Συζήτηση μεταξύ νευρώνων και νευρογλοιακών κυττάρων σε οξειδωτικό τραυματισμό και νευροπροστασία Μέρος 4

Η διαφορική αντιοξειδωτική απόκριση των νευρώνων και των αστροκυττάρων προκύπτει από την προνομιακή αστροκυτταρική έκφραση του Nrf2, ενός μεταγραφικού παράγοντα ευαίσθητου στην οξειδοαναγωγή.

Τα αστροκύτταρα είναι τα πιο κοινά μη νευρικά κύτταρα στο ανθρώπινο κεντρικό νευρικό σύστημα. Έχουν διαφορετικές λειτουργίες, που σχετίζονται κυρίως με την παροχή ενέργειας των νευρικών κυττάρων και τη διατήρηση της ισορροπίας του νευρικού περιβάλλοντος. Αυτά τα κύτταρα παίζουν σημαντικό ρόλο στην έναρξη πολλών νευρολογικών παθήσεων, όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ, η νόσος του Πάρκινσον και η σκλήρυνση κατά πλάκας, καθώς και στη φάση αποκατάστασης μετά από νευρική βλάβη. Ωστόσο, ένας άλλος σημαντικός ρόλος που παίζουν τα αστροκύτταρα είναι ο κρίσιμος ρόλος τους στη διατήρηση της μνήμης.

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα αστροκύτταρα ασκούν μεγαλύτερη επιρροή από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως, παίζοντας σημαντικό ρόλο στη μνήμη, τη μάθηση και τη νευροπλαστικότητα. Κατά τη διάρκεια της μαθησιακής διαδικασίας, η επικοινωνία μεταξύ των νευρώνων ενισχύεται και τα αστροκύτταρα απελευθερώνουν έναν χημικό αγγελιοφόρο που ονομάζεται νευρωνική σεροτονίνη, η οποία μπορεί να ενισχύσει την επικοινωνία μεταξύ των νευρώνων, ενισχύοντας έτσι τη μνήμη και τις μαθησιακές ικανότητες. Επιπλέον, τα αστροκύτταρα προστατεύουν επίσης την υγεία των νευρώνων καταπίνοντας τα απόβλητα και τα νεκρά κύτταρα που παράγονται γύρω τους, ενισχύοντας έτσι τη συνολική ζωτικότητα και λειτουργία του εγκεφάλου.

Εκτός από τα οφέλη μάθησης και μνήμης, τα αστροκύτταρα έχουν και άλλα οφέλη. Για παράδειγμα, μπορεί να διατηρούν τον εγκέφαλο υγιή, αποφεύγοντας έτσι την εμφάνιση ασθενειών όπως η νόσος του Πάρκινσον και η νόσος του Αλτσχάιμερ. Επιπλέον, μπορούν να ενισχύσουν τη λειτουργία του ανθρώπινου ανοσοποιητικού συστήματος, βοηθώντας έτσι τον οργανισμό να καταπολεμήσει πιο αποτελεσματικά τις ασθένειες και τις φλεγμονώδεις αντιδράσεις.

Συμπερασματικά, τα αστροκύτταρα διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στη διατήρηση της υγείας του εγκεφάλου και των ικανοτήτων μνήμης. Όχι μόνο αυτό, αυτά τα μαγικά κύτταρα έχουν πολλά πιθανά οφέλη που αξίζει να μελετηθούν περαιτέρω. Αυτό καταδεικνύει τη σημασία τους και, ως εκ τούτου, η διατήρηση των αστροκυττάρων στον εγκέφαλο υγιή και ενεργά είναι ζωτικής σημασίας για τη μακροπρόθεσμη υγεία μας. Μπορεί να φανεί ότι πρέπει να βελτιώσουμε τη μνήμη και το Cistanche deserticola μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη μνήμη, επειδή το Cistanche deserticola είναι ένα παραδοσιακό κινέζικο φαρμακευτικό υλικό που έχει πολλά μοναδικά αποτελέσματα, ένα από τα οποία είναι η βελτίωση της μνήμης. Η αποτελεσματικότητα του Cistanche deserticola προέρχεται από τα πολλαπλά ενεργά συστατικά που περιέχει, όπως ταννικό οξύ, πολυσακχαρίτες, φλαβονοειδή γλυκοσίδες κ.λπ. Αυτά τα συστατικά μπορούν να προάγουν την υγεία του εγκεφάλου μέσω ποικίλων οδών.

