Asztrocita mitokondriumok fehéranyag-sérülésben 1. rész

Absztrakt

Ez az áttekintés összefoglalja az asztrociták sokféle szerkezetét és funkcióját, hogy leírja a különböző helyeken elhelyezkedő asztrocitáktól megkövetelt bioenergetikai sokoldalúságot. Az asztrocita mitokondriumok intercelluláris doménje meghatározza szerepüket az asztrocita-neuron kapcsolódás támogatásában és szabályozásában, valamint az ischaemia elleni túlélésben.

A neuronális csatolás és a memória kapcsolata mindig is nagy figyelmet keltett. A neuronális csatolás az idegsejtek közötti kapcsolatokra és kölcsönhatásokra utal szinapszisokon keresztül, míg a memória az emberi agy azon képessége, hogy bizonyos eseményekről vagy tevékenységekről információkat tároljon és felidézzen azok megtapasztalása után.

A neuronális csatolás memóriára gyakorolt ​​hatása főként a következő szempontokban tükröződik:

Először is, a neuronok összekapcsolása megkönnyítheti a memória tárolását. A különböző tanulási vagy tapasztalati folyamatok során az idegsejtek közötti kapcsolatok létrejöttét követően ezek a kapcsolatok megerősödnek, elősegítve az információ átvitelét és tárolását az idegsejtek között. Ezért, amikor fel kell idéznünk egy átélt eseményt, az ezen neuronok közötti kapcsolatok segíthetnek gyorsabban és pontosabban megtalálni a releváns információkat, ezáltal javítva a memória tárolását.

Másodszor, a neuronális csatolás felgyorsíthatja a memória-visszakeresést. Amikor fel kell idéznünk egy eseményt, aktiválódik a neuronok közötti kapcsolat, ami lehetővé teszi számunkra, hogy gyorsan kinyerjük a releváns információkat, és tisztábban tudjuk felidézni a tapasztaltakat. Ezért a neuronok közötti kapcsolódás abban is segíthet, hogy gyorsabban visszakeressük és felidézzük az információkat.

Ezen túlmenően a neuronális csatolás elősegítheti a hosszú távú memória megőrzését. Amikor emlékszünk egy eseményre vagy információra, a neuronok közötti kapcsolat megerősödik, és hosszú távú kapcsolat és tárolás módját képezi. Ez a kapcsolat nem csak azt biztosítja, hogy az információ rövid távon gyorsan visszakereshető és előhívható legyen, hanem lehetővé teszi az információk hosszú távú emlékezetben való megőrzését is.

Összefoglalva, a neuronok közötti kapcsolódás nagyon fontos hatással van a memóriánkra. A neuronok közötti kapcsolatok erősítésével gyorsabban, pontosabban és hosszabb távon tárolhatunk és nyerhetünk vissza információkat, ami segít jobban megbirkózni a tanulás, a munka és az élet során felmerülő kihívásokkal. Látható, hogy javítanunk kell a memórián, a Cistanche deserticola pedig jelentősen javíthatja a memóriát, mert a Cistanche deserticola egy hagyományos kínai gyógyászati ​​anyag, amelynek számos egyedi hatása van, amelyek közül az egyik a memória javítása. A Cistanche deserticola hatékonysága a benne található számos hatóanyagnak köszönhető, beleértve a csersavat, poliszacharidokat, flavonoid glikozidokat stb. Ezek az összetevők számos úton elősegíthetik az agy egészségét.

Kattintson az Ismerje gombra10 módszer a memória fejlesztésére

Az asztrocita-mitokondriumok heterogenitása és az asztrocita mitokondriumok alpopulációinak alkalmazkodása a más gliákkal való kölcsönhatáshoz és az axonfunkciók szabályozásához további vizsgálatokat igényel.

Világossá vált, hogy a mitokondriális permeabilitás átmeneti pórusai kulcsszerepet játszanak számos emberi betegségben, amelyek közös patológiája a Ca2+ által kiváltott mitokondriális diszfunkción alapulhat, és amelyet az oxidatív stressz fokoz. A reaktív oxigénfajták axondegenerációt és csökkentik az inaxonális transzportot, ami axonális disztrófiákhoz és neurodegenerációhoz vezet, beleértve az Alzheimer-kórt, az amiotrófiás laterális szklerózist, a Parkinson-kórt és a Huntington-kórt.

Az asztrociták mitokondriális szerkezetének és funkcióinak jobb vizsgálatát lehetővé tévő új eszközök kifejlesztése, valamint az asztrocita mitokondriumok specifikus megcélzására szolgáló technikák kifejlesztése segíthet a mitokondriális egészség és diszfunkció szerepének feltárásában, az idegsejteken kívüli, befogadóbb kontextusban.

