NFL-lipid nanocapsules for brain neural stem cell targeting in vitro and in vivo

International audience

Modulação da expressão da proteína XPA em resposta ao tratamento com azul de metileno fotossensibilizado

Reactive oxygen species (ROS) are produced by aerobic metabolism and react with biomolecules, such as lipids, proteins and DNA. In high concentration, they lead to oxidative stress. Among ROS, singlet oxygen (1O2) is one of the main ROS involved in oxidative stress and is one of the most reactive forms of molecular oxygen. The exposure of some dyes, such as methylene blue (MB) to light (MB+VL), is able to generate 1O2 and it is the principle involved in photodynamic therapy (PDT). 1O2 e other ROS have caused toxic and carcinogenic effects and have been associated with ageing, neurodegenerative diseases and cancer. Oxidative DNA damage is mainly repaired by base excision repair (BER) pathway. However, recent studies have observed the involvement of nucleotide excision repair (NER) factors in the repair of this type of injury. One of these factors is the Xeroderma Pigmentosum Complementation Group A (XPA) protein, which acts with other proteins in DNA damage recognition and in the recruitment of other repair factors. Moreover, oxidative agents such as 1O2 can induce gene expression. In this context, this study aimed at evaluating the response of XPA-deficient cells after treatment with photosensitized MB. For this purpose, we analyzed the cell viability and occurrence of oxidative DNA damage in cells lines proficient and deficient in XPA after treatment with MB+VL, and evaluated the expression of this enzyme in proficient and complemented cells. Our results indicate an increased resistance to treatment of complemented cells and a higher level of oxidative damage in the deficient cell lines. Furthermore, the treatment was able to modulate the XPA expression up to 24 hours later. These results indicate a direct evidence for the involvement of NER enzymes in the repair of oxidative damage. Besides, a better understanding of the effects of PDT on the induction of gene expression could be provided

Papel da proteína de reparo XPC na regulação das proteínas de reparo APE1, OGG1 e PARP-1 em células humanas e de camundongos

studies using UV as a source of DNA damage. However, even though unrepaired UV-induced DNA damages are related to mutagenesis, cell death and tumorigenesis, they do not explain phenotypes such as neurodegeneration and internal tumors observed in patients with syndromes like Xeroderma Pigmentosum (XP) and Cockayne Syndrome (CS) that are associated with NER deficiency. Recent evidences point to a role of NER in the repair of 8-oxodG, a typical substrate of Base Excision Repair (BER). Since deficiencies in BER result in genomic instability, neurodegenerative diseases and cancer, it was investigated in this research the impact of XPC deficiency on BER functions in human cells. It was analyzed both the expression and the cellular localization of APE1, OGG1 e PARP-1, the mainly BER enzymes, in different NER-deficient human fibroblasts. The endogenous levels of these enzymes are reduced in XPC deficient cells. Surprisingly, XP-C fibroblasts were more resistant to oxidative agents than the other NER deficient fibroblasts, despite presenting the highest of 8-oxodG. Furthermore, subtle changes in the nuclear and mitochondrial localization of APE1 were detected in XP-C fibroblasts. To confirm the impact of XPC deficiency in the regulation of APE1 and OGG1 expression and activity, we constructed a XPC-complemented cell line. Although the XPC complementation was only partial, we found that XPC-complemented cells presented increased levels of OGG1 than XPC-deficient cells. The extracts from XPC-complemented cells also presented an elevated OGG1 enzimatic activity. However, it was not observed changes in APE1 expression and activity in the XPCcomplemented cells. In addition, we found that full-length APE1 (37 kDa) and OGG1- α are in the mitochondria of XPC-deficient fibroblasts and XPC-complemented fibroblasts before and after induction of oxidative stress. On the other hand, the expression of APE1 and PARP-1 are not altered in brain and liver of XPC knockout mice. However, XPC deficiency changed the APE1 localization in hypoccampus and hypothalamus. We also observed a physical interaction between XPC and APE1 proteins in human cells. In conclusion, the data suggest that XPC protein has a role in the regulation of OGG1 expression and activity in human cells and is involved mainly in the regulation of APE1 localization in mice. Aditionally, the response of NER deficient cells under oxidative stress may not be only associated to the NER deficiency per se, but it may include the new functions of NER enzymes in regulation of expression and cell localization of BER proteins

