22-24month

Recettori nicotinici e malattie neurodegenerative
Recettori nicotinici nelle aree corticali dei pazienti dementi
- Diminuzione notevole e costante dei siti di legame ad alta
affinità per la nicotina e più incostantemente per l’αbungarotossina.
- Diminuzione marcata delle subunità α4 e β2.
- Forse alterazione nella subunità α7 (neuroni Vs. astrociti)
- Inibitori dell’acetilcolinesterasi, modulatori allosterici dei
nAChR e, forse, agonisti nicotinici hanno effetti terapeutici
nella malattia di Alzheimer.
Recettori nicotinici e malattie neurodegenerative
Effetti cognitivi dei recettori nicotinici
- Fumo di sigaretta o patch di nicotina migliorano la performance
in test cognitivi (in particolare, attenzionali).
- Inibitori dell’acetilcolinesterasi, modulatori allosterici dei
nAChR e agonisti nicotinici migliorano la performance a test
cognitivi
- Antagonisti nicotinici peggiorano la performance a test
cognitivi
Recettori nicotinici e malattie neurodegenerative
nAChR e neuroprotezione
- Studi epidemiologici mostrano una correlazione inversa tra
fumo e rischio di sviluppare al malattia di Parkinson e, forse,
di Alzheimer.
- Agonisti nicotinici hanno effetti protettivi in modelli animali
di neurodegenerazione sia in vivo sia in vitro.
- La nicotina inibisce la formazione di β-amiloide
- La β-amiloide lega i nAChR
Recettori nicotinici e malattie neurodegenerative
Un’ipotesi specifica
Tutte le demenze sono caratterizzate da una diminuzione
marcata di nAChR eteromerici in regioni cortico-ippocampali.
Ha questa diminuzione in quanto tale conseguenze sulla
cognizione ed il trofismo del tessuto nervoso?
I Topi knockout per β2 come modello delle alterazioni nei nAChR
delle regioni cortico-ippocampali dei pazienti dementi.
Recettori muscarinici
nei topi β2-/-
Alterazioni comportamentali e strutturali nei topi
β2-/- anziani
Corteccia
cerebrale
Ippocampo
Corteccia
paraippocampale
Corteccia
cerebrale
Ippocampo
Corteccia
paraippocampale
Funzioni dell’ippocampo
- Memoria dichiarativa
- Orientamento spaziale
- Tono dell’umore
Codificazione (memorizzazione) e decodificazione
(ricordo) dei pattern sensoriali sulla base di processi di
specificazione e generalizzazione.
Morris water maze
Test sviluppato da Richard GM Morris nel 1981
Morris water maze
- Capacità cognitive
Apprendimento spaziale dipendente dall’ippocampo
Modalità test (piattaforma visibile/invisibile, tempo
fra le sessioni)
Dimensione vasca/strategia di ricerca
- Motivazione
Temperatura acqua (floater, test per motivazione),
Digiuno (labirinti asciutti)
- Capacità locomotoria
Piattaforma visibile, test per locomozione
- Capacità sensoriali: vista (segnali remoti/prossimi),
udito, olfatto
Curva di apprendimento
Curva di apprendimento
Piattaforma nascosta
45
20
Ctrl
β2-/-
18
16
Latency to find hidden
platform (sec)
Piattaforma nascosta
14
40
35
30
12
25
10
20
8
15
6
4
10
2
5
0
6-7month-old mice
1
2
3
0
4
Days of testing
5
10-12month-old mice
1
2
3
4
5
Days of testing
6
Piattaforma nascosta
11
40
p<0.02, 2-way ANOVA
for repeated measures,
β2-/- Vs. Ctrl.
