Pericytes are cells in the blood–brain barrier that degenerate in Alzheimer’s disease (AD), a neurological disorder associated with neurovascular dysfunction, abnormal elevation of amyloid β-peptide (Aβ), tau pathology and neuronal loss. Whether pericyte degeneration can influence AD-like neurodegeneration and contribute to disease pathogenesis remains, however, unknown. Here we show that in mice overexpressing Aβ-precursor protein, pericyte loss elevates brain Aβ40 and Aβ42 levels and accelerates amyloid angiopathy and cerebral β-amyloidosis by diminishing clearance of soluble Aβ40 and Aβ42 from brain interstitial fluid prior to Aβ deposition. We further show that pericyte deficiency leads to the development of tau pathology and an early neuronal loss that is normally absent in Aβ-precursor protein transgenic mice, resulting in cognitive decline. Our data suggest that pericytes control multiple steps of AD-like neurodegeneration pathogenic cascade in Aβ-precursor protein-overexpressing mice. Therefore, pericytes may represent a novel therapeutic target to modify disease progression in AD. Pericytes are cells in the blood–brain barrier that degenerate with the onset of Alzheimer's disease. Here, Sagare et al. show that pericyte loss contributes to disease onset by promoting amyloid-beta accumulation, tau pathology and early loss of neuronal cells.

The blood–brain barrier (BBB) limits the entry of neurotoxic blood-derived products and cells into the brain that is required for normal neuronal functioning and information processing. Pericytes maintain the integrity of the BBB and degenerate in Alzheimer’s disease (AD). The BBB is damaged in AD, particularly in individuals carrying apolipoprotein E4 (APOE4) gene, which is a major genetic risk factor for late-onset AD. The mechanisms underlying the BBB breakdown in AD remain, however, elusive. Here, we show accelerated pericyte degeneration in AD APOE4 carriers >AD APOE3 carriers >non-AD controls, which correlates with the magnitude of BBB breakdown to immunoglobulin G and fibrin. We also show accumulation of the proinflammatory cytokine cyclophilin A (CypA) and matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) in pericytes and endothelial cells in AD (APOE4 >APOE3), previously shown to lead to BBB breakdown in transgenic APOE4 mice. The levels of the apoE lipoprotein receptor, low-density lipoprotein receptor-related protein-1 (LRP1), were similarly reduced in AD APOE4 and APOE3 carriers. Our data suggest that APOE4 leads to accelerated pericyte loss and enhanced activation of LRP1-dependent CypA–MMP-9 BBB-degrading pathway in pericytes and endothelial cells, which can mediate a greater BBB damage in AD APOE4 compared with AD APOE3 carriers.

Zhao et al. report that brain vessels have a major role in clearing Alzheimer's disease–related toxin Aβ from brain and show that PICALM gene product and its variant associated with an increased risk for Alzheimer's disease inactivate an Aβ clearance system in blood vessels, leading to Aβ brain accumulation and cognitive impairment. PICALM is a highly validated genetic risk factor for Alzheimer's disease (AD). We found that reduced expression of PICALM in AD and murine brain endothelium correlated with amyloid-β (Aβ) pathology and cognitive impairment. Moreover, Picalm deficiency diminished Aβ clearance across the murine blood-brain barrier (BBB) and accelerated Aβ pathology in a manner that was reversible by endothelial PICALM re-expression. Using human brain endothelial monolayers, we found that PICALM regulated PICALM/clathrin-dependent internalization of Aβ bound to the low density lipoprotein receptor related protein-1, a key Aβ clearance receptor, and guided Aβ trafficking to Rab5 and Rab11, leading to Aβ endothelial transcytosis and clearance. PICALM levels and Aβ clearance were reduced in AD-derived endothelial monolayers, which was reversible by adenoviral-mediated PICALM transfer. Inducible pluripotent stem cell–derived human endothelial cells carrying the rs3851179 protective allele exhibited higher PICALM levels and enhanced Aβ clearance. Thus, PICALM regulates Aβ BBB transcytosis and clearance, which has implications for Aβ brain homeostasis and clearance therapy.

The NLRP3 (NALP3, cryopyrin) inflammasome, a key component of the innate immune system, facilitates caspase-1 and interleukin (IL)-1β processing, which amplifies the inflammatory response. Here, we investigated whether NLRP3 knockdown decreases neutrophil infiltration, reduces brain edema, and improves neurological function in an intracerebral hemorrhage (ICH) mouse model. We also determined whether mitochondrial reactive oxygen species (ROS) governed by mitochondrial permeability transition pores (mPTPs) would trigger NLRP3 inflammasome activation following ICH.ICH was induced by injecting autologous arterial blood (30μl) into a mouse brain. NLRP3 small interfering RNAs were administered 24 hours before ICH. A mPTP inhibitor (TRO-19622) or a specific mitochondria ROS scavenger (Mito-TEMPO) was coinjected with the blood. In naive animals, rotenone, which is a respiration chain complex I inhibitor, was applied to induce mitochondrial ROS production, and followed by TRO-19622 or Mito-TEMPO treatment. Neurological deficits, brain edema, enzyme-linked immunosorbent assay, Western blot, in vivo chemical cross-linking, ROS assay, and immunofluorescence were evaluated.ICH activated the NLRP3 inflammasome. NLRP3 knockdown reduced brain edema and decreased myeloperoxidase (MPO) levels at 24 hours, and improved neurological functions from 24 to 72 hours following ICH. TRO-19622 or Mito-TEMPO reduced ROS, NLRP3 inflammasome components, and MPO levels following ICH. In naive animals, rotenone administration induced mPTP formation, ROS generation, and NLRP3 inflammasome activation, which were then reduced by TRO-19622 or Mito-TEMPO.The NLRP3 inflammasome amplified the inflammatory response by releasing IL-1β and promoting neutrophil infiltration following ICH. Mitochondria ROS may be a major trigger of NLRP3 inflammasome activation. The results of our study suggest that the inhibition of the NLRP3 inflammasome may effectively reduce the inflammatory response following ICH.ANN NEUROL 2014;75:209-219.