Étude de la toxicité causée par le gène C9orf72 dans la Sclérose Latérale Amyotrophique

La Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative qui affecte les neurones moteurs. 10% des cas sont des cas familiaux et l’étude de ces familles a mené à la découverte de plusieurs gènes pouvant causer la SLA, incluant SOD1, TARDBP et FUS. L’expansion de la répétition GGGGCC dans le gène C9orf72 est, à ce jour, la cause la plus connue de SLA. L’impact de cette expansion est encore méconnu et il reste à déterminer si la toxicité est causée par un gain de fonction, une perte de fonction ou les deux. Plusieurs gènes impliqués dans la SLA sont conservés entre le nématode Caenorhabditis elegans et l’humain. C. elegans est un vers transparent fréquemment utilisé pour des études anatomiques, comportementales et génétiques. Il possède une lignée cellulaire invariable qui inclue 302 neurones. Aussi, les mécanismes de réponse au stress ainsi que les mécanismes de vieillissement sont très bien conservés entre ce nématode et l’humain. Donc, notre groupe, et plusieurs autres, ont utilisé C. elegans pour étudier plusieurs aspects de la SLA. Pour mieux comprendre la toxicité causée par l’expansion GGGGCC de C9orf72, nous avons développé deux modèles de vers pour étudier l’impact d’une perte de fonction ainsi que d’un gain de toxicité de l’ARN. Pour voir les conséquences d’une perte de fonction, nous avons étudié l’orthologue de C9orf72 dans C. elegans, alfa-1 (ALS/FTD associated gene homolog). Les vers mutants alfa-1(ok3062) développent des problèmes moteurs causant une paralysie et une dégénérescence spécifique des neurones moteurs GABAergiques. De plus, les mutants sont sensibles au stress osmotique qui provoque une dégénérescence. D’autre part, l’expression de la séquence d’ARN contenant une répétition pathogénique GGGGCC cause aussi des problèmes moteurs et de la dégénérescence affectant les neurones moteurs. Nos résultats suggèrent donc qu’un gain de toxicité de l’ARN ainsi qu’une perte de fonction de C9orf72 sont donc toxiques pour les neurones. Puisque le mouvement du vers peut être rapidement évalué en cultivant les vers dans un milieu liquide, nous avons développé un criblage de molécules pouvant affecter le mouvement des vers mutants alfa-1 en culture liquide. Plus de 4 000 composés ont été évalués et 80 ameliore la mobilité des vers alfa-1. Onze molécules ont aussi été testées dans les vers exprimant l’expansion GGGGCC et huit diminuent aussi le phénotype moteur de ces vers. Finalement, des huit molécules qui diminent la toxicité causée par la perte de fonction de C9orf72 et la toxicité de l’ARN, deux restaurent aussi l’expression anormale de plusieurs transcrits d’ARN observée dans des cellules dérivées de patient C9orf72. Avec ce projet, nous voulons identifier des molécules pouvant affecter tous les modes de toxicité de C9orf72 et possiblement ouvrir de nouvelles avenues thérapeutiques

Mechanisms underlying activation of neural stem cells in the adult central nervous system

