Tau protein hyperphosphorylation, aggregation and trans-synaptic transfer in Alzheimer's disease: cerebrospinal fluid analysis and assessment of potential neuroprotective compounds
Project of the Croatian Science Foundation grant no. IP-2014-09-9730 (12 Oct 2015 - 11 Oct 2019)
Hiperfosforilacija, agregacija i transsinaptički prijenos tau proteina u Alzheimerovoj bolesti: analiza likvora i ispitivanje potencijalnih neuroprotektivnih spojeva
Projekt Hrvatske zaklade za znanost br. IP-2014-09-9730 (12. listopada 2015. - 11. listopada 2019. godine)
Hrvatska zaklada za znanost Croatian Science Foundation
Poveznica na prethodni HRZZ projekt / Link to the previous CSF project
Project collaborators / Suradnici na projektu:
Terezija Miškić (HZZ)
Project leader / Voditelj projekta
Goran Šimić
Summary of the project
There is no effective treatment for Alzheimer’s disease (AD). As many drugs discovery attempts based on the amyloid cascade hypothesis have not been successful, tau protein has become an increasingly important therapeutic target owing to advances in understanding of its role in AD pathogenesis. In AD, the balance of tau kinase and phosphatase activity is shifted, creating a highly phosphorylated species of tau. This raises the fraction of unbound tau, which is no longer attached to microtubules, allowing for monomeric hyperphosphorylated tau to bind to one another to produce oligomers. Fusion of these oligomeric species leads to the formation of paired helical filaments, the primary constituent of neurofibrillary changes, which have been neuropathologically documented to be an early and pivotal event (in a so-called „pre-tangle“ stage) in the pathogenesis of AD. Our aims are: 1) to define better the relationship between the early AD biomarkers total and phospho-tau proteins, as well as amyloid ß in cerebrospinal fluid (CSF) of AD, MCI (mild cognitive impairment), and control subjects. By using innovative ELISA and modified thioflavin S binding assay on CSF samples, we will also assess the ratio between monomer and oligomer (aggregated) tau species. These new data will be correlated to clinical, neuropsychological, and MRI findings; 2) to test the effect of several known and potentially neuroprotective compounds (donepezil, clorgyline, several flavonoids, PF9601N and ASS234, among others) on tau phosphorylation induced by okadaic acid and nocodazole in SH-SY5Y and P19 cell cultures. Tau epitopes phosphorylated at Thr181, Ser199 and Thr231 residues will be analyzed by ELISA, while p-tau epitopes at Thr205, Ser396 and Ser404 will be analyzed by Western blot; and 3) to investigate biochemically and immunocytochemically the trans-synaptic spreading of neurofibrillary degeneration after the injection of tau oligomers in the entorhinal cortex and brainstem of young and aged Lewis rats, as well as the influence of some flavonoid compounds, particularly epigallocatechin gallate (ECGC), on neurofibrillary degeneration spreading.
