Studio dell’effetto della somministrazione orale di Acetaminofene sulla microglia in modello murino di Sindrome di Down.

Abstract

La Sindrome di Down deriva dalla triplicazione del cromosoma umano 21 ed è caratterizzata da disabilità intellettuale e alterazioni del sistema immunitario. Le principali cellule immunitarie presenti nel cervello sono le cellule della microglia. La sovraespressione di alcuni geni porterebbe ad una sua eccessiva attivazione che porterebbe alla formazione di molecole pro-infiammatorie. Questi aspetti di correlazione fra Sindrome di Down e microglia hanno fatto emergere la possibilità di identificare un nuovo bersaglio farmacologico per il trattamento della patologia. Dato che nei modelli murini di Sindrome di Down si è visto un aumento della COX-2 nella microglia, il farmaco scelto fu l’acetaminofene. La somministrazione del trattamento è stata effettuata per via orale in modo da studiare la farmacocinetica del farmaco in questo modello e la sua efficacia dopo un’esposizione di natura sub-cronica. Il risultato di questo esperimento mostrò un miglioramento significativo delle performance cognitive dei topi Dp(16) durante il test comportamentale (OLT test). Per validare questo effetto è stato quantificato un marcatore di attivazione microgliale, CD68, la cui espressione era considerevolmente diminuita suggerendo pertanto che il trattamento con l’acetaminofene era in grado di sanare lo stato di attivazione della microglia. Successivamente, è stata studiata l’espressione di TrpV1, un recettore canale espresso dalla microglia in grado di diminuire il suo stato attivato. Il metabolita dell’acetaminofene AM404 sarebbe in grado di attivare TrpV1. Questo studio ha dimostrato un aumento dell’espressione di TrpV1 sulla microglia dopo il trattamento confermando pertanto l’ipotesi che il farmaco potesse giocare un ruolo positivo nel ripristino delle attività microgliali. Questi dati suggeriscono che l’acetaminofene potrebbe trovare una potenziale applicazione terapeutica a lungo termine verso le disabilità cognitive presenti nei soggetti affetti da Sindrome di Down.

Down syndrome is caused by a triplication of all or part of human chromosome 21. This often leads to intellectual disability and immunological diseases. The microglia seems to have a strong role in immune response in the brain and neuroinflammation. Thus, in this thesis we will focus on studying the correlation between the issues in the microglia and Down syndrome. More importantly, we will investigate the possibility of identifying a new pharmacological target for the treatment of the disease. Based on the evidence provided by the murine model of Down syndrome, that is, the correspondence between a higher expression of Cox-2 in the microglia and inflammation levels, we have chosen the acetaminophen as the target drug for this study. The treatment administration has been performed orally. In this way, we were able to study the drug pharmacokinetics and the impact on this murine model after a sub-chronic exposure. The results of the experiments we conducted showed a strong cognitive improvement of the Dp(16) during the OLT (Object location test) behavioral test. In addition, we noticed a complete cognitive recovery in the Dp(16) after the exposure to the oral treatment. To validate this approach, we have quantified CD68, a microglial activation marker. The expression was strongly lower suggesting that the treatment was able to rescue microglia. Moreover, we studied the expression of Trpv1 in Dp(16) mouse, a channel receptor highly expressed in the microglia, able to reduce its activated state. Acetaminophen metabolite AM404 would be able to activate TrpV1 and decrease the brain inflammation. Our results demonstrate a higher expression of TrpV1 in microglia in the Dp(16) mouse after the treatment, confirming the hypothesis that the drug could play a positive role in the microglia rescue. These results suggest that Acetaminophen could be considered as a potential chronic therapy for cognitive disability in Down syndrome.