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La dopamina (DA) es un neurotransmisor ampliamente distribuido en el cerebro que interviene en el control del movimiento, en el sistema de recompensa, sueño, atención y procesos de memoria y aprendizaje. Además, regula estados emocionales, motivación y toma de decisiones. La DA es el neurotransmisor que controla las neuronas estriatales de proyección (NEP), que son el principal tipo de neuronas del estriado y del núcleo accumbens (NAc). Estudios previos han mostrado el papel clave de la DA en la regulación de la plasticidad estructural y sináptica de las NEP. Los astrocitos, establecen una comunicación bidireccional con las neuronas, conocida como Sinapsis Tripartita. Sin embargo, debido a la complejidad de las interacciones de las NEP y los astrocitos en múltiples circuitos, muchos de estos mecanismos aún siguen siendo desconocidos. En esta tesis, se han establecido algunos de estos mecanismos mediante el estudio de los siguientes objetivos: I) relación entre la concentración de DA liberada en el estriado y la densidad de espinas dendríticas, II) papel de los receptores dopaminérgicos D1 y D2 en la regulación estructural y sináptica de las neuronas estriatales de proyección, III), relación entre la liberación de DA y la activación de diferentes grupos de astrocitos, IV), modulación de la plasticidad sináptica de las NEP por los astrocitos. Para el abordaje de estos objetivos se emplearon: registros de patch-clamp en la configuración célula entera in vitro en secciones coronales de estriado y NAc, estudios de optogenética, registros electroquímicos de medición en la liberación de DA y estudios morfológicos mediante microinyecciones por iontoforesis de las NEP. Nuestros resultados demuestran que la densidad de espinas dendríticas en las NEP está regulada por los niveles de DA en función del grado de inervación proveniente de la sustancia negra. Además, demostramos que el uso de drogas psicoestimulantes modifica la plasticidad sináptica de la vía dopaminérgica ATV-NAc a través de los transportadores de glutamato GLT-1 astrocitarios y proponemos un nuevo mecanismo de plasticidad sináptica inducido por drogas adictivas. Finalmente, mostramos que existe una comunicación bidireccional astrocito- neurona específico y dependiente del tipo de receptor dopaminérgico. Este proceso ocurre debido a un incremento en la actividad de la señalización dopaminérgica por drogas psicoestimulantes que activa selectivamente una población de astrocitos que sólo se comunica con las NEP-D1. Nuestro trabajo contribuye a una mejor comprensión de los mecanismos por los cuales la DA modula la plasticidad estructural y sináptica proponiendo así posibles dianas terapéuticas en las patologías asociadas con fallos en el sistema dopaminérgico, como la enfermedad de Parkinson y las adicciones, Este trabajo se realizó con la ayuda económica del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (SAF2016-78207-R); Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (BFU2017-88393-P); Ministerio de Ciencia e Innovación (PID2020-116327GB-I00). El doctorando fue dotado con una Ayuda Predoctoral para la formación de personal investigador del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad (BES-2017-080872)

Alzheimer's disease (AD) is pathologically characterised by the presence of amyloid-beta plaques, neurofibrillary tangles containing hyperphosphorylated Tau protein, neuroinflammation and neuronal death leading to progressive cognitive impairment. The ¿4 allele of the gene encoding apolipoprotein E (APOE), which is mainly expressed in glial cells, is the strongest genetic risk factor for sporadic AD. Increasing evidence has shown that APOE4 may disrupt normal astrocyte activity, potentially contributing to AD pathology, but the impact of different APOE alleles on astrocyte differentiation, maturation and function is not yet fully understood. To go in depth on these questions, we obtained induced pluripotent stem cells (iPSCs) from fibroblasts of AD patients carrying ¿3 and ¿4 alleles (in homozygosis) and from healthy patients. We also used gene-edited iPSC lines homozygous for the main APOE variants and an APOE knock-out line. iPSC-derived human astrocytes were generated by establishing a differentiation protocol through the consecutive addition of small molecules and growth factors, and the expression of typical markers (GFAP, GLT1, AQP4 and S100beta) and APOE was analysed. In addition, astrocytes exhibited functional features like glutamate uptake capacity and calcium waves production. They also responded to an inflammatory stimulus (IL-1beta and TNF-alpha) or to the presence of amyloid-beta 1-42 peptide by changing their morphology and increasing the expression levels of pro-inflammatory factors and cytokines. Our results shed light on the potential dual role of APOE polymorphism and the individual¿s genetic background in favouring or perhaps preventing AD pathology.