Das Tau-Protein ist ein Mikrotubuli-assoziiertes-Protein, welches an der Stabilisierung der Mikrotubuli beteiligt ist (Weingarten et al. 1975; Drubin 1986). Bei bestimmten neurodegenerativen Erkrankungen, den Tauopathien, kommt es zur pathologischen Phosphorylierung und Aggregation des Tau-Proteins im Gehirn der Betroffenen (Spillantini et al. 1997). Zu den Tauopathien zählen zahlreiche Erkrankungen, unter anderem die Alzheimersche Demenz, die chronisch-traumatische Enzephalopathie sowie einige Untergruppen der Frontotemporalen Demenz. Dabei kommt es zur Ablagerung von hyperphosphoryliertem und amyloidogen aggregiertem Tau-Potein, welches sich in Form von Tau-Protein Filmanten zu den Neurofibrillären Tangles (NFTs) zusammenlagert (Gendron und Petrucelli 2009). In dieser Arbeit wurde die Frontotemporale Demenz, genauer gesagt die Frontotemporale Demenz mit Parkinsonismus assoziiert mit Chromosom 17 (FTDP17) untersucht (Foster et al. 1997). Ursache der FTDP17 können unter anderem Mutationen im MAPT-Gen sein, welches das Tau-Protein kodiert (Boeve und Hutton 2008). Die hier untersuchte P301L-Mutation bewirkt den Austausch von Prolin gegen Leucin an der Aminosäureposition 301 [Ausgehend von der längsten Tau-Protein Isoform: 4R2N] in der Mikrotubuli-bindenden-Domäne des Tau-Proteins (Hutton et al. 1998; Spillantini et al. 1998). Hierdurch kommt es zu einer eingeschränkten Bindung des Tau-Proteins an die Mikrotubuli, was die Bildung und Ablagerung von NFTs im Gehirn der betroffenen Personen bedingt (Spillantini et al. 1998)(Spillantini et al. 1998). Ziel dieser Arbeit war es die Progression der Tau-Protein-Pathologie systematisch an einem P301L-Mausmodell zu untersuchen. Dafür wurden weibliche und männliche Mäuse zu 2 verschiedenen Alterszeitpunkten in 14 neuroanatomischen Gebieten untersucht. Folgende Hypothese wurde dazu aufgestellt: Hypothese 1: Bei weiblichen sowie bei älteren Mäusen (6-11 Monate) des P301L-Mausmodells kommt es zu einer stärkeren Ausprägung von pathologisch phosphoryliertem Tau-Protein und von Tau-Protein-Aggregaten. Zusätzlich wurden 3 mögliche Einflussfaktoren auf die Ausbreitung der Tau-Protein-Pathologie untersucht. Es wurde zunächst Aggrecan, ein Chondroitin-Sulfat-Proteoglykan und Bestandteil der Perineuronalen Netze, betrachtet (Yamaguchi 2000; Morawski et al. 2012a). Perineuronalen Netzen wird eine protektive Wirkung bei neurodegenerativen Erkrankungen zuteil (Morawski et al. 2010; Morawski et al. 2012b; Suttkus et al. 2016). Als weiterer Einflussfaktor wurde die AMP-related-Kinase 5 (ARK5) untersucht, welche zu den AMP aktivierten Protein-Kinasen zählt (Suzuki et al. 2003). Es handelt sich um eine Serin-Threonin-Kinase, welche an der pathologischen Phosphorylierung des Tau-Proteins beteiligt ist (Lasagna-Reeves et al. 2016). Als drittes wurde Gigaxonin, ein E3-Ubiquitin-Ligase-Adapter-Protein, betrachtet (Bomont et al. 2000). Gigaxonin ist am proteasomalen Abbau zahlreicher Intermediär- und Neurofilamente beteiligt und ist Bindungspartner anderer Mikrotubuli-assoziierten-Proteine (Bomont 2016; Ding et al. 2006; Ding et al. 2002). Hypothese 2: Perineuronale Netze wirken protektiv gegenüber der übermäßigen und der pathologischen Phosphorylierung des Tau-Proteins. Aggrecan dient als Marker der Perineuronalen Netze. Dementsprechend gibt es in Gebieten mit hoher Aggrecan Expression