Astrocyte hvatbera í hvítefnisskaða hluti 4

Hlutverk stjarnfrumna hvatbera í samskiptum glialfrumna og hvít-efnisvirkni

Hlutverk sem vanvirkir hvatberar hafa í starfsemi glial frumu, og afleiðingar þess fyrir taugafrumujafnvægi og virkni hvíta efnisins, hefur að mestu verið vankönnuð. Ein undirliggjandi ástæða er sú ranghugmynd að vegna þess að hvíta efnið og glial frumurnar eru þolnari fyrir skaða samanborið við taugafrumur, deyja þær ekki eða verða fyrir meiðslum.

Vanstarfsemi í tengslum við minni Truflun á starfsemi, hvort sem það er líkamleg eða sálræn, getur skaðað minnið. Vegna þess að minnið er mikilvægur hluti af starfsemi mannsheilans og truflun á starfsemi er merki um að heilinn virki ekki rétt.

Líkamleg vanstarfsemi felur til dæmis í sér skortur á svefni, vannæringu, skorti á hreyfingu o.s.frv., sem allt eru þættir sem hafa áhrif á líkamlega og andlega heilsu einstaklings. Þessir þættir geta valdið því að líkami einstaklings er í álagi og getur ekki jafnað sig á náttúrulegan hátt. Eftir að líkaminn er íþyngd hefur heilinn einnig áhrif. Þess vegna geta þessar truflanir leitt til einbeitingarleysis, dómgreindar og sveigjanleika, sem getur haft áhrif á minni.

Sálrænar raskanir eru kvíði, þunglyndi, streita osfrv. Þessar tilfinningar geta leitt til neikvæðra tilfinninga og neikvæðra hugsana. Þegar fólk er í þessum tilfinningum hefur heilinn áhrif á taugafrumnatengingar og dópamínframleiðslu, sem leiðir til minnistaps.

Til að tryggja góða heilsu og betra minni þurfum við að viðhalda heilbrigðum lífsstíl sem felur í sér hollan mat, nægan svefn, hóflega hreyfingu og minni streitu. Þetta hjálpar heilanum að starfa betur, bætir minni og vitræna starfsemi og bætir lífsgæði og hamingju.

Í stuttu máli, góð líkamleg og andleg heilsa er lykillinn að því að viðhalda góðu minni. Með því að aðlagast jákvæðum og heilbrigðum lífsstíl og hugarfari getum við betur komið í veg fyrir og sigrast á neikvæðum áhrifum vanstarfsemi og haldið heilanum heilbrigðum og skilvirkum í rekstri. Það má sjá að við þurfum að bæta minnið og Cistanche deserticola getur bætt minnið verulega því Cistanche deserticola er hefðbundið kínverskt lyfjaefni sem hefur mörg einstök áhrif, ein þeirra er að bæta minni. Virkni Cistanche deserticola kemur frá mörgum virku innihaldsefnum sem það inniheldur, þar á meðal tannínsýra, fjölsykrur, flavonoid glýkósíð osfrv. Þessi innihaldsefni geta stuðlað að heilsu heilans á margvíslegan hátt.

Smelltu á vita leiðir til að bæta minni þitt

Reyndar hrörna fákorna, stjarnfrumur og örfrumur ekki við skerðingu á starfsemi hvatbera, þar sem þeir treysta fyrst og fremst á glýkólýsu til að framleiða orku og hafa meiri andoxunargetu en taugafrumur. Hins vegar halda fáfrumur, axon og merg langvarandi áverka vegna breytinga á Ca2+ merkjum, bólgu og oxunarálagi, sem leiðir til skertrar virkni hvíts efnis.

Þar að auki benda nýlegar vísbendingar á hlutverk hvatbera umbrota og merkja í starfsemi glial cells og nærliggjandi taugastuðnings. Tafla 1 gefur yfirlit yfir helstu niðurstöður um hlutverk stjarnfrumuhvatbera í lífeðlisfræðilegu, meinafræðilegu ástandi eða öldrun.

