Die Ergebnisse von bisherigen neuropathologischen Studien konnten die wichtige Bedeutung bestimmter Hirnstammareale bei der Pathogenese der Alzheimer-Erkrankung belegen. Zu diesen Strukturen gehören vor allem die Vaguskerngebiete, die in Anbetracht der zeitlich-topographischen Entwicklungsdynamik der AD als frühe Prädilektionsstellen für die Alzheimer-typischen Pathologien fungieren könnten. Eine Ausbreitung dieser Pathologie nach kranial, wie etwa ins limbische System und in andere kortikale Hirnregionen, erfolgt erst in späteren Krankheitsstadien. Deshalb wäre es im Hinblick auf die Früherkennung einer AD von großem diagnostischem Nutzen, eine geeignete nicht-invasive Methode zum Nachweis der Hirnstammaffektion zu entwickeln. Diese könnte insbesondere im Rahmen eines Screeningprogrammes für MCI-Patienten, die ohnehin ein stark erhöhtes Risiko für Entwicklung einer AD aufweisen, eingesetzt werden. In Anbetracht solcher makroskopisch oft nicht sichtbarer pathologischer Veränderungen im Hirnstamm, die meist der Nachweisbarkeit durch die strukturelle moderne Bildgebung entgehen, ist die Technik der Vagus-evozierten Potentiale (VSEP) wegen ihrer exzellenten zeitlichen Auflösung möglicherweise in der Lage, durch Erfassung der Funktionsstörungen der Vagus-Kerngebiete, eine Affektion dieser Strukturen festzustellen. Eine solche Funktionsstörung sollte sich dann als eine Latenzverzögerung der Potentiale darstellen. Zu diesem Zweck wurden in dieser Arbeit insgesamt 52 Personen (13 Alzheimer-Patienten, 12 MCI-Patienten und 27 gesunden Probanden) in einer ersten Sitzung neuropsychologisch und in der zweiten Sitzung elektrophysiologisch untersucht, wobei in der ersten Sitzung zusätzlich eine ausführliche Anamnese erhoben wurde. In der zweiten Sitzung wurde dann nach elektrischer Stimulation des Hautastes des N. Vagus am äußeren Gehörgang auf beiden Seiten mittels 2 haardünnen Kupferdrähten, jeweils die VSEP in Form der Fernfeldpotentiale über EEG-Elektroden abgeleitet. Die Stimulation erfolgte analog zu den vorangegangenen Arbeiten mit einer Stimulationsstärke von 8mA, einer Stimulationsdauer von 0,1 msec und einem Interstimulusintervall von 2 sec, zuerst auf der rechten und danach auf der linken Seite mit 100 Wiederholungen pro Seite, wobei nach 50 artefaktfreien Kurven in einer Stimulationspause von 5 sek. die Stimulationselektroden in ihrer Polarisierung manuell gedreht wurden. Da es bisher keine Standarddefinition für die frühestmögliche Latenz (P1) bei der Ableitung der VSEP existiert, wurde in dieser Arbeit die Auswertung der VSEP mit zwei Methoden durchgeführt, wobei die erste Latenz P1 im ersten Ansatz abhängig und im zweiten Ansatz unabhängig von der Potentialamplitude definiert wurde. Demnach konnten je nach Analysemethode unterschiedliche Anzahlen an auswertbaren Potentialkurven eingeschlossen werden. Die dieser Arbeit zugrunde liegende Hypothese, dass die VSEP bei Alzheimer-Patienten sich gegenüber MCI-Patienten und Kontrollpersonen durch eine