Микроглия на ретината и мозъка при множествена склероза и невродегенерация, част 2

3.3. Очни прояви на множествена склероза

Посмъртни и образни изследвания на ретината разкриха патологии, свързани с МС, като увреждане на зрителния нерв чрез демиелинизация и атрофия и изтъняване на GCL, IPL и RNFL (Фигура 2), където могат да бъдат открити RGCs и микроглия [79,80]. Теоретизира се, че изтъняването на ретината е ефект надолу по веригата на зрителния нерв и дегенерация на RGC след медииран от микроглия имунен отговор [79,81].

В съвременното общество увреждането на зрителния нерв е често срещан и тревожен проблем. Оптичният нерв е нервът, който свързва очите с мозъка и ако бъде повреден, можем да се сблъскаме с редица трудности и предизвикателства, като загуба на зрение и загуба на памет.

Не бива обаче да падаме духом пред предизвикателствата. Увреждането на зрителния нерв не засяга пряко паметта. Паметта е функция на мозъка, а зрителният нерв е само канал за предаване на сигнали. Ако активно поддържаме мозъка си здрав, можем да поддържаме добра памет.

Има много начини за насърчаване на здравето на мозъка. Например, като правим упражнения, можем да увеличим кръвообращението в мозъка, като по този начин подобрим здравето на мозъка. Освен това можем също така да поддържаме правилна диета и да увеличим социалните дейности, тези методи могат ефективно да поддържат здравословното състояние на мозъка.

Освен това, в случай на увреждане на зрителния нерв, ние също можем да използваме някои положителни методи за справяне. Например, можем да намерим подходящи лечения, които ще ни помогнат да възстановим зрението си. Можем също да развием някои нови хобита и дейности, за да поддържаме паметта и мозъка си здрави.

В обобщение, докато увреждането на зрителния нерв може да представлява много предизвикателства, не трябва да губим вяра. Като активно поддържаме здрав мозък, можем да поддържаме добра памет и да се справяме по-добре с предизвикателствата на живота. Това показва, че трябва да подобрим паметта си. Cistanche може да подобри нашата памет, тъй като Cistanche може също така да регулира баланса на невротрансмитерите, като например повишаване на нивото на ацетилхолин и растежни фактори, които са много важни за паметта и ученето Освен това месото може също да подобри притока на кръв и да насърчи доставката на кислород, което може да гарантира, че мозъкът получава достатъчно храна и енергия, като по този начин подобрява жизнеността и издръжливостта на мозъка.

Щракнете върху познайте начините за подобряване на мозъчната функция

Интересното е, че тези отличителни белези присъстват симптоматично в повече от 20% от пМС и асимптоматично присъстват в повече от 68% от пМС, което прави почти зашеметяващите 90% от пМС, за които се смята, че имат такива патологии на ретината. Типичните симптоматични характеристики се състоят от фотопсия, монокулярна загуба на зрителна острота и цветно зрение с лека болка в очите, докато някои атипични характеристики се състоят от фотофобия, бинокулярна продължителна загуба на зрение и тежка или липса на болка [62,67,82]. Тези симптоми могат да се развият от няколко часа до дни, достигайки пик на приблизително 2-3 седмици от първоначалните признаци, последвани от възстановяване [83].

Клиницистите са насърчавани да използват техники за невроизобразяване, като магнитен резонанс (MRI), за потвърждаване на свързаните с МС диагнози [63,79]. Такива невроизобразяващи методи могат да се използват за изобразяване на цялата ЦНС, включително зрителния път.

Например, MRI на ON-пациент показа вентрикуларно уголемяване на мозъка и атипично удебеляване на оптичния нерв, което е показателно за мозъчна атрофия и демиелинизация на зрителния нерв [84]. Оптичната кохерентна томография (OCT) и оценките на възприемането на движение, които изследват зрителната система, също могат да се използват като допълнение към ЯМР [85]. По-голямата част от техниките за невроизобразяване могат да бъдат сложни, с ниска възпроизводимост, неудобни и изключително скъпи (напр. MRI) [63,79,80]. Обратно, OCT изобразяване на ретината предлага неинвазивна, по-проста и по-евтина техника за предоставяне на изображения с висока разделителна способност с подробен анализ на различни слоеве на ретината [63,79,80,83].

Докато усъвършенстваните техники за ЯМР могат да се използват за идентифициране на динамично възпаление, обикновено наблюдавано в по-ранните стадии на МС, стандартните параметри на ЯМР могат да бъдат свързани с OCT доказателства, показващи необратима невродегенерация и, следователно, значително намаляване на дебелината на ретината [79]. Въпреки недостатъците и на двата метода, всеки предоставя уникална информация, свързана с различни аспекти на патогенезата на МС. Това подчертава, че както MRI, така и OCT трябва да се използват заедно, за да се увеличи максимално извличането на жизненоважна информация, позволявайки задълбочено наблюдение на свързаните с MS атипични патологии и правене на прогнози за траекторията на MS.

