The relationship of the serotonin transporter gene promoter region polymorphism (5-HTTLPR) to antidepressant response was examined in 95 elderly patients receiving a protocolized treatment for depression with paroxetine or nortriptyline. Patients were treated for up to 12 weeks and assessed weekly with clinical ratings and measurements of plasma drug concentrations. Twenty-one of the paroxetine-treated subjects were found to have the ll genotype and 30 had at least one s allele. There were no baseline differences between these groups in pretreatment Hamilton Rating Scale for Depression (HRSD) scores or anxiety symptoms. During acute treatment with paroxetine, mean reductions from baseline in HRSD were significantly more rapid for patients with the ll genotype than for those possessing an s allele, despite equivalent paroxetine concentrations. Onset of response to nortriptyline was not affected. Allelic variation of 5-HTTLPR may contribute to the variable initial response of patients treated with a selective serotonin reuptake inhibitor.

Background:

 Patients using cholinesterase inhibitors (ChEIs) have a delay in nursing home (NH) admission compared with those who were not using the medication. There are no long-term studies of the effects of memantine in combination with ChEIs use in Alzheimer disease (AD). This study was conducted to examine the effects of ChEIs and memantine on time to death and time to NH admission. 

Methods:

 Time to NH admission and death was examined in 943 probable AD patients who had at least a 1-year follow-up evaluation. Of these patients, 140 (14.9%) used both ChEIs and memantine, 387 (45.0%) used only ChEIs, and 416 (40.1%) used neither. The mean (SD) follow-up time was 62.3 (35.8) months. The analysis was conducted with multivariable Cox proportional hazard models controlling for critical covariates (ie, age, education level, gender, severity of the dementia, hypertension, diabetes mellitus, heart disease, psychiatric symptoms and use of psychotropic medications). 

Results:

 Compared with those who never used cognitive enhancers, patients who used ChEIs had a significant delay in NH admission (HR: 0.37, 95% CI 0.27 to 0.49); this effect was significantly augmented with the addition of memantine (HR: 0.29, 95% CI 0.11 to 0.72) (memantine+ChEI vs ChEI alone). ChEIs alone, or in combination with memantine had no significant association on time to death. 

Conclusions:

 This observational study revealed that the addition of the NMDA receptor antagonist memantine to the treatment of AD with ChEI significantly altered the treated history of AD by extending time to nursing home admission.

Late-onset Alzheimer's disease (LOAD) is the most common form of dementia in the elderly. The National Institute of Aging-Late Onset Alzheimer's Disease Family Study and the National Cell Repository for Alzheimer's Disease conducted a joint genome-wide association study (GWAS) of multiplex LOAD families (3,839 affected and unaffected individuals from 992 families plus additional unrelated neurologically evaluated normal subjects) using the 610 IlluminaQuad panel. This cohort represents the largest family-based GWAS of LOAD to date, with analyses limited here to the European-American subjects. SNPs near APOE gave highly significant results (e.g., rs2075650, p = 3.2×10−81), but no other genome-wide significant evidence for association was obtained in the full sample. Analyses that stratified on APOE genotypes identified SNPs on chromosome 10p14 in CUGBP2 with genome-wide significant evidence for association within APOE ε4 homozygotes (e.g., rs201119, p = 1.5×10−8). Association in this gene was replicated in an independent sample consisting of three cohorts. There was evidence of association for recently-reported LOAD risk loci, including BIN1 (rs7561528, p = 0.009 with, and p = 0.03 without, APOE adjustment) and CLU (rs11136000, p = 0.023 with, and p = 0.008 without, APOE adjustment), with weaker support for CR1. However, our results provide strong evidence that association with PICALM (rs3851179, p = 0.69 with, and p = 0.039 without, APOE adjustment) and EXOC3L2 is affected by correlation with APOE, and thus may represent spurious association. Our results indicate that genetic structure coupled with ascertainment bias resulting from the strong APOE association affect genome-wide results and interpretation of some recently reported associations. We show that a locus such as APOE, with large effects and strong association with disease, can lead to samples that require appropriate adjustment for this locus to avoid both false positive and false negative evidence of association. We suggest that similar adjustments may also be needed for many other large multi-site studies.