Κάντε κλικ στο Μάθετε 10 τρόπους για να βελτιώσετε τη μνήμη

Το Nrf2-ARE είναι μια κρίσιμη οδός για τη ρύθμιση του αντιοξειδωτικού αμυντικού μηχανισμού επειδή ρυθμίζει την έκφραση των αποτοξινωτικών ενζύμων φάσης ΙΙ και των αντιοξειδωτικών γονιδίων [127].

Η υψηλότερη ευαισθησία των νευρώνων στο ROS οφείλεται στη συνεχή αποσταθεροποίηση και αποικοδόμηση του αντιοξειδωτικού μεταγραφικού ενεργοποιητή Nrf2, ο οποίος ρυθμίζει το σύστημα GSH, το σύστημα θειορεδοξίνης και το SOD [128,129].

Το Nrf2 είναι πιο σταθερό στα αστροκύτταρα. Έτσι, απορρίπτουν τα ROS στο νευρικό σύστημα. Η επαγωγή Nrf2 της γλουταμινικής κυστεϊνολιγάσης (GCL) αυξάνει τη σύνθεση της GSH στα αστροκύτταρα και οι πρόδρομες ουσίες της GSH εξάγονται στη συνέχεια στο εξωκυτταρικό μέσο [130].

Επιπλέον, το Nrf2-προκάλεσε σύνθεση GSH στην αστροκυττάρωση που χρησιμοποιείται για την αναπλήρωση της νευρωνικής GSH μέσω της σαΐτας αστροκυττάρου-νευρώνα. Τα επαγόμενα από Nrf2-μόρια, όπως τα ένζυμα που σχετίζονται με την GSH και οι μεταλλοθειονεΐνες, εκφράζονται περισσότερο στα αστροκύτταρα παρά στους νευρώνες, υποδεικνύοντας ότι η ενεργοποίηση του Nrf2 στα αστροκύτταρα προστατεύει τους νευρώνες από το οξειδωτικό στρες [131,132].

Τα μικρογλοία παρουσιάζουν έναν τοπογραφικό φαινότυπο μέσω δυναμικής διασταύρωσης μεταξύ μικρογλοίας και νευρώνων στον υγιή εγκέφαλο [133]. Τα μικρογλοία Μ1 προάγουν τη φλεγμονή παράγοντας προφλεγμονώδεις κυτοκίνες και επάγοντας δραστηριότητα συνθάσης ΝΟ.

Τα μικρογλοία Μ2 ρυθμίζουν την ανοσοποιητική λειτουργία και προάγουν την επιδιόρθωση εκκρίνοντας αντιφλεγμονώδεις κυτοκίνες [134,135].

Η λειτουργία των ρυθμιστών οξειδοαναγωγής στη μικρογλοία είναι ασαφής, αλλά πολλές αντιοξειδωτικές πρωτεΐνες συνδέονται με τη φλεγμονή μέσω της λειτουργικής μικρογλοίας. Στη διασταύρωση μεταξύ μικρογλοίας και νευρώνων που περιγράφεται στο Σχήμα 3, η έκφραση των κλασικών αντιοξειδωτικών πρωτεϊνών ελέγχεται από το Nrf2 στη μικρογλοία [6]. Η ανεπάρκεια Nrf2 επιδεινώνει τη γνωστική εξασθένηση και την αντιδραστική μικρογλοίωση κατά τη θεραπεία με LPS in vivo [136].

Η οξυγενάση της αίμης-1 (HO-1), ένα αντιοξειδωτικό ένζυμο που ρυθμίζεται προς τα πάνω από το Nrf2, αναστέλλει την ενεργοποίηση του NOX2 κατά τη διέγερση με LPS [137]. Το HO-1, το οποίο μπορεί να διευκολύνει την εξασθένηση της σηματοδότησης TLR4 μέσω της αναστολής NOX, είναι υπεύθυνο για τη μετατροπή της αίμης σε biliverdin και μονοξείδιο του άνθρακα και λειτουργεί ως αντιοξειδωτικό ένζυμο [138]. Η υπερέκφραση του HO-1 στα μικρογλοία μείωσε τη συσσώρευση νευροτοξικού σιδήρου σε ηλικιωμένα ποντίκια [139].

