Περίληψη
Οι διαταραχές της διάθεσης και του άγχους συνιστούν σημαντικό ατομικό και κοινωνικοοικονομικό βάρος, με τις γυναίκες να εμφανίζουν διπλάσιo δια βίου επιπολασμό σε σύγκριση με τους άνδρες. Παρά τη διαθεσιμότητα πολλαπλών κατηγοριών αντικαταθλιπτικών φαρμάκων, οι τρέχουσες θεραπείες για τη μείζονα καταθλιπτική διαταραχή (Major Depressive Disorder, MDD) παραμένουν περιορισμένες, καθώς χαρακτηρίζονται από χαμηλή αποτελεσματικότητα, καθυστερημένη έναρξη της θεραπευτικής δράσης και συχνές ανεπιθύμητες ενέργειες. Παράλληλα, οι διακυμάνσεις των οιστρογόνων έχουν συσχετιστεί με αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης κατάθλιψης, ενώ ο υποδοχέας οιστρογόνων συζευγμένος με G πρωτεΐνη 1 (G protein-coupled oestrogen receptor 1, GPER1) πρόσφατα έχει αναδειχθεί ως ένας υποψήφιος ταχείας δράσης θεραπευτικός στόχος, λόγω της μεμβρανικής, μη γονιδιακής οιστρογονικής σηματοδότησής του και της ικανότητάς του να ενεργοποιεί μονοπάτια νευροπλαστικότητας παρόμοια με εκείνα της κεταμίνης. Κύριος στόχος της παρούσας διδακτ ...
Οι διαταραχές της διάθεσης και του άγχους συνιστούν σημαντικό ατομικό και κοινωνικοοικονομικό βάρος, με τις γυναίκες να εμφανίζουν διπλάσιo δια βίου επιπολασμό σε σύγκριση με τους άνδρες. Παρά τη διαθεσιμότητα πολλαπλών κατηγοριών αντικαταθλιπτικών φαρμάκων, οι τρέχουσες θεραπείες για τη μείζονα καταθλιπτική διαταραχή (Major Depressive Disorder, MDD) παραμένουν περιορισμένες, καθώς χαρακτηρίζονται από χαμηλή αποτελεσματικότητα, καθυστερημένη έναρξη της θεραπευτικής δράσης και συχνές ανεπιθύμητες ενέργειες. Παράλληλα, οι διακυμάνσεις των οιστρογόνων έχουν συσχετιστεί με αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης κατάθλιψης, ενώ ο υποδοχέας οιστρογόνων συζευγμένος με G πρωτεΐνη 1 (G protein-coupled oestrogen receptor 1, GPER1) πρόσφατα έχει αναδειχθεί ως ένας υποψήφιος ταχείας δράσης θεραπευτικός στόχος, λόγω της μεμβρανικής, μη γονιδιακής οιστρογονικής σηματοδότησής του και της ικανότητάς του να ενεργοποιεί μονοπάτια νευροπλαστικότητας παρόμοια με εκείνα της κεταμίνης. Κύριος στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η διερεύνηση του ρόλου του GPER1 στη ρύθμιση της διάθεσης, με σκοπό την ανάδειξη νέων θεραπευτικών μηχανισμών που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε ταχύτερες και αποτελεσματικότερες παρεμβάσεις για τις διαταραχές της διάθεσης και στα δύο φύλα. Δευτερεύων στόχος είναι η αξιολόγηση του κατά πόσο η ενεργοποίηση του GPER1 μιμείται τα ταχέως δρώντα αντικαταθλιπτικά όπως η κεταμίνη. Για την επίτευξη των στόχων αυτών σχεδιάστηκε μία σειρά πειραμάτων με τους ακόλουθους ειδικούς σκοπούς: (1) τη διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο η τοπική ρύθμιση του GPER1 στον ιππόκαμπο, μέσω γενετικής υπερέκφρασης και φαρμακολογικής ενεργοποίησης, προκαλεί