Latenzverzögerung kennzeichnen, konnte in der primären statistischen Auswertung mittels Bi- und Univarianzanalyse (3x2 und 3x1 ANOVA) nicht bestätigt werden, und zwar weder im amplitudenabhängigen noch im amplitudenunabhängigen Modul. Eine der möglichen Erklärungen hierfür ist die geringe Anzahl an untersuchten Patienten, sodass die zukünftigen Studien mit größeren Subgruppen erfolgen sollen. Erst nach statistischer Analyse von hemisphärenspezifischen Mittelwerten und zwar nur für die rechte Hemisphäre konnte ausschließlich für P2 in der amplitudenunabhängigen Auswertung ein hypothesenkonformes Ergebnis erreicht werden. Eine Latenzverzögerung in der MCI-Gruppe gegenüber Kontrollpersonen konnte in den statistischen Analysen nicht gezeigt werden. In der ersten Sitzung wurde bei allen Patienten und Probanden mittels CERAD-Testbatterie der neuropsychologische Status erhoben. Anschließend wurden die Ergebnisse der VSEP aus der amplitudenunabhängigen Auswertung und CERAD miteinander verglichen, woraus sich eine signifikant negative Korrelation zwischen den einzelnen Testabschnitten (Semantische Flüssigkeit, Lernen und Speichern einer Wortliste sowie Figurenabzeichnung) und den Latenzzeiten ergab. Außerdem wurde zwecks Screening und besserem Vergleich mit den Voruntersuchungen im Rahmen der klinischen Betreuung der Patienten, der kurze neuropsychologische Test DemTect durchgeführt. Für die Weiterentwicklung der Methode der VESP ist es unerlässlich, mittels weiteren Studien die Entwicklung der evozierten Potentiale bei den bereits untersuchten Personen im Verlauf zu beobachten. Die Dynamik der MCI mit erhöhtem Risiko zur Entwicklung einer AD macht es verständlich, dass eine solche Verlaufskontrolle insbesondere in dieser Gruppe sehr erstrebenswert ist. Parallel zu den klinischen Verlaufskontrollen, die in der Gedächtnisambulanz der Klinik und Poliklinik für Psychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie der Universität Würzburg bei nahezu allen MCI- und AD-Patienten durchgeführt wurden, wurde zur Evaluation der Veränderungen der VSEP für die in dieser Studie eingeschlossenen Patienten ein 12-monatiges Zeitintervall für die Verlaufsmessung der VSEP gewählt. Diese Verlaufsmessung wurde nach dem Abschluss dieser Arbeit von der Arbeitsgruppe von Thomas Polak et al. in der oben genannten Klinik durchgeführt und wird eigenständig beschrieben. Solche Verlaufskontrollen können es ermöglichen, im Falle des Übergangs der MCI in AD frühzeitig mit aktuellen symptomatischen Behandlungen und insbesondere zukünftig zu entwickelnden neuroprotektiven Therapien zu beginnen. Hierdurch bestehen prinzipiell größere Erfolgsaussichten, die Progression der irreversiblen Nervenzellschädigung im Rahmen der neurodegenerativen Erkrankung zu verlangsamen oder gar aufzuhalten. / Vagus somatosensory evoked potentials for the early diagnosis of Alzheimer´s disease

Ulm, Univ. Diss., 2006.

Frankfurt (Main), Univ., Diss., 2009

Tübingen, Univ., Diss., 2004.

Konstanz, Univ., Diss., 2006.

