Tīklenes un smadzeņu mikroglija multiplās sklerozes un neirodeģenerācijas gadījumā 1. daļa

Abstract:

Mikroglijas ir centrālās nervu sistēmas (CNS), tostarp tīklenes, pastāvīgās imūnās šūnas. Tāpat kā smadzeņu mikroglija, tīklenes mikroglija ir atbildīga par tīklenes uzraudzību, ātri reaģējot uz vides izmaiņām, mainot morfotipus un funkcijas. Mikroglija tiek aktivizēta iekaisuma reakcijās neirodeģeneratīvās slimībās, tostarp multiplās sklerozes (MS) gadījumā.

Mūsu smadzenes ir sarežģīts orgāns, kurā ir daudz dažādu neironu un neironu ķēžu. Savienojumi starp šīm struktūrām ir atslēga, kā atmiņa darbojas. Kad mēs iemācāmies kaut ko jaunu vai piedzīvojam ko jaunu, smadzenes uzglabā attiecīgo informāciju sinapsēs starp neironiem. Laika gaitā savienojumi starp sinapsēm pakāpeniski nostiprinās, kas ir ilgtermiņa atmiņa.

Ja mūsu centrālā nervu sistēma nav līdzsvarota, tas ietekmēs mūsu atmiņu. Visizplatītākais piemērs ir atmiņas zudums gados vecākiem cilvēkiem. Šis stāvoklis bieži ir saistīts ar neironu nāvi un neironu savienojumu pavājināšanos novecošanas dēļ. Turklāt dažas neiroloģiskas slimības var arī traucēt normālu smadzeņu darbību, tādējādi ietekmējot mūsu atmiņu. Taču šīs problēmas nav neatgriezeniskas, un var izmantot zinātniskas metodes, lai palīdzētu uzlabot un aizsargāt atmiņu.

Mēs varam veicināt centrālās nervu sistēmas veselību un uzlabot atmiņu, veicot izmaiņas savā dzīvesveidā. Piemēri ir regulāras fiziskās aktivitātes, pietiekams miegs, veselīgs uzturs un smadzeņu vingrinājumi. Šie pasākumi ne tikai palīdz uzturēt fizisko veselību, bet arī veicina smadzeņu veselību un samazina neirotransmiteru zudumu, tādējādi uzlabojot atmiņu.

Kopumā starp centrālo nervu sistēmu un atmiņu ir cieša saikne. Mums vajadzētu pievērst uzmanību saviem dzīves paradumiem, lai mūsu smadzenes darbotos pēc iespējas veselīgāk, un izmantot to kā pamatu savas atmiņas uzturēšanai. Var redzēt, ka mums jāuzlabo atmiņa. Cistanche var ievērojami uzlabot atmiņu, jo gaļas pasta ir tradicionāls ķīniešu ārstniecības materiāls ar daudzām unikālām iedarbībām, no kurām viena ir atmiņas uzlabošana. Maltās gaļas efektivitāti nodrošina dažādas tajā esošās aktīvās sastāvdaļas, tostarp karbonskābe, polisaharīdi, flavonoīdi utt. Šīs sastāvdaļas var veicināt smadzeņu veselību, izmantojot dažādus kanālus.

Noklikšķiniet uz zināt īstermiņa atmiņu, kā uzlabot

Ja tos aktivizē stresa stimuli, tīklenes mikroglijas maina savu morfoloģiju un aktivitāti, radot labvēlīgas vai kaitīgas sekas. Šajā pārskatā mēs aprakstām CNS mikrogliju, tostarp tīklenes, īpašības, koncentrējoties uz to morfoloģiju, aktivācijas stāvokļiem un funkcijām veselības, novecošanas, MS un citu neirodeģeneratīvu slimību, piemēram, Alcheimera slimības, Parkinsona slimības, glaukomas, un retinīts pigmentosa, lai izceltu to aktivitāti stāvoklī. Mēs arī apspriežam pretrunīgos atklājumus literatūrā un iespējamos veidus, kā nākotnē samazināt neatbilstības, izmantojot standartizētu metodoloģiju, piemēram, automatizētus algoritmus, lai nodrošinātu visaptverošu izpratni par šo aizraujošo pētījumu jomu.

Atslēgvārdi:

Tīklene; mikroglia; neirodeģenerācija; multiplā skleroze; tīklenes mikroglija; mikroglia morfotips.

1. Ievads

Mikroglijas ir centrālās nervu sistēmas (CNS) imūnās glia šūnas. Tās dinamiski pāriet dažādās morfoloģijās, kas ir saistītas arī ar specifiskiem aktivācijas stāvokļiem, kas var būt saistīti ar neiroprotektīvām un/vai neirotoksiskām funkcijām, reaģējot uz stimuliem, ievainojumiem vai apvainojumiem [1–6]. Šīs morfoloģiskās un funkcionālās izmaiņas ir būtiskas, lai atbalstītu veselīgu CNS, veicinot homeostāzi [2, 7, 8]. Tomēr jauni pierādījumi ir sākuši parādīt mikrogliju iesaistīšanos slimībā, jo mikroglia disfunkciju var izraisīt slimība un/vai izraisīt pastiprinātas ar slimību saistītas patoloģijas [2].