3.4. Микроглия и множествена склероза

Подобно на други невродегенеративни разстройства, промени в микроглиалното активиране също са наблюдавани както в модели на MS, така и в pMS. Експерименталният автоимунен енцефаломиелит (EAE) често се използва в научни изследвания за моделиране на МС и ON [48]. Въпреки че всички експериментални модели на заболявания не са напълно представителни, проучванията показват прилики между изследванията при хора и животни. Например, в сравнение със здравите, е установено, че индуцирани от EAE мишки имат повече "деразклонена" амебоидна микроглия в оптичния нерв и гръбначния мозък [86]. Хорстман и др. установено при MS-моделирани мишки чрез инжектиране на MOG35-55 (енцефалитогенен пептид, който индуцира EAE), че микроглията на ретината е значително по-изобилна в сравнение с тази на здрави мишки, инжектирани с PBS [87]. Същото изследване установи също, че на 60-ия ден след имунизацията мишките, индуцирани от МС, имат незначително, но малко повече амебоидна микроглия, но значително по-разклонена микроглия в сравнение с контролните мишки [87]. Друго изследване също използва MOG35-55 за индуциране на EAE при мишки [88]. '

В рамките на първата седмица от имунизацията, плътността на ретиналната микроглия се е увеличила значително [88]. При това изследване беше установено, че амебоидната микроглия е по-изобилна на 7 и 28 дни след MOG35-55-имунизацията; обаче не са извършени статистически анализи. Тези вариации на микроглиалните морфотипове показват, че микроглията на ретината може да се държи динамично, като се "активира" и "дезактивира" по време на развитието на EAE. Това може да корелира с промени в микроглиалното активиране, което може да възникне по време на колебания на демиелинизация и ремиелинизация, наблюдавани при МС. Освен това бяха извършени по-сложни анализи, специфични за слоя на ретината, върху индуцирани от EAE и здрави мишки, за да се намерят специфични за слоя микроглиални морфотипове [86].

Докато както EAE, така и здравите мишки се състоят от разклонена микроглия в IPL и OPL, амебоидната микроглия се открива само в GCL слоя на EAE-индуцирани мишки [86]. Това интересно корелира с отличителните белези на GCL и IPL изтъняване на MS, въпреки че все още не е проучено дали тази изтъняваща патология е пряко свързана с микроглиално активиране. В крайна сметка това предполага, че микроглията на ретината може да реагира и да се активира по специфичен за времето и слоя начин [32, 86].

Подобни последици могат да се видят и при проучвания при хора, при които има значително намалена експресия на P2RY12 (хомеостатичен маркер за микроглия) и значително повишена експресия на CD68 както в нормално изглеждащо бяло вещество, така и в области на активни лезии на мозъка на MS в сравнение със здрави мозъци [89]. ]. Тъй като тези маркери са свързани със специфични функции и морфотипове на микроглия, резултатите от Zrzavy et al. предполагат, че мозъците на МС имат по-малко наблюдавана разклонена микроглия, като същевременно имат повече фагоцитен амебоид [32,36,89].

Миелиновата фагоцитоза е допълнителна патологична характеристика на МС [51]. Когато Hendrickx et al. изследва фагоцитните способности на миелина чрез микроглия чрез поточна цитометрия, микроглията, получена от нормално изглеждащо бяло вещество на мозъци след смъртта, изглежда поглъща повече миелин от MS донори в сравнение с този от здрави донори [51]. Освен това, обработката на миелинови остатъци е свързана с микроглия, приемаща други "дистрофични" морфологии [51,90]. Cuprizone (CPZ) е токсичен и системен хелатор на медта, който може да се прилага интравенозно и орално за моделиране на MS и демиелинизиращи заболявания [90,91].

Cantoni и др. изследва демиелинизацията и характеристиките на микроглията при здрави или приложени CPZ [90]. Хистологичните наблюдения разкриват, че здравите животни не са засегнати от целостта на миелина, докато повечето микроглии изглеждат разклонени. Обратно, животните, на които е прилаган CPZ, показват невронна демиелинизация на хипокампала и corpus callosum (CC), която става "по-дълбоко" очевидна при по-продължително излагане на CPZ [90]. Интересното е, че амебоидната микроглия е изобилна до 4 седмици от прилагането на CPZ, но тъй като това нараства до 6 или 12 седмици, се наблюдават по-разклонени микроглии [90]. Това предполага, че микроглиалното активиране играе по-активна роля в по-ранните етапи на демиелинизация или демиелинизиращи заболявания като MS. Това е допълнително подкрепено от клинични доказателства, показващи, че по-младите пациенти с МС в по-ранните стадии на заболяването реагират по-добре на терапевтични интервенции като ритуксимаб, който може да намали микроглиалното активиране [92,93]. Обратно, транскрипционните изследвания в микроглия от нормално изглеждащо бяло (NAWM) и сиво вещество (NAGM) на MS и здрави доброволци показват някои интересни разлики [94].

Първо, установено е, че експресията на наблюдавани микроглиални маркери като P2RY12 е сходна в NAGM и NAWM [94]. Второ, в сравнение с NAGM, NAWM има по-високи нива на гени, участващи в пътя на NF-κB, който участва в имуномодулаторните отговори при MS патология [94]. За разлика от констатациите от CPZ MS моделите [90], van der Poel et al. [94] предполагат, че свойствата за наблюдение на микроглията могат да останат незасегнати в началните етапи на МС, докато транскрипционният профил на получената от човека микроглия е специфичен за региона. Въпреки че доказателствата от проучвания при хора биха осигурили ценно транслационно сравнение, към днешна дата няма доклади, които да изследват морфологичните характеристики на микроглията на ретината при пациенти с МС.

