Étude de l’évolution du tropisme et de la pression sélective exercée sur le gène de l’enveloppe du virus de l’immunodéficience humaine de type 1 au cours de la grossesse et à l’échelle de la population.

Introduction. Le VIH-1 évolue en fonction de la réponse immunitaire spécifique de l’hôte. La pression sélective exercée par la réponse immunitaire VIH-spécifique de l’hôte entraine l’évolution des gènes viraux et à terme détermine l’évolution de la maladie. Cette évolution du virus à l’échelle d’un individu façonne également l’évolution du virus à l’échelle de la population et détermine le devenir de l’épidémie. Le VIH utilise les corécepteurs d’entrée CCR5 (virus R5) et CXCR4 (virus X4) afin d’infecter la cellule cible, et l’évolution du tropisme du virus de R5 vers X4, appelé switch du tropisme, est associé à la progression de la maladie. Les virus R5 sont rencontrés en début d’infection tandis que les virus X4 apparaissent en fin de maladie chez un certain de nombre de patients et sont considérés comme plus virulents. La pression sélective immunitaire exercée sur le gène de l’enveloppe (env) peut donc entrainer l’évolution du tropisme du VIH. La grossesse est un état immunitaire particulier considéré comme étant principalement caractérisé par un biais Th2 nécessaire à l’établissement de la tolérance materno-fétale. Le switch de tropisme de R5 vers X4 en grossesse n’a jamais été documenté, de même que l’évolution des déterminants du tropisme à l’échelle de la population. Hypothèses. Les changements immunitaires associés à l’initiation et la progression de la grossesse engendrent des changements dans la pression immunitaire exercée sur l’enveloppe et peuvent favoriser le switch du tropisme. L’évolution du tropisme du VIH-1 peut être observé à l’échelle de la population au même titre que l’évolution de l’enveloppe virale. Objectifs. Analyser l’évolution du tropisme et décrire la pression sélective sur l’enveloppe des femmes enceintes infectées par le VIH-1. Analyser l’évolution des déterminants du tropisme à l’échelle de la population. Méthodes. Nous avons dans un premier temps analysé l’évolution des déterminants du tropisme et déterminé le génotype et phénotype du VIH-1 chez 19 femmes enceintes issues de la cohorte du centre maternel et infantile sur le SIDA de l’hôpital Sainte-Justine (CMIS). Nous avons ensuite caractérisé et comparé la pression sélective exercée sur env, par une méthode bayésienne, chez 31 femmes enceinte et 29 femmes non-enceintes. Enfin, nous avons analysé et comparé des déterminants du tropisme entre des séquences d’enveloppe contemporaines et anciennes, issues des bases de données du NCBI. Résultats. Nos résultats montrent la présence de virus X4 chez la moitié de notre cohorte, et un switch de tropisme de R5 vers X4 chez 5/19 sujets. Les séquences des femmes enceintes présentaient des taux de substitutions plus élevées que celles des femmes non-enceintes. La pression sélective dans la région C2 était plus faible chez les femmes enceintes que chez les femmes non-enceintes, et différait dans 4 positions entre ces 2 groupes. Cette sélection diminuait au cours de la grossesse chez les patientes traitées. Enfin, une accumulation de mutations X4 a été observée dans les séquences R5 contemporaines par rapport aux séquences R5 anciennes. Conclusion. Les changements immunitaires associés à la grossesse semblent induire des modifications subtiles dans la pression sélective exercée sur env, suffisant à influencer l’évolution du tropisme de R5 vers X4. Un switch du tropisme à l’échelle de la population impliquerait une épidémie évoluant vers une plus grande virulence du virus. Nos résultats sont d’importance en ce qui concerne la prophylaxie antirétrovirale pour la santé de la mère et la prévention de la transmission mère-enfant du VIH-1. Ils sont aussi importants concernant l’avenir de la thérapie antirétrovirale dans le contexte d’une épidémie évoluant vers une plus grande virulence

Caractérisation du rôle de l’amyline (IAPP) dans le diabète de type 2 : études de dérivés peptidiques et de composés inhibiteurs de la formation d’amyloïde