αντικαταθλιπτικά και/ή αγχολυτικά αποτελέσματα σε θηλυκούς και αρσενικούς επίμυες, (2) την ταυτοποίηση των ενδοκυττάριων σηματοδοτικών μονοπατιών καθοδικά του GPER1 στον ραχιαίο ιππόκαμπο απαραίτητα για τις συμπεριφορικές του επιδράσεις, με έμφαση στα μονοπάτια PI3K/Akt και MEK/ERK, (3) την αξιολόγηση του κατά πόσο η οξεία συστηματική ενεργοποίηση του GPER1 προκαλεί ταχείες αντικαταθλιπτικές και αγχολυτικές δράσεις σε υγιή πειραματόζωα, ανάλογες με εκείνες της κεταμίνης, (4) τη διερεύνηση του κατά πόσο η χρόνια συστηματική ενεργοποίηση του GPER1 οδηγεί σε αντικαταθλιπτικά αποτελέσματα σε πειραματόζωα που έχουν υποβληθεί στο πρωτόκολλο του χρόνιου ήπιου στρες (chronic mild stress, CMS), ένα μοντέλο της κατάθλιψης και (5) τον χαρακτηρισμό των μοριακών σηματοδοτικών μονοπατιών και των δεικτών νευροπλαστικότητας που υποστηρίζουν τα ταχέα αντικαταθλιπτικά αποτελέσματα της ρύθμισης του GPER1 σε βασικές εγκεφαλικές περιοχές που σχετίζονται με τη διάθεση. Τα συμπεριφορικά αποτελέσματα αξιολογήθηκαν με τη χρήση των δοκιμασιών όπως ανοιχτού πεδίου (Open Field, OF), φωτεινού/σκοτεινού κλωβού (Light/Dark test, LDT), δοκιμασία ψεκασμού (splash test, SP), δοκιμασία καταστολής σίτισης σε νέο περιβάλλον (novelty suppressed feeding test, NSFT) και δοκιμασία εξαναγκασμένης κολύμβησης (forced swim test, FST), με σκοπό την εκτίμηση της κινητικότητας, του άγχους, του κινήτρου και συμπεριφορών που σχετίζονται με την απόγνωση. Σε ξεχωριστές ομάδες, τα πειραματόζωα έλαβαν είτε οξεία ενδοϊπποκαμπική έγχυση είτε συστηματική χορήγηση του εκλεκτικού αγωνιστή του GPER1, G1. Αναστολείς των μονοπατιών PI3K/Akt και MEK/ERK χορηγήθηκαν τοπικά στον ραχιαίο ιππόκαμπο πριν από το G1, προκειμένου να διερευνηθεί η συμβολή των αντίστοιχων ενδοκυττάριων μηχανισμών. Μία επιπλέον ομάδα υποβλήθηκε στο πρωτόκολλο CMS για την αξιολόγηση του αντικαταθλιπτικού δυναμικού της χρόνιας συστηματικής χορήγησης του G1, με εβδομαδιαία αξιολόγηση της προτίμησης προς τη σουκρόζη ως δείκτη ανηδονίας. Τέλος, σε άλλη ομάδα εφαρμόστηκε τοπική ρύθμιση στην περιοχή του ιπποκάμπου του GPER1 μέσω γενετικής υπερέκφρασης. Σε μοριακό επίπεδο, πραγματοποιήθηκε υποκυτταρικός διαχωρισμός και ανάλυση Western blot για την ποσοτικοποίηση δεικτών σηματοδότησης καθοδικά του GPER1 στον ιππόκαμπο, ενώ υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης (HPLC) με ηλεκτροχημική ανίχνευση χρησιμοποιήθηκε για τη νευροχημική ανάλυση μονοαμινών, αμινοξέων και των μεταβολιτών τους σε τρεις βασικές περιοχές όπως ιππόκαμπο (HIP), προμετωπιαίο φλοιό (PFC) και υποθάλαμο (HYP). Επιπλέον, η χρώση Golgi–Cox επέτρεψε τη μορφομετρική ανάλυση της δενδριτικής αρχιτεκτονικής των πυραμιδικών νευρώνων της περιοχής CA1 του ιπποκάμπου μετά από CMS και χρόνια θεραπεία. Στο πρώτο πείραμα, ο GPER1 ενεργοποιήθηκε