Tomēr precīza iesaistīšanās pakāpe un mehānismi, kā mikroglija var ietekmēt veselību un slimības, nav zināma un pašlaik tiek pētīta. Šī pārskata mērķis bija apkopot informāciju par CNS mikrogliju īpašībām, tostarp par tīklenē, koncentrējoties uz to aktivācijas stāvokļiem, morfoloģiju un funkcijām, par veselību un slimībām. Pirmajā sadaļā mēs esam apkopojuši plašu mikroglia galveno pazīmju aprakstu vispārējā CNS un tīklenē.

Mēs arī izskaidrojam dažas mikroglia izmaiņas, kas notiek normālas attīstības un novecošanas procesā. Nākamajā sadaļā mēs apspriežam pašreizējo izpratni par multiplo sklerozi (MS) kā autoimūnu slimību, pārsteidzoši izplatītajām MS izpausmēm acī, mikrogliju MS un, visbeidzot, mikrogliju citās neirodeģeneratīvās slimībās. Visbeidzot, mēs sniedzam ieskatu par to, kāpēc var būt pretrunīgi konstatējumi par CNS un tīklenes mikroglia īpašībām. Šeit mēs piedāvājam dažādas eksperimentēšanas metodes, piemēram, automatizētu algoritmu izmantošanu, lai iegūtu pārliecinošākus un konsekventākus rezultātus.

2. Mikroglija

CNS sastāv no vairākiem dažādu veidu šūnām, no kurām 5–10% ir mikroglijas, pastāvīgās imūnās šūnas [9]. Sākotnēji tika uzskatīts, ka mikroglija pastāv kā klusas vai "atpūtas" šūnas, kas nepārtraukti pārbauda savu mikrovidi, lai atklātu jebkādus stimulus vai ievainojumus, kas varētu būt kaitīgi [5]. Un otrādi, jaunākie atklājumi ir ierosinājuši paskaidrojumus par to dinamiskajām īpašībām. Mikroglija var pāriet dažādos morfoloģiskos stāvokļos, ko dēvē par morfotipiem. Katrs morfotips ir korelēts ar dažādiem aktivācijas stāvokļiem, kas ir saistīti arī ar unikālām funkcijām, kas nepieciešamas fizioloģiski "normālas" vides saglabāšanai [5].

Kad mikroglijas ir aktivizētas no miera stāvokļa, tās var tālāk diferencēt divos galvenajos fenotipos: M1 un M2 [6]. Lai gan trūkst izpratnes par specifiskajiem mehānismiem, kas izraisa šo diferenciāciju, M1 un M2 mikroglija ir saistīta arī ar atšķirīgiem citokīniem, ķemokīniem un trofiskiem faktoriem [6]. Pro-iekaisuma reakcijas ir saistītas ar "klasiski" aktivētu M1 mikrogliju, kas veicina neiroiekaisumu kā reakciju uz apvainojumu vai traumu, radot neirotoksisku vidi un noņemot disfunkcionālos šūnu atlieku fragmentus [6]. Tas var notikt tādu iekaisuma faktoru kā interleikīna-1ß (IL-1ß), audzēja nekrozes faktora alfa (TNFalfa) un inducējamās slāpekļa oksīda sintāzes (iNOS) rezultātā [6,10] .

Un otrādi, "alternatīvi" aktivizētās M2 mikroglijas ir bēdīgi atbildīgas par pretiekaisuma reakcijām, kas veicina neiroprotektīvus un atjaunojošus procesus [6, 10]. Pavisam nesen tika atrasti vēl vismaz trīs M2 tipa apakšfenotipi (M2a-c) [11], kuros, precīzāk, M2a tips izdala pretiekaisuma faktorus, piemēram, IL-10 un insulīnu-tādi. kā augšanas faktoru-1 (IGF-1), veicinot šūnu atlieku noņemšanu un neiroaizsardzību [6,11,12].

Tiek uzskatīts, ka M2b stimulē iekaisuma faktori, piemēram, IL-1ß un lipopolisaharīdi (LPS), kas var arī palielināt IL-10 ekspresiju [11]. Ir konstatēts, ka šīm M2b mikroglijām ir fagocītiskas īpašības smadzenēs, kas modelētas Alcheimera slimībai (AD), un tās izsaka augstu CD64 līmeni [11]. M2c "iegūst dezaktivāciju" ar IL-10 vai glikokortikoīdiem, savukārt palielina augšanas faktoru, piemēram, TGFß, ekspresiju [11]. Neskatoties uz šīm atšķirībām, M1 un M2 aktivizēšana ir funkcionāli nepieciešama, lai garantētu disfunkcionālu šūnu vai kaitīgu šūnu atlieku agregātu noņemšanu [6]. M1 mikroglijas parasti ir iesaistītas šūnu atlieku attīrīšanā, un šī iekaisuma reakcija ir jākontrolē ar M2 mikrogliju, lai izvairītos no nevajadzīgi ilgstoša iekaisuma [6].

