Brain lesions containing filamentous and aggregated alpha-synuclein are hallmarks of neurodegenerative synucleinopathies. Oxidative stress has been implicated in the formation of these lesions. Using HEK 293 cells stably transfected with wild-type and mutant alpha-synuclein, we demonstrated that intracellular generation of nitrating agents results in the formation of alpha-synuclein aggregates. Cells were exposed simultaneously to nitric oxide- and superoxide-generating compounds, and the intracellular formation of peroxynitrite was demonstrated by monitoring the oxidation of dihydrorhodamine 123 and the nitration of alpha-synuclein. Light microscopy using antibodies against alpha-synuclein and electron microscopy revealed the presence of perinuclear aggregates under conditions in which peroxynitrite was generated but not when cells were exposed to nitric oxide- or superoxide-generating compounds separately. alpha-Synuclein aggregates were observed in 20-30% of cells expressing wild-type or A53T mutant alpha-synuclein and in 5% of cells expressing A30P mutant alpha-synuclein. No evidence of synuclein aggregation was observed in untransfected cells or cells expressing beta-synuclein. In contrast, selective inhibition of the proteasome resulted in the formation of aggregates detected with antibodies to ubiquitin in the majority of the untransfected cells and cells expressing alpha-synuclein. However, alpha-synuclein did not colocalize with these aggregates, indicating that inhibition of the proteasome does not promote alpha-synuclein aggregation. In addition, proteasome inhibition did not alter the steady-state levels of alpha-synuclein, but addition of the lysosomotropic agent ammonium chloride significantly increased the amount of alpha-synuclein, indicating that lysosomes are involved in degradation of alpha-synuclein. Our data indicate that nitrative and oxidative insult may initiate pathogenesis of alpha-synuclein aggregates.

Abstract Proteinaceous brain inclusions, neuroinflammation, and vascular dysfunction are common pathologies in Alzheimer’s disease (AD). Vascular deficits include a compromised blood-brain barrier, which can lead to extravasation of blood proteins like fibrinogen into the brain. Fibrinogen’s interaction with the amyloid-beta (Aβ) peptide is known to worsen thrombotic and cerebrovascular pathways in AD. Lecanemab, an FDA-approved antibody therapy for AD, shows promising results in facilitating reduction of Aβ from the brain and slowing cognitive decline. Here we show that lecanemab blocks fibrinogen’s binding to Aβ protofibrils, normalizing Aβ/fibrinogen-mediated delayed fibrinolysis and clot abnormalities in vitro and in human plasma. Additionally, we show that lecanemab dissociates the Aβ/fibrinogen complex and prevents fibrinogen from exacerbating Aβ-induced synaptotoxicity in mouse organotypic hippocampal cultures. These findings reveal a possible protective mechanism by which lecanemab may slow disease progression in AD.

Plasma proteins and activated immune cells are known contributors of vascular brain disorders. However, the mechanisms and routes involved are still unclear. In order to understand the cross-talk between plasma proteins and the brain, we knocked down circulating C1 inhibitor (C1INH) in wild-type (WT) mice using antisense-oligonucleotide (ASO) technique and examined the brain. C1INH is a plasma protein inhibitor of vascular inflammation induced by activation of the kallikrein-kinin system (KKS) and the complement system. This knockdown induced the activation of the KKS but spared the activation of the classical complement system. Activation of the KKS induced an upregulation of the bradykinin pathway in the periphery and the brain, resulting in hypotension. Blood-brain barrier (BBB) permeability, plasma protein extravasations, activated glial cells and elevated levels of IL-1beta, IL-6, TNF-alpha, and iNOS were detected in brains of C1INH ASO treated mice. Infiltrating innate immune cells were evident, entering the brain through the lateral ventricle walls and the neurovascular units. The mice showed normal motor functions, however, cognition was impaired. Altogether, our results highlight the important role of regulated plasma-C1INH as a gatekeeper of the neurovascular system. Thus, manipulation of C1INH in neurovascular disorders might be therapeutically beneficial.