Deregulation of calcium homeostasis mediates secreted aesynuclein - induced neurotoxicity

α-Synuclein (AS) plays a crucial role in Parkinson's disease pathogenesis. AS is normally secreted from neuronal cells and can thus exert paracrine effects. We have previously demonstrated that naturally secreted AS species, derived from SH-SY5Y cells inducibly overexpressing human wild type AS, can be toxic to recipient neuronal cells. In the current study, we show that application of secreted AS alters membrane fluidity and increases calcium (Ca2+) entry. This influx is reduced on pharmacological inhibition of voltage-operated Ca2+ channels. Although no change in free cytosolic Ca2+ levels is observed, a significantly increased mitochondrial Ca2+ sequestration is found in recipient cells. Application of voltage-operated Ca2+ channel blockers or Ca2+ chelators abolishes AS-mediated toxicity. AS-treated cells exhibit increased calpain activation, and calpain inhibition greatly alleviates the observed toxicity. Collectively, our data suggest that secreted AS exerts toxicity through engagement, at least in part, of the Ca2+ homeostatic machinery. Therefore, manipulating Ca2+ signaling pathways might represent a potential therapeutic strategy for Parkinson's disease

Effects of secreted a-synuclein on neuronal homeostasis: correlation with Parkinson’s disease

The aim of the current study was the investigation of potential molecular mechanisms which underlie Parkinson’s disease pathogenesis. Parkinson’s disease is an age-related neurodegenerative disorder. It is characterized by the loss of a specific subtype of neurons, which reside in the substantia nigra pars compacta and project in the striatum. These neurons produce dopamine, a chemical substance that regulates motor function. Consequently, the dopaminergic neuronal loss is responsible for the motor dysfunction, the most prominent clinical feature of the disease.α-synuclein is as small protein, localized primarily in neurons. Although its physiological role remains unclear, it is widely known that it is the first protein to be both biochemically and genetically linked to Parkinson’s disease pathogenesis. According to relatively recent findings, α-synuclein can be found in the extracellular space, therefore the possibility for a paracrine mode of action exists.In order to decipher possible mechanisms via which extracellular α-synuclein elicits its pathogenic functions, we created a human cell-line, in which human wild type α-synuclein is expressed in high levels. We found that α-synuclein can be physiologically secreted in the culture medium of the overexpressing cells, via an unconventional secretory pathway, which depends on intracellular calcium and partly relies on a specific type of externalized vesicles, termed exosomes. Importantly, we showed that secreted forms of α-synuclein cause degeneration of neuronal cells, via a pathway that does not include internalization of the protein. Therefore, we sought to investigate a potential interaction of the secreted α-synuclein with the plasma membrane of the recipient cells, as an alternative neurotoxic mechanism. According to our results, the presence of secreted α-synuclein results in increased plasma membrane fluidity and augmented calcium entry. Moreover, we observed preferential sequestration of the excessive calcium in the mitochondria, which are key regulators of cellular metabolism and maintenance. It should be noted that the described events precede α-synuclein-induced neurodegeneration. At a later time point, which corresponds to the peak of α-synuclein-evoked neuronal death, we found a significant increase of calpain activity. Calpains are calcium-dependent proteases, which upon their activation can trigger downstream, death cascades. Lastly, by the use of specific chemical compounds, which either block calcium entry or chelate intracellular or extracellular calcium, we were able to spare cells from secreted α-synuclein adverse effects.Collectively our data reveal an etiological link between secreted α-synuclein-induced neurotoxicity and deregulation of calcium homeostatic machinery. Although these are preliminary data and further investigation is needed, one could argue that manipulation of calcium signaling cascades could represent a potential therapeutic target for Parkinson’s disease and related neyrodegenerative disorders.