Bieži patoloģiskos procesos var tikt ietekmēts normālos apstākļos tipiskais M1 un M2 polarizācijas līdzsvars [6]. Tas var izraisīt veselīgu šūnu klīrensu pārmērīga M1 iekaisuma dēļ, un M1s M20 slāpējošā iedarbība var tikt pārslogota, izraisot turpmākus bojājumus [6]. Tas bieži notiek neirodeģeneratīvās slimībās, un tāpēc ir ierosināti daži terapeitiskie kandidāti, kuru mērķis ir M1 un M2 polarizācija [13]. Neskatoties uz to, ir arī jauni pierādījumi, kas liecina, ka M1 / ​​M2 polarizācija var būt novecojusi. Tas pirmo reizi tika ieviests un izmantots, lai pielāgotu vieglākas datu interpretācijas metodes [14].

Tomēr jaunākie tehnoloģiskie sasniegumi ir atklājuši, ka starp M1 / ​​M2 tipiem pārklājas morfoloģiskās un ģenētiskās īpašības, kas liecina par nepieciešamību atkārtoti novērtēt mikrogliju tipus [14]. Pavisam nesen ar slimību saistītās mikroglijas (DAM) arī tika atzītas par unikālu slimību novēroto mikrogliju tipu [14]. DAM raksturo mikroglijas, kas pauž zemu uzraudzības un homeostatisko gēnu līmeni un augstu marķieru līmeni, kas saistīti ar deģenerāciju, piemēram, iedarbināšanas receptoriem, kas ekspresēti mieloīdās šūnās 2 (TREM2) [14,15].

Attiecībā uz morfoloģiju ir atpazīti apmēram pieci galvenie mikroglia morfotipi, tostarp sazarotie, hiperatzarotie, aktivētie, amēboīdi un stieņu veidi. Neapstrādātos vai "neaktīvos" apstākļos mikroglia parādās "sazarojusies". Tie ir sadalīti vienmērīgi kā "mozaīka", un katrs sastāv no maza un apaļa šūnas korpusa, kuram ir pievienoti vairāki plāni un gari procesi, kas pastāvīgi izplešas un ievelkas, lai atvieglotu to novērošanas funkcijas (1. attēls) [2,5,16] .

Smadzeņu eksperimentālā in vivo attēlveidošana ir parādījusi, ka šie dinamiskie procesi ir tuvu neironiem, glia un asinsvadiem, kas liecina, ka mikroglia aktīvi sadarbojas ar citām garozas daļām, lai uzturētu fizioloģiski normālu CNS vidi [17]. Dažkārt sazarotās mikroglijas var atpazīt mikrovides izmaiņas un reaģēt, pārvēršoties par "hiperatzarotām" mikroglijām, kuras parasti nosaka bagātīgāki procesi, kas ir garāki un biezāki, piesaistīti lielākiem, lobulāriem un neregulāras formas šūnu ķermeņiem (1. attēls) [16,18. ]. Lielākā daļa primāro "neatzaroto" mikrogliju veidu, tostarp hiperatzarotās šūnas, ir izkaisītas CNS neregulārā un "grupētā" sadalījumā [2].

Hiperatzarotās mikroglijas var arī pāriet aktivizētā formā, pakļaujot ievērojami kaitīgiem stimuliem, kuriem arī ir līdzīgi šūnu ķermeņi kā hiperatzarotām šūnām, bet tajās ir daudz mazāk procesu, kas ir biezāki un īsāki (1. attēls) [2,16,19] . Ja kaitīgie stimuli tiek plaši pagarināti, aktivētās mikroglijas var pārvērsties "amēboīda" stāvoklī ar apaļāku, lielāku un regulārākas formas šūnu un ļoti maz procesu vai to nav (1. attēls) [16,18]. Nesen atkārtoti atklāts morfotips ir "stieņa" mikroglija, kam raksturīgs garš, desas formas šūnas ķermenis ar dažiem procesiem, kas ne vienmēr var pārsniegt sazarotās mikroglijas garumu (1. attēls) [20,21].

Lai gan jaunākie pierādījumi liecina, ka stieņu mikroglija lokalizējas netālu no neironiem un izlīdzinās gar nervu šķiedrām, to precīzā funkcija vēl nav atklāta [20–23]. Pēdējais veids ir amēboīda mikroglija, ko bieži dēvē par fagocītisko tipu, kas pārvietojas uz bojājuma vietu un fagocitē mirušos vai mirstošos neironus un šūnu atliekas (1. attēls) [5,24]. Nesen iegūtie pierādījumi ir noveduši pie teorijas, ka hiperatzarotie, aktivizētie un stieņu morfotipi var būt "pārejas" formas, kas pastāv starp sazaroto un amēboīdu stāvokli [5,25].