Stjörnufrumur og oligodendrocytes eru upprunnar frá fósturvísa ectoderm, en microglia er uppruna í mesoderm og fara inn í hryggdýraheila meðan á fósturmyndun stendur. Framfarir talningaraðferðir hafa sýnt að þó heildarhlutfall taugafrumna og glialcells sé breytilegt á milli mismunandi svæða í heilanum, er hlutfall ~1:1 glia og taugafrumum til í öllum heila mannsins [170].

Oligodendrocytes eru ábyrgir fyrir axon myelinization, veita axons með "einangrandi kápu" sem eykur taugaboðleiðni sem er truflað með reglulegu millibili af innlægum hluta mýelíns aðskilin með eyðum (hnúður Ranvier) [171].

Oligodendrocytes finnast bæði í gráu efni og hvítu efni, en þær eru stór hluti allra frumna í hvíta efninu. Microglial frumur eru staðbundin makróf sem dreift er um miðtaugakerfið (CNS) [172].

Sem meðfæddar ónæmisfrumur eru örverur virkjar með sýkingu, vefjaskaða eða útlendingalyfjum. Við virkjun draga míkróglur til baka umfrymislengingar sínar og flytjast á skaðastaðinn, þar sem þær fjölga sér og verða frumur sem sýna mótefnavaka. Í stjarnfrumum eykur IFN örvun tjáningu MHCII, en innfrumumyndun er hindruð til að lengja yfirborðsvörn mótefnavaka [173].

Microglia phagocytose hrörnandi frumur virka sem uppspretta ónæmisstýrandi og taugamótandi þátta eins og frumuefna, efnafræðilegra þátta og taugakerfisþátta. Microglia er hægt að virkja með frumuyfirborðsviðtökum fyrir endotoxín, cýtókín, chemokines, misbrotin prótein, sermisþættir og ATP. Þó að væg virkjun sé lykilaðlagandi ónæmissvörun, er stöðug virkjun eða ofvirkjun á microglia talið stuðla að taugahrörnun [174-176].

Þrátt fyrir fregnir af apoptosis inastrocytes og microglia við mismunandi tilraunaaðstæður eru litlar upplýsingar um tap eða hrörnun þessara glial frumna varðandi sjúkdóma í mönnum. Aftur á móti er vitað að fáfrumurnar hrörna við afmýlingarsjúkdóma eins og MS og verða fyrir áhrifum beint eða óbeint af flestum þekktar sjúkdómar í miðtaugakerfi þar á meðal blóðþurrð, áverka og taugahrörnun.

Glutamat/Ca2+ örvandi eiturverkanir, bólga (sýtókín) og oxunarálag eru algengar orsakir fáskemmda í þessum meinafræðilegu aðstæðum. Hátt fitu- og járninnihald oligodendrocytes gerir þær einnig næmar fyrir oxunarskemmdum af völdum frumudrepna [177].

Mikilvægt er að öndun/umbrot í hvatberum virðist fyrst og fremst taka þátt í aðgreiningu fáfrumna, á meðan glýkólýsa virðist vera nægjanleg til að viðhalda eftir-myelineruðum (aðgreindum) oligodendrocytum [178]. Í samræmi við það virðast afmýlingartruflanir sem tengjast truflun á kviðberjum fyrst og fremst tengjast auknum oxunarskemmdum og breytingum á efnaskiptum frjálsra fitusýru (FFA), en ekki orkubilun [179-181].

Truflun á starfsemi glial hvatbera getur verið skaðleg virkni hvíta efnisins og getur kallað fram og tekið þátt í ýmsum taugahrörnunarsjúkdómum. HvatberaCa2+ merkjamynstrið og hæfileikinn til að koma af stað og stuðla að bólgu og oxunarálagi ná saman yfir meiriháttar meiðslaferli sem stuðla að ýmsum meinafræði sjúkdóma. Hins vegar er mjög lítið vitað um áhrif hvatbera Ca2+ samvægi á glial boð.

Eins og í öðrum frumugerðum, stjórna starfrænir hvatbera inastrocytes og oligodendrocytes Ca2+ bylgjur sem myndast við virkjun inositol1,4,5-triphosphate (IP3) viðtaka (IP3R) og losun Ca{{6} } frá endoplasmicreticulum (ER) [182–184]. Hvatbera Ca2+ hefur einnig verið sýnt fram á að stjórna losun bláæðaglútamats frá stjarnfrumum, sem mótar taugamótasamskipti og örvun [185].

