The role of Nox2-derived ROS in the development of cognitive impairment after sepsis

BACKGROUND: Sepsis- associated encephalopathy (SAE) is an early and common feature of severe infections. Oxidative stress is one of the mechanisms associated with the pathophysiology of SAE. The goal of this study was to investigate the involvement of NADPH oxidase in neuroinflammation and in the long-term cognitive impairment of sepsis survivors. METHODS: Sepsis was induced in WT and gp91phox knockout mice (gp91phox-/-) by cecal ligation and puncture (CLP) to induce fecal peritonitis. We measured oxidative stress, Nox2 and Nox4 gene expression and neuroinflammation in the hippocampus at six hours, twenty-four hours and five days post-sepsis. Mice were also treated with apocynin, a NADPH oxidase inhibitor. Behavioral outcomes were evaluated 15 days after sepsis with the inhibitory avoidance test and the Morris water maze in control and apocynin-treated WT mice. RESULTS: Acute oxidative damage to the hippocampus was identified by increased 4-HNE expression in parallel with an increase in Nox2 gene expression after sepsis. Pharmacological inhibition of Nox2 with apocynin completely inhibited hippocampal oxidative stress in septic animals. Pharmacologic inhibition or the absence of Nox2 in gp91phox-/- mice prevented glial cell activation, one of the central mechanisms associated with SAE. Finally, treatment with apocynin and inhibition of hippocampal oxidative stress in the acute phase of sepsis prevented the development of long-term cognitive impairment. CONCLUSIONS: Our results demonstrate that Nox2 is the main source of reactive oxygen species (ROS) involved in the oxidative damage to the hippocampus in SAE and that Nox2-derived ROS are determining factors for cognitive impairments after sepsis. These findings highlight the importance of Nox2-derived ROS as a central mechanism in the development of neuroinflammation associated with SAE.

Nuovo modello animale per lo studio della working memory: validazione farmacologica e applicazioni

The present study was performed to validate a spatial working memory task using pharmacological manipulations. The water escape T-maze, which combines the advantages of the Morris water maze and the T-maze while minimizes the disadvantages, was used. Scopolamine, a drug that affects cognitive function in spatial working memory tasks, significantly decreased the rat performance in the present delayed alternation task. Since glutamate neurotransmission plays an important role in the maintaining of working memory, we evaluated the effect of ionotropic and metabotropic glutamatergic receptors antagonists, administered alone or in combination, on rat behaviour. As the acquisition and performance of memory tasks has been linked to the expression of the immediately early gene cFos, a marker of neuronal activation, we also investigated the neurochemical correlates of the water escape T-maze after pharmacological treatment with glutamatergic antagonists, in various brain areas. Moreover, we focused our attention on the involvement of perirhinal cortex glutamatergic neurotransmission in the acquisition and/or consolidation of this particular task. The perirhinal cortex has strong and reciprocal connections with both specific cortical sensory areas and some memory-related structures, including the hippocampal formation and amygdala. For its peculiar position, perirhinal cortex has been recently regarded as a key region in working memory processes, in particular in providing temporary maintenance of information. The effect of perirhinal cortex lesions with ibotenic acid on the acquisition and consolidation of the water escape T-maze task was evaluated. In conclusion, our data suggest that the water escape T-maze could be considered a valid, simple and quite fast method to assess spatial working memory, sensible to pharmacological manipulations. Following execution of the task, we observed cFos expression in several brain regions. Furthermore, in accordance to literature, our results suggest that glutamatergic neurotransmission plays an important role in the acquisition and consolidation of working memory processes.

Study on the regulation of mRNA expression of GABA transporters (GAT-1 and GAT-3) in rat brain

