Връзка между неврони и глиални клетки при окислително увреждане и неврозащита, част 2

3. Астроцити

3.1. Астроцити в мозъка

Астроцитите са най-динамичните и изобилни човешки мозъчни клетки, отговорни за поддържането на мозъчната хомеостаза. Астроцитите се наричат ​​териториални клетки и имат няколко разширени процеса, комуникиращи със съседни клетки; по този начин те образуват организирани анатомични области със свързани функционални синцитии [26].

Астроцитите са основен тип клетки в мозъка. Тези клетки са отговорни за защитата и поддържането на невроните и поддържането на нормалното функциониране на цялата нервна система. През последните години все повече изследвания показват, че астроцитите също са тясно свързани с формирането и поддържането на човешката памет.

Изследванията са установили, че астроцитите могат да повлияят на синаптичните връзки между невроните, като по този начин повлияят на формирането и съхранението на спомени. Тези глиални клетки могат също така да премахват боклука и други вредни вещества от невроните. Докато поддържат здравето на нервната система, те също помагат за подобряване на нашата памет.

Освен това учените са открили, че астроцитите произвеждат молекула, наречена FGF2, която играе важна роля за подобряване на ученето и паметта. Експериментите са установили, че увеличаването на съдържанието на FGF2 в астроцитите може значително да подобри способността за учене и паметта на мишките.

Още по-вълнуващо, някои проучвания показват, че поддържането на здравословен начин на живот може да насърчи растежа и функционирането на астроцитите. Например, редовните упражнения, здравословната диета и достатъчно сън могат да насърчат растежа и функцията на астроцитите, което може да помогне за подобряване на нашата памет.

Следователно, въпреки че някои неблагоприятни фактори в живота, като прекомерното пиене или употребата на определени лекарства, ще повлияят на растежа и функцията на астроцитите, все още има много мерки, които можем да предприемем, за да подобрим тяхната функция. Докато поддържаме положително отношение и живеем възможно най-здравословно, потенциално можем да имаме по-силни спомени и по-добро неврологично здраве. Може да се види, че трябва да подобрим паметта и Cistanche deserticola може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche deserticola има антиоксидантни, противовъзпалителни и анти-стареене ефекти, които могат да помогнат за намаляване на окисляването и възпалителните реакции в мозъка, като по този начин предпазват здраве на нервната система. В допълнение, Cistanche deserticola може също така да стимулира растежа и възстановяването на нервните клетки, като по този начин подобрява свързаността и функцията на невронните мрежи. Тези ефекти могат да помогнат за подобряване на паметта, ученето и скоростта на мислене и могат също така да предотвратят развитието на когнитивна дисфункция и невродегенеративни заболявания.

Кликнете върху Know, за да подобрите краткосрочната памет

Астроцитите проектират съдови процеси (астроцитни крайни крака) върху интрапаренхимни кръвоносни съдове и обвиват повърхностите на съдовете, за да контролират движението на молекули и клетки между съдовото отделение и мозъка [27].

Човешките астроцити обикновено се класифицират в четири подразделения въз основа на тяхната невроанатомия [28]. Първо, интерламинарните астроцити имат кръгло клетъчно тяло и къси процеси и са разположени в слой I на кората. Второ, протоплазмастроцитите се намират в сивото вещество и са разположени в слоеве II-VI на кората. Те са най-разпространените астроцити и имат множество израстъци и гъста морфология.

Трето, варикозните проекционни астроцити са разположени в слоеве V–VI и имат къси бодливи израстъци с от един до пет по-дълги израстъци, които могат да функционират при комуникация на дълги разстояния в рамките на кората. Четвърто, фиброзните астроцити са разположени в бялото вещество и са големи клетки, съдържащи по-малко процеси. Влакнестите процеси на астроцитите изпращат множество удължения към контакт с олигодендроглия, която обвива миелинизираните аксони [29].

Астроцитите също се класифицират в типове I–III според техните морфологични характеристики, като размер на клетъчното тяло, брой процеси, дебелина на процесите, посока на процесите и дължина на процесите.

