Нейропротективные свойства белков Bcl-2 в мышиной модели с болезнью Альцгеймера тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Чернюк Дарья Павловна

• Чернюк Дарья Павловна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Чернюк Дарья Павловна

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Историческая справка

1.2. Болезнь Альцгеймера, молекулярные механизмы патогенеза

1.3. Bcl-2 в патогенезе БА

1.4. Водный лабиринт Морриса, программное обеспечение для обработки данных

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1. Животные и материалы

2.2. Стереотаксическая операция

2.3. Иммунопреципитация

2.4. Морфология дендритных шипиков

2.5. Иммуногистохимия

2.6. "Водный лабиринт Морриса"

2.7. Разработанное программное обеспечение

2.8. Анализ молекулярной структуры

2.9. Статистика

Глава 3. Результаты исследования

3.1. Стабильность белковых молекул Bcl-2 и Bcl-2K17D

3.2. Взаимодействие белков Bcl-2 и Bcl-2K17D c IP3R1 и RyR2

3.3. Анализ морфологии дендритных шипиков в гиппокампе мышей линии 5xFAD после гиперэкспресии белков Bcl-2

3.4. Анализ числа амилоидных бляшек в мозге 5xFAD мышей после

гиперэкспрессии белков Bcl-2

3.5. Minopontikos

3.6. Когнитивные функции 5xFAD мышей после гипреэкспрессии белков Bcl-2

Глава 4. Обсуждение результатов

Заключение

Список сокращений

Список литературы

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Нейропротективные свойства белков Bcl-2 в мышиной модели с болезнью Альцгеймера»

Актуальность темы исследования

Термином нейродегенеративные заболевания (НДЗ) определяется большая группа нейропатологий, развивающихся у лиц преимущественно зрелого возраста, для которых характерно прогрессирующая гибель определенных групп нервных клеток, сопровождающаяся атрофией соответствующих отделов головного мозга. Болезнь Альцгеймера (БА) является одним из наиболее распространенных нейродегенеративных заболеваний, возникающим преимущественно у людей пожилого возраста. При БА в первую очередь поражаются клетки гиппокампа, области мозга, ответственной за формирование и хранение памяти. В связи с этим, основным проявлением данного заболевания является прогрессирующая потеря памяти, со временем приводящая к слабоумию и полной потере способности к самообслуживанию. Из-за роста благосостояния населения и увеличения продолжительности жизни в развитых странах БА приобретает статус огромной социальной и экономической проблемы.

В настоящее время не достигнуто полного понимания причин возникновения и развития БА, поэтому современные методы терапии лишь несколько смягчают симптомы, но пока не позволяют ни остановить, ни замедлить развитие заболевания. Лекарства, которые сейчас используются для лечения БА, способны только облегчить симптомы. В основном это препараты, восполняющие дефицит нейротрансмиттеров - ингибиторы ацетилхолинэстеразы. На основании доминирующей «амилоидной гипотезы» было разработано несколько стратегий, направленных на поиск терапевтических агентов для лечения БА. Соответственно, основной мишенью при разработке лекарственной терапии являлся бета-амилоид. Согласно проведенным клиническим испытаниям с 2002 по 2012 год только один препарат было официально одобрен к применению для лечения БА, Мемантин, который является антагонистом NMDA рецепторов глутамата [1].

В то время как стратегии антиамилоидной терапии до сих пор не были успешными у пациентов [2], недавно разработанный Аducanumab, возможно, будет иметь больший успех [3], однако на данный момент его эффективность вызывает большие споры в научном сообществе. В связи с этим, все больше ученых сходятся во мнении, что необходимо более детальное изучение физиологической и патологической роли бета-амилоида, а также поиск новых сигнальных путей, вовлечённых в патогенез БА и новых объектов потенциального терапевтического воздействия помимо в амилоида.

Степень разработанности темы исследования

Впервые о болезни Альцгеймера мир услышал 3 ноября 1906 года на 37-м съезде психиатров Юго-Западной Германии. Чуть позже в 1907 году вышла статья чешского психиатра и невропатолога Оскара Фишера, где описывается наличие бляшек и нейрофибриллярных клубков в 12 из 16 случаях старческого слабоумия [4]. 1976 году Роберт Катцман вывел, что старческая форма БА является, примерно, четвертой или пятой в списке причин смерти населения США, и предположил, что старческое слабоумие и болезнь Альцгеймера необходимо рассматривать как одно заболевание [5]. С развитием методов прижизненной визуализации головного мозга ученые получили более широкий спектр инструментов для исследования развития и причин возникновения болезни Альцгеймера. Так в 1980х годах были получены данные о раннем изменении гиппокампа у пациентов с БА [6-8]. Благодаря этим открытиям, было выявлено что гиппокамп — это ключевое место патологии БА. В 1990 году при помощи метода конфокальной микросъемки была обнаружена корреляция между когнитивными функциями пациентов с БА и количеством синаптических контактов во взятых у них биопсиях мозга — чем сильнее выражены когнитивные нарушения у пациентов, тем большая потеря синаптических контактов между нейрональными клетками у них наблюдается [9, 10]. Это открытие

очень важно, так как именно оно позволило сделать вывод, что болезнь Альцгеймера — это не просто нейродегенеративное заболевание, при котором погибают нервные клетки головного мозга, а болезнь "синаптической потери". Это заключение дало толчек исследованиям развития БА в сторону изучения особенностей синаптических контактов, их образования и функционирования. В 1992 году нейробиолог Марк Маттсон показал, что в развитие БА вовлечен гомеостаз кальция [11]. Это открытие дало начало развитию самой молодой, но перспективной гипотезы патогенеза болезни Альцгеймера - «кальциевой гипотезе». К 2010 году накопилось много исследований, согласно которым дисрегуляция баланса кальция сопровождает развитие БА. Поэтому в современной нейробиологии появилось предположение, что именно нарушение кальциевого сигналинга может быть первопричиной, которая приводит к каскаду молекулярных нарушений в головном мозге, включая образование амилоидных бляшек и нейрофибриллярных клубков.

В 2009 году И. Б. Безпрозванный предложил, что одну из важнейших ролей в патогенезе нейродегенеративных заболеваний играют изменения в нейрональной Са2+ сигнализации, которые также наблюдается при нормальном старении [12]. Нейрональный кальций является одним из важнейших вторичных посредников в нейронах, который принимает непосредственное участие в синаптической передаче.

Нейроны очень чувствительны к внутриклеточному Са2+ гомеостазу, поэтому даже самые малые аномалии в Са2+ сигнализации могут привести к разрушительным последствия в течение длительного периода времени. Нарушение механизмов кальциевого сигналинга является одним из самых ранних изменений на молекулярном уровне в этиологии БА. Было показано, что мутации в PSEN (белки пресенилины), ассоциированные с наследственной формой БА, опосредуют высвобождение кальция из эндоплазматического ретикулума (ЭР) либо непосредственно [13, 14], либо путем модуляции кальциевых каналов ЭР [15-17]. Одним из каналов,

расположенных на мембране ЭР, является инозитол-1,4,5-трифосфатный рецептор (IP3R). Его функциональная активность повышается вследствие мутаций в PSEN [16]. IP3R представляет собой внутриклеточный кальциевый канал, для которого существует три изоформы [18, 19]. Изоформа IP3R1 является изоформой, преимущественно экспрессирующейся в головном мозге. IP3R1-опосредованное высвобождение кальция регулируется несколькими посттрансляционными модификациями, и было идентифицировано более 100 различных белков-регуляторов данного процесса [20]. Из-за его повсеместной экспрессии, IP3R1-опосредованное высвобождение кальция участвует во многих клеточных процессах, таких как выживание клеток, апоптоз, аутофагия и многие другие [21-23]. Важной частью этих процессов является «квази-синаптическая» передача кальциевого сигнала из ЭР в митохондрии посредством так называемых митохондриально-ассоциированных мембран ЭР (МАМ), через IP3R на стороне ЭР и по потенциал-зависимому анионному каналу и митохондриальному кальциевому унипортеру на митохондриальной стороне [24]. Трансфер кальция в митохондрии необходим в особенности для поддержания механизмов синтеза АТФ и в целом для нормального функционирования клеток [25, 26]. Как повышение, так и понижение IP3R-опосредованного трансфера кальция в митохондрии приводят к их дисфункции и индуцируют клеточную гибель [27].