3.5. Имунологични маркери

Микроглията на ретината също не е изненадващо включена в увеит, рядко проявление на МС. Експерименталният автоимунен увеит (EAU) е често използван модел на увеит, който може да бъде индуциран чрез имунизиране на интерфоторецепторен ретиноид-свързващ протеин (IRBP) [95]. Открити са цели монтирани ретини на EAU-индуцирани мишки с P2RY12 положителна микроглия, която е претърпяла морфологично активиране от разклонена до амебоидна морфология в рамките на 7 дни след IRBP-имунизация, което показва ранното участие на ретиналната микроглия в EAU патологията [95]. Интересно е, че аблацията на микроглия с антагониста PLX5622 при имунизирани с IRBP е установено, че потиска EAU. Това се наблюдава чрез намаляване на инфилтриращите възпалителни клетки, липса на фоторецепторни гънки и грануломи на ретината в сравнение с нелекуваните животни [95]. Освен това, триизмерни изображения бяха конструирани от изображения на реноваскуларни левкоцити, включително Т-клетки и микроглия, белязани с CD11b, CD4/CD8, MHCII и P2RY12 [95]. Експресията на всички маркери може да бъде открита съвместно с лектин, маркер на кръвоносните съдове. Заедно тези резултати подчертават активната роля на активирането на микроглията в инициирането на транспорта на левкоцити между кръвно-ретиналната бариера [95]. Не е проучено дали морфологичната промяна има пряка връзка с патогенезата на EAU.

3.6. Екстрацелуларни везикули: Ефекти върху множествената склероза

Моделът на ЕАЕ и пациентите с МС са изследвани паралелно, за да се наблюдават микроглия, получени от микровезикули (M-MV) EVs в мозъчна патология на МС/ЕАЕ [96]. Първо, беше установено, че M-MVs са невровъзпалителни, както се вижда от регулирането на възпалителни маркери като CD86 (лиганд на Т-клетъчен рецептор), iNOs и IL1ß, чрез прехвърлянето на везикуларните компоненти от микроглиалния източник клетка към реципиента [96]. Освен това, EAE мишки, инжектирани с M-MV в corpus callosum, имат много амебоидни микроглии, които не се наблюдават при контролни EAE мишки (инжектирани с физиологичен разтвор, липозоми или мезенхимни стволови клетки). Мишки с и без киселинен сфингомиелиназен нокаут (ASKO) бяха индуцирани с EAE [96]. ASKO-EAE мишки показват значително намалени M-MVs в CSF и CD45lowCD11b+ микроглия и възпалителни Т-клетки в гръбначния мозък, докато нито една ASKO-EAE мишка не е развила EAE патологии [96]. Установено е, че при хора здравите участници имат M-MVs в CSF с повишени концентрации при MS: значително по-високи при CIS в сравнение с RRMS. Тези резултати предполагат, че M-MV присъстват по различен начин при пациенти с МС и EAE модели, което може да причини микроглиално активиране и морфотипни промени, докато тези отговори могат да бъдат намалени чрез предотвратяване на отделянето на M-MV [96]. Това също така разкрива потенциала за насочване към M-MV за наблюдение на заболяването и неговите терапевтични стратегии. Тяхната роля в ретината все още предстои да бъде установена, въпреки че ако се установи, че влияят върху морфологията на ретиналната микроглия, това може да има значителни последици за използването на окото като инструмент за наблюдение и ефикасност на лечението.

3.7. Генетични фактори: Ефекти върху микроглията на ретината при множествена склероза

MOG35-55-индуцираният EAE модел на МС беше използван за идентифициране на генетичните и морфологични разлики на микроглията на ретината между 8-седмични мишки C57BL/6 и здрави контроли [97]. Iba-1 оцветяването на напречните сечения на ретината разкри предимно разклонена микроглия при здрави контроли, докато имаше по-кръгла и подобна на амебоида микроглия с по-висока експресия на iNOS при ранни EAE мишки (16 дни след MOG35-55 индукция— 16DPI) [97]. Тази експресия на iNOS беше намалена с 41 DPI, въпреки че все още е по-висока от тази при здрави контроли. Освен това, има повишена експресия на C1q и TNF-алфа в EAE [97]. Това може да предполага, че ранните транскрипционни промени в микроглията на ретината, отразени от морфологични промени, могат да бъдат патологични характеристики на оптичните невропатии.

В допълнение, Bell et al. изследваха транскрипционния профил на ретиналната микроглия на Cx3cr1CreER: R26-tdTomato C57BL/6 мишки, които бяха индуцирани с ендотоксин-индуциран увеит (EIU) чрез единична интравитреална инжекция на LPS [98]. Изолирана микроглия на ретината беше анализирана с поточна цитометрия, флуоресцентно-активирано клетъчно сортиране (FACS), секвениране на иРНК и количествена PCR, за да се открият общо 1069 диференциално експресирани гени (DEGs) [98]. Имаше 613 DEGS, открити на 4 часа след EIU, 537 DEGS на 18 часа и нито един на 2 седмици [98]. Първоначално маркери за активиране като Fas и CD44 бяха регулирани нагоре, докато хомеостатичните маркери като P2rY12 и Mertk бяха регулирани надолу в проби, предизвикани от EIU, докато здравите контроли не показаха подобен профил, например високи нива на P2RY12 навсякъде [98]. В допълнение, конфокална микроскопия на tdTomato+ микроглиални клетки в наивни е разклонена, докато EIU клетките са претърпели морфологични промени от разклонени на 4 часа до амебоидни на 18 часа, които се връщат на разклонени 2 седмици след инжектирането [98]. Заедно тези резултати показват, че увеитът може да се характеризира с някои първоначални транскрипционни промени, които могат да бъдат отразени от промени в морфологията на ретиналната микроглия [98]. Подобни изследвания в клетки на пациенти биха били полезни за определяне на клиничната преводимост на тези открития.

