Ultrastructural features of the brain of patients with cognitive impairment in Alzheimer’s disease and vascular dementia

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Nowadays, due to the increase in life expectancy, the problem of cognitive disorders, quite often found in elderly people and being a formidable syndrome of a number of neurodegenerative diseases, is extremely relevant. According to epidemiological data, the most common causes of cognitive dysfunction are Alzheimer’s disease and cerebrovascular diseases, accounting for about 90% of all cases.

AIM: to investigate the morphological features underlying the development of cognitive disorders in Alzheimer’s disease and cerebrovascular pathology.

MATERIALS AND METHODS: According to our developed and patented method of preparation of sectional material for electron microscopy а detailed study of the brain of elderly patients with Alzheimer’s disease and cerebrovascular pathology was carried out using electron microscopy on autopsy material.

RESULTS: Electron microscopy of the brains of patients with Alzheimer’s disease often reveals large extracellular reticulate-fiber structures closely adjacent to myelin fibers, which are part of a fibrous plaque. In vascular dementia, irregularly shaped hyperchromic masses with heterogeneous contents are found in the neuropil, which may represent future so-called “diffuse” plaques. In Alzheimer’s disease, fragments of future “diffuse” plaques are also observed in the cytoplasm of some cortical oligodendrocytes. In all deceased with Alzheimer’s disease, synaptic changes were found in the form of roughly granular disintegration of the entire synaptocomplex, i.e., synaptic vesicles, mitochondria, and the synaptic cleft proper.

CONCLUSION: This study provides an opportunity to take a new look at some questions of etiology and pathogenesis of such a disease as cognitive disorders, which is not easy to diagnose and treat.

About the authors

Lyudmila S. Onishchenko

Military Medical Academy

Email: ludonis1947@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3562-1029
SPIN-code: 4985-7683
ResearcherId: I-7566-2016

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, Saint Petersburg

Andrey Yu. Emelin

Military Medical Academy

Email: emelinand@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-5801-1480
SPIN-code: 9650-1368
Scopus Author ID: 35773115100
ResearcherId: 1-8241-2016

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Olga V. Zueva

City Polyclinic N 106

Email: vmeda-nio@mil.ru

MD

Russian Federation, Saint Petersburg

Dmitriy E. Dyskin

Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: drabovsk@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2855-2953
SPIN-code: 6662-9481
Scopus Author ID: 6602481680
ResearcherId: J-3336-2016

