Морфологические особенности синаптических структур, ассоциированных с амилоидными бляшками, в коре больших полушарий головного мозга человека

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Прогрессирующая и необратимая потеря синапсов является одним из ключевых проявлений болезни Альцгеймера (БА) и коррелирует со степенью когнитивных нарушений при этом заболевании. Изучение патологии синапсов может иметь решающее значение для понимания механизмов патогенеза и прогрессирования БА. Поэтому анализ структурно-функциональных изменений синапсов при развитии этой патологии представляется важной задачей. Одним из наиболее надёжных и широко используемых маркёров синапсов при проведении таких исследований является синаптофизин — белок мембраны синаптических везикул.

Цель исследования — изучить морфологические особенности синаптофизин-содержащих структур в коре больших полушарий головного мозга человека при формировании амилоидных бляшек.

Материалы и методы. Материалом для исследования служили образцы коры больших полушарий головного мозга (n=10) мужчин и женщин в возрасте от 65 до 94 лет. С целью одновременного выявления синапсов и амилоидных бляшек использовали новую оригинальную методику для световой микроскопии, основанную на иммуногистохимическом выявлении белка синаптофизина и окраске амилоидных бляшек гистохимическим красителем альциановым синим.

Результаты. В большинстве амилоидных бляшек были обнаружены аномальные синаптофизин-иммунопозитивные структуры, которые предположительно являются дистрофическими пресинапсами. Эти структуры характеризуются крупными размерами и нечёткой формой и присутствуют исключительно в составе амилоидных бляшек. Интересной находкой стало обнаружение во всех исследованных образцах коры головного мозга так называемых полисахаридных телец (corpora amylacea), которые характеризуются чёткой сферической формой и располагаются преимущественно вблизи мозговых оболочек, перивентрикулярно и периваскулярно. Синаптофизин-иммунопозитивные терминали, окружающие полисахаридные тельца, всегда имеют типичное строение и плотность распределения и не демонстрируют признаков патологии.

Заключение. В коре больших полушарий головного мозга у людей с БА пожилого, старческого возраста и долгожителей формируются аномальные синаптофизин-содержащие структуры, которые локализованы в пределах амилоидных бляшек или окружают их. Дальнейшее изучение этих структур перспективно с точки зрения выявления новых биомаркёров синаптической дезорганизации, в том числе при БА, а также поиска ранних диагностических маркёров этого заболевания.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Валерия Владимировна Гусельникова

Институт экспериментальной медицины

Автор, ответственный за переписку.
Email: Guselnicova.Valeriia@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9499-8275
SPIN-код: 5115-4320

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Валерия Алексеевна Разенкова

Институт экспериментальной медицины

Email: valeriya.raz@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3997-2232
SPIN-код: 8877-8902
Россия, Санкт-Петербург

Елена Анатольевна Фёдорова

Институт экспериментальной медицины

Email: el-fedorova2014@ya.ru
ORCID iD: 0000-0002-0190-885X
SPIN-код: 5414-4122

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Дмитрий Эдуардович Коржевский

Институт экспериментальной медицины

Email: dek2@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2456-8165
SPIN-код: 3252-3029