4. Други невродегенеративни заболявания

4.1. Болест на Алцхаймер

AD е най-честата причина за деменция. Характеризира се с прогресивна загуба на неврони в резултат на натрупване на извънклетъчни амилоид-бета (Aß) плаки и вътреклетъчни неврофибриларни възли, съставени от хиперфосфорилирани тау протеини [99–101]. Докато започнат да се появяват първите когнитивни симптоми, приблизително 20 години необратима невродегенерация вече ще са настъпили [100]. Въпреки че точната патогенеза все още не е известна, микроглиалното активиране в мозъка и ретината е свързано с AD патология [4,13,21,99–103]. Това подчертава незадоволената нужда от по-ранно откриване на патогенезата на AD и че характеризирането на микроглия може да бъде потенциален отговор на тази дилема.

Изследванията на AD на мозъка показват повече активирана микроглия в кората и хипокампуса в сравнение с контролите, съответстващи на възрастта [99,103]. По-конкретно, Cao et al. откриха значително по-висока степен на активиране на микроглия в тези области на AD-моделирани мишки на 12-месечна възраст в сравнение с други възрасти и в сравнение със съответстващи на възрастта или по-възрастни здрави контроли [99]. Освен това, 4-месечни 5× фамилни AD-моделирани мишки показват, че Aß плаките са заобиколени от активирана микроглия в кората [103]. Установено е също, че тези активирани микроглии се локализират съвместно с Aß агрегати и тъй като Aß се натрупва, се наблюдава смърт на микроглиални клетки [103]. По подобен начин бяха открити Aß плаки, заобиколени от микроглия на ретината с голямо клетъчно тяло и по-малко и по-дебели разклонения, което предполага, че наблюденията на активирана микроглия могат да се видят в AD-моделираната ретина [100–102].

Някои източници са открили активирана микроглия на ретината в 3 × трансгенни AD мишки на възраст 5 следродилни седмици, което предполага първоначален микроглиален отговор при AD патология [102]. Това предполага, че някои микроглиални отговори на AD могат да възникнат в ретината преди мозъка. Въпреки тези констатации е важно да се отбележи двусмислената дефиниция на активирана микроглия. Например, част от литературата се отнася до всички микроглии, които не са в покой, като „активирани микроглии“, а някои могат да използват термина взаимозаменяемо с „активиране“ на микроглиите, докато по-новата литература може да използва термина за уникалното морфологично описание на активираните микроглии.

Пръчковата микроглия може да има специфично за региона участие в патологията на AD [4,21]. Например, когато бяха изследвани три мозъчни области на аутопсии на пациенти с AD, микроглиите на пръчките бяха наблюдавани само в париеталния кортекс, а не в хипокампуса или темпоралния кортекс [4]. Освен това, не са наблюдавани значителни наблюдения, свързани с пръчковата микроглия в хипокампалните и кортикалните области на мозъка на пациенти, които са имали травматично мозъчно увреждане [4]. Установено е обаче, че пръчковата микроглия е значително изобилна в париеталния кортекс, но не и в хипокампуса на пациенти с AD в сравнение със здрави контроли [4]. Пръчковидни микроглии също са наблюдавани при тези с мутирал C9orf72, докато те отсъстват при съвпадащи по възраст контроли, като в допълнение високата плътност на пръчковидни микроглии в сивото вещество на тези със синдром на Даун AD корелира с по-тежки патологични белези в сравнение с тези само с AD [21].

Наскоро Grimaldi et al. изследват патологията на ретината в ретините на пациенти с AD след смъртта [15]. Тези проби също имат Aß плаки и фосфорилирани тау възли, с признаци на ретинална невронална дегенерация, доказани от повишена експресия на каспаза 3, маркер на невродегенерация, свързана с AD [15]. Освен това, изследваните срезове на AD ретината имат значително по-висока плътност на iba-1 положителни микроглиални клетки, които също експресират по-високи нива на DAM маркер, IL-1ß, в сравнение със здрави проби [15]. TREM2 също е маркер, свързан с DAM, въпреки че той не е регулиран нагоре в iba-1-позитивната AD микроглия [15]. Въпреки това ретините на AD изразяват по-високи нива на TREM2 mRNA в сравнение със здрави контроли [15]. Тази неочаквана тенденция в микроглията на ретината на AD може да се дължи на исторически доказателства за проби от ретината след смъртта с Aß отлагания, експресиращи регулиран надолу TREM2 [15]. Изследванията, които наблюдават други DAM маркери на ретината успоредно с морфологичните параметри, могат да осигурят полезна представа за изясняване на патологиите на ретината на AD.

4.2. Болестта на Паркинсон

Болестта на Паркинсон (PD) е вторият най-често срещан тип невродегенеративно заболяване, засягащо над 10 милиона души по света [104,105]. Неговият патологичен отличителен белег се състои от агрегати от телца на Леви (LB), съставени от алфа-синуклеин (-syn), които се натрупват в телата на невронните клетки и аксоните [104,105]. Това е последвано от постепенна невродегенерация на допаминергичните неврони в областите на ЦНС, като съществената ниагра (SN) pars compacta [6,106,107]. Докато първоначалните клинични симптоми като тремор, ригидност, акинезия и постурална стабилност започнат да се появяват, 50–80% от допаминергичните неврони вече са загубени [107,108]. Подобно на AD, изследванията на PD разкриха много потенциални механизми на патогенеза, включително невровъзпаление в резултат на микроглиално активиране [6,105,109]. Последните проучвания също така разкриха, че до 80% от пациентите с PD могат да изпитат някаква зрителна дисфункция поне веднъж по време на прогресията на заболяването [105]. Освен това, някои проучвания съобщават, че тези промени в ретината се случват преди тези на мозъка [110]. Като се имат предвид тези фактори, изследването на характеристиките на ретиналната микроглия може да послужи като идеална отправна точка при идентифицирането на по-ранни биомаркери на PD.