Η γενετική διαγραφή των ειδικών για μικρογλοία πρωτεϊνών και η μηχανιστική διακοπή της νευρωνικής δραστηριότητας από τον χειρισμό της μικρογλοίας έδειξε ότι η μικρογλοία ρυθμίζει τη νευρωνική δραστηριότητα. Η φρακταλκίνη (FKN) εκφράζεται κυρίως στο ΚΝΣ και εντοπίζεται σε νευρωνικά κύτταρα.

Ο υποδοχέας FKN (CX3CR1) εκφράζεται αποκλειστικά σε μικρογλοία και νευρώνες και είναι ένας ενδιαφέρον άξονας σηματοδότησης για την επικοινωνία μεταξύ μικρογλοίας και νευρώνων [69,140]. Μια ανεπάρκεια CX3CR1 συνδέθηκε με τη διαταραχή της νευρογένεσης και της νευρικής συνδεσιμότητας [141].

Η DAP12 είναι μια άλλη πρωτεΐνη ειδική για μικρογλοία που εμφανίζεται ως αποτέλεσμα αλλαγών στην ατύναψη της περιεκτικότητας σε υποδοχείς γλουταμικού μέσω του μικρογλοιακού BDNF [142]. Στη νευροδιαβίβαση με χειραγώγηση ειδική για μικρογλοία, τα ρυθμιζόμενα με μικρογλοία μέσα ενίσχυσαν τα διεγερτικά μετασυναπτικά δυναμικά και τα ρεύματα σε καλλιέργειες διαχωρισμένων κυττάρων [143].

Η αναστολή της μικρογλοιακής ενεργοποίησης από τη μινοκυκλίνη μείωσε τον θάνατο των νευρωνικών κυττάρων και τις αυθόρμητες επαναλαμβανόμενες κρίσεις στο μοντέλο ratlithium-pilocarpine [144].

6. Συμπεράσματα

Οι νευρώνες, οι οποίοι έχουν υψηλές ενεργειακές απαιτήσεις, εμπλέκονται σε μεταβολικές και οξειδοαναγωγικές συνομιλίες με τα γύρω κύτταρα για τη φυσιολογική λειτουργία του εγκεφάλου. Η γλοία παίζει ουσιαστικό ρόλο στις οξειδοαναγωγικές και μεταβολικές ανάγκες των νευρώνων για νευροδιαβίβαση και επιβίωση.

Αρκετές προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει τις μοριακές και κυτταρικές πτυχές αυτής της σύζευξης νευρογλοίας και νευρώνων και έχουν χρησιμοποιήσει αντιοξειδωτικές θεραπείες για να επιβραδύνουν την εξέλιξη του νευροεκφυλισμού [139,145-147].

Εξετάσαμε οξειδωτικά και αντιοξειδωτικά συστήματα σε ενεργοποιημένη λόγω παρακρινικής οξειδοαναγωγικής σηματοδότησης και τον κρίσιμο ρόλο της διασταύρωσης νευρώνων-γλοίας έναντι του οξειδωτικού στρες στο ΚΝΣ, όπου ο εξωκυτταρικός χώρος και η απόσταση από τα γειτονικά κύτταρα ή τις κυτταρικές δομές είναι εξαιρετικά περιορισμένες.

Τα νευρογλοιακά κύτταρα παρουσιάζουν μορφολογικές και μοριακές αλλοιώσεις στην απόκριση σε οξειδωτική βλάβη και ρυθμίζουν τις νευρωνικές δραστηριότητες κάτω από αυτές τις συνθήκες. Αυτή η επικοινωνία νευρώνων-γλοίας παίζει κρίσιμο ρόλο στις οξειδωτικές καταστάσεις καθυστερώντας τον νευροεκφυλισμό και την ανώμαλη νευρογένεση μέσω μηχανισμών εξισορρόπησης οξειδοαναγωγής.