д-р мед. наук, профессор РАН

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Meftah S., Gan J. Alzheimer’s disease as a synaptopathy: Evidence for dysfunction of synapses during disease progression // Front Synaptic Neurosci. 2023. Vol. 15. ID: 1129036. doi: 10.3389/fnsyn.2023.1129036
  2. Scheltens P., De Strooper B., Kivipelto M., et al. Alzheimer’s disease // Lancet. 2021. Vol. 397, N. 10284. P. 1577–1590. doi: 10.1016/S0140-6736(20)32205-4
  3. Condello C., Schain A., Grutzendler J. Multicolor time-stamp reveals the dynamics and toxicity of amyloid deposition // Sci Rep. 2011. Vol. 1. ID: 19. doi: 10.1038/srep00019
  4. Colom-Cadena M., Spires-Jones T., Zetterberg H., et al. The clinical promise of biomarkers of synapse damage or loss in Alzheimer’s disease // Alzheimers Res Ther. 2020. Vol. 12, N. 1. ID: 21. doi: 10.1186/s13195-020-00588-4
  5. Peng L., Bestard-Lorigados I., Song W. The synapse as a treatment avenue for Alzheimer’s disease // Mol Psychiatry. 2022. Vol. 27, N. 7. P. 2940–2949. doi: 10.1038/s41380-022-01565-z
  6. Lacor P.N., Buniel M.C., Furlow P.W., et al. Abeta oligomer-induced aberrations in synapse composition, shape, and density provide a molecular basis for loss of connectivity in Alzheimer’s disease // J Neurosci. 2007. Vol. 27, N. 4. P. 796–807. doi: 10.1523/JNEUROSCI.3501-06.2007
  7. Subramanian J., Savage J.C., Tremblay M.È. Synaptic loss in Alzheimer’s disease: mechanistic insights provided by two-photon in vivo imaging of transgenic mouse models // Front Cell Neurosci. 2020. Vol. 14. ID: 592607. doi: 10.3389/fncel.2020.592607
  8. Hesse R., Hurtado M.L., Jackson R.J., et al. Comparative profiling of the synaptic proteome from Alzheimer’s disease patients with focus on the APOE genotype // Acta Neuropathologica Commun. 2019. Vol. 7, N. 1. ID: 214. doi: 10.1186/s40478-019-0847-7
  9. Rajendran L., Paolicelli R.C. Microglia-mediated synapse loss in Alzheimer’s disease // J Neurosci. 2018. Vol. 38, N. 12. P. 2911–2919. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1136-17.2017
  10. Martínez-Serra R., Alonso-Nanclares L., Cho K., Giese K.P. Emerging insights into synapse dysregulation in Alzheimer’s disease // Brain Commun. 2022. Vol. 4, N. 2. ID: fcac083. doi: 10.1093/braincomms/fcac083
  11. Griffiths J., Grant S.G.N. Synapse pathology in Alzheimer’s disease // Semin Cell Dev Biol. 2023. Vol. 139. P. 13–23. doi: 10.1016/j.semcdb.2022.05.028
  12. Yasuhara O., Kawamata T., Aimi Y., et al. Two types of dystrophic neurites in senile plaques of Alzheimer disease and elderly non-demented cases // Neurosci Lett. 1994. Vol. 171, N. 1-2. P. 73–76. doi: 10.1016/0304-3940(94)90608-4
  13. DeTure M.A., Dickson D.W. The neuropathological diagnosis of Alzheimer’s disease // Mol Neurodegener. 2019. Vol. 14, N. 1. ID: 32. doi: 10.1186/s13024-019-0333-5
  14. Sanchez-Varo R., Trujillo-Estrada L., Sanchez-Mejias E., et al. Abnormal accumulation of autophagic vesicles correlates with axonal and synaptic pathology in young Alzheimer’s mice hippocampus // Acta Neuropathol. 2012. Vol. 123, N. 1. P. 53–70. doi: 10.1007/s00401-011-0896-x
  15. Sadleir K.R., Kandalepas P.C., Buggia-Prévot V., et al. Presynaptic dystrophic neurites surrounding amyloid plaques are sites of microtubule disruption, BACE1 elevation, and increased Aβ generation in Alzheimer’s disease // Acta Neuropathol. 2016. Vol. 132, N. 2. P. 235–256. doi: 10.1007/s00401-016-1558-9
  16. Колос Е.А., Григорьев И.П., Коржевский Д.Э. Маркер синаптических контактов — синаптофизин // Морфология. 2015. Т. 147, № 1. С. 78–82. EDN: TIJLST doi: 10.17816/morph.398838
  17. Gudi V., Gai L., Herder V., et al. Synaptophysin is a reliable marker for axonal damage // J Neuropathol Exp Neurol. 2017. Vol. 76, N. 2. P. 109–125. doi: 10.1093/jnen/nlw114
  18. Carson R.E., Naganawa M., Toyonaga T., et al. Imaging of synaptic density in neurodegenerative disorders // J Nucl Med. 2022. Vol. 63, Suppl. 1. P. 60S–67S. doi: 10.2967/jnumed.121.263201
  19. Snow P., Patel N., Harrelson A., Goodman C. Neural-specific carbohydrate moiety shared by many surface glycoproteins in Drosophila and grasshopper embryos // J Neurosci. 1987. Vol. 7, N. 12. P. 4137–4144. doi: 10.1523/JNEUROSCI.07-12-04137.1987
  20. Nosova O.I., Guselnikova V.V., Korzhevskii D.E. Light microscopy approach for simultaneous identification of glial cells and amyloid plaques // Cell and Tissue Biology. 2022. Vol. 16, N. 2. P. 140–149. EDN: EUVGGX doi: 10.1134/S1990519X22020080
  21. Гусельникова В.В. Сравнительный анализ методов гистологического выявления амилоидных бляшек у человека // Гены и клетки. 2020. Т. 15, № S3. С. 158–159. EDN: MREAMV doi: 10.23868/gc123163
  22. Гусельникова В.В., Антипова М.В., Федорова Е.А., и др. Особенности применения методов гистохимии и иммуногистохимии для выявления амилоидных бляшек в коре головного мозга человека // Журнал анатомии и гистопатологии. 2019. Т. 8, № 2. С. 91–99. EDN: YJHMVM doi: 10.18499/2225-7357-2019-8-2-91-99
  23. Pirici D., Margaritescu C. Corpora amylacea in aging brain and age-related brain disorders // J Aging Gerontol. 2014. Vol. 2, N. 1. P. 33–57. doi: 10.12974/2309-6128.2014.02.01.6
  24. Navarro P.P., Genoud C., Castaño-Díez D., et al. Cerebral Corpora amylacea are dense membranous labyrinths containing structurally preserved cell organelles // Sci Rep. 2018. Vol. 8, N 1. ID: 18046. doi: 10.1038/s41598-018-36223-4
  25. Augé E., Bechmann I., Llor N., et al. Corpora amylacea in human hippocampal brain tissue are intracellular bodies that exhibit a homogeneous distribution of neo-epitopes // Sci Rep. 2019. Vol. 9, N. 1. ID: 2063. doi: 10.1038/s41598-018-38010-7
  26. Singhrao S.K., Neal J.W., Newman G.R. Corpora amylacea could be an indicator of neurodegeneration // Neuropathol Appl Neurobiol. 1993. Vol. 19, N. 3. P. 269–276. doi: 10.1111/j.1365-2990.1993.tb00437.x
  27. Takahashi K., Iwata K., Nakamura H. Intra-axonal corpora amylacea in the CNS // Acta Neuropathol. 1977. Vol. 37, N. 2. P. 165–167. doi: 10.1007/BF00692062
  28. DeKosky S.T., Scheff S.W. Synapse loss in frontal cortex biopsies in Alzheimer’s disease: correlation with cognitive severity // Ann Neurol. 1990. Vol. 27, N. 5. P. 457–464. doi: 10.1002/ana.410270502