eine verminderte pathologische Phosphorylierung und Tau-Protein-Aggregation. Hypothese 3: Die AMP-related-Kinase 5 (ARK5) ist an der pathologischen Phosphorylierung des Tau-Proteins beteiligt. In Gebieten mit starker Expression der ARK5 kann auch eine übermäßige sowie pathologische Phosphorylierung des Tau-Proteins festgestellt werden. Hypothese 4: Gigaxonin ist als E3-Ubiquitin-Ligase-Adapter-Protein am proteasomalen Abbau des Tau-Proteins beteiligt und mit ihm ko-lokalisiert. Es wurden 2 Alterszeitpunkte (2 Monate und 6-11 Monate) in weiblichen und männlichen transgenen (hTauP301L +/+/ mTau-/-, tg) Mäusen betrachtet. Als Vergleichsgruppen wurden Wildtyp- (mTau+/+, wt) und Knockout- (mTau-/-, ko) Mäuse untersucht. Die Ausbreitung der Tau-Protein-Pathologie wurde systematisch in 14 neuroanatomischen Gebieten mittels Immunhistochemie erforscht. Es wurde die Menge an Gesamttau-Protein, phosphoryliertem und pathologisch phosphoryliertem Tau-Protein bestimmt. Zur Quantifizierung wurden Westernblots und ELISAs durchgeführt, wobei im ELISA zusätzlich die Menge an Tau-Protein-Aggregaten gemessen werden konnte. Die wichtigsten Ergebnisse der durchgeführten Versuche werden im Folgenden vorgestellt: Gesamttau-Protein: Für das Gesamttau-Protein ergab sich eine einheitliche Verteilung zwischen den verschiedenen transgenen Maustypen. Es gab keinen Unterschied im Gesamttau-Protein-Gehalt zwischen weiblichen und männlichen bzw. zwischen alten und jungen transgenen Mäusen. Im Westernblot wurde signifikant mehr Tau-Protein bei transgenen Mäusen im Gegensatz zu Wildtyp-Tieren detektiert (p<0,05). Im ELISA zeigte sich hingegen kein signifikanter Unterschied in der Expression des Gesamttau-Proteins bei transgenen (53,3 ng/ml) bzw. Wildtyp-Mäusen (47,4 ng/ml). Phosphoryliertes Tau-Protein: Es wurde in 6 der 14 untersuchten Gebiete signifikant mehr phosphoryliertes Tau-Protein bei transgenen weiblichen Mäusen im Vergleich zur gleichaltrigen männlichen Vergleichsgruppe gemessen. In ebenfalls 6 Gebieten wurde signifikant mehr phosphoryliertes Tau-Protein bei alten weiblichen Mäusen im Vergleich mit jungen weiblichen Mäusen gemessen. Generell wurden im Hippocampus fast keine Zellen dieses Phosphorylierungstyps detektiert (bei alten transgenen weiblichen Mäusen: 0,0 positive Zellen/ 0,1mm²), während der Hypothalamus (bei alten transgenen weiblichen Mäusen: 14,93 positive Zellen/ 0,1mm²) sowie der Nucleus Edinger Westphal (bei alten transgenen weiblichen Mäusen: 19,05 positive Zellen/ 0,1mm²) am stärksten betroffen waren. Pathologisch phosphoryliertes Tau-Protein: In 5 von 14 untersuchten Gebieten konnten bei transgenen weiblichen Mäusen signifikant mehr pathologisch phosphoryliertes Tau-Protein als bei ihrer gleichaltrigen männlichen Vergleichsgruppe gemessen werden. In 7 Gebieten hatten alte weibliche Mäuse signifikant mehr pathologisch phosphoryliertes Tau-Protein als ihre jüngere Vergleichsgruppe. Auch hier waren im Hippocampus fast keine Zellen welche diesen Phosphorylierungsstatus aufwiesen (bei alten transgenen weiblichen Mäusen: 0,0 positive Zellen/ 0,1mm²), während im Hypothalamus (bei alten transgenen weiblichen Mäusen: 11,2 positive Zellen/ 0,1mm²) und im Nucleus Edinger-Westphal (bei alten transgenen weiblichen Mäusen: 18,57 positive Zellen/ 0,1mm²) eine sehr starke Expression stattfand. Tau-Protein-Aggregate: Bei