Abstract Individuals with Alzheimer’s Disease (AD) experience circadian rhythm disorder. The circadian rhythm is synchronized by a master clock, the suprachiasmatic nucleus (SCN), which is a tiny hypothalamic nucleus. Little is known about the molecular and pathological changes that occur in the SCN during AD progression. We examined postmortem brains of 12 controls without AD neuropathological changes (Braak stage 0) and 36 subjects at progressive Braak stages (I, II, and VI). To investigate potential AD-specific changes, we measured the neuronal counts of arginine vasopressin (AVP) and vasoactive intestinal peptide (VIP) positive neurons, along with the Braak stages in the SCN. We investigated in adjacent hypothalamic nuclei which are also composed of AVP+ neurons but show more resilience to AD: paraventricular nucleus (PVN) and supraoptic nucleus (SON). To understand the dysregulated proteins associated to AD progression, we performed in-situ proteomics, investigating 57 proteins, including commonly dysregulated in AD, using GeoMx Digital Spatial Profiling (DSP) in the three nuclei (total of 703 area of interests). Neurofibrillary tangles (NFTs) and tau fibrils were found selectively in SCN. We failed to detect NFTs in SON, only a mild dysregulation of p-tau at Braak VI in PVN and SON. Amyloid plaque was absent in the SCN and SON. Additionally, the SCN showed increased glial proteins already at Braak stage I, whereas the level of these proteins sustained in the other nuclei. The SCN is exclusively vulnerable to AD-tau pathology and show immune dysregulation even at Braak I but is protected against amyloid plaque. This finding revealed selectively in amnestic AD, showing more resilience in AD variant. This tau-related molecular dysregulation in the SCN contributes to circadian rhythm disturbances in AD, a phenomenon observed before the onset of cognitive disorder.

Sleep-wake dysfunction is an early and common event in Alzheimer's disease (AD). The lateral hypothalamic area (LHA) regulates the sleep and wake cycle through wake-promoting orexinergic neurons (OrxN) and sleep-promoting melanin-concentrating hormone or MCHergic neurons (MCHN). These neurons share close anatomical proximity with functional reciprocity. This study investigated LHA OrxN and MCHN loss patterns in AD individuals. Understanding the degeneration pattern of these neurons will be instrumental in designing potential therapeutics to slow down the disease progression and remediate the sleep-wake dysfunction in AD.

0. ABSTRACT Amyloid beta (Aβ) is thought to play a critical role in the pathogenesis of Alzheimer’s disease (AD). Prion-like Aβ polymorphs, or “strains”, can have varying pathogenicity and may underlie the phenotypic heterogeneity of the disease. In order to develop effective AD therapies, it is critical to identify the strains of Aβ that might arise prior to the onset of clinical symptoms and understand how they may change with progressing disease. Down syndrome (DS), as the most common genetic cause of AD, presents promising opportunities to compare such features between early and advanced AD. In this work, we evaluate the neuropathology and Aβ strain profile in the post-mortem brain tissues of 210 DS, AD, and control individuals. We assayed the levels of various Aβ and tau species and used conformation-sensitive fluorescent probes to detect differences in Aβ strains among individuals and populations. We found that these cohorts have some common but also some distinct strains from one another, with the most heterogeneous populations of Aβ emerging in subjects with high levels of AD pathology. The emergence of distinct strains in DS at these later stages of disease suggests that the confluence of aging, pathology, and other DS-linked factors may favor conditions that generate strains that are unique from sAD.