À la fin du 19e siècle, Dr. Ramón y Cajal, un pionnier scientifique, a découvert les éléments cellulaires individuels, appelés neurones, composant le système nerveux. Il a également remarqué la complexité de ce système et a mentionné l’impossibilité de ces nouveaux neurones à être intégrés dans le système nerveux adulte. Une de ses citations reconnues : “Dans les centres adultes, les chemins nerveux sont fixes, terminés, immuables. Tout doit mourir, rien ne peut être régénérer” est représentative du dogme de l’époque (Ramón y Cajal 1928). D’importantes études effectuées dans les années 1960-1970 suggèrent un point de vue différent. Il a été démontré que les nouveaux neurones peuvent être générés à l’âge adulte, mais cette découverte a créé un scepticisme omniprésent au sein de la communauté scientifique. Il a fallu 30 ans pour que le concept de neurogenèse adulte soit largement accepté. Cette découverte, en plus de nombreuses avancées techniques, a ouvert la porte à de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour les maladies neurodégénératives. Les cellules souches neurales (CSNs) adultes résident principalement dans deux niches du cerveau : la zone sous-ventriculaire des ventricules latéraux et le gyrus dentelé de l’hippocampe. En condition physiologique, le niveau de neurogenèse est relativement élevé dans la zone sous-ventriculaire contrairement à l’hippocampe où certaines étapes sont limitantes. En revanche, la moelle épinière est plutôt définie comme un environnement en quiescence. Une des principales questions qui a été soulevée suite à ces découvertes est : comment peut-on activer les CSNs adultes afin d’augmenter les niveaux de neurogenèse ? Dans l’hippocampe, la capacité de l’environnement enrichi (incluant la stimulation cognitive, l’exercice et les interactions sociales) à promouvoir la neurogenèse hippocampale a déjà été démontrée. La plasticité de cette région est importante, car elle peut jouer un rôle clé dans la récupération de déficits au niveau de la mémoire et l’apprentissage. Dans la moelle épinière, des études effectuées in vitro ont démontré que les cellules épendymaires situées autour du canal central ont des capacités d’auto-renouvellement et de multipotence (neurones, astrocytes, oligodendrocytes). Il est intéressant de noter qu’in vivo, suite à une lésion de la moelle épinière, les cellules épendymaires sont activées, peuvent s’auto-renouveller, mais peuvent seulement ii donner naissance à des cellules de type gliale (astrocytes et oligodendrocytes). Cette nouvelle fonction post-lésion démontre que la plasticité est encore possible dans un environnement en quiescence et peut être exploité afin de développer des stratégies de réparation endogènes dans la moelle épinière. Les CSNs adultes jouent un rôle important dans le maintien des fonctions physiologiques du cerveau sain et dans la réparation neuronale suite à une lésion. Cependant, il y a peu de données sur les mécanismes qui permettent l'activation des CSNs en quiescence permettant de maintenir ces fonctions. L'objectif général est d'élucider les mécanismes sous-jacents à l'activation des CSNs dans le système nerveux central adulte. Pour répondre à cet objectif, nous avons mis en place deux approches complémentaires chez les souris adultes : 1) L'activation des CSNs hippocampales par l'environnement enrichi (EE) et 2) l'activation des CSNs de la moelle épinière par la neuroinflammation suite à une lésion. De plus, 3) afin d’obtenir plus d’information sur les mécanismes moléculaires de ces modèles, nous utiliserons des approches transcriptomiques afin d’ouvrir de nouvelles perspectives. Le premier projet consiste à établir de nouveaux mécanismes cellulaires et moléculaires à travers lesquels l’environnement enrichi module la plasticité du cerveau adulte. Nous avons tout d’abord évalué la contribution de chacune des composantes de l’environnement enrichi à la neurogenèse hippocampale (Chapitre II). L’exercice volontaire promeut la neurogenèse, tandis que le contexte social augmente l’activation neuronale. Par la suite, nous avons déterminé l’effet de ces composantes sur les performances comportementales et sur le transcriptome à l’aide d’un labyrinthe radial à huit bras afin d’évaluer la mémoire spatiale et un test de reconnaissante d’objets nouveaux ainsi qu’un RNA-Seq, respectivement (Chapitre III). Les coureurs ont démontré une mémoire spatiale de rappel à court-terme plus forte, tandis que les souris exposées aux interactions sociales ont eu une plus grande flexibilité cognitive à abandonner leurs anciens souvenirs. Étonnamment, l’analyse du RNA-Seq a permis d’identifier des différences claires dans l’expression des transcripts entre les coureurs de courte et longue distance, en plus des souris sociales (dans l’environnement complexe). iii Le second projet consiste à découvrir comment les cellules épendymaires acquièrent les propriétés des CSNs in vitro ou la multipotence suite aux lésions in vivo (Chapitre IV). Une analyse du RNA-Seq a révélé que le transforming growth factor-β1 (TGF-β1) agit comme un régulateur, en amont des changements significatifs suite à une lésion de la moelle épinière. Nous avons alors confirmé la présence de cette cytokine suite à la lésion et caractérisé son rôle sur la prolifération, différentiation, et survie des cellules initiatrices de neurosphères de la moelle épinière. Nos résultats suggèrent que TGF-β1 régule l’acquisition et l’expression des propriétés de cellules souches sur les cellules épendymaires provenant de la moelle épinière.

