Hypoxia compromises the mitochondrial metabolism of Alzheimer’s disease microglia via HIF1

Genetic Alzheimer’s disease (AD) risk factors associate with reduced defensive amyloid β plaque-associated microglia (AβAM), but the contribution of modifiable AD risk factors to microglial dysfunction is unknown. In AD mouse models, we observe concomitant activation of the hypoxia-inducible factor 1 (HIF1) pathway and transcription of mitochondrial-related genes in AβAM, and elongation of mitochondria, a cellular response to maintain aerobic respiration under low nutrient and oxygen conditions. Overactivation of HIF1 induces microglial quiescence in cellulo, with lower mitochondrial respiration and proliferation. In vivo, overstabilization of HIF1, either genetically or by exposure to systemic hypoxia, reduces AβAM clustering and proliferation and increases Aβ neuropathology. In the human AD hippocampus, upregulation of HIF1α and HIF1 target genes correlates with reduced Aβ plaque microglial coverage and an increase of Aβ plaque-associated neuropathology. Thus, hypoxia (a modifiable AD risk factor) hijacks microglial mitochondrial metabolism and converges with genetic susceptibility to cause AD microglial dysfunction.Instituto de Salud Carlos III CD09/0007, PI18/01556, PI18/01557Ministerio de Educación, Cultura y Deporte FPU14/02115, AP2010‐1598, FPU16/02050, FPU15/02898, BES-2010-033886Ministerio de Economia, Industria y Competitividad SAF2012‐33816, SAF2015‐64111‐R, SAF2017-90794-REDT, PIE13/0004, BFU2016-76872-R, BES-2011-047721Junta de Andalucía P12‐CTS‐2138, P12‐CTS‐2232, UMA18-FEDERJA-211, US‐126273

Chronic hypoxia aggravates Alzheimer’s disease pathology by causing microglial dysfunction

Trabajo presentado en el XXXVII Congreso de la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular (SEBBM), celbrado en Granada del 9 al 12 de septiembre de 2014.Alzheimer’s disease (AD) is the most prevalent neurodegenerative disorder and the most common form of dementia. In many cases AD patients present concomitant vascular pathology. Low oxygen levels are also frequently found in the brain of AD patients. The most accepted hypothesis to explain the correlation between hypoxia and AD is the deposition of amyloid ß (Aß) occurring in the microvasculature (amyloid angiopathy) and the affectation by the disease of the locus coeruleus, a brain region involved in the control of brain blood flow. However, few data has been collected to understand the relation between hypoxia and AD progression. We show here the accumulation of the hypoxic marker HIF1 α (Hypoxia-inducible-factor 1α), the major transcription factor for the adaptation to hypoxic conditions, in the brain of AD patients by western blot. We have also characterized the consequences of chronic exposition to hypoxia in the progression of the disease using a widely accepted AD mice model. AD mice were exposed to physiologic hypoxia (8.5% oxygen, 21 days) at initial and advances stages of the pathology. Brains from hypoxic animals showed no differences in the Aß content and number of plaques, but they showed a clear reduction in the total number of microglial cells that was even more evident around the Aß plaques. In vitro analyses suggest that hypoxia slows down proliferation and chemotaxis towards polymeric Aß in both cell line and primary microglial cultures. Interestingly, the brain cortex from the hypoxic animals showed a high increase in the number of dystrophic neurites surrounding the microglia- free Aß plaques. We observed also a decrease in the mRNA levels of two markers of interneurons, Somatostatin and Neuropeptide-Y, in the hippocampus of hypoxic mice. These data suggest that hypoxia accelerates the progression of AD pathology. The pathway underlying microglial affectation by hypoxia has an enormous potential in neurodegenerative disorders where microglia function is correlated with the progression of the disease.N

Systemic and Local Hypoxia Synergize Through HIF1 to Compromise the Mitochondrial Metabolism of Alzheimer's Disease Microglia