L’amyloïdose, une maladie progressive et incurable, implique une vaste panoplie de pathologies et de pathogénèses, qui est expliquée par la grande variabilité biologique et structurale des protéines responsables de la formation des dépôts d’amyloïde. L’amyline (polypeptide amyloïde des îlots pancréatiques, IAPP) est une protéine très susceptible de subir des changements de conformation impliquant les feuillets bêta et conférant aussi des propriétés physicochimiques distinctes. Cette protéine prend alors une forme fibrillaire et se dépose dans les îlots de Langerhans chez les humains atteints de diabète de type 2 ou d’insulinome. Ces dépôts d’amyloïde pancréatique (AIAPP) ont été décrits chez certaines espèces animales telles que les félins domestiques, les grands félins, le raton laveur et les primates non humains. La formation de dépôts d’amyloïde contribue à la pathogénèse du diabète de type 2, mais les mécanismes qui induisent la conversion de l’amyline (IAPP) en amyloïde (AIAPP) ne sont pas complètement compris. Les hypothèses du projet sont que certaines variations présentes dans les séquences peptidiques de l’IAPP provenant de différentes espèces animales jouent un rôle critique pour la formation de fibrilles et que plusieurs composés chimiques aromatiques/phénoliques sont capables d’abroger la formation de dépôts d’amyloïde. Le projet de recherche consiste donc à caractériser la propension des différentes isoformes animales d’IAPP à former de l’amyloïde in vitro afin d’identifier les acides aminés jouant un rôle clé dans cette transformation structurale et ultimement d’inhiber la formation d’amyloïde pancréatique. Le projet se divise en deux volets principaux. Le premier consiste à identifier les différentes séquences peptidiques de l’IAPP retrouvées chez les espèces animales. L’objectif est d’identifier les acides aminés jouant un rôle clé dans la formation d’amyloïde. Le gène de l’IAPP a été séquencé chez plus d’une quarantaine d’espèces. Le potentiel d’agrégation des séquences obtenues a été simulé à l’aide d’outils bioinformatique. Une librairie de 23 peptides a été commandée afin de procéder à des analyses physicochimiques in vitro permettant d’évaluer le potentiel amyloïdogénique (test fluorimétrique à la thioflavine T, essai de liaison au rouge Congo, dichroïsme circulaire, microscopie électronique à transmission) et cytotoxique (sur une lignée cellulaire provenant d’insulinome : INS-1). Les analyses effectuées à partir de la librairie constituée de 23 peptides ont permis d’identifier trois séquences ne formant pas d’amyloïde et qui proviennent des espèces animales suivantes : le tamarin lion doré (Leontopithecus rosalia), le grand dauphin (Tursiops truncatus) et l’alpaga (Vicugna pacos). Un site potentiellement critique est le segment 8-20 présentant le motif NFLVH qui ne forme plus d’amyloïde lorsqu’il est remplacé par le motif DFLGR ou KFLIR. Les acides aminés 29P, 14K et 18R sont également impliqués dans l’inhibition de la transformation structurale en fibrille. La dernière partie du projet consiste à inhiber la formation de l’amyloïde en utilisant des composés chimiques commercialisés (hypoglycémiants, anti-inflammatoires non stéroïdiens) ou nouvellement synthétisés dans notre laboratoire (les aryles éthyles urées). Un criblage d’une soixantaine de composés chimiques a été conduit dans cette étude. Leur efficacité a été testée sur l’IAPP humaine, qui possède un fort potentiel amyloïdogénique. Les techniques utilisées sont les mêmes que celles exploitées précédemment. L’essai de liaison croisée photo-induite ("photo-induced cross-linking of unmodified proteins", PICUP) a été réalisé afin d’étudier les formes intermédiaires (monomères, oligomères). Un total de 11 composés chimiques a démontré un potentiel à inhiber l’agrégation des fibrilles. Pour la classe des hypoglycémiants, le glyburide, le répaglinide et la troglitazone ont montré l’activité thérapeutique la plus élevée pour retarder et réduire la formation de fibrilles. Les anti-inflammatoires antiamyloïdogènes actifs incluaient le diclofenac, le méloxicam, le phénylbutazone, le sulindac et le ténoxicam. Les aryles étyles urées les plus intéressantes étaient la EU-362 et la EU-418. Tous ces composés ont conféré une protection cellulaire contre l’activité cytotoxique des fibrilles. Les molécules actives possèdent des éléments structuraux communs tels des substituants donneurs d’électrons (alcool, amine, halogène) sur un noyau benzène. En conclusion, ce projet de recherche a permis de caractériser l’IAPP chez diverses espèces animales, dont plusieurs chez lesquelles elle n’avait pas encore été décrite, de déterminer les sites jouant un rôle clé dans sa transformation en amyloïde et, ultimement, de tester le potentiel thérapeutique de nouveaux agents antiamyloïdogènes dans le diabète de type 2. Nous espérons que ce projet ouvrira ainsi la porte à de nouvelles stratégies de traitement.