Responsabilidad civil de la persona mayor incapaz y de sus guardadores por los daños causados a terceros: especial referencia a la responsabilidad del incapaz en el sistema del Common Law

Un número considerable de personas mayores padece alguna enfermedad neurodegenerativa que limita sus facultades intelectivas y volitivas, lo que en la práctica suele traducirse en alteraciones de la personalidad con conservación de consciencia, pérdidas de memoria, desorientación, inquietud, confusión o agresividad. Este deterioro progresivo de capacidad que puede afectar a nuestros mayores no sólo los convierte en fácil objetivo de agresiones sino también en potenciales creadores de riesgos y daños a terceros. Es precisamente la responsabilidad que puede derivarse de tales daños la que será analizada en primer lugar en esta sede, exponiendo el estado de la cuestión tanto en el civil como en el common law. Por otro lado, cuando una persona que tiene sus funciones cognitivas mermadas causa un daño a otro, no sólo se debe analizar la responsabilidad civil del propio agente del daño frente al perjudicado, sino también aquélla en que podría incurrir la persona encargada de su cuidado en caso de haberla. Dicha cuestión ocupará la segunda parte del presente trabajo.

Étude comparative de la mémoire de source et des faux souvenirs dans la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson avec et sans démence

Dans les dernières années, les études sur les maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer (MA) et la maladie de Parkinson sans démence (MP) et avec démence (MPD) ont été nombreuses, mais la différenciation de ces patients sur la base de leur profil cognitif doit être encore améliorée. Effectivement, l’évaluation clinique peut s’avérer difficile en raison du peu de spécificité dans la présentation de leurs déficits neuropsychologiques. Ceci s’explique par la variabilité et le chevauchement des processus cliniques et pathologiques affectant essentiellement les mêmes régions/fonctions, soit celles liées aux lobes temporaux médians (LTM)/Mémoire (fonction LTM/Mémoire) et aux lobes frontaux (LF)/Fonctions exécutives (fonction LF/Exécutive). Toutefois, il existerait une distinction critique au niveau de l’intégrité relative de ces fonctions dans ces maladies neurodégénératives, ce qui permettrait d’identifier des déficits cognitifs spécifiques à la MA, la MP et la MPD. La présente thèse s’inscrit dans cette volonté de caractériser les profils cognitifs propres à la MA, la MP et la MPD, plus précisément par l’étude novatrice de la mémoire de source et des faux souvenirs. Les quatre chapitres qui composent cette thèse servent donc à documenter la nature de ces mécanismes mnésiques, leurs patrons de performance spécifiques dans la MA, la MP et la MPD, et leur sensibilité aux atteintes des fonctions LTM/Mémoire et LF/Exécutive. Ainsi, le Chapitre I démontre la pertinence d’étudier la mémoire de source et les faux souvenirs dans la MA, la MP et la MPD, en décrivant leurs interactions avec les fonctions LTM/Mémoire et LF/Exécutive, toutes les deux atteintes dans ces maladies. Le Chapitre II, présenté sous forme d’article, révèle des déficits en mémoire de source chez des patients MP, mais seulement dans l’une des tâches employées. Également, malgré des atteintes des fonctions LF/Exécutive et LTM/Mémoire, il est démontré que seule la fonction LTM/Mémoire est liée à l’altération de la mémoire de source chez les patients MP. Le Chapitre III, également sous forme d’article, illustre un taux anormal de faux souvenirs chez des patients MA, tandis que chez des patients MP et MPD, il est démontré qu’ils ont un taux de faux souvenirs comparable à celui des participants contrôles. Il est également rapporté que malgré l’atteinte de la fonction LF/Exécutive chez les patients MA, MP et MPD, elle est seulement liée à l’augmentation des faux souvenirs chez les patients MA. Finalement, dans le dernier Chapitre (IV), les résultats obtenus sont discutés dans leur ensemble à la lumière des prédictions et connaissances actuelles, tout en identifiant les limites afin d’orienter les perspectives de recherche.