οξέως τοπικά στον ραχιαίο ιππόκαμπο, και συγκεκριμένα στην περιοχή CA1, με στόχευση της πυραμιδικής στιβάδας. Καμία από τις θεραπείες δεν προκάλεσε καταστολή, υπερκινητικότητα ή αγχολυτικά αποτελέσματα στις δοκιμασίες ανοιχτού πεδίου και φωτεινού/σκοτεινού κλωβού. Αντιθέτως, στη δοκιμασία NSFT παρατηρήθηκε σαφής διαφυλική διαφορά, καθώς μόνο στα θηλυκά πειραματόζωα η τοπική έγχυση G1 μείωσε σημαντικά τον λανθάνοντα χρόνο κατανάλωσης τροφής στο νέο περιβάλλον, υποδεικνύοντας ταχεία αγχολυτική/αντικαταθλιπτική δράση. Στη δοκιμασία ψεκασμού, τα θηλυκά πειραματόζωα που έλαβαν G1 παρουσίασαν τάση αύξησης του αυτοκαθαρισμού, συμβατή με αντικαταθλιπτικό προφίλ. Τα αποτελέσματα αυτά αντιστράφηκαν μετά από αναστολή του μονοπατιού PI3K/Akt, αλλά όχι μετά από αναστολή του MEK/ERK, υποδηλώνοντας κρίσιμο ρόλο της ενεργοποίησης του PI3K/Akt και της αναστολής του ERK στη διαμεσολάβηση των συμπεριφορικών επιδράσεων του GPER1 στα θηλυκά πειραματόζωα. Στο δεύτερο πείραμα εξετάστηκαν οι οξείες επιδράσεις της συστηματικής χορήγησης του εκλεκτικού αγωνιστή G1. Τα συμπεριφορικά αποτελέσματα αναπαρήγαγαν σε μεγάλο βαθμό το διαφυλικό πρότυπο που παρατηρήθηκε μετά από τοπική στον ιππόκαμπο έγχυση. Συγκεκριμένα, στη δοκιμασία NSFT, η συστηματική χορήγηση G1 μείωσε σημαντικά τον λανθάνοντα χρόνο σίτισης μόνο στα θηλυκά, χωρίς επίδραση στα αρσενικά. Στη δοκιμασία ψεκασμού, το G1 αύξησε τη διάρκεια αυτοκαθαρισμού αποκλειστικά στα θηλυκά πειραματόζωα, υποδεικνύοντας αύξηση της αυτοφροντίδας μετά από δυσάρεστο ερέθισμα. Στη δοκιμασία εξαναγκασμένης κολύμβησης, το G1 μείωσε την ακινησία επιλεκτικά στα θηλυκά πειραματόζωα, ενισχύοντας περαιτέρω την ένδειξη οξείας αντικαταθλιπτικής δράσης παρόμοιας με εκείνη της κεταμίνης. Οι νευροχημικές επιδράσεις παρουσίασαν επίσης διαφυλικές διαφορές. Στον προμετωπιαίο φλοιό, το G1 αύξησε δείκτες ντοπαμινεργικού μεταβολισμού αποκλειστικά στα θηλυκά πειραματόζωα. Στα αρσενικά πειραματόζωα, η μείωση των επιπέδων GABA στον φλοιό, απουσία αντίστοιχων μεταβολών στο γλουταμικό, τη γλουταμίνη ή τη ντοπαμίνη, υποδηλώνει ήπια επεξεργασία των προμετωπιαίων δικτύων. Στον ιππόκαμπο, το G1 δεν τροποποίησε δείκτες κατεχολαμινεργικής και σεροτονινεργικής δραστηριότητας, γεγονός που υποδεικνύει ότι η οξεία συστηματική ενεργοποίηση του GPER1 δεν προκαλεί μεγάλες ή/και διατηρούμενες μεταβολές στο συνολικό περιεχόμενο μονοαμινών στην περιοχή αυτή. Αντιθέτως, στην περιοχή αυτή, παρατηρήθηκαν σαφείς μεταβολές στα επίπεδα αμινοξέων, με το G1 να μειώνει τα επίπεδα γλουταμικού, γλουταμίνης και GABA, καθώς και τον λόγο GLU/GLN, με τις μειώσεις να είναι εντονότερες στα αρσενικά. Στον υποθάλαμο, το G1 αύξησε τα επίπεδα ντοπαμίνης και στα δύο φύλα και μείωσε τον λόγο 5-HIAA/5-HT, υποδηλώνοντας μειωμένο μεταβολισμό της σεροτονίνης, συνοδευόμενο από τάση