Типът Iastrocytes се характеризира с малко клетъчно тяло и множество къси процеси. Тип II астроцити се характеризират с биполярна форма и дълги процеси. Астроцитите тип III се характеризират със звездовидна форма и дълги израстъци [30,31].

Функцията на астроцитезата да подпомага невроните, като играе поддържаща роля в синаптичната функция и модулацията на невротрансмисията. Процесите на астроцитите обвиват синапсите и съдържат различни рецептори за невротрансмитери, цитокини, растежни фактори и йонни канали.

Астроцитите се влияят от вътреклетъчното освобождаване на Ca2+ от извънклетъчния глутамат и поддържат тейонния баланс на синапсите чрез повишаване на вътреклетъчните нива на Ca2+ след секрецията на множество глиотрансмитери, като глутамат, пурини, GABA и D-серин [ 32,33] Невроните са силно чувствителни към малки промени в мозъчната микросреда, дори да смятат, че метаболитната им консумация е висока.

Ролята на астроцитите в нормалния мозък е поддържането на извънклетъчната хомеостаза чрез усвояване и рециклиране на глутамат, K+ буфериране, доставяне на енергийни субстрати, pH буфериране и защита срещу оксидативен стрес [28].

3.2. Астроцити при окислително увреждане

Астроцитите съществуват в състояние на покой или реактивно състояние в мозъка, както е показано на Фигура 2. Реактивните астроцити освобождават възпалителни цитокини, включително TNF и ROS, и образуват глиални белези, които възпрепятстват регенерацията на аксона и невритния растеж [34–36].

Активираните астроцити спомагат за възстановяване на мозъчната функция след нараняване, но могат да бъдат невротоксични. Реактивните астроцити освобождават азотен оксид (NO) в извънклетъчното пространство; това може да доведе до невронално увреждане и смърт чрез увеличаване на липидната пероксидация, увреждане на митохондриите и предизвикване на скъсвания на ДНК вериги [37].

Астроцитната антиоксидантна система балансира ROS (супероксиди, хидроксилрадикали и азотен моноксид), които се произвеждат естествено по време на метаболизма на кислорода от ЦНС [38]. Оксидативният стрес в реактивните астроцити води до дългосрочни ефекти върху специфични протеини, включително коннексини, глутаматни транспортери и ензими, които засягат взаимодействията между астроцитите и невроните [39].

Усвояването на глутамат от астроцит изисква високо ниво на енергия, като се нуждае от повече от една ATP молекула за едно усвояване на глутамат. Въпреки това, липсата на АТФ е свързана с механизмите на индуцирана от ROS блокада на поглъщане на глутамат в астроцитите [40,41]. Блокирането на астроцитните глутаматни транспортери повишава невротоксичността чрез потенциране на невроналната възбудимост и възбудителната невротрансмисия [42].

Оксидативният стрес, генериран от астроцитите, възниква главно чрез оксидативен стрес, получен от митохондриите, оксидативен стрес, получен от NADPH, и производство на RNS. Митохондриите са разпределени в клетъчното тяло и тънките и дълги процеси на астроцитите [43]. Нарушаването на митохондриалната функция и увеличаването на ROS в астроцитите води до астроглиоза. Оксидативният стрес, получен от NADPH, значително засяга физиологичната функция на астроцитите.

Сред семейството на NOX, NOX2 и NOX4 са най-изобилно експресираните NOXизоформи в ЦНС [43]. NOX4, но не и NOX2 се експресира в астроцитите и дори ниската експресия на NOX4 регулира оксидативния стрес в астроцитите [44,45].

Производството на астроцитна RNS също засяга оксидативния стрес, произтичащ от астроцитите. Основните изоформи на NOS, включително Ca2+/калмодулин-зависима невронална NOS, ендотелна NOS и Ca2+-независима индуцируема NOS, се наблюдават в астроцитите [5,46]. Астроцитният NO води до индуцирана от астроцити невронална дегенерация и агрегация на Cu-Zn супероксид дисмутаза (SOD1) в астроцитите, което може да индуцира исхемично/реперфузионно увреждане на ЦНС [47,48].