der Bestimmung der Tau-Protein-Aggregate hatten transgene Mäuse im Durchschnitt 13,2 ng/ml, Wildtyp Mäuse 2,4 ng/ml und Knockout Mäuse 0 ng/ml. Es konnte ein signifikanter Unterschied zwischen allen 3 Mausgruppen gemessen werden. Innerhalb der transgenen Mausgruppen hatten weibliche Mäuse signifikant mehr Tau-Protein-Aggregate (26,9 ng/ml) als ihre gleichaltrige männliche Vergleichsgruppe (1,7 ng/ml) (p<0,05). Tau-Protein modifizierende Enzyme und Proteine: Für keines der untersuchten Proteine bzw. Enzyme ließ sich eine Ko-Lokalisation mit pathologisch phosphoryliertem Tau-Protein nachweisen. Für Gigaxonin konnte jedoch im Westernblot ein signifikant höherer Wert bei transgenen Mäusen im Gegensatz zu Tau-Protein-Knockout-Mäusen gemessen werden. Mithilfe dieser Studie konnte gezeigt werden, dass ältere Mäuse des P301L-Mausmodells mehr phosphoryliertes und aggregiertes Tau-Protein exprimieren als junge Mäuse. Es wurde ebenso belegt, dass auch bei diesem P301L-Mausmodell weibliche Mäuse stärker betroffen sind als männliche Mäuse. In dieser Arbeit konnten eine Vielzahl von neuroanatomischen Gebieten mit signifikanten pathologischen Tau-Protein Phosphorylierungen und Aggregationen identifiziert werden, welche nun in weiterführenden Studien genauer untersucht werden können.  :1 Einleitung 1 1.1 Tau-Protein 1 1.1.1 Aufbau 1 1.1.2 Funktion 3 1.1.3 Tau-Protein modifizierende Enzyme und Proteine 4 1.1.4 Tauopathien 6 1.2 Frontotemporale Demenz 9 1.2.1 Epidemiologie, Symptome, Diagnostik und Therapie 9 1.2.2 Frontotemporale Demenz mit Parkinsonismus assoziiert mit Chromosom 17 11 1.2.3 P301L-Mutation 11 1.3 Untersuchte neuroanatomische Gebiete 12 2 Aufgabenstellung 15 3 Materialien und Methoden 16 3.1 P301L-Mausmodell 17 3.2 Immunhistochemie 18 3.2.1 Gewebefixierung 20 3.2.2 Mikrotomschnitte 20 3.2.3 Avidin-Biotin-Komplexmethode 20 3.2.4 Auswertung am AxioScan.Z1 23 3.3 Westernblot 24 3.3.1 Gewebepräparation 26 3.3.2 Gelelektrophorese 26 3.3.3 Proteintransfer 27 3.3.4 Proteindetektion 27 3.3.5 Bestimmung der Proteingesamtmenge 29 3.3.6 Auswertung 29 3.4 ELISA 30 3.4.1 Gewebepräparation 30 3.4.2 ELISA 30 3.4.3 Auswertung 33 3.5 Statistische Methoden 33 4 Ergebnisse 34 4.1 Immunhistochemie 34 4.1.1 Tau-Protein 34 IV 4.1.2 Tau-Protein modifizierende Enzyme und Proteine 43 4.2 Westernblot 44 4.2.1 Tau-Protein 44 4.2.2 Gigaxonin 45 4.3 ELISA 46 4.3.1 Gesamttau-Protein 47 4.3.2 Aggregiertes Tau-Protein 47 5 Diskussion 50 5.1 Diskussion der Methoden 50 5.1.1 Diskussion des P301L-Mausmodells 50 5.1.2 Diskussion der Immunhistochemie 51 5.1.3 Diskussion des Westernblots 52 5.1.4 Diskussion des ELISAs 53 5.2 Diskussion der Tau-Protein-Expression 54 5.2.1 Diskussion der Tau-Protein-Antikörper 54 5.2.2 Regionale und Altersabhängige Expression des Tau-Proteins 56 5.2.3 Geschlechtsabhängige Expression des Tau-Proteins 59 5.3 Diskussion der Tau-Protein modifizierenden Enzyme und Proteine 61 5.3.1 Aggrecan 61 5.3.2 ARK5 62 5.3.3 Gigaxonin 63 5.4 Limitationen und Ausblick 63 6 Zusammenfassung 65 7 Literaturverzeichnis 69 8 Anlagen 78 8.1 Auswertung der Immunhistochemie 78 8.2 Auswertung der Westernblots 88 8.2.1 Tau-Protein Westernblots 88 8.2.2 Gigaxonin-Westernblot 91 8.3 Auswertung der ELISAs 92 8.3.1 Gesamttau-Protein 92 8.3.2 Tau-Protein-Aggregate 93 9 Selbstständigkeitserklärung 96 10 Danksagung 97

No description available.