Univ., Diss., 2005--Frankfurt (Main)

Ratten, die intrazerebroventricular (icv) mit Streptozotocin (STZ) behandelt werden, eignen sich gut als Tiermodelle für die sporadische Alzheimererkrankung (sAD). In der hier vorgelegten Arbeit wurden Veränderungen bezüglich der Insulinkonzentration sowie einiger Bestandteile der Insulinrezeptor (IR) – Signalkaskade in Rattengehirnen, welche icv mit STZ behandelt wurden, zu verschiedenen Zeitpunkten untersucht. Die Auswirkungen von STZ auf die zerebrale IR-Signalkaskade wurden dann mit denen von chronisch erhöhten Corticosteronkonzentrationen verglichen. In dieser Studie wurde im Hippocampus eine verminderte mRNA-Expression von Insulin, der IR sowie des insulinabbauenden Enzyms (IDE) nachgewiesen; bezüglich der tau-mRNA-Expression konnten jedoch in diesem Gehirnareal der mit STZ behandelten Ratten keine Veränderungen beobachtet werden. Die Resultate der Insulin-, IR- und IDE-mRNA-Expression fielen bei den mit Corticosteron behandelten Ratten ähnlich aus Im Gegensatz hierzu nahm die tau-mRNA-Expression bei Ratten, die mit Corticosterone behandelt wurden, zu, was auch für eine sAD kennzeichnend ist. Sowohl bei den mit STZ als auch bei den mit Corticosteronen behandelten Ratten konnten Verhaltensanomalien beobachtet werden. Die in dieser Arbeit erzielten Resultate deuten darauf hin, dass viele Merkmale einer sAD experimentell durch eine Beeinträchtigung des Insulin/IR-Signalwegs sowie eine chronische Erhöhung der Corticosteronkonzentration hervorgerufen werden können. Dies untermauert wiederum unsere Hypothese, dass es sich bei sAD um eine neuroendokrine Störung handelt, die mit gehirnspezifischen Fehlfunktionen in der Insulin/IR-Signalkaskade einhergeht, welche zum Teil durch erhöhte Corticosteronkonzentrationen ausgelöst werden können. Auf Grund der in dieser Arbeit erzielten Resultate stellt sich die Frage, ob -Amyloid (A) ein Auslöser oder eine Konsequenz einer sAD darstellt. Die hier vorgelegte Arbeit last den Schlus zu, dass bei sAD-Tiermodellen ein Zusammenhang zwischen primären Fehlfunktionen im zerebralen Insulinsystem und dadwol sekundär ausgeloster A-Pathologie besteht. Weiterfübende Untersuchungen wird aber notwendig um diese Aussagen zu bestätigen. / This research was aimed to evaluate the time-course of changes in the brain insulin and some elements of the insulin receptor (IR) signalling cascade in the streptozotocin-intracerebroventricullarly (STZ-icv) treated rats representing experimental model of sporadic Alzheimer’s disease (sAD) and to compare them with effects of chronically increased corticosterone on the brain insulin system. This study shows down-regulation in mRNA expression of insulin, insulin receptor (IR), and insulin degrading enzyme (IDE) but no changes were observed in the expression of tau mRNA in hippocampus of STZ-icv treated rats. Comparing these results to the ones found in corticosterone treated rats similarities at the level of insulin, IR and IDE mRNA expression can be assumed. In contrast tau mRNA expression in corticosterone treated rats were increased, data which are in line with sAD. Behavioural deficits were found in both STZ-icv and corticosterone treated rats. In conclusion, these results demonstrate that many of the characteristic features of sporadic Alzheimer’s disease (sAD) can be produced experimentally by impairing the insulin/IR signaling pathway combined with a chronic increase of corticosterone. This supports our hypothesis that sAD represents a neuro-endocrine disorder associated with brain-specific disregulation in insulin and IR signaling, caused in part by increased level of corticosterone. In line with that our study puts a question on the classical amyloid β (Aβ) hypothesis, supporting the view of brain insulin system dysfunction as a trigger for the Aβ pathology in an experimental sAD model.