Sažetak projekta
Za Alzheimerovu bolest (AB) ne postoji uzročno liječenje. Budući da su brojni dosadašnji pokušaji liječenja AB temeljeni na amiloidnoj kaskadnoj hipotezi bili neuspješni, usporedo s napretkom razumijevanja njegove uloge u patogenezi AB, tau protein postaje i sve važniji terapijski cilj. Naime, smatra se da je u AB ravnoteža između kinaza i fosfataza tau proteina narušena, što dovodi do njegove hiperfosforilacije. Posljedično se povećava i frakcija tau proteina nevezanih za mikrotubule, pa se hiperfosforilirani tau monomeri vežu jedan za drugoga proizvodeći oligomere. Spajanje tau oligomera dovodi do oblikovanja sparenih uzvojitih filamenata, od kojih se sastoje sve neurofibrilarne promjene za koje je dokumentirano da predstavljaju najraniji neuropatološki događaj (tzv. ''pre-tangle'' stadij) od ključnog značaja za patogenezu AB. Ciljevi našeg projekta su: 1) bolje definirati odnos između bioloških biljega ranih stadija AB: ukupnih i fosforiliranih tau proteina, kao i amioloida ß u cerebrospinalnoj tekućini (likvoru) bolesnika s AD, MCI (blagi spoznajni poremećaj) i kontrolnih ispitanika. Uporabom inovativnog ELISA postupka i modificiranog eseja pomoću tioflavina S, u uzorcima likvora odrediti ćemo omjer između monomera i oligomera (agregata) tau proteina. Ti će novi podatci biti uspoređeni s kliničkim, neuropsihološkim i MRI nalazima; 2) testirati ćemo neke poznate i potencijalno neuroprotektivne spojeve (donepezil, klorgilin, nekoliko različitih flavonoida, te PF9601N i ASS234) na fosforilaciju tau proteina izazvanu okadaičnom kiselinom i nokodazolom u kulturama SH-SY5Y i P19 stanica. Epitope tau proteina fosforilirane na Thr181, Ser199 i Thr231 analizirati ćemo ELISA postupkom, a one na epitopima Thr205, Ser396 i Ser404 pomoću westernske razložbe; i 3) istražit ćemo biokemijski i imunocitokemijski transsinaptičko širenje neurofibrilarne degeneracije nakon injekcije tau oligomera u entorinalnu moždanu koru i moždano deblo mladih i starih Lewis štakora, te utjecaj odabranih flavonoida, napose epigalokatehin galata (EGCG) na spriječavanje navedenog širenja.
Project publications / Publikacije proistekle iz projekta
12. X. 2015 - 11. X. 2016
Šimić G, Babić Leko M., Bažadona D, Benković V, Boban M, Borovečki F, Čirko A, Đikić D, Jazvinšćak-Jembrek M, Klepac N, Oršolić N, Petelin Gadže Ž, Hof PR. Acetylation of tau protein at Lys274 in argyrophilic grain disease and Alzheimer’s disease (2016) Book of abstracts of the 10th FENS Forum of Neuroscience, Copenhagen, Denmark, p. 231 poster poster certificate
12. X. 2016 - 11. X. 2017.
Boban M., Babić Leko M., Langer Horvat L., Šimić G. SH-SY5Y neuroblastoma cells treated with phosphatase inhibitor okadaic acid express high molecular weight tau species, 1st EuroTauMeeting, Lille, 27-28. travnja 2017. poster abstract
Herrera-Molina R., Mlinac-Jerković K., Ilić K., Stöber F., Kumar Vemula S., Sandoval M., Jovanov Milošević N., Šimić G., Smalla K-H., Goldschmidt J., Kalanj Bognar S., Montag D. Neuroplastin deletion in glutamatergic neurons impairs selective brain functions and calcium regulation: implication for cognitive deterioration. Scientific Reports 2017; 7: 7273 (I.F. = 5.228) RG link PubMed
Christine J. Charvet, Goran Šimić, Ivica Kostović, Vinka Knezović, Mario Vukšić, Mirjana Babić Leko, Emi Takahashi, Chet C. Sherwood, Marnin D. Wolfe, Barbara L. Finlay. Coevolution in the timing of GABAergic and pyramidal neuron maturation in primates. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 2017; 284: 20171169 (I.F. = 4.823) preuzimanje/download PubMed
Boban, M., Miškić, T., Babić Leko, M., Šimić, G. Inhibition of protein phosphatases by okadaic acid induces expression of high molecular weight phospho-tau-immunoreactive protein species in neuroblastoma SH-SY5Y cells (2018) 2nd EuroTau Meeting, Lille, France, Book of Abstracts, p. 60 poster
Dominko K, Đikić D. Glutathionylation: a regulatory role of glutathione in physiological processes. Arhiv za Higijenu Rada i Toksikologiju 2018; 69: 1-24. (I.F. = 1.117) pdf
Lea Langer Horvat. Analysis of trans-synaptic spread and aggregation of tau protein after the intracerebral injection of tau oligomers into the rat entorhinal cortex. Dan doktorata 2018. Medicinski fakultet Zagreb, Zagreb 25. svibnja 2018. PhD Day 2018 abstract link
Babić Leko M, Krbot Skorić M, Klepac N, Borovečki F, Langer Horvat L, Vogrinc Ž, Sonicki Z, Hof PR, Šimić G. Event-related potentials improve diagnosis of Alzheimer's disease. FENS Forum 2018, Berlin, 7-11 July 2018 poster certificate
Boban,
M., Babić Leko, M., Miškić, T., Hof, P.R., Šimić, G. Human neuroblastoma SH-SY5Y
cells treated with okadaic acid express phosphorylated high molecular weight
tau-immunoreactive protein species
Journal of Neuroscience Methods 2018, in press, (I.F. = 2.668)
Zašto je prijateljstvo
važno? Hrvatska Udruga za Alzheimerovu bolest 2018 - Protiv demencije zajedno!
