Alzheimer's Disease and Anesthesia

Cognitive disorders such as postoperative cognitive dysfunction, confusion, and delirium, are common following anesthesia in the elderly, with symptoms persisting for months or years in some patients. Alzheimer's disease (AD) patients appear to be particularly at risk of cognitive deterioration following anesthesia, and some studies suggest that exposure to anesthetics may increase the risk of AD. Here, we review the literature linking anesthesia to AD, with a focus on the biochemical consequences of anesthetic exposure on AD pathogenic pathways

Spinal Inhibition of GABAB Receptors by the Extracellular Matrix Protein Fibulin-2 in Neuropathic Rats

In the central nervous system, the inhibitory GABAB receptor is the archetype of heterodimeric G protein-coupled receptors (GPCRs). Receptor interaction with partner proteins has emerged as a novel mechanism to alter GPCR signaling in pathophysiological conditions. We propose here that GABAB activity is inhibited through the specific binding of fibulin-2, an extracellular matrix protein, to the B1a subunit in a rat model of neuropathic pain. We demonstrate that fibulin-2 hampers GABAB activation, presumably through decreasing agonist-induced conformational changes. Fibulin-2 regulates the GABAB-mediated presynaptic inhibition of neurotransmitter release and weakens the GABAB-mediated inhibitory effect in neuronal cell culture. In the dorsal spinal cord of neuropathic rats, fibulin-2 is overexpressed and colocalized with B1a. Fibulin-2 may thus interact with presynaptic GABAB receptors, including those on nociceptive afferents. By applying anti-fibulin-2 siRNAin vivo, we enhanced the antinociceptive effect of intrathecal baclofen in neuropathic rats, thus demonstrating that fibulin-2 limits the action of GABAB agonistsin vivo. Taken together, our data provide an example of an endogenous regulation of GABAB receptor by extracellular matrix proteins and demonstrate its functional impact on pathophysiological processes of pain sensitization.This work was funded by the ANR ImNet (ANR-07-NEURO015-01). Imaging was performed on the Bordeaux Imaging Center, member of the FranceBioImaging national infrastructure (ANR-10-INBS-04)

Propofol Directly Increases Tau Phosphorylation

In Alzheimer's disease (AD) and other tauopathies, the microtubule-associated protein tau can undergo aberrant hyperphosphorylation potentially leading to the development of neurofibrillary pathology. Anesthetics have been previously shown to induce tau hyperphosphorylation through a mechanism involving hypothermia-induced inhibition of protein phosphatase 2A (PP2A) activity. However, the effects of propofol, a common clinically used intravenous anesthetic, on tau phosphorylation under normothermic conditions are unknown. We investigated the effects of a general anesthetic dose of propofol on levels of phosphorylated tau in the mouse hippocampus and cortex under normothermic conditions. Thirty min following the administration of propofol 250 mg/kg i.p., significant increases in tau phosphorylation were observed at the AT8, CP13, and PHF-1 phosphoepitopes in the hippocampus, as well as at AT8, PHF-1, MC6, pS262, and pS422 epitopes in the cortex. However, we did not detect somatodendritic relocalization of tau. In both brain regions, tau hyperphosphorylation persisted at the AT8 epitope 2 h following propofol, although the sedative effects of the drug were no longer evident at this time point. By 6 h following propofol, levels of phosphorylated tau at AT8 returned to control levels. An initial decrease in the activity and expression of PP2A were observed, suggesting that PP2A inhibition is at least partly responsible for the hyperphosphorylation of tau at multiple sites following 30 min of propofol exposure. We also examined tau phosphorylation in SH-SY5Y cells transfected to overexpress human tau. A 1 h exposure to a clinically relevant concentration of propofol in vitro was also associated with tau hyperphosphorylation. These findings suggest that propofol increases tau phosphorylation both in vivo and in vitro under normothermic conditions, and further studies are warranted to determine the impact of this anesthetic on the acceleration of neurofibrillary pathology

Régulation des sous-types d’hétérodimères du récepteur GABAB dans la moelle épinière en conditions de douleurs neuropathiques : rôle des protéines partenaires