3.3. Антиоксидантна защита с помощта на астроцити

Астроцитите са основните клетки, които поддържат глутаматната хомеостаза, която индиректно засяга баланса на оксидативния стрес, чрез регулиране на възбуждащите аминокиселини. Астроцитите също предотвратяват ексцитотоксичността чрез освобождаване на невротрофични фактори, като невротрофичен фактор, получен от глиални клетки (GDNF) и нервен растежен фактор (NGF), които поддържат оцеляването на невроните [39,49].

За невропротекция по време на оксидативен стрес, астроцитите произвеждат различни антиоксидантни молекули, включително GSH, аскорбат и витамин Е, и активират ROS детоксикиращи ензими, като GSH S-трансфераза, GSH пероксидаза, тиоредоксин редуктаза и каталаза за подобряване на оцеляването на невроните [26, 50,51]. Освен това астроцитите участват в секвестирането на метали в мозъка, за да предотвратят генерирането на свободни радикали от редокс-активни метали. Астроцитите експресират високи нива на металотионеини и церулоплазмин, които участват в металното свързване и трафика на йони [52].

Астроцитите могат да синтезират GSH трипептида с глутамат цистеин лигаза и GSH синтетаза. Астроцитите освобождават GSH в извънклетъчното пространство и невроните поемат GSH директно или използват извънклетъчната невронална аминопептидаза N, за да образуват глицин и цистеин [53].

Намалена невронална защита срещу оксидативно увреждане се наблюдава в астроцити с изчерпване на GSH чрез ограничаване на субстрата за синтеза на GSH в невроните [54]. Астроцитите увеличават капацитета за синтезиране на GSH чрез увеличаване на капацитета за усвояване на цистеин, като по този начин засилват невропротективния ефект на астроцитите срещу оксидативен стрес [5]. Друг антиоксидантен защитен механизъм на астроцитите е рециклирането на аскорбат, който може директно да пречиства ROS и да действа като кофактор за рециклирането на окисления витамин E и GSH [2].

Този рециклиран аскорбат се използва вътреклетъчно в астроцитите и/или се освобождава в извънклетъчното пространство, за да могат невроните да го използват за своя антиоксидантен защитен механизъм. Когато аскорбиновата киселина навлезе в невроните, тя инхибира консумацията на глюкоза и стимулира транспорта на лактат. Аскорбиновата киселина регулира лактатната совалка астроцит-неврон [55], а невроните произвеждат глутамат, който стимулира освобождаването на аскорбинова киселина от астроцитите по време на глутаматергичната синаптична активност [56,57].

В пътя на Nrf2-Keap1-ARE, важна ендогенна антиоксидантна система в ЦНС, ROS-индуцируемият транскрипционен фактор нуклеарен фактор еритроиден 2-свързан фактор 2 (Nrf2), регулира GSH системата, тиоредоксиновата система и SOD [58]. Nrf2 се произвежда и убиквитинира за разграждане чрез свързване към подобен на Kelch ECH-асоцииран протеин 1 (Keap1) при основни условия [59].

Въпреки това, свързването на Keap1 към Nrf2 се инхибира от повишени условия на оксидативен стрес и това позволява на Nrf2 да избегне разграждането и да взаимодейства с елементите на антиоксидантен отговор (ARE) в генните промотори [60,61].

Астроцитите показват по-високи базални и стимулирани нива на свързване на ARE от Nrf2, отколкото невроните [62]. В допълнение, третичният бутилхидрохинон (tBHQ) активира Nrf2 и неговите низходящи антиоксидантни ензими, като редуциран коензим/хинон оксидоредуктаза1 (NQO1), в астроцитите, но не и в невроните [63].

Астроцитният Nrf2 е основният регулатор на оксидативната хомеостаза, както е определено от наблюдението, че Nrf2−/− астроцитите имат по-тежки възпалителни реакции. Освен това, астроцитният допаминов D2 рецептор регулира синтеза на GSH чрез Nrf2 трансактивиране in vivo [64,65].

For more information:1950477648nn@gmail.com