United States.
El TDAH s’inicia en la infància i pot continuar més enllà de l’edat adulta fins
arribar a la vellesa (Dr. Antoni Ramos Quiroga, Psiquiatra de l’Hospital
Universitari Vall d’Hebrón de Barcelona. Especialista en TDAH en adults.)
El 6% de la població general presenta aquest trastorn, en la infància les xifres
són del 5,27%, i en la població adulta del 4,4 %, segons uns estudi realitzat
per Polanczyk et al (2007).
Aquestes xifres es mantenen constants en totes les races i a totes les parts
del món.
Segons dades del DSM – IV – TR, la
prevalença del TDAH s’ha estimat en
un 3-7% dels nens en edat escolar.

5. Introducció: Epidemiologia
Centers for Disease Control and Prevention.
National Center on Birth Defects and Developmental
Disabilities. Division of Human Development and
Disabilities. Atlanta.

6. Introducció: Epidemiologia
El diagnòstic sembla anar en augment en els
últims anys.
Millor precisió en el
diagnòstic?
O...
Una moda de la psiquiatria i
la psicologia clínica actuals?

7. Introducció: Etiologia
 Els factors genètics i ambientals contribueixen
a la etiologia del ADHD.
 La exposició a la nicotina durant el període
prenatal i el període postnatal inicial és una
gran contribució ambiental.
 Els nens de mares que van fumar cigarretes
ABANS, DURANT, o INMEDIATAMENT
DESPRÉS de l’embaràs tnene el DOBLE de
risc de desenvolupar ADHD.

8. Introducció: Etiologia
 El ADHD associat a l’exposició prenatal a la
nicotina és simptomàticament indistingible
respecte el ADHD desenvolupat a través
d’altres causes.
 El model en ratolins sobre l’exposició prenatal
a la nicotina comparteix característiques
anatòmiques, bioquímiques i comportacionals
amb els humans que pateixen ADHD.

9. Introducció: Etiologia
 Etiopatogènia TDAH
 Estat hipodopaminèrgic
cortical frontal
del volum de l'escorça
cingulada (20% aprox.)
significativa en el gruix
radial, suggerint del gruix
de les capes corticals
 Paper clau en els mecanismes
d’atenció
 El volum de l’escorça
cingulada pot ser un
biomarcador estructural del
SNC del TDAH en éssers
humans i en models animals (Zhu et al., 2012)

10. Introducció: Etiologia
 Alguns estudis han publicat que no existeixen
majors conseqüències adverses de l’activitat
maternal de fumar cigarretes sobre les capacitats
cognitives dels nens i nenes (I)
Obel, C., Olsen, J., Henriksen, T.B., Rodriguez, A., Järvelin, M.R., Moilanen, I., Parner,
E., Linnet, K.M., Taanila, A., Ebeling, H., Heiervang, E., Gissler, M. (2011). Is maternal
smoking during pregnancy a risk factor for hyperkinetic disorder? Findings from a
sibling design. International Journal of Epidemiology. 40: 338 - 345.
We found a much smaller association between exposure to maternal smoking during
pregnancy and risk of HKD in children using the sibling-matched analysis [hazards ratio
(HR) = 1.20, 95% confidence interval (CI) 0.97-1.49] than was observed in the entire
cohort (HR 2.01, 95% CI 1.90-2.12).
Our findings suggest that the strong association found in previous studies may be due to time-
stable familial factors, such as environmental and genetic factors. If smoking is a causal
factor, the effect is small and less important than what the previous studies indicate.

11. Introducció: Etiologia
 Alguns estudis han publicat que no existeixen
majors conseqüències adverses de l’activitat
maternal de fumar cigarretes sobre les capacitats
cognitives dels nens i nenes (II)
Thapar, A., Rice, F., Hay, D., Boivin, J., Langley, K., van den Bree, M., Rutter, M., Harold,
G. (2009). Prenatal smoking might not cause attention-deficit/hyperactivity disorder:
evidence from a novel design. Biological Psychiatry. 66: 722 - 727.
Association between smoking in pregnancy and lower birth weight was found in unrelated and
related mother-offspring pairs, consistent with a true risk effect. However, for ADHD
symptoms, the magnitude of association was significantly higher in the related pairs (beta
= .102, p < .02) than in the unrelated pairs (beta= -.052, p > .10), suggesting inherited
effects.
Our findings highlight the need to test causal hypotheses with genetically sensitive designs.
Inherited confounds are not necessarily removed by statistical controls. The previously
observed association between maternal smoking in pregnancy and ADHD might
represent an inherited effect.