Едно проучване изследва характеристиките на SN и хипокампалната микроглия в три групи участници: пациенти с PD, съвпадащи здрави участници и участници в продромална PD (p-PD), с извършени анализи за съвпадение на възрастта (възрастов диапазон от 56 до 96 години) [111]. ]. Въпреки че почти не бяха открити -syn и LB и в двата мозъчни региона на здрави контроли, имаше някои в пробите от пациенти с p-PD и значително повече при PD [111]. Освен това здравите контроли са имали значително повече разклонена микроглия в сравнение с p-PD и PD групите, p-PD е имала значително повече амебоидна микроглия в сравнение със здравите участници, а пациентите с PD също са имали значително повече от p-PD [111]. „Праймирана“ или активирана микроглия се наблюдава ясно в p-PD в сравнение с всяка друга група участници. Това предполага, че активираната микроглия може да бъде ранен индикатор, докато амебоидната микроглия е свързана с патология на PD.

По същия начин здравите ретини бяха свободни от -syn, докато имаше някои в 5-месечни ретини на трансгенни мишки (TgM83), моделирани за PD и значително повече в OPL на 8-месечни проби от ретина TgM83 [112]. Само 8--месечните ретини на мишки показват активиране на микроглия поради значително повишаване на експресията на CD68 (маркер за активиране на микроглия) и визуално наблюдение на амебоидна микроглия, докато това не е наблюдавано в други експериментални групи [112]. Това предполага, че може да има диференцирана експресия на активирани микроглиални маркери и морфологични промени през ранните до междинните етапи на патологията на PD. Въпреки това, други проучвания показват, че макар да е имало натрупване на OPL -syn при мишки, моделирани за -syn-зависими заболявания (Plp- -syn), има предимно разклонени микроглии, открити в цели монтирани проби от ретината без признаци на микроглиално активиране за всички изследвани възрастови групи [113]. Това може да се дължи на разлики в използваните модели на заболяването, изследваните възрастови групи и методите на анализ.

4.3. Глаукома

Глаукомата е една от основните причини за слепота в световен мащаб, която се очаква да засегне повече от 120 милиона души до 2040 г. [114]. Характеризира се с постепенна загуба на RGCs и, подобно на AD и PD, значителна невродегенерация вече би настъпила преди да започнат да се появяват клиничните симптоми [114]. Разработени са множество методи за откриване на активността на глаукома, включително повишено вътреочно налягане и увеличен брой умиращи ретинални клетки, които се измерват чрез откриване на апоптотични ретинални клетки (DARC) [115,116]. Освен това, микроглиалното активиране може също да играе роля в патогенезата на глаукомата.

Активирането на микроглия е идентифицирано като едно от първите събития при глаукоматозно неврално увреждане, което може да настъпи преди смъртта на RGC [117,118]. Например, когато швейцарските мишки албиноси бяха моделирани с модела на едностранна очна хипертония (OHT) на глаукома, имаше микроглиална активация [108]. Това се наблюдава под формата на увеличен размер на клетъчното тяло и отдръпване на клетъчните процеси още 1-ден след операцията (PS) и повишена клетъчна плътност с 3 дни PS. Ramírez и др. допълнително установи, че микроглията на ретината е P2RY12+ на 1 ден PS [108]. Тази експресия беше намалена на 3 и 5 дни PS, които след това се върнаха към нормалните нива с 15 дни PS [108]. Освен това, степента на невродегенерация може също да бъде свързана с ранни микроглиални промени, включително микроглиоза или микроглиална активация, както е видно в трансгенни Cx3cr1GFP/+ DBA/2J миши ретини, моделирани за пигментна глаукома [117]. В допълнение, в друг експериментален модел на глаукома, лечението с миноциклин или с висока доза облъчване намалява микроглиалното активиране, което води до по-ниска смърт на RGC [119,120].

Пръчковата микроглия също се свързва с няколко болестни състояния. В модел на прогресивна дегенерация на RGC при плъхове е показано, че трансекцията на зрителния нерв (ONT) индуцира образуването на микроглия на ретиналния прът [23]. Това се наблюдава в рамките на първите 7 дни, като достига пик на 14 дни и изчезва след 2 месеца [23]. Тези периодични тенденции бяха интересно отразени от тенденциите на ONT-индуцирана RGC смърт. Освен това беше установено, че тези микроглии на ретиналната пръчка се ориентират по протежение на аксона и клетъчното тяло на RGC, което предполага тяхната активна роля в свързаната с ONT невродегенерация [23].

