Abstract È stato recentemente dimostrato che solo poche strutture corticali e limbiche si attivano durante il sonno REM. La loro attivazione potrebbe aiutarci a capire i meccanismi che regolano i sogni e si suppone che essa svolga un ruolo centrale nel consolidamento della memoria durante questa fase. Lo stress cronico può indurre depressione e quest’ultima è caratterizzata in alcuni casi da insonnia e aumento delle quantità di sonno REM; curiosamente la terapia a base di antidepressivi ha come target proprio quest’ultimo. Per comprendere e trattare meglio la depressione, è quindi fondamentale identificare se il sonno REM svolge un ruolo chiave nello sviluppo della patologia. In tale contesto il nostro obiettivo era determinare se dopo 7 e 16 giorni di “Unpredictable Chronic Mild Stress” (UCMS), i neuroni sono specificamente attivati in alcune strutture dopo un periodo di ipersonnia specifica (REM) rispetto alla condizione basale (prima dello stress). L'approccio scelto è una “whole brain analysis”, in cui il cervello viene indagato nella sua interezza per andare a verificare l’espressione dell’early gene cFos, associato ad intensa attività cerebrale, durante la fase di sonno REM, prima e dopo l'esposizione degli animali al protocollo UCMS. In questo studio abbiamo utilizzato topi TRAP2, un modello animale knock-in che consente di marcare e individuare facilmente i neuroni attivati durante una specifica finestra temporale. Con questo modello è possibile avere un confronto diretto di espressione di due geni reporter (tdTomato e cFos) nello stesso animale prima e dopo il protocollo UCMS. Nella nostra analisi preliminare abbiamo esaminato 98 strutture, andando a ricercare dove il numero di neuroni “cFos+” aumentasse. Sorprendentemente è stato osservato che questo numero cambia nei topi dopo aver effettuato un protocollo di UCMS in alcune strutture come nucleo accumbens, amigdala, area entorinale, corteccia cingolata anteriore ventrale, subiculum, giro dentato (strati soprapiramidali e infrapiramidali), CA1, campi ippocampali CA3 e altre ma con una differenza in base al protocollo UCMS attuato (7 o 16 giorni) e che non sempre queste strutture risultano essere maggiormente attivate. In effetti, si può confermare un cambiamento di funzionalità in alcune aree dopo l'applicazione di fattori di stress in base ai protocolli di UCMS attuati. Sulla base di questi risultati, ipotizziamo che il cambiamento dell'attività in queste strutture possa rafforzare il network che vede coinvolto il sonno REM, portando all'interruzione della normale fisiologia associata all'elaborazione del contenuto emotivo e probabilmente influenzando il consolidamento della memoria dopo lo stress. Parole chiave: Sonno REM – cFos – UCMS – Topi – Depressione
Abstract It has been recently shown that only few limbic and cortical structures are activated during paradoxical sleep (PS). Their activation could help us in underlying mechanisms of dreams and it is supposed to play a central role in memory consolidation during the state. Chronic stress inducing depression is characterised by insomnia and an increase in PS quantities; intriguingly the therapy based on antidepressants suppress PS state. To better understand and treat depression, it is therefore crucial to identify whether PS plays a key role in the development of the pathology. In that context, our aim was to determine whether after 7 and 16 days of chronic and unpredictable mild stress (UCMS), neurons are specifically activated in some structures after PS hypersomnia compared to the baseline condition (before stress). The approach chosen is a whole brain comparison of cFos activity during PS, before and after exposing animals to UCMS protocol. In this study we used the TRAP2 mice, a knock-in animal allowing the labelling of neurons activated during a specify time window. With this model it is possible to have a direct expression comparison of two reporter genes (tdTomato and cFos) in the same animal before and after UCMS protocol. In our preliminary analysis we evaluated the number of cFos+ neurons in which 