Особенности применения методов гистохимии и иммуногистохимии для выявления амилоидных бляшек в коре головного мозга человека

Амилоидные (сенильные) бляшки - нерастворимые внеклеточные агрегаты Р-амилоидного пептида, которые формируются в головном мозге человека как в ходе нормального старения, так и при развитии старческой деменции альцгеймеровского типа.

Целью данной работы стало изучение особенностей выявления амилоидных бляшек в коре головного мозга пожилых людей методами гистохимии и иммуногистохимии.

Материал и методы. Материалом для исследования служили образцы коры головного мозга людей обоих полов (79-98 лет, n = 23). Для гистохимического выявления амилоида применяли окраску Конго красным и альциановым синим. Для иммуногистохимической идентификации амилоидных бляшек использовали конформационно-специфические OC-антитела, для выявления астроцитов - антитела к глиальному фибриллярному кислому белку (GFAP). Для одновременного выявления амилоидных бляшек и астроцитов ставили двойную иммунофлуоресцентную реакцию OC/GFAP.

Результаты. Показано, что применение классических гистохимических методик оказывается неэффективным для идентификации амилоидных бляшек в мозге пожилых людей, позволяя выявлять лишь единичные скопления амилоида. Иммуногистохимическая реакция с применением антител к кон-формационным эпитопам амилоидных фибрилл позволяет идентифицировать многочисленные амилоидные бляшки и изучать их морфологию. Иммуногистохимическая реакция на GFAP, являющийся маркерным белком астроцитов, также подходит для первичного анализа имеющихся образцов мозга на наличие или отсутствие амилоидный бляшек. Разработанный нами в рамках представленной работы протокол двойной иммунофлуоресцентной реакции OC/GFAP позволяет с высокой специфичностью выявлять одновременно и амилоидные бляшки, и астроциты. Это дает возможность изучать пространственную взаимосвязь данных элементов, а также строить зD-реконструкции, дающие наиболее полную информацию о структурных особенностях и взаимном расположении астроцитов и амилоидных бляшек.

1. Григорьев И.П., Коржевский Д.Э. Современные технологии фиксации биологического материала, применяемые при проведении иммуногистохимических исследований (обзор). Современные технологии в медицине. 2018; 10(2): 156-165

2. Сухорукова Е.Г., Григорьев И.П., Кирик О.В., Коржевский Д.Э. Дополнительные гистологические и иммуноцитохимические методы, используемые при изучении нейродегенерации. В кн.: Молекулярная нейроморфология. Нейродегенерация и оценка реакции нервных клеток на повреждение. СПб: СпецЛит; 2015: 87110

3. Сухорукова Е.Г., Гусельникова В.В. Иммуногистохимические маркеры астроцитов. В кн.: Иммуногистохимическое исследование головного мозга. СПб: СпецЛит; 2016: 85-109

4. Шавловский М.М. Молекулярные и генетические основы этиопатогенеза амилоидозов. Медицинский академический журнал. 2010; 10(4):63-81

5. Ariga T, Miyatake T, Yu RK. Role of proteoglycans and glycosaminoglycans in the pathogenesis of Alzheimer’s disease and related disorders: Amyloidogenesis and therapeutic strategies-A review. Journal of Neuroscience Research. 2010 Apr 5;88(11):2303-15. doi: 10.1002/jnr.22393

6. Bennhold H. Specific staining of amyloid with Congo red. Munchener Medizinische Wochenschrifte. 1922; 69:1537-38.

7. Castellani R, Perry G. Molecular Pathology of Alzheimer’s Disease. Colloquium Series on Neurobiology of Alzheimer’s Disease. 2013 Oct 31;1(1):1-91. doi: 10.4199/c00095ed1v01y201310alz001

8. Clement CG, Truong LD. An evaluation of Congo red fluorescence for the diagnosis of amyloidosis. Human Pathology. 2014 Aug;45(8):1766-72. doi: 10.1016/j.humpath.2014.04.016

9. Delaere P, Duyckaerts C, He Y, Piette F, Hauw JJ. Subtypes and differential laminar distributions of?pA4 deposits in Alzheimer’s disease: relationship with the intellectual status of 26 cases. Acta Neuropathologica. 1991 Feb;81(3):328-35. doi: 10.1007/Ы00305876

10. Frost GR, Li Y-M. The role of astrocytes in amyloid production and Alzheimer’s disease. Open Biology. 2017 Dec;7(12):170228. doi: 10.1098/rsob.170228

11. Gillmore JD, Hawkins PN. Pathophysiology and treatment of systemic amyloidosis. Nature Reviews Nephrology. 2013 Aug 27;9(10):574-86. doi: 10.1038/nrneph.2013.171

12. Gusel’nikova VV, Antimonova OI, Fedorova EA, Shavlovskii MM, Krutikov AN, Mikhailova EV, et al. Fluorene Derivative Disodium Salt as a New Fluorescent Dye for Identification of Amyloid Deposits in Myocardium of mdx Mice. Cell and Tissue Biology. 2018 May;12(3):213-6. doi: 10.1134/s1990519x18030057