προς αύξησης της σεροτονίνης στα θηλυκά πειραματόζωα. Σε μοριακό επίπεδο, η σηματοδότηση cAMP/PKA παρουσίασε έντονη διαφυλική απόκλιση. Η συστηματική χορήγηση G1 μείωσε επιλεκτικά τα συνολικά επίπεδα της υπομονάδας PKA Cα στα αρσενικά, ενώ στα θηλυκά πειραματόζωα παρατηρήθηκε διατήρηση των συνολικών επιπέδων PKA και τάση αύξησης της φωσφορυλιωμένης μορφής της PKA. Τα ευρήματα αυτά υποδηλώνουν διαφυλικά επηρεαζόμενο τρόπο σύζευξης του GPER1 με τις G πρωτεΐνες. Η σηματοδότηση ERK παρουσίασε αντίστροφο πρότυπο, με τα συνολικά επίπεδα ERK1/2 να μειώνονται μόνο στα θηλυκά πειραματόζωα, χωρίς σημαντικές μεταβολές στη φωσφορυλιωμένη μορφή. Σχετικά με το μονοπάτι PI3K/Akt/mTOR στα θηλυκά πειραματόζωα το G1 να αύξησε επιλεκτικά τα συνολικά επίπεδα Akt, με τάση αύξησης της φωσφορυλιωμένης μορφής του Akt, ενώ στα αρσενικά πειραματόζωα δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές μεταβολές. Τέλος, τα επίπεδα mTOR αυξήθηκαν σημαντικά και στα δύο φύλα μετά τη χορήγηση G1. Συνολικά, τα δεδομένα αυτά υποδηλώνουν διαφυλική διαφοροποίηση στη σύζευξη του GPER1 με υπομονάδες Gα, με επικράτηση σύζευξης GPER1–Gαs στα θηλυκά και GPER1–Gαi στα αρσενικά πειραματόζωα. Ακολούθως, το χρόνιο ήπιο στρες προκάλεσε σαφή συμπεριφορικά χαρακτηριστικά καταθλιπτικόμορφου τύπου και στα δύο φύλα, όπως αποτυπώθηκε από το μειωμένο σωματικό βάρος και τη μειωμένη προτίμηση της σουκρόζης, χαρακτηριστικό δείκτη ανηδονίας. Το G1 αποκατέστησε την προτίμηση προς τη σουκρόζη στα αρσενικά κατά τη διάρκεια τριών εβδομάδων θεραπείας, υπερέχοντας της φλουοξετίνης. Στα θηλυκά πειραματόζωα, όπου η ανηδονία ήταν λιγότερο σταθερή στα αρχικά στάδια του CMS, το G1 επανάφερε την προτίμηση της σουκρόζης σε υψηλά επίπεδα όπως κατά τις αρχικά στάδια, κατά τις δύο τελευταίες εβδομάδες θεραπείας, επιδεικνύοντας αποτελεσματικότητα ισοδύναμη με τη φλουοξετίνη. Σε νευρωνικό επίπεδο, το CMS προκάλεσε έντονη δενδριτική ατροφία στους πυραμιδικούς νευρώνες της περιοχής CA1. Οι κορυφαίοι (apical) δενδρίτες εμφάνισαν έντονη βράχυνση στα αρσενικά πειραματόζωα, με αντίστοιχες τάσεις στα θηλυκά, ενώ οι βασικοί (basal) δενδρίτες επηρεάστηκαν ηπιότερα. Η χρόνια χορήγηση G1 αποκατέστησε τη δενδριτική αρχιτεκτονική. Στα αρσενικά, το G1 αύξησε σημαντικά το όλο το μήκος των δενδριτών, συχνά υπερβαίνοντας το μέγεθος της επίδρασης της φλουοξετίνης. Ο αριθμός των διακλαδώσεων αυξήθηκε επίσης σημαντικά μετά τη χορήγηση G1, αντιστρέφοντας τη μείωση της δενδριτικής πολυπλοκότητας που προκάλεσε το CMS. Στα θηλυκά, παρατηρήθηκαν παρόμοια πρότυπα ως σαφείς τάσεις, χωρίς πάντοτε να φτάνουν στατιστική σημαντικότητα, γεγονός που συνάδει με τη μικρότερη ένταση της δενδριτικής ατροφίας που προκάλεσε το CMS. Η ανάλυση των δενδριτικών ακανθών αποκάλυψε ότι το CMS προκάλεσε σημαντική μείωση της πυκνότητας αυτών