Impaired brain glucose metabolism and presynaptic dopaminergic functioning in a mouse model of schizophrenia

Background: Schizophrenia is a disease diagnosed by visible signs and symptoms from late adolescence to early adulthood. The etiology of this disease remains unknown. An objective diagnostic approach is required. Here, we used a mouse model that shows schizophrenia-like phenotypes to study brain glucose metabolism and presynaptic dopaminergic functioning by positron emission tomography (PET) and immunohistochemistry. PET scannings were performed on mice after the administration of [18F]-FDG or [18F]-F-DOPA. Glucose metabolism was evaluated in basal conditions and after the induction of a hyperdopaminergic state.Results: Mutant animals show reduced glucose metabolism in prefrontal cortex, amygdala, and nucleus reuniens under the hyperdopaminergic state. They also show reduced [18F]-F-DOPA uptake in prefrontal cortex, substantia nigra reticulata, raphe nucleus, and ventral striatum but increased [18F]-F-DOPA uptake in dorsal striatum. Mutant animals also show reduced tyrosine hydroxylase expression on midbrain neurons.Conclusions: Dopamine D2 mutant animals show reduced glucose metabolism and impaired presynaptic dopaminergic functioning, in line with reports from human studies. This mouse line may be a valuable model of schizophrenia, useful to test novel tracers for PET scanning diagnostic.Fil: Tomasella, María Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Falasco, Germán Alfredo. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Urrutia, Leandro. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Bechelli, Maria Lucila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Padilla Franzotti, Carla Luciana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Gelman, Diego Matias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentin

Correlação entre 99mTc-TRODAT-1 SPECT e 18F-FDOPA PET em pacientes com doença de Parkinson: Um estudo piloto

Objective: To determine whether technetium-99m-labeled tropane derivative single-photon emission computed tomography (99mTc-TRODAT-1 SPECT) provides results comparable to those of the less widely available, less accessible tool fluorine-18-labeled fluorodopa positron-emission tomography (18F-FDOPA PET) in the setting of a movement disorders clinic. Materials and Methods: In this prospective pilot study, eight subjects with a clinical diagnosis of Parkinson’s disease were randomly selected from among patients under treatment at a movement disorders clinic and submitted to99mTc-TRODAT-1 SPECT and18F-FDOPA PET. The results were read by two experienced observers, and a semiquantitative analysis was performed. Results: The visual and semiquantitative analyses were concordant for all studies, showing that radiotracer uptake in the contralateral striatum on the most affected side was lower when99mTc-TRODAT-1 SPECT was employed. The semiquantitative analysis demonstrated a significant correlation between18F-FDOPA PET and99mTc-TRODAT-1 SPECT (r = 0.73; p < 0.01). Conclusion: It appears that99mTc-TRODAT-1 SPECT is a valid option for the study of dopaminergic function in a clinical setting.Objetivo: Determinar se a 99mTc-TRODAT-1 SPECT fornece resultados comparáveis aos da 18F-FDOPA PET, ferramenta menos acessível e menos amplamente disponível, no contexto de uma clínica de distúrbios do movimento. Materiais e Métodos: Neste estudo prospectivo, oito indivíduos com diagnóstico clínico de doença de Parkinson foram selecionados aleatoriamente entre pacientes em tratamento em uma clínica de distúrbios do movimento e submetidos a 99mTc-TRODAT-1 SPECT e 18F-FDOPA PET. Os resultados foram lidos por dois observadores experientes e uma análise semiquantitativa foi realizada. Resultados: As análises visual e semiquantitativa foram concordantes para todos os estudos, mostrando que a captação do radiotraçador no estriado contralateral do lado mais afetado foi menor quando a 99mTc-TRODAT-1 SPECT foi empregada. A análise semiquantitativa demonstrou uma correlação significativa entre 18F-FDOPA PET e 99mTc-TRODAT-1 SPECT (r = 0,73; p < 0,01). Conclusão: A 99mTc-TRODAT-1 SPECT parece ser uma opção válida para o estudo da função dopaminérgica em um ambiente clínico.Fil: Arena, Julieta E.. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Urrutia, Leandro. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Falasco, Germán Alfredo. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Ponce de Leon, Magdalena. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Vazquez, Silvia. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Rossi, Malco Damian. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Merello, Marcelo Jorge. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia. Instituto de Neurociencias - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Neurociencias; Argentina. Pontificia Universidad Católica Argentina "Santa María de los Buenos Aires"; Argentin