Friedreich Ataxia

Friedreich ataxia (FRDA) is an autosomal recessive disease characterized by progressive neurological and cardiac abnormalities. It has a prevalence of around 2×10⁵ in whites, accounting for more than one-third of the cases of recessively inherited ataxia in this ethnic group. FRDA may not exist in nonwhite populations.The first symptoms usually appear in childhood, but age of onset may vary from infancy to adulthood. Atrophy of sensory and cerebellar pathways causes ataxia, dysarthria, fixation instability, deep sensory loss, and loss of tendon reflexes. Corticospinal degeneration leads to muscular weakness and extensor plantar responses. A hypertrophic cardiomyopathy may contribute to disability and cause premature death. Other common problems include kyphoscoliosis, pes cavus, and, in 10% of patients, diabetes mellitus.The FRDA gene (FXN) encodes a small mitochondrial protein, frataxin, which is produced in insufficient amounts in the disease, as a consequence of the epigenetic silencing of the gene triggered by a GAA triplet repeat expansion in the first intron of the gene. Frataxin deficiency results in impaired iron-sulfur cluster biogenesis in mitochondria, in turn leading to widespread dysfunction of iron-sulfur center containing enzymes (in particular respiratory complexes I, II and III, and aconitase), impaired iron metabolism, oxidative stress, and mitochondrial dysfunction. Therapy aims to restore frataxin levels or to correct the consequences of its deficiency.

The Impact of the Eye in Dementia: The Eye and its Role in Diagnosis and Follow‐up

Over the last few decades, the importance of ophthalmic examination in neurodegenerative diseases of the CNS has reportedly increased. The retina is an extension of the CNS and thus should not be surprising to find abnormal results in both the test exploring visual processing and those examining the retina of patients with CNS degeneration. Current in vivo imaging techniques are allowing ophthalmologists to detect and quantify data consistent with the histopathological findings described in the retinas of Alzheimer’s disease (AD) patients and may help to reveal unsuspected retinal and optic‐nerve repercussions of other CNS diseases. In this chapter, we perform an analysis of the physiological changes in ocular and cerebral ageing. We analyse the ocular manifestations in CNS disorders such as stroke, AD and Parkinson’s disease. In addition, the pathophysiology of both the eye and the visual pathway in AD are described. The value of the visual psychophysical tests in AD diagnosis is reviewed as well as the main findings of the optical coherence tomography as a contribution to the diagnosis and monitoring of the disease. Finally, we examine the association of two neurodegenerative diseases, AD and glaucoma, as mere coincidence or possible role in the progression of the neurodegeneration.

Investigating the Role of O-GlcNAc Glycosylation in Neurodegeneration

O-GlcNAc glycosylation of nuclear and cytosolic proteins is an essential post-translational modification implicated in many diseases, from cancer to diabetes. Importantly, many important neuronal proteins are also O-GlcNAc modified, and aberrant O-GlcNAcylation of these proteins may contribute to the pathology of neurodegenerative diseases although these mechanisms have not been well defined. Here we investigated the role of O-GlcNAc glycosylation in the brain, utilizing both chemistry and molecular biology to study O-GlcNAc transferase (OGT), the enzyme that adds the sugar modification. To evaluate the role of OGT in adult neurons, we generated a forebrain-specific conditional knockout of OGT (OGT cKO) in mice. Although indistinguishable from wild-type littermates at birth, after three weeks we observe progressive neurodegeneration in OGT cKO mice. Hallmarks of Alzheimer’s disease, including neuronal loss, neuroinflammation, behavioral deficits, hyperphosphorylated tau, and amyloid beta peptide accumulation, are observed. Furthermore, decreases in OGT protein levels were found in human AD brain tissue, suggesting that altered O-GlcNAcylation likely contributes to neurodegenerative diseases in humans. This model is one of a few mouse models that recapitulate AD phenotypes without mutating and overexpressing human tau, amyloid precursor protein, or presenilin, highlighting the essential role of OGT in neurodegenerative pathways.

