Universität zu Köln

Effects of amyloidogenic peptides on the phosphorylation state of the tau-protein and on the expression of the alpha7 subunit of the nicotinic acetylcholine receptor in vitro

Lain, Enzo (2004) Effects of amyloidogenic peptides on the phosphorylation state of the tau-protein and on the expression of the alpha7 subunit of the nicotinic acetylcholine receptor in vitro. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    ABSTRACT In Alzheimer�s disease, the possible correlation between abnormal deposition of proteins like hyperphosphorylated tau and beta-amyloid (A-beta), cytoskeletal alterations and the deficit in the cholinergic neurotransmission remains to be clarified. In order to investigate the possible links connecting beta-amyloid accumulation, tau-hyperphosphorylation and nicotinic receptor expression, embryonic primary hippocampal cultures were incubated with amyloidogenic peptides. A-beta [1-42], the beta-amyloid form with the highest fibrillogenic potential, was used for the experimental approach in this study. Additionally, a shorter form of the peptide, A-beta [31-34], was employed to investigate its putatively protective action against the impact of A-beta [1-42]. A-beta [1-42] caused retraction of dendrites, shrinkage of cell bodies and a decrease in the total amount of MAP2b, without affecting the total number of neurons and their viability. No impact on the tau-pho-spho-rylation sites Ser-202 (antibody AT8), Thr-231 / Ser-235 (antibody AT180), Ser-262 (antibody 12E8) and Ser-396 / Ser-404 (antibody AD2) and on the expression of the alpha7 nicotinic acetylcholine receptor (alpha7-nAChR) subunit protein was found. The total number of homomeric alpha7-nAChRs and their affinity for [125-I]aplha-Bgt remained also unaltered. Upon A-beta [31-34] incubation cell bodies were swollen in the region of the apical dendrite. These morphological alterations, different from those elicited by A-beta [1-42], did not involve MAP2 expression changes. In contrast to A-beta [1-42], the shorter fragment caused a massive hyperphosphorylation of the tau-protein at Ser-202 and at Ser-396 / Ser-404. The expression of the alpha7-nAChR subunit, the total number of homomeric alpha7-nAChRs and their affinity for [125-I]alpha-Bgt were unaffected. As regards the colocalization of the receptor subunit with hyperphosphorylated tau-protein, the alpha7-nAChR subunit was present in all AT8- and AD2-positive neurons under A-beta [31-34] incubation. In conclusion, the present results show a toxic effect of A-beta [1-42] on the cytoskeletal structure at concentrations normally present in Alzheimer brains, but raise some doubts about the role of A-beta [1-42] fibrils as a direct trigger of tau-hyperphosphorylation. As regards A-beta [31-34], it can not be considered protective with regard to cell morphology. Although it prevents the A-beta [1-42]-induced retraction of dendrites, it shows own toxic properties.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    ZUSAMMENFASSUNG Kennzeichen der Alzheimerschen Erkrankung sind die abnormale Ablagerung von Proteinen wie beta-Amyloid (A-beta) und hyperphosphoryliertem tau-Protein, Veränderungen des Zytoskeletts und Störungen der cholinergen Transmission. Mögliche Zusammenhänge zwischen beta-Amyloid-Ablagerung, tau-Hyperphosphorylierung und Expression der nicotinischen Acetylcholinrezeptoren wurden durch Inkubation neuronaler Dissoziations-kulturen aus den Hippocampi embryonaler Ratten mit amyloidogenen Peptiden untersucht. Für die Inkubation wurden das beta-Amyloid-Fragment mit der höchsten Tendenz zu Fibrillenbildung, A-beta [1-42], und das kürzere, putativ protektive Fragment, A-beta [31-34], eingesetzt. A-beta [1-42] verursachte eine Retraktion der Dendriten und das Schrumpfen der Zellkörper. Weder die Zahl der Neuronen noch die Gesamtzahl lysierter Zellen wurde beeinflusst. Eine reduzierte Expression von MAP2b war die einzig beobachtete Veränderung. Es wurde keine statistisch signifikante Erhöhung der Phosphorylierungsrate der Epitope Ser-202 (Antikörper AT8), Thr-231 / Ser-235 (Antikörper AT180), Ser-262 (Antikörper 12E8) oder Ser-396 / Ser-404 (Antikörper AD2) des tau-Proteins beobachtet. Die Gesamtzahl der alpha7-homomeren Rezeptoren und ihre Affinität für [125-I]alpha-Bgt blieben unverändert. Die Inkubation mit A-beta [31-34] führte hingegen zu anderen morphologischen Veränderungen, wie dem Anschwellen des apikalen Dendriten. Die von A-beta [31-34] hervorgerufenen Veränderungen betrafen nicht MAP2, die Expression aller MAP2-Proteinkomponenten blieb unbeeinflusst. Im Gegensatz zu A-beta [1-42] verursachte das kürzere Fragment eine massive Hyperphosphorylierung des tau-Proteins an den Aminosäuren Ser-202 (AT8) und Ser-396 / Ser-404 (AD2), jedoch konnte keine Erhöhung der Phosphorylierung an Thr-231 / Ser-235 (AT180) oder Ser-262 (12E8) festgestellt werden. Weiterhin beeinflusste A-beta [31-34] weder die Anzahl der alpha7-nAChR-exprimierenden Neurone noch die Expression des Proteins der Untereinheit selbst. Es konnte kein Unterschied in der Anzahl der alpha7-homomeren Rezeptoren und in ihrer Affinität für [125-I] alpha-Bgt bestimmt werden. Die alpha7-Untereinheit zeigte Kolokalisation mit dem hyperphosphorylierten tau-Protein in allen AT8- und AD2-positiven Neuronen. Zusammengefasst zeigen die vorliegenden Ergebnisse toxische Einflüsse von A-beta [1-42] auf das Zytoskelett bei Konzentrationen, die üblicherweise in Gehirnen von Alzheimer-patienten zu finden sind. Gleichzeitig bestehen aber noch einige Zweifel über die Rolle der A-beta [1-42]-Fibrillen als direkte Auslöser der tau-Hyperphosphorylierung. Was A-beta [31-34] betrifft, so kann es in Bezug auf die Zellmorphologie trotz seiner offensichtlich positiven Wirkung auf die A-beta [1-42]-induzierte Dendritenretraktion nicht als protektiv angesehen werden, da es eigene toxische Eigenschaften besitzt.German
    Creators:
    CreatorsEmail
    Lain, Enzoenzo.lain-uni-koeln.de
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-11917
    Subjects: Life sciences
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    beta-Amyloid, nicotinische Acetylcholinerezeptoren, tau-Protein, primäre Hippocampuskulturen, RatteGerman
    beta-amyloid, nicotinic receptors, tau-protein, rat primary hippocampal culturesEnglish
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > Anatomie II
    Language: English
    Date: 2004
    Date Type: Completion
    Date of oral exam: 25 May 2004
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 28 Jun 2004 11:40:32
    Referee
    NameAcademic Title
    Schröder, HannsjörgProf. Dr.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/1191

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