Post-Mortem Analysis of Microglial Activation and Beta-Amyloid Pathology in the Frontal Cortex and Hippocampus of Alzheimer's Disease Patients.

Alzheimer’s disease (AD) is increasingly recognized as a disorder driven by complex cellular interactions, in which microglia, the brain’s resident immune cells, play multiple and context-dependent roles. In the early AD, microglia may exert protective, anti-inflammatory (M2) phenotypes, aiding amyloid-beta (Aβ) clearance and mitigating neurotoxicity. As AD progresses, chronic inflammation promotes a shift to a pro-inflammatory (M1) state that exacerbates synaptic dysfunction and neuronal degeneration. In this context, investigating the enrollment of the different microglial phenotypes and their spatial organization in relation to pathological hallmarks in human AD brain tissues can greatly improve our understanding of the pathophysiology of the disorder, with regard to the role of the immune system in mediating tissue damage and, potentially, repair. This will be exploited by analyzing the microglia activation and the M1/M2 polarization, together with their spatial relation with neurons and β-Amyloid plaques, in human brain tissue from different stages of AD-affected subjects. Six body donors of the Body Donation Program of the Institute of Human Anatomy of the University of Padova were included: three subjects presented neuropathologically confirmed AD changes, while three neurologically-healthy subjects were included as controls. Immunofluorescent and immunoperoxidase staining employing CD86, CD206, TMEM119, HLA-DR and Beta-Amyloid conformation-specific antibodies was performed. Colocalization analysis revealed distinct expression patterns of M1/M2 polarization markers between the two groups, and among anatomical regions. Further studies are required to characterize the role of microglial phenotypes in AD, particularly across disease stages.

La malattia di Alzheimer (AD) è sempre più riconosciuta come una condizione patologica guidata da complesse interazioni cellulari, in cui la microglia, ovvero le cellule immunitarie residenti del cervello, svolge ruoli molteplici e dipendenti dal contesto. Nelle fasi iniziali dell’AD, la microglia può assumere fenotipi protettivi e anti-infiammatori (M2), contribuendo alla rimozione dell’amiloide-beta (Aβ) e mitigando la neurotossicità. Con la progressione della malattia, l’infiammazione cronica favorisce una transizione verso uno stato pro-infiammatorio (M1) che aggrava la disfunzione sinaptica e la degenerazione neuronale. In questo contesto, indagare il reclutamento dei diversi fenotipi microgliali e la loro organizzazione spaziale in relazione ai marcatori patologici nei tessuti cerebrali umani affetti da AD può migliorare significativamente la nostra comprensione della fisiopatologia della malattia, con particolare riguardo al ruolo del sistema immunitario nella mediazione del danno tissutale e, potenzialmente, della riparazione. Questo verrà esplorato analizzando l’attivazione microgliale e la polarizzazione M1/M2, insieme alla loro relazione spaziale con i neuroni e le placche di β-Amiloide, in tessuti cerebrali umani provenienti da soggetti affetti da AD in diversi stadi. Sono stati inclusi sei donatori del programma di donazione dei corpi dell’Istituto di Anatomia Umana dell’Università di Padova: tre soggetti presentavano alterazioni neuropatologiche confermate di AD, mentre tre soggetti neurologicamente sani sono stati inclusi come controlli. Sono state eseguite tecniche di immunofluorescenza e immunoperossidasi utilizzando anticorpi specifici per CD86, CD206, TMEM119, HLA-DR e conformazioni della Beta-Amiloide. L’analisi di co-localizzazione ha rivelato pattern di espressione distinti dei marcatori di polarizzazione M1/M2 tra i due gruppi e tra diverse regioni anatomiche. Ulteriori studi sono necessari per caratterizzare il ruolo dei fenotipi microgliali nell’AD, in particolare nei diversi stadi della malattia.