Neurogenesis and gliogenesis modulation in cerebral ischemia by CDK5 RNAi-based therapy / Modulación de la neurogénesis y la gliogénesis en la isquemia cerebral mediante una terapia basada en la interferencia de CDK5

Abstract Introduction: Cerebral ischemia is the third cause of death risk in Colombia and the first cause of physical disability worldwide. Different studies on the silencing of the cyclin-dependent kinase 5 (CDK5) have shown that reducing its activity is beneficial in ischemic contexts. However, its effect on neural cell production after cerebral ischemia has not been well studied yet. Objective: To evaluate CDK5 silencing on the production of neurons and astrocytes after a focal cerebral ischemia in rats. Materials and methods: We used 40 eight-week-old male Wistar rats. Both sham and ischemia groups were transduced at CA1 hippocampal region with an adeno-associated viral vector using a noninterfering (shSCRmiR) and an interfering sequence for CDK5 (shCDK5miR). We injected 50 mg/kg of bromodeoxyuridine intraperitoneally from hour 24 to day 7 post-ischemia. We assessed the neurological abilities during the next 15 days and we measured the immunoreactivity of bromodeoxyuridine (BrdU), doublecortin (DCX), NeuN, and glial fibrillary acid protein (GFAP) from day 15 to day 30 post-ischemia. Results: Our findings showed that CDK5miR-treated ischemic animals improved their neurological score and presented increased BrdU+ cells 15 days after ischemia, which correlated with higher DCX and lower GFAP fluorescence intensities, and, although mature neurons populations did not change, GFAP immunoreactivity was still significantly reduced at 30 days post-ischemia in comparison with untreated ischemic groups. Conclusion: CDK5miR therapy generated the neurological recovery of ischemic rats associated with the induction of immature neurons proliferation and the reduction of GFAP reactivity at short and longterm post-ischemia.

Resumen Introducción. La isquemia cerebral es la tercera causa de riesgo de muerte en Colombia y la primera causa de discapacidad física en el mundo. En diversos estudios en los que se silenció la cinasa 5 dependiente de la ciclina (CDK5) se ha demostrado que la reducción de su actividad es beneficiosa frente a la isquemia. Sin embargo, su efecto sobre la neurogénesis después de la isquemia no se ha dilucidado suficientemente. Objetivo. Evaluar el silenciamiento de la CDK5 en la neurogénesis y la gliogénesis después de la isquemia cerebral focal en ratas. Materiales y métodos. Se usaron 40 machos de rata Wistar de ocho semanas de edad. Los grupos de control y los isquémicos sometidos a transducción en la región del hipocampo CA1, se inyectaron intraperitonealmente por estereotaxia con 50 mg/kg de bromodesoxiuridina (BrdU) a partir de las 24 horas y hasta el día 7 después de la isquemia, con un vector viral asociado a adenovirus usando una secuencia no interferente (SCRmiR) y una interferente (CDK5miR). Se evaluó la capacidad neurológica durante los quince días siguientes y se detectó la capacidad de inmunorreacción para la BrdU, la proteína doblecortina (DCX), los núcleos neuronales (NeuN), y la proteína fibrilar acídica de la glía (Glial Fibrillary Acidic Protein, GFAP) a los 15 y 30 días de la isquemia. Resultados. Los animales isquémicos tratados con CDK5miR mejoraron su puntuación neurológica y presentaron un incremento de la BrdU+ a los 15 días de la isquemia, lo cual se correlacionó con una mayor intensidad de la DCX+ y una menor de la GFAP+. No hubo modificación de los NeuN+, pero sí una reducción significativa de la GFAP+ a los 30 días de la isquemia en los animales tratados comparados con los animales isquémicos no tratados. Conclusión. La terapia con CDK5miR generó la recuperación neurológica de ratas isquémicas asociada con la inducción de la neurogénesis y el control de la capacidad de reacción de la proteína GFAP a corto y largo plazo después de la isquemia.

Quercetin ameliorates inflammation in CA1 hippocampal region in aged triple transgenic Alzheimer´s disease mice model / La quercetina disminuye la inflamación en la región CA1 del hipocampo en un modelo de ratón triple transgénico para la enfermedad de Alzheimer

Introduction: Alzheimer's disease is the most common form of dementia. It is characterized by histopathological hallmarks such as senile plaques and neurofibrillary tangles, as well as a concomitant activation of microglial cells and astrocytes that release pro-inflammatory mediators such as IL-1ß, iNOS, and COX-2, leading to neuronal dysfunction and death. Objective: To evaluate the effect of quercetin on the inflammatory response in the CA1 area of the hippocampus in a 3xTg-AD male and female mice model. Materials and methods: Animals were injected intraperitoneally with quercetin every 48 hours during three months, and we conducted histological and biochemical studies. Results: We found that in quercetin-treated 3xTg-AD mice, reactive microglia and fluorescence intensity of Aß aggregates significantly decreased. GFAP, iNOS, and COX-2 immunoreactivity also decreased and we observed a clear tendency in the reduction of IL-1ß in hippocampal lysates. Conclusion: Our work suggests an anti-inflammatory effect of quercetin in the CA1 hippocampal region of aged triple transgenic Alzheimer's disease mice.