κατά μήκος των κορυφαίων δενδριτών και αύξηση των «λεπτών» ακάνθων έναντι των «μανιταροειδών» και στα δύο φύλα. Τόσο το G1 όσο και η φλουοξετίνη αντέστρεψαν τις αλλοιώσεις αυτές, αποκαθιστώντας τη συνολική πυκνότητα ακανθών σε όλα τα φύλα και δενδριτικά διαμερίσματα. Στο τέταρτο πείραμα, η τονική ενίσχυση της σηματοδότησης του GPER1 μέσω στοχευμένης ιογενούς υπερέκφρασης του υποδοχέα στον ραχιαίο CA1 πυραμιδικό πληθυσμό νευρώνω έδειξε ότι η αυξημένη αφθονία του υποδοχέα στην περιοχή CA1 δεν επηρέασε τη βασική κινητική δραστηριότητα ή την εξερευνητική συμπεριφορά, ούτε τροποποίησε συμπεριφορές άγχους. Αντιθέτως, τα θηλυκά πειραματόζωα με υπερέκφραση του GPER1 παρουσίασαν μειωμένη ακινησία στη δοκιμασία εξαναγκασμένης κολύμβησης, υποδουλώνοντας αντικαταθλιπτική επίδραση της αυξημένης έκφρασης του GPER1. Συνολικά, τα ευρήματα αυτά αναδεικνύουν μια θεμελιώδη διάκριση μεταξύ της παρουσίας του υποδοχέα και της ενεργοποίησής του. Ενώ η οξεία φαρμακολογική διέγερση του GPER1 προκαλεί αξιόπιστα αγχολυτικά και αντικαταθλιπτικά αποτελέσματα, η χρόνια υπερέκφραση απουσία ανταγωνιστή δεν αναπαράγει τα ίδια συμπεριφορικά αποτελέσματα και ενδέχεται να αποκτά λειτουργική σημασία μόνο σε ορμονικά ευνοϊκά περιβάλλοντα ή υπό συνθήκες έντονου στρες. Τα ευρήματα της παρούσας διατριβής υπογραμμίζουν τη σημασία της ενσωμάτωσης του φύλου ως βιολογικής μεταβλητής στην προκλινική έρευνα, με στόχο τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας των μελλοντικών θεραπειών. Συνολικά, η μελέτη αυτή υποστηρίζει τον GPER1 ως έναν νέο φαρμακολογικό στόχο, η ενεργοποίηση του οποίου θα μπορούσε να οδηγήσει σε ταχεία και ασφαλή ανακούφιση καταθλιπτικών συμπτωμάτων, συμβάλλοντας στη βελτίωση της ποιότητας ζωής εκατομμυρίων ανθρώπων.
περισσότερα
Περίληψη σε άλλη γλώσσα
Mood and anxiety disorders impose a significant personal and socioeconomic burden, with women exhibiting nearly twice the lifetime prevalence compared to men. Despite the availability of several classes of antidepressant medications, current treatments for MDD remain limited, characterised by low efficacy, delayed therapeutic onset, and frequent side effects. Fluctuation of oestrogens has been linked to an increased risk of developing depression, and G protein-coupled oestrogen receptor 1 (GPER1) has emerged as a candidate rapid-acting target due to its membrane-initiated oestrogenic signalling and capacity to engage neuroplasticity-related pathways similar to ketamine. The primary objective of this PhD thesis is to elucidate the role of GPER1 in mood regulation, aiming to uncover novel therapeutic mechanisms for faster and more effective treatment of mood disorders in both sexes. A secondary objective is to determine whether GPER1 activation mimics the rapid-acting antidepressant effe ...
