Membri HEBE
Stress, esercizio fisico, neuroplasticità
Ricercatore BIO/09 – FISIOLOGIA
DESCRIZIONE DEL LAVORO DI RICERCA:
Laboratorio di Farmacologia Molecolare, Fisiologia Cellulare e del Comportamento
Il nostro gruppo di ricerca è interessato principalmente alla comprensione dei meccanismi coinvolti nella plasticità neuronale, e di come alterazioni in questi processi possano portare all’insorgenza di disturbi psichiatrici e cognitivi. In particolare, vogliamo comprendere come varianti genetiche, stimoli ambientali (esercizio fisico, stress, infiammazione, etc.) e la loro interazione alterano la fisiologia, la neuroplasticità cerebrale, la neurogenesi ippocampale adulta e influenzarne il comportamento.
Negli ultimi anni abbiamo dimostrato che gli effetti ansiolitici, antidepressivi e pro-cognitivi promossi dall’esercizio fisico sono ridotti in topi knock-in esprimenti il polimorfismo umano BDNF Val66Met. Questa mancata risposta è associata a una riduzione della neurogenesi, dei livelli di BDNF nell’ippocampo, e ad un’alterata espressione dei geni regolati dall’esercizio fisico sia nell’ippocampo che nel muscolo.
Inoltre, abbiamo osservato come l’esposizione a diversi paradigmi di stress (forced swimming stress, social defeat stress, social isolation e restraint stress) inducono alterazioni comportamentali, sia a breve che a lungo termine, nei modelli murini. Queste modificazioni sono associate ad alterazioni di diversi meccanismi (stress ossidativo, meccanismi epigenetici, sistema glutammatergico) e a variazioni dell’espressione di geni coinvolti nella plasticità neuronale nell’ippocampo e nella corteccia prefrontale. Infine, abbiamo visto che l’esposizione all’esercizio fisico o il trattamento con antiossidanti/antidepressivi prevengono gli effetti deleteri indotti dallo stress.
Metodologie utilizzate
Paradigmi di stress, infiammazione ed esercizio fisico. Test comportamentali per valutare fenotipi cognitivi, emozionali, sociali, locomotori. Real time PCR, western blot, Chromatin Immunoprecipitation (ChIP), saggi ELISA, immunoistochimica, immunofluorescenza, colorazione Golgi-Cox; Microscopia ottica, fluorescente e confocale.Colture primarie (ippocampali e corticali) e linee cellulari.
PUBBLICAZIONI RILEVANTI
- Barbieri SS, Sandrini L, Musazzi L, Popoli M, Ieraci A. (2021) Apocynin Prevents Anxiety-Like Behavior and Histone Deacetylases Overexpression Induced by Sub-Chronic Stress in Mice. Biomolecules. 2021 Jun 15;11(6):885. doi: 10.3390/biom11060885. PMID: 34203655.
- Tornese P, Sala N, Bonini D, Bonifacino T, La Via L, Milanese M, Treccani G, Seguini M, Ieraci A, Mingardi J, Nyengaard JR, Calza S, Bonanno G, Wegener G, Barbon A, Popoli M, Musazzi L. (2019) Chronic mild stress induces anhedonic behavior and changes in glutamate release, BDNF trafficking and dendrite morphology only in stress vulnerable rats. The rapid restorative action of ketamine. Neurobiol Stress. Apr 2;10:100160. doi: 10.1016/j.ynstr.2019.100160. eCollection 2019 Feb. PMID: 31193464.
- Ieraci A, Beggiato S, Ferraro L, Barbieri SS, Popoli M. (2020) Kynurenine pathway is altered in BDNF Val66Met knock-in mice: Effect of physical exercise. Brain Behav Immun. Oct;89:440-450. doi: 10.1016/j.bbi.2020.07.031. Epub 2020 Jul 26. PMID: 32726686.
- Ieraci A, Madaio AI, Mallei A, Lee FS, Popoli M. (2016) Brain-Derived Neurotrophic Factor Val66Met Human Polymorphism Impairs the Beneficial Exercise-Induced Neurobiological Changes in Mice. Neuropsychopharmacology. Dec;41(13):3070-3079. doi: 10.1038/npp.2016.120. Epub 2016 Jul 8. PMID: 27388329
- Ieraci A, Mallei A, Musazzi L, Popoli M. (2015) Physical exercise and acute restraint stress differentially modulate hippocampal brain-derived neurotrophic factor transcripts and epigenetic mechanisms in mice. Hippocampus. Nov;25(11):1380-92. doi: 10.1002/hipo.22458. Epub 2015 Apr 15. PMID:25820928.