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Синаптофизин-иммунопозитивные структуры в коре головного мозга человека с амилоидными бляшками. Иммуногистохимическая реакция на синаптофизин (коричневый цвет) с подкраской альциановым синим. Рис. b является увеличенным фрагментом рис. а (жёлтая рамка). Головки стрелок указывают на аномальные синаптофизин-содержащие структуры, ассоциированные с амилоидными бляшками. Размерный отрезок на рисунке c равен 11,2 мкм. Масштабный отрезок — 50 мкм (а) и 20 мкм (b–d)

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Амилоидные бляшки и полисахаридные тельца в коре головного мозга человека: пространственная взаимосвязь с синаптическими структурами. Иммуногистохимическая реакция на синаптофизин (коричневый цвет) с подкраской альциановым синим. Стрелки указывают на полисахаридное тельце. Головки стрелок указывают на аномальные синаптофизин-содержащие структуры, ассоциированные с амилоидными бляшками. Масштабный отрезок — 50 мкм (а), 20 мкм (b) и 10 мкм (а, жёлтая рамка)

Скачать (520KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Ссылка на описание лицензии: https://eco-vector.com/for_authors.php#07
Периодический печатный журнал зарегистрирован как СМИ Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор): № 0110212 от 08.02.1993.
Сетевое издание зарегистрировано как СМИ Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор): ЭЛ № ФС 77 - 84733 от 10.02.2023.