Effect of neuropetide Y intranasal delivery in autistic-like behaviors in a mouse model of autism spectrum disorder

Abstract

O transtorno do espectro do autismo (TEA) é uma doença complexa do neuro desenvolvimento caracterizada por défices na interação e comunicação social, bem como comportamentos repetitivos. Cada vez mais, a investigação tem como objetivo definir as causas subjacentes à TEA. Apesar dos esforços, esta ainda continua por determinar. No entanto, existe consenso científico que as anomalias comportamentais que caracterizam o TEA se devem a perturbações na função cerebral bem como a outros fatores. Estes incluem fatores hereditários, ambientais e vulnerabilidade genética assim como outras causas desconhecidas. Estudos recentes têm demonstrado que a microbiota intestinal poderá ser fundamental no desenvolvimento do TEA, uma vez que problemas gastrointestinais estão associados à maioria dos casos de autismo. Por outro lado, o desequilíbrio excitatório/ inibitório (E/I) é um mecanismo comum no TEA. Alterações na aprendizagem e memória, défices cognitivos, sensoriais, motores, e convulsões estão associados a este desequilíbrio e presentes no TEA. No entanto, a ligação entre a disfunção gastrointestinal e os distúrbios cerebrais nesta doença, ainda permanece desconhecida. Esta tese de mestrado formulou a hipótese de que neuropeptídeos, como o neuropeptídeo Y(NPY), poderiam estar implicados na mediação desta ligação, tendo um papel crucial no eixo intestino-cérebro.Esta tese de Mestrado tem como objetivo explorar o efeito da administração crónica intranasal de NPY no comportamento característico do TEA. Recorrendo a um modelo animal de autismo já estabelecido, modelo murganho de complexo de esclerose tuberosa 2 (Tsc2+/-), investigámos o impacto do tratamento com NPY no microbioma bem como no sistema GABAérgico. Alterações no sistema NPYérgico, especificamente nos níveis de NPY, recetores Y1 e Y2 também foram avaliadas. Realizámos um estudo longitudinal desde o período pós-natal até jovens adultos. O tratamento com NPY teve uma duração de 20 dias, com testes comportamentais realizados logo após o tratamento. Neste estudo, não foi possível demonstrar o papel do NPY como modelador do comportamento autista nem eixo intestino-cérebro. No entanto, observámos um comportamento mais ansioso em animais WT (estirpe selvagem) administrados com NPY em comparação com WT tratados com salino, e um repetitivo mais acentuado em murganhos Tsc2+/- tratados com NPY. No entanto, no futuro, de forma a compreender melhor o papel do NPY, teremos de aumentar o número de animais no estudo e segregar por sexo.

Autism spectrum disorder (ASD) is complex neurobiological disorder characterized by young age onset, impairments in social interaction and communication together with repetitive behavior. There is scientific consensus that autism involves a disorder in brain function and leads to behavioral abnormalities. However, the causes that underlie this disorder are still unclear. So far, it is known that there are several factors that might influence on the development, prognosis of the disease and can lead to the behavioral abnormalities. These include hereditary factors, environmental factors, genetic vulnerability and also unknown causes. Recently, gut microbiota has been postulated as pivotal player in ASD, since gastrointestinal (GI) problems seen are associated with most of the autism cases. On the other hand, and the excitatory/ inhibitory (E/I) imbalance is a common mechanism in ASD, being indicated as a cause to learning and memory, cognitive, sensory, motor deficits, and seizures occurring in these disorders. Nevertheless, is still unknown the link between GI dysfunction with brain disorders in ASD. This Master thesis hypothesized that neuropeptides, such as neuropeptide Y(NPY) could be implicated in mediating this link, being a key-player in gut-brain axis.This Master Thesis explored the effect of chronic NPY intranasal administration in ASD-like behavior using a mouse model of tuberous sclerosis complex 2 (Tsc2+/-), a well-established animal model of syndromic ASD. We also intended to investigate how NPY treatment impacts microbiome as well as the GABAergic system. Additionally, changes in NPYergic system, namely NPY, Y1 and Y2 receptors levels, were evaluated.For that, a longitudinal study from an early age to young adulthood was conducted. NPY treatment was administered for 20 days, followed by behavioral tests. Here, we were not able to show NPY has a prominent contributor in the relieve of autistic behavior and in gut-brain-axis. However, we observed a more anxious behavior in wild-type (WT) administered with NPY compared to WT treated with saline, and a higher repetitive behavior in Tsc2+/- mice treated with NPY. Nevertheless, in the future we will have to increase the number of animals studied and segregate by sexes to better understand the role of NPY.