The submitted work concentrated on the study of mRNA expression of two distinct GABA transporters, GAT-1 and GAT-3, in the rat brain. For the detection and quantification of the chosen mRNAs, appropriate methods had to be established. Two methods, ribonuclease protection assay (RPA) and competitive RT-PCR were emloyed in the present study. Competitive RT-PCR worked out to be 20 times more sensitive as RPA. Unlike the sensitivity, the fidelity of both techniques was comparable with respect to their intra- and inter-assay variability.The basal mRNA levels of GAT-1 and GAT-3 were measured in various brain regions. Messenger RNAs for both transporters were detected in all tested brain regions. Depending on the region, the observed mRNA level for GAT-1 was 100-300 higher than for GAT-3. The GAT-1 mRNA levels were similar in all tested regions. The distribution of GAT-3 mRNA seemed to be more region specific. The strongest GAT-3 mRNA expression was detected in striatum, medulla oblongata and thalamus. The lowest levels of GAT-3 were in cortex frontalis and cerebellum.Furthermore, the mRNA expression for GAT-1 and GAT-3 was analysed under altered physiological conditions; in kindling model of epilepsy and also after long-term treatment drugs modulating GABAergic transmission. In kindling model of epilepsy, altered GABA transporter function was hypothesised by During and coworkers (During et al., 1995) after observed decrease in binding of nipecotic acid, a GAT ligand, in hippocampus of kindled animals. In the present work, the mRNA levels were measured in hippocampus and whole brain samples. Neither GAT-1 nor GAT-3 showed altered transcription in any tested region of kindled animals compared to controls. This leads to conclusion that an altered functionality of GABA transporters is involved in epilepsy rather than a change in their expression.The levels of GAT-1 and GAT-3 mRNAs were also measured in the brain of rats chronically treated with diazepam or zolpidem, GABAA receptor agonists. Prior to the molecular biology tests, behavioural analysis was carried out with chronically and acutely treated animals. In two tests, open field and elevated plus-maze, the basal activity exploration and anxiety-like behaviour were analysed. Zolpidem treatment increased exploratory activity. There were observed no differencies between chronically and acutely treated animals. Diazepam increased exploratory activity and decresed anxiety-like behaviour when applied acutely. This effect disappeard after chronic administration of diazepam. The loss of effect suggested a development of tolerance to effects of diazepam following long-term administration. Double treatment, acute injection of diazepam after chronic diazepam treatment, confirmed development of a tolerance to effects of diazepam. Also, the mRNAs for GAT-1 and GAT-3 were analysed in cortex frontalis, hippocampus, cerebellum and whole brain samples of chronically treated animals. The mRNA levels for any of tested GABA transporters did not show significant changes in any of tested region neither after diazepam nor zolpidem treatment. Therefore, changes in GAT-1 and GAT-3 transcription are probably not involved in adaptation of GABAergic system to long-term benzodiazepine administration and so in development of tolerance to benzodiazepines.

Interaction between APOE4 genotype and environmental risk factors in Alzheimer's disease

Alzheimer's disease (AD) is probably caused by both genetic and environmental risk factors. The major genetic risk factor is the E4 variant of apolipoprotein E gene called apoE4. Several risk factors for developing AD have been identified including lifestyle, such as dietary habits. The mechanisms behind the AD pathogenesis and the onset of cognitive decline in the AD brain are presently unknown. In this study we wanted to characterize the effects of the interaction between environmental risk factors and apoE genotype on neurodegeneration processes, with particular focus on behavioural studies and neurodegenerative processes at molecular level. Towards this aim, we used 6 months-old apoE4 and apoE3 Target Replacement (TR) mice fed on different diets (high intake of cholesterol and high intake of carbohydrates). These mice were evaluated for learning and memory deficits in spatial reference (Morris Water Maze (MWM)) and contextual learning (Passive Avoidance) tasks, which involve the hippocampus and the amygdala, respectively. From these behavioural studies we found that the initial cognitive impairments manifested as a retention deficit in apoE4 mice fed on high carbohydrate diet. Thus, the genetic risk factor apoE4 genotype associated with a high carbohydrate diet seems to affect cognitive functions in young mice, corroborating the theory that the combination of genetic and environmental risk factors greatly increases the risk of developing AD and leads to an earlier onset of cognitive deficits. The cellular and molecular bases of the cognitive decline in AD are largely unknown. In order to determine the molecular changes for the onset of the early cognitive impairment observed in the behavioural studies, we performed molecular studies, with particular focus on synaptic integrity and Tau phosphorylation. The most relevant finding of our molecular studies showed a significant decrease of Brain-derived Neurotrophic Factor (BDNF) in apoE4 mice fed on high carbohydrate diet. Our results may suggest that BDNF decrease found in apoE4 HS mice could be involved in the earliest impairment in long-term reference memory observed in behavioural studies. The second aim of this thesis was to study possible involvement of leptin in AD. There is growing evidence that leptin has neuroprotective properties in the Central Nervous System (CNS). Recent evidence has shown that leptin and its receptors are widespread in the CNS and may provide neuronal survival signals. However, there are still numerous questions, regarding the molecular mechanism by which leptin acts, that remain unanswered. Thus, given to the importance of the involvement of leptin in AD, we wanted to clarify the function of leptin in the pathogenesis of AD and to investigate if apoE genotype affect leptin levels through studies in vitro, in mice and in human. Our findings suggest that apoE4 TR mice showed an increase of leptin in the brain. Leptin levels are also increased in the cerebral spinal fluid of AD patients and apoE4 carriers with AD have higher levels of leptin than apoE3 carriers. Moreover, leptin seems to be expressed by reactive glial cells in AD brains. In vitro, ApoE4 together with Amyloid beta increases leptin production by microglia and astrocytes. Taken together, all these findings suggest that leptin replacement might not be a good strategy for AD therapy. Our results show that high leptin levels were found in AD brains. These findings suggest that, as high leptin levels do not promote satiety in obese individuals, it might be possible that they do not promote neuroprotection in AD patients. Therefore, we hypothesized that AD brain could suffer from leptin resistance. Further studies will be critical to determine whether or not the central leptin resistance in SNC could affect its potential neuroprotective effects.