Prévention de la maladie de Lyme : facteurs sociaux et priorisation des interventions

La maladie de Lyme est la maladie vectorielle la plus fréquente dans les pays tempérés et est en émergence dans plusieurs régions du monde. Plusieurs stratégies de prévention existent et comprennent des interventions qui visent les individus, comme le port de vêtements protecteurs, et d’autres qui sont implantées au niveau collectif, dont des interventions de contrôle des tiques dans l’environnement. L’efficacité de ces stratégies peut être influencée par divers facteurs, dont des facteurs sociaux tels que les connaissances, les perceptions et les comportements de la population ciblée. Elles peuvent également avoir des impacts parallèles non désirés, par exemple sur l’environnement et l’économie, et ces derniers peuvent s’opposer aux bénéfices des interventions jusqu’à remettre en cause la pertinence de leur mise en œuvre. Aussi, ces facteurs sociaux et les impacts des interventions sont susceptibles de varier selon la population ciblée et en fonction du contexte épidémiologique et social. L’objectif de cette thèse était donc d’étudier les principaux facteurs sociaux et enjeux d’importance à considérer pour évaluer l’efficacité et prioriser des interventions de prévention pour la maladie de Lyme dans deux populations exposées à des contextes différents, notamment en ce qui concerne leur situation épidémiologique, soient au Québec, où l’incidence de la maladie de Lyme est faible mais en émergence, et en Suisse, où elle est élevée et endémique depuis plus de trois décennies. L’approche choisie et le devis général de l’étude sont basés sur deux modèles théoriques principaux, soient le modèle des croyances relatives à la santé et celui de l’aide à la décision multicritère. Dans un premier temps, les facteurs associés à la perception du risque pour la maladie de Lyme, c’est-à-dire l’évaluation cognitive d’une personne face au risque auquel elle fait face, ont été étudiés. Les résultats suggèrent que les facteurs significatifs sont différents dans les deux régions à l’étude. Ensuite, l’impact des connaissances, de l’exposition, et des perceptions sur l’adoption de comportements préventifs individuels et sur l’acceptabilité des interventions de contrôle des tiques (acaricides, modifications de l’habitat, contrôle des cervidés) a été comparé. Les résultats suggèrent que l’impact des facteurs varierait en fonction du type du comportement et des interventions, mais que la perception de l’efficacité est un facteur commun fortement associé à ces deux aspects, et pourrait être un facteur-clé à cibler lors de campagnes de communication. Les résultats montrent également que les enjeux relatifs aux interventions de contrôle des tiques tels que perçus par la population générale seraient communs dans les deux contextes de l’étude, et partagés par les intervenants impliqués dans la prévention de la maladie de Lyme. Finalement, un modèle d’analyse multicritère a été développé à l’aide d’une approche participative pour le contexte du Québec puis adapté pour le contexte suisse et a permis d’évaluer et de prioriser les interventions préventives selon les différentes perspectives des intervenants. Les rangements produits par les modèles au Québec et en Suisse ont priorisé les interventions qui ciblent principalement les populations humaines, devant les interventions de contrôle des tiques. L’application de l’aide à la décision multicritère dans le contexte de la prévention de la maladie de Lyme a permis de développer un modèle décisionnel polyvalent et adaptable à différents contextes, dont la situation épidémiologique. Ces travaux démontrent que cette approche peut intégrer de façon rigoureuse et transparente les multiples perspectives des intervenants et les enjeux de la prévention relatifs à la santé publique, à la santé animale et environnementale, aux impacts sociaux, ainsi qu’aux considérations économiques, opérationnelles et stratégiques. L’utilisation de ces modèles en santé publique favoriserait l’adoption d’une approche « Une seule santé » pour la prévention de la maladie de Lyme et des zoonoses en général. Mots-clés : maladie de Lyme, prévention, facteurs sociaux, perception du risque, comportements préventifs, acceptabilité, priorisation des interventions, contrôle des tiques, aide à la décision multicritère, analyse multicritère, Québec, Suisse, « Une seule santé »

