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 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.

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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».