2.1. Tīklenes mikroglija

Tīklene ir būtiska CNS daļa. Tā kā tā ir caurspīdīga gaismai, tīklenes vizualizēšanai ir iespējams izmantot mazāk invazīvas un augstas izšķirtspējas attēlveidošanas metodes [26, 27]. Tas galvenokārt ir pazīstams ar savu līdzdalību gaismas enerģijas pārveidošanā elektriskos signālos [28]. Cilvēkiem tīklene attīstās no pirmā embrioloģiskā mēneša līdz pirmā gada beigām, izcelsme ir no neiroektodermas [28,29]. Tīklene sastāv no vairākiem atšķirīgiem slāņiem, kur iekšējais slānis ir tīklenes nervu šķiedru slānis (RNFL), tad ganglija šūnu slānis (GCL), iekšējais plexiform slānis (IPL), iekšējais kodolslānis (INL), ārējais plexiform slānis. (OPL), ārējais kodolslānis (ONL) un pēdējais slānis tīklenes pigmenta epitēlijs (RPE) (2. attēls) (29). Šajos slāņos pastāv vairāki šūnu veidi, tostarp amakrīna šūnas, Mullera šūnas, astrocīti, horizontālās šūnas. , stieņu un konusu fotoreceptori un bipolārās šūnas, kuras visas var atrast arī pārējā CNS [29].

Aptuveni 0,2% no kopējām tīklenes šūnām veido mikroglijas, no kurām 50% parasti atrodas IPL, bet pārējās atrodas OPL (2. attēls) [2]. Attīstoties un homeostāzē, mikroglija dinamiski pārvietojas pa dažādiem tīklenes slāņiem, lai gan izvairās no ONL [2]. Turklāt daudzas tīklenes slimības un tīklenes traumu modeļi ir parādījuši, ka mikroglija var migrēt uz deģenerācijas reģionu, aktivizēties un vairoties [30, 31], kā sīkāk aprakstīts vēlāk. Lai gan gan tīklenes, gan smadzeņu mikroglija veidojas no primitīvā dzeltenuma maisiņa, katra morfotipa izskats var atšķirties atkarībā no CNS reģiona [10].

Piemēram, mikroglijām striatumā, hipokampā un frontālajā garozā ir lielāki šūnu ķermeņi ar vairāk procesu, salīdzinot ar tiem, kas atrodas smadzenītēs [32]. Turklāt ir pierādījumi, ka atšķirīgos smadzeņu garozas slāņos ir dažāda izmēra mikroglijas [32]. Morfotipa izskats var atšķirties arī atkarībā no izmantotajām metodēm vai sadalīšanas asīm. Piemēram, sazarotās mikroglijas var izskatīties horizontāli sazarotas, kas šķērsgriezuma novērojumā parādās kā viena horizontāli gara šūna, savukārt visa kalna novērojumā parādās kā iepriekš minētais sazaroto mikrogliju standarta morfoloģiskais apraksts [2,33 ].

Kad mikroglijas tiek gruntētas un kļūst hiperatzarotas, to procesi stiepjas radiāli, sasniedzot dažādus slāņus, kas ir labāk vizualizējams šķērsgriezuma sadalīšanā, salīdzinot ar novērojumiem visā kalnā [2,33]. Neskatoties uz šīm atšķirībām, ir konstatēts, ka tīklenes un smadzeņu mikroglijām ir kopīga vairāku transkripcijas faktoru ekspresija [2]. Daudzi pētījumi ir arī spējuši novērot katru morfotipu gan smadzenēs, gan tīklenē [2,4,5,22,33,34]. Tomēr joprojām nav skaidrs, vai katram morfotipam abos CNS reģionos ir vienādas pazīmes [2].

2.2. Molekulārie marķieri un stimuli, kas ietekmē mikroglia morfoloģiju

Līdzīgi kā smadzenēs, atsevišķi mikroglia morfotipi tīklenē var rasties no mikroglijas reakcijām uz dažādiem citokīniem, kemokīniem vai ar bojājumiem saistītiem molekulāriem modeļiem, kas atrodas tās mikrovidē, kas liecina par mikroglia ģenētiskās ekspresijas neviendabīgumu [9]. Piemēram, tiek teikts, ka sazarotajām mikroglijām ir augsta P2RY12 ekspresija, kas bieži ir saistīta ar novērošanas funkcijām, savukārt ir konstatēts, ka amēboīdās mikroglijas ekspresē augstu CD68 līmeni - bēdīgi slaveno fagocitozes marķieri [35, 36].

Mikroglia jonu kanālu un virsmas receptoru diferenciālie ekspresijas līmeņi var arī mijiedarboties ar šādām molekulām (piemēram, citokīniem) mikroglia mikrovidē, izraisot mikroglia izmaiņas, tostarp blīvumu, telpisko sadalījumu, aktivācijas stāvokli un morfotipu, kā arī slimības patoģenēzi [9, 37]. Piemēram, transformējošais augšanas faktors beta (TGFß) ir svarīgs mikroglia citokīns, kas pleiotropiski ir iesaistīts tīklenes neironu un asinsvadu fizioloģiskajā attīstībā [37]. Ma et al. novēroja iba-1 pozitīvu mikrogliju no tamoksifēna izraisītas TGFßR2 (TGFß receptoru) ablācijas veselā tīklenē 2-mēnešus vecām Cx3cr1CreER/+, Tgfbr2flox/flox pelēm [37 ].

