Increased Neuronal Nuclear and Perikaryal Size in the Medial Mamillary Nucleus of Vascular Dementia and Alzheimer’s Disease Patients: Relation to Nuclear Estrogen Receptor α

Abstract

The medial mamillary nucleus (MMN) is an important hub in memory circuits. In the present study, we aimed at determining MMN neuronal nuclear and pericaryal sizes that are informative about the neuronal metabolic activity in Alzheimer's disease (AD) in vascular dementia (VD) patients. Both parameters were significantly larger in VD than in control patients (p<0.01) and were not different from those in AD subjects. Neuronal nuclei (p<0.05), but not pericarya were larger in AD than in control patients. Neuronal nuclei and pericarya were larger if nuclear ERα staining was present. The intensity of ERα in the neuronal nuclei was significantly correlated with both nuclear and pericaryal sizes (p<0.007). The only exception was the strongest ERα staining providing a totally black cover over the nucleus that was increased in AD patients. In this case the nuclei and pericarya were smaller than in moderate intensity staining that allowed visualization of the nucleolus and large chromatin clumps. Our data show for the first time prominent activation of MMN neurons in VD and to a lesser degree in AD that may be mediated by nuclear ERα. Our findings are in agreement with the idea that neuronal activation may protect against AD neuropathological alterations.

Morphofunctional Changes and Compensatory Mechanisms in the Human Brain with Aging and in Alzheimer's Disease

“…Размеры комплекса Гольджи нейронов базального ядра Мейнерта достоверно увеличиваются на стадии «мягкой» формы болезни Альцгеймера (mild cognitive impairment), соответствующей стадиям распространенности нейрофибриллярных клубков III-IV по Браак [17] и значительно снижаются при клиническом и нейропатологическом прогрессировании БоАл до V-VI стадий по Браак [25]. Согласно собственным данным, в медиальном мамиллярном ядре (ММЯ) увеличение ядер нейронов при БоАл ассоциируется с более низкой, чем в соседних структурах концентрацией нейрофибриллярных клубков, и может рассматриваться как пример защитно-приспособительного характера нейрональной гипертрофии, возникающей в данном случае в ответ на нейродегенеративные изменения в гиппокампе, с которым ММЯ связано посредством свода [32]. Морфологические данные о связи нейрональной гипертрофии (метаболической активизации) с нейропатологическими проявлениями БоАл были подтверждены на генетическом уровне.…”

“…Ряд авторов констатировал компенсаторное увеличение нейрон-специфичной енолазы в условиях гибели части нейронов при хронической ишемии головного мозга человека [2]. При сосудистой деменции увеличение размеров ядер, перикарионов и комлекса Гольджи нейронов описано в диагональном пучке Брока и медиальном мамиллярном ядре гипоталамуса [32,35].…”

“…Например, в ММЯ, где размеры ядер, перикарионов и комплекса Гольджи нейронов увеличиваются у людей пожилого возраста 60-74 лет [8, 9], количество глиальных клеток возрастает в этой же возрастной группе и ассоциируется с уменьшением плотности кровеносных сосудов, а следовательно, и с ухудшением трофики нейронов [11]. При двух наиболее частых формах деменции, болезни Альцгеймера и сосудистом слабоумии, в ММЯ наблюдается дальнейшая активизация нейронов [32] с дополнительным увеличением числа глиальных клеток [7], обеспечивающих остановку и предотвращение прогрессирования нейропатологических процессов. В литературе отмечают наличие положительной корреляционной связи между площадью нейронов, занятой NPYиммунореактивным материалом и площадью GFAP-положительной цитоплазмы астроцитов в условиях хронической ишемии головного мозга и полагают, что активизация глии и увеличение ее популяции направлены на «защиту и восстановление поврежденных нейронов» и «компенсаторно-восстановительную реорганизацию межнейронных отношений» [3].…”

Region-specific heterogeneity in neuronal nuclear morphology in young, aged and in Alzheimer’s disease mouse brains

“…Previous studies have observed differences in the morphology of neuronal nuclei, both in humans and in rodents, across different brain regions in various pathological conditions ( Rajkowska et al, 1998 ; Edens et al, 2013 ; Ito and Takizawa, 2018 ; Ishunina et al, 2019 ; Alcala-Vida et al, 2021 ). In humans, there exists a region-specific heterogeneity in neuronal nuclear volume.…”

“…In 4-8-year-old autistic children, several brain regions displayed deficits in nuclear volume whereas in older autistic individuals, there were relatively fewer or no regions with significant changes in the neuronal nuclei volume ( Wegiel et al, 2015 ). In brains from vascular dementia and Alzheimer’s disease (AD) patients, the neuronal nuclei size was significantly larger in the hypothalamus when compared to brains of control healthy individuals ( Ishunina et al, 2019 ). Another study on post-mortem brain samples from AD, Lewy body dementia (LBD) and control patients reported a significant reduction in oligodendrocyte nuclei diameter while no change in mean neuronal nuclei diameter was observed in the hippocampi of AD and LBD brains when compared to control samples ( Gagyi et al, 2012 ).…”