<div><b>Rationale:</b> Focal cortical dysplasia (FCD) is a neurodevelopmental disorder that is associated with abnormal cortical development and is one of the most common drug-resistant epilepsies. The mechanistic target of rapamycin (mTOR) pathway is a highly complex pathway </div><div>associated with cell proliferation, synaptic plasticity, neuroinflammation, and cortical development. Hyperactivation of this pathway has also been implicated in hyperexcitability, seizures, and accumulation of beta-amyloid (Aβ) plaques and neurofibrillary tangles (NFT) through hyperphosphorylation of tau. Interestingly, Aβ and hyperphosphorylated tau have been reported in both rodent models and human patients of temporal lobe epilepsy (TLE) and FCD however, the mechanisms through which this occurs are still yet to be defined. Therefore, to identify the possible link between Aβ and tau pathology in FCD, we determined the spatial distribution and protein levels of Aβ and phosphorylated tau (p-tau) along with mTOR signaling </div><div>molecules. We hypothesized that there would be presence of Aβ and tau pathology as well as an increase in Aβ and p-tau protein levels that would be correlated with hyperactivation of the mTOR and GSK3 signaling pathways in tissue biopsies from human FCD patients compared to brain tissues from non-epileptic (NE) individuals.</div><div><br></div><div><b>Methods:</b> Cortical brain samples surgically resected from patients with FCD were used and compared to NE samples surgically resected from glioblastoma patients with no history of seizures or epilepsy. Immunostaining was used to determine the distribution of phosphorylation of S6 (p-S6), a marker for mTOR activation, and NeuN, a marker for neurons, along with Aβ and p-tau. Additionally, western blotting (WB) was used to determine the levels of mTOR signaling through p-S6 and GSK3 (p-GSK) along with Aβ and p-tau.</div><div><br></div><div><b>Results:</b> We found cortical dyslamination, mTOR activation, p-tau, and Aβ accumulation in cortices of patients with FCD with drug-resistant epilepsy. However, we did not find a </div><div>significant difference in the protein levels of p-S6 (p = 0.422), p-GSK3 (p = 0.947), p-tau (p = 0.649), and Aβ (p = 0.852) in cortical tissue homogenates derived from FCD patients when compared to those of NE samples. Additionally, we did not find sex differences in the protein </div><div>levels of p-S6 (p = 0.401), p-GSK3 (p = 0.331), p-tau (p = 0.935), and Aβ (p = 0.526). There was no significant correlation between age and p-S6 (p = 0.920), age and p-GSK3 (p = 0.089), age and p-tau (p = 0.956), and age and Aβ (p = 0.889). Moreover, there was no significant correlation between mTOR activation (p-S6), Aβ (p = 0.586) and p-tau (p = 0.059) nor GSK3 activation (p-GSK3), Aβ (p = 0.326), and p-tau (p = 0.715). Lastly, there was no significant correlation within the mTOR and GSK3 pathway activation within the same patients (p = 0.602).</div><div><br></div><div><b>Conclusion:</b> These data suggest that mTOR hyperactivation occurs alongside the presence of Aβ and tau pathology. However, several unknown factors such as medical and medication history may be altering the expression or suppression of these proteins. Additionally, there may be alternative pathways that crosstalk with mTOR signaling therefore influencing Aβ and tau pathology in FCD patients with drug-resistant epilepsy. Further investigation will need to be conducted to understand the detailed mechanisms through which Aβ and tau pathology occur in </div><div>FCD.</div>

No description available.

