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Erschienen in: Neurotoxicity Research 3/2018

01.04.2018 | ORIGINAL ARTICLE

Differential Alterations in Metabolism and Proteolysis-Related Proteins in Human Parkinson’s Disease Substantia Nigra

verfasst von: Edna Grünblatt, Josefine Ruder, Camelia Maria Monoranu, Peter Riederer, Moussa BH Youdim, Silvia A. Mandel

Erschienen in: Neurotoxicity Research | Ausgabe 3/2018

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Abstract

Parkinson’s disease is the most common neurodegenerative disorder after Alzheimer’s disease, with the majority of cases being sporadic or “idiopathic”. The aetiology of the sporadic form is still unknown, but there is a broad consensus that Parkinson’s disease involves multiple pathways. In previous human post-mortem studies investigating substantia nigra of parkinsonian subjects, gene expression alterations in various metabolic pathways including protein folding, trafficking, aggregation, ubiquitination and oxidative stress were found. These studies revealed transcriptomic dysregulation of various genes, amongst others Skp1A and PSMC4 (part of ubiquitin-proteasome system), HSC70 (belonging to the chaperone family) and ALDH1A1 (an enzyme involved in the catabolism of dopamine). To investigate whether these alterations are manifested at the protein level, we performed immunohistochemical analysis in the substantia nigra of Parkinson’s disease and compared them to Alzheimer’s disease and non-neurological post-mortem controls. We were able to confirm cell-specific reductions in the protein content of ALHD1A1 and Skp1A in the dopaminergic neurons of the substantia nigra of Parkinsonian patients compared to Alzheimer’s and control subjects. Furthermore, we observed particular distribution for HSC70 and PSMC4 in the cytoplasm and accumulation within Lewy body in the dopaminergic neurons of the substantia nigra in Parkinson patients. These findings, together with previous evidence, suggest a malfunction of the ubiquitin-proteasome and possible autophagy systems as major players in protein misfolding and aggregation in Parkinson’s disease. Nevertheless, this needs further proof, possibly with trajectory time line.
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Zurück zum Zitat Association As (2015) 2015 Alzheimer's disease facts and figures. Alzheimers Dement 11:332–384CrossRef Association As (2015) 2015 Alzheimer's disease facts and figures. Alzheimers Dement 11:332–384CrossRef
Zurück zum Zitat Berg D, Postuma RB, Bloem B, Chan P, Dubois B, Gasser T, Goetz CG, Halliday GM, Hardy J, Lang AE, Litvan I, Marek K, Obeso J, Oertel W, Olanow CW, Poewe W, Stern M, Deuschl G (2014) Time to redefine PD? Introductory statement of the MDS Task Force on the definition of Parkinson's disease. Mov Disord 29(4):454–462. https://doi.org/10.1002/mds.25844 CrossRefPubMedPubMedCentral Berg D, Postuma RB, Bloem B, Chan P, Dubois B, Gasser T, Goetz CG, Halliday GM, Hardy J, Lang AE, Litvan I, Marek K, Obeso J, Oertel W, Olanow CW, Poewe W, Stern M, Deuschl G (2014) Time to redefine PD? Introductory statement of the MDS Task Force on the definition of Parkinson's disease. Mov Disord 29(4):454–462. https://​doi.​org/​10.​1002/​mds.​25844 CrossRefPubMedPubMedCentral
Zurück zum Zitat Biesemeier A, Eibl O, Eswara S, Audinot JN, Wirtz T, Pezzoli G, Zucca FA, Zecca L, Schraermeyer U (2016) Elemental mapping of neuromelanin organelles of human substantia nigra: correlative ultrastructural and chemical analysis by analytical transmission electron microscopy and nano-secondary ion mass spectrometry. J Neurochem 138(2):339–353. https://doi.org/10.1111/jnc.13648 CrossRefPubMed Biesemeier A, Eibl O, Eswara S, Audinot JN, Wirtz T, Pezzoli G, Zucca FA, Zecca L, Schraermeyer U (2016) Elemental mapping of neuromelanin organelles of human substantia nigra: correlative ultrastructural and chemical analysis by analytical transmission electron microscopy and nano-secondary ion mass spectrometry. J Neurochem 138(2):339–353. https://​doi.​org/​10.​1111/​jnc.​13648 CrossRefPubMed
Zurück zum Zitat Gerlach M, Maetzler W, Broich K, Hampel H, Rems L, Reum T, Riederer P, Stöffler A, Streffer J, Berg D (2012) Biomarker candidates of neurodegeneration in Parkinson's disease for the evaluation of disease-modifying therapeutics. J Neural Transm (Vienna) 119(1):39–52. https://doi.org/10.1007/s00702-011-0682-x CrossRef Gerlach M, Maetzler W, Broich K, Hampel H, Rems L, Reum T, Riederer P, Stöffler A, Streffer J, Berg D (2012) Biomarker candidates of neurodegeneration in Parkinson's disease for the evaluation of disease-modifying therapeutics. J Neural Transm (Vienna) 119(1):39–52. https://​doi.​org/​10.​1007/​s00702-011-0682-x CrossRef
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Zurück zum Zitat Marx FP, Soehn AS, Berg D, Melle C, Schiesling C, Lang M, Kautzmann S, Strauss KM, Franck T, Engelender S, Pahnke J, Dawson S, von Eggeling F, Schulz JB, Riess O, Kruger R (2007) The proteasomal subunit S6 ATPase is a novel synphilin-1 interacting protein—implications for Parkinson's disease. FASEB J 21(8):1759–1767. https://doi.org/10.1096/fj.06-6734com CrossRefPubMed Marx FP, Soehn AS, Berg D, Melle C, Schiesling C, Lang M, Kautzmann S, Strauss KM, Franck T, Engelender S, Pahnke J, Dawson S, von Eggeling F, Schulz JB, Riess O, Kruger R (2007) The proteasomal subunit S6 ATPase is a novel synphilin-1 interacting protein—implications for Parkinson's disease. FASEB J 21(8):1759–1767. https://​doi.​org/​10.​1096/​fj.​06-6734com CrossRefPubMed
Zurück zum Zitat Tanner CM (2003) Is the cause of Parkinson's disease environmental or hereditary? Evidence from twin studies. Adv Neurol 91:133–142PubMed Tanner CM (2003) Is the cause of Parkinson's disease environmental or hereditary? Evidence from twin studies. Adv Neurol 91:133–142PubMed
Metadaten
Titel
Differential Alterations in Metabolism and Proteolysis-Related Proteins in Human Parkinson’s Disease Substantia Nigra
verfasst von
Edna Grünblatt
Josefine Ruder
Camelia Maria Monoranu
Peter Riederer
Moussa BH Youdim
Silvia A. Mandel
Publikationsdatum
01.04.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Neurotoxicity Research / Ausgabe 3/2018
Print ISSN: 1029-8428
Elektronische ISSN: 1476-3524
DOI
https://doi.org/10.1007/s12640-017-9843-5

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