Abstract NADPH diaphorase (N-d) positive neurons has been examined in many animals. N-d neurodegenerative neurites were detected in some animal models. However, detailed information of N-d positivity and aging related changes was still lack in the spinal cord and medulla oblongata of pigeons. In this study, we evaluated the N-d positivity and aging alterations in the spinal cord and medullary oblongata of the pigeon compared with rat and mouse. In pigeons, N-d neurons were more numerous in the dorsal horn, around the central canal and in the column of Terni in the thoracic and lumbar segments and scattered neurons occurred in the ventral horn of spinal segments. N-d neurons also occurred in the white matter of spinal cord. Morphometrical analysis demonstrated in the lumbosacral, cervical and thoracic regions. Compared with young pigeons, the size of N-d soma was significantly altered in aged pigeons. Meanwhile, the dramatic morphological changes occurred in the lumbar to sacral segments. The most important findings of this study were aging-related N-d positive bodies (ANB) in aged pigeons, mainly in the nucleus cuneatus externus (CuE), occasionally in the nuclei gracilis et cuneatus. ANBs were identified in the gracile nuclei in spinal cord in the aged rats and mice. ANBs were also detected in the CuE spinal nucleus in the aged rats. Immunohistochemistry also showed that the aging changes occurred in the cell types and neuropeptides in aged animals. The results suggested the weak inflammation and neuronal dysfunction in the spinal cord in aged pigeons. Our results suggested that the ANB could be considered as aging marker in the central nervous system.

The aging-related changes of NADPH-diaphorase (NADPH-d) in the spinal cord were studied in aged dogs. At all levels of the spinal cord examined, NADPH-d activities were present in neurons and fibers in the superficial dorsal horn, dorsal commissure and in neurons around the central canal. In addition, the sympathetic autonomic nucleus in the thoracic and rostral lumbar segments exhibited prominent NADPH-d cellular staining whereas the sacral parasympathetic nucleus (SPN) in the sacral segments was not well stained. Interestingly, we found abundant NADPH-d positive enlarged-diameter fibers termed megaloneurite, which characteristically occurred in the aged sacral segments, distributed in the dorsal gray commissure (DGC), lateral collateral pathway (LCP) the lateral fasciculi and the central canal compared with the cervical, thoracic and lumbar segments. The dense, abnormal NADPH-d megaloneurites occurred in extending from dorsal entry zone through lamina I along with the lateral boundary of the dorsal horn to the region of the SPN. These fibers were prominent in the S1-S3 segments but not in adjacent segments L5-L7 and Cx1 or in thoracolumbar segments and cervical segments. Double staining with GFAP, NeuN, CGRP, MAP2 and Iba1, NADPH-d megaloneurite colocalized with vasoactive intestinal peptide. Presumably, the megaloneurites may represent, in part, visceral afferent projections to the SPN and/or DGC. The NADPH-d megaloneurites in the aged sacral spinal cord indicated some anomalous changes in the neurites, which might account for a disturbance in the aging pathway of the autonomic and sensory nerve in the pelvic visceral organs.

NADPH-diaphorase (N-d) activity is commonly used to identify NOS-ergic neurons. In our previous study, N-d positive neuritic dystrophy and spheroid termed aging-related N-d Body is discovered in the lumbosacral spinal cord in the normal aging rats. Histological studies also reveal that N-d positive neurodegenerative changes occur in the gracile nucleus. We re-examined N-d activity in gracile nucleus in aged rat. We found N-d positive neuritic dystrophy and spheroid also occurred in the cuneatus nucleus and spinal trigeminal nucleus. Besides regular coronal section, longitudinal oriented dystrophic neurites were detected in the sagittal and horizontal section in gracile nucleus and dorsal column. We fziurther examined the medullary oblongata with regular classical histology including Golgi staining, immunocytochemistry of NOS and phosphorylated tau protein, neuronal tracing method with wheat germ agglutinin conjugated alexa-fluor-488 through sciatic nerve, and spinal cord transection at thoracic level. Most of N-d positive neuritic dystrophy and spheroid did not showed colocalization with NOS or phosphorylated tau protein. Neuronal tracing and spinal cord transection revealed that N-d dystrophic neurites in gracile nucleus originated from terminal of sensory projection from spinal cord and peripheral somatic input. The results suggested that aging-related N-d dystrophy in the gracile nucleus was unique morphological feature. In conclusion, it was postulated that the N-d dystrophy as a morphological marker of aging degenerative damage in normal aged organisms.

