Šķērsruna starp neironu un glia šūnām oksidatīvo traumu un neiroaizsardzības gadījumā 2. daļa

3. Astrocīti

3.1. Astrocīti smadzenēs

Astrocīti ir visdinamiskākās un bagātīgākās cilvēka smadzeņu šūnas, kas ir atbildīgas par smadzeņu homeostāzes uzturēšanu. Astrocītus sauc par teritoriālajām šūnām, un tiem ir vairāki paplašināti procesi, kas sazinās ar blakus esošajām šūnām; tādējādi tie veido organizētus anatomiskus domēnus ar saistītu funkcionālu sincitiju [26].

Astrocīti ir būtisks šūnu veids smadzenēs. Šīs šūnas ir atbildīgas par neironu aizsardzību un atbalstu un visas nervu sistēmas normālas darbības uzturēšanu. Pēdējos gados arvien vairāk pētījumu liecina, ka astrocīti ir arī cieši saistīti ar cilvēka atmiņas veidošanos un uzturēšanu.

Pētījumi atklāja, ka astrocīti var ietekmēt sinaptiskos savienojumus starp neironiem, tādējādi ietekmējot atmiņu veidošanos un uzglabāšanu. Šīs glia šūnas var arī noņemt atkritumus un citas kaitīgas vielas no neironiem. Saglabājot nervu sistēmas veselību, tie arī palīdz uzlabot mūsu atmiņu.

Turklāt zinātnieki ir atklājuši, ka astrocīti ražo molekulu ar nosaukumu FGF2, kurai ir svarīga loma mācīšanās un atmiņas uzlabošanā. Eksperimenti atklāja, ka FGF2 satura palielināšana astrocītos var ievērojami uzlabot peļu mācīšanās spējas un atmiņu.

Vēl aizraujošāk, daži pētījumi ir parādījuši, ka veselīga dzīvesveida saglabāšana var veicināt astrocītu augšanu un darbību. Piemēram, regulāras fiziskās aktivitātes, veselīgs uzturs un pietiekams miegs var veicināt astrocītu augšanu un darbību, kas var palīdzēt uzlabot mūsu atmiņu.

Tāpēc, lai gan daži nelabvēlīgi dzīves faktori, piemēram, pārmērīga dzeršana vai noteiktu narkotiku lietošana, ietekmēs astrocītu augšanu un darbību, joprojām ir daudz pasākumu, ko varam veikt, lai uzlabotu to darbību. Kamēr mēs saglabājam pozitīvu attieksmi un dzīvojam pēc iespējas veselīgi, mums var būt spēcīgākas atmiņas un labāka neiroloģiskā veselība. Var redzēt, ka mums ir jāuzlabo atmiņa, un Cistanche deserticola var ievērojami uzlabot atmiņu, jo Cistanche deserticola piemīt antioksidanta, pretiekaisuma un pretnovecošanās iedarbība, kas var palīdzēt samazināt oksidācijas un iekaisuma reakcijas smadzenēs, tādējādi aizsargājot nervu sistēmas veselība. Turklāt Cistanche deserticola var arī veicināt nervu šūnu augšanu un atjaunošanos, tādējādi uzlabojot neironu tīklu savienojamību un darbību. Šie efekti var palīdzēt uzlabot atmiņu, mācīšanos un domāšanas ātrumu, kā arī var novērst kognitīvo disfunkciju un neirodeģeneratīvo slimību attīstību.

Noklikšķiniet uz Zināt, lai uzlabotu īstermiņa atmiņu

Astrocīti projicē asinsvadu procesus (astrocītu gala pēdas) uz intraparenhīmas asinsvadiem un apņem asinsvadu virsmas, lai kontrolētu molekulu un šūnu kustību starp asinsvadu nodalījumu un smadzenēm [27].

Cilvēka astrocītus parasti iedala četrās apakšnodaļās, pamatojoties uz to neiroanatomiju [28]. Pirmkārt, starpslāņainajiem astrocītiem ir apaļš šūnas ķermenis un īsi procesi, un tie atrodas garozas I slānī. Otrkārt, protoplazmasastrocīti ir atrodami pelēkajā vielā un atrodas garozas II–VI slāņos. Tie ir visizplatītākie astrocīti, un tiem ir daudz procesu un kupla morfoloģija.

Treškārt, varikozas projekcijas astrocīti atrodas V–VI slāņos, un tiem ir īsi griezīgi procesi ar no viena līdz pieciem garākiem procesiem, kas var darboties tālsatiksmes saziņā garozā. Ceturtkārt, šķiedru astrocīti atrodas baltajā vielā un ir lielākas šūnas, kurās ir mazāk procesu. Šķiedru astrocītu procesi nosūta daudzus paplašinājumus, lai tie saskartos ar oligodendrogliju, kas apvij mielinizētos aksonus [29].