Description de l’évolution du profil socio-cognitif et clinique d’une cohorte d’adolescents diabétiques de type 1 ayant suivi un programme d’éducation thérapeutique

Thèse réalisée en cotutelle entre Aix-Marseille Université et l'Université de Montréal

Deficient acquisition and consolidation: intertrial free recall performance in Alzheimer's disease and mild cognitive impairment

Previous research demonstrates that dementia of the Alzheimer type (DAT) is characterised by deficits of episodic memory, especially in the acquisition of new material. As well as this deficit in acquisition, some researchers have also argued for a deficit in consolidation in DAT. We examined acquisition and consolidation by measuring the intertrial gained and lost access in DAT, Mild Cognitive Impairment (MCI) and controls. We report findings from a study of clinical data based on assessment of patients using three free recall trials of a word list. We found that both DAT and MCI groups showed a deficit in acquisition and consolidation of items between trials relative to controls. Moreover, the DAT group was significantly impaired relative to the MCI group for both acquisition and consolidation. Correlations within each group showed that there were strong relationships between intertrial measures and standard measures of memory function. Importantly in no group was there a significant correlation between our measures of acquisition and consolidation: we argue that these measures reflect different underlying processes, and the failure to consolidate in DAT and MCI is not related to the deficit in acquisition. Finally, we showed strong correlations between our measure and dementia severity, suggesting that acquisition and consolidation both get worse as the dementia progresses.

The Genetics of Alzheimer`s Disease in Brazil: 10 Years of Analysis in a Unique Population

Alzheimer`s Disease (AD) is the most common type of dementia among the elderly, with devastating consequences for the patient, their relatives, and caregivers. More than 300 genetic polymorphisms have been involved with AD, demonstrating that this condition is polygenic and with a complex pattern of inheritance. This paper aims to report and compare the results of AD genetics studies in case-control and familial analysis performed in Brazil since our first publication, 10 years ago. They include the following genes/markers: Apolipoprotein E (APOE), 5-hidroxytryptamine transporter length polymorphic region (5-HTTLPR), brain-derived neurotrophin factor (BDNF), monoamine oxidase A (MAO-A), and two simple-sequence tandem repeat polymorphisms (DXS1047 and D10S1423). Previously unpublished data of the interleukin-1 alpha (IL-1 alpha) and interleukin-1 beta (IL-1 beta) genes are reported here briefly. Results from others Brazilian studies with AD patients are also reported at this short review. Four local families studied with various markers at the chromosome 21, 19, 14, and 1 are briefly reported for the first time. The importance of studying DNA samples from Brazil is highlighted because of the uniqueness of its population, which presents both intense ethnical miscegenation, mainly at the east coast, but also clusters with high inbreeding rates in rural areas at the countryside. We discuss the current stage of extending these studies using high-throughput methods of large-scale genotyping, such as single nucleotide polymorphism microarrays, associated with bioinformatics tools that allow the analysis of such extensive number of genetics variables, with different levels of penetrance. There is still a long way between the huge amount of data gathered so far and the actual application toward the full understanding of AD, but the final goal is to develop precise tools for diagnosis and prognosis, creating new strategies for better treatments based on genetic profile.