Συνεισφορές συγγραφέα:

Όλοι οι συγγραφείς συνέβαλαν ουσιαστικά. Η KHL σχεδίασε και συνέταξε το χειρόγραφο. Ο MC βοήθησε στη σύνταξη του χειρογράφου και στην προετοιμασία των μορφών. Ο BHLovers είδε ολόκληρο το έργο και ετοίμασε το προσχέδιο του χειρογράφου. Όλοι οι συγγραφείς έχουν διαβάσει και έχουν συμφωνήσει με τη δημοσιευμένη έκδοση του χειρογράφου.

Χρηματοδότηση:

Αυτή η εργασία υποστηρίχθηκε από το Πρόγραμμα Βασικής Έρευνας Επιστημών μέσω της επιχορήγησης του Εθνικού Ιδρύματος Ερευνών της Κορέας (NRF) που χρηματοδοτείται από την κυβέρνηση της Κορέας (MSIT) (NRF-2016R1D1A3B2008194,NRF-2020R1A2C3008481).

βιβλιογραφικές αναφορές

1. Jiang, Τ.; Sun, Q.; Chen, S. Οξειδωτικό στρες: Μια κύρια παθογένεση και πιθανός θεραπευτικός στόχος αντιοξειδωτικών παραγόντων στη νόσο του Πάρκινσον και στη νόσο του Αλτσχάιμερ. Επαιτώ. Neurobiol. 2016, 147, 1–19. [CrossRef]

2. Lee, KH; Cha, Μ.; Lee, BH Νευροπροστατευτική δράση των αντιοξειδωτικών στον εγκέφαλο. Int. J. ΜοΙ. Sci. 2020, 21, 7152. [CrossRef]

3. Lee, BH Neuroprotection: Διάσωση από νευρωνικό θάνατο στον εγκέφαλο. Int. J. ΜοΙ. Sci. 2021, 22, 5525. [CrossRef] [PubMed]

4. Tanioka, Μ.; Park, WK; Park, J.; Lee, JE; Το γαλάκτωμα Lee, BH Lipid βελτιώνει τη λειτουργική αποκατάσταση σε ένα ζωικό μοντέλο εγκεφαλικού επεισοδίου. J. ΜοΙ. Sci. 2020, 21, 7373. [CrossRef] [PubMed]

5. Chen, Υ.; Qin, C.; Huang, J.; Tang, Χ.; Liu, C.; Huang, Κ.; Xu, J.; Guo, G.; Tong, Α.; Zhou, L. Ο ρόλος των αστροκυττάρων στην οξειδωτική καταπόνηση του κεντρικού νευρικού συστήματος: Μια μικτή ευλογία. Cell Prolif. 2020, 53, e12781. [CrossRef]

6. Simpson, DSA; Oliver, PL ROS Generation in microglia: Κατανόηση του οξειδωτικού στρες και της φλεγμονής στη νευροεκφυλιστική νόσο. Antioxidants 2020, 9, 743. [CrossRef]

7. Li, J.; Wuliji, Ο.; Li, W.; Jiang, Z.-G.; Ghanbari, HA Οξειδωτικό στρες και νευροεκφυλιστικές διαταραχές. Int. J. ΜοΙ. Sci. 2013, 14,24438–24475. [CrossRef]

8. Niedzielska, Ε.; Smaga, Ι.; Gawlik, Μ.; Moniczewski, Α.; Stankowicz, Ρ.; Pera, J.; Filip, M. Οξειδωτικό στρες σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες. ΜοΙ. Neurobiol. 2016, 53, 4094–4125. [CrossRef] [PubMed]

9. Rao, Α.; Balachandran, B. Ρόλος οξειδωτικού στρες και αντιοξειδωτικών σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες. Nutr. Neurosci. 2002, 5, 291–309.[CrossRef]

10. Bauernfeind, AL; Barks, SK; Duka, Τ.; Grossman, LI; Hof, PR; Sherwood, CC Αερόβια γλυκόλυση στον εγκέφαλο των πρωτευόντων: Επανεξέταση των επιπτώσεων για την ανάπτυξη και τη συντήρηση. Εγκεφαλική Δομή. Λειτουργία. 2013, 219, 1149–1167. [CrossRef]

11. Cobley, JN; Fiorello, ML; Bailey, DM 13 λόγοι για τους οποίους ο εγκέφαλος είναι ευαίσθητος στο οξειδωτικό στρες. Redox Biol. 2018, 15, 490–503.[CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com