Microglial cells are key contributors to Alzheimer’s disease (AD), constituting the first cellular line against Aß plaques. Local hypoxia and hypoperfusion, which are typically present in peripheral inflammatory foci, are also common in the AD brain. We describe here that Aß deposits are hypoxic and hypoperfused and that Aß plaque-associated microglia (AßAM) are characterized by the expression of hypoxia-inducible factor 1 (HIF1)-regulated genes. Notably, AßAM simultaneously upregulate the expression of genes involved in anaerobic glycolysis and oxidative mitochondrial metabolism, show elongated mitochondria surrounded by rough endoplasmic reticulum, and blunt the HIF1-mediated exclusion of pyruvate from the mitochondria through the pyruvate dehydrogenase kinase 1 (PDK1). Overstabilization of HIF1 –by genetic (von Hippel-Lindau deficient microglia) or systemic hypoxia (an AD risk factor)– induces PDK1 in microglia and reduces microglial clustering in AD mouse models. The human AD brain exhibits increased HIF1 activity and a hypoxic brain area shows reduced microglial clustering. The loss of the microglial barrier associates with augmented Aß neuropathology both in the chronic hypoxia AD mouse model and the human AD brain. Thus, the synergy between local and systemic AD risk factors converges with genetic susceptibility to cause microglial dysfunction.Peer reviewe

Hypoxia compromises the mitochondrial metabolism of Alzheimer’s disease microglia via HIF1

Genetic Alzheimer’s disease (AD) risk factors associate with reduced defensive amyloid β plaque-associated microglia (AβAM), but the contribution of modifiable AD risk factors to microglial dysfunction is unknown. In AD mouse models, we observe concomitant activation of the hypoxia-inducible factor 1 (HIF1) pathway and transcription of mitochondrial-related genes in AβAM, and elongation of mitochondria, a cellular response to maintain aerobic respiration under low nutrient and oxygen conditions. Overactivation of HIF1 induces microglial quiescence in cellulo, with lower mitochondrial respiration and proliferation. In vivo, overstabilization of HIF1, either genetically or by exposure to systemic hypoxia, reduces AβAM clustering and proliferation and increases Aβ neuropathology. In the human AD hippocampus, upregulation of HIF1α and HIF1 target genes correlates with reduced Aβ plaque microglial coverage and an increase of Aβ plaque-associated neuropathology. Thus, hypoxia (a modifiable AD risk factor) hijacks microglial mitochondrial metabolism and converges with genetic susceptibility to cause AD microglial dysfunction.R.M.-D. was the recipient of a Sara Borrell fellowship from Instituto de Salud Carlos III (ISCIII) (CD09/0007). N.L.-U., C.O.-d.S.L., C.R.-M. and M.I.A.-V. were the recipients of FPU fellowships from Spanish Ministry of Education, Culture and Sport (FPU14/02115, AP2010‐1598, FPU16/02050 and FPU15/02898, respectively). A.H.-G. was the recipient of an FPI fellowship from the Spanish Ministry of Education, Culture and Sport (BES-2010-033886). This work was supported by grants from the Spanish MINEICO, ISCIII and FEDER (European Union) (SAF2012‐33816, SAF2015‐64111‐R, SAF2017-90794-REDT and PIE13/0004 to A.P.); by the Regional Government of Andalusia co-funded by CEC and FEDER funds (European Union) (‘Proyectos de Excelencia’; P12‐CTS‐2138 and P12‐CTS‐2232 to A.P.); by the ‘Ayuda de Biomedicina 2018’, Fundación Domingo Martínez (to A.P.) ; by the ISCIII of Spain, co-financed by FEDER funds (European Union) through grants PI18/01556 (to J.V.) and PI18/01557 (to A. Gutierrez); by Junta de Andalucía, co-financed by FEDER funds (grants UMA18-FEDERJA-211 (to A. Gutierrez) and US‐1262734 (to J.V.)); and by Spanish MINEICO (BFU2016-76872-R and BES-2011-047721 to E.B.).Peer reviewe

