Synaptic aspects of the pathogenesis of autism, amyotrophic lateral sclerosis, and Alzheimer’s disease

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Recently, there has been evidence that alterations in functionality of synapses both at the pre- and postsynaptic level play an important role in the pathogenesis of many neurodegenerative diseases and autism spectrum disorders. Of particular interest may be the data on synaptic defects appearing in the early, asymptomatic stages of the disease, when it might still be possible to prevent mass degeneration of neurons. Probably, modulation of synaptic signal transduction at this stage is very effective through therapy of a number of similar diseases. This review aims to explore the role of synaptic structures in the pathogenesis of Alzheimer's disease, amyotrophic lateral sclerosis and autism spectrum disorders.

About the authors

A. E Khairullin

Kazan State Medical University;Kazan Federal University

Email: khajrulli@yandex.ru
Kazan, Russia

M. A Mukhamedyarov

Kazan State Medical University

Kazan, Russia

S. N Grishin

Kazan State Medical University

Kazan, Russia

A. Yu Teplov

Kazan State Medical University

Kazan, Russia

K. K Nagiev

Kazan State Medical University

Kazan, Russia

A. U Ziganshin

Kazan State Medical University

Kazan, Russia

References

  1. M. C. Dalakas, H. Alexopoulos, and P. J. Spaeth, Nat. Rev. Neurol., 16, 601 (2020).
  2. D. J. Selkoe, Science, 298, 789 (2002).
  3. H. W. Querfurth and F. M. LaFerla, N. Engl. J. Med., 362, 329 (2010).
  4. E. Masliah, M. Mallory, M. Alford, et al., Neurology, 56, 127 (2001).
  5. M. Dadon-Nachum, E. Melamed, and D. Offen, J. Mol. Neurosci., 43, 470 (2011).
  6. J. Durand, J. Amendola, C. Bories, et al., J. Physiol., 99, 211 (2006).
  7. J. Y. Li, M. Plomann, and P. Brundin, Trends Mol. Med., 9, 414 (2003).
  8. C. C. Garner and D. Z. Wetmore, Adv. Exp. Med. Biol., 970, 451 (2012).
  9. Е. А. Трифонова, Т. М. Хлебодарова и Н. Е. Грунтенко, Вавиловский журнал генетики и селекции, 20, 959 (2016).
  10. T. Takumia, K. Tamadaa, F. Hatanakaa, et al., Neurosci. Biobehav. Rev., 110, 60 (2020).
  11. L. Kanner, Nerv. Child, 2, 217 (1943).
  12. C. Lord, M. Elsabbagh, G. Baird, and V. Vanderweele, Lancet, 392, 508 (2018).
  13. T. C. Südhof, Nature, 455, 903 (2008).
  14. S. Jamain, H. Quach, C. Betancur, et al., Nat. Genet., 34, 27 (2003).
  15. C. Zweier, E. K. de Jong, M. Zweier, et al., Am. J. Hum. Genet., 85, 655 (2009).
  16. M. Missler, and T. C. Südhof, Trends Genet., 14, 20 (1998).
  17. Y. Hata, S. Butz, and T. C. Südhof, J. Neurosci., 16, 2488 (1996).
  18. M. Irie, Y. Hata, M. Takeuchi, et al., Science, 277, 1511 (1997).
  19. K. Tabuchi, T. Biederer, S. Butz, and T. C. Sudhof, J. Neurosci., 22 (11), 42 (2002).
  20. M. Missler, W. Zhang, A. Rohlmann, et al., Nature, 423, 939 (2003).
  21. K. Tabuchi, J. Blundell, M. R. Etherton, et al., Science, 318, 71 (2007).
  22. S. Jamain, K. Radyushkin, K. Hammerschmidt, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105, 1710 (2008).
  23. M. C. Phelan, R. C. Rogers, R. A. Saul, et al., Am. J. Med. Genet., 101, 91 (2001).
  24. Н. В. Соловьева и Н. С. Кицул, Аутизм и нарушения развития, 14, 13 (2016).
  25. M. Sheng and E. Kim, J. Cell Sci., 113, 1851 (2000).
  26. C. M. Durand, C. Betancur, T. M. Boeckers, et al., Nat. Genet., 39, 25 (2007).