Given the importance of OGT in the brain, we further investigated the regulation of the OGT enzyme by phosphorylation. We found that phosphorylation of OGT near its C-terminus reduces its activity in cancer cells, and have developed phosphorylation-specific antibodies to aid mechanistic studies. Furthermore, mutation of this phosphorylation site on OGT, followed by overexpression in neurons was shown to enhance neurite outgrowth, demonstrating a functional consequence for this site. Thus phosphorylation of OGT inhibits its activity and enhances neurite outgrowth, and current studies aim to characterize the signaling pathway that regulates OGT phosphorylation in neurons.

Implication of GluR2 subunit of AMPA receptor in RGS14(414)-mediated memory enhancement

Ongoing quest for finding treatment against memory loss seen in aging and in many neurological and neurodegenerative diseases, so far has been unsuccessful and memory enhancers are seen as a potential remedy against this brain dysfunction. Recently, we showed that gene corresponding to a protein called regulator of G-protein signaling 14 of 414 amino acids (RGS14414) is a robust memory enhancer (Lopez-Aranda et al. 2009: Science). RGS14414-treatment in area V2 of visual cortex caused memory enhancement to such extent that it converted short-term object recognition memory (ORM) of 45min into long lasting long-term memory that could be traced even after many months. Now, through targeting of multiple receptors and molecules known to be involved in memory processing, we found that GluR2 subunit of AMPA receptor might be key to memory enhancement in RGS-animals. RGS14-animals showed a progressive increase in GluR2 protein expression while processing an object information which reached to highest level after 60min of object exposure, a time period required for conversion of short-term ORM into long-term memory in our laboratory set up. Normal rats could retain an object information in brain for 45min (short-term) and not for 60min. However, RGS-treated rats are able to retain the same information for 24h or longer (long-term). Therefore, highest expression of GluR2 subunit seen at 60min suggests that this protein might be key in memory enhancement and conversion to long-term memory in RGS-animals. In addition, we will also discuss the implication of Hebbian plasticity and interaction of brain circuits in memory enhancement.

Silenciamento da expressão da enzima óxido nítrico sintase neuronal (nNOS) em linhagem de neuroblastoma via siRNAs sintéticos em dupla fita

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Saúde Animal, 2011.

Estudos de vias sintéticas catalíticas para benzociclo-alcanois e análogos: potenciais fármacos para doença de Alzhjeimer

A doença de Alzheimer constitui uma ameaça significativa a nível mundial. Estima-se que, mundialmente existam cerca de 35 milhões de pessoas afetadas por este tipo de demência. Os compostos contendo um esqueleto benzocicloalcanol (que incluem benzofuranos e di-hidrobenzofuranóis) mostram atividades biológicas significativas e possuem muito potencial no tratamento das doenças neurodegenerativas. Nos últimos anos têm havido avanços significativos no campo das reações catalisadas por metais. As reações de adição nucleófila intramolecular e a de Heck intramolecular constituem metodologias importantes para a síntese de benzocicloalcanóis. No âmbito deste trabalho, pretendia-se sintetizar uma biblioteca de compostos contendo um esqueleto benzocicloalcanol. A estratégia adotada para a síntese de dihidrobenzofuranóis envolveu um método de ciclização catalítica de cetonas aril-éteres e para a síntese de benzofuranos, um método de ciclização catalítico de enoatos e enamidas (amidas de Weinreb). Várias condições foram estudadas; Abstract: Studies on Synthetic Catalytic Pathways to Benzocycloalkanols and Derivatives – Potential Drugs for Alzheimer’s Disease Alzheimer's disease constitutes a significant threat worldwide. It is estimated that are about 35 million people worldwide suffering from this type of dementia. The compounds containing a benzocycloalkanol scaffold (including benzofurans and dihydrobenzofurans) show significant biological activity and have great potential in the treatment of neurodegenerative diseases. In recent years there have been many advances in the field of catalyzed reactions by transition-metals. The intramolecular nucleophilic addition and the intramolecular Heck reactions constitute important methods for the synthesis of benzocycloalkanols. Within this work, the main goal was to synthesize a library of compounds containing a benzocycloalkanol scaffold. The adopted strategy for the synthesis of dihydrobenzofurans was the catalytic cyclization of aryl ether ketones and for the synthesis of benzofurans, the catalytic cyclization of enoates and enamides (Weinreb amides). Several conditions were studied