Funktionelle Bedeutung von P-Glykoprotein für Wirkungen und Nebenwirkungen von Antipsychotika

Therapeutisches Drug Monitoring (TDM) ist eine Maßnahme, bei der durch Messung der Medikamentenspiegel im Blut die Dosis ermittelt wird, bei der mit höchster Wahrscheinlichkeit mit Therapieansprechen gerechnet werden kann. Dabei wird angenommen, dass die Konzentrationen im Blut mit denen im Wirkkompartiment korrelieren. Für Antipsychotika wurde gezeigt, dass die Konzentrationen im Blut direkt mit denen im Gehirn korrelieren, die Verteilung zwischen den beiden Kompartimenten ist jedoch für die verschiedenen Antipsychotika sehr unterschiedlich. Die Distribution von Arzneistoffen zwischen Blut und Gehirn wird durch Effluxtransporter in der Blut-Hirn-Schranke kontrolliert. Welche Rolle dabei P-Glykoprotein (P-gp) für die Verteilung von atypischen Antipsychotika spielt und wie die Pharmakokinetik und –dynamik durch diesen Transporter beeinflusst werden, sollte in dieser Arbeit untersucht werden. Für die Messung des neu eingeführten Antipsychotikums Aripiprazol, sowie für seinen aktiven Metaboliten Dehydroaripiprazol, wurde eine hochleistungsflüssigchromatographische (HPLC) Methode mit Säulenschaltung und spektrophotometrischer Detektion etabliert. Die Methode wurde für die Messung von Serumproben schizophrener Patienten eingesetzt, um einen therapeutischen Bereich für Aripiprazol zu ermitteln. Aus der Analyse von 523 Patientenproben wurde herausgefunden, dass Aripiprazol-Serumkonzentrationen von 150 bis 300 ng/ml mit gutem klinischen Ansprechen und einem geringen Risiko für Nebenwirkungen einhergingen. Weiterhin wurde festgestellt, dass die Serumspiegel bei gleichzeitiger Gabe von Inhibitoren und Induktoren der Cytochrom P450 (CYP) Isoenzyme CYP2D6 und CYP3A4 erhöht bzw. gesenkt wurden. Am Modell der P-gp Knockout Maus im Vergleich zu FVB Wildtyp Mäusen wurden Konzentrationsverläufe von Antipsychotika nach i.p. Gabe von Amisulprid, Aripiprazol, Dehydroaripiprazol, Clozapin, Desmethylclozapin, Haloperidol, Olanzapin, Quetiapin, Risperidon und 9-Hydroxyrisperidon sowie der Kontrollsubstanz Domperidon im Gehirn und Blut über 24 Stunden mittels HPLC-Methoden gemessen. Welchen Einfluss eine verminderte Expression von P-gp auf die Pharmakodynamik hat, wurde in zwei Verhaltenstests untersucht. Mit Hilfe des Rotarods wurden motorische Effekte der Arzneistoffe erfasst und mittels Radial Arm Water Maze kognitive Fähigkeiten. Risperidon und sein aktiver Metabolit 9-Hydroxyrisperidon waren die stärksten Substrate von P-gp. 10-fach höhere Konzentrationen im Gehirn der P-gp Knockout Mäuse führten zu 10-fach stärkeren Beeinträchtigungen in den pharmakodynamischen Untersuchungen im Vergleich zu Wildtyp Tieren. Amisulprid, Aripiprazol, Dehydroaripiprazol, Desmethylclozapin und Quetiapin konnten ebenfalls als Substrate von P-gp identifiziert werden. Olanzapin, Haloperidol und Clozapin wurden durch P-gp wenig bzw. nicht in ihrer Pharmakokinetik und –dynamik beeinflusst. Da P-gp von Nagern und Menschen nach derzeitiger Kenntnis in ihren Substrateigenschaften weitgehend übereinstimmen, muss bei einer Behandlung von schizophrenen Patienten mit Antipsychotika, die als Substrate von P-gp identifiziert wurden, davon ausgegangen werden, dass eine Veränderung der Expression oder Aktivität von P-gp, genetisch verursacht oder durch Medikamente bedingt, für das Therapieansprechen oder das Auftreten von Nebenwirkungen bedeutsam sind.