Microglía e hipoxia: Implicaciones en la enfermedad de Alzheimer

[Introducción] La microglía es un tipo de célula de soporte neuronal (neuroglía) presente en el sistema nervioso central de vertebrados e invertebrados cuya función principal es actuar como célula inmune. Como su nombre sugiere se trata de células de pequeño tamaño, las más pequeñas de toda la neuroglía. Durante muchos años su función no estuvo clara, sin embargo hoy en día se sabe que estas células median la respuesta inmune en el sistema nervioso central actuando como macrófagos, limpiando de restos celulares y neuronas muertas el tejido nervioso a través del proceso de fagocitosis. El origen embriónico de estas células es distinto del resto de neurogliales. Mientras que las demás derivan del neuroectodermo, que da lugar al tejido nervioso, la microglía deriva durante la embriogénesis de macrófagos del saco vitelino, los cuales migran al neuroepitelio y dan lugar al sistema inmune en el cerebro adulto (Ginhoux, Greter et al. 2010). En organismos maduros también pueden ser generadas por los monocitos que circulan por el torrente sanguíneo y que se dirigen al sistema nervioso central. La microglía es activada por la inflamación del sistema nervioso central, que a su vez puede producirse como consecuencia de enfermedades neurodegenerativas, como es el caso de la enfermedad de Alzheimer (AD) o por enfermedades infecciosas como el síndrome de Creutzfeldt-Jakob. La respuesta de este tipo de células puede verse influenciada por el ambiente en el que se encuentren, por lo que dicha respuesta dependerá de la capacidad que tengan para adaptarse a esos cambios. La enfermedad de Alzheimer es una de las enfermedades neurodegenerativas más comunes y la forma más común de demencia, afectando al 6% de personas mayores de 65 años, aumentando su tasa de aparición con la edad, llegando al 50% en los mayores de 85 años (Thies and Bleiler 2011). Las principales características patológicas de esta enfermedad son la aparición de las llamadas placas amiloideas en el parénquima cerebral, así como la formación y acumulación de los llamados ovillos neurofibrilares. Ambas características son usadas en el diagnóstico de la enfermedad y aunque fueron descritas por Alois Alzheimer hace ya más de 100 años, el conocimiento de su formación y consecuencias es mucho más reciente y sigue siendo objeto de controversia. Los mecanismos moleculares que subyacen la patogénesis de la mayoría de casos de Alzheimer esporádico se desconocen. Por largo tiempo se ha aceptado que el progreso de la enfermedad de Alzheimer conduce a un descenso concomitante en la disponibilidad de oxígeno en el cerebro. La principal hipótesis para explicar la hipoxia cerebral en AD está asociada con la deposición de Aß en la microvasculatura (angiopatía amiloidea) y la afectación del Locus coeruleus, una región cerebral que controla el riego sanguíneo en el cerebro. Existen estudios en humanos que relacionan bajos niveles de oxígeno en el cerebro como un posible causante del comienzo temprano de la enfermedad de Alzheimer (Zetterberg, Mortberg et al. 2011).[Antecedentes] La hipoxia es un estado fisiológico caracterizado por una bajada en la concentración de oxígeno en el tejido. Esta puede generarse por multitud de causas, como el infarto de miocardio, los accidentes cerebro-vasculares o el cáncer. Entre los principales factores que controlan la respuesta de las células a hipoxia está el factor HIF1¿, factor expresado de forma constitutiva pero degradado por el sistema ubiquitina-proteosoma tras su marcaje unas enzimas denominadas prolil-hidroxilasas (PHDs). Dicho marcaje y degradación es dependiente de la presencia de oxígeno por lo que al producirse una bajada en la concentración de éste, HIF1¿ se dirige al núcleo donde activará la transcripción de multitud de genes que garanticen la adaptación al ambiente hipóxico (Semenza 2012). Numerosas publicaciones han demostrado que las células derivadas de línea mieloide presentan ciertas diferencias en su respuesta a hipoxia si comparamos con el resto de tipos celulares. En el caso de los monocitos, precursores de macrófagos y microglía, se ha observado que no estabilizan el factor HIF1¿, por lo que deben poseer otros mecanismo de adaptación que garanticen la respuesta (Elbarghati, Murdoch et al. 2008; Fangradt, Hahne et al. 2012). En el caso de neutrófilos se ha observado que la hipoxia afecta a su capacidad de supervivencia, y por tanto a la respuesta inflamatoria (Mecklenburgh, Walmsley et al. 2002). En el caso de macrófagos artículos demuestran que la hipoxia disminuye la capacidad migratoria y quimiotáctica de éstos (Turner, Scotton et al. 1999; Grimshaw and Balkwill 2001). Ante el hecho de que en paralelo al desarrollo de la enfermedad de Alzheimer se genere un ambiente hipóxico en el cerebro, la capacidad de adaptación de la microglía a la hipoxia determinará su capacidad de respuesta a la enfermedad.[Hipótesis] Con el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer se genera un ambiente hipóxico en el cerebro. Dicho ambiente provocará cambios en la capacidad de respuesta de la microglía, y por tanto en el desarrollo de la enfermedad.[Objetivos] - Estudiar los cambios fenotípicos que produzca la hipoxia sobre la microglía. - Estudiar los mecanismos moleculares que subyacen a estos cambios. - En el caso de que la hipoxia tenga un efecto sobre la microglía, analizar como afectan estos al desarrollo de la enfermedad de Alzheimer.