No description available.

La maladie d’Alzheimer est la forme de démence la plus répandue dans le monde. Il existe de nombreux facteurs de risque dont le principal est l’âge mais également le diabète et l’obésité. Les principales affections neuropathologiques de la maladie d’Alzheimer sont l’atrophie cérébrale, les plaques amyloïdes et les dégénérescences neurofibrillaires formées de la protéine tau hyper- et anormalement phosphorylée. Cette altération dans la phosphorylation de tau peut s’expliquer par un déséquilibre entre les kinases et les phosphatases. Une altération du métabolisme du glucose et une résistance à l’insuline sont aussi observées chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer. De plus, une atrophie cérébrale et des dégénérescences neurofibrillaires ont été observées chez des patients souffrant d’obésité et de diabète. Il semble donc qu’il y ait un lien étroit entre la pathologie tau, l’obésité et le diabète. Différentes études ont cherché à déterminer l’impact d’un régime riche en gras sur la pathologie tau mais les résultats sont controversés. Etant donné que l’obésité est un facteur de risque pour la maladie d’Alzheimer, mon hypothèse est qu’un régime riche en gras peut induire une hyperphosphorylation de tau. Cependant nous aimerions voir si l’obésité peut être un facteur de risque sans être accompagnée d’une résistance à l’insuline. En effet, jusqu’à présent, les études montrent principalement le rôle de la résistance à l’insuline comme facteur de risque pour la maladie d’Alzheimer. Mon objectif est donc d’étudier l’impact d’un régime riche en gras sur la protéine tau, dans un modèle de souris sauvages et de souris hTau (un modèle qui exprime la protéine tau humaine sans mutations) et de déterminer les mécanismes impliqués. Après un régime riche en gras, nous n’avons pas observé de modifications significatives de la phosphorylation de tau chez les souris hTau, seulement une augmentation significative chez les mâles sauvages et une diminution significative chez les femelles sauvages. Ces résultats nous poussent à penser que les souris hTau pourraient être résistantes à l’impact d’un régime riche en gras, contrairement aux souris sauvages. / Alzheimer's disease is the most common form of dementia in the world. There are many risk factors, the most important of which are age, but also diabetes and obesity. The main neuropathological disorders of Alzheimer's disease are cerebral atrophy, amyloid plaques and neurofibrillary tangles formed by hyper- and abnormally phosphorylated tau protein. This alteration in the phosphorylation of tau can be explained by an imbalance between the kinases, and the phosphatases. Impaired glucose metabolism and insulin resistance is also observed in brain of patients with Alzheimer’s disease. On the other hand, brain atrophy and neurofibrillary tangles have been observed in patients suffering from obesity and diabetes. It therefore seems that there is a close link between tau pathology, obesity and diabetes. Different studies have sought to determine the impact of a high-fat diet on tau pathology but the results are controversial. Since obesity is a risk factor for Alzheimer's disease, my hypothesis is that a high-fat diet can induce hyperphosphorylation of tau without being accompanied by insulin resistance. However, we would like to see if obesity can be a risk factor without insulin resistance. Indeed, so far, studies have mainly shown the role of insulin resistance as a risk factor for Alzheimer's disease. My goal is to study the impact of a high-fat diet on tau protein, in a model of wild-type mice and hTau mice (a model that expresses human tau protein without mutations) and to determine the mechanisms involved. Following a high-fat diet, we did not observe any significant changes in tau phosphorylation in hTau mice, only a significant increase in wild-type males and a significant decrease in wild-type females. These results lead us to believe that hTau mice appear to be resistant to the impact of a high-fat diet, unlike wild-type mice.

