Взаимодействие между неврони и глиални клетки при окислително увреждане и неврозащита, част 4

Диференциалният антиоксидантен отговор на неврони и астроцити е резултат от преференциалната астроцитна експресия на Nrf2, редокс-чувствителен транскрипционен фактор.

Астроцитите са най-често срещаните ненервни клетки в централната нервна система на човека. Те имат различни функции, свързани главно с енергийното снабдяване на нервните клетки и поддържането на баланса на нервната среда. Тези клетки играят важна роля в инициирането на много неврологични заболявания, като болестта на Алцхаймер, болестта на Паркинсон и множествената склероза, както и във фазата на възстановяване след увреждане на нервите. Въпреки това, друга важна роля на астроцитите е тяхната критична роля в поддържането на паметта.

Учените са открили, че астроцитите са по-влиятелни, отколкото се смяташе досега, като играят важна роля в паметта, ученето и невропластичността. По време на процеса на обучение комуникацията между невроните се засилва и астроцитите освобождават химически пратеник, наречен невронален серотонин, който може да засили комуникацията между невроните, като по този начин подобрява паметта и способностите за учене. В допълнение, астроцитите също защитават здравето на невроните, като поглъщат отпадъци и мъртви клетки, произведени около тях, като по този начин повишават цялостната жизненост и функция на мозъка.

В допълнение към ползите за учене и памет, астроцитите имат и други предимства. Например, те могат да поддържат мозъка здрав, като по този начин избягват появата на болести като болестта на Паркинсон и болестта на Алцхаймер. В допълнение, те могат да подсилят функцията на човешката имунна система, като по този начин помагат на тялото да се бори по-ефективно с болестите и възпалителните реакции.

В заключение, астроцитите играят критична роля в поддържането на здравето на мозъка и паметта. Не само това, тези магически клетки имат много потенциални ползи, които заслужават допълнително проучване. Това демонстрира тяхното значение и следователно поддържането на астроцитите в мозъка здрави и активни е от решаващо значение за нашето дългосрочно здраве. Вижда се, че трябва да подобрим паметта и Cistanche deserticola може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche deserticola е традиционен китайски лекарствен материал, който има много уникални ефекти, един от които е да подобрява паметта. Ефикасността на Cistanche deserticola идва от множеството активни съставки, които съдържа, включително танинова киселина, полизахариди, флавоноидни гликозиди и др. Тези съставки могат да насърчат здравето на мозъка чрез различни пътища.

Щракнете върху познайте 10 начина за подобряване на паметта

Nrf2-ARE е критичен път за регулиране на антиоксидантния защитен механизъм, тъй като той регулира експресията на фаза II детоксикиращи ензими и антиоксидантни гени [127].

По-високата чувствителност на невроните към ROS се дължи на непрекъснатото дестабилизиране и разграждане на антиоксидантния транскрипционен активатор Nrf2, който регулира GSH системата, тиоредоксиновата система и SOD [128,129].

Nrf2 е по-стабилен в астроцитите; по този начин те изхвърлят ROS в нервната система. Индукцията на Nrf2 на глутамат цистеин лигаза (GCL) повишава синтеза на GSH в астроцитите и прекурсорите на GSH впоследствие се изнасят в извънклетъчната среда [130].

Освен това Nrf2-индуцира синтез на GSH в астроцитезата, използвана за попълване на невронален GSH чрез совалката астроцит-неврон. Индуцираните от Nrf2-молекули, като ензими, свързани с GSH и металотионеини, са по-силно експресирани в астроцитите, отколкото в невроните, което показва, че активирането на Nrf2 в астроцитите защитава невроните от оксидативен стрес [131,132].

Микроглията показва фенотип на изследване чрез динамично кръстосано взаимодействие между микроглия и неврони в здравия мозък [133]. M1 микроглията насърчава възпалението чрез продуциране на провъзпалителни цитокини и индуциране на NO синтазна активност.

М2 микроглията регулира имунната функция и насърчава възстановяването чрез секретиране на противовъзпалителни цитокини [134,135].

Функцията на редокс регулаторите в микроглията е неясна, но много антиоксидантни протеини са свързани с възпаление чрез функционална микроглия. В кръстосаното взаимодействие между микроглия и неврони, описано на фигура 3, експресията на класически антиоксидантни протеини се контролира от Nrf2 в микроглия [6]. Дефицитът на Nrf2 изостря когнитивното увреждане и реактивната микроглиоза при лечение с LPS in vivo [136].

Хем оксигеназа-1 (HO-1), антиоксидантен ензим, регулиран нагоре от Nrf2, инхибира активирането на NOX2 при стимулиране с LPS [137]. HO -1, който може да улесни отслабването на сигнализирането на TLR4 чрез инхибиране на NOX, е отговорен за превръщането на хема в биливердин и въглероден оксид и функционира като антиоксидантен ензим [138]. Свръхекспресията на HO -1 в микроглия намалява невротоксичното натрупване на желязо при възрастни мишки [139].

Генетичната делеция на специфични за микроглията протеини и механичното прекъсване на невронната активност чрез манипулиране на микроглията показа, че микроглията модулира невронната активност. Фракталкинът (FKN) се експресира предимно в ЦНС и е локализиран върху невронни клетки.