[Resultados y discusión] La hipoxia produce un descenso de la densidad de la microglía así como una depopulación de las placas de Aß en un modelo de EA: En esta tesis se muestra que animales con EA expuestos a hipoxia crónica presentan una alteración específica de la de la microglía, en su densidad total y más concretamente alrededor de las placas seniles, que no se observa en astrocitos. Este último descenso se da tanto en el número de células rodeando las placas de Aß como en la superficie de placa ocupada por proyecciones de microglía. La pérdida de la microglía alrededor de las placas podría dar lugar a un aumento de la extensión de la patología de Aß a través del parénquima cerebral adyacente. Para analizar si la afectación de la microglía tiene un efecto sobre la enfermedad se estimaron los oligómeros solubles de Aß fibrilar, observando un incremento en las fracciones de hipocampo extraídas de animales hipóxicos, lo que sugiere una reducción en la función de barrera de la microglía. Sin embargo, no puede aseverarse que el aumento de dichos oligómeros fibrilares se deba a un incremento de la liberación a partir de las placas, y que a su vez esto sea consecuencia de la ausencia de microglía. En este sentido, el análisis de los oligómeros solubles totales mediante el uso de anticuerpos específicos no mostró un incremento de estos en los animales hipóxicos. El hecho de que sólo aumenten los niveles de Aß fibrilar y no de otros oligómeros solubles podría deberse a un efecto de la hipoxia sobre la oligomerización del Aß, su solubilidad o sobre la capacidad fagocítica de la microglía.La hipoxia provoca una reducción de la proliferación y de la quimiotaxis de la microglía: El análisis realizado tanto en líneas celulares como cultivos primarios de microglía reveló una clara caída en la proliferación en condiciones de hipoxia, que mostró ser reversible y que puede reproducirse en normoxia mediante la adición del inhibidor de las prolil-hidroxilasas DMOG, sugiriendo la implicación de HIF o de las PHDs en su regulación. Así mismo, el análisis inmunohistoquímico de los cerebros de los ratones con EA avanzada reveló una clara reducción de la proliferación microglíal en los expuestos a hipoxia. Las células mieloides deben llevar a cabo su acción defensiva en ambientes hipóxicos donde combaten la infección, facilitan la inflamación, estimulan la inmunidad adaptativa o participan en funciones de reparación de tejidos (Lewis, Lee et al. 1999). Por otro lado, estas células están altamente adaptadas a la hipoxia debido a su metabolismo glicolítico y a un programa genético que les permite sobrevivir a bajos niveles de oxígeno (Cramer, Yamanishi et al. 2003; Murdoch and Lewis 2005; Walmsley, Print et al. 2005; Bosco, Puppo et al. 2008). Está bien descrito que los monocitos son atraídos a tejidos hipóxicos donde se diferencian a macrófagos. En este proceso, monocitos y macrófagos regulan genes relacionados con la migración y quedan atrapados en dichos ambientes hipóxicos (Turner, Scotton et al. 1999; Bosco, Puppo et al. 2008). A pesar de la importancia de la hipoxia en la progresión de la enfermedad de Alzheimer, ningún estudio previo analiza en control de la quimiotaxis de la microglía por la hipoxia. Los resultados presentados en esta tesis muestran un claro descenso en la quimiotaxis de la microglía hacia el Aß y el ATP al exponerla a condiciones de hipoxia, tanto en una línea celular como en cultivo primario. Este fenómeno también se reprodujo en normoxia en presencia de DMOG, lo que sugiere un papel de HIF o de las PHDs en la inhibición observada en hipoxia de la quimiotaxis, al igual que se observó en la proliferación. No se pudo analizar, sin embargo, el efecto de la hipoxia sobre la capacidad migratoria o quimiotáctica de la microglía in vivo, al realizarse dicha exposición dentro de una cámara sin un sistema de imagen acoplado.Se ha descrito que la microglía activa alrededor o asociada a las placas muere por apoptosis (Lassmann, Bancher et al. 1995; Yang, Sun et al. 1998). Bajo circunstancias no patogénicas, la microglía residente se mantendrá en su lugar y se preparará para realizar su función inmune normal. En los cerebros con EA, en condiciones normales, la microglía del parénquima adyacente prolifera y migra hacia las placas de Aß y recupera la barrera. Sin embargo, es posible especular que en cerebros que sufran hipoxia y Alzheimer, la muerte celular de la microglía alrededor de las placas en combinación con la reducción de la capacidad quimiotáctica y de la tasa proliferativa, de lugar a una despoblación o ausencia de estas células alrededor de las placas seniles. La clara reducción de la densidad microglial en el cerebro completo y en particular de la asociada a las placas de Aß en sólo 20 días de hipoxia podría ser indicativo de la existencia un proceso dinámico alrededor de estas. Para apoyar esta hipótesis, un estudio reciente ha demostrado que la microglía tiene una alta capacidad proliferativa, así como la existencia de precursores en el cerebro capaces de repoblarlo de manera completa en menos de una semana (Elmore, Najafi et al. 2014). Además, se ha descrito la existencia de marcadores mitóticos alrededor de placa en modelos de Alzheimer (Kamphuis, Mamber et al. 2012; Kamphuis, Orre et al. 2012). Sin embargo, la capacidad proliferativa de la microglía en los pacientes de Alzheimer se ha puesto en duda en un estudio reciente (Serrano-Pozo, Gomez-Isla et al. 2013). Por tanto, es necesario llevar a cabo análisis más profundos para extender las observaciones encontradas a modelos animales y a la