4.4. Наследствено очно заболяване: пигментен ретинит

Друга основна причина за наследствена необратима слепота е пигментният ретинит (RP). Засяга приблизително 1 на 4000 души по света. Обикновено пациентите могат да претърпят загуба на пръчковидни клетки на ретината, докато по-напредналите случаи могат да бъдат причинени от загуба на конусовидни клетки. Въпреки че точният механизъм на RP все още е неясен, има доказателства за ранно активиране на микроглията на ретината, възникващо първоначално в процеса на дегенерация на фоторецепторите [121]. Например, Di Pierdominico et al. наблюдавани P23H-1 плъхове, модел на наследствена дегенерация на фоторецептор [121]. Намаляване на редиците от фоторецепторни ядра се наблюдава между P10-21 с по-голямо намаление между P15-21 [121]. Това се случи едновременно с микроглиалните морфологични промени в амебоидната микроглия, наблюдавани чрез хистологични анализи на напречното сечение на ретината, показващи, че iba-1 положителна микроглия с по-къси процеси с P15, докато общата плътност на ретиналната микроглия е значително по-голяма в P23H-1 плъхове в сравнение с контролите между P15-45 [121]. Същото проучване изследва плъхове от Royal College of Surgeons (RCS), друг модел за наследствена дегенерация на фоторецепторите, за да открие подобна тенденция. Най-значимата дегенерация на фоторецепторите се наблюдава между P33-60, докато микроглията на ретината придоби амебоиден вид от P21-33 [121]. Тези микроглии също мигрираха към външните слоеве на ретината между P21-60. Ретините на RCS имат значително по-висока плътност на микроглията в сравнение с контролите P21-60, докато има значителен спад между P45-60 [121].

5. Периваскуларна микроглия

Изследването на микроглия, която се намира в или около периваскуларната област (PM), се превърна в популярна област на изследване поради асоциациите, които са направени между имунните отговори на неврологичните състояния и съдовата мрежа на ЦНС [122]. Тези асоциации се наблюдават, когато пациентите с диабетна ретинопатия са имали значително повишен брой хипер-разклонени ретинални PM микроглиални клетки в сравнение с този на нормални субекти [34]. Освен това се казва, че PM микроглията проследява внимателно всички входящи съединения извън кръвно-мозъчната бариера през съдовете и в ЦНС [95]. Например, индуцираното от лекарството изчерпване на PM микроглия при мишки с експериментална AD доведе до сърдечно-съдово натрупване на амилоидни плаки [122]. Други изследвания също установяват, че мишки, моделирани с глаукома (модел на очна хипертония, индуцирана от лазер), са представени с пръчковидна микроглия както в ретиналния PM, така и в съседство с аксоните на ретината [22]. Това показва, че морфотипите на микроглията не са специфични за периваскуларните области.

6. Образна микроглия на ретината

Създаването на стабилен метод за изобразяване на ретиналната микроглия както неинвазивно, така и in vivo би предоставило безценен път за проследяване на патологиите на микроглията на ретината, свързани със заболяването. Наистина има трансгенни, напр. CX3CR-1GFP мишки, които са специално развъждани, за да имат повишена експресия на зеления флуоресцентен протеин (GFP) в гена на хемокин рецептор 1 (CX3CR-1) [123–125 ]. В резултат на това могат да се използват сканиращи лазерни офталмоскопи (SLO) и OCT системи за неинвазивно изобразяване на флуоресциращата микроглия на ретината при клетъчна разделителна способност, за изследване на тяхната форма, пространствено разпределение и плътност в реално време [37,124–126]. Всяко от тези изследвания може да използва отличителни методи с уникални SLO/OCT системи, включително многоцветен конфокален SLO за откриване на множество флуоресцентни маркери [124], автофлуоресцентно изобразяване с широко поле [125] и 488 nm флуоресцентно изобразяване с помощта на търговски SLO/OCT устройства [126] . Въпреки че това разкрива гъвкавостта на изображенията на Cx3CR-1GFP мишки, генетичните модификации често имат нежелани странични ефекти и понастоящем не могат да бъдат преведени клинично.

Въпреки това има и съобщения за опити за in vivo и неинвазивни методи за изобразяване при хора [127,128]. Например, Liu et al. разработи мултимодална адаптивна оптична система (AO), която комбинира SLO и OCT системи [127]. Суперлуминесцентни диоди също бяха използвани за производство на лъчи за изображения от всеки от AOSLO и AOOCT с добавяне на огледала, позиционирани точно така, че да бъдат насочени към окото, което позволява ретината да бъде изобразена. Въпреки че успяха да изобразят микроглия във вътрешната ограничаваща мембрана (ILM), те бяха идентифицирани чрез субективна визуална интерпретация и авторите подчертават необходимостта от подобрение поради дългия процес (1 час до изображението) [127]. Въпреки че AOOCT могат да произвеждат изображения с висока разделителна способност и клетъчни нива, това е компрометирано от ~6-кратно намаляване на зрителното поле в сравнение с комерсиална машина [128]. Например, Castanos et al. използва спектрален домейн en face OCT изображения в режим на отразяване (OCT-R), за да получи по-големи изображения на ретината [128]. При изследване на ILM при здрави участници се наблюдават равномерно разпределени разклонени клетки, подобни на макрофаги [128]. При пациенти с диабетна ретинопатия, оклузия на централната ретинална вена и глаукома с отворен ъгъл, тези клетки изглеждат амебоидни и не са еднакви [128]. Чрез тези морфологични и разпределителни характеристики, авторите интерпретират тези клетки като микроглия или хиалоцити. Въпреки че това разкрива възможността за неинвазивно in vivo изобразяване на човешката ретина, авторите признават ограниченията на тяхната технология, включително ръчни субективни интерпретации на клетъчната морфология и неопределеното разграничение на клетъчния тип [128].