12. Estudi realitzat per Zhu et al.*
 En el present estudi es mostra que el PNE
(Prenatal Nicotine Exposure) es transmet en el
model de ratolins d’una generació a la
següent.
 Les nostres observacions poden tenir
implicacions per la transmissió
transgeneracional de ADHD induït
ambientalment en poblacions humanes.
* Article: Transgenerational transmission of hyperactivity in a mouse model of
ADHD. Autors: Jinmin Zhu, Kevin P. Lee, Thomas J. Spencer, Joseph Biederman
and Pradeep G. Bhide. Institucions vinculades:Center for Brain Repair, Florida
State University College of Medicine, Tallahassee, Florida 32311.; Pediatric
Psychopharmacology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School,
Boston, Massachusetts 02114

13. Transgenerational transmission of
hyperactivity in a mouse model of ADHD
 Article:
Transgenerational transmission of hyperactivity in a mouse
model of ADHD.
 Autors:
Jinmin Zhu, Kevin P. Lee, Thomas J. Spencer, Joseph
Biederman and Pradeep G. Bhide.
 Institucions vinculades:
Center for Brain Repair, Florida State University College of
Medicine, Tallahassee, Florida 32311.
Pediatric Psychopharmacology, Massachusetts General
Hospital, Harvard Medical School, Boston, Massachusetts
02114

14. MATERIALS I MÈTODES

15. Mètodes: Animals
Animals: Ratolins C57BL/6 (Charles River
Laboratories)

16. Mètodes: Disseny
experimental
Disseny
experimental de
les 4
generacions de
ratolins en
condició PNE.
Els animals en
condició SAC
passen per les
mateixes fases.
MasclesFemelle
s

17. Mètodes: Tractament en F0

18. Mètodes: Tractament femelles en F1

19. Mètodes: Tractament femelles en F2

20. Mètodes: Tractament femelles en F3

21. Mètode: Tractament mascles F1 i F2
Cal notar
que en els
mascles no
s’arriba a la
generació
F3

22. Mètodes: Conclusions disseny
experimental
 La única exposició a la nicotina va ser per les
femelles F0 adultes en l’aigua de beguda i
sobre els ratolins de F1 (mascles i femelles) in
utero.
 Cap de les generacions de F2 i F3 van ser
exposades a la nicotina directament ni durant
el seu desenvolupament ni durant la etapa
adulta.

23. Mètodes: Comentaris al disseny
experimental
a) Com es duu a terme el cross – fostering en la generació F1? Es fa
només en aquesta generació?
b) Es fan mesures de conducta materna? Com es fan?
c) Per quin motiu no s’arriba a la tercera generació en els mascles?
d) En quin moment es treu el mascle per evitar que hi hagi
contacte amb les cries?
L’explicació és molt breu i poc
clara
Si es fa cross – fostering: Els animals podrien tractar diferent a les
cries segons la condició experimental d’aquestes.
Si no es fa cross – fostering: Els animals podrien tractar diferent a
les seves cries segons el seu tractament experimental o el de l’altre
progenitor.
Franklin et al.,
2010

24. (Zhu et al., 2012)
No hi ha
diferències entre
WATER i SAC.
Per aquest
motiu en el
present estudi
es treballa
nomès amb el
grup control
SAC

25. Mètodes: Anàlisi de l’activitat locomotriu
Per tal
d’enregistrar la
mobilitat, es va
emprar el
Photobeam
Activity
System (San
Diego
Instruments,
San Diego,
CA).

26. Mètodes: Anàlisi de l’activitat locomotriu
• The analysis was conducted over a 17 h period from
15:00 to 08:00 h.
• Because locomotor activity increases transiently
upon placement in the novel environment of the
testing apparatus, we excluded from analysis the
initial 4h period from 15:00 to19:00 h.
• Because the hyperactivity occurred in the F1
generation only during the lights – off period, we
performed the current analysis over a 12 h period
from 19:00 to 07:00 h when the lights were off.
(Zhu et al.,
2012)
En l’estudi
precedent
s’observa?