Mikroglia morfoloģija parādījās sazarojumā 1 dienu pēc TGFßR2 ablācijas (PTA), kas pēc tam kļuva mazāk sazarota ar "sturbajiem" procesiem par 2–5 dienām un beidzot parādījās ar ilgstošiem procesiem, kas tika izlīdzināti gar tīklenes asinsvadiem 3–10 nedēļu laikā. PTA [37]. Reāllaika polimerāzes ķēdes reakcijas (RT-PCR) analīzes ar TGFßR2 noņemto tīklenes mikrogliju atklāja samazinātu augšanas faktoru (piemēram, BDNF, PDGFA) ekspresiju un palielinātu iekaisuma aktivācijas marķieru (piemēram, MHCII, CD68) ekspresiju. Tas nebija novērojams veselā mikroglijā.

Turklāt, lai gan ar TGFßR2 ablētajiem dzīvniekiem nebija nekādas ietekmes uz tīklenes asinsvadu sistēmu, tiem, reaģējot uz traumu, tika novērota tīklenes retināšana un palielināts patoloģiskas koroidālās neovaskularizācijas ātrums [37].

2.3. Ārpusšūnu pūslīši: ietekme uz mikrogliju

Tīklenes (un smadzeņu) mikroglijas izdala arī ārpusšūnu pūslīšus (EV), kas ir ar membrānu saistītas daļiņas, kas sastāv no mRNS, miRNS, DNS, citokīniem, lipīdiem un olbaltumvielām, ko uzskata par tās izcelsmes šūnas biopsiju [6, 38, 39]. . EV ir iesaistīti šūnu savstarpējā saziņā, transportējot savus neiroaizsargājošos/toksiskos komponentus, reaģējot uz intracelulāriem un ārpusšūnu signāliem, kad tie pārvietojas pa asinsriti un cerebrospinālo šķidrumu (CSF), lai sasniegtu citas šūnas, kas atrodas tiešā un tālākā tuvumā [6, 38,39].

EVs include exosomes and exosomes, which consist of apoptotic bodies and microvesicles [39]. Firstly, many endosomal vesicular bodies fuse to form exosomes (40–160 nm in size) which are then released for intercellular communication [39]. Secondly, microvesicles instead originate from the plasma membrane undergoing outward budding (100–1000 nm) [38]. Finally, apoptotic bodies are >1000 nm lielumā un formā, caur membrānu izplūstot no sadalīšanās, piemēram, tīklenes mikroglia [38]. Apoptotisko ķermeņu sastāvdaļas, piemēram, fosfatidilserīns, modulē mikroglia fagocitozi [38, 39]. Šo atšķirīgo īpašību rezultātā nesen tika sākta mikroglia EV izpēte neirodeģeneratīvām slimībām.

2.4. Mikroglija un novecošana

Mikroglia šūnām jaundzimušo un pēcdzemdību žurku tīklenē ir apaļa vai amēboīda forma, un tām ir pseidopodāli procesi, kas saistīti ar šūnu atlieku fagocitozi un attīstības sinapses pārveidošanu [2]. Vienmērīgi, tuvojoties pēcdzemdību perioda otrajai un trešajai nedēļai, mikroglia šūnu ķermeņi kļūst mazāki ar smalkām sekām [2], pieņemot, ka fenotips ir ļoti sazarots ar progresu smadzeņu attīstībā [40]. Šī progresēšana atspoguļojas arī smadzeņu reģionos, tostarp smadzenītēs, kas liecina, ka mikroglia ir aktīvi iesaistīta CNS nobriešanas procesā.

Pētījumā tika pētītas garozas mikroglijas īpašības vecām pieaugušām (24 mēneši) un jaunām pieaugušām pelēm (6 mēneši), lai atrastu samazinātu mikroglia blīvumu un neregulāri sadalītas kopas [41]. Tomēr tīklenes mikroglia pētījumi ir atklājuši dažus pretrunīgus rezultātus.

Pirmkārt, tika pārbaudītas līdzīgas peļu vecuma grupas kā iepriekšējā pētījumā (18–24 mēneši pret 3–4 mēnešiem), lai noskaidrotu, ka gados vecākiem pieaugušajiem bija ievērojami paaugstināts tīklenes mikroglia blīvums salīdzinājumā ar jaunākām pieaugušām pelēm [42]. Tas liek domāt, ka mikroglia reakcija uz novecošanos var būt specifiska reģionam. Turpmāka reāllaika tīklenes attēlveidošanas pārbaude parādīja, ka lielākajai daļai veco pieaugušo mikrogliju bija mazāk un īsāki procesi, kas liecina par aktivētu vai amēboīdu mikrogliju, nekā jaunajām pelēm [42].