  27. N. Okamoto, T. Kubota, Y. Nakamura, et al., Am. J. Med. Genet. Part A, 143, 2804 (2007).
  28. T. M. Böckers, M. G. Mameza, M. R. Kreutz, et al., J. Biol. Chem., 276, 40104 (2001).
  29. G. Roussignol, F. Ango, S. Romorini, et al., Neuroscience 25 (14), 3560 (2005).
  30. O. Bozdagi, T. Sakurai, D. Papapetrou, et al., Mol. Autism, 1 (1), 15 (2010).
  31. J. Peça, C. Feliciano, J. T. Ting, et al., Nature, 472 (7344), 437 (2011).
  32. M. Kouser, H. E. Speed, C. M. Dewey, et al., Neuroscience 33 (47), 18448 (2013).
  33. A. Shcheglovitov, O. Shcheglovitova, M. Yazawa, et al., Nature, 503 (7475), 267 (2013).
  34. J. P. Martin and J. Bell, J. Neur. Neurosurg. Psych., 6, 154 (1943).
  35. C. Bagni, and B. A. Oostra, Am. J. Med. Genet. Part A. 161 (11), 2809 (2013).
  36. D. Ebrahimi-Fakhari, and M. Sahin, Curr. Opin. Neurol. 1 (617), 1 (2015).
  37. S. Chang, S. M. Bray, Z. Li, et al., Nat. Chem. Biol., 4 (4), 256 (2008).
  38. L. K. K. Pacey, S. P. Heximer, and D. R. Hampson, Mol. Pharmacol., 76 (1), 18 (2009).
  39. B. M. Dolan, S. G. Duron, D. A. Campbell, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 110 (14), 5671 (2013).
  40. T. Kishino, M. Lalande, and J. Wagstaff, Nat. Genet., 15 (1), 70 (1997).
  41. T. Matsuura, J. S. Sutcliffe, P. Fang, et al., Nat. Genet., 15, 74 (1997).
  42. Y. H. Jiang, D. Armstrong, and U. Albrecht, Neuron, 21 (4), 79 (1998).
  43. P. L. Greer, R. Hanayama, B. L. Bloodgood, et al., Cell, 140 (5), 704 (2010).
  44. R. J. Kelleher and M. F. Bear, Cell, 135 (3), 401 (2008).
  45. H. Y. Zoghbi and M. F. Bear, Cold Spring Harb. Symp. Perspect. Biol., 4 (3), 98 (2012).
  46. T. T. Riday, E. C. Dankoski, M. C. Krouse, et al., J. Clin. Invest., 122 (12), 4544 (2012).
  47. A. Sato, CNS Neurol. Disord. Drug Targets, 15 (5), 533 (2016).
  48. J. O. Lipton and M. Sahin, Neuron, 84 (2), 275 (2014).
  49. T. S. Lisse and M. Hewison, Cell Cycle, 10 (12), 1888 (2011).
  50. Y. Liu, D. Zhang, and X. Liu, Int. Rev. Immunol., 34 (1), 50 (2015).
  51. J. Zhou and L. F. Parada, Curr. Opin. Neurobiol., 22 (5), 873 (2012).
  52. D. Ehninger, S. Han, C. Shilyansky, et al., J. Nat. Med., 14 (8), 843 (2009).
  53. P. Curatolo, R. Bombardieri, and S. Jozwiak, Lancet, 372 (9639), 657 (2008).
  54. D. J Allingham-Hawkins, R. Babul-Hirji, D. Chitayat, et al., Am. J. Med. Genet., 83 (4), 322 (1999).
  55. L. Meikle, K. Pollizzi, A. Egnor, et al., J. Neurosci., 28 (21), 5422 (2008).
  56. D. Ehninger and A. J. Silva Trends Mol. Med., 17 (2), 78 (2011).
  57. P. Tsai and M. Sahin, Curr. Opin. Neurol., 24 (2), 106 (2011).
  58. C. H. Kwon, B. W. Luikart, C. M. Powell, et al., Neuron, 50 (3), 377 (2006).
  59. Q. Xiong, H. V. Oviedo, L. C. Trotman, and A. M. Zador, J. Neurosci., 32 (5), 1643 (2012).
  60. J. Guy, J. Gan, J. Selfridge, et al., Science, 315 (5815), 1143 (2007).
  61. R. P. Ghosh, R. A. Horowitz-Scherer, T. Nikitina, et al., Mol. Cell. Biol., 30 (19), 4656 (2010).
  62. R. Z. Chen, S. Akbarian, M. Tudor, and R. Jaenisch, Nat. Genet., 27 (3), 327 (2001).
  63. J. Guy, B. Hendrich, M. Holmes, et al., Nat. Genet., 27 (3), 322 (2001).
  64. P. V. Belichenko, E. E. Wright, N. P. Belichenko, et al., J. Comp. Neurol., 514 (3), 240 (2009).
  65. S. Ricciardi, E. M. Boggio, S. Grosso, et al., Hum. Mol. Genet., 20 (6), 1182 (2011).
