2022SCK8MW - A systematic analysis of neuronal activity alterations during chronic cigarette smoke and e-cigarette vapor exposure and withdrawal in the mouse
Progetto Le patologie legate al fumo di tabacco rappresentano la principale causa di morte evitabile nel mondo. Il consumo di tabacco porta alla dipendenza dalla nicotina, rendendo difficile per la maggior parte delle persone smettere di fumare. Recentemente, le sigarette elettroniche (eCig) sono state introdotte come mezzo di rilascio di nicotina meno dannoso rispetto alle sigarette tradizionali (Cig). Sebbene meno dannose delle Cig, le e-Cig sono anch’esse associate ad alcune patologie e, a causa della loro novità, gli effetti sulla salute a lungo termine sono ancora sconosciuti. Inoltre, il loro consumo tra adolescenti e giovani adulti è in crescita e, portando alla dipendenza dalla nicotina, predispone al successivo utilizzo della Cig.
L'obiettivo di questo progetto è ottenere una caratterizzazione della risposta neurofisiologica all’esposizione cronica al fumo di Cig (CigS) o al vapore di eCig (eCigV) nei topi, sia durante il periodo di esposizione che durante il successivo periodo di astinenza.
Gli obiettivi specifici del progetto sono ottenere:
1. una caratterizzazione comportamentale quantitativa dei topi durante l'esposizione e l'astinenza da CigS o da eCigV.
2. una mappatura globale delle popolazioni neuronali attivate durante l'esposizione e l'astinenza da CigS o eCigV croniche.
3. una valutazione dei cambiamenti funzionali nei neuroni spinosi medi striatali (MSN) della via diretta e indiretta durante l'astinenza da CigS o eCigV croniche.
Più in dettaglio:
1. Gli effetti dell'esposizione cronica a CigS ed eCigV saranno studiati attraverso tecnologie innovative per fornire le informazioni più affidabili. Oltre ai classici test per il comportamento dei topi, il comportamento degli animali verrà monitorato con telecamere durante l'esposizione e nella gabbia di allevamento: verranno utilizzati approcci di deep learning per monitorare il comportamento e registrare quantitativamente le abitudini, la locomozione, le interazioni sociali e le stereotipie degli animali.
2. Visualizzeremo il c-Fos, un marcatore dell'attività neuronale, nell'intero cervello del topo durante i periodi di esposizione e di astinenza. Inoltre, la marcatura genetica persistente dell'insieme neuronale attivo durante la prima fase di astinenza sarà indotta negli animali attraverso “TRAP” (Targeted Recombination in Active Populations), provocando l'espressione di fluorescenza nelle cellule attive al tempo selezionato. Dopo il sacrificio, il cervello degli animali verrà chiarificato e acquisito nella sua interezza mediante microscopia confocale a foglio di luce, per identificare le aree cerebrali e le popolazioni neuronali coinvolte nei processi di dipendenza.
3. Animali transgenici che esprimono proteine fluorescenti calcio-sensibili nei MSN striatali verranno impiantati con un microscopio endoscopico miniaturizzato montato sul cranio. I microscopi registreranno l'attività dei neuroni sia della via diretta che di quella indiretta striatale, che verrà confrontata con il comportamento del topo, registrato simultaneamente attraverso una telecamera esterna durante i periodi di esposizione e di sospensione.
Nel complesso, in questo progetto proponiamo di studiare e confrontare con una accuratezza senza precedenti gli effetti comportamentali e funzionali dell'esposizione cronica a CigS e a eCigV e della successiva astinenza.