Abstract To assess the relationship between dementia, neuronal loss, and neuropathological findings in Alzheimer's disease (AD), we counted the number of neurons, senile plaques, and neurofibrillary tangles in a high‐order association cortex. We studied the superior temporal sulcus of 34 individuals with AD and 17 nondemented control subjects, using statistically unbiased, stereological counting techniques. The number of superior temporal sulcus neurons in nondemented control subjects was stable across the sixth to ninth decades. In AD, more than 50% of the neurons were lost. Both neuronal loss and neurofibrillary tangles increased in parallel with the duration and severity of illness, but the amount of neuronal loss exceeded by manyfold the amount of neurofibrillary tangles accumulated. In contrast to the correlation between neurofibrillary tangels and neuronal loss, the number of senile plaques and the percentage of the superior temporal sulcus that was covered by Aβ (amyloid burden) were not related to neuronal loss, number of neurofibrillary tangles, or duration of disease. Neither the amount nor the rate of neuronal loss in the superior temporal sulcus in AD correlated with apolipoprotein E genotype. These data suggest that neuronal loss in association areas such as the superior temporal sulcus contributes directly to cognitive impairment in AD.

Abstract Characterization of the genetic landscape of Alzheimer’s disease (AD) and related dementias (ADD) provides a unique opportunity for a better understanding of the associated pathophysiological processes. We performed a two-stage genome-wide association study totaling 111,326 clinically diagnosed/‘proxy’ AD cases and 677,663 controls. We found 75 risk loci, of which 42 were new at the time of analysis. Pathway enrichment analyses confirmed the involvement of amyloid/tau pathways and highlighted microglia implication. Gene prioritization in the new loci identified 31 genes that were suggestive of new genetically associated processes, including the tumor necrosis factor alpha pathway through the linear ubiquitin chain assembly complex. We also built a new genetic risk score associated with the risk of future AD/dementia or progression from mild cognitive impairment to AD/dementia. The improvement in prediction led to a 1.6- to 1.9-fold increase in AD risk from the lowest to the highest decile, in addition to effects of age and the APOE ε4 allele.

Alzheimer disease and type 2 diabetes are characterized by increased prevalence with aging, a genetic predisposition, and comparable pathological features in the islet and brain (amyloid derived from amyloid β protein in the brain in Alzheimer disease and islet amyloid derived from islet amyloid polypeptide in the pancreas in type 2 diabetes). Evidence is growing to link precursors of amyloid deposition in the brain and pancreas with the pathogenesis of Alzheimer disease and type 2 diabetes, respectively. Given these similarities, we questioned whether there may be a common underlying mechanism predisposing to islet and cerebral amyloid. To address this, we first examined the prevalence of type 2 diabetes in a community-based controlled study, the Mayo Clinic Alzheimer Disease Patient Registry (ADPR), which follows patients with Alzheimer disease versus control subjects without Alzheimer disease. In addition to this clinical study, we performed a pathological study of autopsy cases from this same community to determine whether there is an increased prevalence of islet amyloid in patients with Alzheimer disease and increased prevalence of cerebral amyloid in patients with type 2 diabetes. Patients who were enrolled in the ADPR (Alzheimer disease n = 100, non-Alzheimer disease control subjects n = 138) were classified according to fasting glucose concentration (FPG) as nondiabetic (FPG <110 mg/dl), impaired fasting glucose (IFG, FPG 110–125 mg/dl), and type 2 diabetes (FPG >126 mg/dl). The mean slope of FPG over 10 years in each case was also compared between Alzheimer disease and non-Alzheimer disease control subjects. Pancreas and brain were examined from autopsy specimens obtained from 105 humans (first, 28 cases of Alzheimer disease disease vs. 21 non-Alzheimer disease control subjects and, second, 35 subjects with type 2 diabetes vs. 21 non-type 2 diabetes control subjects) for the presence of islet and brain amyloid. Both type 2 diabetes (35% vs. 18%; P < 0.05) and IFG (46% vs. 24%; P < 0.01) were more prevalent in Alzheimer disease versus non-Alzheimer disease control subjects, so 81% of cases of Alzheimer disease had either type 2 diabetes or IFG. The slope of increase of FPG with age over 10 years was also greater in Alzheimer disease than non-Alzheimer disease control subjects (P < 0.01). Islet amyloid was more frequent (P < 0.05) and extensive (P < 0.05) in patients with Alzheimer disease than in non-Alzheimer disease control subjects. However, diffuse and neuritic plaques were not more common in type 2 diabetes than in control subjects. In cases of type 2 diabetes when they were present, the duration of type 2 diabetes correlated with the density of diffuse (P < 0.001) and neuritic plaques (P < 0.01). In this community cohort from southeast Minnesota, type 2 diabetes and IFG are more common in patients with Alzheimer disease than in control subjects, as is the pathological hallmark of type 2 diabetes, islet amyloid. However, there was no increase in brain plaque formation in cases of type 2 diabetes, although when it was present, it correlated in extent with duration of diabetes. These data support the hypothesis that patients with Alzheimer disease are more vulnerable to type 2 diabetes and the possibility of linkage between the processes responsible for loss of brain cells and β-cells in these diseases.