  66. R. A. Segal and M. E. Greenberg, Annu. Rev. Neurosci., 19, 463 (1996).
  67. D. M. Katz, Eds. G. R. Lewin, and B. D. Carter, Berlin: Springer-Verlag, 220, 481 (2014).
  68. R. Deogracias, M. Yazdani, M. P. J. Dekkers, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 109 (35), 14230 (2012).
  69. T. Ziemssen, T. Kümpfel, W. E. F. Klinkert, et al., Brain, 125 (11), 2381 (2002).
  70. A. Angelidou, K. D. Alysandratos, S. Asadi, et al., J. Autism Dev. Disord., 41 (11), 1579 (2011).
  71. J. Wu, C. M. G. De Theije, S. L. Da Silva, et al., Neuropharmacology, 97, 220 (2015).
  72. F. Jia, B. Wang, L. Shan, et al., Pediatrics, 135 (1), 196 (2015).
  73. T. S. Lisse, T. Liu, M. Irmler, et al., FASEB J., 25 (3), 937 (2011).
  74. T. S. Lisse, and M. Hewison, Cell Cycle, 10 (12), 1888 (2011).
  75. H. W. Querfurth and F. M. LaFerla, N. Engl. J. Med., 362 (4), 329 (2010).
  76. D. J. Selkoe, Science, 298 (5594), 789 (2002).
  77. S. W. Scheff, D. A. Price, F. A. Schmitt, et al., Neurology, 68 (18), 1501 (2007).
  78. R. D. Terry, E. Masliah, D. P. Salmon, et al., Ann. Neurol., 30 (4), 572 (1991).
  79. H. W. Querfurth and F. M. LaFerla, N. Engl. J. Med., 362 (4), 329 (2010).
  80. S. T. DeKosky and S. W. Scheff, Ann. Neurol., 27 (5), 457 (1990).
  81. M. Wynn, J. Gen. Intern. Med., 37 (10), 2576 (2022).
  82. M. A. Mukhamedyarov, S. N. Grishin, E. R. Yusupova, et al., Cell Physiol. Biochem., 23 (1-3), 109 (2009).
  83. M. A. Mukhamedyarov, A. Y. Teplov, S. N. Grishin, et al., Muscle & Nerve, 43 (6), 872 (2011).
  84. М. А. Мухамедьяров и А. Л. Зефиров, Успехи физиол. наук, 44 (1), 55 (2013).
  85. Y. Wang, Z. Yu, H. Ren, et al., J. Chem. Neuroanat., 63, 1 (2015).
  86. I. Zueva, J. Dias, S. Lushchekina, et al., Neuropharmacology, 1 (155), 131 (2019).
  87. M. A. Mukhamedyarov, P. N. Grigor'ev, E. A. Ushanova, et al., Bull. Exp. Biol. Med., 165 (5), 669 (2018).
  88. L. Dupuis and J. P. Loeffler, Curr. Opin. Pharmacol., 9 (3), 341 (2009).
  89. M. Dewil, V. F. dela Cruz, L. Van Den Bosch, et al., Neurobiology of Disease, 26 (2), 332 (2007).
  90. T. W. Gould, R. R. Buss, S. Vinsant, et al., J. Neurosci., 26 (34), 8774 (2006).
  91. C. Rouaux, I. Panteleeva, F. Rene, et al., J. Neurosci., 27 (21), 5535 (2007).
  92. M. M. Lino, C. Schneider, and P. Caroni, J. Neurosci., 22 (12), 4825 (2002).
  93. A. Pramatarova, J. Laganiere, J. Roussel, et al., J. Neurosci., 21 (10), 3369 (2001).
  94. G. Dobrowolny, M. Aucello, E. Rizzuto, et al., Cell Metab., 8 (5), 425 (2008).
  95. H. Narai, Y. Manabe, M. Nagai, et al., Neurol. Int., 1 (1), 16 (2009).
  96. B. J. Turner, S. Ackerley, K. E. Davies, et al., Hum. Mol. Genet., 19 (5), 815 (2010).
  97. C. S. Lobsiger, S. Boillee, M. McAlonis-Downes, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 106 (11), 4465 (2009).
  98. A. Gorlewicz, J. Wlodarczyk, E. Wilczek, et al., Neurobiol. Dis., 34 (2), 245 (2009).
  99. D. Frey, C. Schneider, L. Xu, et al., J. Neurosci., 20 (7), 2534 (2000).
  100. R. Mancuso, E. Santos-Nogueira, R. Osta, et al., Clin. Neurophysiol., 122 (8), 1660 (2011).
  101. J. M. Shefner, M. Cudkowicz, and R. H. Brown, Muscle & Nerve, 34 (5), 603 (2006).
  102. М. А. Мухамедьяров, А. М. Петров, П. Н. Григорьев и др., Журн. высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 68 (5), 551 (2018).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».