Impact of stress on inhibitory neuronal circuits, our tribute to Bruce McEwen

This manuscript is dedicated to the memory of Bruce S. McEwen, to commemorate the impact he had on how we understand stress and neuronal plasticity, and the profound influence he exerted on our scientific careers. The focus of this review is the impact of stressors on inhibitory circuits, particularly those of the limbic system, but we also consider other regions affected by these adverse experiences. We revise the effects of acute and chronic stress during different stages of development and lifespan, taking into account the influence of the sex of the animals. We review first the influence of stress on the physiology of inhibitory neurons and on the expression of molecules related directly to GABAergic neurotransmission, and then focus on specific interneuron subpopulations, particularly on parvalbumin and somatostatin expressing cells. Then we analyze the effects of stress on molecules and structures related to the plasticity of inhibitory neurons: the polysialylated form of the neural cell adhesion molecule and perineuronal nets. Finally, we review the potential of antidepressants or environmental manipulations to revert the effects of stress on inhibitory circuits

Inclusión de los ODS en las asignaturas de la materia Experimentación en Ingeniería Química en el Grado en Ingeniería Química

[ES] En la presente comunicación se presenta la estrategia seguida para dar visibilidad a los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) así como poder incluirlos en las asignaturas de la materia “Experimentación en Ingeniería Química” (EIQ) del Grado en Ingeniería Química (GIQ) de la UPV, tanto para el Grado impartido en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial (ETSII) como para el impartido en la Escuela Politécnica Superior de Alcoy (EPSA). Esta materia incluye tres asignaturas experimentales que son continuativas (Experimentación en Ingeniería Química I, II y III). Durante el primer año (curso 22-23), se hará un diagnóstico del estado actual de conocimiento e implicación que tiene el alumnado sobre los ODS a través de encuestas de opinión con la herramienta Google Drive (una encuesta a principio de curso y otra a final de curso). Además, se planteará en cada asignatura una breve sesión formativa de los ODS. Durante el segundo año (curso 23-24), se decidirán qué ODS se van a trabajar en cada asignatura y se plantearán diferentes actividades en cada una de las asignaturas incluidas en la materia Experimentación en Ingeniería Química. De la misma forma, en esta segunda anualidad, se realizarán dos encuestas (una a principio y otra a final de curso) donde se evaluará el grado de aprendizaje, adquisición e implicación del alumnado sobre los ODS.[EN] This article presents the strategy followed to give visibility to the Sustainable Development Goals (SDG) as well as to be able to include them as a part of the content of the matter "Experimentación en Ingeniería Química" of the Degree in Chemical Engineering of the Universitat Politècnica de València (UPV), both for the Degree taught at the Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (ETSII) and for the one taught at the Escuela Politécnica Superior de Alcoy (EPSA). This matter includes three experimental subjects that are continuing (Experimentación en Ingeniería Química I, Experimentación en Ingeniería Química II and Experimentación en Ingeniería Química III). During the first year (academic year 22-23) a diagnosis will be made of the current state of knowledge and involvement that students have about the SDG through opinion surveys with Google Drive tool (a survey at the beginning and another one at the end of the course). In addition, a brief training session on the SDG will be proposed in each subject. During the second year (academic year 23-24) it will be decided which SDG are going to be worked on and different activities will be proposed in each of the subjects studied. In the same way, in this second year, two surveys will be carried out (one at the beginning and the other one at the end of the course) where the degree of learning, acquisition and involvement of the students on the SDG will be evaluated.Los autores de esta comunicación agradecen a la convocatoria de Proyectos de Innovación y Mejora Educativa de la UPV 2022 y al Proyecto Docente PIME/22-23/348 con título: ''Visibilización e inclusión de los ODS en las asignaturas de la materia Experimentación en Ingeniería Química en el Grado en Ingeniería Química'' a partir del cual se basa esta publicación.Luján Facundo, MJ.; Cuartas Uribe, BE.; García Fayos, B.; Arnal Arnal, JM.; Iborra Clar, A.; Sánchez Arévalo, CM.; Rodríguez López, AD.... (2023). Inclusión de los ODS en las asignaturas de la materia Experimentación en Ingeniería Química en el Grado en Ingeniería Química. Editorial Universitat Politècnica de València. 1061-1076. https://doi.org/10.4995/INRED2023.2023.166571061107

Modulation of neuronal plasticity by events produced in adolescence: role of environmental enrichment and cannabis consumption