Individuals with schizophrenia are at elevated genetic risks for comorbid cannabis use, and often experience exacerbations of cognitive and psychotic symptoms when exposed to cannabis. These findings have led a number of investigators to examine cannabinoid CB1 receptor (CB1R) alterations in schizophrenia, though with conflicting results. We recently demonstrated the presence of CB1R in both excitatory and inhibitory boutons in the human prefrontal cortex, with differential levels of the receptor between bouton types. We hypothesized that the differential enrichment of CB1R between bouton types - a factor previously unaccounted for when examining CB1R changes in schizophrenia - may resolve prior discrepant reports and increase our insight into the effects of CB1R alterations on the pathophysiology of schizophrenia.Using co-labeling immunohistochemistry and fluorescent microscopy, we examined total CB1R levels and CB1R levels within excitatory (vGlut1-positive) and inhibitory (vGAT-positive) boutons of prefrontal cortex samples from ten pairs of individuals diagnosed with schizophrenia and non-psychiatric comparisons.Significantly higher total CB1R levels were found within samples from individuals with schizophrenia. Terminal type-specific analyses identified significantly higher CB1R levels within excitatory boutons in samples from individuals with schizophrenia relative to comparisons. In contrast, CB1R levels within the subset of inhibitory boutons that normally express high CB1R levels (presumptive cholecystokinin neuron boutons) were lower in samples from individuals with schizophrenia relative to comparison samples.Given CB1R's role in suppressing neurotransmission upon activation, these results suggest an overall shift in excitatory and inhibitory balance regulation toward a net reduction of excitatory activity in schizophrenia.

Abstract Schizophrenia (Sz) is a highly polygenic disorder, with common, rare, and structural variants each contributing only a small fraction of overall disease risk. Thus, there is a need to identify downstream points of convergence that can be targeted with therapeutics. Reduction of Microtubule-associated Protein 2 (MAP2) immunoreactivity (MAP2-IR) is present in individuals with Sz, despite no change in MAP2 protein levels. MAP2 is phosphorylated downstream of multiple receptors and kinases identified as Sz risk genes, altering its immunoreactivity and function. Using an unbiased phosphoproteomics approach we quantified 18 MAP2 phosphopeptides, 9 of which were significantly altered in Sz subjects. Network analysis grouped MAP2 phosphopeptides into 3 modules, each with a distinct relationship to dendritic spine loss, synaptic protein levels, and clinical function in Sz subjects. We then investigated the most hyperphosphorylated site in Sz, phosphoserine1782 (pS1782). Computational modeling predicted phosphorylation of S1782 reduces binding of MAP2 to microtubules, which was confirmed experimentally. We generated a transgenic mouse containing a phosphomimetic mutation at S1782 (S1782E) and found reductions in basilar dendritic length and complexity along with reduced spine density. Because only a limited number of MAP2 interacting proteins have been previously identified, we combined co-immunoprecipitation with mass spectrometry to characterize the MAP2 interactome in mouse brain. The MAP2 interactome was enriched for proteins involved in protein translation. These associations were shown to be functional as overexpression of wildtype and phosphomimetic MAP2 reduced protein synthesis in vitro . Finally, we found that Sz subjects with low MAP2-IR had reductions in the levels of synaptic proteins relative to nonpsychiatric control (NPC) subjects and to Sz subjects with normal and MAP2-IR, and this same pattern was recapitulated in S1782E mice. These findings suggest a new conceptual framework for Sz - that a large proportion of individuals have a “MAP2opathy” - in which MAP function is altered by phosphorylation, leading to impairments of neuronal structure, synaptic protein synthesis, and function.