Функциональная активность IP3R во многом определяется белками-регуляторами. В недавних исследованиях научная группа под руководством Г. Балтынка продемонстрировала, что IP3R является мишенью анти-апоптотических белков В-клеточной лимфомы 2 (Вс1-2), включая Вс1-2 и Вс1-XL [28, 29]. Эти белки характеризуются четырьмя гомологичными доменами, причем третий (ВН3) является ключевым для осуществления анти-апоптотической функции. Bcl-2/Bcl-XL посредством их гидрофобного кармана противодействует пермеабилизации наружной митохондриальной мембраны путем скаффолдинга и нейтрализации про-апоптотических членов

семейства Bcl-2, белков Bax и Bak, предотвращая их олигомеризацию и образование пор [30].

Научная группа Г. Балтынка и другие исследователи установили, что Bcl-2 связывается и ингибирует IP3R через его четвертый домен BH (BH4) [28, 29]. Кроме того, белки семейства Bcl-2 также ассоциированы с БА. Гиперэкспрессия белка Bcl-2 в головном мозге на модели трансгенных мышей с БА замедляла прогрессирование когнитивных нарушений, в то время как образование внеклеточных бляшек уменьшалось [31]. Подводя итог вышеизложенному, можно заключить, что мутации в PSEN, ассоциированные с наследственной формой БА, влияют на внутриклеточную передачу кальций-зависимых сигналов, которые опосредуют эти дефекты. В этом проекте мы впервые исследуем, может ли Bcl-2 и/или его домен BH4 нормализовать чрезмерное IP3R-опосредованное высвобождение кальция из ЭР, вызванное мутациями, ассоциированными с наследственной формой БА.

Цели и задачи

Подтверждение гипотезы о том, что нормализация кальциевого выброса из ЭР через IP3R, осуществляемая через белок - регулятор апоптоза Bcl-2 (В-клеточной лимфомы-2), может оказывать благоприятное воздействие на некоторые ранние патологические аспекты функционирования клеток, наблюдаемые при развитии БА, является целью данного исследования. Для достижения цели сформулированы и решены следующие научные задачи:

1. Проанализировать стабильность исследуемых белков семейства Bcl-2.

2. Подтвердить формирование белкового комплекса между белками Bcl-2 и каналами выброса кальция из эндоплазматического ретикулума in vivo на мышиной модели БА.

3. Выяснить, влияет ли Bcl-2-опосредованная регуляция кальциевого выброса из эндоплазматического ретикулума на морфологию синапсов.

4. Установить влияние Вс1-2-опосредованной регуляции кальциевого выброса из эндоплазматического ретикулума на накопление амилоидных бляшек в мышиной модели БА.

5. Разработать доступный качественный отечественный программный продукт для осуществления исследования с использованием «Водного лабиринта Морриса», апробировать его в лабораторных условиях и сравнить результаты с двумя из самых популярных коммерческих продуктов.

6. Выявить воздействие Вс1-2-опосредованной регуляции кальциевого выброса из эндоплазматического ретикулума в нейронах гиппокампа на когнитивные функции у мышей с патологией БА с использованием разработанного ПО.

Научная новизна

В рамках данного проекта впервые было рассмотрено в качестве терапевтической стратегии для лечения БА ингибирование IP3R-опосредованного чрезмерного выброса кальция из эндоплазматического ретикулума, вызываемого мутациями при наследственной форме БА. Для оценки нейропротекторных свойств в рамках данной терапевтической стратегии оценивались ранние признаки БА, которые, в свою очередь, могут влиять на более поздние аспекты течения заболевания. Интересным преимуществом использования Вс1-2 в качестве ингибитора IP3R-опосредованного высвобождения кальция является анти-апоптотические свойства белка Вс1-2 в качестве ингибитора про-апоптотических белков Вах и Вак, которые в значительной степени не зависят от функциональной активности IP3R.

Таким образом, Вс1-2 может играть двойную роль, выступая, во-первых, в качестве ингибитора IP3R-опосредованного высвобождения кальция, и, во-вторых, в качестве ингибитора Вах/Вак-опосредованного апоптоза в клетках при развитии БА.

Это первое исследование, посвященное способности Вс1-2 ингибировать избыточную передачу кальциевых сигналов, опосредованную IP3R, наблюдаемую при патогенезе БА.

Теоретическая и практическая значимость работы

Результаты, полученные в данной работе, о молекулярных механизмах нейрональных клеток обладают высокой научной значимостью для понимания фундаментальных вопросов современной нейробиологии, таких как исследования кальциевой регуляции, стабильности синаптических контактов, механизмов формирования памяти и нарушений, наблюдаемых при болезни Альцгеймера. Полученные данные свидетельствуют о том, что нарушения гомеостаза кальция могут являться первопричиной развития симптомов БА. Практическая значимость результатов исследования заключается в обнаружении возможной мишени для развития терапевтических подходов для лечения и/или замедления развития БА. Рассмотрен новый молекулярный путь, который может также стать ключевым в разработке терапии БА. Данные работы дают основание предположить, что сверхэкспрессия Вс1-2 имеет множественные нейропротекторные эффекты в моделях БА, которые могут выходить далеко за рамки его канонических анти-апоптотических эффектов. Воздействуя на внутриклеточные каналы высвобождения Са2+, ВН4 домен Вс1-2 белка может ингибировать избыточное IP3R/RyR-опосредованное высвобождение кальция из ЭР. Эти результаты позволяют предположить, что анти-апоптотические домены Вс1-2 и производные белковые домены, такие как домен ВН4, могут иметь терапевтический потенциал для предотвращения начала БА и задержки нейродегенерации. Кроме того, значимость результатов работы выходит за рамки понимания механизмов патологии болезни Альцгеймера - обнаруженный молекулярный путь имеет важное значение для других нейродегенеративных заболеваний, в который

происходит нарушение кальциевого гомеостаза, для понимания общих процессов старения и формирования памяти и работы сигнальных механизмов нейрональных клеток.

Важное практическое значение имеет разработанный в данном исследовании программный продукт Minopontikos. Программа позволяет быстро и качественно обрабатывать данные эксперимента «Водный лабиринт Морриса», выдавая такие параметры, как латентное время поиска, время и процентное время в квадрантах интереса, длина пройденного пути, ошибка углового направления, средняя близость к платформе (или Близость Галлахера, индекс обучения) и число пересечений зоны интереса. Кроме того, одним из выходных файлов является сводная таблица параметров Х^-Т, где X и Y - это координаты местоположения испытуемого животного, Т -время, поэтому при необходимости все дополнительные функции положения-времени (а все параметры трассировки объекта являются данными функциями) пользователь может вывести или проверить самостоятельно. Разработанное программное обеспечение Minopontikos имеет вид полноценной автономной и самостоятельной программы, не требующей установки дополнительного ПО или плагинов. Это обеспечивает ее свободное использование другими исследователями по всему миру.