La ville comme labyrinthe: réécritures d'un mythe entre les années 1950 et 1980

Entre les années 1950 et 1980, émerge une nouvelle forme de labyrinthe chez des romanciers européens comme Michel Butor, Alain Robbe-Grillet, Italo Calvino, Patrick Modiano et Alasdair Gray : un labyrinthe insaisissable et non cartographiable. Pour en rendre compte nous avons recours au modèle du rhizome, issu de la philosophie de Gilles Deleuze et de Félix Guattari, aussi bien qu'au concept d'hétérotopie de Michel Foucault. La spatialité de nos romans nous pousse à prendre en compte également les réécritures ironiques du mythe de Thésée, Ariane, le Minotaure, Dédale. Les citations et les allusions au mythe nous font remarquer la distance d'avec le modèle traditionnel et les effets de ce qu'on peut considérer comme un « bricolage mythique », dans le cadre d'un regard ironique, parodique ou satirique. La représentation romanesque du labyrinthe accentue d'un côté l'absence d'un centre, et de l'autre côté l'ouverture extrême de cet espace qu'est la ville contemporaine. En même temps, la présence de nombreux « espaces autres », les hétérotopies de Foucault, définit l'égarement des protagonistes des romans. Au fur et à mesure que les écrivains acquièrent conscience des caractéristiques « labyrinthiques » de ces espaces, celles-ci commencent à informer l'œuvre romanesque, créant ainsi un espace métafictionnel. Entre les années Cinquante et le début des années Soixante-dix, les Nouveaux romanciers français accentuent ainsi l'idée de pouvoir jouer avec les instruments de la fiction, pour exaspérer l'absence d'un sens dans la ville comme dans la pratique de l'écriture. Calvino reformule cette conception du roman, remarquant l'importance d'un sens, même s'il est caché et difficile à saisir. Pour cette raison, à la fin de l'époque que nous analysons, des auteurs comme Modiano et Gray absorbent les techniques d'écriture de ces prédécesseurs, en les faisant jouer avec la responsabilité éthique de l'auteur.

