Article

Extracellular deposits of A beta produced in cultures of Alzheimer disease brain vascular smooth muscle cells.

NYS Institute for Basic Research in Developmental Disabilities, 1050 Forest Hill Road, Staten Island, NY 10314, USA.
Journal of Neuropathology and Experimental Neurology (Impact Factor: 4.37). 02/2005; 64(1):82-90.
Source: PubMed

ABSTRACT Alzheimer disease (AD) and Down syndrome (DS) brains contain deposits of amyloid-beta peptide that are located extracellularly in the neuropil and in blood vessels walls. A small fraction of brain Abeta is detected intracellularly in neurons, smooth muscle cells, and microglia. The roles of these extracellular and intracellular pools of Abeta in pathogenesis of AD-type dementia are controversial. Cell culture models of vascular amyloidosis-beta revealed intracellular, but not extracellular deposition of Abeta. Here we demonstrate for the first time, formation of extracellular deposits of Abeta in primary cultures of vascular smooth muscle cells isolated from AD cases with cerebrovascular amyloid angiopathy. Extracellular Abeta deposition required the use of cultures that produced high quantities of Abeta, which contained at least 50% of cells forming intracellular Abeta deposits, and providing extracellular matrix proteins. During 12 days of culture in this system, we observed accumulation of nonfibrillar, granular deposits in extracellular matrix, similar to early stages of vascular amyloidogenesis in vivo. This is a valuable system to study the effects of various potential amyloidogenic factors on formation of extracellular Abeta deposits.