Astrocīti tiek klasificēti arī I–III tipos pēc to morfoloģiskajām īpašībām, piemēram, šūnu ķermeņa izmēra, procesu skaita, procesu biezuma, procesu virziena un procesu ilguma.

Iastrocītu tipam raksturīgs neliels šūnu ķermenis un daudzi īsi procesi. II tipa astrocītus raksturo bipolāra forma un ilgi procesi. III tipa astrocītus raksturo zvaigznes forma un ilgi procesi [30,31].

Astrocītu funkcija, lai palīdzētu neironiem, spēlējot atbalsta lomu sinaptiskajā funkcijā un neirotransmisijas modulācijā. Astrocītu procesi aptver sinapses un satur dažādus neirotransmiteru, citokīnu, augšanas faktoru un jonu kanālu receptorus.

Astrocītus ietekmē ekstracelulārā glutamāta intracelulārā Ca2+ izdalīšanās, un tie uztur sinapšu jonu līdzsvaru, palielinot intracelulāro Ca2+ līmeni pēc daudzu gliotransmiteru, piemēram, glutamāta, purīnu, GABA un D-serīna, sekrēcijas [ 32,33] Neironi ir ļoti jutīgi pret nelielām izmaiņām smadzeņu mikrovidē, pat domājams, ka viņu vielmaiņas patēriņš ir augsts.

Astrocītu loma normālās smadzenēs ir ārpusšūnu homeostāzes uzturēšana, izmantojot glutamāta uzņemšanu un pārstrādi, K+ buferizāciju, enerģijas substrātu piegādi, pH buferizāciju un aizsardzību pret oksidatīvo stresu [28].

3.2. Astrocīti oksidatīvā ievainojumā

Astrocīti smadzenēs pastāv miera vai reaktīvā stāvoklī, kā parādīts 2. attēlā. Reaktīvie astrocīti atbrīvo iekaisuma citokīnus, tostarp TNF un ROS, un veido glialrētas, kas kavē aksonu reģenerāciju un neirīta izaugšanu [34–36].

Aktivētie astrocīti palīdz atjaunot smadzeņu darbību pēc traumas, bet var būt neirotoksiski. Reaktīvie astrocīti ekstracelulārajā telpā izdala slāpekļa oksīdu (NO); tas var izraisīt neironu bojājumus un nāvi, palielinot lipīdu peroksidāciju, mitohondriju darbības traucējumus un izraisot DNS virknes pārtraukumus [37].

Astrocītu antioksidantu sistēma līdzsvaro ROS (superoksīdus, hidroksilradikālus un slāpekļa monoksīdu), kas dabiski rodas skābekļa metabolisma laikā CNS [38]. Oksidatīvais stress reaktīvos astrocītos izraisa ilgtermiņa ietekmi uz specifiskiem proteīniem, ieskaitot konneksīnus, glutamāta transportētājus un fermentus, kas ietekmē mijiedarbību starp astrocītiem un neironiem [39].

Glutamāta uzņemšanai astrocitāros ir nepieciešams augsts enerģijas līmenis, un vienai glutamāta uzņemšanai nepieciešama vairāk nekā viena ATP molekula. Tomēr ATP trūkums ir saistīts ar ROS izraisītas glutamāta uzņemšanas blokādes mehānismiem astrocītos [40,41]. Astrocītu glutamāta transportētāju bloķēšana palielina neirotoksicitāti, pastiprinot neironu uzbudināmību un ierosinošo neirotransmisiju [42].

Oksidatīvais stress, ko rada astrocīti, galvenokārt rodas no mitohondrijiem iegūtā oksidatīvā stresa, no NADPH iegūtā oksidatīvā stresa un RNS ražošanas. Mitohondriji izplatās šūnas ķermenī un astrocītu plānās un garās norisēs [43].Mitohondriju funkcijas traucēšana un ROS palielināšanās astrocītos noved pie astrogliozes.NADPH radītais oksidatīvais stress būtiski ietekmē astrocītu fizioloģisko funkciju.

No NOX saimes NOX2 un NOX4 ir visvairāk izteiktās NOXizoformas centrālajā nervu sistēmā [43]. NOX4, bet ne NOX2, tiek ekspresēts astrocītos, un pat zema NOX4 ekspresija regulē oksidatīvo stresu astrocītos [44,45].

Astrocītu RNS veidošanās ietekmē arī astrocītu izraisīto oksidatīvo stresu. Galvenās NOS izoformas, tostarp no Ca2+/kalmodulīna atkarīgās neironu NOS, endotēlija NOS un Ca2+-neatkarīgās inducējamās NOS, tiek novērotas astrocītos [5,46]. Astrocītiskais NO izraisa astrocītu izraisītu neironu deģenerāciju un Cu-Zn superoksīda dismutāzes (SOD1) agregāciju astrocītos, kas var izraisīt išēmisku/reperfūzijas CNS bojājumu [47, 48].