Hintergrund: Die Alzheimer-Erkrankung ist die häufigste neurodegenerative Erkrankung. Da es zurzeit für sie noch keine Heilung gibt, richtet sich das Hauptaugenmerk auf eine möglichst frühe Diagnose und die Behandlung mit krankheitsverzögernden Medikamenten. Vor allem die funktionelle Bildgebung gilt im Bereich der Frühdiagnose als vielversprechend. Neben dem Gedächtnis werden die visuell-räumliche Informationsverarbeitung, exekutive Funktionen und Aufmerksamkeitsprozesse untersucht. Hierbei zeigen sich zentralnervöse Aktivierungsauffälligkeiten in kortikalen Zielregionen etwa im präfrontalen und im parietalen Kortex. Verlaufsuntersuchungen konzentrieren sich vor allem darauf aus der Gehirnaktivierung Vorhersagen über kognitive Veränderungen bei älteren Personen mit und ohne Gedächtnisstörung treffen zu können. Nur wenige Studien erfassen dabei jedoch die Gehirnaktivierung zu mehreren Messzeitpunkten. Gerade für große Stichproben und wiederholte Messungen könnte die funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) sich als Alternative zur Magnetresonanztomographie anbieten. Ziel: Ziel der Studie war es, mit fNIRS und ereigniskorrelierten Potentialen funktionelle Unterschiede zwischen Alzheimer-Patienten und gleichaltrigen Kontrollen in mehreren Funktionsbereichen darzustellen und ihre Veränderung über den Zeitraum eines Jahres zu verfolgen. Zum ersten Mal sollte im Rahmen einer prospektiven Untersuchung mit fNIRS geprüft werden ob kortikale Aktivierungen zur Vorhersage von neuropsychologischen Testwerten genutzt werden können. Zusätzlich stellte sich die Frage, ob fNIRS für Verlaufsuntersuchungen an älteren Stichproben geeignet ist. Methoden: Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden zum ersten Messzeitpunkt (T1) 73 Patienten und 71 Kontrollen mit vier Paradigmen in den drei Funktionsbereichen visuell-räumliche Informationsverarbeitung, exekutive Funktionen und zentralnervöse Filtermechanismen mit fNIRS und ereigniskorrelierten Potentialen gemessen. Die Probanden durchliefen eine Line Orientation Aufgabe, zwei Versionen einer Wortflüssigkeitsaufgabe (phonologisch und semantisch) und das P50-Doppelklickparadigma. Zielparameter waren dabei die aufgabenbezogene Aktivierung im parietalen Kortex, im dorsolateralen Präfrontalkortex (DLPFC) und das sensorische Gating, gemessen durch die P50-Supression nach wiederholter Reizdarbietung. Zusätzlich wurden zwei typische Tests zur Demenzdiagnostik (MMST und DemTect) erhoben. Die zweite Messung (T2) fand nach 12 Monaten statt und lief identisch zur ersten Untersuchung ab. Zu T2 konnten 14 Patienten und 51 Kontrollen erneut rekrutiert werden. Ergebnisse: Zu T1 konnte mit fNIRS ein Aktivierungsdefizit für Patienten im DLPFC während der phonologischen Wortflüssigkeitsaufgabe und im rechten Parietalkortex während der Line Orientation Aufgabe festgestellt werden. Für die semantische Wortflüssigkeitsaufgabe und das sensorische Gating zeigten sich keine zentralnervösen Unterschiede. Über das Jahr hinweg nahm die aufgabenbezogene Aktivierung der Patienten im linken DLPFC für beide Versionen der Wortflüssigkeitsaufgabe deutlich ab, während gleichaltrige Kontrollpersonen keine kortikalen Veränderungen zeigten. Zu T2 war das sensorische Gating der Patienten außerdem deutlich schlechter im Vergleich zu gesunden Kontrollen. Die Veränderungen der Oxygenierung während der Wortflüssigkeitsaufgabe konnten für gesunde Kontrollen Verschlechterungen im MMST und im DemTect vorhersagen. Vor allem ein Verlust der Lateralisierung ging mit einem Abfall in den kognitiven Tests einher. Schlussfolgerung: Spezifische Defizite in der kortikalen Aktivierung konnten bei Alzheimer-Patienten mit fNIRS beobachtet und genauer beschrieben werden. Auch die Veränderung im Verlauf eines Jahres ließ sich mit dieser Methode verfolgen. Für Längsschnittuntersuchungen, die sich mit der kortikalen Aktivierung als Prädiktor für dementielle Entwicklungen beschäftigen, bietet sich fNIRS somit als praktische Alternative zur fMRT an, zumal die gemessenen Veränderungen in der Oxygenierung auch prognostischen Wert für ältere