7. Противоречиви констатации: причини и ограничения

Въпреки че гореспоменатите проучвания имаха подобни цели за намиране на денситометрични или морфологични характеристики на микроглията, имаше някои, които дадоха противоречиви резултати. Това може да се дължи на факта, че много от използваните методи за анализ са субективни, разнообразни и дори двусмислени. Тези аспекти биха могли да бъдат изменени, за да позволят по-последователни, представителни и по-малко пристрастни резултати. Например, когато са изследвани специфични области на ЦНС, като стриатум, SN, хипокампус или ретина, се анализират произволно избрани „секции“ или „срезове“ [86,111,129]. Освен това, някои изследвания предприеха субективни мерки за разграничаване на „разклонени“ и „амебоидни“ клетки, като същевременно се използват и методи за ръчно преброяване [99]. Наистина има други методи, които със сигурност могат да се използват за намаляване на въздействието на тези субективни и непредставителни техники. Например, по-обширни и ефективни методи за изобразяване могат да бъдат постигнати чрез сканиране на цялата ретина, а не на сектори, и включително z-стекове на всички слоеве и проекции с максимален интензитет [24]. По този начин могат да се анализират изчерпателно наблюденията на цялата ретина и всички нейни слоеве. Освен това, алгоритми, които автоматизират преброяването на клетките, могат да се използват за количествено определяне на денситометричните параметри [24].

В светлината на насърчаване на бъдещи изследвания, избягването на субективна категоризация на морфотипове на микроглия вече е извършено успешно, като се използват промени в 15 параметъра, дефинирани чрез хода на микроглиалното възпаление, което позволява морфометрични анализи, извеждани от автоматизиран софтуер (Fraclac; ImageJ) [130]. Въпреки това е важно да се отбележи, че Fernández-Arjona et al., ръчно са избрали клетките на микроглията, които да бъдат анализирани въз основа на набор от критерии, които се състоят от напълно видимо клетъчно тяло и процеси, които не се припокриват с части от други съседни клетки [130] ]. Следователно получените данни не са напълно представителни или свободни от пристрастия, въпреки че това демонстрира принципа на използване на количествени данни за определяне на различните морфотипове.

Клиничните и предклиничните изпитвания често включват само мъже [60,91]. Това може да е, за да се намалят ефектите от физиологичните разлики като цикъла на яйчниците, объркващи резултатите от опита или експеримента. Известни са обаче полови диморфизми за структурните и функционални разлики в микроглиалните отговори на стареенето и заболяването, включително MS [131]. Това може да се дължи на Х хромозомите, които експресират най-голям брой имуно-свързани гени в целия човешки геном и епигенетични и екологични влияния [131,132].

Хан и др. също предполагат, че хормоналните разлики могат да повлияят на мъжете, които имат по-активирана микроглия в етапите на развитие, излагайки ги на по-висок риск от заболяване, докато при жените това се случва в зряла възраст [131]. Други изследвания върху медиирането на свръхчувствителност към болка показват участието на микроглия при мъжки мишки, докато други имунни клетки като Т-клетки са необходими при женски мишки [133,134]. Въпреки че няма доклади, които да изследват половите различия в морфологичните характеристики на микроглията на ретината при МС, анализите на транскриптомни микрочипове на мъжки и женски мишки от две възрастови групи (3 или 24 месеца) показват, че свързаните с възрастта промени в клетките на ретиналната микроглия- специфична генна експресия са сексуално диморфни [135]. Проектирането на пробни/експериментални проучвания, базирани на един пол, може да ограничи способността за идентифициране на свързани с пола патологични разлики при МС, заболяване, което е по-често срещано при жените [60]. Вместо това използването на стратифицирани анализи в изследвания, които включват и двата пола, би било от полза за разбирането на патологичните разлики между различните подгрупи пациенти в хетерогенната популация на MS. Това също би позволило по-големи размери на групи пациенти да бъдат изследвани в по-големи многоцентрови изследователски сътрудничества с последващо по-голямо въздействие и обобщаемост.

Напоследък също има интерес към използването на компютърно зрение и алгоритми за машинно обучение, за да се даде възможност за автоматизирано разпознаване и/или категоризиране на „клетки“ или „интересни региони“ в данните за невроизображение. Често използвани в биомедицинските изследвания са поддържащи векторни машини (SVM), считани за контролирани техники за машинно обучение, които могат да категоризират данни и да извършват регресионни анализи [136]. Линейните SVM могат да използват входните данни за „обучение“ за всяка категория, за да извлекат функции, които могат да се използват за дефиниране на всяка категория [137]. След това използва входните данни за „обучение“, за да категоризира ефективно всяка точка от данни чрез изследване на споменатите дефиниращи характеристики [137]. Това се постига чрез автоматично идентифициране на оптималната хиперравнина, която позволява всяка точка от данни да бъде разграничена в една категория от тези в друга. Тези алгоритми за машинно обучение вече са приложени в изследвания в усилията за прогнозиране на деменция при пациенти, използващи данни от ЯМР с висока разделителна способност и дори резултати за оценка на психичното състояние [136]. Въпреки че тези проучвания все още не създават алгоритми, които имат 100% точност и прецизност, концепцията за използване на споделяеми автоматизирани алгоритми се представя като отлична отправна точка за подобряване на обработката и анализа на биомедицински данни [136].