Tika konstatēts, ka tie ir sakārtoti mozaīkas veidā. Jaunākā pētījumā tika aplūkotas veselas tīklenes mikroglijas morfoloģiskās un marķieru ekspresijas atšķirības vecām (15 mēneši) un jaunām (vecums nav norādīts) pelēm [43]. Atšķirībā no Damani et al. rezultātiem, šajā pētījumā netika konstatētas būtiskas atšķirības starp iba-1 pozitīvo tīklenes mikroglia šūnu blīvumu un procesu aptverto laukumu starp abām vecuma grupām, savukārt šūnu somas apgabals OPL, IPL, NFL, GCL un vertikālo procesu skaits bija ievērojami palielinājies [42,43].

Turklāt jaunās mikroglijas šūnas pārsvarā ekspresēja P2RY12 un ne CD68, savukārt novecojušās mikroglijas bija CD68+ un izskatījās amēboīdas [43]. Tā vietā šie rezultāti liecina, ka līdz ar novecošanos mikroglija var mainīt savu morfoloģiju un ģenētisko profilu, lai pielāgotos novecošanas procesam [43]. Tomēr FernándezAlbarral et al. neatklāj precīzu peļu vecumu, sugu vai izmantotās kvantitatīvās noteikšanas metodes. Šādas atšķirības starp pētījumiem var ietekmēt rezultātus.

Novecojušas mikroglijas kļūst mazāk dinamiskas, uzrādot ievērojami lēnāku procesa kustīgumu salīdzinājumā ar jaunākajiem līdziniekiem, kas, iespējams, apdraud to spēju nepārtraukti apsekot un mijiedarboties ar savu vidi [42]. Pēcnāves hipokampu un kortikālās izmeklēšanas "jauniem", "vidēji" vai "veciem" pieaugušajiem (20–69 pret 70+ un 90+ gadus veciem) atklāja vairāk reģionam specifisku mikroglia reakciju uz novecošana [4]. Tika konstatēts, ka stieņa formas mikroglijas ir ievērojami biežāk sastopamas "vidū" salīdzinājumā ar "jauniem" pieaugušajiem, lai gan tas tika novērots tikai hipokampā, savukārt "vecajiem" pieaugušajiem hipokampā bija tikai ievērojams stieņa palielinājums [4]. Citos kortikālos un hipokampu pētījumos tika atklātas līdzīgas mikroglijas tendences ar vecumu, kas liecina, ka novecojušas mikroglijas, iespējams, ir samazinājušas novērošanas spējas, kas nepieciešamas veselīgas CNS uzturēšanai, kas savukārt var palielināt neirodeģeneratīvu slimību attīstības risku [44–46].

Neironu mielinētie aksoni ir būtiska CNS iezīme, kas nodrošina efektīvu darbības potenciāla vadītspēju [47]. Lai gan mielīnu ražo daudzas oligodendrocītu šūnas, tas tiek pastāvīgi atjaunots, mielīna atliekas tiek tieši noņemtas un netieši aizstātas ar mikrogliju [47, 48]. Tomēr ir ierosināts, ka mielīna atlieku veidošanās izmaiņas līdz ar novecošanos var izraisīt arī ar vecumu saistītu CNS imūno šūnu, piemēram, mikroglia, disfunkciju [49]. Līdz ar to ar vecumu ir vairāk traucētu ar mielīnu saistītu molekulu, un ir nepieciešams lielāks mielīna proteīna aprites ātrums [49].

Tas izraisa palielinātu mielīna sadalīšanās ātrumu, izraisot apgrūtinošu mielīna uzkrāšanos, kas pēc tam veido nešķīstošus lizosomu agregātus mikroglia šūnās [49]. TREM2 tiek ekspresēts uz mikroglia šūnu virsmas membrānām; tomēr tā trūkums vai mutācija var izraisīt slimību, ko izraisa pārmērīga demielinizācija [50]. Poliani et al. konstatēja, ka smadzenēs ar "novecojušām" TREM2 deficītu bija demielinizācija ar distrofisku un amēboīdu izskata mikrogliju [50]. Ir arī teikts, ka TREM2-pozitīvā amēboīda mikroglija pēc tam var pārveidoties dažādās formās, jo tā sāk ražot tādus faktorus kā TNF un IL-1, kas tiek uzskatīti par "pro-reģeneratīviem" faktoriem [48] ].

Tādējādi ekstracelulārā matrica tiek modificēta, lai izraisītu ekstracelulārās matricas modifikāciju, lai piesaistītu un aktivizētu oligodendrocītu prekursoru šūnas (OPC), kas pēc tam remielinizē aksonu [48]. Turklāt tika konstatēts, ka veselīgas mikroglijas reakcijas uz demielinizāciju palielina ar aktivāciju, fagocitozi un lipīdu metabolismu saistīto gēnu ekspresiju, savukārt TREM2 deficīta mikroglia ekspresija netika konstatēta [50]. Citi pētījumi ir parādījuši, ka, lai gan mikroglia fagocitozes radītā gružu attīrīšana ir nozīmīgāka, pieaugot vecumam, "jaunāka" mielīna fagocitoze bija veiksmīgāka nekā ar "vecāku" mielīnu [51]. Šīs ar vecumu saistītās izmaiņas bija saistītas arī ar biežāku "distrofisku" nesazarotu mikrogliju parādīšanos [51]. Vēl nav daudz pētījumu par ar mielīna atliekām saistītu tīklenes mikroglia fagocitozi, iespējams, mielīna trūkuma dēļ pašā tīklenē.