Mood and anxiety disorders impose a significant personal and socioeconomic burden, with women exhibiting nearly twice the lifetime prevalence compared to men. Despite the availability of several classes of antidepressant medications, current treatments for MDD remain limited, characterised by low efficacy, delayed therapeutic onset, and frequent side effects. Fluctuation of oestrogens has been linked to an increased risk of developing depression, and G protein-coupled oestrogen receptor 1 (GPER1) has emerged as a candidate rapid-acting target due to its membrane-initiated oestrogenic signalling and capacity to engage neuroplasticity-related pathways similar to ketamine. The primary objective of this PhD thesis is to elucidate the role of GPER1 in mood regulation, aiming to uncover novel therapeutic mechanisms for faster and more effective treatment of mood disorders in both sexes. A secondary objective is to determine whether GPER1 activation mimics the rapid-acting antidepressant effects of the glutamatergic agent ketamine. To address these goals, a series of experiments were designed to examine how local hippocampal GPER1 modulation, through genetic overexpression and pharmacological activation, firstly produces antidepressant and/or anxiolytic effects in female and male rats, secondly to identify the intracellular signalling cascades downstream of GPER1 in the dorsal hippocampus that are essential for its behavioural effects, focusing on the PI3K/Akt and MEK/ERK pathways, thirdly to assess whether acute systemic GPER1 activation induces rapid antidepressant- and anxiolytic-like responses in non-stressed animals, analogous to ketamine, fourthly to evaluate whether chronic systemic GPER1 activation produces sustained antidepressant effects in animals exposed to the chronic mild stress (CMS) paradigm, and lastly to characterize the molecular signalling pathways and neuroplasticity markers underlying the rapid antidepressant effects of GPER1 modulation across key mood-related brain regions. Behavioural outcomes were evaluated using the Open Field (OF), Light/Dark test (LDT), splash test (SP), novelty suppressed feeding test (NSFT) and forced swim test (FST) to assess locomotion, anxiety, motivation, and despair-related phenotypes. In separate cohorts, animals received either acute intrahippocampal infusion or systemic injection of GPER1 agonist, G1. Pharmacological inhibitors of PI3K/Akt and MEK/ERK pathways were infused intrahippocampally before G1 to dissect intracellular signalling contributions. A separate cohort was subjected to CMS to evaluate the antidepressant potential of chronic systemic G1 administration, with weekly sucrose preference testing to monitor anhedonia. Lastly, in another cohort local hippocampal GPER1 modulation, through genetic overexpression was utilised. At the molecular level, subcellular fractionation and Western blot analyses quantified downstream to GPER1 signalling markers in the hippocampus, while high-performance liquid chromatography (HPLC) with electrochemical detection was used for neurochemical profiling of monoamines, amino acids, and their metabolites, in three key regions for emotion regulation, i.e., hippocampus (HIP), prefrontal cortex (PFC), and hypothalamus (HYP). Finally, Golgi–Cox staining enabled morphometric analyses of CA1 pyramidal dendritic architecture following CMS and chronic treatment. In the first experiment, GPER1 was acutely activated locally in the dorsal hippocampus, specifically in the CA1 region, targeting the pyramidal layer. In our study, we observed that none of the treatments produced sedation or hyperactivity, or anxiolytic effects as measured in the OF and LDT tests. In the NSFT, a clear sex difference emerged, where only in females local G1 infusion significantly reduced the latency to consume the presented food in a novel anxiogenic environment, indicating a rapid anxiolytic/antidepressant-like effect. In the splash test, females receiving G1 showed a trend toward increased grooming, compatible with an antidepressant-like effect. These effects were abolished by PI3K/Akt inhibition but not by MEK/ERK inhibition, suggesting a critical role of the activated PI3K/Akt and inhibited MEK/ERK pathways in mediating GPER1’s behavioural effects in females. In the second experiment, the acute actions of GPER1 were examined after systemic administration of the selective agonist G1. Behavioural results largely reproduced the sex-specific pattern observed with local hippocampal infusion. Briefly, in the NSFT, systemic G1 significantly reduced latency to feed in females, with no effect in males. In the splash test, G1 increased grooming duration only in females, indicating improved motivational self-care after an aversive stimulus. In