Introducción. La enfermedad de Alzheimer es la forma más común de demencia; se caracteriza por la presencia de marcadores histopatológicos, como las placas seniles y los ovillos neurofibrilares, así como por una activación concomitante de células microgliales y astrocitos que liberan mediadores proinflamatorios, como IL-1ß, iNOS y COX-2, lo cual conduce a la disfunción y la muerte neuronal. Objetivo. Evaluar el efecto de la quercetina sobre la reacción inflamatoria en el área CA1 del hipocampo en un modelo de ratones 3xTg-AD. Materiales y métodos. Los animales se inyectaron intraperitonealmente con quercetina cada 48 horas durante tres meses, y se hicieron estudios histológicos y bioquímicos. Resultados. Se encontró que en los animales 3xTg-AD tratados con quercetina, la microglía reactiva y la intensidad de fluorescencia de los agregados Aß disminuyeron significativamente, y que hubo una menor reacción de GFAP, iNOS y COX-2, así como una clara tendencia a la reducción de la IL-1 ß en lisados de hipocampo. Conclusión. Los resultados del estudio sugieren un efecto antiinflamatorio de la quercetina en la región CA1 del hipocampo en un modelo en ratón triple trasgénico para la enfermedad de Alzheimer.

Nuevas aproximaciones para la comprensión de la enfermedad de alzheimer / New approaches to understanding alzheimer disease

La enfermedad de Alzheimer es la causa de demencia senil más común en el mundo. Los marcadores histopatológicos asociados a la enfermedad son la acumulación extracelular de los péptidos β-amiloides y la intracelular de la proteína tau hiperfosforilada. La fosforilación de la proteína tau es regulada por múltiples quinasas y fosfatasas, y del equilibrio entre éstas depende su adecuada función o su agregación. La quinasa dependiente de ciclina 5 es una de las principales quinasas implicadas en la fosforilación de la proteína tau; tiene una acción directa sobre diversos residuos y participa en la regulación de diferentes sustratos para el funcionamiento correcto de la neurona; sin embargo, en condiciones alteradas puede desencadenar la enfermedad de Alzheimer. Así mismo, alteraciones que lleven a la agregación de proteínas o fallas en las vías de degradación de éstas en la célula, como el sistemaubicuitina-proteasoma y la autofagia, pueden facilitar el desarrollo de la enfermedad. La búsqueda de estrategias terapéuticas eficaces para los pacientes con la enfermedad de Alzheimer debe intentar unificar los mecanismos patogénicos de la enfermedad desde la complejidad que representa un proceso crónico y multifactorial.

Alzheimer disease is the most common cause of dementia in the world. The major histopathologicalmarkers associated with the disease are the accumulation of extracellular amyloid β-peptides and the accumulation of intracellular hyperphosphorylated tau protein. Multiple kinases and phosphatases can regulate tau phosphorylation, and the adequate function or aggregation depends on the balance between these enzymes. Cyclin-dependent kinase 5 is one of the major kinases involved in tau phosphorylation.This kinase has a direct action by phosphorylating various residues, and participates in the regulation of a variety of substrates for proper neuron function; however, dysregulation conditions can trigger Alzheimer disease. As well, changes in the cell that leading to protein aggregation or failure in their degradation pathways, such as the ubiquitin-proteasome system and autophagy, can facilitate the development of the disease. The search of effective treatment strategies for patients with Alzheimer disease should try to unify the pathogenic mechanisms from within complexity of this chronic and multifactorial condition.