35
Latency to find hidden
platform (sec)
Piattaforma visibile
10
22-24mo Ctrl
9
22-24mo β2-/-
30
8
25
7
6
20
5
4
15
3
10
2
5
0
1
22-24month-old mice
1
2
3
4 5 6 7
Days of testing
0
8
9
10
22-24month-old mice
1
2
3
Days of testing
4
Interpretazione dei dati
- Ceppi diversi
Inbred/outbred (c57bl6N/J, CD1, SJL, 129, DBA/2)
Background genetico misto
Numero di backcross
- Stress
Attuale e durante lo sviluppo (Parigi vs Yale)
Tigmotassi
Interpretazione dei dati
- Statistica
Test parametrici e non-parametrici
ANOVA a 1, 2, 3 vie
Test per misure ripetute
Correzioni per comparazioni multiple
Covariate
Numerosità
Morris water maze in 24-month-old β2-/- mice
100
Latency to platform (sec)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Learners:
β2+/+ = 61%
β2-/- = 13%
X2 = 0.667; p=0.003
2
4
6
β2+/+
β2-/8
10
Days of testing
12
14
16
Curva di accrescimento
45
Dieta normolipidica + veicolo
Dieta normolipidica + nicotina
Soglia del sovrappeso
Dieta iperlipidica + veicolo
Peso (gr)
40
Dieta iperlipidica + nicotina
35
30
**
25
** * **
**
20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16
Settimane di trattamento
Curva di accrescimento
1o terzile + veicolo
50
2o terzile + veicolo
3o terzile + veicolo
Peso (gr)
45
Soglia del sovrappeso
1o terzile + nicotina
40
2o terzile + nicotina
3o terzile + nicotina
35
30
25
20
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Settimane di trattamento
13
14
15
16
Age-related cortical atrophy in β2-/- mice
6.0
Cortical area/section (mm2)
5.5
*
5.0
#
*
4.5
4.0
3.5
3.0
Ctrl
2.5
β2-/-
2.0
1.5
1.0
0.5
0
4-6
10-12
Months of age
22-24
Age-related regional atrophy in β2-/- mice
5.5
22-24mo Ctrl
5.0
Area/section (mm2)
22-24mo β2-/-
*
4.5
4.0
*
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
Cg
SSant
SSpost
CPu
Acb
Thal
Gliosis in hippocampus of aged β2-/- mice
0.10
Gliosis (field area%)
0.09
22-24mo Ctrl
22-24mo β2-/-
*
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
*
*
0.03
0.02
0.01
0.00
SSExt
SSInt
VB
CA1
CA3
DG
Modello animale di eccitotossicità:
Iniezione intraippocampale di acido chinolinico
Iniezione intraippocampale di acido chinolinico nei topi
15 nmol Quin/iniezione, bilaterale
Corteccia
Dorsale
Talamo
Ippocampo
Striato
Ventrale
Amigdala
Morris water maze in 12-month-old β2-/- mice with
intrahippocampal quinolinic acid single or double lesion
100
Latency to platform (sec)
90
80
70
60
*
50
40
30
Control
Single lesion
Double lesion
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
Days of testing
8
9
10
11
Condizioni ottimali per rilevare un effetto
Evidence of absence is not absence of evidence
(L’assenza di un’evidenza non è l’evidenza di un’assenza)
Saturazione
Soglia
U invertita
Morris water maze in 12-month-old β2-/- mice
with intrahippocampal quinolinic acid lesion
100
Latency to platform (sec)
90
80
70
60
*
50
40
30
β2+/+ unles
20
β2+/+ les
β2-/- unles
10
β2-/- les
0
1
2
3
4
5
6
7
Days of testing
8
9
10
11
Morris water maze in 12-month-old β2-/- mice
with intrahippocampal quinolinic acid lesion
β2+/+
les
β2-/unles
β2-/les
150
50
125
40
100
30
*
75
20
50
10
25
0
0
Overall distance (cm)
% of time in correct quadrant
60
β2+/+
unles
Intrahippocampal quinolinic acid lesion in 12-mo β2-/- mice
4500
β2+/+ unles
Length of pyramidal layer/section (µm)
4000
β2+/+ les
3500
β2-/- unles
3000
β2-/- les
2500
2000
**
1500
++
1000
500
0
**
Modello animale di ambiente arricchito
Ambiente arricchito e neurodegenerazione
- Evidenze epidemiologiche mostrano una associazione fra più
alto livello educativo e ridotto rischio di demenza di tipo
Alzheimer o Parkinson
- E’ stato suggerito che un ambiente stimolante abbia effetti
positivi sulla salute cerebrale che possa fornire resistenza agli
insulti cerebrali.
- Nei roditori, l’esposizione ad un ambiente arricchito migliora la
performance cognitiva ed aumenta la resistenza ad insulti
neurotossici
Ambiente standard
Ambiente arricchito
Tipi di arricchimento
Esercizio fisico (ruota)
A. cognitivo (nuovi oggetti)
A. sociale (aumento animali, nido)
A. Sensoriale
A. nutrizionale
Morris water maze in β2-/- mice
raised in an enriched environment
100
β2+/+ SE
Latency to platform (sec)
90
β2+/+ EE
80
β2-/- SE
70
β2-/- EE
60
50
40
30
20
10
0
0
1
2
3
4
5
Days of testing
6
7
8
FEAR CONDITIONING
(association with tone and context)
Fear conditioning and extinction in β2-/- mice
raised in an enriched environment
β2+/+ SE
70
**
1 day
β2-/- SE
β2-/- EE
60
% Freezing
5 days)
β2+/+ EE
*
50
*
40
30
*
20
**
10
0
Context
Altered
Cued
Context
Cued