• Adolescenza
• Chinurenine
• Depressione
• Neuroinfiammazione
• Sesso biologico

La ricerca clinica e preclinica negli ultimi decenni ha permesso di identificare numerosi meccanismi molecolari che sembrerebbero essere coinvolti nello sviluppo della depressione maggiore (DM). In particolare, la neuroinfiammazione è un processo che, se mal regolato, può influenzare negativamente la funzione neuronale e conseguentemente l’umore. Un’importante via metabolica altamente responsiva ai fenomeni infiammatori è la pathway (via catabolica) delle chinurenine (KP), lo squilibrio dei metaboliti neuroattivi da essa prodotti può contribuire ad alterazioni della plasticità sinaptica e del comportamento.
Dato che la depressione maggiore è una patologia due volte più frequente nelle donne rispetto agli uomini, gli studi volti a chiarire il ruolo di mediatori molecolari e cellulari nell’eziopatogenesi della depressione devono tenere conto del sesso biologico. Un ruolo chiave è poi giocato dall’età, e dunque dal neurosviluppo, nel determinare la vulnerabilità verso fattori di rischio per questa patologia. L’adolescenza, in particolare, è un periodo critico della vita di un individuo, caratterizzato da un importante riorganizzazione neuronale e da un’elevata neuroplasticità. Per questo motivo, è possibile che uno stress sperimentato in questa fase della vita possa alterare i circuiti neuronali o modificarne il normale sviluppo, causando quindi una maggiore suscettibilità e una risposta variabile a stress o insulti sperimentati successivamente.
Tuttavia, poche evidenze sono disponibili riguardo all’impatto che l’esposizione a diversi agenti stressogeni, come l’attivazione immunitaria, possa avere in un periodo critico dello sviluppo come l’adolescenza e quali meccanismi possano rendere l’individuo più vulnerabile allo sviluppo di patologie psichiatriche come la depressione nell’età adulta. Negli studi preclinici, uno degli approcci più utilizzati per studiare il ruolo della neuroinfiammazione nell’eziopatogenesi della depressione prevede il trattamento sistemico con l’endotossina lipopolisaccaride (LPS). Lo scopo di questo progetto di tesi è stato dunque quello di studiare gli effetti molecolari di un insulto neuroinfiammatorio sperimentato in adolescenza e le sue conseguenze in età adulta. A tale scopo, topi maschi e femmine adolescenti (C57BL6/J, post natal day 35, PND35) sono stati sottoposti a trattamento con LPS (100 μg/kg i.p.) o soluzione salina (controllo). Una parte (corte 1) è stata sacrificata dopo 6 o 24 ore. Un’altra corte di animali, invece, è stata lasciata crescere fino all’età adulta (12 settimane), trattata nuovamente con LPS (830 μg/kg i.p.) o salina e sacrificata dopo 24 ore. Negli animali della corte 1 e corte 2 abbiamo misurato i livelli sierici dei metaboliti della KP (tramite tecnica HPLC-MS/MS), gli ormoni 17-β-estradiolo e testosterone (tramite saggio ELISA), l’espressione genica dell’enzima limitante della KP l’indoleamina-2,3-diossigenasi (IDO1) e il recettore degli estrogeni α (ESR1α) in ippocampo, area chiave per plasticità e risposta allo stress.
In questo progetto abbiamo dimostrato che gli effetti evocati da uno stimolo immunitario in adolescenza sono differenti in topi maschi e femmine (Corte 1). Inoltre, un insulto a PND35 modula la risposta molecolare di un animale adulto allo stesso tipo di challenge (Corte 2).
I risultati di questa tesi possono aiutare a comprendere i meccanismi alla base della maggiore vulnerabilità verso i disturbi psichiatrici, in particolare la depressione maggiore, che si osserva nella fase adolescenziale. Attraverso lo studio longitudinale, dall’adolescenza all’età adulta, del ruolo della neuroinfiammazione e dei cambiamenti neurobiologici correlati al genere sarà possibile comprendere appieno l’eziopatogenesi di questa malattia e sviluppare trattamenti adeguati per coloro che ne soffrono.

Clinical and preclinical research in recent decades has allowed the identification of numerous molecular mechanisms possibly involved in the development of major depression (MD) in adults. In particular, neuroinflammation is a process that may negatively influence neuronal function and thus mood. A critical pathway especially responsive to inflammatory stimuli is the kynurenine pathway (KP); an imbalance in the production of its neuroactive metabolites may contribute to alterations in synaptic plasticity and behaviour. Major depression is a condition twice as common in women as in men; studies aimed at elucidating the role of molecular and cellular mediators in the etiopathogenesis of depression must take into account biological sex. Moreover, a key role is played by age, and thus by neurodevelopment, in determining vulnerability to risk factors for this disease. Adolescence, specifically, is a critical period characterized by significant neural reorganization and high neuroplasticity. Stress experienced during this phase may alter neuronal circuits or disrupt their normal development, leading to increased susceptibility and variable responses to stress or insults later in life. However, limited evidence is available regarding the impact of different stressors, such as immune activation, experienced during critical developmental periods like adolescence and the mechanisms that may render individuals more vulnerable to developing psychiatric disorders such as depression later in life. One commonly used model to study the role of neuroinflammation in the etiology of MD in preclinical studies is the systemic treatment with lipopolysaccharide (LPS). The aim of this thesis project was therefore to study the molecular effects of a neuroinflammatory insult experienced in adolescence and its consequences in adulthood. Male and female adolescent mice (C57BL6/J, postnatal day 35, PND35) were treated with LPS (100 μg/kg i.p.) or saline (control). Some of them (Cohort 1) were sacrificed after 6 or 24 hours. Another cohort of animals was allowed to grow up to adulthood (12 weeks), treated with LPS (830 μg/kg i.p.) or saline, and sacrificed after 24 hours. In both cohorts, we measured serum levels of KP metabolites (by HPLC-MS/MS technique), 17-β-estradiol and testosterone (by ELISA assay), the expression levels of KP-limiting enzyme IDO1 and the estrogen receptor α (ESR1α) in the hippocampus, a key area for plasticity and stress response. In this project, we demonstrated that an immune challenge in adolescence evokes different effects in male and female mice (cohort 1). Moreover, exposure to LPS at PND35, deeply modifies the molecular response toward the same insult experienced in adulthood (cohort 2). The results of this thesis may help to understand the mechanisms underlying the increased vulnerability to psychiatric disorders, in particular major depression observed in adolescence. By studying the role of neuroinflammation longitudinally, from adolescence to adulthood, and by clarifying gender-related neurobiological differences, it will be possible to fully understand this disease's aetiopathogenesis and develop more appropriate treatments for the patients.