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Gestational THC exposure perturbates hippocampal mitochondrial respiration in the memory-impaired adolescent progeny: Is there a role for mitochondrial CB1 receptor? - 17/05/25

Doi : 10.1016/j.biopha.2025.118144 
Gianluca Lavanco a, , Valentina Castelli b, Cesare D’Amico b, Francesca Vaccaro b, Giuseppe Tringali c, d, Maria Elisabetta Clementi e, Patrizia Bottoni f, Martin Kuchar g, h, Petr Palivec g, h, Olivia Engmann i, j, Anna Brancato a, 1, Carla Cannizzaro b, 1
a Department of Health Promotion, Mother and Child Care, Internal Medicine and Medical Specialties of Excellence “G. D’Alessandro”, University of Palermo, Palermo, Italy 
b University of Palermo, Dept. of Biomedicine, Neuroscience and Advanced Diagnostics, via del Vespro 129, Palermo 90127, Italy 
c Pharmacology Section, Department of Healthcare Surveillance and Bioethics, Università Cattolica del Sacro Cuore, Rome, Italy 
d Fondazione Policlinico Universitario A. Gemelli IRCSS, Rome, Italy 
e CNR‑ICRM Institute of ‘Chemistry of Molecular Recognition’, Institute of Biochemistry and Clinical Biochemistry, Catholic University Medical School, Rome, Italy 
f Department of Basic Biotechnology Sciences, Intensive Care and Perioperative Clinics, Università Cattolica del Sacro Cuore, Rome, Italy 
g Forensic Laboratory of Biologically Active Substances, Department of Chemistry of Natural Compounds, University of Chemistry and Technology, Prague, Czechia 
h Psychedelics Research Centre, National Institute of Mental Health, Prague, Czechia 
i Institute for Biochemistry and Biophysics, Friedrich-Schiller-University Jena, Jena, Germany 
j Institute of Human Genetics, Jena University Hospital, Am Klinikum 1, F2E20, Jena 07747, Germany 

Correspondence to: Laboratory of Neuropsychopharmacology, Pharmacology, Ed.11d, via del Vespro 129, Palermo 90127, ItalyLaboratory of Neuropsychopharmacology, PharmacologyEd.11d, via del Vespro 129Palermo90127Italy

Abstract

Mitochondria are central to cellular energy metabolism, contributing to synaptic transmission and plasticity. The mitochondrial membranes present the cannabinoid type-1 receptor (mito-CB1R), which has been functionally linked to neuronal energy supply and cognitive processing. Prenatal exposure to Δ9-tetrahydrocannabinol (pTHC) has been associated with cognitive impairments associated with molecular cellular and functional abnormalities in several brain regions, including the hippocampus. This study aims at assessing whether, besides the memory impairment, pTHC exposure may result in mitochondrial molecular and functional alterations in the hippocampus of the offspring. Moreover, the assessment of CB1R expression is also carried out as a proxy of CB1 signalling in pTHC-exposed offspring. THC (2 mg/Kg), or vehicle, was administered to the dams from gestational day (GD) 5 to GD20, and the offspring were tested for declarative memory using the Novel Object Recognition test in the L-maze. We also assessed: mitochondrial respiration by high-resolution respirometry; mitochondrial respiratory complex-I subunit NDUFS1 protein levels, and mito-CB1R expression by ELISA. Our results revealed: significant memory impairment in pTHC-exposed offspring; attenuated mitochondrial respiration in the hippocampus alongside a marked reduction in complex-I-subunit NDUFS1; a significant increase in mito-CB1R expression. This is the first evidence of pTHC exposure-induced impairment in memory processing in the offspring that suggests a functional link between an attenuation in mitochondrial bioenergetics and abnormal CB1R signalling in the hippocampus.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical Abstract




 : 

Gestational exposure to THC leads to impaired hippocampus-dependent declarative memory in adolescent offspring, as assessed by the novel object recognition test (NORT). This impairment is associated with increased expression of plasma membrane and mitochondrial CB1 receptors in the hippocampus and reduced mitochondrial respiration, including decreased complex-I NDUFS1 subunit expression.


Gestational exposure to THC leads to impaired hippocampus-dependent declarative memory in adolescent offspring, as assessed by the novel object recognition test (NORT). This impairment is associated with increased expression of plasma membrane and mitochondrial CB1 receptors in the hippocampus and reduced mitochondrial respiration, including decreased complex-I NDUFS1 subunit expression.

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Highlights

Gestational THC exposure impairs declarative memory in the adolescent rat offspring.
Mitochondrial respiration is reduced in the hippocampi of the offspring.
Complex-I subunit NDUFS1 protein levels are reduced in hippocampal mitochondria.
Gestational THC exposure upregulates Hippocampal membrane and mito-CB1R levels.
Altered (mito) CB1R signaling may cause gestational THC-induced cognitive deficits.

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Keywords : Prenatal THC, Declarative memory, CB1 receptor, Hippocampus, Mitochondria, Complex-I


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