enfermedad en humanos.La hipoxia sostenida no modifica el metabolismo de Aß: Diversos estudios han sugerido la modulación del procesamiento de Aß por hipoxia. No obstante, estos estudios in vivo se basaron en la exposición de los animales a ciclos de hipoxia reperfusión (Sun, He et al. 2006; Li, Hong et al. 2009) y aunque estos modelos eran interesantes, no se asemejan a patologías humanas que cursan con hipoxia sostenida, como la enfermedad obstructiva pulmonar crónica (COPD), enfermedades cardiovasculares, o situaciones en las que el flujo sanguíneo cerebral se reduce. Algunas de estas patologías humanas se han sugerido como importantes contribuidoras en la demencia en la enfermedad de Alzheimer (Dotti and De Strooper 2009). Es por esto que un modelo de hipoxia sostenida podría ser muy relevante de cara a clarificar si la hipoxia tiene un efecto sobre la regulación de la producción o degradación del péptido Aß. Los resultados presentados en esta tesis muestran que la reducción de los niveles de oxígeno no produce cambios en la expresión de los principales genes codificantes para enzimas involucradas en el metabolismo del Aß. El descenso de los niveles de oxígeno tampoco tuvo un efecto en los niveles y carga total del péptido Aß y del APP¿ soluble en los cerebros del modelo de enfermedad de Alzheimer. Sin embargo, el análisis de los cerebros de los ratones APP/PS1 hipóxicos si mostró cambios en la distribución de placas en la corteza, observándose un aumento del número de placas de pequeño tamaño, lo que podría ser indicativo de un aumento de placas de novo. Que este incremento esté relacionado de manera directa con el incremento de Aß fibrilar observado en la fracción soluble o con el descenso de la población microglial requiere de un estudio en más profundidad.La hipoxia acelera la patología de Alzheimer: Como se indicaba previamente, en los animales hipóxicos se observó un aumento del Aß fibrilar en la fracción soluble. En este sentido, se ha descrito una relación entre el aumento de Aß fibrilar soluble, la patología tau y la afectación cognitiva (Chabrier, Blurton-Jones et al. 2012), por lo que se analizó el daño neuronal en estos ratones, observando un aumento del número de neuritas distróficas alrededor de placa en corteza mediante marcaje P-Tau, así como del contenido en ubiquitina en el cerebro de los ratones expuestos a hipoxia, ambos marcadores de daño neuronal. Sin embargo, no se observaron diferencias en el número de neuritas distróficas alrededor de placa en el hipocampo, probablemente debido al hecho de que la patología Tau se encuentra muy avanzada a esta edad en el hipocampo de los animales usados para este estudio, así como tampoco se observó un descenso del número de neuronas. Sí se observó en cambio un descenso en los niveles de mRNA de Somatostatina y Neuropéptido Y, marcadores de dos poblaciones neuronales descritas como las primeras poblaciones afectadas en fases tardías de la neurodegeneración en este modelo animal (Ramos, Baglietto-Vargas et al. 2006).Acumulación de HIF1¿ en cerebros de pacientes de Alzheimer: En estudios previos se ha mostrado que la progresión de la enfermedad de Alzheimer da lugar a una reducción de los niveles de HIF1¿ y de sus dianas GLUT1 y GLUT3 (Liu, Liu et al. 2008). Sin embargo, el análisis de las muestras de pacientes mostró la acumulación de HIF1¿ en los estadíos iniciales de la enfermedad seguida de una caída repentina en los estadios V/VI. La razón principal para esta discrepancia podría ser la estratificación de los pacientes usada para cada estudio. Liu y colaboradores usaron muestras de pacientes en estados II/III como grupos control mientras que en el análisis realizado en esta tesis se presentan muestras estratificadas incluyendo de forma separada los grupos de estado II y III/IV, y usando como referencia para el análisis controles jóvenes. Otra diferencia entre ambos estudios es la región del cerebro analizada, mientras que Liu y colaboradores utilizaron la corteza, en esta tesis se utiliza el hipocampo. En este sentido, un estudio recientemente publicado coincide con los resultados presentados, aunque con un número menor de pacientes analizados. En dicha publicación los autores muestran que VEGF muestra un perfil de expresión similar en el cerebro de pacientes de Alzheimer al que se muestra aquí para HIF1¿ (Tang, Mao et al. 2013). Por otra parte, la acumulación de HIF1¿ no se encuentra regulada sólo por la hipoxia, sino también por estímulos inflamatorios. El hecho de que se observe una caída de HIF1¿ o de sus dianas (VEGF) en los grupos que se corresponden con estados avanzados de la enfermedad y por tanto de mayor estado inflamatorio (estados V/VI) sugiere de manera robusta que la expresión de HIF1¿ es neuronal y que la muerte celular asociada a estos estados podría dar lugar o tener un efecto sobre la reducción observada. El hecho de que en el cerebro de pacientes de la enfermedad de Alzheimer junto al proceso inflamatorio asociado a la patología se desarrolle un ambiente hipóxico, tal como sugiere el análisis de los niveles de HIF1¿ presentado, permite plantear que los resultados obtenidos y el modelo propuesto para el animal APP/PS1 podrían ser interesantes en el conocimiento de la patología humana. De este modo, podrían explicarse la comorbilidad observada entre patologías vasculares y enfermedad de Alzheimer en los estudios epidemiológicos realizados en pacientes con demencia, así como el mayor riesgo de desarrollar la EA en personas con problemas vasculares.Peer Reviewe