Lernassoziierte Genexpression im murinen Hippokampus

Die bei Lern- und Gedächtnisvorgängen ablaufenden neurobiologischen Prozesse sind in ihrer Funktion bis heute nur unzureichend verstanden, wobei besonders die Rolle der lernabhängigen Genexpression unklar ist. Wiederholungen im Lernprozess fördern die Bildung von stabilen Gedächtnisinhalten. Die Lerneffiktivität kann hierbei durch lernfreie Zeitintervalle, insbesondere durch eingeschobene Schalfperioden, zusätzlich gesteigert werden. Entsprechend kann man den mehrtägigen Morris Water Maze (MWM)-Test mit einer verborgenen Plattform als einen mehrstufigen räumlichen Lernprozess bezeichnen. Dieser Test ist Hippokampus-abhängig und produziert Langzeitgedächtnisspuren in Nagern. Für diese Studie wurden FVB/NxC57Bl/6-Mäuse der F1-Generation über vier Tage in der MWM trainiert, das Erlernte in einem Probe Trial an Tag 5 überprüft und die Tiere gemäß ihrer Lernleistung in die beiden Gruppen „gute“ und „schlechte Lerner“ eingeteilt. Eine Analyse der hippokampalen Expression von Kandidatengenen per Microarray und Real-Time PCR erfolgte eine, sechs beziehungsweise 24 Stunden nach dem jeweils letzten Trainingslauf eines Tages. Durch den Vergleich von Schwimmkontrollen mit Test-naiven Mäusen wurde eine gleichgeschaltete, mit dem impliziten Lernen der MWM-Erfahrung der Tiere assoziierte unspezifische Genexpression festgestellt. Beim Vergleich der Schwimmkontrollen (ohne Plattform) mit den trainierten Tieren (verborgene Plattform mit konstanter Lokalisation) wurde in guten Lernern zu bestimmten Zeitpunkten eine Hochregulation von Genen, die mit Lernen und Gedächtnis (PP1, Kibra), neuronaler Aktivität (mt-CO1), Epigenetik (Dnmt3a, Dnmt3b) und neurodegenerativen Erkrankungen (Mapt, Sorl1) assoziiert sind, gefunden. Im Hippokampus der schlechten Lerner wurde eine im Vergleich zu den guten Lernern gesteigerte Synthese der mRNA von Genen festgestellt, die mit Lernen und Gedächtnis (Reelin, PP1, Kibra), Epigenetik (Dnmt1, Dnmt3a, Dnmt3b) und neurodegenerativen Erkrankungen (Mapt, Sorl1, APP) in Zusammenhang stehen. Diese Studie liefert somit den bisher ersten Hinweis, dass während eines mehrtägigen MWM-Lernprozesses eine abnormal erhöhte de novo-mRNA-Synthese mit verminderter Lernleistung in Zusammenhang steht.

Einfluss der Modulation von P-Glykoprotein (P-gp) auf die Verfügbarkeit und Wirksamkeit der pharmakologischen Behandlung psychiatrischer Erkrankungen im Tiermodell

P-Glykoprotein (P-gp) ist ein ATP-verbrauchender Transporter, der in Organschranken exprimiert wird, um Fremdstoffe auszuschleusen, darunter auch Psychopharmaka. Im Rahmen dieser Arbeit wurde im Tiermodell der Maus untersucht, welche pharmakokinetischen und pharmakodynamischen Konsequenzen sich bei Verabreichung von Risperidon als P-gp Modellsubstrat ergeben, wenn die Expression von P-gp induziert wird. Als potenzielle Induktoren wurden Dexamethason, Rifampicin, Quercetin, 5-Pregnen-3ß-ol-20-on-16α-Carbonitril (PCN) und Acitretin geprüft. Es konnte gezeigt werden, dass alle Substanzen die Verteilung von Risperidon und seinem aktiven Metaboliten 9-Hydroxyrisperidon beeinflussten. Während sich für Quercetin und Acitretin leichte P-gp inhibitorische Eigenschaften ergaben, die an Hand von erhöhten Konzentrationen von Risperidon und 9-Hydroxyrisperidon gezeigt werden konnten, führten die bekannten P-gp Induktoren Rifampicin, Dexamethason und PCN zu verringerten Konzentrationen im Vergleich zur Kontrollgruppe. Durch Western Blot Untersuchungen wurde bestätigt, dass die Induktoren die P-gp Expression im Hirngewebe tendenziell steigerten. Dies sprach dafür, dass bei Verabreichung einer Komedikation, die P-gp induziert, mit einer veränderten Verteilung von P-gp Substraten zu rechnen ist. Darüber hinaus konnte nachgewiesen werden, dass durch eine Hemmung bzw. Induktion von P-gp nicht nur die Pharmakokinetik, sondern auch die Pharmakodynamik von Risperidon und 9-Hydroxyrisperidon verändert wird. Dies wurde durch verhaltenspharmakologische Untersuchungen gezeigt. Durch Risperidon induzierte motorische Effekte auf dem RotaRod waren nach Induktion von P-gp abgeschwächt. Dies zeigte sich auch für Haloperidol, welches kein Substrat ist. Da P-gp abhängige Effekte in diesem Fall keine bedeutende Rolle spielen, ist davon auszugehen, dass neben der Induktion von P-gp an der Blut-Hirn Schranke auch andere Mechanismen wie z.B. eine Induktion von Enzymen der CYP-Familie an den beobachteten Effekten beteiligt sind. Bei Untersuchungen von kognitiven Leistungen in der Barnes Maze konnte gezeigt werden, dass Haloperidol im Gegensatz zu Risperidon das Lernverhalten negativ beeinflussen kann. Eine P-gp Induktion schien jedoch keinen deutlichen Einfluss auf das Lernverhalten unter Antipsychotika-Gabe zu haben und sprach vielmehr für substanzabhängige Effekte der einzelnen Antipsychotika bzw. P-gp Modulatoren. Zusatzuntersuchungen zur Hirngängigkeit von Acitretin, einem synthetischen Retinoid, welches derzeit als potenzielles Antidementivum geprüft wird, konnten belegen, dass es die Blut-Hirn Schranke überwindet. Bereits 1h nach Injektion war Acitretin in hoher Konzentration im Gehirn nachweisbar. Durch die Analyse zur Verteilung von Acitretin in Hirngewebe und Serum von P-gp Wildtyp und P-gp doppel knockout Mäusen konnte belegt werden, dass Acitretin nicht P-gp abhängig transportiert wird. Die Daten insgesamt betrachtet, lassen den Schluss zu, dass durch Verabreichung von Medikamenten, die P-gp Modulatoren sind, bei Antipsychotika mit pharmakokinetischen Interaktionen zu rechnen ist, welche die Wirksamkeit der Medikamente einschränken können.

