The impact of phospholipase D genetic ablation in the mouse hippocampus

Abstract

Over the past years increasing amount of attention has been given to signaling lipids as well as to its modulating enzymes, such as phospholipases. Specifically, phospholipase D (PLD), that converts phosphatidylcholine to phosphatidic acid, has been shown to exhibit a role in neurological development and physiology. Several studies have been associating PLD1 and PLD2, the two mammalian PLD isozymes, to neurological events, including neurotransmitter release, dendritic branching, cognition, and brain development. Also, the hippocampus has been suggested as one of the brain regions showing the highest PLD activity, and neurodegenerative conditions (such as Alzheimer’s disease) associated pathways have been shown to be modulated by PLD signaling. Thus, the aim of this project is to better understand the potential role of PLD in hippocampal function in adult mice upon Pld1 or Pld2 genetic ablation. To achieve this, we performed a hippocampal related behavioral characterization of these animals and a structural analysis regarding dendritic morphology. Our behavioral data, specifically considering motor and exploratory activity, anxiety and memory, showed that behavior of PLD2 knockout mice is not altered when compared to their wild type littermates. Although most of this was also observed in the animals lacking PLD1, the results indicate an object recognition-dependent shortterm memory deficit. Regarding hippocampal dendritic arborization, the ablation of either PLD1 or PLD2 led to alterations in dendritic morphology, although with a different impact of each isozyme in the dorsal-ventral axis and in the trisynaptic circuitry of the hippocampus. In summary, our results suggest that the ablation of either PLD1 or PLD2 may have a different effect in the dorsal and ventral hippocampus.

Nos últimos anos tem-se verificado um aumento na atenção dada aos lípidos de sinalização e suas respetivas enzimas moduladoras, tais como as fosfolipases. Especificamente, a fosfolipase D (PLD), que converte fosfatidilcolina em ácido fosfatídico, tem sido demonstrada como desempenhando um papel fundamental no desenvolvimento e fisiologia neurológicos. Diversos estudos têm vindo a associar a PLD1 e a PLD2, as duas isoenzimas identificadas nos mamíferos, a eventos neurológicos, incluindo libertação de neurotransmissores, ramificação dendrítica, cognição e desenvolvimento cerebral. Além disso, o hipocampo tem sido sugerido como uma das regiões do cérebro com maior atividade da PLD, e vias metabólicas associadas a doenças neurodegenerativas (como a doença de Alzheimer) têm sido demonstradas como sendo moduladas por vias de sinalização que envolvem a PLD. Deste modo, o objetivo deste projeto é compreender melhor o potencial papel da PLD na função do hipocampo em ratinhos adultos com ablação genética de Pld1 ou Pld2. Para o alcançar, executámos uma caracterização comportamental destes animais, diretamente relacionada com o hipocampo, assim como uma análise estrutural da sua morfologia dendrítica. Os nossos dados comportamentais, especificamente no que diz respeito a atividade motora e comportamento exploratório, ansiedade e memória, demonstraram que o comportamento de ratinhos knockout para a PLD2 não se encontra alterado quando comparado com os ratinhos wild type. Apesar de que a maior parte destes resultados foi também observada nos ratinhos com ablação genética de PLD1, foi detetado um défice cognitivo, especificamente na memória a curto-prazo dependente do reconhecimento de objetos. Na análise da arborização dendrítica, a remoção de PLD1 ou PLD2 levou a alterações na sua morfologia, com um impacto diferencial de cada uma das isoenzimas no eixo dorsal-ventral e ao longo do circuito trisináptico hipocampal. Em suma, os nossos resultados sugerem que a ablação de PLD1 e PLD2 poderá ter um efeito distinto no hipocampo dorsal e ventral.