MD, Dr. Sci. (Medicine), Associate Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Emelin AYu, Lobzin VYu, Vorobyov SV. Cognitive impairment: a guide for physicians. Moscow; 2019. 416 р. (In Russ.)
  2. Emelin AYu. Kognitivnye narusheniya pri tserebrovaskulyarnoi bolezni (patogenez, klinika, differentsialnaya diagnostika) [dissertation]. Saint Petersburg; 2010. Available from: https://www.dissercat.com/content/kognitivnye-narusheniya-pri-tserebrovaskulyarnoi-bolezni-patogenez-klinika-differentsialnaya-diagnostika yaysclid=m2f6vuqu5a535301348 (In Russ.)
  3. Gorelick P, Scuteri A, Black S, Decarli C. Vascular Contributions to Cognitive Impairment and Dementia: A Statement for Healthcare Professionals From the American Heart Association/American Stroke Association. Stroke. 2011;42(9):2672–2713. doi: 10.1161/STR.0b013e3182299496
  4. Jellinger KA. Pathology and pathogenesis of vascular cognitive impairment — a critical update. Front Aging Neurosci 2013;5:17. doi: 10.3389/fnagi.2013.00017
  5. Barbay M, Taillia H, Nédélec-Ciceri C, et al. GRECOG–VASC Study Group. Prevalence of Poststroke Neurocognitive Disorders Using National Institute of Neurological Disorders and Stroke–Canadian Stroke Network, VASCOG Criteria (Vascular Behavioral and Cognitive Disorders), and Optimized Criteria of Cognitive Deficit. Stroke. 2018;49(5):1141–1147. doi: 10.1161/STROKEAHA.117.018889
  6. Gearing M, Mirra SS, Hedreen J, et al. The consortium to establish a registry for Alzheimer’s disease (CERAD). Part X. Neuropathology confirmation of the clinical diagnosis of Alzheimer’s disease. Neurology. 1995;45(3 Pt 1):461–466. doi: 10.1212/wnl.45.3.461
  7. Esiri MM, Wilcock GK, Morris JH. Neuropathological assessment of the lesions of significance in vascular dementia. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 1997;63(6):749–753. doi: 10.1136/jnnp.63.6.749
  8. Gold G, Bouras C, Canuto A, et al. Clinicopathological validation study of four sets of clinical criteria for vascular dementia. Amer J Psychiatry. 2002;159(1):82–87. doi: 10.1176/appi.ajp.159.1.82
  9. Charidimou A, Pantoni L, Love S. The concept of sporadic cerebral small vessel disease: a road map on key definitions and current concepts. Int J Stroke. 2016;11(1):6–18. doi: 10.1177/1747493015607485
  10. Iadecola C. The pathobiology of vascular dementia // Neuron. 2013;80(4):844–866. doi: 10.1016/j.neuron.2013.10.008
  11. McAleese K, Alafuzoff I, Charidimou A, et al. Post-mortem assessment in vascular dementia: advances and aspirations. BMC Medicine. 2016; 14:129. doi: 10.1186/s12916-016-0676-5
  12. Gaikova ON, Trofimova TN, Onishchenko LS, et al. Morphological specificities of brain cortex neurons in Alzheimer’s type dementia and vascular dementia. Bulletin of the Russian Military Medical Academy. 2012;(3(39)):193–200. (In Russ.) EDN: PKBRIN
  13. Patent RUS N2790929 C1 / 28.02.2023. MPK G01N33/48, G01N1/28. Onishchenko LS, Gnevyshev EN, Zhivolupov SA et al. Method for preparing sectional material for electron microscopic study of the nervous system. EDN: BAMQBA. Available from: https://yandex.ru/patents/doc/RU2790929C1_20230228?ysclid=m2f8jujhsp272284920 (In Russ.) EDN: BAMQBA
  14. Nagy Z. The last neuronal division: a unifying hypothesis for the pathogenesis of Alzheimer’s disease. J Cell Mol Med. 2005;9(3): 531–541. doi: 10.1111/j.1582-4934.2005.tb 00485.x
  15. Walsh DM, Klyubin I, Fadeeva JV, et al. Amyloid–β oligomers: their production, toxicity and therapeutic inhibition. Biochem Soc Trans. 2002;30(4):552–557. doi: 10.1042/bst0300552x
  16. Korczyn AD. Mixed dementia the most common cause of dementia. Ann N Y Acad Sci. 2002;977:129–134. doi: 10.1111/j.1749-6632.2002.tb04807.x
  17. Sadowski M, Pankiewicz J, Scholtzova H, et al. Links between the pathology of Alzheimer’s disease and vascular dementia. Neurochem Res. 2004; 29(6):1257–1266. doi: 10.1023/b: nere.0000023612.66691.e6
  18. Jellinger KA, Mitter-Ferstl E. The impact of cerebrovascular lesions in Alzheimer disease — a comparative autopsy study. J Neurol. 2003; 250(9):1050–1055. doi: 10.1007/s00415-003-0142-0
  19. Kalaria RN. Small vessel disease and Alzheimer’s dementia: pathological considerations. Cerebrovasc Dis. 2002;13 Suppl 2:48–52. doi: 10.1159/000049150

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Fiber plaques (arrows) in the parietal cortex of the brain in dementia of the Alzheimer’s type. MB — myelinated fibers. Magn. a ×10,000, b ×12,500

Download (249KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. a — formation of a “diffuse” plaque in the neuropil in vascular dementsia. Magn. ×20,000; b — dementsia of the Alzheimer’s type. Fragments of immature “diffuse” plaque in the cytoplasm of oligodendrocyte (arrows). Я — nucleus of the oligodendrocyte. Magn. ×6300

Download (237KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Hyperchromic neuron in dementia of the Alzheimer’s type. In the cytoplasm of the neuron are “finger-like” formations from the tubules of the granular endoplasmic reticulum (arrows). Magn. ×6600

Download (135KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Multipolar synapse in dementia of the Alzheimer’s type. Mx —mitochondrion, arrows — synaptic contact zones. Magn. ×25,000

Download (94KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

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».