Significance The blood–spinal cord barrier (BSCB) is damaged in human ALS and rodents expressing ALS-associated superoxide dismutase mutations. The role of BSCB breakdown in disease pathogenesis remains, however, unclear. Early motor-neuron dysfunction and injury are now shown to be proportional to the degree of BSCB disruption, and early protection of the BSCB integrity with an activated protein C analog is found to delay onset of motor-neuron impairment and degeneration. Altogether, these findings in mice show that BSCB breakdown plays a role in early-stage disease pathogenesis and that restoring BSCB integrity retards the disease process. These findings are relevant to the corresponding disease mechanism in human ALS in which ALS-associated vascular pathology is associated.

Abstract Background Clearance at the blood-brain barrier (BBB) plays an important role in removal of Alzheimer’s amyloid-β (Aβ) toxin from brain both in humans and animal models. Apolipoprotein E (apoE), the major genetic risk factor for AD, disrupts Aβ clearance at the BBB. The cellular and molecular mechanisms, however, still remain unclear, particularly whether the BBB-associated brain capillary pericytes can contribute to removal of aggregated Aβ from brain capillaries, and whether removal of Aβ aggregates by pericytes requires apoE, and if so, is Aβ clearance on pericytes apoE isoform-specific. Methods We performed immunostaining for Aβ and pericyte biomarkers on brain capillaries (< 6 μm in diameter) on tissue sections derived from AD patients and age-matched controls, and APP Swe/0 mice and littermate controls. Human Cy3-Aβ42 uptake by pericytes was studied on freshly isolated brain slices from control mice, pericyte LRP1-deficient mice ( Lrp lox/lox ;Cspg4-Cre ) and littermate controls. Clearance of aggregated Aβ42 by mouse pericytes was studied on multi-spot glass slides under different experimental conditions including pharmacologic and/or genetic inhibition of the low density lipoprotein receptor related protein 1 (LRP1), an apoE receptor, and/or silencing mouse endogenous Apoe in the presence and absence of human astrocyte-derived lipidated apoE3 or apoE4. Student’s t-test and one-way ANOVA followed by Bonferroni's post-hoc test were used for statistical analysis. Results First, we found that 35% and 60% of brain capillary pericytes accumulate Aβ in AD patients and 8.5-month-old APP Sw/0 mice, respectively, compared to negligible uptake in controls. Cy3-Aβ42 species were abundantly taken up by pericytes on cultured mouse brain slices via LRP1, as shown by both pharmacologic and genetic inhibition of LRP1 in pericytes. Mouse pericytes vigorously cleared aggregated Cy3-Aβ42 from multi-spot glass slides via LRP1, which was inhibited by pharmacologic and/or genetic knockdown of mouse endogenous apoE. Human astrocyte-derived lipidated apoE3, but not apoE4, normalized Aβ42 clearance by mouse pericytes with silenced mouse apoE. Conclusions Our data suggest that BBB-associated pericytes clear Aβ aggregates via an LRP1/apoE isoform-specific mechanism. These data support the role of LRP1/apoE interactions on pericytes as a potential therapeutic target for controlling Aβ clearance in AD.

Currently, the majority of giant panda breeding is carried out by cage-mating or artificial insemination based on estrogen levels and behavior in female pandas. However, studies have shown that testosterone levels both in women and in non-human primate females have a significant effect on the desire to mate. In this study, we wanted to explain how testosterone levels of female giant pandas would change during estrous. In this study, 23 accounts of rutting were recorded in 10 female pandas from 2009 to 2012. Changes in urinal testosterone levels were monitored and compared with estradiol values. Our data showed that, for female pandas in estrus, testosterone levels after the estradiol peak was significantly higher than before, and the testosterone peak occurred 4 days after the estradiol peak. Furthermore, testosterone and estradiol level were only significantly correlated after peak estradiol levels peaked, and not before. Finally, out findings suggest that testosterone could help us better understand hormone variation during panda estrus, as well as help aid in the natural breeding of pandas.

Introduction: Traumatic brain injury (TBI) is considered as the most robust environmental risk factor for Alzheimer's disease (AD). Besides direct neuronal injury and neuroinflammation, vascular impairment is also a hallmark event of the pathological cascade after TBI. However, the vascular connection between TBI and subsequent AD pathogenesis remains underexplored. Methods: We established a closed-head mild TBI (mTBI) model in mice with controlled cortical impact, and examined the time courses of microvascular injury, blood-brain barrier (BBB) dysfunction, gliosis and motor function impairment in wild type C57BL/6 mice. We also determined brain clearance of β-amyloid, as well as amyloid pathology and cognitive functions after mTBI in the 5xFAD mouse model of AD. Results: mTBI induced microvascular injury with BBB breakdown, pericyte loss and cerebral blood flow reduction in mice, which preceded gliosis. mTBI also impaired brain amyloid clearance via the vascular pathways. More importantly, mTBI accelerated amyloid pathology and cognitive impairment in the 5xFAD mice. Discussion: Our data demonstrated that microvascular injury plays a key role in the pathogenesis of AD after mTBI. Therefore, restoring vascular functions might be beneficial for patients with mTBI, and potentially reduce the risk of developing AD### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.