Novecojot, mikroglia populācijas kļūst distrofiskas un tiek pakļautas strukturālas un morfoloģiskas izmaiņas. Citoplazma sāk sadrumstalot, un to šūnu procesi pakāpeniski zaudē smalkās atzaras un parāda sferoidālus pietūkumus [52]. Turklāt to konstitutīvā mikroglia funkcija sāk samazināties un uzrāda patoloģiskas reakcijas uz mikroglia bojājumiem. Šīs izmaiņas apvienojumā ar molekulārās un gēnu ekspresijas novecošanas izmaiņām mikroglijā samazina to spēju uzturēt homeostāzi imūnās vidē, un tas var veicināt neironu traucējumus, kognitīvo samazināšanos un ar vecumu saistītas slimības [5, 27, 53– 55].

2.5. Ģenētiskie faktori: ietekme uz mikroglijas novecošanos

Vecums ir labi zināms neirodeģeneratīvo slimību riska faktors [56–58]. Tāpēc gēnu ekspresijas maiņa novecojošā tīklenē ir kļuvusi nozīmīga. Piemēram, Chen et al. pētīja kopējo tīklenes RNS 3-mēnesi un 20-mēnesi vecām C57BL/6 pelēm [57]. Pieaugot vecumam, 298 gēni, tostarp tie, kas saistīti ar stresa reakciju un glikoproteīnu sintēzi, tika regulēti vairāk nekā divas reizes, savukārt 137 gēni, tostarp tie, kas saistīti ar imūnās un aizsardzības reakcijām, arī tika samazināti vairāk nekā divas reizes [57] ].

Turklāt RT-PCR analīzes uzrādīja ar iekaisuma citokīnu, ķemokīnu vai komplementa aktivāciju saistīto gēnu pieaugumu, piemēram, ķemokīna (CC motīvs) ligandu 2 (CCL2), CCL12 vai komplementa komponentu 3 (C3) [57]. Pēc tam autori izvirzīja hipotēzi, ka tas varētu atspoguļot mikroglia aktivāciju, ko apstiprināja izolektīna B4+ amēboīdu mikrogliju imūnhistoloģiskais novērojums tikai vecu peļu IPL [57]. Citā pētījumā tika īpaši izpētītas transkripcijas izmaiņas novecojošā tīklenes mikroglijā, salīdzinot RNS, kas iegūta no izolētām tīklenes mikroglijām 3-, 12-, 18- un 24-mēn. vecās C57BL/6 peles [58].

Kopā tika identificēti 719 atšķirīgi izteikti gēni, un tie bija funkcionāli saistīti ar mikroglia imūno regulējumu, piemēram, IL3 un IL7, angiogenēzi, piemēram, asinsvadu endotēlija augšanas faktoriem un trofiskiem augšanas faktoriem, piemēram, neirotrofīnu [58]. Interesanti, ka, tāpat kā Chen et al., C3, gēna, kas saistīts ar vecumu saistītu makulas deģenerāciju (AMD), ekspresija pieauga līdz ar vecumu, kas nozīmēja, ka ar novecošanos saistītās tīklenes mikroglia transkripcijas izmaiņas varētu veicināt AMD patoģenēzi [58].

3. Multiplā skleroze

3.1. Multiplā skleroze

Multiplā skleroze (MS) ir hroniska CNS iekaisuma slimība, kas skar aptuveni 100,{1}} pacientus Apvienotajā Karalistē un 2500,{4}} pacientus visā pasaulē [59]. Interesanti, ka tas var skart pat trīs reizes vairāk sieviešu nekā vīriešu, un vidējais vecums sākas agrīnā pieaugušā vecumā [60]. Lai gan sākotnējie ieraksti par patofizioloģiskām pazīmēm saistībā ar MS ir datēti ar 1838. gadu, to patoloģiskās un klīniskās izpausmes pirmo reizi kā "MS" identificēja 1863. gadā, Jean-Martin Charcot [61].

Kopš tā laika ir atklātas sarežģītās MS patoloģijas. Bieži sastopamie MS simptomi ir saistīti ar acu ceļu, piemēram, RNFL retināšanu, redzes neirītu (ON), kam raksturīgs redzes nerva iekaisīgs bojājums, un uveītu, kam raksturīgs stiklveida ķermeņa, tīklenes un uveālā trakta intraokulārs iekaisums [62–66]. Ir arī ziņots, ka šādas tīklenes izmaiņas var rasties pirms izmaiņām pārējā CNS daudzās neirodeģeneratīvās slimībās, tostarp MS [26].