The mechanism of neurodegeneration in CAG/polyglutamine repeat expansion diseases is unknown but is thought to occur at the protein level. Here, in studies of spinocerebellar ataxia type 3, also known as Machado-Joseph disease (SCA3/MJD), we show that the disease protein ataxin-3 accumulates in ubiquitinated intranuclear inclusions selectively in neurons of affected brain regions. We further provide evidence in vitro for a model of disease in which an expanded polyglutamine-containing fragment recruits full-length protein into insoluble aggregates. Together with recent findings from transgenic models, our results suggest that intranuclear aggregation of the expanded protein is a unifying feature of CAG/polyglutamine diseases and may be initiated or catalyzed by a glutamine-containing fragment of the disease protein.

Spinocerebellar ataxia type 3 (SCA3/MJD) is one of at least eight human neurodegenerative diseases caused by glutamine-repeat expansion. We have recreated glutamine-repeat disease in Drosophila using a segment of the SCA3/MJD protein. Targeted expression of the protein with an expanded polyglutamine repeat led to nuclear inclusion (NI) formation and late-onset cell degeneration. Differential sensitivity to the mutant transgene was observed among different cell types, with neurons being particularly susceptible; NI formation alone was not sufficient for degeneration. The viral antiapoptotic gene P35 mitigated polyglutamine-induced degeneration in vivo. Our results demonstrate that cellular mechanisms of human glutamine-repeat disease are conserved in invertebrates. This fly model will aid in identifying additional factors that modulate neurodegeneration.

Huntington's disease (HD) is a fatal, dominant neurogenetic disorder. HD results from polyglutamine repeat expansion (CAG codon, Q) in exon 1 of HD , conferring a toxic gain of function on the protein huntingtin (htt). Currently, no preventative treatment exists for HD. RNA interference (RNAi) has emerged as a potential therapeutic tool for treating dominant diseases by directly reducing disease gene expression. Here, we show that RNAi directed against mutant human htt reduced htt mRNA and protein expression in cell culture and in HD mouse brain. Importantly, htt gene silencing improved behavioral and neuropathological abnormalities associated with HD. Our data provide support for the further development of RNAi for HD therapy.

To determine the frequency and possible cognitive effect of histological Alzheimer's disease (AD) in autopsied older nondemented individuals. Senile plaques (SPs) and neurofibrillary tangles (NFTs) were assessed quantitatively in 97 cases from 7 Alzheimer's Disease Centers (ADCs). Neuropathological diagnoses of AD (npAD) were also made with four sets of criteria. Adjusted linear mixed models tested differences between participants with and without npAD on the quantitative neuropathology measures and psychometric test scores prior to death. Spearman rank-order correlations between AD lesions and psychometric scores at last assessment were calculated for cases with pathology in particular regions. Washington University Alzheimer's Disease Research Center. Ninety-seven nondemented participants who were age 60 years or older at death (mean = 84 years). About 40% of nondemented individuals met at least some level of criteria for npAD; when strict criteria were used, about 20% of cases had npAD. Substantial overlap of Braak neurofibrillary stages occurred between npAD and no-npAD cases. Although there was no measurable cognitive impairment prior to death for either the no-npAD or npAD groups, cognitive function in nondemented aging appears to be degraded by the presence of NFTs and SPs. Neuropathological processes related to AD in persons without dementia appear to be associated with subtle cognitive dysfunction and may represent a preclinical stage of the illness. By age 80–85 years, many nondemented older adults have substantial AD pathology.