Η κυτταροαρχιτεκτονική των διδυμίων, των γονατωδών σωμάτων, του οπτικού και του ακουστικού φλοιού και οι αλλοιώσεις τους στο γήρας και στην νόσο του Alzheimer

Abstract

The purpose of the present study was to describe the cytoarchitecture of the colliculi, the geniculate bodies, the visual and the acoustic cortex of the human brain and their alterations during normal ageing and in Alzheimer's disease. Furthermore we tried to figure out the possible correlation of the senile plaques depotision-neurofibrillary degeneration and the dendritic-synaptic pathology in Alzheimer's disease. Specimens from 30 brains, which were divided in three groups: A. Young, B. Normal ageing, C. Alzheimer's disease patients, have been taken and used for the Golgi method, Nissl technique, as well as Bielschowsky, Gallyas and Congo Red staining methods. Moreover some of the specimens were studied using an Electron Microscope. For the depiction of the detailed morphometric parameters of every neuron, we used the three-dimensional reconstruction technique. During normal ageing a decrease of the total dendritic length and dendritic complexity was observed in the neurons of the parvocellular division of the visual pathway, the cortico-cortical pyramidal neurons of the visual cortex, the neurons of the superficial layers of the superior colliculi, the neurons of layers III and IV of the acoustic cortex and the large neurons of the medial geniculate bodies and inferior colliculi. In Alzheimer's disease brains the pathology was more diffusible, but more significant in the macrocelllular pathway of the visual pathway. The concentration of neurofibrillary tangles and senile plaques was extremely high in the acoustic cortex and especially in layers II-V, while in geniculate bodies very low concentration of neurofibrillary tangles and senile plaques was noticed. Electron microscopy revealed swelling of astrocytes' processes and synapses en passant, whereas in Alzheimer's disease severe synaptic and mitochondrial alterations were seen. In conclusion, the colliculi, the geniculate bodies, the visual and acoustic cortices are characterized by significant synaptic and dendritic alterations in Alzheimer's disease, while during normal ageing dendritic pathology is seen in specific neuronal blocs. There is no linear correlation between neurofibrillary degeneration-senile plaques depotision and synaptic-dendritic pathology in Alzheimer's disease. Providing complex sensory stimuli might be helpful in synaptogenesis in aged individuals and Alzheimer's disease patients. Finally the three-dimensional neuronal reconstruction could be useful in the study of neurogenerative diseases and could contribute in the understanding of the neuronal and brain function in health and disease.

Στόχος της παρούσας διατριβής ήταν η λεπτομερής περιγραφή της κυτταροαρχιτεκτονικής των άνω και κάτω διδυμίων, των έξω και έσω γονατωδών σωμάτων, του οπτικού και του ακουστικού φλοιού και των αλλοιώσεων που οι παραπάνω περιοχές υφίστανται κατά το γήρας και την νόσο του Alzheimer. Επιπλέον διερευνήθηκε η σχέση μεταξύ της εναποθέσεως γεροντικών πλακών-νευροϊνιδιακών τολυπίων και δενδριτικών-συναπτικών αλλοιώσεων στην νόσο του Alzheimer στις ίδιες περιοχές. Ελήφθησαν ιστοτεμάχια από 30 συνολικά εγκεφάλους οι οποίοι διακρίθηκαν σε τρεις επιμέρους ομάδες, ήτοι Προερχόμενοι από: Α. Νεαρούς ενήλικες, Β. Άτομα με ιστορικό ελεύθερο για νευρολογική νόσο ηλικίας άνω των 65 ετών και Γ. Πάσχοντες από την νόσο του Alzheimer. Εφαρμόστηκαν οι μέθοδοι Golgi, Nissl, Bielschowsky, Gallyas και Ερυθρού του Κονγκό για το οπτικό μικροσκόπιο, ενώ ένας αριθμός παρασκευασμάτων μελετήθηκε και στο Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο. Για την λεπτομερή καταγραφή των μορφομετρικών παραμέτρων του κάθε νευρώνα πραγματοποιήθηκε η χαρτογράφησή του υπό την τρισδιάσταση έννοια με τη χρήση των κατάλληλων προγραμμάτων και τη βοήθεια ηλεκτρονικού υπολογιστή. Κατά το γήρας παρατηρήθηκε σημαντική μείωση του και της πολυπλοκότητας μήκους του δενδριτικού πεδίου στους νευρώνες της μικροκυτταρικής μοίρας της οπτικής οδού, τους μικρού μεγέθους φλοιο-φλοιϊκούς πυραμιδικούς νευρώνες του οπτικού φλοιού και τους νευρώνες της επιπολής μοίρας των άνω διδυμίων, καθώς και των νευρώνων των στιβάδων ΙΙΙ και IV του ακουστικού φλοιού και των ευμεγεθών νευρώνων των έσω γονατωδών σωμάτων και κάτω διδυμίων. Στην νόσο του Alzheimer οι αλλοιώσεις είχαν περισσότερο διάχυτο χαρακτήρα και αφορούσαν κατά κύριο λόγο στους νευρώνες της μακροκυτταρικής μοίρας της οπτικής οδού. Η συγκέντρωση των νευροϊνιδιακών τολυπίων και γεροντικών πλακών ήταν ιδιαίτερα αυξημένη στον ακουστικό φλοιό και συγκεκριμένα στις στιβάδες ΙΙ-V, ενώ παρατηρήθηκε εξαιρετικά χαμηλή πυκνότητα στα έσω και έξω γονατώδη σώματα. Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο αποκάλυψε διόγκωση των αστροκυτταρικών ποδίσκων και την παρουσία συνάψεων en passant στο γήρας, ενώ στην νόσο του Alzheimer παρατηρήθηκαν σημαντικές συναπτικές αλλοιώσεις και αλλοιώσεις των μιτοχονδρίων. Επομένως τα διδύμια, τα γονατώδη σώματα, ο οπτικός και ο ακουστικός φλοιός χαρακτηρίζονται νευρωνική απώλεια και σημαντικές δενδριτικές και συναπτικές αλλοιώσεις στην νόσο του Alzheimer. Κατά το γήρας η εκφύλιση είναι εκλεκτική και αφορά σε συγκεκριμένες νευρωνικές ομάδες, οι οποίες φυσιολογικά χαρακτηρίζονται από υψηλής πολυπλοκότητας δενδριτικά πεδία. Δεν υπάρχει γραμμική συσχέτιση μεταξύ της εναποθέσεως γεροντικών πλακών-νευροϊνιδιακών τολυπίων και δενδριτικών-συναπτικών στην νόσο του Alzheimer. Η χορήγηση σύνθετων αισθητικο-αισθητηριακών ερεθισμάτων μπορεί να συμβάλλει σημαντικά στην συναπτογέννεση τόσο στο γήρας, όσο και στην νόσο του Alzheimer. Τέλος η τρισδιάστατη νευρωνική χαρτογράφηση μπορεί να αποτελέσει σημαντικό εργαλείο στην μελέτη των νευροεκφυλιστικών νοσημάτων και να συμβάλλει στην καλύτερη κατανόηση της λειτουργίας των νευρώνων, των νευρωνικών δικτύων και του εγκεφάλου εν τω συνόλω.