Atividade física sistematizada e desempenho cognitivo em idosos com demência de Alzheimer: uma revisão sistemática

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Gait and risk of falls associated with frontal cognitive functions at different stages of Alzheimer's disease

The decline in frontal cognitive functions contributes to alterations of gait and increases the risk of falls in patients with dementia, a category which included Alzheimer's disease (AD). The objective of the present study was to compare the gait parameters and the risk of falls among patients at different stages of AD, and to relate these variables with cognitive functions. This is a cross-sectional study with 23 patients with mild and moderate AD. The Clinical Dementia Rating was used to classify the dementia severity. The kinematic parameters of gait (cadence, stride length, and stride speed) were analyzed under two conditions: (a) single task (free gait) and (b) dual task (walking and counting down). The risk of falls was evaluated using the Timed Up-and-Go test. The frontal cognitive functions were evaluated using the Frontal Assessment Battery (FAB), the Clock Drawing Test (CDT) and the Symbol Search Subtest. The patients who were at the moderate stage suffered reduced performance in their stride length and stride speed in the single task and had made more counting errors in the dual task and still had a higher fall risk. Both the mild and the moderate patients exhibited significant decreases in stride length, stride speed and cadence in the dual task. Was detected a significant correlation between CDT, FAB, and stride speed in the dual task condition. We also found a significant correlation between subtest Similarities, FAB and cadence in the dual task condition. The dual task produced changes in the kinematic parameters of gait for the mild and moderate AD patients and the gait alterations are related to frontal cognitive functions, particularly executive functions.

Programa domiciliar de exercícios motores e cognitivos para pacientes no estágio avançado da doença de Alzheimer

Pós-graduação em Ciências da Motricidade - IBRC

Estudo exploratório de alterações na linguagem em pacientes com Alzheimer em indivíduos com baixa escolaridade

O presente trabalho descreve características da linguagem, em especial de alguns dos aspectos discursivos, de idosos com envelhecimento saudável, com declínio cognitivo senil, ou com doença de Alzheimer leve e moderada. Foram avaliados um total de 44 idosos sendo 22 saudáveis, 4 com declínio cognitivo senil, 9 com doença de Alzheimer leve e 9 com doença de Alzheimer moderada, classificados pelos critérios do CDR. Foram aplicados os testes neuropsicológicos do mini exame do estado mental, nomeação de Boston resumido, fluência verbal e narrativa por confronto visual (figura do roubo dos bolinhos). Foram estimados os desempenhos nos testes selecionados e aplicada a avaliação dos relatos pelos critérios propostos por Groves-Wright (2004) assim como foi feita a tipificação da narrativa. Tratamento estatístico paramétrico determinou os valores de média, erro-padrão e o nível de significância das diferenças entre as médias foi fixado para valores de p<0.05. Em seguida foi realizado inventário e análise do léxico e das categorias gramaticas das narrativas, e realizada análise paramétrica a partir dos escores Z, através do programa STABLEX. Encontrou-se que a fluência verbal semântica é melhor nos idosos saudáveis quando comparados aos com declínio cognitivo leve. As narrativas mostraram diferenças estatisticamente significantes entre os idosos saudáveis e os com declínio cognitivo leve nas análises de frequência de uso do vocabulário e das categorias gramaticais como um todo, e também entre saudáveis e todos os demais grupos nas análises de cada uma das categorias gramaticais. A análise do vocabulário e das categorias gramaticais permitiu identificar comprometimentos da função narrativa medida pelo tipo de vocabulário e pelas categorias gramaticais preferidas ou rejeitadas. Os resultados contribuem para distinguir as características da narrativa de idosos saudáveis, daquelas de idosos com declínio cognitivo leve ou com Alzheimer leve ou moderado, apontando alterações que possivelmente são indicadores precoces que podem ser usados para avaliar o curso temporal da doença.

Efeitos do exercício físico multimodal nas concentrações plasmáticas de biomarcadores, funções cognitivas e funcionalidade em pacientes com doença de Alzheimer

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

New treatment strategies for Alzheimer's disease: is there a hope?

Alzheimer's disease (AD) is a progressive and irreversible neurodegenerative disease, and corresponds to the most common cause of dementia worldwide. Although not fully understood, the pathophysiology of AD is largely represented by the neurotoxic events triggered by the beta-amyloid cascade and by cytoskeletal abnormalities subsequent to the hyperphosphorylation of microtubule-associated Tau protein in neurons. These processes lead respectively to the formation of neuritic plaques and neurofibrillary tangles, which are the pathological hallmarks of the disease. Clinical benefits of the available pharmacological treatment for AD with antidementia drugs (namely cholinesterase inhibitors and memantine) are unquestionable, although limited to a temporary, symptomatic support to cognitive and related functions. Over the past decade, substantial funding and research have been dedicated to the search and development of new pharmaceutical compounds with disease-modifying properties. The rationale of such approach is that by tackling key pathological processes in AD it may be possible to attenuate or even change its natural history. In the present review, we summarize the available evidence on the new therapeutic approaches that target amyloid and Tau pathology in AD, focusing on pharmaceutical compounds undergoing phase 2 and phase 3 randomized controlled trials.