Методология и методы исследования

Для выполнения поставленных в данном исследовании задач применялись следующие методы: биоинформатический метод анализа молекулярной динамики, билатеральная стереотаксическая операция с использованием аденоассоциированных вирусов (инжектирование), иммунопреципитация, Вестерн-Блот анализ, иммуногистохимическое окрашивание и НС1-метод поиска антигена, транскраниальная перфузия, конфокальная микроскопия и отработанный протокол проведения «Водного лабинта Морриса». Для получения качественных и объективных результатов

проведения поведенческих тестов в ходе данной работы был разработан доступный качественный отечественный программный продукт «Minopontikos», апробирован в лабораторных условиях и сравнен с двумя из самых популярных коммерческих продуктов - VideoMot компании TSE Systems и EthoVision разработки Noldus. Для разработки Minopontikos были использованы языки программирования Rust и С++.

Личный вклад автора

Основные результаты данного исследования получены лично автором с использованием экспериментальной базы Лаборатории Молекулярной Нейродегенерации Санкт-Петербургского государственного

политехнического университета Петра Великого. Планирование экспериментов и обсуждение полученных результатов проводилось совместно с научным руководителем д.б.н. И.Б. Безпрозванным. Разработка технического задания ПО для автоматизации поведенческого теста «Водный лабиринт Морриса» осуществлялось совместно с сотрудниками лаборатории Промышленных систем потоковой обработки данных Санкт-Петербургского государственного политехнического университета Петра Великого Зориным Арсением Геннадьевичем и Болсуновской Мариной Владимировной. Написание программного кода Minopontikos было выполнено Зориным Арсением Геннадьевичем. Обработка, статистический анализ и подготовка результатов к публикациям проводилась лично автором, тексты публикаций подготавливались совместно с соавторами

Положения, выносимые на защиту

1. В in vivo условиях в гиппокаипальных нейронах белок Bcl-2 взаимодействует с белками-проводниками кальциевого выхода из эндоплазматического ретикулума - каналами IP3R1 и RyR2, мутантная же

форма Вс1-2К17В стабильно взаимодействует только с RyR2, а ее сродство с IP3R1 значительно снижено.

2. Интерфейс и функционал программы Minopontikos, разработанной для анализа поведенческого теста «Водный лабиринт Морриса», в рамках данного исследования соответствует по удобству использования и функциональным возможностям таким популярным коммерческим продуктам, как программы VideoMot и ЕШоУшоп.

3. Гиперэкспрессия и нативной, и мутантной формы Вс1-2 белка в СА1 области гиппокампа на ранних стадиях способствует предотвращению синаптотоксического эффекта у мышей трансгенной линии 5xFAD в более зрелом возрасте. Однако только экспрессия мутантной формы Вс1-2К17В обладает амилоид-протекторными свойствами и улучшает когнитивные функции 5xFAD мышей.

Достоверность результатов

Достоверность полученных результатов подтверждается их согласованностью, использованием комплекса современных взаимодополняющих нейробиологических методов исследования, анализа и статистической обработки полученных результатов при помощи ^критерия Стьюдента, и-критерия Манна-Уитни, однофакторного дисперсионного анализа и критерия Краскела-Уоллиса, а также сравнением полученных данных с имеющимися на данный момент литературными источниками.

Апробация результатов диссертационного исследования

На разработанное в диссертационном исследовании программное обеспечение получено Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ №2 2020619187 «Программа автоматизации исследования прохождения водного лабиринта Морриса» от 13 августа 2020 года (авторы Зорин А.Г, Болсуновсуая М.В., Чернюк Д.П., Власова О.Л., Безпрозванный И.Б.). Результаты исследования докладывались: на XVI Всероссийской

конференции с международным участием «СОВЕЩАНИЕ ПО ЭВОЛЮЦИОННОЙ ФИЗИОЛОГИИ имени академика Л.А. Орбели» 19-22 октября 2020 года, Санкт-Петербург, Россия; на конференции с международным участием «Эколого-биологическое благополучие флоры и фауны» (EBWFF-2020) 23-24 сентября 2020 года, Благовещенск, Россия; на конференции Российского Нейрохимического Общества

«RUSNEUROCHEM» 22-24 мая 2022 года, Санкт-Петербург. По материалам работы написано 3 научных статьи, индексируемых в базах данных РИНЦ, Scopus и Wed of Science.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, описания полученных результатов собственных исследований, обсуждения результатов, заключения и списка литературы. Текст диссертации изложен на 108 страницах, содержит 1 таблицу, иллюстрирован 29 рисунками. Список литературы содержит 169 источников.

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Историческая справка

Современная наука хорошо знает, что из себя представляет структура головного мозга человека, но многие аспекты его функционирования остаются неизученными. Так многие нейродегенеративные заболевания, при которых гибнут нервные клетки мозга, до сих пор считаются неизлечимыми - механизм их развития остается не понятен. Одно из таких заболеваний -болезнь Альцгеймера (БА) - стала одной из самых частых причин развития деменции, потери памяти. "Alzheimer's Association" прогнозирует, что число больных растет в геометрической прогрессии, и к 2050 году составит около 115 миллионов [32, 33].

Впервые о болезни Альцгеймера мир услышал 3 ноября 1906 года на 37-м съезде психиатров Юго-Западной Германии. На тот момент эта болезнь не выделялась как самостоятельное заболевание, не имела названия, хотя похожие случаи, связанные со старостью и слабоумием, описывались ещё врачами и философами Древней Греции и Рима. На съезде немецкий психиатр и невролог Алоис Альцгеймер описал случай "своеобразного заболевания коры головного мозга" [34] своей скончавшейся пациентки Августы Детер. Алоис наблюдал за своей пациенткой в течении 4 лет и фиксировал все изменения и нарушения в её поведении и когнитивных функциях, главным из которых было нарушение памяти. После смерти пациентки на гистологических срезах ее мозга Альцгеймер увидел очень характерные изменения нейрофибрилл, составляющих опорную и дренажную систему нервных клеток, - ядро и цитоплазма нейронов постепенно исчезали и от клетки оставался только запутанный пучок фибрилл [35] (Рисунок1).

Рисунок 1 - Зарисовки Алоиса Альцгеймера нейрофибрилл с препарата мозга пациентки А.Детер [36].

Кроме нейрофибриллярных клубков Альцгеймер отмечал и наличие нейритных, т.е. амилоидных, бляшек (другое название - сенильные бляшки) в коре головного мозга своей пациентки.

Чуть позже в 1907 году вышла статья чешского психиатра и невропатолога Оскара Фишера, где описывается наличие бляшек и нейрофибриллярных клубков в 12 из 16 случаях старческого слабоумия (Рисунок 2) [4]. К сожалению, работа Фишера на тот момент не была оценена по достоинству, и историческая значимость его исследований была признана только в 2008 году [37].

Рисунок 2 - Зарисовка трех нейритных бляшек из мозга пациентов со старческим слабоумием. Составлено из иллюстраций к статье Фишера 1907 года [37].

Среди нейробиологов существует мнение, что болезнь Альцгеймера правильнее было бы называть «болезнью Альцгеймера-Фишера». Но так исторически сложилось, что именно имя Алоиса Альцгеймера навсегда будет связано с одним из самых распространенных и страшных заболеваний, поражающих пожилое население. Термин «болезнь Альцгеймера» был предложен другом и коллегой Алоиса Альцгеймера Эмилем Крепелиным, и впервые появился в 8ом издании учебника Крепелина «Psychiatrie: ein Lehrbuch für Studierende und Ärzte» (Психиатрия: учебник для студентов и врачей) 15 июля 1910 года [36].

Видимо, из-за того, что пациентке Алоиса Альцгеймера в период исследования было 51-56 лет, до 1970х годов термин «болезнь Альцгеймера» (БА) применялся для обозначения симптомов деменции только у людей в возрасте 45-65 лет. Тогда БА считалась очень редким случаем сенильной

деменции (название дано из-за образования сенильных бляшек в коре головного мозга).