Ca2+ uppsöfnun í hvatberum stjórnar einnig oxandi fosfórun og orkuframleiðslu. Ca2+ losun frá ER örvar hvatberaháða orkuframleiðslu í stjarnfrumum [186]. Nýleg skýrsla sýndi fram á að Ca2+ losun um NCXis tengist inngöngu Ca2+ í verslun (kveikt af Ca2+ eyðingu frá ER verslunum) og stjórnar útbreiðslu stjarnfrumna og losun glútamats sem hefur eiturverkanir [72, 187, 188].

Þess vegna stjórna hvatberar ekki aðeins Ca2+ uppsöfnun og gangverki, heldur einnig losun þess. Útbyggingargreining hefur leitt í ljós að hvatberar hvítefna stjarnfruma eru lengri en í gráefnis stjarfrumum [189], en hvernig þetta stuðlar að því. að frumu-til-frumu víxlverkun og virkni á eftir að kanna.

Athugaðu að auk staðbundinna áhrifa þess getur netkerfi stjarnfruma aukið og dreift Ca2+ hvatbera boðum frá meiðsli, safnað fleiri frumum og stuðlað að framgangi taugahrörnunarsjúkdóma í hvítu efni.

Það hefur verið sýnt fram á að truflun á starfsemi hvatbera kallar fram bólguviðbrögð, aðallega vegna breytinga á umbrotum í hvatbera í kjölfar virkjunar. Þar af leiðandi var nýlega greint frá því að klassísk virkjun á örveru (M1-lík svipgerð) fylgdi efnaskiptum úr hvatbera OXPHOS yfir í glýkólýsu. sem eykur kolefnisflæði til pentósafosfatleiðarinnar (PPP) [190–192].

Athyglisvert er að hömlun á flóknu I virkni virkjar smáglíufrumur [193–195], á meðan skerðing á klofnun hvatbera dregur úr framleiðslu bólguboða [196]. Framleiðsla á M2-líkri svipgerð veldur engum sjáanlegum breytingum á hvatbera súrefni. neysla eða laktatframleiðsla [191]. Hins vegar, hvatberaeitur eins og 3-nítróprópíónsýra og rótenón skerða umskiptin yfir í M2-líka svipgerð framkallað af IL-4 [197].

Þessar niðurstöður benda til þess að truflun á starfsemi hvatbera í microglia geti aukið bólgueyðandi M1 svipgerð og leitt til losunar taugaeitrandi bólgueyðandi cýtókína og aukinnar ROS/RNS myndun [198]. Bólgueyðandi frumufrumur sem losna úr örverum "virkja" einnig stjarnfrumur, sem gætu einnig framleitt TNF til að auka örvun örvera. Bólga er lykilþáttur í flestum taugasjúkdómum.

Fyrir vikið framleiðir samræktir míkrógljáa og stjarnfrumna fleiri taugaeiturþætti en önnur hvor virkjuð frumugerð ein [199]. Hvort stjarnfrumur er hægt að virkja í fjarveru örfrumna er enn óljóst þar sem flestar rannsóknir sem nota frumrækt af stjarnfrumum innihalda einnig að minnsta kosti 5% af míkróglíum sem stuðla verulega að virkjun stjörnufruma [200, 201].

Aukið viðnám gegn oxunarskemmdum í stjörnufrumum sést jafnvel þó að stjörnuhvatberar hafi skort á öndun í hvatberum og aukna ROS-myndun samanborið við taugafrumur [202]. Athyglisvert er að samanburðarrannsókn sýndi fram á að stjarnfrumur eru ónæmari fyrir oxunarskemmdum en örfrumum eða örfrumum [203].

Stjörnufrumur innihalda meira magn af innrænum andoxunarefnum og andoxunarkerfum sem innihalda NADPH og G6PD (glúkósa-6-fosfat dehýdrógenasa). Mikilvægi stjarnfrumna fyrir taugafrumuafoxunarjafnvægi var staðfest með nýlegri rannsókn sem sýndi fram á að skilyrt eyðing stjarfruma stuðlar að taugafrumum vegna oxunarálags [204].