98 structures were examined. The number of cFos+ neurons changed in PS mice after UCMS in some structures such as nucleus accumbens, amygdala, entorhinal area, ventral anterior cingulate cortex, subiculum, dentate gyrus (suprapyramidal and infrapyramidal layers), CA1, CA3 hippocampal fields and more compared to the baseline. Differences in the just mentioned structures were observed in two time points (7 and 16 days after starting UCMS). Indeed, a dysregulation in some areas after applying stressors across different days it is confirmed. Based on these results, we hypothesize that changings in activity in these structures may reinforce PS network leading to the disruption of the normal physiology associated to the processing of emotional content and likely impacting memory consolidation after stress. Key words: Paradoxical sleep – cFos – UCMS – Mice – Depression
Modelli di "Unpredictable Chronic Mild Stress" per indagare le funzioni del sonno REM. Studio preliminare realizzato grazie all'utilizzo di topi TRAP2
ILARI, ELENA SOPHIA
2021/2022
Abstract
Abstract È stato recentemente dimostrato che solo poche strutture corticali e limbiche si attivano durante il sonno REM. La loro attivazione potrebbe aiutarci a capire i meccanismi che regolano i sogni e si suppone che essa svolga un ruolo centrale nel consolidamento della memoria durante questa fase. Lo stress cronico può indurre depressione e quest’ultima è caratterizzata in alcuni casi da insonnia e aumento delle quantità di sonno REM; curiosamente la terapia a base di antidepressivi ha come target proprio quest’ultimo. Per comprendere e trattare meglio la depressione, è quindi fondamentale identificare se il sonno REM svolge un ruolo chiave nello sviluppo della patologia. In tale contesto il nostro obiettivo era determinare se dopo 7 e 16 giorni di “Unpredictable Chronic Mild Stress” (UCMS), i neuroni sono specificamente attivati in alcune strutture dopo un periodo di ipersonnia specifica (REM) rispetto alla condizione basale (prima dello stress). L'approccio scelto è una “whole brain analysis”, in cui il cervello viene indagato nella sua interezza per andare a verificare l’espressione dell’early gene cFos, associato ad intensa attività cerebrale, durante la fase di sonno REM, prima e dopo l'esposizione degli animali al protocollo UCMS. In questo studio abbiamo utilizzato topi TRAP2, un modello animale knock-in che consente di marcare e individuare facilmente i neuroni attivati durante una specifica finestra temporale. Con questo modello è possibile avere un confronto diretto di espressione di due geni reporter (tdTomato e cFos) nello stesso animale prima e dopo il protocollo UCMS. Nella nostra analisi preliminare abbiamo esaminato 98 strutture, andando a ricercare dove il numero di neuroni “cFos+” aumentasse. Sorprendentemente è stato osservato che questo numero cambia nei topi dopo aver effettuato un protocollo di UCMS in alcune strutture come nucleo accumbens, amigdala, area entorinale, corteccia cingolata anteriore ventrale, subiculum, giro dentato (strati soprapiramidali e infrapiramidali), CA1, campi ippocampali CA3 e altre ma con una differenza in base al protocollo UCMS attuato (7 o 16 giorni) e che non sempre queste strutture risultano essere maggiormente attivate. In effetti, si può confermare un cambiamento di funzionalità in alcune aree dopo l'applicazione di fattori di stress in base ai protocolli di UCMS attuati. Sulla base di questi risultati, ipotizziamo che il cambiamento dell'attività in queste strutture possa rafforzare il network che vede coinvolto il sonno REM, portando all'interruzione della normale fisiologia associata all'elaborazione del contenuto emotivo e probabilmente influenzando il consolidamento della memoria dopo lo stress. Parole chiave: Sonno REM – cFos – UCMS – Topi – DepressioneÈ consentito all'utente scaricare e condividere i documenti disponibili a testo pieno in UNITESI UNIPV nel rispetto della licenza Creative Commons del tipo CC BY NC ND.
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https://hdl.handle.net/20.500.14239/15299