Background Corticobasal syndrome is associated with cerebral protein aggregates composed of 4-repeat (~50% of cases) or mixed 3-repeat/4-repeat tau isoforms (~25% of cases) or nontauopathies (~25% of cases). Objectives The aim of this single-center study was to investigate the diagnostic value of the tau PET-ligand [18F]PI-2620 in patients with corticobasal syndrome. Methods Forty-five patients (71.5 ± 7.6 years) with corticobasal syndrome and 14 age-matched healthy controls underwent [18F]PI-2620-PET. Beta-amyloid status was determined by cerebral β-amyloid PET and/or CSF analysis. Subcortical and cortical [18F]PI-2620 binding was quantitatively and visually compared between β-amyloid-positive and -negative patients and controls. Regional [18F]PI-2620 binding was correlated with clinical and demographic data. Results Twenty-four percent (11 of 45) were β-amyloid-positive. Significantly elevated [18F]PI-2620 distribution volume ratios were observed in both β-amyloid-positive and β-amyloid-negative patients versus controls in the dorsolateral prefrontal cortex and basal ganglia. Cortical [18F]PI-2620 PET positivity was distinctly higher in β-amyloid-positive compared with β-amyloid-negative patients with pronounced involvement of the dorsolateral prefrontal cortex. Semiquantitative analysis of [18F]PI-2620 PET revealed a sensitivity of 91% for β-amyloid-positive and of 65% for β-amyloid-negative cases, which is in excellent agreement with prior clinicopathological data. Regardless of β-amyloid status, hemispheric lateralization of [18F]PI-2620 signal reflected contralateral predominance of clinical disease severity. Conclusions Our data indicate a value of [18F]PI-2620 for evaluating corticobasal syndrome, providing quantitatively and regionally distinct signals in β-amyloid-positive as well as β-amyloid-negative corticobasal syndrome. In corticobasal syndrome, [18F]PI-2620 may potentially serve for a differential diagnosis and for monitoring disease progression. © 2021 The Authors. Movement Disorders published by Wiley Periodicals LLC on behalf of International Parkinson and Movement Disorder Society

Objectives: Autoradiography on brain tissue is used to validate binding targets of newly discovered radiotracers. The purpose of this study was to correlate quantification of autoradiography signal using the novel next-generation tau positron emission tomography (PET) radiotracer [18F]PI-2620 with immunohistochemically determined tau-protein load in both formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) and frozen tissue samples of patients with Alzheimer’s disease (AD) and Progressive Supranuclear Palsy (PSP). Methods: We applied [18F]PI-2620 autoradiography to postmortem cortical brain samples of six patients with AD, five patients with PSP and five healthy controls, respectively. Binding intensity was compared between both tissue types and different disease entities. Autoradiography signal quantification (CWMR = cortex to white matter ratio) was correlated with the immunohistochemically assessed tau load (AT8-staining, %-area) for FFPE and frozen tissue samples in the different disease entities. Results: In AD tissue, relative cortical tracer binding was higher in frozen samples when compared to FFPE samples (CWMRfrozen vs. CWMRFFPE: 2.5-fold, p < 0.001), whereas the opposite was observed in PSP tissue (CWMRfrozen vs. CWMRFFPE: 0.8-fold, p = 0.004). In FFPE samples, [18F]PI-2620 autoradiography tracer binding and immunohistochemical tau load correlated significantly for both PSP (R = 0.641, p < 0.001) and AD tissue (R = 0.435, p = 0.016), indicating a high agreement of relative tracer binding with underlying pathology. In frozen tissue, the correlation between autoradiography and immunohistochemistry was only present in AD (R = 0.417, p = 0.014) but not in PSP tissue (R = −0.115, p = n.s.). Conclusion: Our head-to-head comparison indicates that FFPE samples show superiority over frozen samples for autoradiography assessment of PSP tau pathology by [18F]PI-2620. The [18F]PI-2620 autoradiography signal in FFPE samples reflects AT8 positive tau in samples of both PSP and AD patients.

No description available.

No description available.