В начале 60х годов интерес к исследованию патогенеза болезни Альцгеймера возобновился, в связи с исследованием Робертом Терри и Майклом Киддом невропатологических поражений с помощью электронной микроскопии [38, 39]. В 1968 году Г. Блассед с коллегами показал корреляцию между числом амилоидных бляшек в срезах коры головного мозга и снижением показателей интеллектуального функционирования среди пожилых людей [40]. Также Блассед первым признал, что болезнь Альцгеймера является самой частой причиной возникновения деменции.

В начале 1970х было выявлено, что последовательная, прогрессирующая потеря памяти при БА отличается от легкой потери памяти при здоровом старении. В 1974 году были впервые выделены нейрофибриллярные клубки из мозга человека, страдающего от БА [41]. Оказалось, что эти клубки состоят из парных спиральных нитей (Рисунок 3).

Рисунок 3 - Микроскопический снимок парных спиральных нитей, выделенных из мозга человека, страдающего от БА [41].

Первые компьютерные томограммы показали, что при БА происходит значительная атрофия горы больших полушарий (Рисунок 4) [42].

Рисунок 4 - Изображения коры головного мозга человека с БА (слева) [42] и здорового человека (справа), сделанные при помощи ранней методики компьютерной томограммы.

Также в начале 1970х годов была разработана упрощенная количественная оценка когнитивной деятельности для пожилых людей, страдающих деменцией - тест «Мини-психическое состояние» (Mini-Mental State - MMS) [43]. Это значительно упростило диагностику психиатрических и когнитивных расстройств у людей преклонного возраста, и стало первой объективной неинвазивной диагностикой факторов развития БА.

1976 году Роберт Катцман вывел, что старческая форма БА является, примерно, четвертой или пятой в списке причин смерти населения США, и предположил, что старческое слабоумие и болезнь Альцгеймера необходимо рассматривать как одно заболевание [5]. Одновременно с этим появилось первое нейрохимическое исследование болезни Альцгеймера, а конкретно -первая гипотеза патогенеза БА, холинэргическая [44]. Холинэргическая гипотеза, которая предполагает, что БА вызвана сниженным синтезом

нейротрансмиттера ацетилхолина, является самой старой из всех гипотез патогенеза болезни Альцгеймера, и, в связи с этим, большинство имеющихся на данный момент препаратов для лечения БА являются продуктами, разработанными для лечения дефицита ацетилхолина. Однако все они оказались неэффективными [45], и это привело к тому, что нейробиологические исследования болезни Альцгеймера сфокусировались на других молекулярных мишенях биохимии мозга, а снижение ацетилхолина считается не первопричиной развития БА, а только одним из сопутствующих симптомов.

Возросший интерес научного сообщества к болезни Альцгеймера и более подробные, чем раньше, исследования патологии БА в 60-70х годах XX века привели к тому, что термин «болезнь Альцгеймера» был официально принят в медицинской номенклатуре для описания людей всех возрастов с характерными общими симптомами, ходом заболевания и невропатологией.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Чернюк Дарья Павловна, 2022 год

Список литературы

1. Morris, G.P., I.A. Clark, and B. Vissel, Inconsistencies and controversies surrounding the amyloid hypothesis of Alzheimer's disease. Acta Neuropathol Commun, 2014. 2: p. 135.

2. Karran, E., M. Mercken, and B. De Strooper, The amyloid cascade hypothesis for Alzheimer's disease: an appraisal for the development of therapeutics. Nat Rev Drug Discov, 2011. 10(9): p. 698-712.

3. Sevigny, J., et al., The antibody aducanumab reduces Abeta plaques in Alzheimer's disease. Nature, 2016. 537(7618): p. 50-6.

4. Fischer, O., Miliare Nekrosen mit drusigen Wucherungen der Neurofibrillen, eine regelmässige Veränderung der Hirnrinde bei seniler Demenz. Monatsschr Psychiat Neurol., 1907. 1(22): p. 361-72.

5. Katzman, R., The Prevalence and Malignancy of Alzheimer Disease. A Major Killer. Arch Neurol. , 1976. 33(4): p. 217-218.

6. Ferris S. H., d.L.M.J., Wolf A. P., Farkas T., Christman D. R., Reisberg B., Fowler J. S., Macgregor R., Goldman A., George A. E., Rampal S., Positron emission tomography in the study of aging and senile dementia. Neurobiol Aging, 1980. 1(2): p. 127-31.

7. Frackowiak R. S., P.C., Legg N. J., Du Boulay G. H., Marshall J., Lenzi G. L., Jones T., Regional cerebral oxygen supply and utilization in dementia. A clinical and physiological study with oxygen-15 and positron tomography. Brain, 1981. 104(Pt 4): p. 753-78.

8. Mony J. De Leon, A.E.G., Leonidas A. Stylopoulos, Gwenn Smith, Douglas C. Miller., Early marker for Alzheimer's disease: the atrophic hippocampus. The Lancet, 1989. 334(8664): p. 672-673.

9. Dekosky ST, S.S., Synapse loss in frontal cortex biopsies in Alzheimer's disease: correlation with cognitive severity. Ann Neurol., 1990. 27(5): p. 457-64.

10. Terry RD, M.E., Salmon DP, Butters N, DeTeresa R, Hill R, Hansen LA, Katzman R., Physical basis of cognitive alterations in Alzheimer's disease: synapse loss is the major correlate of cognitive impairment. Ann Neurol. , 1991 30(4): p. 572-80.

11. Mattson MP, C.B., Davis D, Bryant K, Lieberburg I, Rydel RE., beta-Amyloid peptides destabilize calcium homeostasis and render human cortical neurons vulnerable to excitotoxicity. J Neurosci., 1992. 12(2): p. 376-89.

12. Bezprozvanny, I., Calcium signaling and neurodegenerative diseases. Trends Mol Med, 2009. 15(3): p. 89-100.

13. Supnet, C. and I. Bezprozvanny, Presenilins function in ER calcium leak and Alzheimer's disease pathogenesis. Cell Calcium, 2011. 50(3): p. 303-9.

14. Tu, H., et al., Presenilins form ER Ca2+ leak channels, a function disrupted by familial Alzheimer's disease-linked mutations. Cell, 2006. 126.

15. Kasri, N.N., et al., Up-regulation of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor type 1 is responsible for a decreased endoplasmic-reticulum Ca(2+) content in presenilin double knock-out cells. Cell Calcium, 2006. 40(1): p. 41-51.

16. Shilling, D., et al., Suppression of InsP3 receptor-mediated Ca2+ signaling alleviates mutant presenilin-linked familial Alzheimer's disease pathogenesis. J Neurosci, 2014. 34(20): p. 6910-23.

17. Wu, B., et al., Presenilins regulate calcium homeostasis and presynaptic function via ryanodine receptors in hippocampal neurons. Proc Natl Acad Sci U S A, 2013. 110(37): p. 15091-6.

18. Rossi, A.M. and C.W. Taylor, IP3 receptors - lessons from analyses ex cellula. J Cell Sci, 2018. 132(4).

19. Baker, M.R., G. Fan, and Serysheva, II, Structure of IP3R channel: highresolution insights from cryo-EM. Curr Opin Struct Biol, 2017. 46: p. 3847.

20. Prole, D.L. and C.W. Taylor, Inositol 1,4,5-trisphosphate receptors and their protein partners as signalling hubs. J Physiol, 2016. 594(11): p. 284966.

21. Yamazaki, Y., et al., Activation of inositol 1, 4, 5-trisphosphate receptors during preconditioning low-frequency stimulation leads to reversal of long-term potentiation in hippocampal CA1 neurons. Neuroscience, 2012. 207: p. 1-11.