Equilíbrio, funções executivas e quedas de idosos com demência de Alzheimer: um estudo longitudinal

Falls among older people is a major clinical problem due to its high incidence, with consequent implications for the health and care costs. Elderly patients with dementia of Alzheimer type (AD) are more susceptible to falls due to the impairment of executive functions and gait, with the risk of falls 3 times higher than non-demented elderly. This study used a longitudinal design and aimed to analyze the effects of a regular and systematized physical activity program on the frequency of falls in patients with AD. Additionally, we aimed to correlate the frequency of falls with the executive functions and equilibrium, after and before the physical activity program. The study included 21 patients with clinical diagnosis of AD, divided into two groups: control group (CG), composed of 11 subjects not engaged in any systematized physical activity and training group (TG): 10 seniors who participated in the Cinesioterapia Functional and Cognitive in Elderly with Alzheimer's disease program (PRO-CDA). The physical activity program lasted four months, with weekly frequency of three times, with each session lasting 60 minutes. Were administered the Mini-Mental State Examination (MMSE) to assess cognitive functioning and global score of the Clinical Dementia Rating (CDR) to classify the severity of dementia. For the evaluation of executive functions were used the Clock Drawing Test (TDR) and Frontal Assessment Battery (FAB). In addition, we used the Functional Balance Scale, Berg test (EEFB) and Timed Up-and-Go (TUG) to assess the equilibrium and risk of falls. Falls were recorded by means of a questionnaire, which included the number of falls in the last four months. Analyzing the results, it was observed that TG obtained significant improvements in equilibrium and in executive functions, highlighting the beneficial effects of physical activity in these variables... (Complete abstract click electronic access below)

Der Einfluss der Zellalterung auf die pathobiochemischen Prozesse von Morbus Alzheimer und weiteren neurodegenerativen Erkrankungen

Die am häufigsten auftretende altersassoziierte neurodegenerative Krankheit ist die Alzheimer Demenz. Ein mit entscheidender Schritt bei der Entstehung der Alzheimer Erkrankung ist wahrscheinlich die Produktion des Aβ-Peptids durch proteolytische Spaltung das Amyloid-Vorläuferproteins APP. In der vorliegenden Arbeit wurde die altersabhängige Prozessierung des Amyloid-Vorläuferproteins (APP) in Fibroblasten von Hautbiopsien von Familiärer Alzheimer-, Trisomie21 und Niemann-Pick Typ C-Krankheit untersucht. Die in dieser Arbeit verwendeten Fibroblasten wurden bis zum Erreichen des zellulären Wachstumsstopps (replikative Seneszenz) seriell passagiert und die Untersuchungen erfolgten an Zellen aufsteigender PDL. Dabei zeigte sich, dass, unabhängig von dem durch die Krankheit vorliegenden genetischen biochemischen Hintergrund, die APP-Prozessierung im Laufe der Zellalterung progressiv verringert wird. Die altersabhängig ansteigenden Cholesterinspiegel führten zu einer Reduktion der APP-Reifung und infolge dessen nahmen sowohl die intrazellulären APP-Spaltfragmente (C99, C83 und AICD) als auch die extrazellulären APP-Fragmente (sAPPα, sAPP) ab. Ebenso konnte gezeigt werden, dass die γ-Sekretase-Aktivität abnimmt. Dies war verbunden mit einem Rückgang der Proteinspiegel von Nicastrin und Presenilin, beides Komponenten des γ-Sekretase-Komplexes. Obwohl die Proteinexpression der α-Sekretase ADAM10 altersassoziiert konstant blieb, nahm die α-Sekretase-Aktivität mit steigendem Lebensalter ab. Erste Untersuchungen zeigten, dass die NAD+-abhängige Histon-Deacetylase SIRT1 eine wichtige Rolle im Bezug auf die α-Sekretase-Aktivität spielen könnte. Im Gegensatz zu den Abnahmen der α- und γ-Sekretase-Aktivitäten konnte eine erhöhte Aktivität der β-Sekretase in seneszenten Zellen beobachtet werden. Die mRNA-Menge und Proteinspiegel der ß-Sekretase BACE1 blieben dabei unverändert. Des Weiteren zeigte sich eine Zunahme der β-Sekretase-Aktivität bei Behandlung von jungen Zellen mit konditioniertem Medium seneszenter Zellen. Da sensezente Zellen einem Proliferationsstopp in der G1-Phase unterliegen, wurde der Einfluss des Zellzyklus-Inhibitors Aphidicolin auf die β-Sekretase untersucht. Hier wurde sowohl in IMR90 Fibroblasten als auch in Neuroblastoma-Zellen N2a eine Zunahme der β-Sekretase-Aktivität nach Zugabe der Inhibitoren beobachtet. Auch kommt es im Zuge der Alterung zu einer verstärkten Expression inflammatorischer Zytokine, die mit der Entstehung von Aβ-Peptiden in Verbindung gebracht werden. Deshalb wurde der Einfluss von Zytokinen auf die β-Sekretase-Aktivität untersucht. Die Zugabe von Interferon-γ und Interleukin 6 führte bei jungen IMR90-Zellen zu einem Anstieg der β-Sekretase-Aktivität, während bei alten Zellen keine Änderung zu verzeichnen war.