ABSTRACT Normally, dendritic size is established prior to adolescence then remains relatively constant into adulthood due to a homeostatic balance between growth and retraction pathways. However, schizophrenia is characterized by accelerated reductions of cerebral cortex gray matter volume and onset of clinical symptoms during adolescence, with reductions in layer 3 pyramidal neuron dendritic length, complexity, and spine density identified in multiple cortical regions postmortem. Nogo receptor 1 (NGR1) activation of the GTPase RhoA is a major pathway restricting dendritic growth in the cerebral cortex. We show that the NGR1 pathway is stimulated by OMGp and requires the Rho guanine nucleotide exchange factor, Kalirin-9 (KAL9). Using a genetically encoded RhoA sensor, we demonstrate that a naturally occurring missense mutation in Kalrn , KAL-PT, that was identified in a schizophrenia cohort, confers enhanced RhoA activitation in neuronal dendrites compared to wildtype KAL. In mice containing this missense mutation at the endogenous locus there is an adolescent-onset reduction in dendritic length and complexity of layer 3 pyramidal neurons in the primary auditory cortex. Tissue density of dendritic spines was also reduced. Early adult mice with these structural deficts exhibited impaired detection of short gap durations. These findings provide a neuropsychiatric model of disease capturing how a mild genetic vulnerability may interact with normal developmental processes such that pathology only emerges around adolescence. This interplay between genetic susceptibility and normal adolescent development, both of which possess inherent individual variability, may contribute to heterogeneity seen in phenotypes in human neuropsychiatric disease. SIGNIFICANCE STATEMENT Dendrites are long branching processes on neurons that contain small processes called spines that are the site of connections with other neurons, establishing cortical circuitry. Dendrites have long been considered stable structures, with rapid growth prior to adolescence followed by maintenance of size into adulthood. However, schizophrenia is characterized by accelerated reductions of cortical gray matter volume and onset of clinical symptoms during adolescence, with reductions in dendritic length present when examined after death. We show that dendrites retain the capacity for regression, and that a mild genetic vulnerability in a regression pathway leads to onset of structural impairments in previously formed dendrites across adolescence. This suggests that targeting specific regression pathways could potentially lead to new therapeutics for schizophrenia.

Importance: Findings from unbiased genetic studies have consistently implicated synaptic protein networks in Schizophrenia (Sz), but the molecular pathology at these networks and their potential contribution to the synaptic and circuit deficits thought to underlie disease symptoms remain unknown. Objective: To determine if protein levels are altered within synapses from primary auditory cortex (A1) of subjects with Sz; and if so, are these differences restricted to the synapse or present throughout the grey matter? Design: A paired case-control design was utilized for this study. Biochemical fractional - targeted Mass Spectrometry (MS) was used to measure the levels of >350 proteins in A1 grey matter homogenate and synaptosome preparations, respectively. All experimenters were blinded to diagnosis at every stage of sample preparation, MS analysis, and raw data processing. The effects of postmortem interval (PMI) and antipsychotic drug treatment on protein levels were assessed in mouse and monkey models, respectively. Setting: All cases were recruited from a single site, The Allegheny County Office of the Medical Examiner, and all tissues were processed at the University of Pittsburgh. Participants: Brain specimens from all subjects were obtained during autopsies conducted at the Allegheny County Office of the Medical Examiner after receiving consent from the next-of-kin. An independent panel of experienced clinicians made consensus Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders Fourth Edition diagnoses. Unaffected comparison subjects underwent identical assessments and were determined to be free of lifetime psychiatric illness. Each Sz subject was matched by sex, and as closely as possible for age and PMI, with one unaffected comparison subject. Main Outcomes and Measures: Primary measures were homogenate and synaptosome protein levels and their co-regulation network features. Prior to data collection we hypothesized: 1. That levels of canonical postsynaptic proteins in A1 synaptosome preparations would differ between Sz and control subjects; and 2. That these differences would not be explained by changes in total A1 homogenate protein levels. Results: Mean subject age was 48 years for both groups with a range of 17-83; each group included 35 males and 13 females; mean PMI was 17.7 hours in controls and 17.9 in Sz. We observed robust alterations (q < 0.05) in synaptosome levels of canonical mitochondrial and postsynaptic proteins that were highly co-regulated and not readily explained by postmortem interval, antipsychotic drug treatment, synaptosome yield, or underlying alterations in homogenate protein levels. Conclusions and Relevance: Our findings indicate a robust and highly coordinated rearrangement of the synaptic proteome likely driven by aberrant synaptic, not cell-wide, proteostasis. In line with unbiased genetic findings, our results identified alterations in synaptic levels of postsynaptic proteins, providing a road map to identify the specific cells and circuits that are impaired in Sz A1.