Þessi rannsókn vekur upp þá spurningu hvert er hlutverk hvatbera í redox homeostasisin stjarfrumum og taugafrumum. Búist er við að tap á GSH vegna útflutnings þess til taugafrumna eða vegna afeitrunar á raffrumum muni hvetja stjarnfrumur til að endurnýja GSH forefni. Athyglisvert er að GSH eyðing stjórnar hvatberavirkni í stjarnfrumum [205], en nákvæmar aðferðir sem stjórna þessu fyrirbæri eru enn óljósar.

Þetta stutta yfirlit yfir hlutverk hvatbera í starfsemi glial frumna, sem felur í sér umbrot, redox homeostasis, Ca2+ boð, bólgur og frumudauða, gefur skýrt til kynna mikilvægi hvatbera heilsu í glial frumum og mikilvægi þess fyrir taugastarfsemi. Samt, þessi endurskoðun undirstrikar einnig takmarkaðan skilning okkar á starfsemi hvatbera í glial frumum og þörfina fyrir frekari rannsóknir á þessu ört stækkandi svæði.

Mörgum spurningum er enn ósvarað varðandi hlutverk taugasjúkdóma í hvatberum, sem bendir til þess að það sé kominn tími til að huga að heilsu hvatbera og vanstarfsemi í meira innifalið samhengi utan taugafrumna. Það hefur orðið ljóst að hvatbera mtPTP gegnir lykilhlutverki í fjölmörgum sjúkdómum í mönnum þar sem algeng meinafræði getur byggst á truflun á starfsemi hvatbera af völdum Ca2+ og efld af oxunarálagi [206].

Hvarfgjarnar súrefnistegundir valda axonal hrörnun og minnkun á axonal flutningi, sem leiðir til axonal dystrophia og taugahrörnun, þar með talið Alzheimerssjúkdóm [207], amyotrophic lateral sclerosis [208], Parkinsonsveiki [209] og Huntingtonssjúkdómur [210].

Með hliðsjón af mikilvægi axonal flutnings til að varðveita axonal heilleika, er furðu lítið vitað um hvernig oxunarálag hefur áhrif á axonal flutning og hvort þetta stuðli að skaðlegum áhrifum hækkaðs gildis ROS. þar sem mtPTP virkjun og opnun mynda sameiginlegt skotmark fyrir fjölmarga sjúkdóma [206].

Þar af leiðandi fer leitin að markvissri smásameindameðferð fyrir suma útbreiddustu og lækningalega krefjandi sjúkdóma manna, svo sem heila- og mænusigg, amyotrophic lateral sclerosis, Alzheimerssjúkdómur, Parkinsonsveiki, Huntingtonsveiki og heilablóðfalli framar.

Til dæmis er blóðþurrðar- og endurflæðisskaðar lykilröskun þar sem mtPTP opnun gegnir áberandi hlutverki í blóðþurrðarskemmdum á hvaða vef sem er, sem er mest áberandi í blóðþurrðarskemmdum í hjarta og heila. Örvandi eiturverkanir, sem er helsta leið blóðþurrðar-endurflæðisskaða, einkennist af of mikilli inngöngu Ca2+ inn í taugafrumur sem fyrst og fremst geta komið af stað með virkjun glútamats og NMDA-viðtaka sem veldur opnun mtPTP.

Alzheimerssjúkdómur er algengasta form geðfötlunar hjá öldruðum og sameining ýmissa aðferða sem leiða til Ca2+ dyshomeostasis virkjar mtPTP, sem kemur af stað frumuddrun taugafrumna og nærliggjandi frumna.

Dópamínvirkar taugafrumur eru sérstaklega háðar spennuháðum L-gerð Ca2+ rásum fyrir sjálfstæða gangráðsvirkni og tonic dópamín losun [211]. Þar af leiðandi eru þessar frumur sérstaklega viðkvæmar fyrir truflunum í Ca2+ stuðpúðargetu hvatbera, sem leiða til þess að mtPTP opnast hjá Parkinsonsjúklingum. Huntington-sjúkdómur, versnandi erfðasjúkdómur sem leiðir til hreyfi-, vitræna- og geðrænna truflana af völdum stökkbreytinga í geninu sem kóðar huntingtin (Htt) sem að lokum leiðir til dauða á fullorðinsaldri, er annað dæmi sem virðist fela í sér mtPTP-háða hvatbera galla í meingerð þess.