Carlos Martí Arís e i suoi eteronimi. Vocazione all'anonimo

Questa ricerca indaga la prospettiva investigativa di Carlos Martí Arís. È stato assunto il campo d’azione da lui prediletto, ovvero l’articolato rapporto che in architettura si instaura tra teoria e pratica, comprensivo delle svariate ricadute nel mondo dell’arte e della produzione umana in genere, che fanno del progetto architettonico un campo disciplinare complesso. La sua figura è però assunta in modo strumentale, come grimaldello per addentrarsi in un articolato ambito culturale, che se da un lato coincide con la sua città, Barcellona, dall’altro la trascende grazie a quei “ponti della conoscenza” che CMA interrottamente ha teso al suo intorno. Ci riferiamo alla sua costruzione teorica destinata a consolidare la storica reciprocità tra Italia e Spagna, le cui tematiche urbane e tipologiche ne sono la base, Milano e Barcellona ne sono gli estremi. Ci riferiamo al suo sguardo sull’esperienza del Movimento Moderno e il relativo tema della residenza. Ci riferiamo alla sua naturale vocazione al silenzio, che si oppone al fragoroso rumore della contemporaneità e affianca la discreta parola del mestiere: un modo per porsi all’ascolto. All’ascolto dell’altro e del mondo. Ci riferiamo, insomma, alla sua idea di architettura intesa come «territorio dissodato da tempi remoti»; come trama di corrispondenze sincroniche tra terre, tempi, fatti, uomini, vicini e lontani: condizione ideale per chi voglia disciogliere il proprio lavoro nei labirintici sentieri del mondo, indifferente al rischio di perdersi nell’oblio. Oggi, in cui il progetto architettonico risulta sempre più spesso veicolo di soggettive e arbitrarie sperimentazioni formali, la lezione di CMA indica una via d’uscita: un mo(n)do condiviso che all’arroganza opponga la discrezione, che persuada a celarsi nella tradizione e a porsi umilmente all’ombra dei maestri. Tradizione e Maestri, Eteronimi e Nomi, complementarità a cui CMA affida il suo progetto di anonimato, sovrapersonale e ostinatamente teso a rilevarne le relazioni inedite.