27. Mètodes: Anàlisi de l’activitat
locomotriu
(Zhu et al., 2012)

28. Mètodes: Anàlisi de l’activitat locomotriu
Temps d’enregistrament
final

29. Mètodes: Estadística
 Les diferències de més de
dos grups experimentals van
ser comparats mitjançant
ANOVA. Les diferèncis entre
els grups van ser analitzats
utilitzant ‘Turkey – Kramer
pairwise comparisons’.
 Quan només dos grups
experimentals estaven
involucrats, s’ha emprat el
test de la t de Student

30. Resultats

31. Resultats
 L’activitat
locomotriu
augmenta en F2
(mascles i
femelles).
Fills de femelles
PNE de la F1.

32. Resultats

33.  L’activitat locomotriu
augmenta en F3
(mascles i femelles).
Fills de femelles
PNE de la F2.
Resultats

34. Resultats

35.  L’activitat locomotriu
en F2 (mascles i
femelles), fills de
mascles PNE en F1
no mostra diferències
significatives.
Resultats

36. Resultats

37. Resultats
 L'activitat locomotriu espontània es transmet
de F1 a F2 i de F2 a F3, encara que F2 no té
exposició directa a nicotina.

38. Resultats
 La transmissió es
dóna via materna.
 Herència epigenètica.
Un factor
ambiental produeix
canvis genètics.
 Només hi ha contatcte
amb nicotina en F1 i
tot ia així es transmet
a F2 i F3.

39. MPH - Metilfenidat
(Zhu et al., 2012)
 0,75mg/kg de MPH redueix l’ activitat en F1.
(Balcioglu et al., 2009)
 0,75mg/kg = dosi terapèutica TDAH en
humans.
Resultats

40.  Mateixa dosi de MPH (metilfenidat):
 GRUP PNE
Redueix activitat locomotriu en F2.
Redueix activitat locomotriu en F3.
Resultats
F3F2

41.  Mateixa dosi de MPH:
 GRUP SAC
L’administració de MPH no té efecte en
l’activitat locomotriu de F2.
Resultats

42. Discussió

43. Discussió: Avantatges model
presentat
 Administració de nicotina a través d’aigua
 Evita l’estrès associat amb l'administració sistèmica
de la nicotina (p.e. injecció intraperitoneal)
Nivell d’estrès
No alteració significativa
en nombre de receptors
Sparks JA, Pauly JR (1999) Effects of continuous oral nicotine
administration on brain nicotinic receptors and responsiveness to nicotine
in C57BL/6 mice. Psychopharmacology (Berl) 141:145–153.

44. Discussió: Avantatges model
presentat
 Administració de nicotina a través d’aigua potable
 Canvis
Exposició continuada a nicotina (30 dies) per via oral
Tolerància
Receptors nicotínics al cervell
canvis de comportament i bioquímics semblants als
canvis que es produeixen per subministrament crònic de
nicotina
Activitat locomotora
Activitat del receptor nicotínic de
l’acetilcolina

45. Discussió: Critiques al model
proposat
 La nicotina oral és que no imita els pujades i baixades
dels nivells de nicotina en plasma associats amb el
consum de cigarrets
 Els nivells de nicotina en el cos varien àmpliament entre
els individus, fins i tot quan es fuma la mateixa quantitat
de cigarrets idèntics  diferències interpersonals
 El fum de la cigarreta conté milers d'ingredients únics,
molts dels quals són perjudicials  conseqüències
negatives del fum de la cigarreta pot no ser degut a la
nicotina sola.
Benowitz NL, Kuyt F, Jacob P 3rd (1982) Circadian blood nicotine
concentrations during cigarette smoking. Clin Pharmacol Ther 32:758–764.

46. Discussió: Critiques al model
proposat
TRANSMISSIÓ TRANSGENERACIONAL DE LA
HIPERACTIVITAT EN EL MODEL DE RATOLÍ PNE ÉS
ÚNICAMENT RELLEVANT PER AL TDAH
 Rosegadors prenatalment exposats a la nicotina
mostren hiperactivitat i dèficit d'atenció
 Efectes PNE relacionats amb
 L'atenció,
 El control inhibitori (impulsivitat)
 L'aprenentatge tardà
 expressió del gen del receptor D5 (Estriat)
Schneider T, Ilott N, Brolese G, Bizarro L, Asherson PJ, Stolerman IP (2011) Prenatal
exposure to nicotine impairs performance of the 5-choice serial reaction time task in
adult rats. Neuropsychopharmacology 36:1114–1125.

47. Discussió: model animal de TDAH
 La validació d'un model de TDAH s'ha de basar
en el comportament.
 Hiperactivitat i dèficit d'atenció principals àmbits de
la simptomatologia del TDAH.
 Models animals usualment tenen sistemes
nerviosos més simples, i els seus
comportaments són més fàcils d'interpretar que
els casos clínics.
Sagvolden T, Russell VA, Aase H, Johansen EB, Farshbaf M (2005) Rodent
models of attention-deficit/hyperactivity disorder. Biol Psychiatry 57: 1239–1247.

