Age-related dynamics of morphological changes in the human cortex and corpus callosum: Microgliocytes and neurofilaments as markers of aging

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Objectives – to analyze the number and sum of diameters of microgliocytes in the precentral gyrus cortex and the corpus callosum of a person in the early adulthood and of an old person and to identify the patterns of neurofilaments expression in these parts of the brain.

Material and methods. The results of a sectional study of the cerebral cortex in the precentral gyrus and corpus callosum using hematoxylin and eosin staining were analyzed, and an immunohistochemical study was performed using antibodies to neurofilaments. The dead were divided into two groups depending on their age. The group I included 23 men and 27 women in their early adulthood, aged from 23 to 28 years; the group II included 19 men and 25 women of the old age – from 75 to 83 years. We examined the number of microgliocytes, the sum of their diameters, and the expression of neurofilament proteins in the tissue.

Results. Morphometric study of autopsy material showed that in the corpus callosum, as well as in the cortex of the precentral gyrus, there was an age-related statistically significant increase in the number of microgliocytes and the sum of their diameters (p < 0.001). We found that the expression of neurofilaments in the cortex of the precentral gyrus is uniform both in the early adulthood and in old age. In the corpus callosum tissue, the age-related neurodegenerative changes are more pronounced: by old age, there is a significant decrease in the expression of neurofilaments with the formation of their rarefaction sites in the areas of microgliocyte clusters.

Conclusion. The results of morphological study of the precentral gyrus cortex and corpus callosum of two age groups testify that the number and sum of diameters of microgliocytes responsible for the utilization of spent myelin have a certain relationship with age and expression of neurofilaments in the nervous tissue.

About the authors

Anatolii A. Balandin

Perm State Medical University named after Academician E.A. Wagner

Email: balandinnauka@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3152-8380

PhD, Associate professor of the Department of normal, topographic and clinical anatomy, operative surgery

Russian Federation, Perm

Lev M. Zheleznov

Kirov State Medical University

Email: lzm-a@mail.ru

PhD, Professor, Department of human anatomy, rector

Russian Federation, Kirov

Irina A. Balandina

Perm State Medical University named after Academician E.A. Wagner

Author for correspondence.
Email: balandina_ia@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4856-9066
SPIN-code: 6484-8520

PhD, Professor, Head of the Department of normal, topographic and clinical anatomy, operative surgery

Russian Federation, Perm

Vladimir A. Balandin

Perm State Medical University named after Academician E.A. Wagner

Email: balandin.ru@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5142-7117

Methodologist of the Department of normal, topographic and clinical anatomy, operative surgery