Šimić, G. The importance of blood-brain barrier changes for development of Alzheimer’s disease. Neurologia Croatica 67 (Suppl. 3), p. 21. Hrvatski kongres Alzheimerove bolesti CRO-CAD-18 s međunarodnim sudjelovanjem, Novigrad, 3-6.X.2018. ppt pdf
Boban, M., Babić Leko, M., Miškić, T., Šimić, G. Protein phosphatase inhibition by okadaic acid treatment of neuroblastoma SH-SY5Y cells induces expression of high molecular weight phospho-tau-immunoreactive proteins. Neurologia Croatica 2018; 67 (Suppl. 3), p. 52. Hrvatski kongres Alzheimerove bolesti CRO-CAD-18 s međunarodnim sudjelovanjem, Novigrad, 3-6.X.2018. ppt pdf
Langer
Horvat, L., Šimić, G. Protocol for stereotaxic delivery of tau oligomers and
tau fibrils into the rat entorhinal cortex. Neurologia Croatica 2018;
67 (Suppl. 3), p. 53.
Hrvatski kongres Alzheimerove bolesti CRO-CAD-18 s međunarodnim sudjelovanjem,
Novigrad, 3-6.X.2018. ppt pdf
12. X. 2018. - 11. X. 2019.
Šimić, G. Patofiziologija migrene. Medix 2019; 133-134 (Suppl. 2): 23-26.
Šimić, G. Uvod u funkcionalnu neuroanatomiju i slikovni prikaz strukture i aktivnosti mozga kao podloge za razumijevanje nekih aspekata epilepsije. U: Epilepsija: dijagnostički i terapijski pristup (ur. Petelin-Gadže, Ž.), Medicinska naklada, 2019, pp. 12-19. (priručnik Sveučilišta u Zagrebu)
Bokulić, E., Šimić, G. Anatomija i fiziologija struktura glave osjetljivih na bol. U: Glavobolje (ur. Mahović Lakušić, D.), 2019, pp. 1-12. (priručnik Medicinskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu)
Babić Leko, M., Nikolac Perković, M., Klepac,
N., Švob Štrac, D., Borovečki, F., Pivac, N., Hof, P.R., Šimić, G. Relationship
of cerebrospinal fluid Alzheimer’s disease biomarkers and COMT, DBH and MAOB
single nucleotide polymorphisms. Journal of Alzheimer’s Disease (I.F.