Anle138b modulates alpha-synuclein oligomerization and prevents motor decline and neurodegeneration in a mouse model of multiple system atrophy

BACKGROUND: MSA is a fatal neurodegenerative disease characterized by autonomic failure and severe motor impairment. Its main pathological hallmark is the accumulation of alpha-synuclein in oligodendrocytes, leading to glial and neuronal dysfunction and neurodegeneration. These features are recapitulated in the PLP-halphaSyn mouse model expressing human alpha-synuclein in oligodendrocytes. At present, there is no effective disease-modifying therapy. Previous experiments have shown that the aggregation inhibitor, anle138b, reduces neurodegeneration and behavioral deficits in mouse models of other proteinopathies. OBJECTIVES: To test the therapeutic potential of anle138b in a mouse model of MSA. METHODS: Two-month-old PLP-halphaSyn mice were fed over a period of 4 months with pellets containing anle138b at two different doses (0.6 and 2 g/kg) and compared to healthy controls and PLP-halphaSyn mice fed with placebo pellets. At the end of the treatment, behavioral and histological analyses were performed. RESULTS: We observed a reversal of motor function to healthy control levels when PLP-halphaSyn mice were treated with both doses of anle138b. Histological and molecular analyses showed a significant reduction in alpha-synuclein oligomers and glial cytoplasmic inclusions in animals fed with anle138b compared to nontreated mice. These animals also present preservation of dopaminergic neurons and reduction in microglial activation in SN correlating with the alpha-synuclein reduction observed. CONCLUSIONS: Anle138b reduces alpha-synuclein accumulation in PLP-halphaSyn mice, leading to neuroprotection, reduction of microglial activation, and preservation of motor function supporting the use of anle138b in a future clinical trial for MSA. (c) 2018 The Authors. Movement Disorders published by Wiley Periodicals, Inc. on behalf of International Parkinson and Movement Disorder Society