El DHEAS incrementa la expresión de GluR2/3 y GLUR2 del receptor AMPA en el hipocampo de ratones C57/BL6 / DHEAS increases levels of GluR2/3 and GluR2, AMPA receptor subunits, in C57BL/6 mice hippocampus

El DHEAS es un neuroesteroide con efecto neuromodulador de la transmisión sináptica y en la neuroprotección, sin embargo las vías moleculares a través de las cuales se inducen estos cambiosno están completamente claras. Como varios de los neuroesteroides actúan a través de los recetores ionotrópicos de glutamato, se evaluó el efecto del DHEAS en las subunidades GluR2 y GluR3 del receptor AMPA para esclarecer sus efectos. Con este fin se administró DHEAS o una sustancia control durante 7 días a ratones C57/BL6. La expresión de las subunidades se evaluó por Westernblotting.Los resultados presentados muestran que la administración prolongada de 40mg/kg/día de DHEAS a ratones C57/BL6 produce un incremento en los niveles de proteína de las subunidades GluR2/3 yGluR2 del receptor AMPA en el hipocampo. Dado el papel específico que juega la subunidad GluR2 del receptor AMPA en el control de la entrada de calcio durante los procesos de muerte celular y de plasticidad sináptica, este hallazgo contribuye al estudio de los neuroesteroides como una estrategia terapéutica relevante en enfermedades neurodegenerativas y eventos cerebrovasculares.

Dehydroepiandrosterone sulfate (DHEA-S) is a neurosteroid that has effects such as neuromodulator of synaptic transmission and neuroprotection. The specific signaling pathways for these effects are not elucidated yet. Given that, some neurosteroids act through the activation of ionotropic glutamate receptors, therefore the effect of DHEA-S on the subunits GluR2 and GluR3of the AMPA receptor was evaluated. Either DHEA-S or a control substance was administered to C57/BL6 mice. Subunit expression of the AMPA receptor was analyzed by Western blotting. Results show that long-term DHEA-S administration toC57/BL6 mice, increases the protein levels of the subunits GluR2 and GluR2/3 of the AMPA receptors located in the hippocampus. Due to the role of AMPA receptor, specifically GluR2subunit in the regulation of intracellular calcium levels, cellular apoptosis, and synaptic plasticity, the study of neurosteroids as a therapeutic strategy in neurodegenerative diseases and cerebrovascular events is very relevant.

El 17β - estradiol disminuye la expresión y asociación de quinasas responsables de la hiperfosforilación de Tau / 17 β - estradiol decreases the expression and association of kinases responsible of Tau hyperphosphorylation

Introducción: Un componente molecular predominante en el estudio de las enfermedades neurodegenerativas es la presencia del complejo Tau-GSK3β y su asociación con agregados proteicos al interior de la célula. Evidencias considerables muestran que GSK3β es el principal causante de la hiperfosforilación de Tau. Sin embargo, son poco claros los eventos moleculares que gobiernan este complejo. Objetivo: Determinar el efecto del 17 β-estradiol en la expresión y asociación de las quinasas responsables de la hiperfosforilación de Tau. Métodos: Se realizaron tratamientos con 17 β-estradiol en hipocampo de rata Wistar adulta ovariectomizada y en cultivos primarios de hipocampo de rata tratados con b-amiloide. Se evaluó la asociación de complejos proteicos por co-inmunoprecipitación, ensayo de toxicidad por liberación LDH y cambios morfológicos celulares por microscopía confocal. Resultados: Este estudio mostró evidencias de que el estradiol disocia complejos macromoleculares como Tau/GSK3β, Tau/GluR2/3, Tau/FAK, Tau/Fyn en hipocampo de rata adulta. Ademßs, disminuyó la expresión de GSK3β-ptyr por el tratamiento hormonal y éste reguló la defosforilación de Tau en un modelo de excitoxicidad poráβ-amiloide. Conclusiones: Lo anterior sugiere, nuevos blancos que contribuyen al estudio de la neuroprotección y plasticidad neuronal mediada por el estrógeno.

Introduction: A predominant molecular component analyzed in the study of neurodegenerative diseases is the presence of the Tau-GSK3β complex and its association with protein aggregation into the cell. Several evidences show that GSK3β has an important role in abnormal pattern of the phosphorylation of Tau. However, the molecular events that are governing this complex are unknown. Aim: To determine the effect of 17 β-estradiol treatment on the expression and association of Tau hyperphosphorylation responsible kinases. Methods: 17 β-estradiol treatments were realized in the hippocampus of ovariectomized adult wistar rats and in hippocampal primary cultures treated with β-amiloid. Protein complex association was assessed by co-immunoprecipitation, toxicity assay by LDH release and cell morphologic changes by confocal microscopy. Results: Our results show that 17β-estradiol produced dissociation of macromolecular complexes like Tau/GSK3β, Tau /GluR2/3, Tau/FAK, and Tau/Fyn in hippocampus of adult rat. In addition the expression of GSK3β-ptyr was decreased by the hormonal treatment and this one regulated the defosforilation of Tau in an excitotoxicity model by β-amiloid. Conclusions: It suggests new targets that will contribute to neuroprotection and neuronal plasticity studies mediated by the estrogen.