Dans le système nerveux central, le récepteur inhibiteur GABAB est un archétype des RCPGs hétérodimériques. Il est composé en effet de deux sous-unités, la sous-unité GABAB1 (B1a ou B1b) qui lie l’agoniste et la sous-unité GABAB2 couplée aux protéines G. L’activation de ce récepteur a un effet antinociceptif bien établi concernant les douleurs aiguës mais son effet reste cependant très limité en cas de douleurs neuropathiques. Notre hypothèse est que son activation et sa signalisation peuvent être altérées par des protéines partenaires, aboutissant à des processus de désinhibition dans la moelle épinière en conditions de neuropathie. Nos résultats mettent en évidence le rôle de deux protéines partenaires qui sont surexprimées en conditions douloureuses et qui diminuent l’activation du récepteur GABAB via deux mécanismes différents. D’un part, la protéine cytosolique 14-3-3? induit la dissociation de l’hétérodimère B1b/B2. Cette action a lieu principalement dans les compartiments post-synaptiques. D’autre part, la fibuline-2, protéine de la matrice extracellulaire diminue l’activation de l’hétérodimère B1a/B2. Il s’agit cette fois préférentiellement d’une action dans les compartiments pré-synaptiques. Des stratégies anti-sens (siRNA anti-14-3-3? ou anti-fibuline-2) ou des peptides de compétition sélectifs de l’interaction B1b/14-3-3? permettent de potentialiser les effets antinociceptifs d’un agoniste du récepteur sur un modèle animal de neuropathie. L’ensemble de ces résultats suggèrent que l’état d’oligomérisation des RCPGs peut être modulé in vivo par des protéines partenaires endogènes impliquées dans le développement ou le maintien d’états pathologiques de sensibilisation à la douleur.In the central nervous system, the inhibitory GABAB receptor is an obligate heterodimeric GPCR that requires the association between GABAB1 (B1a or B1b) and GABAB2 subunits. The heterodimeric GABAB receptor activation has a well-known antinociceptive action in acute pain but its effect appears limited in pathological states. Our hypothesis is that the GABAB activation and signaling could be altered by partner proteins, thus resulting in desinhibition processes in the spinal cord. In the present study, we investigated the role of two partner proteins overexpressed in neuropathic states which decrease GABAB activation through two different mechanisms. On the one hand, the cytosolic 14-3-3? protein induces the dissociation of the heterodimer B1b/B2. This effect occurs in post-synaptic compartments. On the other hand, fibulin-2, an extracellular matrix protein, which decreases the activation of the heterodimer B1a/B2 localized preferentially in presynaptic compartments. Anti-sens strategies (anti-14-3-3? or anti-fibulin-2 siRNA) or competing peptides specific of 14-3-3?/B1b interaction, potentiate the antinociceptive effects of GABAB agonist in an animal model of neuropathic pain. Taken together, our data suggest that GPCR oligomeric state can be modulated in vivo by endogenous partners proteins that are involved in the development and the maintenance of pain sensitization

Régulation des sous-types d’hétérodimères du récepteur GABAB dans la moelle épinière en conditions de douleurs neuropathiques : rôle des protéines partenaires

Dans le système nerveux central, le récepteur inhibiteur GABAB est un archétype des RCPGs hétérodimériques. Il est composé en effet de deux sous-unités, la sous-unité GABAB1 (B1a ou B1b) qui lie l’agoniste et la sous-unité GABAB2 couplée aux protéines G. L’activation de ce récepteur a un effet antinociceptif bien établi concernant les douleurs aiguës mais son effet reste cependant très limité en cas de douleurs neuropathiques. Notre hypothèse est que son activation et sa signalisation peuvent être altérées par des protéines partenaires, aboutissant à des processus de désinhibition dans la moelle épinière en conditions de neuropathie. Nos résultats mettent en évidence le rôle de deux protéines partenaires qui sont surexprimées en conditions douloureuses et qui diminuent l’activation du récepteur GABAB via deux mécanismes différents. D’un part, la protéine cytosolique 14-3-3? induit la dissociation de l’hétérodimère B1b/B2. Cette action a lieu principalement dans les compartiments post-synaptiques. D’autre part, la fibuline-2, protéine de la matrice extracellulaire diminue l’activation de l’hétérodimère B1a/B2. Il s’agit cette fois préférentiellement d’une action dans les compartiments pré-synaptiques. Des stratégies anti-sens (siRNA anti-14-3-3? ou anti-fibuline-2) ou des peptides de compétition sélectifs de l’interaction B1b/14-3-3? permettent de potentialiser les effets antinociceptifs d’un agoniste du récepteur sur un modèle animal de neuropathie. L’ensemble de ces résultats suggèrent que l’état d’oligomérisation des RCPGs peut être modulé in vivo par des protéines partenaires endogènes impliquées dans le développement ou le maintien d’états pathologiques de sensibilisation à la douleur.In the central nervous system, the inhibitory GABAB receptor is an obligate heterodimeric GPCR that requires the association between GABAB1 (B1a or B1b) and GABAB2 subunits. The heterodimeric GABAB receptor activation has a well-known antinociceptive action in acute pain but its effect appears limited in pathological states. Our hypothesis is that the GABAB activation and signaling could be altered by partner proteins, thus resulting in desinhibition processes in the spinal cord. In the present study, we investigated the role of two partner proteins overexpressed in neuropathic states which decrease GABAB activation through two different mechanisms. On the one hand, the cytosolic 14-3-3? protein induces the dissociation of the heterodimer B1b/B2. This effect occurs in post-synaptic compartments. On the other hand, fibulin-2, an extracellular matrix protein, which decreases the activation of the heterodimer B1a/B2 localized preferentially in presynaptic compartments. Anti-sens strategies (anti-14-3-3? or anti-fibulin-2 siRNA) or competing peptides specific of 14-3-3?/B1b interaction, potentiate the antinociceptive effects of GABAB agonist in an animal model of neuropathic pain. Taken together, our data suggest that GPCR oligomeric state can be modulated in vivo by endogenous partners proteins that are involved in the development and the maintenance of pain sensitization