13. Gusel’nikova VV, Antimonova OI, Fedorova EE, Shavlovsky MM, Krutikov AN, Mikhailova EV, et al. Fluorescent characterization of amyloid deposits in the kidneys of mdx mice. European Journal of Histochemistry. 2018 Apr 3;62(2). doi: 10.4081/ejh.2018.2870

14. Gusel’nikova VV, Gudkova AY, Semernin EN, Grudinin NA, Krutikov AN, Shavloskii MM, et al. Characterization of amyloid deposits found in internal organs of mdx mice. Cell and Tissue Biology. 2017 Jan;11(1):27—34. doi: 10.1134/s1990519x17010047

15. Haberland C. Clinical Neuropathology: text and color atlas. New York: Demos Medical; 2007.

16. Ikeda SI, Allsop D, Glenner GG. Morphology and distribution of plaque and related deposits in the brains of Alzheimer's disease and control cases. Lab Invest. 1989 Jan;60:113-22.

17. Kayed R, Head E, Sarsoza F, Saing T, Cotman CW, Necula M, et al. Fibril specific, conformation dependent antibodies recognize a generic epitope common to amyloid fibrils and fibrillar oligomers that is absent in prefibrillar oligomers. Molecular Neurodegeneration. 2007;2(1):18. doi: 10.1186/1750-1326-2-18

18. Kumar A, Singh A, Ekavali. A review on Alzheimer’s disease pathophysiology and its management: an update. Pharmacological Reports. 2015 Apr;67(2):195-203. doi: 10.1016/j.pharep.2014.09.004

19. Liscic RM. Immunological Aspects and AntiAmyloid Strategy for Alzheimer’s Dementia. Archives of Industrial Hygiene and Toxicology. 2013 Dec 1;64(4):603-8. doi: 10.2478/10004-1254-64-2013-2414

20. Masters CL, Bateman R, Blennow K, Rowe CC, Sperling RA, Cummings JL. Alzheimer’s disease. Nature Reviews Disease Primers. 2015 Oct 15;15056. doi: 10.1038/nrdp.2015.56

21. Mavrogiorgou P, Gertz HJ, Ferszt R, Wolf R, Bar KJ, Juckel G. Are routine methods good enough to stain senile plaques and neurofibrillary tangles in different brain regions of demented patients? Psychiatria Danubina. 2011; 23(4): 334-39.

22. Ogomori K, Kitamoto T, Tateishi J, Sato Y, Suetsugu M, Abe M. Beta-protein amyloid is widely distributed in the central nervous system of patients with Alzheimer’s disease. The American journal of pathology [Internet]. 1989 [cited 2019 Apr 17];134(2):243-51. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1879581/

23. Perez-Nievas BG, Serrano-Pozo A. Deciphering the Astrocyte Reaction in Alzheimer’s Disease. Frontiers in Aging Neuroscience. 2018 Apr 25;10. doi: 10.3389/fnagi.2018.00114

24. Perl DP. Neuropathology of Alzheimer’s Disease. Mount Sinai Journal of Medicine: A Journal of Translational and Personalized Medicine. 2010 Jan;77(1):32-42. doi: 10.1002/msj.20157

25. Raghunathan V, Louis D, Wirk B. Gastrointestinal Tract Amyloidosis Presenting With Pneumatosis Intestinalis. Journal of Clinical Medicine Research. 2017;9(7):654-8. doi: 10.14740/jocmr2957w

26. Real de Asua D, Galvan JM, Filigghedu MT, Trujillo D, Costa R, Cadinanos J. Systemic AA amyloidosis: epidemiology, diagnosis, and management. Clinical Epidemiology. 2014 Oct;369-77. doi: 10.2147/clep.s39981

27. Sipe JD, Benson MD, Buxbaum JN, Ikeda S, Merlini G, Saraiva MJM, et al. Amyloid fibril proteins and amyloidosis: chemical identification and clinical classification International Society of Amyloidosis 2016 Nomenclature Guidelines. Amyloid. 2016 Oct;23(4):209-13. doi: 10.1080/13506129.2016.1257986

28. Snow AD, Willmer JP, Kisilevsky R. Sulfated glycosaminoglycans in Alzheimer’s disease. Human Pathology. 1987 May;18(5):506-10. doi: 10.1016/s0046-8177(87)80036-9

29. Wippold FJ, Cairns N, Vo K, Holtzman DM, Morris JC. Neuropathology for the Neuroradiologist: Plaques and Tangles. American Journal of Neuroradiology. 2007 Oct 9;29(1):18-22. doi: 10.3174/ajnr.a0781

30. Yakupova EI, Bobyleva LG, Vikhlyantsev IM, Bobylev AG. Congo Red and amyloids: history and relationship. Bioscience Reports. 2018 Dec 19;39(1):BSR20181415. doi: 10.1042/bsr20181415