Role of prolyl-hydroxilase 3 in the progression of Alzheimer's disease

Póster presentado en Hypoxia: From Basic Mechanisms to Therapeutics, celebrado en Dublín del 12 al 15 de mayo de 2015.Alzheimer's disease (AD) is a chronic neurodegenerative disorder characterized by a progressive loss of cognitive performance. Recent genetic work has revealed a prominent role of innate immunity in the disease. The immune system of the brain is constituted by microglia, which derive from primitive macrophages of the yolk sac and have essential functions in the development, maintenance and protection of this organ. These cells are also responsible of neuroinflammation through the production and release of different cytokines and other pro-inflammatory molecules. The control of the HIF/PHD pathway over innate immune cells has been studied in the last years. In particular, prolyl-hydroxilase 3 (PHD3) expression identifies pro-inflammatory macrophages both in vivo and in vitro and the role of PHD3 in sepsis and immune-mediated inflammatory diseases is being described. However, there is little knowledge about the contribution of PHDs to microglia function and the consequences of the alteration of the HIF/PHD pathway in the pathology of AD. In particular, here we focus in AD models that present accumulated HIF1¿ in the brain and a strong expression of PHD3 in microglial cells. We show histological, biochemical and behavioral data of AD mice in the absence of PHD3 and discuss the implications in the progression of AD and their possible therapeutic implications.Peer Reviewe

The molecular tweezer CLR01 reduces aggregated, pathologic, and seeding-competent α-synuclein in experimental multiple system atrophy.

Multiple system atrophy (MSA) is a fatal, adult-onset neurodegenerative disorder that has no cure and very limited treatment options. MSA is characterized by deposition of fibrillar α-synuclein (α-syn) in glial cytoplasmic inclusions in oligodendrocytes. Similar to other synucleinopathies, α-syn self-assembly is thought to be a key pathologic event and a prominent target for disease modification in MSA. Molecular tweezers are broad-spectrum nanochaperones that prevent formation of toxic protein assemblies and enhance their clearance. The current lead compound, CLR01, has been shown to inhibit α-syn aggregation but has not yet been tested in the context of MSA. To fill this gap, here, we conducted a proof-of-concept study to assess the efficacy of CLR01 in remodeling MSA-like α-syn pathology in the PLP-α-syn mouse model of MSA. Six-month-old mice received intracerebroventricular CLR01 (0.3 or 1 mg/kg per day) or vehicle for 32 days. Open-field test revealed a significant, dose-dependent amelioration of an anxiety-like phenotype. Subsequently, immunohistochemical and biochemical analyses showed dose-dependent reduction of pathological and seeding-competent forms of α-syn, which correlated with the behavioral phenotype. CLR01 treatment also promoted dopaminergic neuron survival in the substantia nigra. To our knowledge, this is the first demonstration of an agent that reduces formation of putative high-molecular-weight oligomers and seeding-competent α-syn in a mouse model of MSA, supporting the view that these species are key to the neurodegenerative process and its cell-to-cell progression in MSA. Our study suggests that CLR01 is an attractive therapeutic candidate for disease modification in MSA and related synucleinopathies, supporting further preclinical development

