Ruolo dell'ambiente materno precoce sugli effetti di NPY-1R limbico sul comportamento e metabolismo di topi KO condizionali

Abstract

Il neuropeptide Y (NPY) è un peptide di 36 aminoacidi, maggiormente presente nel sistema nervoso centrale, in particolare nel sistema limbico e nell’ipotalamo, ed è implicato in numerose funzioni tra le quali il controllo del comportamento alimentare ed emozionale, la risposta allo stress e l’ assunzione di etanolo. Il progetto della mia tesi ha esaminato il ruolo dell’ambiente materno precoce sugli effetti del sistema NPY-Y1R limbico su comportamento e metabolismo in topi KO condizionali. Nel modello murino KO condizionale per il recettore Y1R , la delezione genica è controllata nello spazio e nel tempo attraverso il sistema doxiciclina-dipendente della CRE-ricombinasi , la delezione è ristretta selettivamente ai neuroni di alcune regioni del proencefalo quali amigdala, striato, ippocampo e nucleo arcuato ipotalamico. Alla nascita gli animali sono stati dati in adozione a madri di ceppo C57BL/6J e FVB/J, che presentano due diversi livelli di cura materna. Il primo obiettivo specifico è stato quello di analizzare il comportamento materno dei due ceppi per valutare quantitativamente il comportamento materno utilizzando tecniche di osservazione etologica. Il secondo obiettivo è stato quello di esaminare il fenotipo comportamentale e metabolico attraverso il monitoraggio del peso e specifici test comportamentali (Test dell’anedonia, Open Field (OF), Social Open Field (SOF), Tree Chamber Sociability and Social Novelty Test) per entrambi i sessi. I maschi sono stati sottoposti a dieta ipercalorica ad alto contenuto di grassi per verificare la vulnerabilità ad obesità e disordini metabolici associati, tramite monitoraggio del peso corporeo e del consumo di cibo, test di tolleranza al glucosio (Glucose tollerance test - GTT) e analisi del tessuto adiposo. Le femmine, invece, sono state esaminate per comportamento e successo riproduttivo. I risultati della mia tesi indicano che il sistema NPY-1R ha un ruolo importante nella modulazione del comportamento ansioso e sociale, come emerge dalla minore attività locomotoria in risposta ad ambienti nuovi e minore permanenza in prossimità di stimoli sociali non familiari dei topi maschi sperimentali (KO). Inoltre, questi effetti del genotipo sono evidenti soltanto quando gli animali sono allevati in un ambiente materno precoce caratterizzato da alte cure materne. Ho verificato, poi, come Y1R sia implicato nel bilancio metabolico energetico e nel controllo metabolico nei maschi (ma non nelle femmine), come emerge dal dato sui minori livelli di peso corporeo associati a minore tessuto adiposo viscerale e sottocutaneo nei topi KO rispetto ai topi controllo (WT), quando allevati da madri adottive ad alta cura materna (FVB). L’esposizione a dieta ipercalorica annulla invece questo effetto dell’inattivazione di NPY1R. Le femmine non sembrano risentire di alcun effetto dell’inattivazione condizionale di NPY1R limbico se non quando impegnate nella riproduzione. Ho infatti osservato che le femmine KO, indipendentemente dall’adozione, hanno un successo riproduttivo minore rispetto alle femmine di controllo e presentano minori livelli di cura materna. Questo effetto non sembra dipendere da deficit di bilancio energetico, poiché l’esposizione ad una dieta ricca di grassi durante la gravidanza non aumenta la sopravvivenza della prole delle femmine KO.

Neuropeptide Y (NPY) is a 36-amino acid peptide, largely present in the central nervous system, particularly in the limbic system and in hypothalamus, and that is implicated in several functions such as homeostasis control, feeding and emotional behaviors, in stress response and ethanol intake. My thesis project was aimed to verify the role of early maternal environment on the effects of NPY-Y1R limbic on behavior and metabolism in conditional KO mice. In this murine model conditional KO for Y1R receptor, genic inhibition is controlled in space and time by doxiciclina-dependent system of recombinase-CRE; the deletion is selectively restricted to the neurons of some proencephalon regions such as amygdala, striatum, hippocampus and hypothalamic arched nucleus. Mice were monitored from the very first day of life (PND 0) and were fostered to C57BL/6J and FVB/J dams, showing different levels of maternal care. The first aim was to verify the different levels of maternal behavior displayed by foster dams of different mouse strains by means of an ethological observation. The second aim was to examine the behavioral and metabolic phenotype by constant monitoring of body weight and administration of behavioral tests (Anhedonia Test, Open Field (OFT), Social Open Field (SOFT), Tree Chamber Sociability and Social Novelty Test) in both sexes. Afterwards, males were exposed to a high fat diet and monitored for their body weight and food intake and metabolic parameter, including the Glucose Tolerance Test (GTT) and analysis of adipose tissues. Females were bred to evaluate their metabolic and / or psychological response to a reproductive challenge. The results of my thesis indicate that the NPY-1R system plays a crucial role in the regulation of anxiety-like and social behavior, as revealed by the lower levels of locomotor activity in response to novel environments and the lower preference for unfamiliar social stimuli in KO males mice Interestingly, the effects of conditional NPY1r inactivation were present only when mice were reared by dams with high levels of maternal care and only in males. My experiment has also demonstrated that NPY1R is implicated in the regulation of energy balance only in males (but not in females), as revealed by the observation that KO mice weighted less and had less visceral and subcutaneous adipose tissue compared to WT mice, only when fostered to FVB dams. Exposure to a high fat diet eliminated this effect of NPY1R inactivation. Females did not show any effect on the NPY1R limbic conditional inactivity, unless they were exposed to a reproductive challenge. I observed that, regardless of foster dams’ strain, KO females had a lower reproductive success and levels of maternal behavior compared to WT. This effect probably does not depend on alteration of energy balance, as exposure to a high fat diet throughout pregnancy did not increase the KO females’ reproductive success.