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    • "A local activation of microglial cells is consistently detected in the brains of patients with Alzheimer's disease (AD), but the role of activated peripheral myeloid cells in the pathogenesis of AD has not been resolved (Akiyama et al., 2000; Prinz and Mildner, 2011). For example, microglial cells have been suggested to be responsible for pathological ␤-amyloid (A␤) protein deposition (Wisniewski et al., 1989; Akiyama et al., 2000; Frackowiak et al., 2005), but at the same time, they have also been implicated in A␤ clearance (Chung et al., 1999; Bard et al., 2000; Wyss-Coray et al., 2001; Jantzen et al., 2002). Moreover, it has been shown recently that the interaction of CD40 with CD40 ligand on the surface of microglia is an important molecular signal for microglia activation in AD mouse models (Tan et al., 1999, 2002; Gate et al., 2010). "
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    ABSTRACT: Mononuclear phagocytes are important modulators of Alzheimer's disease (AD), but the specific functions of resident microglia, bone marrow-derived mononuclear cells, and perivascular macrophages have not been resolved. To elucidate the spatiotemporal roles of mononuclear phagocytes during disease, we targeted myeloid cell subsets from different compartments and examined disease pathogenesis in three different mouse models of AD (APP(swe/PS1), APP(swe), and APP23 mice). We identified chemokine receptor 2 (CCR2)-expressing myeloid cells as the population that was preferentially recruited to β-amyloid (Aβ) deposits. Unexpectedly, AD brains with dysfunctional microglia and devoid of parenchymal bone marrow-derived phagocytes did not show overt changes in plaque pathology and Aβ load. In contrast, restriction of CCR2 deficiency to perivascular myeloid cells drastically impaired β-amyloid clearance and amplified vascular Aβ deposition, while parenchymal plaque deposition remained unaffected. Together, our data advocate selective functions of CCR2-expressing myeloid subsets, which could be targeted specifically to modify disease burden in AD.
    The Journal of Neuroscience : The Official Journal of the Society for Neuroscience 08/2011; 31(31):11159-71. DOI:10.1523/JNEUROSCI.6209-10.2011 · 6.75 Impact Factor
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    • "The involvement of VSMCs in the production of Aß was already hypothesized following the early observation that Aß deposits are closely associated with cerebral VSMCs (Frackowiak et al., 1994) and the presence of APP and Aß in VSMCs (Coria et al., 1992; Davis-Salinas and Van Nostrand, 1995; Frackowiak et al., 2004; Wisniewski et al., 1995). However, several facts have rested relevance to the contribution of VSMCs to CAA: (1) most reports just mention intracellular Aß accumulation in VSMCs (Wisniewski et al., 1995), (2) absence of Aß 1–42 production by primary cultures of VSMCs (Frackowiak et al., 2005) and (3) the lack of a mechanism linking the production of Aß in VSMCs to the etiopathology of AD. Neuronal APP can be cleaved by two different pathways . "
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    ABSTRACT: Cerebral amyloid angiopathy, associated to most cases of Alzheimer's disease (AD), is characterized by the deposition of amyloid ss-peptide (Ass) in brain vessels, although the origin of the vascular amyloid deposits is still controversial: neuronal versus vascular. In the present work, we demonstrate that primary cultures of human cerebral vascular smooth muscle cells (HC-VSMCs) have all the secretases involved in amyloid ss-protein precursor (APP) cleavage and produce Ass(1-40) and Ass(1-42). Oxidative stress, a key factor in the etiology and pathophysiology of AD, up-regulates ss-site APP cleaving enzyme 1 (BACE1) expression, as well as Ass(1-40) and Ass(1-42) secretion in HC-VSMCs. This process is mediated by c-Jun N-terminal Kinase and p38 MAPK signaling and appears restricted to BACE1 regulation as no changes in the other secretases were observed. In conclusion, oxidative stress-mediated up-regulation of the amyloidogenic pathway in human cerebral vascular smooth muscle cells may contribute to the overall cerebrovascular amyloid angiopathy observed in AD patients.
    Neurobiology of aging 08/2008; 29(7):969-80. DOI:10.1016/j.neurobiolaging.2007.01.009 · 4.85 Impact Factor
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    ABSTRACT: Identification de déterminants génétiques impliqués dans la composante vasculaire de la MA, par analyses transcriptomiques, génétiques et moléculaires La maladie d'Alzheimer (MA) est une maladie dégénérative du cerveau qui provoque la démence, avec une perte graduelle de mémoire, du jugement, et des fonctions cognitives. Cette maladie apparaît généralement chez les personnes âgées de plus de 65 ans, mais certaines formes moins fréquentes peuvent apparaître plus précocement. Les bases génétiques et moléculaires de la MA sont encore mal connues. L'hérédité des formes à début précoce est liée à des mutations dans trois gènes différents: le gène du précurseur de la protéine amyloïde (APP) sur le chromosome 21, le gène de la préséniline 1 (PS1) sur le chromosome 14 et le gène de la préséniline 2 (PS2) sur le chromosome 1. Cependant, ces mutations expliquent moins de 1% des cas de MA. Dans la grande majorité des cas, la génétique apparaît beaucoup plus complexe car résultant de l'interaction entre des facteurs environnementaux et divers gènes de susceptibilité. Malgré le consensus sur l'importance de la composante génétique de la MA, seul l'allèle ε4 du gène de l'apolipoprotéine E (APOE) a été retrouvé comme un facteur constant de vulnérabilité. Toutefois, plus de 200 gènes ont déjà été proposés comme déterminants génétiques de la MA, mais aucun consensus n'a pu être obtenu pour l'un d'entre eux en raison du manque de robustesse des associations observées au sein de populations indépendantes. Tout d'abord, nous avons cherché à reproduire l'association entre la MA et des polymorphismes localisés dans 3 gènes candidats (VEGF, PON1 et GAB2). Deuxièmement, afin la sélection de nouveaux gènes candidats, nous avons combiné les informations issues de carte génétique avec le profil d'expression de gènes. Cette stratégie résulte de deux grandes observations: (i) l'expression de nombreux gènes est modifiée au cours de l'étiologie de la MA, (ii) les polymorphismes dans les promoteurs de l'APOE, PS1, PS2 et APP gènes ont été associés à l'apparition de la MA. Par conséquent, nous avons supposé que les gènes situés dans les régions chromosomiques définies par des études de liaisons génétiques et présentant une expression différentielle entre des patients et des témoins, pourraient constituer des gènes candidats implique dans la MA. Nous avons effectué l'analyse transcriptomique de 2741 gènes situés dans les régions chromosomiques d'intérêt définies dans le cadre de la MA. Les niveaux de l'expression génique ont été évalués à partir d'ARN totaux provenant de tissus cérébraux post-mortem de malades et de témoins. Cent six gènes ont été retrouvés différentiellement exprimés. Ensuite, nous avons évalué, au sein de ces gènes, l'impact de polymorphismes sur le risque de développer la MA. Le polymorphisme le plus intéressant, situé sur le gène IL33, a été associé à la MA dans 3 populations cas-témoins indépendantes. En outre, nous avons pu montrer une implication de ce gène dans un processus physiopathologie touchant le réseau vasculaire cérébral au cours de la MA. De façon intéressante, IL33 est préférentiellement exprimé dans les cellules vasculaires. En effet, un nombre croissant de données suggèrent un rôle central des facteurs de risque cardiovasculaire, de la modification des parois artérielles, amenant à une hypoperfusion chronique du cerveau et au développement de la physiopathologie de la maladie. Ces données sont basées sur des études épidémiologiques, physiopathologiques, de neuro-imagerie, de neuropathologiques et d'études pharmacologiques. Toutes ces observations indiquent qu' une altération du réseau vasculaire pourrait être un facteur important dans le processus conduisant à la neurodégénérescence chronique dans la MA.
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