Kontrollpersonen besaßen. Vor allem die funktionelle Lateralisierung in frontalen Kortexbereichen scheint als Prädiktor kognitiver Leistungen im Alter von Bedeutung zu sein. / Background: Alzheimer’s disease is the most common form of neurodegenerative disorder. Since as of yet no cure exists, one important aim is the development of methods for the early detection of cerebral changes. Functional imaging is an especially promising approach as functional changes might occur even before neural atrophy in certain brain areas. While episodic memory is the main objective of research, other studies focus visual-spatial processing, executive function and attention. Patients suffering from Alzheimer’s disease display deviant cortical activation in prefrontal and parietal areas during tasks targeting these domains. Prospective studies try to predict cognitive decline using brain activations as predictors for future test scores. Only a few studies record functional activations repeatedly however. Functional near infrared spectroscopy (fNIRS) might be a good alternative to functional magnet resonance imaging (fMRI) when it comes to monitoring large populations in longitudinal studies. Objective: The aim of the present study was to detect and describe functional differences between patients suffering from Alzheimer’s disease and healthy elderly controls via fNIRS and event-related potentials and track them over an interval of 12 months. This is the first prospective study using fNIRS: Functional changes in oxygenated and deoxygenated haemoglobin during the first measurement will be employed to predict neuropsychological decline after one year. Methods: During the first measurement (T1) 73 AD patients and 71 age-matched controls without cognitive complaints or other neurological or psychiatric disorders completed four tasks in three cognitive domains: A line orientation task (visual-spatial processing), a phonological and a semantic verbal fluency task (executive functions) and a dual-click paradigm resulting in auditory sensory gating (attention and filter mechanisms). Regions of interest were the parietal and the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) as well as the gating ratio measured via the P50 suppression in paired click stimuli. Additionally subjects underwent two common tests for cognitive functioning of dementia patients (MMSE and DemTect). The second measurement (T2) was conducted 12 months after the first and followed exactly the same protocol. At T2 14 AD-patients and 51 controls could be tested again. Results: At T1, patients suffering from Alzheimer’s disease displayed deficient activations in the right parietal cortex during Line Orientation and in the DLPFC during the phonological version of the verbal fluency task. No group differences could be found in the semantic verbal fluency paradigm and in sensory gating. Over the course of one year, patients’ activation in the left DLPFC significantly declined during both versions of the verbal fluency task whereas controls showed no cortical changes. After 12 months, the sensory gating differed between the groups with patients displaying worse values. Changes of oxygenation during the verbal fluency tasks predicted the decline in neuropsychological tests in elderly controls. The prefrontal lateralization held the best prognostic value with a positive prognosis for stronger left-sided activation. Conclusion: The present study succeeded in describing specific deficits in cortical activation concerning patients suffering from Alzheimer’s disease and healthy age-matched controls using fNIRS. Changes over the course of 12 months could also be observed. The results indicate that fNIRS is well suited as an alternative to fMRI in longitudinal studies targeting cortical changes as predictors of cognitive decline. This is underlined by the fact that cortical activations during the verbal fluency task could be used to predict neuropsychological changes in elderly controls. Therefore the functional lateralization of prefrontal activations should become a new focus in prospective studies.