22. Kania, E., et al., IP3 Receptor-Mediated Calcium Signaling and Its Role in Autophagy in Cancer. Front Oncol, 2017. 7: p. 140.

23. Ivanova, H., et al., Inositol 1,4,5-trisphosphate receptor-isoform diversity in cell death and survival. Biochim Biophys Acta, 2014. 1843(10): p. 2164-83.

24. Szymanski, J., et al., Interaction of Mitochondria with the Endoplasmic Reticulum and Plasma Membrane in Calcium Homeostasis, Lipid Trafficking and Mitochondrial Structure. Int J Mol Sci, 2017. 18(7).

25. Bravo, R., et al., Increased ER-mitochondrial coupling promotes mitochondrial respiration and bioenergetics during early phases of ER stress. J Cell Sci, 2011. 124(Pt 13): p. 2143-52.

26. MacVicar, T.D., et al., Targeted siRNA Screens Identify ER-to-Mitochondrial Calcium Exchange in Autophagy and Mitophagy Responses in RPE1 Cells. Int J Mol Sci, 2015. 16(6): p. 13356-80.

27. Decuypere, J.P., G. Bultynck, and J.B. Parys, A dual role for Ca(2+) in autophagy regulation. Cell Calcium, 2011. 50(3): p. 242-50.

28. Monaco, G., et al., Selective regulation of IP3-receptor-mediated Ca2+ signaling and apoptosis by the BH4 domain of Bcl-2 versus Bcl-Xl. Cell Death Differ, 2012. 19(2): p. 295-309.

29. Rong, Y.P., et al., The BH4 domain of Bcl-2 inhibits ER calcium release and apoptosis by binding the regulatory and coupling domain of the IP3 receptor. Proc Natl Acad Sci U S A, 2009. 106(34): p. 14397-402.

30. Davids, M.S. and A. Letai, Targeting the B-cell lymphoma/leukemia 2 family in cancer. J Clin Oncol, 2012. 30(25): p. 3127-35.

31. Rohn, T.T., et al., Lack of pathology in a triple transgenic mouse model of Alzheimer's disease after overexpression of the anti-apoptotic protein Bcl-2. J Neurosci, 2008. 28(12): p. 3051-9.

32. Popugaeva, E., C. Supnet, and I. Bezprozvanny, Presenilins, deranged calcium homeostasis, synaptic loss and dysfunction in Alzheimer's disease. Messenger, 2012. 1: p. 53-62.

33. Cole, S.L. and R. Vassar, The Alzheimer's disease ß-secretase enzyme, BACE1. Molecular Neurodegeneration, 2007. 2(22).

34. Alzheimer, A., Über eine eigenartige Erkrankung der Hirnrinde. Allgemeine Zeitschrift fur Psychiatrie und Psychisch-gerichtliche Medizin., 1907. 64: p. 146-8.

35. Alzheimer, A., Über eine eigenartige Erkrankung der Hirnrinde. Allgemeine Zeitschrift fur Psychiatrie und Psychisch-gerichtliche Medizin, 1907(64): p. 146-8.

36. Konrad Maurer, U.M., Alois Alzheimer, 1864-1915 : Leben und Werk in Wort und Bild 2002, Marburg Pre Press Print.

37. Goedert, M., Oskar Fischer and the study of dementia. Brain, 2009. 132(Pt 4): p. 1102-11.

38. Terry, R., The fine structure of neurofibrillary tangles in Alzheimer's disease. . J Neuropathol Exp Neurol., 1963. 22: p. 629-41.

39. Kidd, M., Paired helical filaments in electron microscopy of Alzheimer's disease. Nature, 1963. 197: p. 192-3.

40. Blessed G., T.B.E., Martin Roth The association between quantitative measures of dementia and of senile change in the cerebral grey matter of elderly subjects. Br. J. Psychiat., 1968. 114: p. 797-811.

41. Khalid Iqbal, H.M.W., Michael L. Shelanski, Steven Brostoff, Boleslaw H. Liwnicz, Robert D. Terry, Protein changes in senile dementia. Brain Research, 1974. 77(2): p. 337-343.

42. De Leon M. J., F.S.H., Blau I., George A. E., Reisberg B., Kricheff I. I., Gershon S., Correlations between computerised tomographic changes and

behavioural deficits in senile dementia. The Lancet, 1979. 314(8147): p. 859-860.

43. Folstein M. F., F.S.E., McHugh P. R.. "Mini-mental state". A practical method for grading the cognitive state of patients for the clinician. J Psychiatr Res., 1975. 12(3): p. 189-98.

44. Bowen D. M., S.C.B., White P., Davison A. N. , Neurotransmitter-related enzymes and indices of hypoxia in senile dementia and other abiotrophies. Brain., 1976 99(3): p. 459-96.

45. Martorana A., E.Z., Koch G., Beyond the cholinergic hypothesis: do current drugs work in Alzheimer's disease? CNS Neurosci Ther. , 2010. 16(4): p. 235-45.

46. Hyman B. T., V.H.G.W., Damasio A. R., Barnes C. L. , Alzheimer's disease: cell-specific pathology isolates the hippocampal formation. Science, 1984. 225(4667): p. 1168-70.

47. Eikelenboom P., S.F.C., Immunoglobulins and complement factors in senile plaques. An immunoperoxidase study. Acta Neuropathol., 1982. 57(2-3): p. 239-42.

48. McGeer P. L., A.H., Itagaki S., McGeer E. G., Immune system response in Alzheimer's disease. Can J Neurol Sci., 1989. 16(4): p. 516-27.

49. Glenner, G.G. and C.W. Wong, Alzheimer's disease and Down's syndrome: sharing of a unique cerebrovascular amyloid fibril protein. Biochem Biophys Res Commun, 1984. 122(3): p. 1131-5.

50. Masters C. L., S.G., Weinman N. A., Multhaup G., McDonald B. L., Beyreuther K. , Amyloid plaque core protein in Alzheimer disease and Down syndrome. Proc Natl Acad Sci U S A, 1985. 82(12): p. 4245-9.

51. Hardy J, A.D., Amyloid deposition as the central event in the aetiology of Alzheimer's disease. Trends Pharmacol Sci., 1991. 12(10): p. 383-8.

52. Grundke-Iqbal I., I.K., Quinlan M., Tung Y. C., Zaidi M. S., Wisniewski H. M. , Microtubule-associatedprotein tau. A component of Alzheimer paired helical filaments. J Biol Chem., 1986. 261(13): p. 6084-9.

53. Kosik K. S., J.C.L., Selkoe D. J., Microtubule-associatedprotein tau (tau) is a major antigenic component of paired helical filaments in Alzheimer disease. Proc Natl Acad Sci U S A. , 1986. 83(11): p. 4044-8.

54. Brion J. P., P.H., Nunez J., Flament-Durand J., Mise en évidence immunologique de la protéine tau au niveau des lésions de dégénérescence neurofibrillaire de la maladie d'Alzheimer. Arch Biol (Bruxelles), 1985. 95: p. 229-35.

55. Pitas R. E., B.J.K., Lee S. H., Foss D., Mahley R. W. , Astrocytes synthesize apolipoprotein E and metabolize apolipoprotein E-containing lipoproteins. Biochim Biophys Acta, 1987. 917(1): p. 148-61.

56. Morris J. C., H.A., Mohs R. C., Hughes J. P., van Belle G., Fillenbaum G., Mellits E. D., Clark C., The Consortium to Establish a Registry for Alzheimer's Disease (CERAD). Part I. Clinical and neuropsychological assessment of Alzheimer's disease. Neurology, 1989. 39(9): p. 1159-65.