the FST, G1 reduced immobility selectively in females, further supporting an acute antidepressant-like action similar to ketamine.Region-specific neurochemical effects were also sex-dependent. In the PFC, G1 increased dopamine turnover indices specifically in females. In males, the reduction in cortical γ-aminobutyric acid (GABA), in the absence of parallel changes in glutamate, glutamine, or dopamine, suggests a subtle disinhibition of PFC networks. In the hippocampus, G1 did not modify catecholaminergic or serotonergic indices, indicating that acute systemic GPER1 activation does not produce large, sustained shifts in bulk monoamine content in both sexes. By contrast, hippocampal amino-acid levels were clearly altered, with G1 reducing glutamate (GLU), glutamine (GLN), and GABA, and lowering the GLU/GLN ratio and GABA levels more robustly in males. In the hypothalamus, G1 increased dopamine levels in both sexes and decreased the 5-HIAA/5-HT ratio, indicating a reduced serotonin turnover, accompanied by a non-significant trend toward higher 5-HT in females. At the molecular level, cAMP/PKA signalling showed strong sex divergence. Systemic G1 selectively reduced total PKA Cα in males, whereas females showed preserved total PKA and a trend toward increased p-PKA. These results suggest a sex-biased mode of GPCR coupling. ERK signalling showed an almost mirror-image pattern: total ERK1/2 was reduced only in females, with no significant changes in p-ERK1/2, although a small trend toward increased phosphorylation was evident. Regarding PI3K/Akt/mTOR signalling pathway, G1 increasing total Akt selectively in females, with a trend toward higher p-Akt, whereas in males showed no robust Akt changes. Lastly, mTOR levels were significantly increased in both sexes following G1. Overall, these results indicate differential coupling of GPER1 to Gα subunits based on sex, i.e., in females GPER1-Gαs coupling and males GPER1-Gαi coupling. In the third experiment, chronic mild stress produced clear signs of depressive-like behaviour in both sexes, reflected by reduced body-weight and decreased sucrose preference. G1 rescued CMS-reduced sucrose preference rapidly and robustly in males across three treatment weeks, outperforming fluoxetine, which required the full course of three weeks to achieve comparable improvement. In females, where anhedonia was less stable during early CMS exposure, G1 normalised sucrose preference in the final two treatment weeks, showing efficacy equivalent to fluoxetine. At the neuronal level, CMS induced a strong pattern of dendritic atrophy in CA1 pyramidal neurons. Apical dendrites displayed pronounced shortening under CMS in males, with corresponding trends in females, while basal dendrites showed milder effects. Chronic G1 exerted strong and widespread restorative effects on dendritic architecture. In males, G1 significantly increased apical, basal, and total dendritic length, often surpassing the magnitude observed with fluoxetine. Branch number also increased significantly under G1, reversing the CMS-induced reduction in dendritic complexity. In females, similar patterns were observed as clear trends, though not always reaching significance, consistent with the smaller magnitude of CMS-induced atrophy. Dendritic spine analysis revealed that CMS induced a significant reduction in spine density along apical dendrites and a shift in spine morphology from mushroom to thin spines in both sexes. Both G1 and fluoxetine reversed these CMS-induced spine abnormalities across sexes and dendritic compartments, restoring total spine density. In the fourth experiment, tonic enhancement of GPER1 signalling through targeted viral over-expression in dorsal CA1 pyramidal neurons showed that increased receptor abundance did not alter basal locomotor activity or exploratory drive and did not modify anxiety-like behaviour in the LDT or NSFT. On the contrary, females with GPER1 over-expression exhibited reduced immobility in the FST. Taken together, these findings demonstrate a fundamental distinction between receptor presence and receptor activation. Whereas acute pharmacological stimulation of GPER1 reliably produces anxiolytic- and antidepressant-like effects, chronic over-expression in the absence of ligand engagement does not replicate these outcomes and may only become behaviourally relevant in hormonally permissive contexts or under intense stress. These findings underscore the importance of considering sex as a biological variable in preclinical research to enhance the efficacy of future treatments. Overall, this study supports GPER1 as a novel pharmacological target whose activation could rapidly and safely alleviate depressive symptoms, improving the quality of life for millions.
περισσότερα