= 3.517), 2019; in press
Presentations related to the project / Predavanja i prezentacije projekta
12. X. 2015. - 11. X. 2016.
Babić Leko M. Macro and microelements as biomarkers of mild cognitive impairment, Congress "Recent advances in trace element research in health and disease", 18-22 Oct 2015, Dubrovnik, Croatia ppt
Šimić G. Fresh ideas on architecture of cognitive processing and Alzheimer's disease pathogenesis: possibilities for translation into clinical practice, 3. XI. 2015. Symposium "Partnering for impact in global and public health", Medical University of South Carolina, Charleston, USA ppt abstract
Šimić G. Strategija ranog otkrivanja Alzheimerove bolesti. Prva edukativna konferencija o Alzheimerovoj bolesti EdukAl 2015, Zagreb 7-8. prosinca 2015. Zbornik sažetaka, p. 7 ppt
Šimić G. Epigenomika Alzheimerove bolesti. Simpozij: Izazovi i smjerovi suvremenog istraživanja mozga, Zagreb 16. ožujak 2016. ppt Priopćenje
Šimić G. Biomarkeri u dijagnostici frontotemporalnih demencija (FTD) i Alzheimerove bolesti (AD), Zagreb, 20. svibnja 2016. ppt poglavlje u knjizi
Borovečki F. Demencija s Lewyjevim tjelešcima u kliničkoj praksi. Neurologia Croatica 2016; 65 (Suppl. 2): 67. Hrvatski kongres o Alzheimerovoj bolesti CROCAD-16 s međunarodnim sudjelovanjem i Sastanak Mediteranske Alzheimer alijanse, Tučepi 5-8. listopada 2016. ppt
Šimić G. Argyrophilic grain disease (Braak's dementia): an underestimated tauopathy and key to understanding Alzheimer's disease. Neurologia Croatica 2016; 65 (Suppl. 2): 38. Hrvatski kongres o Alzheimerovoj bolesti CROCAD-16 s međunarodnim sudjelovanjem i Sastanak Mediteranske Alzheimer alijanse, Tučepi 5-8. listopada 2016. ppt
Babić Leko M., Jurasović J., Nikolac Perković M, Orct T., Pivac N., Klepac N., Borovečki F., Klarica M., Hof P.R., Šimić G. Relationships of zinc and copper CSF levels and APOE genotype in Alzheimer's disease. Neurologia Croatica 2016; 65 (Suppl. 2): 87-88. Hrvatski kongres o Alzheimerovoj bolesti CROCAD-16 s međunarodnim sudjelovanjem i Sastanak Mediteranske Alzheimer alijanse, Tučepi 5-8. listopada 2016. poster Nagrada za najbolji poster kongresa u području temeljnih znanosti
Babić Leko M., Borovečki F., Dejanović N., Hof P.R., Šimić G. Value of cerebrospinal fluid visinin-like protein-1 (VILIP-1) for prediction of mild cognitive impairment progression to Alzheimer's disease. Neurologia Croatica 2016; 65 (Suppl. 2): 94. Hrvatski kongres o Alzheimerovoj bolesti CROCAD-16 s međunarodnim sudjelovanjem i Sastanak Mediteranske Alzheimer alijanse, Tučepi 5-8. listopada 2016. poster
Babić Leko M., Nikolac Perković M., Klepac N., Borovečki F., Pivac N., Šimić G. Combination of CSF protein biomarkers and BDNF, IL10, and IL6 genotypes in early diagnosis of Alzheimer's disease. Neurologia Croatica 2016; 65 (Suppl. 2): 95. Hrvatski kongres o Alzheimerovoj bolesti CROCAD-16 s međunarodnim sudjelovanjem i Sastanak Mediteranske Alzheimer alijanse, Tučepi 5-8. listopada 2016. poster
Bažadona D., Krbot Skorić M., Klepac N., Šimić G. Oštećenje prostorne orijentacije u blagom kognitivnom poremećaju i Alzheimerovoj bolesti / Spatial disorientation in mild cognitive impairment and Alzheimer's disease. Neurologia Croatica 2016; 65 (Suppl. 2): 96. Hrvatski kongres o Alzheimerovoj bolesti CROCAD-16 s međunarodnim sudjelovanjem i Sastanak Mediteranske Alzheimer alijanse, Tučepi 5-8. listopada 2016. poster
12. X. 2016. - 11. X. 2017.
Šimić G. Možemo li transkranijskom magnetskom stimulacijom liječiti Alzheimerovu bolest? Druga edukativna konferencija o Alzheimerovoj bolesti EdukAl 2016, Zagreb, 10-11. studenog 2016. Zbornik sažetaka p. 7 ppt
16. Tjedan mozga (Brain Awareness Week) - Tribina "Mozak i prostor", Zagreb, 15. ožujka 2017 ppt
Oko znanosti HR Prvi program 10. ožujka 2017. Mozak i prostor
HAZU Simpozij o istraživanjima i bolestima mozga, Zagreb, 16. ožujka 2017: First 30 years: when aging begins? Knjiga sažetaka pp. 18-23
Utjecaj interneta na kognitivne sposobnosti. HRT Emisija Znanstveni krugovi 21. travnja 2017.