Zugl.: Magdeburg-Stendal, Fachhochsch., Diss., 2005

Advanced Glycation Endproducts (AGEs) entstehen aus nicht-enzymatisch glykierten Proteinen. In einer Folge von Dehydratations-, Kondensations- und Oxidationsschritten entsteht ein heterogenes Gemisch aus farbigen, fluoreszierenden Verbindungen. AGE-modifizierte Proteine sind unlöslich und proteaseresistent, bei ihrer Bildung entstehen freie Radikale und andere reaktive Intermediate. Von der AGE-Bildung betroffen sind vor allem langlebige Proteine mit geringem Umsatz wie Kollagen und Kristallin aber auch pathologische Proteinablagerungen, z.B. in der Alzheimer´schen Demenz (AD). Die Akkumulation von AGEs spielt in der Pathogenese von Komplikationen des Diabetes und der Hämodialyse eine Rolle, für die AD wird eine Beteiligung von AGEs am Krankheitsverlauf diskutiert. Die Alzheimer´sche Demenz ist gekennzeichnet durch den histologischen Nachweis seniler Plaques und neurofibrillärer Bündel in Hirngewebe der Patienten. Auf Ebene des Stoffwechsels kommt es zu einer Verringerung des zerebralen Glukoseumsatzes, es finden sich Marker sowohl für eine Akutphasenreaktion als auch für oxidativen Stress. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass die AGE-Bildung in vitro die Aggregation von ßA4, dem Hauptbestandteil der senilen Plaques in der AD, beschleunigt. Der geschwindigkeits-bestimmende Schritt ist dabei die Glykierung des ßA4-Monomers. Durch Zugabe von Übergangsmetall-ionen kann die Vernetzung weiter beschleunigt werden. Dies deutet darauf hin, dass AGEs zur Plaquebildung in der AD beitragen, redox-aktive Eisenionen sind in der AD mit den Plaques assoziiert. Mit Hilfe von Metallchelatoren, Antioxidantien oder mit Substanzen, welche die zur Vernetzung notwendigen Aminogruppen abblocken, lässt sich die Aggregation von ßA4 verlangsamen oder verhindern. AGEs wirken zytotoxisch auf BHK 21 Fibroblasten und humane SH-SY5Y Neuroblastoma Zellen. Die Toxizität unterschiedlicher Modell-AGEs ist abhängig von verschiedenen Faktoren, u.a. von dem zur Herstellung verwendeten Protein und vom Zucker. Die LD50 der Modell-AGEs korreliert mit dem AGE-Gehalt und der Radikalproduktion der Präparationen in vitro. Die AGE-Toxizität ist hauptsächlich radikalvermittelt. Oxidativer Stress lässt sich in AGE-behandelten Zellen durch die Bildung intrazellulärer Lipidperoxidationsprodukte nachweisen. Auf Ebene der Signaltransduktion konnte die Aktivierung des Transkriptions-faktors NfkB als Zeichen der Stressabwehr nachgewiesen werden. Die Gabe von Antioxidantien vor oder gleichzeitig mit den AGEs verringerte den Zelltod. Auch durch das Blockieren des Rezeptors für AGEs (RAGE) mit spezifischen Antikörpern konnte die Zahl überlebender Zellen gesteigert werden. Durch AGEs ausgelöster Stress führt in Neuroblastoma Zellen bereits in Konzentrationen unterhalb der LD50 zu Störungen im Redoxstatus, es kommt zur Depletion von GSH und zu Verschiebungen im Verhältnis GSH/GSSG. Damit einher gehen Veränderungen im Energiestoffwechsel der Zelle, nach anfänglich erhöhter Glukoseaufnahme kommt es im weiteren Verlauf der Inkubation zu einer Verringerung der Aufnahme von Glukose aus dem Medium, gefolgt von einer Zunahme der Laktatausschüttung. Ausserdem wurde eine Depletion von ATP um bis zu 50 Prozent nachgewiesen. Antioxidantien können die Störungen im Metabolismus der Zellen verhindern oder abschwächen, die meisten der getesteten Substanzen konnten Redoxstatus und ATP-Gehalt der Zellen zu normalisieren. Obwohl sich in AGE-gestressten Zellkulturen durch Annexin-Fluorescein-Markierung ein geringfügig erhöhter Prozentsatz apoptotischer Zellen nachweisen ließ und AGEs auch die Freisetzung von Cytochrom c ins Zytoplasma induzieren, verläuft der durch AGEs ausgelöste Zelltod verläuft offenbar insgesamt nekrotisch. Sowohl durch Radikalproduktion als auch über rezeptorvermittelte Signalwege verursachen AGEs oxidativen Stress und induzieren Veränderungen im Metabolismus der Zelle. Dies führt u. a. dazu, dass für die antioxidativen Schutzmechanismen der Zelle nicht mehr genügend Energie zur Verfügung steht. AGE-Stress trägt damit in einer selbstverstärkenden Reaktionskaskade zur Neurodegeneration bei und kann so an der Pathogenese der AD beteiligt sein. Antioxidantien und auch AGE-Inhibitoren könnten einen interessanten Ansatz zur