PERINATAL SEROTONERGIC MANIPULATION SHAPES LONG-TERM NEUROPSYCHIATRIC-LIKE PHENOTYPES IN RATS: MOLECULAR INSIGHTS ACROSS THE LIFESPAN.

La scarsa comprensione dei disturbi neuropsichiatrici porta spesso a diagnosi simili anche tra pazienti con sintomi differenti, riducendo l'efficacia dei trattamenti farmacologici. Le prime ricerche si sono concentrate sul sistema serotoninergico, e hanno individuato la serotonina (5-HT) come fattore cruciale in diverse patologie del sistema nervoso centrale, compresi i disturbi neuropsichiatrici. Oltre al suo ruolo di neurotrasmettitore, durante le prime fasi della vita, la 5-HT è un importante fattore trofico ed è quindi coinvolta nello sviluppo cerebrale, durante cui influenza la formazione e la plasticità dei circuiti neurali. Il cervello si sviluppa seguendo tempistiche precise, e alterazioni a questo livello possono modificare le funzioni cerebrali, portando allo sviluppo di patologie che si manifestano successivamente nella vita. Numerosi modelli animali hanno esplorato il ruolo della 5-HT in ambito neuropsichiatrico, soprattutto attraverso approcci genetici. Tuttavia, questi modelli causano spesso cambiamenti permanenti e non considerano la natura dinamica del sistema né le alterazioni tempo-specifiche, complicando l'interpretazione dei risultati. Su queste basi, nel mio progetto di dottorato abbiamo adottato un approccio farmacologico, che prevede la manipolazione del sistema serotoninergico per studiare gli effetti della sua disfunzione in specifici periodi della vita. L'obiettivo principale di questo studio è stato di esaminare se e come la manipolazione serotoninergica in fasi precoci influenzi il comportamento e identificare i cambiamenti molecolari sottostanti, nonché il suo potenziale impatto sulla vulnerabilità allo sviluppo di disturbi neuropsichiatrici. In particolare, abbiamo esposto femmine gravide all'inibitore selettivo della ricaptazione della serotonina fluoxetina (FLX) dissolto nell'acqua da bere. Ci siamo concentrati sul periodo prenatale (dal giorno gestazionale 0 al giorno postnatale (PND) 0) e sul periodo postnatale (dal PND 0 allo svezzamento a PND21). Poiché la FLX attraversa la placenta e viene secreta nel latte materno, anche la prole è esposta al farmaco. Abbiamo innanzitutto valutato l'impatto della FLX sul tasso di nascita e sul peso corporeo. I nostri risultati mostrano che l'esposizione prenatale alla FLX riduce la dimensione delle cucciolate e il peso corporeo della prole, sebbene si sia osservato un recupero allo svezzamento. Diversamente, l'esposizione postnatale alla FLX induce una ridotta crescita ponderale osservata anche nell'età adulta, nonostante l'esposizione alla FLX sia terminata a PND21. Per valutare diversi comportamenti correlati a sintomi neuropsichiatrici sono stati utilizzati tre test comportamentali. In particolare, abbiamo valutato il comportamento edonico con il sucrose preference test, abbiamo esaminato la performance cognitiva tramite il novel object recognition test, e abbiamo analizzato il comportamento ansioso utilizzando l’elevated plus maze test. Questi test, insieme alle analisi molecolari, sono stati eseguiti a diverse età per determinare quando gli effetti delle manipolazioni perinatali emergessero. Le valutazioni comportamentali hanno rivelato che il periodo dell'esposizione alla FLX e il sesso degli animali influenzavano i tratti simil-patologici. Infatti, i maschi si sono dimostrati più vulnerabili all'esposizione prenatale alla FLX, manifestando comportamenti anedonici in età adulta, mentre le femmine hanno mostrato una maggiore sensibilità all'esposizione postnatale, mostrando deficit cognitivi in età adulta. Le analisi molecolari hanno rivelato che alcune alterazioni, presenti sia nel sangue che livello centrale, vengono indotte dalla manipolazione serotoninergica indipendentemente dal sesso degli animali e dal periodo di esposizione al farmaco. Tra questi abbiamo osservato cambiamenti nell’espressione di geni coinvolti nel sistema immunitario e nei processi trascrizionali, Inoltre, alcune modifiche sono specifiche per ciascun gruppo sperimentale. In particolare, i nostri risultati hanno evidenziato alterazioni a livello degli ormoni steroidei nei maschi esposti alla FLX prenatale e cambiamenti nei processi di autofagia nelle femmine esposte alla FLX postnatale. Successivamente, abbiamo indagato se alterazioni molecolari si instaurassero prima della manifestazione del fenotipo comportamentale. Per questo ci siamo concentrati sui maschi adolescenti esposti alla FLX prenatale e abbiamo riscontrato che la manipolazione altera la risposta allo stress, modificando l’attività dell'asse ipotalamo-ipofisi-surrene (HPA). Inoltre, l'esposizione alla FLX previene l’aumento, fisiologicamente indotto dallo stress acuto, dell'espressione di Nr4a1 e Dusp1 nella corteccia prefrontale (PFC), indicando perturbazioni più ampie nei sistemi correlati allo stress oltre l'asse HPA. Nell'ultima parte del mio progetto di dottorato, abbiamo esplorato l'ipotesi che la manipolazione serotoninergica perinatale influenzi la plasticità cerebrale. Ci siamo concentrati sugli interneuroni parvalbumina-positivi (PV+) e sulle reti perineuronali (PNNs), regolatori chiave dei “sensitive periods”. Abbiamo osservato cambiamenti nella densità e nell’intensità delle cellule PV+ e a livello delle PNNs nella PFC e nell’ ippocampo, che variano in base al sesso, al periodo di esposizione alla FLX e alla regione cerebrale. Successivamente, ci siamo concentrati sui maschi esposti alla manipolazione prenatale e abbiamo rilevato profonde differenze nel pattern di espressione dei geni coinvolti nell'apertura e chiusura dei “sensitive periods”. In particolare, le analisi dell'mRNA suggeriscono che le alterazioni osservate nelle cellule PV+ e nelle PNNs siano associate agli effetti sull'espressione di tali geni, che di conseguenza potrebbero essere alla base dei comportamenti simil-patologici osservati. Nel complesso, i nostri risultati contribuiscono ad una miglior comprensione del ruolo della serotonina nei disturbi neuropsichiatrici e suggeriscono potenziali target per future ricerche e per lo sviluppo di nuovi trattamenti farmacologici.

Grantor dc:publisher

Università degli Studi di Milano

Year dc:date

2024

Author dc:creator

• GALLO, MARIA TERESA

Contributors dc:contributor

• tutor: F. Calabrese ; coordinatore: G. D. Norata
• M.T. Gallo
• CALABRESE, FRANCESCA
• NORATA, GIUSEPPE DANILO

• Settore BIOS-11/A - Farmacologia

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess

Language dc:language

eng

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/2434/1123318

OAI identifier oai:identifier

oai:air.unimi.it:2434/1123318