Στόχος της παρούσας εργασίας ήταν η διερεύνηση πιθανών μοριακών μηχανισμών που συντελούν στην παθογένεια της νόσου του Parkinson. Η νόσος του Parkinson είναι μία νευροεκφυλιστική ασθένεια, στενά συνδεδεμένη με το γήρας. Χαρακτηρίζεται από τον προοδευτικό εκφυλισμό συγκεκριμένων νευρώνων που εδράζονται στη μέλαινα ουσία του εγκεφάλου και απολήγουν στο ραβδωτό σώμα. Οι συγκεκριμένοι νευρώνες παράγουν το νευροδιαβιβαστή ντοπαμίνη, μία χημική ουσία η οποία, μεταξύ άλλων, ρυθμίζει και τη λειτουργία της κίνησης. Κατά συνέπεια, ο θάνατος των ντοπαμινεργικών νευρώνων, σχετίζεται άμεσα με τις κινητικές δυσλειτουργίες, που αποτελούν τον κυρίαρχο φαινότυπο των ασθενών με νόσο του Parkinson.Η α-συνουκλεΐνη, είναι μία μικρή πρωτεΐνη με κυρίαρχο εντοπισμό στα νευρικά κύτταρα. Παρότι ο φυσιολογικός της ρόλος παραμένει ακόμη προς διερεύνηση, είναι γνωστό ότι αποτελεί την πρώτη πρωτεΐνη που σχετίστηκε βιοχημικά και γενετικά με τη νόσο του Parkinson. Σχετικά πρόσφατα δεδομένα πιστοποίησαν την παρουσία της α-συνουκλεΐνης στον εξωκυττάριο χώρο, δίνοντας μία νέα διάσταση στις πιθανές δράσεις της.Προκειμένου να εξετάσουμε πιθανούς μηχανισμούς μέσω των οποίων η α-συνουκλεΐνη συμβάλλει στο νευροεκφυλισμό, δημιουργήσαμε μία ανθρώπινη κυτταρική σειρά, στην οποία η φυσικού τύπου ανθρώπινη α-συνουκλεΐνη, εκφράζεται σε υψηλά επίπεδα. Παρατηρήσαμε, ότι η συγκεκριμένη πρωτεΐνη εκκρίνεται φυσιολογικά στο θρεπτικό μέσο των κυττάρων και μάλιστα, μέσω ενός μη κλασικού μηχανισμού έκκρισης, ο οποίος εξαρτάται από το ενδοκυττάριο ασβέστιο και, εν μέρει, περιλαμβάνει τη σύνδεσή της με μία κατηγορία κυστιδίων, που ονομάζονται εξωσώματα. Σημειωτέον, δείξαμε ότι οι εκκρινόμενες μορφές της α-συνουκλεΐνης προκαλούν εκφυλισμό σε νευρικά κύτταρα, χωρίς, ωστόσο, να ενδοκυτταρώνονται από αυτά. Έτσι, εξετάσαμε ως εναλλακτικό μηχανισμό νευροτοξικής δράσης της α-συνουκλεΐνης, την επίδρασή της στο επίπεδο της κυτταρικής μεμβράνης των κυττάρων-δεκτών. Σύμφωνα με τα αποτελέσματά μας, η παρουσία της α-συνουκλεΐνης αυξάνει τη ρευστότητα της πλασματικής μεμβράνης των κυττάρων-δεκτών, η οποία συνοδεύεται από παράλληλη αύξηση της εισροής των ιόντων ασβεστίου. Επιπλέον, παρατηρήσαμε συσσώρευση του πλεονάζοντος ασβεστίου στα μιτοχόνδρια, οργανίδια σημαντικά για το μεταβολισμό και την επιβίωση των κυττάρων. Να σημειωθεί ότι οι παραπάνω διαταραχές συμβαίνουν αρκετά νωρίς, πριν τα σημάδια του κυτταρικού θανάτου γίνουν εμφανή. Σε μεταγενέστερο χρονικό διάστημα, το οποίο συμπίπτει με την κορύφωση του εκφυλισμού, διαπιστώθηκε σημαντική αύξηση της ενεργοποίησης των καλπαϊνών, πρωτεασών, οι οποίες εξαρτώνται από το ενδοκυττάριο ασβέστιο και πυροδοτούν καταρροϊκά μονοπάτια θανάτου. Τέλος, με τη χρήση ειδικών φαρμακολογικών παραγόντων, που είτε παρεμποδίζουν την είσοδο του ασβεστίου στα κύτταρα είτε δεσμεύουν το εξωκυττάριο ή το ενδοκυττάριο ασβέστιο, μπορέσαμε να μειώσουμε την τοξική επίδραση της εκκρινόμενης α-συνουκλεΐνης.Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης, αποκαλύπτουν την ύπαρξη μίας αιτιολογικής σχέσης, μεταξύ της απορρύθμισης της ομοιόστασης των ιόντων ασβεστίου και της νευροτοξικής δράσης της α-συνουκλεΐνης. Κλείνοντας, τα παραπάνω ευρήματα, αν και πρωταρχικά, αναδεικνύουν τη ρύθμιση των σηματοδοτικών μονοπατιών του ασβεστίου, ως ένα πιθανό θεραπευτικό στόχο για τη νόσο του Parkinson, καθώς και συναφείς νευροεκφυλιστικές νόσους