Šie nesenie atklājumi ir izraisījuši lielu interesi par tīklenes izpēti. Neskatoties uz sarežģītajiem procesiem, kas saistīti ar MS attīstību, tā ir slimība, ko nosaka autoimūnas reakcijas, aktivizējot imūnās šūnas, piemēram, T-limfocītus, B-limfocītus, mikroglia šūnas un makrofāgus, demielinizāciju, remielinizāciju un neirodeģenerāciju [12,67–69].

Labi atzīta MS hipotēze ir tāda, ka tā attīstās divās galvenajās fāzēs. Pirmkārt, T-šūnas un B-šūnas mediē iekaisuma reakcijas, atbrīvojot citokīnus, kas izraisa iekaisuma šūnu aktivāciju, piemēram, mikrogliju aiz "slēgtas" hematoencefālijas barjeras (BBB) ​​[68,70–72]. Hronisks iekaisums var izraisīt mitohondriju disfunkciju, izraisot enerģijas deficītu. Otrkārt, tiek ignorēti neiroprotektīvie signāli, kas pasliktina spēju labot demielinizāciju, bojātus aksonus un neirodeģenerāciju [68,70]. Rezultātā ir būtiski aksonu vadītspējas aizsprostojumi, kā rezultātā pacientam galu galā rodas neatgriezeniski CNS bojājumi, piemēram, BBB, izraisot tās "necaurlaidību" [68]. Tomēr tā joprojām ir teorija, jo jaunākie pierādījumi liecina, ka daži pacienti labāk reaģē uz ārstniecības līdzekļiem, kuru mērķis ir B-šūnas, nevis tiem, kas ir vērsti uz T-šūnām [70]. Lai gan ir veikti vairāki pētījumi, izmantojot arvien jaunas metodes, pretrunīgo zinātnisko rezultātu dēļ trūkst vienprātības [73].

3.2. Multiplās sklerozes apakštipi

Pastāv simptomu smaguma un progresēšanas ātruma spektrs, kas atspoguļo MS neviendabīgumu [70]. Agrāko MS pacientu parādību var atpazīt kā klīniski izolētu sindromu (CIS) [67]. NVS pacientiem ir monofāziskas un monofokālas simptomātiskas epizodes, kas piedzīvo, piemēram, ataksiju, fotofobiju vai arefleksiju, kas ilgst 24 stundas pēc 3 nedēļām [67]. Primārā progresējošā MS (PPMS) skar aptuveni 15% MS pacientu, kuriem parasti ir vienmērīga un progresējoša veselības pasliktināšanās [74]. Progresējoša recidivējoša MS (PRMS) ir retāk izplatītā MS forma, kas skar tikai aptuveni 5% pacientu, kuriem ir pastāvīgs veselības pasliktināšanās ar negaidītiem pasliktināšanās un atveseļošanās lēcieniem [74]. Recidīvi remitējoša MS (RRMS) ir biežāk sastopama forma, kas skar 80–90% pacientu, kuriem ir neparedzēti invaliditātes pieaugumi [70].

Parasti šiem uzplūdiem seko pilnīga atveseļošanās, bet, pacientiem novecojot un progresējot uz vēlākiem posmiem, šī atveseļošanās kļūst daļēja [70,74]. Tas var būt attaisnojams ar to, ka daudziem RRMS pacientiem attīstās sekundāri progresējoša MS (SPMS), kur pacientiem var būt mazāk traucējumu un tie var atdarināt PPMS slimības trajektoriju [70,74]. Nesen plašākas intereses par ģenētiskajiem pētījumiem ir ļāvušas atpazīt MS specifiskas alēles un gēnu variantus, īpaši izmantojot genoma mēroga asociācijas pētījumu [70, 75]. Liels datu apjoms ir iekļāvis sarežģītākas analīzes, kas atklāja, ka specifiski gēnu varianti ir saistīti ar dažādiem MS veidiem [76]. Šie gēnu varianti pārsvarā tika atrasti fiziski un funkcionāli tuvu imūnmodulējošiem gēniem, kas saistīti ar MS patoģenēzi [70, 75].

Neskatoties uz to, šo apakštipu profili ir tikai aprakstoši, jo trūkst pietiekamu pierādījumu, lai veiktu precīzas patofizioloģiskas atšķirības [77]. Piemēram, lielai daļai MS pacientu ir asimptomātiskas fāzes, kurās ar MS saistīti bojājumi un citas patofizioloģiskas izmaiņas var rasties klusi [78]. Daži pēcnāves smadzeņu pētījumi pat ir parādījuši, ka indivīdiem, kuri savas dzīves laikā tika uzskatīti par "veselīgiem", tika novērotas atšķirīgas ar MS saistītas patoloģijas [78]. Tāpēc pēdējā laikā ir attīstījušās atsauces uz šiem apakštipiem, nošķirot slimības aktivitāti vai slimības neesamību, norādot informāciju par "pieplūdumiem" vai vienmērīgu progresēšanu un jaunu CNS bojājumu novērojumiem [77].

For more information:1950477648nn@gmail.com