FKN рецепторът (CX3CR1) се експресира изключително в микроглия и неврони и е интересна сигнална ос за комуникация между микроглия и неврони [69,140]. Дефицитът на CX3CR1 е свързан с нарушаване на неврогенезата и невронната свързаност [141].

DAP12 е друг специфичен за микроглията протеин, който възниква в резултат на промени в съдържанието на глутаматния рецептор при синапс чрез микроглиален BDNF [142]. При невротрансмисия със специфична за микроглия манипулация, кондиционираната с микроглия среда засилва възбудните постсинаптични потенциали и токове в дисоциирани клетъчни култури [143].

Инхибирането на микроглиалното активиране от миноциклин намалява невронната клетъчна смърт и спонтанните повтарящи се припадъци в модела на ралитий-пилокарпин [144].

6. Изводи

Невроните, които имат високи енергийни нужди, участват в метаболитни и редокс кръстосани контакти с околните клетки за нормална мозъчна функция. Глия играе съществена роля в редокс и метаболитните нужди на невроните за невротрансмисия и оцеляване.

Няколко предишни проучвания демонстрираха молекулярните и клетъчните аспекти на това глиално-невронално свързване и използваха антиоксидантни терапии за забавяне на прогресията на невродегенерацията [139,145–147].

Ние прегледахме оксидантните и антиоксидантните системи в активираната поради паракринно редокс сигнализация и решаващата роля на пресичането на неврон-глия срещу оксидативния стрес в ЦНС, където извънклетъчното пространство и разстоянието до съседните клетки или клетъчни структури са изключително ограничени.

Глиалните клетки показват морфологични и молекулярни изменения в отговор на оксидативно увреждане и регулират невронните активности при тези условия. Тази комуникация между неврон и глия играе критична роля в окислителните състояния чрез забавяне на невродегенерацията и анормална неврогенеза чрез редокс-балансиращи механизми.

Авторски принос:

Всички автори допринесоха значително. KHL проектира и изготви ръкописа. MC помогна с изготвянето на ръкописа и подготовката на фигурите. BHL наблюдава целия проект и подготви черновата на ръкописа. Всички автори са прочели и са съгласни с публикуваната версия на ръкописа.

Финансиране:

Тази работа беше подкрепена от Програмата за основни научни изследвания чрез субсидия от Националната изследователска фондация на Корея (NRF), финансирана от корейското правителство (MSIT) (NRF-2016R1D1A3B2008194,NRF-2020R1A2C3008481).

Препратки

1. Дзян, Т.; Sun, Q.; Chen, S. Оксидативен стрес: Основна патогенеза и потенциална терапевтична цел на антиоксидантни агенти при болестта на Паркинсон и болестта на Алцхаймер. Прог. Neurobiol. 2016, 147, 1–19. [CrossRef]

2. Лий, KH; Ча, М.; Lee, BH Невропротективен ефект на антиоксидантите в мозъка. Вътр. J. Mol. Sci. 2020, 21, 7152. [CrossRef]

3. Lee, BH Невропротекция: спасяване от невронна смърт в мозъка. Вътр. J. Mol. Sci. 2021, 22, 5525. [CrossRef] [PubMed]

4. Таниока, М.; Парк, WK; Парк, Дж.; Лий, JE; Lee, BH Липидна емулсия подобрява функционалното възстановяване при животински модел на инсулт.Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 7373. [CrossRef] [PubMed]

5. Чен, Й.; Qin, C.; Huang, J.; Танг, X.; Liu, C.; Хуанг, К.; Xu, J.; Guo, G.; Тонг, А.; Zhou, L. Ролята на астроцитите в оксидативния стрес на централната нервна система: Смесена благословия. Cell Prolif. 2020, 53, e12781. [CrossRef]

6. Симпсън, DSA; Oliver, PL Генериране на ROS в микроглия: Разбиране на оксидативния стрес и възпаление при невродегенеративни заболявания. Антиоксиданти 2020, 9, 743. [CrossRef]

7. Ли, Дж.; Wuliji, O.; Li, W.; Jiang, Z.-G.; Ghanbari, HA Оксидативен стрес и невродегенеративни разстройства. Вътр. J. Mol. Sci. 2013, 14, 24438–24475. [CrossRef]

8. Niedzielska, E.; Смага, И.; Gawlik, M.; Moniczewski, A.; Станкович, П.; Пера, J.; Филип, М. Оксидативен стрес при невродегенеративни заболявания. Mol. Neurobiol. 2016, 53, 4094–4125. [CrossRef] [PubMed]

9. Рао, А.; Balachandran, B. Роля на оксидативния стрес и антиоксидантите при невродегенеративни заболявания. Nutr. Neurosci. 2002, 5, 291–309 [CrossRef]

10. Бауернфайнд, Алабама; Баркс, SK; Дука, Т.; Grossman, LI; Хоф, PR; Sherwood, CC Аеробна гликолиза в мозъка на приматите: Преразглеждане на последиците за растежа и поддържането. Мозъчна структура. Функц. 2013, 219, 1149–1167. [CrossRef]

11. Кобли, JN; Fiorello, ML; Bailey, DM 13 причини защо мозъкът е податлив на оксидативен стрес. Redox Biol. 2018, 15, 490–503 [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com