57. Rogers J, K.L., Hempelman SR, Berry DL, McGeer PL, Kaszniak AW, Zalinski J, Cofield M, Mansukhani L, Willson P. , Clinical trial of indomethacin in Alzheimer's disease. Neurology, 1993. 43(8): p. 1609-11.

58. Lee S, X.G., Jay TR, Bhatta S, Kim KW, Jung S, Landreth GE, Ransohoff RM, Lamb BT. , Opposing effects of membrane-anchored CX3CL1 on amyloid and tau pathologies via the p38 MAPKpathway. J Neurosci., 2014. 34(37): p. 12538-46.

59. Itagaki S, M.P., Akiyama H, Zhu S, Selkoe D. , Relationship of microglia and astrocytes to amyloid deposits of Alzheimer disease. J Neuroimmunol., 1989. 24(3): p. 173-82.

60. McGeer PL, I.S., McGeer EG., Expression of the histocompatibility glycoprotein HLA-DR in neurological disease. Acta Neuropathol., 1988. 76(6): p. 550-7.

61. Nimmerjahn A, K.F., Helmchen F. , Resting microglial cells are highly dynamic surveillants of brain parenchyma in vivo. Science, 2005. 308(5726): p. 1314-8.

62. Popugaeva, E., et al., ST1M2 protects hippocampal mushroom spines from amyloidsynaptotoxicity. Mol Neurodegener, 2015. 10(1): p. 37.

63. Sun, S., et al., Reduced Synaptic STIM2 Expression and Impaired Store-Operated Calcium Entry Cause Destabilization of Mature Spines in Mutant PresenilinMice. Neuron, 2014. 82(1): p. 79-93.

64. Zhang, H., et al., Neuronal Store-Operated Calcium Entry and Mushroom Spine Loss in Amyloid Precursor Protein Knock-In Mouse Model of Alzheimer's Disease. J Neurosci, 2015. 35(39): p. 13275-86.

65. Pivovarova, N.B. and S.B. Andrews, Calcium-dependent mitochondrial function and dysfunction in neurons. FEBS J, 2010. 277(18): p. 3622-36.

66. Loncke, J., et al., Balancing ER-Mitochondrial Ca(2+) Fluxes in Health and Disease. Trends Cell Biol, 2021. 31(7): p. 598-612.

67. Hayashi;, T. and T.P. Su, Sigma-1 receptor chaperones at the ER-mitochondrion interface regulate Ca2+ signaling and cell survival. Cell 2007. 131: p. 596-610.

68. Szabadkai, G., et al., Chaperone-mediated coupling of endoplasmic reticulum and mitochondrial Ca2+ channels. J Cell Biol, 2006. 175(6): p. 901-11.

69. Carreras-Sureda, A., et al., Non-canonical function of IRElalpha determines mitochondria-associated endoplasmic reticulum composition to control calcium transfer and bioenergetics. Nat Cell Biol, 2019. 21(6): p. 755-767.

70. Filadi, R., et al., TOM70 Sustains Cell Bioenergetics by Promoting IP3R3-Mediated ER to Mitochondria Ca(2+) Transfer. Curr Biol, 2018. 28(3): p. 369-382 e6.

71. Loncke;, J., et al., Recent advances in understanding IP3R function with focus on ER-mitochondrial Ca2+ transfers. Curr, Opin. Physiol., 2020(17): p. 80-88.

72. Cardenas, C., et al., Essential regulation of cell bioenergetics by constitutive InsP3 receptor Ca2+ transfer to mitochondria. Cell, 2010. 142(2): p. 27083.

73. Evans, R.C. and K.T. Blackwell, Calcium: amplitude, duration, or location? Biol Bull, 2015. 228(1): p. 75-83.

74. L., J.M.K.C.W.C.AJ.S.R.E.D.E.C.G. and S.H.C.H.Z.X.M.E. Greenberg, CREB transcriptional activity in neurons is regulated by multiple, calcium-specific phosphorylation events. Neuron, 2002(34): p. 221-233.

75. Hogan, P.G., et al., Transcriptional regulation by calcium, calcineurin, and NFAT. Genes Dev, 2003. 17(18): p. 2205-32.

76. Sabatini, B.L., T.G. Oertner, and K. Svoboda, The life cycle of Ca(2+) ions in dendritic spines. Neuron, 2002. 33(3): p. 439-52.

77. Popugaeva, E. and I. Bezprozvanny, Role of endoplasmic reticulum Ca2+ signaling in the pathogenesis of Alzheimer disease. Front Mol Neurosci, 2013. 6: p. 29.

78. Popugaeva, E., D. Chernyuk, and I. Bezprozvanny, Reversal of Calcium Dysregulation as Potential Approach for Treating Alzheimer's Disease. Curr Alzheimer Res, 2020. 17(4): p. 344-354.

79. Zhang, H., et al., Store-Operated Calcium Channel Complex in Postsynaptic Spines: A New Therapeutic Target for Alzheimer's Disease Treatment. J Neurosci, 2016. 36(47): p. 11837-11850.

80. Calvo-Rodriguez, M., et al., Amyloid beta Oligomers Increase ER-Mitochondria Ca(2+) Cross Talk in Young Hippocampal Neurons and Exacerbate Aging-Induced Intracellular Ca(2+) Remodeling. Front Cell Neurosci, 2019. 13: p. 22.

81. Yoo, A.S., et al., Presenilin-mediated modulation of capacitative calcium entry. Neuron, 2000. 27(3): p. 561-72.

82. Querfurth, H.W. and D.J. Selkoe, Calcium ionophore increases amyloid beta peptide production by cultured cells. Biochemistry, 1994. 33.

83. Petryniak, M.A., R.J. Wurtman, and B.E. Slack, Elevated intracellular calcium concentration increases secretory processing of the amyloid precursor protein by a tyrosine phosphorylation-dependent mechanism. Biochem J, 1996. 320 ( Pt 3): p. 957-63.

84. Buxbaum, J.D., et al., Calcium regulates processing of the Alzheimer amyloid protein precursor in a protein kinase C-independent manner. Proc Natl Acad Sci U S A, 1994. 91(10): p. 4489-93.

85. Brunelle, J.K. and A. Letai, Control of mitochondrial apoptosis by the Bcl-2 family. J Cell Sci, 2009. 122(Pt 4): p. 437-41.

86. Tait, S.W. and D.R. Green, Mitochondria and cell death: outer membrane permeabilization and beyond. Nat Rev Mol Cell Biol, 2010. 11(9): p. 62132.

87. K.J., H.I.L.E.W.I.I.A.T.E.T.L.K.W. and A.L.W.K.H.K. Mikoshiba, Bcl-2 and IP3 compete for the ligand-binding domain of IP3Rs modulating Ca2+ signaling output. 2019: p. 3843-3859.

88. Baffy, G., et al., Apoptosis induced by withdrawal of interleukin-3 (IL-3) from an IL-3-dependent hematopoietic cell line is associated with repartitioning of intracellular calcium and is blocked by enforced Bcl-2 oncoprotein production. J Biol Chem, 1993. 268(9): p. 6511-9.

89. He, H., et al., Maintenance of calcium homeostasis in the endoplasmic reticulum by Bcl-2. J Cell Biol, 1997. 138(6): p. 1219-28.

90. Magnelli, L., et al., Bcl-2 overexpression abolishes early calcium waving preceding apoptosis in NIH-3T3 murine fibroblasts. Biochem Biophys Res Commun, 1994. 204(1): p. 84-90.

91. Scorrano, L., et al., BAX and BAK regulation of endoplasmic reticulum Ca2+: a control point for apoptosis. Science, 2003. 300(5616): p. 135-9.

92. Callens, M., et al., The role of Bcl-2 proteins in modulating neuronal Ca(2+) signaling in health and in Alzheimer's disease. Biochim Biophys Acta Mol Cell Res, 2021. 1868(6): p. 118997.