Τουρισμός και Τοπική Ανάπτυξη, περίπτωση μελέτης : Δήμος Ικαρίας

Με την μελέτη του εν λόγω θέματος επιχειρείται η ανάλυση της έννοιας του τουρισμού σαν παγκόσμιο φαινόμενο, η προέλευσή του, η ανάπτυξη και το μέλλον του. Αναφέρονται συνοπτικά στοιχεία και μεγέθη των τελευταίων χρόνων που αφορούν στα έσοδα της ελληνικής οικονομίας από τον τουρισμό. Γίνεται αναφορά στις διακρίσεις του τουρισμού και στην παγκόσμια τάση που παρατηρείται σήμερα ο τουρισμός να είναι περισσότερο φιλικός ως προς τον άνθρωπο και ως προς το φυσικό περιβάλλον. Καθώς οι σύγχρονες κοινωνίες επιστρέφουν σε βασικές αξίες, γίνονται πιο ευαίσθητες, για παράδειγμα, σε κοινωνικά και περιβαλλοντικά θέματα, ιδιαίτερα ως απάντηση στα ολοένα αυξανόμενα παγκόσμια προβλήματα. Καταγράφονται τα είδη του εναλλακτικού τουρισμού και εξετάζεται η συμβολή τους στην ανάπτυξη των τοπικών κοινοτήτων. Εξετάζεται η στενή σχέση του τουρισμού με την έννοια της ανάπτυξης γενικότερα σε εθνικό επίπεδο και ειδικότερα σε περιφερειακό επίπεδο. Εξετάζεται η ολοκληρωμένη τοπική ανάπτυξη, η οποία αποτελεί τη σύγχρονη αντίληψη της ανθρωποκεντρικής θεώρησης της ανάπτυξης και ως τέτοια στηρίζεται από όλο το σύγχρονο προοδευτικό κόσμο. Γίνεται αναφορά στη βιώσιμη αειφόρο ανάπτυξη η όποια ορίζεται ως η ανάπτυξη η οποία καλύπτει τις ανάγκες του παρόντος χωρίς να διακυβεύεται η ικανότητα των μελλοντικών γενεών να καλύψουν τις δικές τους ανάγκες. Στη συνέχεια πραγματεύεται το δίπολο τουρισμού - τοπικής ανάπτυξης εστιάζοντας σε τοπικό επίπεδο αναλύοντας τη μελέτη περίπτωσης (Δήμος Ικαρίας). Παρουσιάζονται στοιχεία από το ΠΕΠ Βορείου Αιγαίου 2014-2020 με αναφορές στην παρούσα κατάσταση και βασικά χαρακτηριστικά της ακριτικής Περιφέρειας. Αναζητούνται μέσα από την παρουσίαση των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών αυτού του νησιού του Αιγαίου πελάγους (Αρχιπελάγους κατά τον Οδυσσέα Ελύτη), οι πλέον κατάλληλες μορφές εναλλακτικού τουρισμού που θα μπορούσαν να συμβάλλουν στην τοπική ανάπτυξη με ορθή διαχείριση του περιβάλλοντος, εξασφαλίζοντας επενδύσεις με αειφόρα χαρακτηριστικά ως προς τους φυσικούς πόρους και κίνητρα παραμονής του νέου παραγωγικού ανθρώπινου δυναμικού στον τόπο. (Όπως: ιαματικός τουρισμός, οικοτουρισμός, αγροτουρισμός, διατήρηση και ανάδειξη παραδοσιακού τρόπου ζωής, ενίσχυση γαστρονομικού τουρισμού, διασύνδεση της τοπικής παραγωγής με την αγροτουριστική κατανάλωση μέσω ανάδειξης τοπικών συμφώνων ποιότητας, καθιέρωση τοπικών δικτύων και διαδρομών πολυθεματικού χαρακτήρα, συντήρηση και επέκταση πιστοποιημένων μονοπατιών σύμφωνα με προδιαγραφές Ε.Ε.) Τέλος δίνεται μια συγκριτική παρουσίαση στοιχείων με τρέχοντα  δεδομένα των τελευταίων χρόνων και μέσω αυτών επιχειρείται μια απόπειρα εξαγωγής σχετικών συμπερασμάτων.Through the exploration of this subject an attempt is made to analyze the concept of tourism as a global phenomenon, its origin, its development and its future. Summary data and figures of recent years, concerning the revenues of the Greek economy from tourism, are reported. Reference is made to the types of tourism and the global trend observed today for tourism that is friendlier to both humans and the natural environment. As modern societies go back to fundamental values, they are becoming more sensitive, for example, to social and environmental issues, particularly as a response to the ever-increasing global problems. The types of alternative tourism are recorded, and their contribution to the growth of local communities is explored. The close relationship between tourism and the concept of growth in general is explored at national level, and at a more specific regional level. The idea of integrated local growth is also considered, which reflects the modern perception of a human-centered approach to growth, and as such is supported by the entire modern progressive world. Reference is made to sustainable growth, which is defined as the kind of growth that meets the needs of the present, without jeopardizing the ability of future generations to meet their own needs. The issue of balance between tourism and local growth is also addressed, focusing on the local level by analyzing the case study (Municipality of Ikaria). Information is presented from the Northern Aegean 2014-2010 Regional Operational Programme with references to the current situation and the main characteristics of this border region. Through the presentation of the specific characteristics of this island of the Aegean Sea (or Archipelago, according to the Greek poet, Odysseas Elytis), the most suitable forms of alternative tourism are investigated, which could contribute to local growth through the sound management of the environment, by ensuring investments with sustainable characteristics in terms of natural resources and by providing incentives to the young productive human workforce to remain on the island. (Such types include: Spa tourism, ecotourism, agrotourism, preservation and promotion of the traditional way of life, support of gastronomic tourism, linking the local production with agrotourism consumption by promoting local quality pacts, establishment of local networks and routes of a multi-thematic nature, maintenance and expansion of certified trails according to EU specifications). Finally, a comparative presentation of information is provided with current data of recent years, attempting to draw relevant conclusions through them