NADPH diaphorase (N-d) is used to a histochemical identification of subgroup of neuronal cells. Beside regular intracellular N-d positivity, membrane-related positivity revealed as a specialized staining pattern in the pigeon brain stem. In the investigation of the nervous system of homing pigeons (Columba livia) with N-d staining, we found a specialized structure, which temporally was termed as N-d tubular glomerular body/structure or as T-J body related to the last name of authors. This N-d positive specialization constituted by tubular components bilaterally located in the medial to the lemniscus spinalis in the medulla oblongata. The tubular components were moderate staining. T-J body was a longitudinal oriented structure of 2400 μm with N-d staining. N-d positive tubular components were twisted and intermingled together. Beside the young adult pigeons, T-J body s were also consistently detected in the aged pigeons. Membrane-related staining were also detected in the other rostral nuclei in the brain stem. With discussion and review of related scientific literatures, T-J body was considered as a new anatomical structure or a new feature of the existent nucleus. In summary, beside regular diffused intracellular distribution, there were other three N-d membrane-related locations: mini-aggregation, patch-aggregation, and arrangement along tubular unit.

In spinal cord, white matter is distinguished from grey matter in that it contains ascending and descending axonal tracts. While grey matter gets concentrated with neuronal cell bodies. Notable cell bodies and sensory modality of cerebral spinal fluid (CSF) in white matter are still elusive in certain segment of the spinal cord. Monkey Spinal cord was examined by NADPH diaphorase (NADPH-d) histochemistry. We found that NADPH-d positive neurons clustered and featured flat plane in mediolateral funiculus in caudal thoracic and rostral lumber spinal cord, especially evident in the horizontal sections. Majority of NADPH-d funicular neurons were relatively large size and moderately- or lightly-stained neurons. In horizontal section, the multipolar processes of the neurons were thicker than that of regular other neurons. The processes oriented laterally or obliquely in the lateral funiculus. Some of neuronal cell bodies and proximal processes attached NADPH-d positive buttons or puncta. The neuronal processes interlaced network medially linked to lateral horn (intermediolateral nucleus, IML) and laterally to subpial region, in which formed subpial plexus with subpial NADPH-d neurons. Subpial plexus appeared to contacting externally with CSF. The subpial plexus patterned like round brackets located in lateromarginal pial surface. Compared with sympathetic IML in rostral thoracic segments and sacral parasympathetic IML, the funicular plexus configurated a specialized neuro-texture in caudal thoracic segments. The dendritic arbor of funicular neuron featured variety geometric plane shapes. The funicular plexus oriented exclusive layered flat-plane organization between lateral horn and subpial region in caudal thoracic and rostral lumber spinal cord. The subpial plexus may work as CSF sensor outside of spinal cord. The cluster of funicular neurons may function as locomotion sensor, besides visceral regulation. Different to periventricular CSF contacting or pericentral canal structures, NADPH-d funicular neurons and subpial plexus that located in the pial surface. With advantage of NADPH-d, we found funicular neurons which termed academically as funicular plexus and specialized localization for subpial structure we termed subpial plexus. The funicular texture was regarded as neuronal bridge between the inter CSF in the central canal and external CSF out of the pial surface.

ABSTRACT The spinal cord is a cylinder structure in the vertebra and thought a simplified with the gray matter and white matter. Rexed lamination for the gray matter and regional sub-division for whiter matter are completely termed to date. Anterior commissure locates between the central canal and the anterior median fissure. However, some experimental data may still confront with new confined anatomical interpretation. By using NADPH diaphorase [N-d] enzyme histology, we found a vertical oriented neuronal pathway between the central canal and the anterior median fissure in the sacral spinal cord of young adult and aged dog. We used a term “supra fissure area” [SFA] to illustrate the region which consisted of the gray commissure and anterior white commissure. The N-d pathway was notably observable in aged animals. The vertical neurites revealed the cerebrospinal fluid [CSF] contacting neurites between the anterior median fissure and the central canal. We further examined the monkey, rat and pigeon in the region for better understanding of the structure and potential function. The neurodegeneration of N-d dystrophy was detected in the [SFA] in the thoracic spinal cord of the aged monkey. N-d positive fibers were detected in anterior fissure of the rat spinal cord. N-d fibrous structures were also detected in the pigeon spinal cord. These results suggested a new pathway of CSF contacting neurons and the neuronal communications about the central canal.