93. Shoshan-Barmatz, V. and D. Ben-Hail, VDAC, a multi-functional mitochondrial protein as a pharmacological target. Mitochondrion, 2012. 12(1): p. 24-34.

94. Tajeddine, N., et al., Hierarchical involvement of Bak, VDAC1 and Bax in cisplatin-induced cell death. Oncogene, 2008. 27(30): p. 4221-32.

95. Yuan, S., et al., Voltage-dependent anion channel 1 is involved in endostatin-induced endothelial cell apoptosis. FASEB J, 2008. 22(8): p. 2809-20.

96. Shoshan-Barmatz, V., et al., VDAC, a multi-functional mitochondrial protein regulating cell life and death. Mol Aspects Med, 2010. 31(3): p. 22785.

97. Ghosh, T., et al., A role for voltage-dependent anion channel Vdacl in polyglutamine-mediated neuronal cell death. PLoS One, 2007. 2(11): p. e1170.

98. Godbole, A., et al., VDAC is a conserved element of death pathways in plant and animal systems. Biochim Biophys Acta, 2003. 1642(1-2): p. 87-96.

99. Lu, A.J., et al., Characterization and expression analysis of Paralichthys olivaceus voltage-dependent anion channel (VDAC) gene in response to virus infection. Fish Shellfish Immunol, 2007. 23(3): p. 601-13.

100. Zaid, H., et al., The voltage-dependent anion channel-1 modulates apoptotic cell death. Cell Death Differ, 2005. 12(7): p. 751-60.

101. De Stefani, D., et al., VDAC1 selectively transfers apoptotic Ca2+ signals to mitochondria. Cell Death Differ, 2012. 19(2): p. 267-73.

102. Shoshan-Barmatz, V., et al., VDAC1, mitochondrial dysfunction, and Alzheimer's disease. Pharmacol Res, 2018. 131: p. 87-101.

103. Shoshan-Barmatz, V., N. Keinan, and H. Zaid, Uncovering the role of VDAC in the regulation of cell life and death. J Bioenerg Biomembr, 2008. 40(3): p. 183-91.

104. Monaco, G., et al., The BH4 domain of anti-apoptotic Bcl-XL, but not that of the related Bcl-2, limits the voltage-dependent anion channel 1 (VDAC1)-mediated transfer of pro-apoptotic Ca2+ signals to mitochondria. J Biol Chem, 2015. 290(14): p. 9150-61.

105. Abu-Hamad, S., et al., The VDAC1 N-terminus is essential both for apoptosis and the protective effect of anti-apoptotic proteins. J Cell Sci, 2009. 122(Pt 11): p. 1906-16.

106. Shteinfer-Kuzmine, A., et al., Selective induction of cancer cell death by VDACl-based peptides and their potential use in cancer therapy. Mol Oncol, 2018. 12(7): p. 1077-1103.

107. Arbel, N., D. Ben-Hail, and V. Shoshan-Barmatz, Mediation of the antiapoptotic activity of Bcl-xL protein upon interaction with VDAC1 protein. J Biol Chem, 2012. 287(27): p. 23152-61.

108. Zhu, L., et al., Regulation of sodium-calcium exchange and mitochondrial energetics by Bcl-2 in the heart of transgenic mice. J Mol Cell Cardiol, 2001. 33(12): p. 2135-44.

109. Cleland, M.M., et al., Bcl-2 family interaction with the mitochondrial morphogenesis machinery. Cell Death Differ, 2011. 18(2): p. 235-47.

110. Autret, A. and S.J. Martin, Emerging role for members of the Bcl-2 family in mitochondrial morphogenesis. Mol Cell, 2009. 36(3): p. 355-63.

111. Brooks, C., et al., Bak regulates mitochondrial morphology and pathology during apoptosis by interacting with mitofusins. Proc Natl Acad Sci U S A, 2007. 104(28): p. 11649-54.

112. Karbowski, M., et al., Role of Bax and Bak in mitochondrial morphogenesis. Nature, 2006. 443(7112): p. 658-62.

113. Supnet, C. and I. Bezprozvanny, Neuronal calcium signaling, mitochondrial dysfunction, and Alzheimer's disease. J Alzheimers Dis, 2010. 20 Suppl 2: p. S487-98.

114. Kim, J.J., et al., Amygdala is critical for stress-induced modulation of hippocampal long-term potentiation and learning. J Neurosci, 2001. 21(14): p. 5222-5228.

115. Area-Gomez, E., et al., Presenilins are enriched in endoplasmic reticulum membranes associated with mitochondria. Am J Pathol, 2009. 175(5): p. 1810-6.

116. Del Prete, D., et al., Localization and Processing of the Amyloid-beta Protein Precursor in Mitochondria-Associated Membranes. J Alzheimers Dis, 2017. 55(4): p. 1549-1570.

117. Area-Gomez, E., et al., Upregulated function of mitochondria-associated ER membranes in Alzheimer disease. EMBO J, 2012. 31(21): p. 4106-23.

118. Csordas, G., et al., Imaging interorganelle contacts and local calcium dynamics at the ER-mitochondrial interface. Mol Cell, 2010. 39(1): p. 12132.

119. Calvo-Rodriguez, M., et al., Increased mitochondrial calcium levels associated with neuronal death in a mouse model of Alzheimer's disease. Nat Commun, 2020. 11(1): p. 2146.

120. Calvo-Rodriguez, M. and B.J. Bacskai, High mitochondrial calcium levels precede neuronal death in vivo in Alzheimer's disease. Cell Stress, 2020. 4(7): p. 187-190.

121. Calvo-Rodriguez, M. and B.J. Bacskai, Mitochondria and Calcium in Alzheimer's Disease: From Cell Signaling to Neuronal Cell Death. Trends Neurosci, 2021. 44(2): p. 136-151.

122. Vervliet, T., et al., Bcl-2 binds to and inhibits ryanodine receptors. J Cell Sci, 2014. 127(Pt 12): p. 2782-92.

123. Kitamura, Y., et al., Alteration of proteins regulating apoptosis, Bcl-2, Bcl-x, Bax, Bak, Bad, ICH-1 and CPP32, in Alzheimer's disease. Brain Res, 1998. 780(2): p. 260-9.

124. Shimohama, S., et al., Differential expression of rat brain bcl-2 family proteins in development and aging. Biochem Biophys Res Commun, 1998. 252(1): p. 92-6.

125. O'Barr, S., J. Schultz, and J. Rogers, Expression of the protooncogene bcl-2 in Alzheimer's disease brain. Neurobiol Aging, 1996. 17(1): p. 131-6.

126. Su, J.H., et al., Up-regulation of Bcl-2 is associated with neuronal DNA damage in Alzheimer's disease. Neuroreport, 1996. 7(2): p. 437-40.

127. Schaefer, A., et al., Cerebellar neurodegeneration in the absence of microRNAs. J Exp Med, 2007. 204(7): p. 1553-8.

128. Kim, Y.J., et al., miR-16-5p is upregulated by amyloid beta deposition in Alzheimer's disease models and induces neuronal cell apoptosis through

direct targeting and suppression of BCL-2. Exp Gerontol, 2020. 136: p. 110954.

129. Bhatnagar, S., et al., Increased microRNA-34c abundance in Alzheimer's disease circulating blood plasma. Front Mol Neurosci, 2014. 7: p. 2.

130. Schipper, H.M., et al., MicroRNA expression in Alzheimer blood mononuclear cells. Gene Regul Syst Bio, 2007. 1: p. 263-74.

131. Li, X., et al., OCIAD1 contributes to neurodegeneration in Alzheimer's disease by inducing mitochondria dysfunction, neuronal vulnerability and synaptic damages. EBioMedicine, 2020. 51: p. 102569.