Según Linda Spear, la adolescencia es un período de transición entre la juventud y la madurez, caracterizado por la toma de riesgos a nivel de conductual, pero también por un aumento de las hormonas sexuales (Spear, 2000). Además, hay una transformación importante en el cerebro adolescente, particularmente en el hipocampo, la amígdala y la corteza prefrontal. En esas zonas, así como en otras, durante este período se produce una remodelado dendrítico, una intensa mielinización y un fortalecimiento de la neurocircuitería. Las monoaminas dopamina, serotonina y melatonina participan en estos procesos y son cruciales en el comportamiento del adolescente (Arain et al., 2013). Además, en este período crítico, la exposición a algunos eventos como el estrés o el abuso de drogas puede tener un impacto negativo de larga duración. Sin embargo, la exposición a situaciones beneficiosas, como el enriquecimiento ambiental, puede propiciar la adaptación del cerebro al medio ambiente (Marco et al., 2011). La exposición crónica al estrés, ya sea durante el período prenatal, la infancia, la adolescencia, la edad adulta o el envejecimiento, tiene un impacto importante en diferentes estructuras cerebrales relacionadas con la cognición y la salud mental (Lupien, 2009). La exposición repetida al estrés también tiene un impacto importante en el aprendizaje y la memoria, y es especialmente significativo durante el período prenatal y peripubertal. Esto implica una remodelación de los circuitos cerebrales, con efectos funcionales sobre las espinas, la arborización dendrítica y las moléculas relacionadas con la plasticidad, que están mediadas en parte por los glucocorticoides (Vyas et al., 2016; McEwen and Morrison, 2013). Se sabe que el estrés, incluyendo la derrota social, es un factor que precipita los trastornos neuropsiquiátricos, como el trastorno depresivo mayor (MDD) y la esquizofrenia (Negrón-Oyarzo et al., 2015). Además, diferentes tipos de estudios utilizando neuroimagen y otros enfoques han mostrado alteraciones estructurales en la corteza prefrontal, la amígdala, el hipocampo y otras regiones del cerebro vulnerables tanto en el estrés como en los trastornos neuropsiquiátricos (Gilabert-Juan et al., 2013; Radley et al. 2008, Pérez-Cruz et al., 2007, Radley et al., 2005, Shenton et al., 2001). Los procesos de plasticidad que incluyen la remodelación sináptica y dendrítica y la incorporación de nuevas neuronas a los circuitos establecidos, que son cruciales en el aprendizaje y la memoria, están subyacentes a estas alteraciones estructurales. En estos procesos plásticos, la forma polisializada de las moléculas de adhesión celular neural (PSA-NCAM), una molécula relacionada con la plasticidad expresada principalmente en interneuronas (Gómez-Climent et al., 2011, Nácher et al, 2002) parece tener un papel clave. Los cambios en PSA-NCAM se han descrito después del estrés por inmovilización (Gilabert-Juan et al., 2011; Cordero et al., 2005) y la interacción PSA-NCAM-dopamina puede ser relevante para la hipótesis dopaminérgica de la esquizofrenia. Por otra parte, PSANCAM puede ser actor clave en las anormalidades en los circuitos inhibitorios observados en este trastorno neuropsiquiátrico, porque NCAM y una de sus polisialiltransferasas son genes candidatos para la esquizofrenia y la expresión de PSA-NCAM se altera en la corteza prefrontal y el hipocampo de los pacientes esquizofrénicos (Nácher et al., 2013). Además de esto, un gran número de estudios han indicado que la exposición al cannabis está asociada con un mayor riesgo de desarrollar esquizofrenia (Di Forti et al, 2007, Smith et al, 2004, Andréasson et al, 1987), observándose una relación dosis-respuesta entre el consumo de cannabis a los 18 años y el diagnóstico de esquizofrenia 15 años después. Debido al hecho de que sólo el 3% de los usuarios de cannabis desarrolló la esquizofrenia, se sugirió que el cannabis podría ejercer su papel causal sólo en individuos ya vulnerables. Teniendo en cuenta todos estos datos, se planificaron dos estudios diferentes en los que se analiza, por un lado, el efecto del enriquecimiento ambiental durante la adolescencia sobre el estrés social y, por otro lado, el efecto del consumo de cannabis durante la adolescencia en un modelo de esquizofrenia de "doble impacto"

Neuroligin-2 expression in the prefrontal cortex is involved in attention deficits induced by peripubertal stress