48. Discussió: model animal TDAH
 El model animal òptim per al TDAH hauria
idealment d’imitar en tots els aspectes TDAH:
1. La impulsivitat deu estar absent inicialment i
desenvolupar-se gradualment amb el temps;
2. Dèficit d'atenció sostinguda s’ha de
demostrar només quan els estímuls són molt
espaiats en el temps; i
3. Igual que els nens amb TDAH, el model no
ha de mostrar hiperactivitat en un nou medi
ambient

49. Discussió: model animal de TDAH
 El model PNE porta validesa ecològica
 El consum de cigarrets durant l'embaràs
s'associa amb un augment de gairebé el doble
al risc de TDAH en la descendència.
 22% antecedent matern de fumar durant
l'embaràs
 8% dels subjectes sense TDAH amb
antecedents matern de fumar durant
l’embaràs.
Milberger S, Biederman J, Faraone SV, Chen L, Jones J (1996) Is maternal
smoking during pregnancy a risk factor for attention deficit hyperactivity
disorder in children? Am J Psychiatry 153:1138–1142.

50. Discussió: Augment de diagnostic
de TDAH en el temps
 Taxes de diagnòstic de TDAH van un 24%
entre 2001 i 2010
 Criteris revisats de diagnòstic
 Eines de diagnòstic més sofisticat
 Major consciència en pares, pacients i en general
 Nova moda de diagnosticar TDAH
Contribució a l'augment de la incidència de
TDAH

51. Discussió: Augment de diagnostic
de TDAH en el temps
 de l'exposició a factors ambientals nocius
 Bifenils policlorats (PCB) ++
 Exposició fetal a l’alcohol ++
 Embaràs i complicacions en el part (com hipòxia)
+
 Adversitats psicològiques en ambients de baixa
classe social +
 Factors dieta i televisió
Banerjee TD, Middleton F, Faraone SV (2007) Environmental risk factors for
attention-deficit hyperactivity disorder. Acta Paediatr 96:1269–1274.

52. Discussió: Transmissió
transgeneracional com responsable
diagnòstic TDAH
 La nicotina produeix metilació de l'ADN en gens,
incloent el que codifica per a la monoamina
oxidasa.
 Metabolització dopamina i altres monoamines.
Modificacions epigenètiques hereditàries del
genoma de cèl·lules germinals

53.  MECANISME PROPOSAT I
 Canvis epigenètics induïts per la nicotina
emergeixen com un mecanisme potencial per a
la heretabilitat transgeneracional
 Els gens mitocondrials poden ser importants
contribuents.
 Les cèl·lules germinals masculines no adquireixen ni
transmeten els canvis epigenètics induïts pel medi
ambient
 Les cèl·lules germinals masculines poden ser resistent
als efectes de l'exposició prenatal a la nicotina, el que
impedeix la transmissió a través del pare.
Discussió: Transmissió
transgeneracional com responsable
diagnòstic TDAH

54.  MECANISME PROPOSAT II
 L‘impronta genòmica pot promoure
l'heretabilitat de la hiperactivitat en el model
PNE.
 Efectes del progenitor d’origen (impronta) sobre
la transcripció de >1300 loci
 Poden existir 350 gens autosòmics específics del
sexe dels progenitors d'origen amb efectes en el
cervell del ratolí
 Contribució materna expressió gènica al cervell en
desenvolupament
 Contribució paterna important en el cervell adult.
Gregg C, Zhang J, Weissbourd B, Luo S, Schroth GP, Haig D, Dulac C (2010b)
High-resolution analysis of parent-of-origin allelic expression in the mouse brain.
Science 329:643–648.
Discussió: Transmissió
transgeneracional com responsable
diagnòstic TDAH

55. Conclusions

56. Conclusions
 El model de ratolí PNE mostra
 Validesa aparent
 Validesa de constructe
 Validesa predictiva
 Compleixen els criteris per a un model animal
vàlid del TDAH humà.
 La transmissió transgeneracional de la
hiperactivitat en aquest model té una
considerable importància i rellevància per al
TDAH.
(Sagvolden et al.,2005)

57. Conclusions
 L'exposició prenatal a la nicotina (PNE) es
transmet d'una generació a la següent, encara
que només les generacions fundadors estan
exposats a la nicotina.
 La transmissió es produeix a través de la de la
mare i no la línia paterna.