RGS14 (414)-mediated prevention of an episodic memory loss: a study of molecular mechanism

A large proportion of human populations suffer memory impairments either caused by normal aging or afflicted by diverse neurological and neurodegenerative diseases. Memory enhancers and other drugs tested so far against memory loss have failed to produce therapeutic efficacy in clinical trials and thus, there is a need to find remedy for this mental disorder. In search for cure of memory loss, our laboratory discovered a robust memory enhancer called RGS14(414). A treatment in brain with its gene produces an enduring effect on memory that lasts for lifetime of rats. Therefore, current thesis work was designed to investigate whether RGS14(414) treatment can prevent memory loss and furthermore, explore through biological processes responsible for RGS-mediated memory enhancement. We found that RGS14(414) gene treatment prevented episodic memory loss in rodent models of normal aging and Alzheimer´s disease. A memory loss was observed in normal rats at 18 months of age; however, when they were treated with RGS14(414) gene at 3 months of age, they abrogated this deficit and their memory remained intact till the age of 22 months. In addition to normal aging rats, effect of memory enhancer treatment in mice model of Alzheimer´s disease (AD-mice) produced a similar effect. AD-mice subjected to treatment with RGS14(414) gene at the age of 2 months, a period when memory was intact, showed not only a prevention in memory loss observed at 4 months of age but also they were able to maintain normal memory after 6 months of the treatment. We posit that long-lasting effect on memory enhancement and prevention of memory loss mediated through RGS14(414) might be due to a permanent structural change caused by a surge in neuronal connections and enhanced neuronal remodeling, key processes for long-term memory formation. A neuronal arborization analysis of both pyramidal and non-pyramidal neurons in brain of RGS14(414)-treated rats exhibited robust rise in neurites outgrowth of both kind of cells, and an increment in number of branching from the apical dendrite of pyramidal neurons, reaching to almost three times of the control animals. To further understand of underlying mechanism by which RGS14(414) induces neuronal arborization, we investigated into neurotrophic factors. We observed that RGS14 treatment induces a selective increase in BDNF. Role of BDNF in neuronal arborization, as well as its implication in learning and memory processes is well described. In addition, our results showing a dynamic expression pattern of BDNF during ORM processing that overlapped with memory consolidation further support the idea of the implication of this neurotrophin in formation of long-term memory in RGS-animals. On the other hand, in studies of expression profiling of RGS-treated animals, we have demonstrated that 14-3-3ζ protein displays a coherent relationship to RGS-mediated ORM enhancement. Recent studies have demonstrated that the interaction of receptor for activated protein kinase 1 (RACK1) with 14-3-3ζ is essential for its nuclear translocation, where RACK1-14-3-3ζ complex binds at promotor IV region of BDNF and promotes an increase in BDNF gene transcription. These observations suggest that 14-3-3ζ might regulate the elevated level of BDNF seen in RGS14(414) gene treated animals. Therefore, it seems that RGS-mediated surge in 14-3-3ζ causes elevated BDNF synthesis needed for neuronal arborization and enhanced ORM. The prevention of memory loss might be mediated through a restoration in BDNF and 14-3-3ζ protein levels, which are significantly decreased in aging and Alzheimer’s disease. Additionally, our results demonstrate that RGS14(414) treatment could be a viable strategy against episodic memory loss.

Chronic traumatic encephalopathy: historical origins and current perspective

Chronic traumatic encephalopathy (CTE) is a neurodegenerative disease that is most often identified in postmortem autopsies of individuals exposed to repetitive head impacts, such as boxers and football players. The neuropathology of CTE is characterized by the accumulation of hyperphosphorylated tau protein in a pattern that is unique from that of other neurodegenerative diseases, including Alzheimer's disease. The clinical features of CTE are often progressive, leading to dramatic changes in mood, behavior, and cognition, frequently resulting in debilitating dementia. In some cases, motor features, including parkinsonism, can also be present. In this review, the historical origins of CTE are revealed and an overview of the current state of knowledge of CTE is provided, including the neuropathology, clinical features, proposed clinical and pathological diagnostic criteria, potential in vivo biomarkers, known risk factors, and treatment options.