Entwicklung alternativer Therapien in der AD darstellen. / One of the most important post-translational modification of proteins is the non-enzymatic attachment of reducing sugars. Subsequent oxidations, dehydrations and rearrangements produce a heterogenous group of heterocyclic, coloured and fluorescent compounds termed "advanced glycation endproducts" (AGEs). In the course of their formation, free radicals and other reactive intermediates are created. AGE-modified proteins are resistant to proteases, their formation is irreversible. They accumulate on long-lived proteins with slow turn-over, e.g. on collagen or eye lens cristallin and on pathological protein deposits, e.g. in Alzheimer´s diease (AD). Accumulation of AGEs also occurs in the diabetic kidney and is discussed to be of importance in the etiology of AD. The pathology of Alzheimer´s disease involves accumulation of intra and extracellular protein aggregates like senile plaques and tangles. Further hallmarks are a reduction of glucose metabolism in the affected brain areas, together with signs for an acute phase response and for oxidative stress. In vitro experiments showed that AGEs accelerate the crosslinking of ßA4, the major component of senile plaques in AD. Since glycation of the peptide monomer is the first step of this reaction, this points to a participation of glycation in plaque-formation in AD. The formation of covalently crosslinked hight-weight ßA4 oligomers is further accelerated by micromolar amounts of copper and iron ions. Formation of these AGE-crosslinks can be inhibited by agents which are able of capping amino-groups, by metall chelators and by antioxidants, suggesting that these drugs may have the potential to slow down the formation of insoluble protein deposits in vivo AGEs have a direct toxic effect on BHK 21 fibroblasts and human SH-SY5Y neuroblastoma cells. AGE-modification renders proteins cytotoxic, the toxicity of a protein increases with the total AGE-content and depends from the modified protein. The LD50 of a model-AGE can be correlated with the in vitro radical production by the modified protein. On the level of signal transduction, AGEs induce the activation of the nuclear transcription factor kB as a stress response in neuroblastoma cells. AGEs enhance the formation of intracellular lipid-peroxidation products as markers for oxidative stress. AGE-toxicity is mediated by ROS and oxidative stress since various antioxidants were able to attenuate AGE-induced cell death. The receptor for AGEs (RAGE) appeared to be involved in AGE-toxicity as well, because blocking of RAGE with neutralizing antibodies increased the percentage of vital cells after AGE-treatment. The AGE-induced cell death shows signs of an initial apoptotic, final necrotic pathway. Though the percentage of annexin positive, apoptotic cells is slighly increased in cell cultures treated with sublethal amounts of AGEs and cytochrome c is released in the cytoplasma no activation of caspase-3 was found. AGE-induced stress leads to an imbalance in the cellular redox-status, recognizable by a shift in the GSH/GSSG ratio and a depletion of intracellular glutathione. This is accompanied by changes in the cells glucose metabolism and impairment of energy production. During the first hours of AGE-stress glucose uptake of the cells was increased. After this time point almost no further uptake of glucose from the medium was detectable but hight amounts of lactate were released. The ATP content of the cells was reduced up to 50 per cent. Administration of antioxidants together with or before administration of AGEs normalized ATP-levels as well as glucose uptake and lactate release. Interaction of AGEs with cells has been shown to cause oxidative stress, not only by receptor mediated pathways but also by production of free radicals by chemical oxidation and degradation of AGEs. This causes metabolic dysfunctions, energy depletion and impairment of the cells antioxidative defense. In the AD brain, this may lead to neurodegeneration and cell death, suggesting a role of AGEs in the pathogenesis of this disease. The results encourage the use of membrane permeable antioxidants in novel treatment strategies of AD. AGE-inhibitors may represent an interesting approach to slow down plaque formation.