Régulation des sous-types d'hétérodimères du récepteur GABAB dans la moelle épinière en conditions de douleurs neuropathiques (rôle des protéines partenaires)

Dans le système nerveux central, le récepteur inhibiteur GABAB est un archétype des RCPGs hétérodimériques. Il est composé en effet de deux sous-unités, la sous-unité GABAB1 (B1a ou B1b) qui lie l agoniste et la sous-unité GABAB2 couplée aux protéines G. L activation de ce récepteur a un effet antinociceptif bien établi concernant les douleurs aiguës mais son effet reste cependant très limité en cas de douleurs neuropathiques. Notre hypothèse est que son activation et sa signalisation peuvent être altérées par des protéines partenaires, aboutissant à des processus de désinhibition dans la moelle épinière en conditions de neuropathie. Nos résultats mettent en évidence le rôle de deux protéines partenaires qui sont surexprimées en conditions douloureuses et qui diminuent l activation du récepteur GABAB via deux mécanismes différents. D un part, la protéine cytosolique 14-3-3? induit la dissociation de l hétérodimère B1b/B2. Cette action a lieu principalement dans les compartiments post-synaptiques. D autre part, la fibuline-2, protéine de la matrice extracellulaire diminue l activation de l hétérodimère B1a/B2. Il s agit cette fois préférentiellement d une action dans les compartiments pré-synaptiques. Des stratégies anti-sens (siRNA anti-14-3-3? ou anti-fibuline-2) ou des peptides de compétition sélectifs de l interaction B1b/14-3-3? permettent de potentialiser les effets antinociceptifs d un agoniste du récepteur sur un modèle animal de neuropathie. L ensemble de ces résultats suggèrent que l état d oligomérisation des RCPGs peut être modulé in vivo par des protéines partenaires endogènes impliquées dans le développement ou le maintien d états pathologiques de sensibilisation à la douleur.In the central nervous system, the inhibitory GABAB receptor is an obligate heterodimeric GPCR that requires the association between GABAB1 (B1a or B1b) and GABAB2 subunits. The heterodimeric GABAB receptor activation has a well-known antinociceptive action in acute pain but its effect appears limited in pathological states. Our hypothesis is that the GABAB activation and signaling could be altered by partner proteins, thus resulting in desinhibition processes in the spinal cord. In the present study, we investigated the role of two partner proteins overexpressed in neuropathic states which decrease GABAB activation through two different mechanisms. On the one hand, the cytosolic 14-3-3? protein induces the dissociation of the heterodimer B1b/B2. This effect occurs in post-synaptic compartments. On the other hand, fibulin-2, an extracellular matrix protein, which decreases the activation of the heterodimer B1a/B2 localized preferentially in presynaptic compartments. Anti-sens strategies (anti-14-3-3? or anti-fibulin-2 siRNA) or competing peptides specific of 14-3-3?/B1b interaction, potentiate the antinociceptive effects of GABAB agonist in an animal model of neuropathic pain. Taken together, our data suggest that GPCR oligomeric state can be modulated in vivo by endogenous partners proteins that are involved in the development and the maintenance of pain sensitization.BORDEAUX2-Bib. électronique (335229905) / SudocSudocFranceF

Tau phosphorylation in mouse hippocampal tissue 0.5 h and 2 h (<i>A</i>), or 0.5 h and 6 h (<i>B</i>) following the administration of propofol under normothermic conditions.

<p>Hippocampal protein extracts were separated by SDS-PAGE and levels of tau phosphorylation were determined using antibodies directed at the AT8 (<i>A1, B1</i>), PHF-1 (A2, <i>B2</i>), and CP13 (<i>A3, B3</i>) phosphoepitopes, or Total Tau (<i>A4, B4</i>). Relative immunoreactive band intensities are expressed as a percent of control (Ctl; intralipid) and are displayed for each phosphoepitope and total tau. For each condition, 1 representative datum is displayed with Ctl (n = 4), 0.5 h (n = 5), 2 h (n = 5), or 6 h (n = 5). Data are expressed as mean ± SD. *, ** and *** denote <i>P</i><0.05, <i>P</i><0.01 and <i>P</i><0.001 vs. ctl, respectively; ANOVA with Newman-Keuls <i>post hoc</i> test.</p