Rationale: There are no reports of the systemic human pathology of the novel swine H1N1 influenza (S-OIV) infection.Objectives: The autopsy findings of 21 Brazilian patients with confirmed S-OIV infection are presented. These patients died in the winter of the southern hemisphere 2009 pandemic, with acute respiratory failure.Methods: Lung tissue was submitted to virologic and bacteriologic analysis with real-time reverse transcriptase polymerase chain reaction and electron microscopy. Expression of toll-like receptor (TLR)-3, IFN-γ, tumor necrosis factor-α, CD8+ T cells and granzyme B+ cells in the lungs was investigated by immunohistochemistry.Measurements and Main Results: Patients were aged from 1 to 68 years (72% between 30 and 59 yr) and 12 were male. Sixteen patients had preexisting medical conditions. Diffuse alveolar damage was present in 20 individuals. In six patients, diffuse alveolar damage was associated with necrotizing bronchiolitis and in five with extensive hemorrhage. There was also a cytopathic effect in the bronchial and alveolar epithelial cells, as well as necrosis, epithelial hyperplasia, and squamous metaplasia of the large airways. There was marked expression of TLR-3 and IFN-γ and a large number of CD8+ T cells and granzyme B+ cells within the lung tissue. Changes in other organs were mainly secondary to multiple organ failure.Conclusions: Autopsies have shown that the main pathological changes associated with S-OIV infection are localized to the lungs, where three distinct histological patterns can be identified. We also show evidence of ongoing pulmonary aberrant immune response. Our results reinforce the usefulness of autopsy in increasing the understanding of the novel human influenza A (H1N1) infection.

Alzheimer's disease (AD) progression follows a specific spreading pattern, emphasizing the need to characterize those brain areas that degenerate first. The brainstem's locus coeruleus (LC) is the first area to develop neurofibrillary changes (neurofibrillary tangles [NFTs]).The methods include unbiased stereological analyses in human brainstems to estimate LC volume and neuronal population in controls and individuals across all AD stages.As the Braak stage increases by 1 unit, the LC volume decreases by 8.4%. Neuronal loss started only midway through AD progression. Age-related changes spare the LC.The long gap between NFT accumulation and neuronal loss suggests that a second trigger may be necessary to induce neuronal death in AD. Imaging studies should determine whether LC volumetry can replicate the stage-wise atrophy observed here and how these changes are specific to AD. LC volumetry may develop into a screening biomarker for selecting high-yield candidates to undergo expensive and less accessible positron emission tomography scans and to monitor AD progression from presymptomatic stages.

Alzheimer’s disease (AD) is characterized by the selective vulnerability of specific neuronal populations, the molecular signatures of which are largely unknown. To identify and characterize selectively vulnerable neuronal populations, we used single-nucleus RNA sequencing to profile the caudal entorhinal cortex and the superior frontal gyrus—brain regions where neurofibrillary inclusions and neuronal loss occur early and late in AD, respectively—from postmortem brains spanning the progression of AD-type tau neurofibrillary pathology. We identified RORB as a marker of selectively vulnerable excitatory neurons in the entorhinal cortex and subsequently validated their depletion and selective susceptibility to neurofibrillary inclusions during disease progression using quantitative neuropathological methods. We also discovered an astrocyte subpopulation, likely representing reactive astrocytes, characterized by decreased expression of genes involved in homeostatic functions. Our characterization of selectively vulnerable neurons in AD paves the way for future mechanistic studies of selective vulnerability and potential therapeutic strategies for enhancing neuronal resilience. Leng et al. uncover the molecular signature of neuronal subpopulations that are selectively vulnerable to tau aggregation and death early in Alzheimer’s disease in the human entorhinal cortex and other brain regions, validating RORB as a marker.

ABSTRACT Alzheimer’s disease (AD) is characterized by the selective vulnerability of specific neuronal populations, the molecular signatures of which are largely unknown. To identify and characterize selectively vulnerable neuronal populations, we used single-nucleus RNA sequencing to profile the caudal entorhinal cortex and the superior frontal gyrus – brain regions where neurofibrillary inclusions and neuronal loss occur early and late in AD, respectively – from postmortem brains spanning the progression of AD-type tau neurofibrillary pathology. We identified RORB as a marker of selectively vulnerable excitatory neurons in the entorhinal cortex, and subsequently validated their depletion and selective susceptibility to neurofibrillary inclusions during disease progression using quantitative neuropathological methods. We also discovered an astrocyte subpopulation, likely representing reactive astrocytes, characterized by decreased expression of genes involved in homeostatic functions. Our characterization of selectively vulnerable neurons in AD paves the way for future mechanistic studies of selective vulnerability and potential therapeutic strategies for enhancing neuronal resilience.

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.

Background 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 (Orx N ) and sleep-promoting melanin-concentrating hormone or MCHergic neurons (MCH N ). These neurons share close anatomical proximity with functional reciprocity. This study investigated LHA Orx N and MCH N 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. Methods Postmortem human brain tissue from donors with AD (across progressive stages) and controls were examined using unbiased stereology. Formalin-fixed, celloidin-embedded hypothalamic sections were stained with Orx-A/MCH, p-tau (CP13), and counterstained with gallocyanin. Orx or MCH-positive neurons with or without CP13 inclusions and gallocyanin-stained neurons were considered for stereology counting. Additionally, we extracted RNA from the LHA using conventional techniques. We used customized Neuropathology and Glia nCounter ® (Nanostring) panels to study gene expression. Wald statistical test was used to compare the groups, and the genes were considered differentially expressed when the p-value was <.05. Results We observed a progressive decline in Orx N alongside a relative preservation of MCH N . Orx N decreased by 58% (p=.03) by Braak stages (BB) 1-2 and further declined to 81% (p=.03) by BB 5-6. Conversely, MCH N demonstrated a non-statistical significant decline (27%, p=.1088) by BB 6. We observed a progressive increase in differentially expressed genes (DEGs), starting with glial profile changes in BB2. While Orx N loss was observed, Orx-related genes showed upregulation in BB 3-4 compared to BB 0-1. GO and KEGG terms related to neuroinflammatory pathways were mainly enriched. Conclusions To date, Orx N loss in the LHA represents the first neuronal population to die preceding the loss of LC neurons. Conversely, MCHN shows resilience to AD p-tau accumulation across Braak stages. The initial loss of Orx N correlates with specific neuroinflammation, glial profile changes, and overexpression of HCRT, possibly due to hyperexcitation following compensation mechanisms. Interventions preventing Orx N loss and inhibiting p-tau accumulation in the LHA could prevent neuronal loss in AD and, perhaps, the progression of the disease.