Šimić G. Digitalna demencija kao uzrok preuranjenog kognitivnog urušavanja. Javna tribina, Europski Dom, Zagreb, 11. svibnja 2017. ppt ZG-magazin¸
Šimić
G. Quantitative modeling of cognitive decline. Workshop on Quantitative
Modeling in Biomedicine, June 5-7, 2017,
Department of Mathematics, Faculty of Science, Zagreb, Croatia ppt
Šimić G.
Autorstvo.. i kako ga steći. Medical Information Conference Croatia 2017,
June 7, University of Zagreb Medical School, Croatia ppt
AI spots Alzheimer’s brain changes years before symptoms emerge - New Scientist 14th Sept 2017
Langer Horvat L, Svoboda J, Babić Leko M, Miškić T, Kukolj M, Oršolić N, Hof PR, Šimić G. Protocol for stereotaxic delivery of tau monomers and oligomers into the rodent brain. 6. Croatian Neuroscience Congress, Osijek, 16-18 Sept 2017, Book of Abstracts, pp. 90-91, poster pdf
Babić Leko M, Willumsen N, Nikolac Perković M, Klepac N, Borovečki F, Hof PR, Pivac N, de Silva R, Šimić G. Diagnostic potential of cerebrospinal fluid biomarkers in Alzheimer's disease combined with tau genotypes, FENS Regional Meeting, 20-23 Sept 2017 Pécs, Program Booklet p. 107, Book of Abstracts p. 19, poster
12. X. 2017. - 11. X. 2018.
Šimić G. Funkcijska neuroanatomija moždane kore. Poslijediplomski tečaj "Dijagnostički i terapijski pristup bolesniku s epilepsijom", Medicinski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, 13. X. 2017. Naše novine 10/2017
Šimić G. Topografska anatomija moždane kore i ovojnica, likvorskih prostora i krvnih žila mozga. KBC Zagreb, Klinika za neurokirurgiju, 13. X. 2017.
Šimić G. Neurovascular unit, microbleeds, and glymphatic system as convergent determinants of stroke, Alzheimer's disease and idiopathic normotensive hydrocephalus. Boston University School of Medicine, Boston, MA, USA, 27. Oct 2017 ppt flyer
intervju Glas Koncila, naslovnica
Uvod u anatomsku podlogu glavobolja. Zagreb, 26. II. 2018. ppt
Tau i laki proteini neurofilamenata kao biološki biljezi perinatalne encefalopatije. III. Simpozij o istraživanju i bolestima mozga HAZU, Zagreb, 14. III. 2018. ppt Book of abstracts, pp. 15-18
Šimić G. Kliničko-patološka korelacija u bolesnika s kognitivnim smetnjama i upotreba biomarkera u diferencijalnoj dijagnozi neurodegenerativnih bolesti. Poslijediplomski studij Neurologije, predmet Kognitivne i neurodegenerativne bolesti. Zagreb, 28. III. 2018.