Der Einfluss des Endocannabinoidsystems auf die Alzheimer Pathologie

Die Alzheimer Krankheit ist eine der häufigsten neurodegenerativen Erkrankungen, deren Ursache, abgesehen von einem geringen Prozentsatz vererbter Formen, bisher nicht bekannt ist. Ein wichtiges Ziel der Grundlagenforschung liegt derzeit in der Modulation der APP-spaltenden Enzyme. Durch die Modulation dieser Enzyme könnten weniger schädigende Amyloid β-Peptide entstehen. Die Aktivität des ECS ist in vielen neurodegenerativen Krankheiten verändert. Protektive Eigenschaften der Cannabinoidrezeptoren wurden bei der Alzheimer Krankheit beschrieben. Deshalb sollte in dieser Arbeit der Einfluss des ECS auf die Pathogenese der Alzheimer Erkrankung untersucht werden. In Zellkultursystemen wurde der Einfluss von Cannabinoiden auf die Prozessierung des Amyloid-Vorläuferproteins analysiert. Durch Inkubation der Zellen mit CB1-Rezeptor Agonisten konnte die APP-Prozessierung zugunsten von sAPPα moduliert werden. Gleichzeitig führte die Inkubation mit Cannabinoiden zur reduzierten Amyloid β Menge im Medium der Zellen. In dieser Arbeit konnte die APP-Prozessierung durch die Aktivierung des CB1-Rezeptors zugunsten des nicht-amyloiden Wegs moduliert werden.rnIn einem Tiermodell wurde der Einfluss des CB1-Rezeptors in APP23 transgenen Mäusen untersucht. Der Knockout des CB1-Rezeptors führte in APP23 transgenen Tieren zu weitreichenden biochemischen Veränderungen. APP23/CB1-/--Tiere zeigten eine erhöhte Mortalität und ein sehr geringes Durchschnittsgewicht. Im Vergleich zu APP23/CB1+/+-Tieren führte der CB1-Rezeptor Knockout zur Reduktion der APP-Expression und dessen Prozessierungsprodukten. In den histologischen Untersuchungen wurde eine reduzierte Anzahl an amyloiden Plaques, sowie eine reduzierte Neuroinflammation ermittelt. Biochemische Untersuchungen zeigten, dass der CB1-Rezeptor einen möglichen regulatorischen Einfluss auf die Expression und Prozessierung von APP ausübt. Die Tiere mit der geringsten Plaque-Menge (APP23/CB1-/-) und einer reduzierten Prozessierung von sAPPα- und den CTFs zeigten die schlechteste Lernleistung im Morris Water-Maze. Deshalb müssen andere Faktoren (z.B. die Degradation der Myelinschicht) für die schlechte Lernleistung verantwortlich sein. Mit einem zweiten Tiermodell könnte in CB1-Knockout Mäusen durch den viral-vermittelten Gentransfer eine mögliche Toxizität von Aβ Peptiden untersucht werden. Die in dieser Arbeit ermittelten Ergebnisse zeigen, dass der CB1-Rezeptor an der Regulation der APP-Prozessierung beteiligt ist und zu proteinbiochemischen Veränderungen im Zell- und Tiermodell führt.

The Effects of Altered Prenatal Melatonin Signaling on Adult Behavior and Hippocampal Gene Expression of the Male Rat: A Circadioneuroendocrine-Axis Hypothesis of Psychopathology

Disturbances in melatonin - the neurohormone that signals environmental darkness as part of the circadian circuit of mammals - have been implicated in various psychopathologies in humans. At present, experimental evidence linking prenatal melatonin signaling to adult physiology, behavior, and gene expression is lacking. We hypothesized that administration of melatonin (5 mg/kg) or the melatonin receptor antagonist luzindole (5 mg/kg) to rats in utero would permanently alter the circadian circuit to produce differential growth, adult behavior, and hippocampal gene expressionin the male rat. Prenatal treatment was found to increase growth in melatonin-treated animals. In addition, subjects exposed to melatonin prenatally displayed increased rearing in the open field test and an increased right turn preference in the elevated plusmaze. Rats administered luzindole prenatally, however, displayed greater freezing and grooming behavior in the open field test and improved learning in the Morris water maze. Analysis of relative adult hippocampal gene expression with RT-PCR revealed increasedexpression of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) with a trend toward increased expression of melatonin 1A (MEL1A) receptors in melatonin-exposed animals whereas overall prenatal treatment had a significant effect on microtubule-associated protein 2(MAP2) expression. Our data support the conclusion that the manipulation of maternal melatonin levels alters brain development and leads to physiological and behavioral abnormalities in adult offspring. We designate the term circadioneuroendocrine (CNE)axis and propose the CNE-axis hypothesis of psychopathology.

Simply a nest? Effects of different enrichments on stereotypic and anxiety-related behaviour in mice

