La neuroplasticità in un modello murino di menopausa sottoposto a regime alimentare ipercalorico: ruolo dell’interazione fra ormoni gonadici femminili e il segnale del neuropeptide Y

Neuroplasticity includes a series of structural and functional changes in the brain that affect neurons, glial cells and extracellular matrix. Among the forms of matrix involved there are the perineuronal networks (PNN), condensed structures that surround cell bodies and dendrites of some neurons, including parvalbumin-positive GABAergic interneurons. Known for their contribution to the control of synaptic plasticity mechanisms and memory processes, PNN can undergo rearrangements in adults in response to neuronal, hormonal and environmental factors. Among the main regulators of cognitive functions and behavior there are estrogens, and in particular estradiol, hormones that can act through their receptors widely distributed at the central level. In women, the levels of these gonadal hormones fluctuate physiologically, significantly impacting everyday life. These fluctuations end during menopause, with a decrease in them, responsible for reproductive senescence and various neurological symptoms. Estrogens interact with several other hormones and signaling molecules, including neuropeptide Y (NPY), an important modulator of several metabolic and cognitive processes such as learning and memory. The present study investigated the interaction between NPY signaling through its main receptor Y1R, female gonadal hormones and diet in the modulation of behavior and neuroplasticity in the Npy1rrfb mouse model of menopause. Our results showed that ovariectomy significantly affected hippocampal PNN expression in a genotype-independent manner. On the other hand, the interaction between Y1R receptor knockout, estrogen deprivation and high-fat diet significantly impacts anxiety levels and executive functions, proving a close relationship between neuropeptide Y, ovarian hormones and diet in the mechanisms regulating neuronal plasticity and behavior during menopause.

La neuroplasticità comprende una serie di modifiche strutturali e funzionali a livello cerebrale che interessano neuroni, cellule gliali e matrice extracellulare. Tra le forme di matrice coinvolte ci sono le reti perineuronali (PNN), strutture condensate che avvolgono i corpi cellulari e i dendriti di alcuni neuroni, tra cui gli interneuroni GABAergici parvalbumina positivi. Note per il loro contributo nel controllo dei meccanismi di plasticità sinaptica e dei processi di memoria, le PNN possono subire riarrangiamenti nell’adulto in risposta a fattori neuronali, ormonali ed ambientali. Tra i principali regolatori delle funzioni cognitive e del comportamento si riconoscono gli estrogeni, e in particolare l’estradiolo, ormoni che possono agire attraverso i loro recettori ampiamente distribuiti a livello centrale. Nelle donne i livelli di questi ormoni gonadici fluttuano in maniera fisiologica, andando ad impattare notevolmente la vita di tutti i giorni. Queste fluttuazioni terminano durante il periodo della menopausa, con una loro diminuzione, responsabile della senescenza riproduttiva e di diversi sintomi neurologici. Gli estrogeni interagiscono con diversi altri ormoni e molecole di segnale, fra cui il neuropeptide Y (NPY), un modulatore importante di diversi processi metabolici e cognitivi come l’apprendimento e la memoria. Il presente studio ha approfondito l’interazione tra il segnale di NPY attraverso il suo recettore principale Y1R, gli ormoni gonadici femminili e il regime alimentare nella modulazione del comportamento e della neuroplasticità nel modello murino di menopausa Npy1rrfb. I nostri risultati hanno mostrato che l’ovariectomia influenza significativamente l’espressione delle PNN a livello ippocampale in maniera indipendente dal genotipo. D’altra parte, l’interazione fra knockout del recettore Y1R, l’assenza di estrogeni e una dieta ad alto contenuto di grassi ha avuto un impatto significativo sui livelli di ansia e sulle funzioni esecutive, dando prova di una stretta relazione tra il neuropeptide Y, ormoni ovarici e regime alimentare nei meccanismi che regolano la plasticità neuronale ed il comportamento durante la menopausa.