Šimić, G. Frontotemporalne lobarne degeneracije i po čemu se razlikuju od
Alzheimerove bolesti. Poslijediplomski tečaj “Uloga obiteljskog liječnika
u zaštiti zdravlja osoba s demencijom”
Škola narodnog zdravlja “Andrija Štampar”, Zagreb, 18. V. 2018. (poglavlje
u priručniku "Uloga obiteljskog liječnika u zaštiti zdravlja osoba s
demencijom” pp. 31-42)
12. X. 2018. - 11. X. 2019.
Školske novine 39/2018 naslovnica / pp. 4&5 / pp. 6&7 / pp. 8&9
Školske novine 1/2019 naslovnica / p. 7 / pp. 8&9
Jesmo li doista blizu otkrića lijeka protiv Alzheimerove bolesti? (intervju o mogućem utjecaju Porphyromonas gingivalis na nastanak Alzheimerove bolesti - tportal.hr)
Šimić, G. HR3 emisija "Na kraju tjedna" razgovor o utjecaju digitalnih tehnologija na razvitak dječjeg mozga, Zagreb 19. I. 2019.
Šimić, G. Izvanredno pamćenje: blagoslov ili prokletstvo? Tjedan mozga 11. III. 2019. Osijek ppt
Šimić G. Uvodno predavanje u okviru HAZU Simpozija o učenju i pamćenju. Tjedan mozga 14. III.2019. Zagreb ppt
Šimić, G. Kliničko-patološka korelacija u bolesnika s kognitivnim smetnjama i upotreba biomarkera u diferencijalnoj dijagnozi neurodegenerativnih bolesti. Poslijediplomski studij neurologije, predmet “Kognitivne i neurodegenerativne bolesti”, Klinika za neurologiju KBC “Zagreb”, Zagreb, 27. III. 2019.
Šimić, G. Učenje i pamćenje, pozvano predavanje Studentske sekcije za neuroznanost, Hrvatski institut za istraživanje mozga, Zagreb, 3. IV. 2019.
Šimić, G. Uvod u funkcionalnu neuroanatomiju i slikovni prikaz strukture i aktivnosti mozga kao podloge za razumijevanje nekih aspekata epilepsije. U: Epilepsija: dijagnostički i terapijski pristup (ur. Petelin-Gadže, Ž.), Medicinska naklada, 2019, pp. 12-19. (priručnik Sveučilišta u Zagrebu)
Šimić, G. Limfatički i glimfatički sustav u neurodegenerativnim bolestima. Prvi hrvatski kongres o neurodegenerativnim bolestima, Zagreb, 12. IV. 2019.
Šimić G. Anatomija i fiziologija na bol osjetljivih struktura glave. Poslijediplomski tečaj stalnog medicinskog usavršavanja "BOLI JU/GA GLAVA, ŠTO ĆU? Mala škola glavobolje kroz prikaze slučajeva" (voditelj: Prof. dr. sc. Darija Mahović Lakušić), 17. V. 2019. Zagreb
Šimić, G. Dobro jutro, Hrvatska, HRT1, 30. V. 2019. 8.45 h, predstavljanje knjige "Uvod u neuroznanost učenja i pamćenja"
Langer Horvat L, Babić Leko M, Španić E, Štampar E, Šimić G. Tau protein spreading after injection of tau oligomers into the rat entorhinal cortex. Mind & Brain - 59th International neuropsychiatric congress, 30. V. - 2. VI. 2019., Pula, Croatia, Abstract book pp. 138-139, Poster Award - 1st Prize
Šimić, G. Patofiziologija epileptičkog statusa, "Epileptički status - nove spoznaje" (voditelji tečaja stalnog medicinskog usavršavanja: Prof. dr. sc. Zdravka Poljaković i Prim. dr. Sibila Nanković), Krapina, 31. V. 2019. program tečaja
Šimić, G. Doktorski radovi u biomedicini - između vidljivog i skrivenog. MICC 2019, 4. VI. 2019. Zagreb link
Šimić G. Utjecaj digitalnih tehnologija na kognitivni razvitak djeteta. Kongres dječjeg zdravlja, Plitvice 4-6 Oct 2019, Paediatria Croatica 63 (Suppl. 2), p. 60, ppt
Please send questions related to the project to / Molimo šaljite pitanja vezana uz projekt na
goransimic@hotmail.com
page last updated on 29th Sept 2020 / stranica zadnji put obnovljena 29. rujna 2020.
Hvala na posjeti - Thank you for coming!