Abstract The vertebrate eye primordium consists of a pseudostratified neuroepithelium, the optic vesicle (OV), in which cells acquire neural retina or retinal pigment epithelium (RPE) fates. As these fates arise, the OV assumes a cup-shape, influenced by mechanical forces generated within the neural retina. Whether the RPE passively adapts to retinal changes or actively contributes to OV morphogenesis remains unexplored. Here, we generated a zebrafish Tg(E1- bhlhe40 :GFP) line to track RPE morphogenesis and interrogate its participation in OV folding. We show that, in virtual absence of proliferation, RPE cells stretch into a squamous configuration, thereby matching the curvature of the underlying retina. Forced proliferation and localized interference with the RPE cytoskeleton disrupt its stretching and OV folding. Thus, extreme RPE flattening and accelerated differentiation are efficient solutions adopted by fast-developing species to enable timely optic cup formation. This mechanism differs in amniotes, in which proliferation largely drives RPE expansion with a much-reduced need of cell flattening.

Decreased dendritic complexity and impaired synaptic function are strongly linked to cognitive decline in Alzheimer's disease (AD), and precede the emergence of other neuropathological traits that establish a harmful cycle exacerbating synaptic dysfunction. SFRP1, a glial-derived protein regulating cell-cell communication, is abnormally elevated in the brain of AD patients and related mouse models already at early disease stages. Neutralization of SFRP1 activity in mice reduces the occurrence of protein aggregates, neuroinflammation and prevents the loss of synaptic long-term potentiation (LTP). In this study, we generated transgenic mice that overexpress Sfrp1 in astrocytes to investigate whether LTP loss is due to an early influence of SFRP1 on synaptic function or results from other alterations driving disease progression. We report that SFRP1-overexpressing mice show reduced dendritic complexity and spine density in dentate gyrus granule cells during early adulthood, prior to a significant deficit in LTP response and late onset cognitive impairment. Ultrastructural analysis revealed the loss of small-sized synapses and presynaptic alterations in transgenic mice. Analysis of proteomic changes points to a general decrease in protein synthesis and modifications in the synaptic proteome, particularly of proteins related to synaptic vesicle cycle and synaptic organizers, like neurexin and neuroligin. We propose a model wherein SFRP1 directly impacts on synaptic function, by increasing the availability of synaptic organizing molecules at the synapse. These observations, combined with documented SFRP1 effects on APP processing and microglial activation, imply that SFRP1 contributes to multiple pathological effects in AD, emerging as a promising therapeutic target for this devastating disease.

Neuroinflammation is a common feature of many neurodegenerative diseases, which often enhances neuronal loss and fosters a dysfunctional neuron microglia-astrocyte crosstalk that, in turn, maintains microglial cells into a perniciously reactive state. The molecular components that mediates this critical communication are however non fully explored. Here, we have asked whether Secreted-Frizzled-Related-Protein 1 (SFRP1), a multifunctional regulator of cell to cell communication, is part of the cellular crosstalk underlying neuroinflammation. We show that in mouse models of acute and chronic neuroinflammation, astrocyte-derived SFRP1 is sufficient to promote microglial activation and to enhance their response to damage, sustaining a chronic inflammatory state. SFRP1 allows the upregulation of components of Hypoxia Induced Factors-dependent inflammatory pathway and, to a much lower extent, of those downstream of the Nuclear Factor-kappaB. We thus propose that SFRP1 acts as a critical astrocyte to microglia amplifier of neuroinflammation, representing a potential valuable therapeutic target for counteracting the harmful effect of chronic inflammation present in several neurodegenerative diseases.

Millions of individuals worldwide suffer from impaired vision, a condition with multiple origins that often impinge upon the light sensing cells of the retina, the photoreceptors, affecting their integrity. The molecular components contributing to this integrity are however not yet fully understood. Here we have asked whether Secreted Frizzled Related Protein 1 (SFRP1) may be one of such factors. SFRP1 has a context-dependent function as modulator of Wnt signalling or of the proteolytic activity of A Disintegrin And Metalloproteases (ADAM) 10, a main regulator of neural cell-cell communication. We report that in Sfrp1-/- mice, the outer limiting membrane (OLM) is discontinuous and the photoreceptors disorganized and more prone to light-induced damage. Sfrp1 loss significantly enhances the effect of the Rpe65Leu450Leu genetic variant -present in the mouse genetic background- which confers sensitivity to light-induced stress. These alterations worsen with age, affect visual function and are associated to an increased proteolysis of Protocadherin 21 (PCDH21), localized at the photoreceptor outer segment, and N-cadherin, an OLM component. We thus propose that SFRP1 contributes to photoreceptor fitness with a mechanism that involves the maintenance of OLM integrity. These conclusions are discussed in view of the broader implication of SFRP1 in neurodegeneration and aging.