132. Berridge, M.J., M.D. Bootman, and H.L. Roderick, Calcium signalling: dynamics, homeostasis and remodelling. Nat Rev Mol Cell Biol, 2003. 4(7): p. 517-29.

133. Ureshino, R.P., et al., Alterations in calcium signaling and a decrease in Bcl-2 expression: possible correlation with apoptosis in aged striatum. J Neurosci Res, 2010. 88(2): p. 438-47.

134. Ghosh, D., K.R. LeVault, and G.J. Brewer, Dual-energy precursor and nuclear erythroid-related factor 2 activator treatment additively improve redox glutathione levels and neuron survival in aging and Alzheimer mouse neurons upstream of reactive oxygen species. Neurobiol Aging, 2014. 35(1): p. 179-90.

135. de Ridder, I., et al., Cancer cell death strategies by targeting Bcl-2's BH4 domain. Biochim Biophys Acta Mol Cell Res, 2021. 1868(5): p. 118983.

136. Brandeis, R., Y. Brandys, and S. Yehuda, The use of the Morris Water Maze in the study of memory and learning. Int J Neurosci, 1989. 48(1-2): p. 2969.

137. Nunn, J.A., et al., Global ischaemia: hippocampal pathology and spatial deficits in the water maze. Behav Brain Res, 1994. 62(1): p. 41-54.

138. Gallagher, M. and P.R. Rapp, The use of animal models to study the effects of aging on cognition. Annu Rev Psychol, 1997. 48: p. 339-370.

139. Bromley-Brits, K., Y. Deng, and W. Song, Morris water maze test for learning and memory deficits in Alzheimer's disease model mice. J Vis Exp, 2011(53).

140. Edwards, S.R., et al., Comparative studies using the Morris water maze to assess spatial memory deficits in two transgenic mouse models of Alzheimer's disease. Clin Exp Pharmacol Physiol, 2014. 41(10): p. 798-806.

141. Ge, M., et al., Effects of mesenchymal stem cells transplantation on cognitive deficits in animal models of Alzheimer's disease: A systematic review and meta-analysis. Brain Behav, 2018. 8(7): p. e00982.

142. Hsiao, K., et al., Correlative memory deficits, Abeta elevation, and amyloid plaques in transgenic mice. Science, 1996. 274(5284): p. 99-102.

143. Shariatpanahi, M., et al., The involvement of protein kinase G inhibitor in regulation of apoptosis and autophagy markers in spatial memory deficit induced by Abeta. Fundam Clin Pharmacol, 2016. 30(4): p. 364-375.

144. Wu, M.N., et al., Colivelin ameliorates amyloid beta peptide-induced impairments in spatial memory, synaptic plasticity, and calcium homeostasis in rats. Hippocampus, 2015. 25(3): p. 363-372.

145. D'Hooge, R. and P.P. De Deyn, Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory. Brain Res Brain Res Rev, 2001. 36(1): p. 60-90.

146. Noldus, L.P., A.J. Spink, and R.A. Tegelenbosch, EthoVision: a versatile video tracking system for automation of behavioral experiments. Behav Res Methods Instrum Comput, 2001. 33(3): p. 398-414.

147. Smolensky, I.V., et al., Impairments in cognitive functions and emotional and social behaviors in a rat lithium-pilocarpine model of temporal lobe epilepsy. Behav Brain Res, 2019. 372: p. 112044.

148. Bello-Arroyo, E., et al., MouBeAT: A New and Open Toolbox for Guided Analysis of Behavioral Tests in Mice. Front Behav Neurosci, 2018. 12: p. 201.

149. Rodriguez, A., et al., ToxTrac : A fast and robust software for tracking organisms. Methods in Ecology and Evolution, 2018. 9(3): p. 460-464.

150. Aragao Rda, S., et al., Automatic system for analysis of locomotor activity in rodents--a reproducibility study. J Neurosci Methods, 2011. 195(2): p. 216-221.

151. Bootman, M.D. and G. Bultynck, Fundamentals of Cellular Calcium Signaling: A Primer. Cold Spring Harb Perspect Biol, 2020. 12(1).

152. Rodriguez, A., et al., Automated three-dimensional detection and shape classification of dendritic spines from fluorescence microscopy images. PLoS One, 2008. 3(4): p. e1997.

153. Zivkovic, Z.v.d.H., F. , Efficient adaptive density estimation per image pixel for the task of background subtraction. Pattern recognition letters, 2006. 27(7): p. 773 - 780.

154. Zivkovic, Z., Improved adaptive Gaussian mixture model for background subtraction, in Proceedings of the 17th International Conference on Pattern Recognition, ICPR 2004. 2004: Cambridge. p. 28-31.

155. Abe, S.S.K., Topological structural analysis of digitized binary images by border following. Computer Vision, Graphics, and Image Processing, 1985. 30(1): p. 32-46.

156. Saho, K., Kalman Filterfor Moving Object Tracking: Performance Analysis and Filter Design. Kalman Filters - Theory for Advanced Applications, 2018.

157. Rong, Y.P., et al., Targeting Bcl-2-IP3 receptor interaction to reverse Bcl-2's inhibition of apoptotic calcium signals. Mol Cell, 2008. 31(2): p. 25565.

158. Chipuk, J.E., et al., The BCL-2 family reunion. Mol Cell, 2010. 37(3): p. 299-310.

159. Dorostkar, M.M., et al., Analyzing dendritic spine pathology in Alzheimer's disease: problems and opportunities. Acta Neuropathol, 2015. 130(1): p. 119.

160. Khavinson, V., et al., Neuroprotective Effects of Tripeptides-Epigenetic Regulators in Mouse Model of Alzheimer's Disease. Pharmaceuticals (Basel), 2021. 14(6).

161. Li, C., et al., Ethnic sensitivity assessment of the antibody-drug conjugate trastuzumab emtansine (T-DM1) in patients with HER2-positive locally advanced or metastatic breast cancer. Cancer Chemother Pharmacol, 2016. 78(3): p. 547-58.

162. Bryan, K.J., et al., Transgenic Mouse Models of Alzheimer's Disease: Behavioral Testing and Considerations, in Methods of Behavior Analysis in Neuroscience, nd and J.J. Buccafusco, Editors. 2009: Boca Raton (FL).

163. Flanigan, T.J., et al., Abnormal vibrissa-related behavior and loss of barrel field inhibitory neurons in 5xFAD transgenics. Genes Brain Behav, 2014. 13(5): p. 488-500.

164. Del Gaizo Moore, V. and A. Letai, BH3 profiling—measuring integrated function of the mitochondrial apoptotic pathway to predict cell fate decisions. Cancer Lett, 2013. 332(2): p. 202-5.

165. Bruno, A.M., et al., Altered ryanodine receptor expression in mild cognitive impairment and Alzheimer's disease. Neurobiol Aging, 2011.

166. Bussiere, R., et al., Amyloid beta production is regulated by beta2-adrenergic signaling-mediated post-translational modifications of the ryanodine receptor. J Biol Chem, 2017. 292(24): p. 10153-10168.

167. Chakroborty, S., et al., Stabilizing ER Ca2+ Channel Function as an Early Preventative Strategy for Alzheimer's Disease. PLoS One, 2012. 7(12).

168. Chan, S.L., et al., Presenilin-1 mutations increase levels of ryanodine receptors and calcium release in PC12 cells and cortical neurons. J Biol Chem, 2000. 275(24): p. 18195-200.

169. Lacampagne, A., et al., Post-translational remodeling of ryanodine receptor induces calcium leak leading to Alzheimer's disease-like pathologies and cognitive deficits. Acta Neuropathol, 2017. 134(5): p. 749-767.