Assessment of cerebrospinal fluid α-synuclein as a potential biomarker in Parkinson’s disease and synucleinopathies

The discovery of diagnostic and prognostic biomarkers for neurodegenerative diseases represents an unmet clinical challenge. For example, the diagnosis of Parkinson’s disease (PD) relies mainly on the presence of clinical symptoms. Therefore, the identification and use of novel PD biomarkers would allow the application of disease-modifying treatments at the very early stages of neurodegeneration. The presynaptic protein, α-synuclein, has been genetically and biochemically linked with PD pathogenesis and has been considered as a potential biomarker for the diagnosis of PD and the related synucleinopathies. The vast majority of studies have assessed the measurement of α-synuclein, alone or in combination with other biomarkers in the cerebrospinal fluid (CSF), since it is the biofluid that most closely reflects the pathophysiology of the brain. The diagnostic value of the monomeric α-synuclein but also the oligomeric, the phosphorylated and the aggregated forms of the protein has been evaluated using a variety of immunoassays. The results have so far been reproducible but the assays used are still lacking the required diagnostic accuracy. Recent reports have shown that Protein misfolding cyclic amplification is a technique that has the potential to detect α-synuclein seeds in samples of CSF with high sensitivity and across different synucleinopathies. In an effort to increase the source of biomarker for PD and related synucleinopathies, α-synuclein has also been measured in neuronal exosomes, small vesicles of endosomal origin that are secreted from neurons into the CSF or the periphery. The potential diagnostic value of exosomes stems from the notion that exosomes carry a disease-specific repertoire of marker proteins. Therefore, the assessment of exosome-associated α-synuclein species may also open up new avenues for disease diagnosis in different synucleinopathies

The promise of the TGF-β superfamily as a therapeutic target for Parkinson's disease

A large body of evidence underscore the regulatory role of TGF-β superfamily in the central nervous system. Components of the TGF-β superfamily modulate key events during embryonic brain development and adult brain tissue injury repair. With respect to Parkinson's disease (PD), TGF-ß signaling pathways are implicated in the differentiation, maintenance and synaptic function of the dopaminergic neurons, as well as in processes related to the activation state of astrocytes and microglia. In vitro and in vivo studies using toxin models, have interrogated on the dopaminotrophic and protective role of the TGF-β superfamily members. The evolution of genetic and animal models of PD that more closely recapitulate the disease condition has made possible the dissection of intracellular pathways in response to TGF-β treatment. Although the first clinical trials using GDNF did not meet their primary endpoints, substantial work has been carried out to reappraise the TGF-β superfamily's clinical benefit

Clinical characterization of a novel calcium sensing receptor genetic alteration in a greek patient with autosomal dominant hypocalcemia type 1

OBJECTIVE: Autosomal dominant hypocalcemia (ADH) is a rare familial or sporadic syndrome associated with activating mutations in the calcium sensing receptor (CaSR) gene. The aim of this study was to assess the functional significance of a novel CaSR mutation and, moreover, to present the clinical characteristics and the bone mineral density (BMD) progression from early childhood to late puberty in a patient with ADH. DESIGN: Genetic analysis of the CaSR gene was performed in a patient who presented in the neonatal period with hypocalcemic seizures and biochemical features of ADH. The functional impact of the novel mutation identified was assessed in cultured HEK 293T cells, transfected with either the wild type (WT) or mutant CaSR, by evaluating intracellular calcium ([Ca2+]i) influx after stimulation with extracellular calcium (Ca2+). Several BMD measurements were performed during the patient’s follow-up until late puberty. RESULTS: A novel CaSR mutation (p.L123S) was identified, which, as demonstrated by functional analysis, renders CaSR more sensitive to extracellular changes of Ca2+ compared with the WT, although the difference is not statistically significant. BMD measurements, from early childhood to late puberty, revealed high normal to elevated BMD. CONCLUSION: We present the first Greek patient, to our knowledge, with sporadic ADH due to a novel gain-of-function mutation of the CaSR gene. © 2017, Hellenic Endocrine Society. All rights reserved