Gamma-secretase modulators and inhibitors in Alzheimer's disease: influence of genetic background on efficacy and mechanism of action

According to the amyloid hypothesis, Alzheimer’s disease (AD) is caused by aberrant production or clearance of the amyloid-β (Aβ) peptides, and in particular of the longer more aggregation-prone Aβ42. The Aβ peptides are generated through successive proteolytic cleavage of the amyloid precursor protein (APP) by the β-site APP cleaving enzyme (BACE) and γ-secretase. γ-secretase produces Aβ peptides with variable C-termini ranging from Aβ34 to Aβ48, presumably by sequential trimming of longer into shorter peptides. γ-secretase is a multiprotein complex consisting of at least four different proteins and the presenilin proteins (PS1 or PS2) contain the catalytic center of the complex. In 2001 several non-steroidal anti-inflammatory drugs were identified as the founding members of a new class of γ-secretase modulators (GSMs) that can selectively reduce production of Aβ42. Concomitantly, these GSMs increase Aβ38 production indicating closely coordinated generation of Aβ42 and Aβ38 and a potential precursor-product relationship between these peptides. GSMs seem to exert their activity by direct modulation of γ-secretase. Support for this hypothesis is drawn from the finding that some PS mutations associated with early-onset familial AD (FAD) can modulate the cellular response to GSMs and to γ-secretase inhibitors (GSIs), which inhibit production of all Aβ peptides and are known to directly interact with PS. A particularly interesting FAD PS mutation is PS1-ΔExon9, a complex deletion mutant that blocks endoproteolysis of PS1 and renders cells completely non-responsive to GSMs. Studies presented in this thesis show that the diminished response of PS1-ΔExon9 to GSMs is mainly caused by its lack of endoproteolytic cleavage. Furthermore, we were able to demonstrate that a reduced response to GSMs and GSIs is not limited to PS1-ΔExon9 but is a common effect of aggressive FAD-associated PS1 mutations. Surprisingly, we also found that while the Aβ42 response to GSMs is almost completely abolished by these PS1 mutations, the accompanying Aβ38 increase was indistinguishable to wild-type PS1. Finally, the reduced response to GSIs was confirmed in a mouse model with transgenic expression of an aggressive FAD-associated PS1 mutation as a highly potent GSI failed to reduce Aβ42 levels in brain of these mice. Taken together, our findings provide clear evidence for independent generation of Aβ42 and Aβ38 peptides, and argue that the sequential cleavage model might be an oversimplification of the molecular mechanism of γ-secretase. Most importantly, our results highlight the significance of genetic background in drug discovery efforts aimed at γ-secretase, and indicate that the use of cellular models with transgenic expression of FAD-associated PS mutations might confound studies of the potency and efficacy of GSMs and GSIs. Therefore, such models should be strictly avoided in the ongoing preclinical development of these promising and potentially disease-modifying therapeutics for AD.