Defective brain hormonal signaling has been associated with Alzheimer's disease (AD), a disorder characterized by synapse and memory failure. Irisin is an exercise-induced myokine released on cleavage of the membrane-bound precursor protein fibronectin type III domain-containing protein 5 (FNDC5), also expressed in the hippocampus. Here we show that FNDC5/irisin levels are reduced in AD hippocampi and cerebrospinal fluid, and in experimental AD models. Knockdown of brain FNDC5/irisin impairs long-term potentiation and novel object recognition memory in mice. Conversely, boosting brain levels of FNDC5/irisin rescues synaptic plasticity and memory in AD mouse models. Peripheral overexpression of FNDC5/irisin rescues memory impairment, whereas blockade of either peripheral or brain FNDC5/irisin attenuates the neuroprotective actions of physical exercise on synaptic plasticity and memory in AD mice. By showing that FNDC5/irisin is an important mediator of the beneficial effects of exercise in AD models, our findings place FNDC5/irisin as a novel agent capable of opposing synapse failure and memory impairment in AD.

Abstract Cognitive dysfunction is often reported in post-COVID patients, but its underlying mechanisms remain unknown. While some evidence indicate that SARS-CoV-2 can reach and directly impact the brain, others suggest viral neuroinvasion as a rare event. Independently of brain viral infection, the ability of SARS-CoV-2 spike (S) protein to cross the BBB and reach memory-related brain regions has already been shown. Here, we demonstrate that brain infusion of S protein in mice induces late cognitive impairment and increases serum levels of neurofilament light chain (NFL), which recapitulates post-COVID features. Neuroinflammation, hippocampal microgliosis and synapse loss are induced by S protein. Increased engulfment of hippocampal presynaptic terminals late after S protein brain infusion were found to temporally correlate with cognitive deficit in mice. Blockage of TLR4 signaling prevented S-associated detrimental effects on synapse and memory loss. In a cohort of 86 patients recovered from mild COVID-19, genotype GG TLR4 -2604G>A (rs10759931) was associated with poor cognitive outcome. Collectively, these findings indicate that S protein directly impacts the brain and suggest that TLR4 is a potential target to prevent post-COVID cognitive dysfunction. One Sentence Summary TLR4 mediates long-term cognitive impairment in mice and its genetic variant increases the risk of poor cognitive outcome in post-COVID patients.

Cerebral Cavernous Malformations (CCM) is a genetic disease characterized by vascular abnormalities in the brain and spinal cord, affecting 0.4-0.5 % of the population. We identified two novel pathogenic mutations, CCM1/KRIT1 c.811delT (p.Trp271GlyfsTer5) and CCM2/MGC4607 c.613_614insGG p.Glu205GlyfsTer31), which disrupt crucial protein domains and potentially alter disease progression.

The biological behavior of Cerebral Cavernous Malformation (CCM) is still controversial, lacking a clear-cut signature for a mechanistic explanation of lesion aggressiveness. In this study, we evaluated the predictive capacity of genetic variants concerning the aggressive behavior of CCM and their implications in biological processes.