Russian Federation, Perm

References

  1. Hodes RJ, Sierra F, Austad SN, et al. Disease drivers of aging. Ann N Y Acad Sci. 2016;1386(1):45–68. doi: 10.1111/nyas.13299
  2. Woods NF, Rillamas-Sun E, Cochrane BB, et al. Aging Well: Observations From the Women’s Health Initiative Study.J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2016;71(1):3–12. doi: 10.1093/gerona/glv054
  3. Bernshtejn NA. Essays on dynamic physiology and activity physiology. Lechebnaya fizkul'tura i sportivnaya medicina. 2011;6(90):4–10. (In Russ.). [Бернштейн Н.А. Очерки по физиологии движений и физиологии активности. Лечебная физкультура и спортивная медицина. 2011;6(90):4–10].
  4. Edwards TJ, Sherr EH, Barkovich JA, Richards LJ. Clinical, genetic and imaging findings identify new causes for corpus callosum development syndromes. Brain. 2014;137(6):1579–1613. doi: 10.1093/brain/awt358
  5. Irzhanova AA, Suprun NG. The problem of social adaptation of elderly people in postremoval period. Humanities scientific researches. 2015;12(52):219–222. (In Russ.). [Иржанова А.А., Супрун Н.Г. Проблемы социальной адаптации пожилых людей в посттрудовой период. Гуманитарные научные исследования. 2015;12(52):219–222].
  6. Calvo M, Zhu N, Tsantoulas Ch, et al. Neuregulin-ErbB Signaling Promotes Microglial Proliferation and Chemotaxis Contributing to Microgliosis and Pain after Peripheral Nerve Injury. J Neurosci. 2010;30(15):5437–5450. doi: 10.1523/JNEUROSCI.5169-09.2010
  7. Balandin VA, Balandina IA. Precentral gyrus width in mesocephalic males according to X-ray computed tomography. Morphology. 2018;154(6):76–78. (In Russ.). [Баландин В.А., Баландина И.А. Ширина прецентральной извилины у мужчин-мезоцефалов по данным рентгеновской компьютерной томографии. Морфология. 2018;154(6):76–78].
  8. Topchii SV. Morphometric Features Of Tonsill of the Human Cerebellum. Aktual'nye nauchnye issledovaniya v sovremennom mire. 2017;6–2(26):87–90. (In Russ.). [Топчий С.В. Морфометрические особенности миндалин мозжечка человека. Актуальные научные исследования в современном мире. 2017;6–2(26):87–90].
  9. Balandina IA, Zheleznov LM, Balandin AA, et al. Morphological features of structural organization of the cerebellum cortex in old age. Advances in Gerontology. 2016;29(4):670–675. (In Russ.). [Баландина И.А., Железнов Л.М., Баландин А.А. и др. Морфологические особенности структурной организации коры мозжечка в старческом возрасте. Успехи геронтологии. 2016;29(4):670–675].
  10. Balandin AA, Balandin VA, Balandina IA, Zheleznov LM. Morphological features of human cerebellar cortex in old age. Journal of Global Pharma Technology. 2017;9(3):42–48.
  11. Uchida A, Monsma PC, Fenn DJ, Brown A. Live-cell imaging of neurofilament transport in cultured neurons. Methods Cell Biol. 2016;131:21–90. doi: 10.1016/bs.mcb.2015.07.001
  12. Gafson AR, Barthélemy NR, Bomont P, et al. Neurofilaments: neurobiological foundations for biomarker applications. Brain. 2020;143(7):1975–1998. doi: 10.1093/brain/awaa098
  13. Steelman AJ, Thompson JP, Li J. Demyelination and remyelination in anatomically distinct regions of the corpus callosum following cuprizone intoxication. Neuroscience Research. 2012;72(1):32–42. doi: 10.1016/j.neures.2011.10.002
  14. Franklin RJM, Goldman SA. Glia Disease and Repair – Remyelination. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 2015;7(7):a020594. doi: 10.1101/cshperspect.a020594
  15. Klein B, Mrowetz H, Barker CM, et al. Age Influences Microglial Activation After Cuprizone-Induced Demyelination. Frontiers in Aging Neuroscience. 2018;10:278. doi: 10.3389/fnagi.2018.00278
  16. Krauthausen M, Saxe S, Zimmermann Ju, et al. CXCR3 modulates glial accumulation and activation in cuprizone-induced demyelination of the central nervous system. J Neuroinflammation. 2014;11:109. doi: 10.1186/1742-2094-11-109

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. A fragment of precentral gyrus cortex of a 69-year-old man. Microgliocytes of medium and large diameters are visualized (marked with arrows). Staining with hematoxylin and eosin. 100x.

Download (187KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. A corpus callosum fragment of a 71-year-old woman. Clusters of microgliocytes of different diameters near the vessel. Staining with hematoxylin and eosin. 100x.

Download (191KB)
Indexing metadata
4. Figure 3. A fragment of precentral gyrus cortex of a 79-year-old woman. Microgliocytes of small and medium diameters are visualized (marked with arrows). The expression of the neurofilament protein in the tissue is uniform, the structure itself is heterogeneous, transition zones are present. 100x.

Download (292KB)
Indexing metadata
5. Figure 4. A fragment of the corpus callosum of a 72-year-old man. Clusters of microgliocytes of different diameters near the vessel. The neurofilament protein expression is reduced in the areas of microgliocytes clusters. 100x.

Download (284KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2021 Balandin A.A., Zheleznov L.M., Balandina I.A., Balandin V.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 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».