3.3. Astrocītu medikamentoza antioksidantu aizsardzība

Astrocīti ir galvenās šūnas, kas uztur glutamāta homeostāzi, kas netieši ietekmē oksidatīvā stresa līdzsvaru, regulējot ierosinošās aminoskābes. Astrocīti arī novērš eksitotoksicitāti, atbrīvojot neirotrofiskus faktorus, piemēram, no glia šūnu līnijas iegūto neirotrofisko faktoru (GDNF) un nervu augšanas faktoru (NGF), kas atbalsta neironu izdzīvošanu [39, 49].

Neiroaizsardzībai oksidatīvā stresa laikā astrocīti ražo dažādas antioksidantu molekulas, tostarp GSH, askorbātu un E vitamīnu, un aktivizē ROS detoksikācijas enzīmus, piemēram, GSH S-transferāzi, GSH peroksidāzi, tioredoksīna reduktāzi un katalāzi, lai uzlabotu neironu izdzīvošanu [26, 50,51]. Turklāt astrocīti piedalās metāla sekvestrācijā smadzenēs, lai novērstu brīvo radikāļu veidošanos ar redoksaktīvo metālu palīdzību. Astrocīti ekspresē augstu metalotioneīnu un ceruloplazmīna līmeni, kas ir iesaistīti metālu saistīšanā un jonu apritē [52].

Astrocīti var sintezēt GSH tripeptīdu ar glutamāta cisteīna ligāzi un GSH sintetāzi. Astrocīti izdala GSH ekstracelulārajā telpā, un neironi uzņem GSH tieši vai izmanto ārpusšūnu neironu aminopeptidāzi N, lai veidotu glicīnu un cisteīnu [53].

Samazināta neironu aizsardzība pret oksidatīviem bojājumiem tika novērota astrocītos, kuros bija noplicināts GSH līmenis, ierobežojot GSH sintēzes substrātu neironos [54]. Astrocīti palielina spēju sintezēt GSH, palielinot spēju uzņemt cisteīnu, tādējādi pastiprinot astrocītu neiroprotektīvo iedarbību pret oksidatīvo stresu [5]. Vēl viens astrocītu antioksidanta aizsardzības mehānisms ir askorbāta pārstrāde, kas var tieši iztīrīt ROS un darboties kā kofaktors. oksidētā vitamīna E un GSH pārstrāde [2].

Šo pārstrādāto askorbātu izmanto intracelulāri astrocītos un/vai izdala ārpusšūnu telpā, lai neironi izmantotu to antioksidantu aizsardzības mehānismam. Kad askorbīnskābe nonāk neironos, tā kavē glikozes patēriņu un stimulē laktāta transportu. Askorbīnskābe regulē astrocītu-neironu laktāta transportu [55], un neironi ražo glutamātu, kas stimulē askorbīnskābes izdalīšanos no astrocītiem glutamaterģiskās sinaptiskās aktivitātes laikā [56,57].

Nrf{0}}Keap1-ARE ceļā, kas ir svarīga endogēna antioksidantu sistēma CNS, ar ROS inducējamais transkripcijas faktors kodolfaktora eritroīdā 2-saistītais faktors 2 (Nrf2), regulē GSH sistēmu, tioredoksīna sistēma un SOD [58]. Nrf2 tiek ražots un ubikvitinēts degradācijai, saistoties ar Kelch līdzīgu ECH saistīto proteīnu 1 (Keap1) pamata apstākļos [59].

Tomēr Keap1 saistīšanos ar Nrf2 kavē paaugstināti oksidatīvā stresa apstākļi, un tas ļauj Nrf2 izvairīties no degradācijas un mijiedarboties ar antioksidantu atbildes elementiem (ARE) gēnu promotoros [60, 61].

Astrocīti uzrāda augstāku bazālo un stimulēto ARE saistīšanās līmeni ar Nrf2 nekā neironiem [62]. Turklāt terciārais butilhidrohinons (tBHQ) aktivizē Nrf2 un tā pakārtotos antioksidantus, piemēram, reducēto koenzīmu/hinona oksidoreduktāzi1 (NQO1), astrocītos, bet ne neironos [63].

Astrocītiskais Nrf2 ir galvenais oksidatīvās homeostāzes regulators, ko nosaka novērojums, ka Nrf2-/- astrocītiem ir smagākas iekaisuma reakcijas. Turklāt astrocītiskais dopamīna D2 receptors regulē GSH sintēzi, izmantojot Nrf2 transaktivāciju in vivo [64, 65].

For more information:1950477648nn@gmail.com