8. Заключителни бележки

В заключение, микроглията предлага вълнуващ път за изследване на невродегенеративните заболявания, включително МС. Има също нарастващи доказателства, показващи някои ранни микроглиални промени на ретината в отговор на заболявания, което допълнително подкрепя идеята за използване на биомаркери на ретината като по-ранен метод за откриване на заболяване. Освен това има нарастващ брой изследвания, които изследват микроглиите на ретината и мозъка по отношение на техните морфологични, генетични и молекулярни характеристики. Въпреки това, ключът към нашето разбиране на тяхната роля е способността да се извършват точни и последователни количествени анализи на динамичните промени в структурата, тъй като морфотипите могат да бъдат тясно свързани с функцията на микроглията. Бихме насърчили разработването на стандартизирани експериментални дизайни и валидирани алгоритми за анализ на данни, тъй като те са необходими за цялостно очертаване на ролята, която тези важни клетки имат в патогенезата и тежестта на заболяването.

Авторски принос:

Писане—планиране, SC, LG и MFC; писане—изготвяне на оригинална чернова, SC; писане—преглед и редактиране, SC, LG и MFC; визуализация—SC; надзор—LG и MFC Всички автори са прочели и са съгласни с публикуваната версия на ръкописа.

Финансиране:

Това изследване не получи външно финансиране.

Конфликти на интереси:

Авторите декларират липса на конфликт на интереси. Финансиращите нямат никаква роля в написването на ръкописа.

Препратки

1.Au, NPB; Ma, CHE Последни постижения в изследването на биполярни/пръчковидни микроглии и техните роли в невродегенерацията. Преден. Стареене на неврологията. 2017, 9, 128. [CrossRef]

2. Ли, Ф.; Jiang, D.; Samuel, MA Microglia в развиващата се ретина. Neural Dev. 2019, 14, 1–13. [CrossRef]

3. Силвърман, SM; Wong, WT Микроглия в ретината: Роли в развитието, зрелостта и болестта. Annu. Преп. Вис. Sci. 2018, 4, 45–77. [CrossRef]

4. Бахщетер, АД; Ighodaro, ET; Хасун, Й.; Aldeiri, D.; Neltner, JH; Пател, Е.; Abner, EL; Nelson, PT Пръчковидна морфология на микроглията е свързана със стареенето в 2 серии от аутопсии на хора. Neurobiol. Стареене 2017, 52, 98–105. [CrossRef]

5. Холоуей, OG; Canty, AJ; Кинг, AE; Ziebell, JM Rod микроглия и тяхната роля в неврологичните заболявания. Семин. Cell Dev. Biol. 2019, 94, 96–103. [CrossRef]

6. Рамирез, AI; De Hoz, R.; Salobrar-Garcia, E.; Салазар, JJ; Рохас, Б.; Ajoy, D.; Лопес-Куенка, И.; Рохас, П.; Тривиньо, А.; Ramírez, JM Ролята на микроглията в невродегенерацията на ретината: болест на Алцхаймер, Паркинсон и глаукома. Преден. Стареене на неврологията. 2017, 9, 214. [CrossRef] [PubMed]

7. Рашид, К.; Ахтар-Шефер, И.; Langmann, T. Microglia при дегенерация на ретината. Преден. Immunol. 2019, 10, 1975. [CrossRef] [PubMed]

8. Laprell, L.; Schulze, C.; Brehme, ML; Oertner, TG Ролята на потенциала на мембраната на микроглията в хемотаксиса. J. Невровъзпаление 2021, 18, 1–10.

9. Карлщетер, М.; Шолц, Р.; Рутар, М.; Wong, WT; Провис, JM; Лангман, Т. Микроглия на ретината: просто страничен наблюдател или цел за терапия? Прог. ретина. Eye Res. 2015, 45, 30–57. [CrossRef] [PubMed]

10. Уанг, Дж.; Wang, J.; Wang, J.; Янг, Б.; Weng, Q.; Той, Q. Насочване към микроглия и макрофаги: потенциална стратегия за лечение на множествена склероза. Преден. Pharmacol. 2019, 10, 286. [CrossRef]

11. Walker, DG; Lue, L.-F. Имунни фенотипове на микроглия при невродегенеративно заболяване при хора: Предизвикателства пред откриването на микроглиална поляризация в човешкия мозък. Алцхаймер Res. Там. 2015, 7, 1–9. [CrossRef]

12. Luo, C.; Jian, C.; Liao, Y.; Хуанг, Q.; Wu, Y.; Лиу, X.; Zou, D.; Wu, Y. Ролята на микроглията при множествена склероза. Neuropsychiatr. дис. лечение. 2017, 13, 1661–1667. [CrossRef]

13. Яо, К.; Zu, H.-B. Микроглиална поляризация: Нов терапевтичен механизъм срещу болестта на Алцхаймер. Инфламофармакология 2020, 28, 95–110. [CrossRef] 14. Ransohoff, RM Поляризиращ въпрос: съществуват ли M1 и M2 микроглия? Нац. Neurosci. 2016, 19, 987–991. [CrossRef]

15. Грималди, А.; Педикони, Н.; Oieni, F.; Пицарели, Р.; Розито, М.; Джубетини, М.; Сантини, Т.; Limatola, C.; Ruocco, G.; Ragozzino, D.; et al. Невровъзпалителни процеси, активиране на А1 астроцити и агрегация на протеини в ретината на пациенти с болестта на Алцхаймер, възможни биомаркери за ранна диагностика. Преден. Neurosci. 2019, 13, 925. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com