Emerging evidence indicates that attention deficits, which are frequently observed as core symptoms of neuropsychiatric disorders, may be elicited by early life stress. However, the mechanisms mediating these stress effects remain unknown. The prefrontal cortex (PFC) has been implicated in the regulation of attention, including dysfunctions in GABAergic transmission, and it is highly sensitive to stress. Here, we investigated the involvement of neuroligin-2 (NLGN-2), a synaptic cell adhesion molecule involved in the stabilization and maturation of GABAergic synapses, in the PFC in the link between stress and attention deficits. First, we established that exposure of rats to stress during the peripubertal period impairs attention in the five-choice serial reaction time task and results in reductions in the GABA-synthesizing enzyme glutamic acid decarboxylase in different PFC subregions (ie, prelimbic (PL), infralimbic, and medial and ventral orbitofrontal (OFC) cortex) and in NLGN-2 in the PL cortex. In peripubertally stressed animals, NLGN-2 expression in the PL and OFC cortex correlated with attention measurements. Subsequently, we found that adeno-associated virus-induced rescue of NLGN-2 in the PFC reverses the stress-induced attention deficits regarding omitted trials. Therefore, our findings highlight peripuberty as a period that is highly vulnerable to stress, leading to the development of attention deficits and a dysfunction in the PFC GABAergic system and NLGN-2 expression. Furthermore, NLGN-2 is underscored as a promising target to treat stress-induced cognitive alterations, and in particular attentional deficits as manifested by augmented omissions in a continuous performance task

The integrity of perineuronal nets in the amygdala as a key factor in the resilience to social isolation stress in old mice (Manuscript ID: AD-2023-1297)

Raw data of manuscript AD-2023-1297 (aging and disease

Impact of stress on inhibitory neuronal circuits, our tribute to Bruce McEwen

This manuscript is dedicated to the memory of Bruce S. McEwen, to commemorate the impact he had on how we understand stress and neuronal plasticity, and the profound influence he exerted on our scientific careers. The focus of this review is the impact of stressors on inhibitory circuits, particularly those of the limbic system, but we also consider other regions affected by these adverse experiences. We revise the effects of acute and chronic stress during different stages of development and lifespan, taking into account the influence of the sex of the animals. We review first the influence of stress on the physiology of inhibitory neurons and on the expression of molecules related directly to GABAergic neurotransmission, and then focus on specific interneuron subpopulations, particularly on parvalbumin and somatostatin expressing cells. Then we analyze the effects of stress on molecules and structures related to the plasticity of inhibitory neurons: the polysialylated form of the neural cell adhesion molecule and perineuronal nets. Finally, we review the potential of antidepressants or environmental manipulations to revert the effects of stress on inhibitory circuits

Effects of PPS on the expression of glutamic acid decarboxylase 65/67 (GAD6) in the amygdala of rats.

<p>(A) Schematic representation of the different amygdalar nuclei analyzed (Bregma −2.56 mm, Interaural 6.44 mm), modified from the Atlas of Paxinos and Watson (2006). (B & C) Photomicrographs showing the GAD6 neuropil inmunoreactivity in the amygdala of CTRL (B) and PPS (C) rats. Scale bar: 200 µm. Optical densitometry of neuropil immunoreactivity revealed a significant decrease of GAD protein levels in the amygdala of PPS animals as compared to CTRL (D). ** p<0.01 versus CTRL, results are the mean ± SEM.</p

Sociability behavior in the social preference test.

<p>PPS animals spent comparable time exploring the object, but less time sniffing the juvenile rat as compared to CTRL (A). PPS animals exhibited more time self-grooming but comparable rearing behavior to the CTRL rats (B). * p<0.05, ** p<0.01 versus CTRL; results are the mean ± SEM.</p

Experimental design and weight changes following peripuberty stress.

<p>Experimental design (A). All animals were weaned at P21 and at P28 they were assigned randomly to either CTRL or PPS groups. The peripuberty stress protocol consisted of exposure to an open field (OF) on the first day and then to elevated platform (EP) and predator odor (TMT), stressors that were presented in a variable manner until P42. The behavioral testing started at P90. Weight measurements were taken during the early-life period and at adulthood. IHC: Immunohistochemistry. Weight changes immediately after exposure to peripuberty stress and at adulthood (B). A reduction of body weight in PPS animals is evident one day after the end of the stress protocol, at P43, while no difference was observed at P90. ** p<0.01 versus CTRL; results are the mean ± SEM.</p

Effects of PPS on the expression of GABA-A receptor α2 subunit (GABA-A α2) and α3 subunit (GABA-A α3) in the amygdala of rats.

<p>(A & B) Photomicrographs showing the GABA-A α2 inmunoreactivity in the amygdala of CTRL (A) and PPS (B) rats. (D & E) Photomicrographs showing the GABA-A α3 inmunoreactivity in the amygdala of CTRL (D) and PPS (E) rats. Scale bar: 200 µm. Optical densitometry of neuropil immunoreactivity revealed no differences in the expression of GABA-A α2 protein levels between PPS and CTRL groups (C). However, a significant decrease of GABA-A α3 protein levels was observed in the amygdala of PPS as compared to CTRL rats (F). ** p<0.01 versus CTRL, results are the mean ± SEM.</p