SMaRT modulation of tau isoforms rescues cognitive and motor impairments in a preclinical model of tauopathy

Tau is a microtubule-associated protein predominantly expressed in neurons, which participates in microtubule polymerization and axonal transport. Abnormal tau metabolism leads to neurodegenerative diseases named tauopathies, such as Alzheimer’s disease and frontotemporal dementia. The alternative splicing of exon 10 (E10) in the primary transcript produces tau protein isoforms with three (3R) or four (4R) microtubule binding repeats, which are found in equal amounts in the normal adult human brain. Several tauopathies are associated with abnormal E10 alternative splicing, leading to an imbalance between 3R and 4R isoforms, which underlies disease. Correction of such imbalance represents a potential disease-modifying therapy for those tauopathies. We have previously optimized a trans-splicing RNA reprogramming strategy to modulate the 3R:4R tau content in a mouse model of tauopathy related to tau mis-splicing (htau mice), and showed that local modulation of E10 inclusion in the prefrontal cortex prevents cognitive decline, neuronal firing impairments and hyperphosphorylated tau accumulation. Furthermore, local shifting of 3R–4R tau into the striatum of htau mice prevented motor coordination deficits. However, a major bottleneck of our previous work is that local splicing regulation was performed in young mice, before the onset of pathological phenotypes. Here we tested whether regulation of tau E10 splicing could rescue tau pathology phenotypes in htau mice, after the onset of cognitive and motor impairments, comparable to early stages of human tauopathies. To determine phenotypic time course and affected brain nuclei, we assessed htau mice using behavioural tests and microPET FDG imaging over time, similarly to diagnosis methods used in patients. Based on these analyses, we performed local delivery of pre-trans splicing molecules to regulate E10 inclusion either into the medial prefrontal cortex (mPFC) or the striatum at 6-month-old once behavioral phenotypes and metabolic changes were detected. Tau isoforms modulation into the mPFC restored cognitive performance in mice that previously showed mild to severe memory impairment while motor coordination deficit was rescued after striatal injection of trans-splicing molecules. Our data suggest that tau regulation could recover pathological phenotypes early after phenotypic onset, raising promising perspectives for the use of RNA based therapies in tauopathies related to MAPT abnormal splicing.Fil: Muñiz, Javier Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular "Dr. Héctor N. Torres"; ArgentinaFil: Facal, Carolina Lucia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular "Dr. Héctor N. Torres"; ArgentinaFil: Urrutia, Leandro. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Clerici Delville, Ramiro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular "Dr. Héctor N. Torres"; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional; ArgentinaFil: Damianich, Ana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular "Dr. Héctor N. Torres"; ArgentinaFil: Ferrario, Juan Esteban. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biociencias, Biotecnología y Biología Traslacional; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Falasco, Germán Alfredo. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Avale, Maria Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular "Dr. Héctor N. Torres"; Argentin

The lateral neocortex is critical for contextual fear memory reconsolidation

Memories are a product of the concerted activity of many brain areas. Deregulation of consolidation and reprocessing of mnemonic traces that encode fearful experiences might result in fear-related psychopathologies. Here, we assessed how pre-established memories change with experience, particularly the labilization/reconsolidation of memory, using the whole-brain analysis technique of positron emission tomography in male mice. We found differences in glucose consumption in the lateral neocortex, hippocampus and amygdala in mice that underwent labilization/reconsolidation processes compared to animals that did not reactivate a fear memory. We used chemogenetics to obtain insight into the role of cortical areas in these phases of memory and found that the lateral neocortex is necessary for fear memory reconsolidation. Inhibition of lateral neocortex during reconsolidation altered glucose consumption levels in the amygdala. Using an optogenetic/neuronal recording-based strategy we observed that the lateral neocortex is functionally connected with the amygdala, which, along with retrograde labeling using fluorophore-conjugated cholera toxin subunit B, support a monosynaptic connection between these areas and poses this connection as a hot-spot in the circuits involved in reactivation of fear memories.Fil: de la Fuente, Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Medina, Candela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Falasco, Germán Alfredo. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Urrutia, Leandro. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Kravitz, Alexxai V.. National Institutes of Health; Estados UnidosFil: Urbano Suarez, Francisco Jose. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Vázquez, Silvia. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Pedreira, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Romano, Arturo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentin

Impaired social cognition caused by perinatal protein malnutrition evokes neurodevelopmental disorder symptoms and is intergenerationally transmitted

Nutritional inadequacy before birth and during postnatal life can seriously interfere with brain development and lead to persistent deficits in learning and behavior. In this work, we asked if protein malnutrition affects domains of social cognition and if these phenotypes can be transmitted to the next generation. Female mice were fed with a normal or hypoproteic diet during pregnancy and lactation. After weaning, offspring were fed with a standard chow. Social interaction, social recognition memory, and dominance were evaluated in both sexes of F1 offspring and in the subsequent F2 generation. Glucose metabolism in the whole brain was analyzed through preclinical positron emission tomography. Genome-wide transcriptional analysis was performed in the medial prefrontal cortex followed by gene-ontology enrichment analysis. Compared with control animals, malnourished mice exhibited a deficit in social motivation and recognition memory and displayed a dominant phenotype. These altered behaviors, except for dominance, were transmitted to the next generation. Positron emission tomography analysis revealed lower glucose metabolism in the medial prefrontal cortex of F1 malnourished offspring. This brain region showed genome-wide transcriptional dysregulation, including 21 transcripts that overlapped with autism-associated genes. Our study cannot exclude that the lower maternal care provided by mothers exposed to a low-protein diet caused an additional impact on social cognition. Our results showed that maternal protein malnutrition dysregulates gene expression in the medial prefrontal cortex, promoting altered offspring behavior that was intergenerationally transmitted. These results support the hypothesis that early nutritional deficiency represents a risk factor for the emergence of symptoms associated with neurodevelopmental disorders.Fil: Fesser, Estefanía Aylén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Gianatiempo, Octavio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Berardino, Bruno Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Alberca Doto, Carolina Desirée. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Urrutia, Leandro. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Falasco, Germán Alfredo. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Sonzogni, Silvina Veronica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Chertoff, Mariela Sandra Juana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Canepa, Eduardo Tomas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentin

Neurobiological substrates underlying corpus callosum hypoconnectivity and brain metabolic patterns in the valproic acid rat model of autism spectrum disorder

Atypical connectivity between brain regions and altered structure of the corpus callosum (CC) in imaging studies supports the long-distance hypoconnectivity hypothesis proposed for autism spectrum disorder (ASD). The aim of this study was to unveil the CC ultrastructural and cellular changes employing the valproic acid (VPA) rat model of ASD. Male Wistar rats were exposed to VPA (450 mg/kg i.p.) or saline (control) during gestation (embryonic day 10.5), and maturation, exploration, and social behavior were subsequently tested. Myelin content, ultrastructure, and oligodendroglial lineage were studied in the CC at post-natal days 15 (infant) and 36 (juvenile). As a functional outcome, brain metabolic activity was determined by positron emission tomography. Concomitantly with behavioral deficits in juvenile VPA rats, the CC showed reduced myelin basic protein, conserved total number of axons, reduced percentage of myelinated axons, and aberrant and less compact arrangements of myelin sheath ultrastructure. Mature oligodendrocytes decreased and oligodendrocyte precursors increased in the absence of astrogliosis or microgliosis. In medial prefrontal and somatosensory cortices of juvenile VPA rats, myelin ultrastructure and oligodendroglial lineage were preserved. VPA animals exhibited global brain hypometabolism and local hypermetabolism in brain regions relevant for ASD. In turn, the CC of infant VPA rats showed reduced myelin content but preserved oligodendroglial lineage. Our findings indicate that CC hypomyelination is established during infancy and prior to oligodendroglial pattern alterations, which suggests that axon–oligodendroglia communication could be compromised in VPA animals. Thus, CC hypomyelination may underlie white matter alterations and contribute to atypical patterns of connectivity and metabolism found in ASD.Fil: Uccelli, Nonthué Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Codagnone, Martín Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Farmacología; ArgentinaFil: Traetta, Marianela Evelyn. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Farmacología; ArgentinaFil: Levanovich, Nadia. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Rosato Siri, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Urrutia, Leandro. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Falasco, Germán Alfredo. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Vázquez, Silvia. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Pasquini, Juana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Reines, Analia Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Farmacología; Argentin