Μορφολογικές αλλοιώσεις της νήσου του Reil και του αμυγδαλοειδούς πυρήνα στη νόσο Alzheimer: μελέτη δια της ταχείας μεθόδου χρώσεως των νευρικών κυττάρων κατά Golgi

Abstract

In the present study, a detailed description was made and analysis of the cytoarchitecture of amygdala and Reil’s insula in normal individuals, as well as the alterations that occur in the brains of individuals with Alzheimer’s disease. In the group of individuals who suffered from Alzheimer’s disease,significant morphometric alterations are found in the dendritic field. The application of Golgi method in this study demonstrated significant alterations in morphologic and morphometric characteristics of neuronal cells. The total dendritic length of each neuron is reliant on parameters which express the ability of the neuronal cell to create synapses, while, as the length of the dendritic field increases, the surface for the development of the synapses is maximized. On the contrary, in the present study the reduction in the length of the dendritic field in Reil’s insula as well as in the amygdala of individuals who suffered from Alzheimer’s disease leads to the interruption of neuronal communication resulting in the inability to recruit and process of information. Moreover, it is found that terminal branches show significant reduction in Alzheimer’s disease both in Reil’s insula and amygdala. Terminal branches participate substantially in the plasticity of neurons and they can transform the dendrite’s function accordingly to the incoming information. As a result of these changes,there is the alteration in connectivity of neurons with other cells leading to the cognitive impairment which appears during the progress of the disease. Finally, morphometric analysis and statistical processing of the data is observed as having statistical significance concerning the total number of dendritic branches, asymmetry of the dendritic field and total volume of the dendritic field in Reil’s insula and amygdala between normal individuals and those who suffered from Alzheimer’s disease. Reduction in the density of the dendritic field was also demonstrated by Sholl’s analysis where in Alzheimer’s disease the reduction of the dendritic field for Reil’s insula begins from 80μm distance from the cell body, whereas in the amygdala the reduction in the dendritic field begins from 110μm distance from the cell body. Concluding, silver staining methods facilitate the detailed analysis of the dendritic pathology, visualizing and quantifying the dramatic alterations in the size of dendritic spines, their shape and their internal organization providing a detailed idea of the sequence of lesions that take place in neurons, dendrites and spines during Alzheimer’s disease.

Στην παρούσα μελέτη πραγματοποιήθηκε λεπτομερής περιγραφή και ανάλυση της κυτταροαρχιτεκτονικής του αμυγδαλοειδούς πυρήνα και της νήσου του Reil σε εγκεφάλους φυσιολογικών μαρτύρων καθώς και οι αλλοιώσεις που επέρχονται στους εγκεφάλους ατόμων οι οποίοι έπασχαν από τη νόσο του Alzheimer. Στην ομάδα των ατόμων που έπασχαν από τη νόσο του Alzheimer παρατηρήθηκαν σημαντικές μορφομετρικές μεταβολές στο δενδριτικό πεδίο. Με τη μέθοδο Golgi που εφαρμόστηκε στην παρούσα διατριβή παρατηρήθηκαν σημαντικές μεταβολές στα μορφολογικά και μορφομετρικά χαρακτηριστικά των νευρικών κυττάρων. Το συνολικό μήκος του δενδριτικού πεδίου του κάθε νευρώνα εκφράζει την ικανότητα του κυττάρου να δημιουργεί συνάψεις, καθώς όσο αυξάνεται το μήκος του δενδριτικού πεδίου τόσο μεγιστοποιείται και η προσφερόμενη επιφάνεια για τη δημιουργία συνάψεων. Αντιθέτως, η ελάττωση του μήκους του δενδριτικού πεδίου που παρατηρήθηκε στην παρούσα μελέτη στους εγκεφάλους που έπασχαν από νόσο Alzheimer τόσο στη νήσο του Reil όσο και στον αμυγδαλοειδή πυρήνα οδηγεί στη διακοπή της επικοινωνίας με αποτέλεσμα την αδυναμία πρόσληψης και επεξεργασίας των πληροφοριών. Επιπλέον παρατηρήθηκε ότι οι τελικοί δενδριτικοί κλάδοι παρουσιάζουν σημαντική μείωση στη νόσο του Alzheimer τόσο στη νήσο του Reil όσο και στον αμυγδαλοειδή πυρήνα. Οι τελικοί αυτοί κλάδοι συμμετέχουν ουσιαστικά στην πλαστικότητα του νευρώνα και μπορούν να μεταβάλλουν τη λειτουργικότητα του δενδρίτη ανάλογα με τις προσλαμβανόμενες πληροφορίες. Αποτέλεσμα των αλλοιώσεων αυτών είναι η διαταραχή της συνδεσιμότητας των νευρικών κυττάρων με τα κύτταρα του περιβάλλοντος τους, αποτέλεσμα της οποίας μπορεί να είναι και η νοητική έκπτωση που συμβαίνει κατά την εξέλιξη της νόσου. Τέλος, από τη μορφομετρική ανάλυση και ακολούθως από τη στατιστική επεξεργασία των δεδομένων που πραγματοποιήθηκαν, παρατηρήθηκε στατιστικώς σημαντική διαφορά ως προς τον συνολικό αριθμό των δενδριτικών κλάδων, της ασυμμετρίας του δενδριτικού πεδίου καθώς και του συνολικού όγκου του δενδριτικού πεδίου στη νήσο του Reil και στον αμυγδαλοειδή πυρήνα μεταξύ των φυσιολογικών μαρτύρων και των εγκεφάλων των ατόμων που έπασχαν από τη νόσο του Alzheimer. Η ελάττωση της πυκνότητας του δενδριτικού πεδίου καταδείχθηκε επίσης και με την ανάλυση των δενδριτικών πεδίων κατά Sholl, όπου στη νόσο του Alzheimer για μεν τη νήσο του Reil η ελάττωση του δενδριτικού πεδίου ξεκινούσε από τα 80μm απόσταση από το κυτταρικό σώμα ενώ στον αμυγδαλοειδή πυρήνα η μείωση ξεκινούσε από τα 110μm απόσταση από το κυτταρικό σώμα. Εν κατακλείδι, οι χρώσεις με άλατα αργύρου διευκολύνoυν την λεπτομερή ανάλυση της παθολογίας των δενδριτών, οπτικοποιώντας και ποσοτικοποιώντας τις δραματικές αλλαγές του μεγέθους των δενδριτικών ακανθών, του σχήματός τους και της εσωτερικής οργάνωσης τους παρέχοντας μια λεπτομερή ιδέα της αλληλουχίας των αλλοιώσεων που συμβαίνουν στους νευρώνες, στους δενδρίτες και στις δενδριτικές άκανθες κατά την πορεία της νόσου Alzheimer.