Improving the home cages of laboratory mice by environmental enrichment has been widely used to reduce cage stereotypies and anxiety-related behaviour in behavioural tests. However, enrichment studies differ substantially in type, complexity and variation of enrichments. Therefore, it is unclear whether success depends on specific enrichment items, environmental complexity, or novelty associated with enrichment. The aim of this study was therefore to dissociate the effects of environmental complexity and novelty on stereotypy development and compare these effects with the provision of nesting material alone. Thus, 54 freshly weaned male ICR (CD-1) mice were pairwise allocated to standard laboratory cages enriched in three different ways (n = 18 per group). Treatment 1 consisted of cotton wool as nesting material. Treatments 2 and 3 were structurally more complex, including a shelter and a climbing structure as additional resources. To render complexity and novelty independent of the specific enrichment items, three shelters (cardboard house, plastic tunnel, red plastic house) and three climbing structures (ladder, rope, wooden bars) were used to create nine different combinations of enrichment. In treatment 2 (complexity), each pair of mice was assigned to a different combination that remained constant throughout 9 weeks, whereas in treatment 3 (novelty), each pair of mice was exposed to all 9 combinations in turn by changing them weekly in a pseudorandom order. After 9 weeks, stereotypic behaviour in the home cage was assessed from video recordings, and anxiety-related behaviour was assessed in two behavioural tests (elevated zero-maze, open-field). However, no significant differences in stereotypy scores and no consistent differences in anxiety-related behaviours were found between the three groups. These findings indicate that within standard laboratory cages neither complexity nor novelty of simple enrichments have additional effects on stereotypic and anxiety-related behaviour beyond those of adequate nesting material. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Alteration in 5HT1A Receptor Activity from a Prenatal Exposure to Dexamethasone in a Stressed and Non-Stressed Adult Male Rat

Synthetic glucocorticoids (GC) are used as a clinical therapeutic to stimulate lung development in fetuses that present the risk of preterm delivery. Previous studies have shown that a prenatal exposure to Dexamethasone (DEX) causes a disturbance in normal GC mediation of neuritic outgrowth, cell signaling, and serotonergic systems. Our hypothesis is that a prenatal exposure to DEX during the third trimester of pregnancy alters 5HT1A receptor function. Pregnant dams were injected daily with 150μg/ml/kg of DEX from gestation day 14 through 19. Control dams were treated with and equal volume of saline. Swim stress followed by elevated plus maze testing was conducted on male rats an hour and a half prior to being sacrificed to induce postnatal acute stress. The non-stressed group was also tested and allowed to return to baseline before sacrifice. Hippocampi were analyzed using a radioligand-receptor binding assay and GTPγS35 incorporation (3H-MPPF antagonist and 8-OH-DPAT agonist, respectively). A significant increase in Kd was found in non-stressed DEX-exposed animals compared to non-stressed controls (p

Spatial Learning and Stress Response of Male Rats Prenatally Exposed to Dexamethasone

Dexamethasone is routinely administered to women at risk for a preterm birth in order to enhance fetal lung development and reduce uterine contractions. Research has demonstrated possible behavioral abnormalities in adulthood as a result of dexamethasone treatment. Using nonlinear mixed effects modeling, this study found thatprenatal dexamethasone treatment impaired spatial learning and memory of adult male Sprague-Dawley rats. Prenatal dexamethasone treatment also led to more anxiety related behaviors on Elevated Plus Maze testing 1.5 hours after a stress challenge. Because theassumptions underlying the independent samples t-test were violated, the randomization test was used to compare groups on the Elevated Plus Maze.

Maternal and Postweaning High-Fat Diets Disturb Hippocampal Gene Expression, Learning, and Memory Function

We tested the hypothesis that excess saturated fat consumption during pregnancy, lactation, and/or postweaning alters the expression of genes mediating hippocampal synaptic efficacy and impairs spatial learning and memory in adulthood. Dams were fed control chow or a diet high in saturated fat before mating, during pregnancy, and into lactation. Offspring were weaned to either standard chow or a diet high in saturated fat. The Morris Water Maze was used to evaluate spatial learning and memory. Open field testing was used to evaluate motor activity. Hippocampal gene expression in adult males was measured using RT-PCR and ELISA. Offspring from high fat-fed dams took longer, swam farther, and faster to try and find the hidden platform during the 5-day learning period. Control offspring consuming standard chow spent the most time in memory quadrant during the probe test. Offspring from high fat-fed dams consuming excess saturated fat spent the least. The levels of mRNA and protein for brain-derived neurotrophic factor and activity-regulated cytoskeletal-associated protein were significantly decreased by maternal diet effects. Nerve growth factor mRNA and protein levels were significantly reduced in response to both maternal and postweaning high-fat diets. Expression levels for the N-methyl-D-aspartate receptor (NMDA) receptor subunit NR2B as well as synaptophysin were significantly decreased in response to both maternal and postweaning diets. Synaptotagmin was significantly increased in offspring from high fat-fed dams. These data support the hypothesis that exposure to excess saturated fat during hippocampal development is associated with complex patterns of gene expression and deficits in learning and memory.