ABSTRACT The canonical voltage-gated calcium channel (VGCC) subunit complex is comprised of the α1 subunit, the ion permeable channel, plus three auxiliary subunits: β, α2δ and γ. β is the most extensively studied auxiliary subunit and is necessary for proper forward trafficking of the α1 subunit to the plasma membrane. α1 subunits mediate voltagedependent movement of calcium ions into the cytoplasm of neurons, including at dendritic sites, where increased intracellular calcium initiates signaling cascades that shape structural and functional plasticity of dendritic spines. Genetic studies strongly implicate calcium signaling dysfunction in the etiology of neurodevelopmental disorders including schizophrenia. Dendritic spine density (DSD) is significantly decreased in schizophrenia in primary auditory cortex where DSD is driven by loss of small spines, and small spine loss is associated with increased peptide levels of ALFDFLK found in the VGCC β subunit β4. Overexpessing CACNB4 to increase β4 levels selectively reduced small spine density in cortical neuron cultures. The studies described herein set out to validate this in vitro observation in an intact mammalian system within a neurodevelopmental context. We overexpressed CACNB4 in neurodevelopment and assessed DSD and morphology in cerebral cortex of male and female mice at an adult timpoint. We then characterized β protein levels and β4 protein-protein interactions in male and female mouse cortex. Overexpression selectively reduced small dendritic spine density but this effect was present only in female mice and did not appear to result from estrous stage. Instead, the sex-dependent effect on DSD corresponded to sex differences in the β4 interactome of male versus female mice: the VGCC β subunit β1b was significantly enriched in the β4 interactome of brain tissue of male mice, and thus may have served to mitigate VGCC overexpression-mediated spine loss in male mice.

The voltage-gated calcium channel (VGCC) subunit complex is comprised of the α1 subunit, the ion-permeable channel, and three auxiliary subunits: β, α2δ, and γ. β is the most extensively studied auxiliary subunit and is necessary for forward trafficking of the α1 subunit to the plasma membrane. VGCCs mediate voltage-dependent movement of calcium ions into neuronal cytoplasm, including at dendrites, where intracellular calcium spikes initiate signaling cascades that shape the structural plasticity of dendritic spines. Genetic studies strongly implicate calcium signaling dysfunction in the etiology of neurodevelopmental disorders including schizophrenia. Dendritic spine density is significantly decreased in schizophrenia in the primary auditory cortex where it is driven by the loss of small spines, and small spine loss associated with increased peptide levels of ALFDFLK found in the VGCC β subunit β4. Overexpressing the gene that encodes the voltage-gated calcium channel subunit β4, CACNB4, selectively reduced small spine density in vitro. In the current study we extended this observation in an intact mammalian system within a relevant neurodevelopmental context. We overexpressed CACNB4 in early development, assessed spine density and morphology in adult male and female mouse cortex, and characterized β1-4 protein levels and β4 protein-protein interactions. Overexpression reduced small spine density in females. This effect was not dependent on the estrous stage. Instead, it corresponded to sex differences in the murine β4 interactome. The VGCC subunit β1b was significantly enriched in the β4 interactome of male relative to female mice, and thus may have served to mitigate VGCC overexpression-mediated spine loss in male mice.