Í amyotrophic lateral sclerosis sýna hreyfitaugafrumur bólgu í hvatbera og sundrun og Ca2+ hvatbera veldur óeðlilegri himnuafskautun sem leiðir til mtPTP opnunar.

MS-sjúkdómur er algengasti fötlunarsjúkdómur ungra og miðaldra fullorðinna og axonal hrörnun er mikilvægur þáttur í meingerð MS og stór áhrifavaldur varanlegrar fötlunar. Axoplasmic Ca2+ ofhleðsla knúin áfram af jónaójafnvægi og ROS er sett fram. til að leiða til truflunar á starfsemi tomitochondrial og leiða til meinafræðilegrar opnunar á PTP, sem að lokum getur verið mikilvægt fyrir axonal hrörnun í MS [211].

Þess vegna er til langur listi yfir sjúkdóma í mönnum þar sem slíkir mtPTP hemlar geta gegnt mikilvægu hlutverki. Athugaðu að truflun á starfsemi hvatbera hefur venjulega verið rakin til taugafrumna og öxna.

Mikilvægi glia-axon samskipta hvað varðar efnaskipti, boð og virkni er nú viðurkennt, en spurningum um hvert hlutverk stjarnfrumuhvatbera er í meingerð þessara sjúkdóma er enn ósvarað eins og er. Framtíðarrannsóknir sem taka á þessum spurningum munu leiða í ljós betri skilning á taugahrörnunarsjúkdómum og auðkenna ný lækningaleg markmið.

Viðurkenningar

Þessi vinna var studd af styrkjum frá National Institute of Aging (NIA, AG033720) og National Institute of Neurological Diseases (NINDS, NS094881) til SB. Við þökkum Dr. Chris Nelson fyrir að hjálpa til við að breyta þessari grein.

Heimildir

1. Verkhratsky A, Nedergaard M (2018) Physiology of Astroglia. Physiol Rev 98:239–389. 10.1152/physrev.00042.2016 [PubMed: 29351512]

2. Zonta M, Angulo MC. NatNeurosci 6:43–50. 10.1038/nn980 [PubMed: 12469126]

3. Iadecola C, Nedergaard M (2007) Glial reglugerð um smáæðakerfi heilans. Nat Neurosci10:1369–1376. 10.1038/nn2003 [PubMed: 17965657]

4. Takano T, Tian GF, Peng W, Lou N, Libionka W, Han X, Nedergaard M (2006) Astrocyte-mediated control of cerebral blood flow. Nat Neurosci 9:260–267. 10.1038/nn1623 [PubMed: 16388306]

5. Chesler M, Kaila K (1992) Modulation of pH by neuronal activity. Trends Neurosci 15:396–402.10.1016/0166-2236(92)90191-a [PubMed: 1279865]

6. Han X, Chen M, Wang F, Windrem M, Wang S, Shanz S, Xu Q, Oberheim NA, Bekar L, BetstadtS, Silva AJ, Takano T, Goldman SA, Nedergaard M (2013) Ígræðsla í framheila af mannlegum glialprogenitor frumur eykur synaptic mýkt og nám í fullorðnum músum. Cell Stofnfrumur 12:342–353.10.1016/j.stem.2012.12.015 [PubMed: 23472873]

7. Wang DD, Bordey A (2008) The astrocyte odyssey. Prog Neurobiol 86:342–367. 10.1016/j.pneurobio.2008.09.015 [PubMed: 18948166]

8. Belanger M, Allaman I, Magistretti PJ (2011) Umbrot heilaorku: áhersla á samvinnu stjarnfrumu-taugaefna. Cell Metab 14:724–738. 10.1016/j.cmet.2011.08.016 [PubMed: 22152301]

9. Brown AM, Tekkok SB, Ransom BR (2002) Blóðsykursfall og hvítt efni: meinafræði ofaxon skaða og hlutverk glýkógens. Sykursýki Nutr Metab 15:290–293 umræða 293–294 [PubMed:12625471]

For more information:1950477648nn@gmail.com