The molecular tweezer CLR01 reduces aggregated, pathologic, and seeding-competent α-synuclein in experimental multiple system atrophy.

Multiple system atrophy (MSA) is a fatal, adult-onset neurodegenerative disorder that has no cure and very limited treatment options. MSA is characterized by deposition of fibrillar α-synuclein (α-syn) in glial cytoplasmic inclusions in oligodendrocytes. Similar to other synucleinopathies, α-syn self-assembly is thought to be a key pathologic event and a prominent target for disease modification in MSA. Molecular tweezers are broad-spectrum nanochaperones that prevent formation of toxic protein assemblies and enhance their clearance. The current lead compound, CLR01, has been shown to inhibit α-syn aggregation but has not yet been tested in the context of MSA. To fill this gap, here, we conducted a proof-of-concept study to assess the efficacy of CLR01 in remodeling MSA-like α-syn pathology in the PLP-α-syn mouse model of MSA. Six-month-old mice received intracerebroventricular CLR01 (0.3 or 1 mg/kg per day) or vehicle for 32 days. Open-field test revealed a significant, dose-dependent amelioration of an anxiety-like phenotype. Subsequently, immunohistochemical and biochemical analyses showed dose-dependent reduction of pathological and seeding-competent forms of α-syn, which correlated with the behavioral phenotype. CLR01 treatment also promoted dopaminergic neuron survival in the substantia nigra. To our knowledge, this is the first demonstration of an agent that reduces formation of putative high-molecular-weight oligomers and seeding-competent α-syn in a mouse model of MSA, supporting the view that these species are key to the neurodegenerative process and its cell-to-cell progression in MSA. Our study suggests that CLR01 is an attractive therapeutic candidate for disease modification in MSA and related synucleinopathies, supporting further preclinical development

The molecular tweezer CLR01 reduces aggregated, pathologic, and seeding-competent α-synuclein in experimental multiple system atrophy.

Multiple system atrophy (MSA) is a fatal, adult-onset neurodegenerative disorder that has no cure and very limited treatment options. MSA is characterized by deposition of fibrillar α-synuclein (α-syn) in glial cytoplasmic inclusions in oligodendrocytes. Similar to other synucleinopathies, α-syn self-assembly is thought to be a key pathologic event and a prominent target for disease modification in MSA. Molecular tweezers are broad-spectrum nanochaperones that prevent formation of toxic protein assemblies and enhance their clearance. The current lead compound, CLR01, has been shown to inhibit α-syn aggregation but has not yet been tested in the context of MSA. To fill this gap, here, we conducted a proof-of-concept study to assess the efficacy of CLR01 in remodeling MSA-like α-syn pathology in the PLP-α-syn mouse model of MSA. Six-month-old mice received intracerebroventricular CLR01 (0.3 or 1 mg/kg per day) or vehicle for 32 days. Open-field test revealed a significant, dose-dependent amelioration of an anxiety-like phenotype. Subsequently, immunohistochemical and biochemical analyses showed dose-dependent reduction of pathological and seeding-competent forms of α-syn, which correlated with the behavioral phenotype. CLR01 treatment also promoted dopaminergic neuron survival in the substantia nigra. To our knowledge, this is the first demonstration of an agent that reduces formation of putative high-molecular-weight oligomers and seeding-competent α-syn in a mouse model of MSA, supporting the view that these species are key to the neurodegenerative process and its cell-to-cell progression in MSA. Our study suggests that CLR01 is an attractive therapeutic candidate for disease modification in MSA and related synucleinopathies, supporting further preclinical development