Összességében ez az áttekintés felméri az asztrocita mitokondriumok értékét, mint terápiás célpontot a központi idegrendszer akut és krónikus sérüléseinek enyhítésére.

Kulcsszavak

Gliasejtek; Mitokondriális dinamika; Neurovascularis sérülések; Neurodegeneratív betegségek;Asztroglia interakciók; Axon degeneráció.

Bevezetés

Az asztrociták a központi idegrendszerben (CNS) a legszélesebb körben elterjedt gliasejtek, amelyek a szürke- és fehérállományban, a duraanyag alatt és az agyi erek körül találhatók (1. ábra).

Ezt követően az asztrociták számos kulcsfunkcióra specializálódtak elhelyezkedésük alapján, mint például az agy homeosztázisának fenntartása, az extracelluláris környezet szabályozása, a vér-agy gát (BBB) ​​és a neurovaszkuláris egység (NVU) kialakítása és fenntartása [1], az agyi véráramlás szabályozása [2–4] és a pH szabályozása [5].

Mivel az asztrociták egyensúlyban tartják a glutamát felvételét és felszabadulását, figyelik a neuronális aktivitást és a szinaptikus működést, valamint a három részből álló szinapszist, hogy megkönnyítsék a tanulást és a memóriát [6]. Az Astrocytes képes a glükózt glikogénként tárolni, és fenntartani a glikogéntárolást, hogy azt laktáttá alakítsa, ha alacsony a glükózszint vagy megnövekedett aktivitás [7, 8], valamint a laktát transzfert a neuronális és a glia metabolizmusának támogatására [9–11].

Az ATP-felszabadulás [12] és a Ca2+ hálózatosodás szabályozása során az asztrociták beállítják az alvás-ébrenlét ciklust [13], és elősegítik az oldható szubsztrátok átvitelét és cseréjét a cerebrospinális folyadék és az intersticiális folyadék között [14–16]. Az asztrociták emellett aktívan modulálják az axonvezetést [17], valamint a szinapszisok kialakulását és metszését [18, 19].

Ez a hatalmas funkcionális repertoár még jobban kibővült az emberi agyban, mivel az emberi asztrociták a rágcsálókhoz képest jelentős mértékben összetettek [20]. Az emberi asztrociták megnövekedett bonyolultsága, az oligodendrociták és a fehérállomány térfogatának növekedése[21] a feltételezések szerint a rágcsálókhoz képest jobb kognitív funkciójú emberek között van.

Mivel az asztrociták számos egységbe integrálódnak, amelyek speciális funkciót szolgálnak az agyban, várható, hogy az asztrociták szerkezetileg alkalmazkodnak elhelyezkedésükhöz és funkciójukhoz [22]. A központi idegrendszerben az asztrociták főként radiális gliasejtekből és néhányuk a gerincvelő progenitor sejtjéből származnak [23–26], míg a szubventrikuláris sejtekben a felnőtt agyban folyamatos asztrociták keletkeznek [25].

Az asztrocita eredet is hozzájárulhat az asztrocita morfológiai heterogenitásához és anatómiai rendeltetéséhez, ami végső soron meghatározza a funkcióját.

Ezzel a koncepcióval összhangban az éretlen emberi glia progenitor sejtekből származó asztrociták rágcsálóagyba transzplantációja az emberi agy összetett morfológiai komplexitásával rendelkező asztrociták képződését eredményezte, ami arra utal, hogy az asztrociták mérete és szerkezeti felépítése a celluláris eredetükhöz kapcsolódik [6] . Érdekes módon ezek a sejtek helyükre és funkciójukra jellemző jellemzőket vettek fel, bizonyítva, hogy az asztrociták elősegítik az alkalmazkodást [6].

Az asztrociták figyelemre méltó különbségeket mutatnak az agyi régiók között [22]. Például az asztrociták határozott különbségeket mutatnak a szürke- és a fehérállomány között [22]. A morfológiai jellemzők alapján az asztrocitákat a szürkeállományban protoplazmás asztrocitáknak, a fehérállományban pedig a rostos asztrocitáknak nevezik [1] (1. ábra). A rostos asztrocitákra jellemző, hogy a magok kisebbek, és párhuzamosan húzzák ágaikat az axonok mentén, így a morfológiájuk megnyúlt [1].

A rostos asztrociták nagyobb mennyiségű filamentumot tartalmaznak, mint a protoplazmatikus asztrociták [27], hogy szerkezetileg támogassák megnyúlt és megnyúlt ágaikat [28–30]; ezért ezekben a sejtekben a Glial Acidic Fibrillary Protein (GFAP) hangsúlyosabb.

A protoplazmatikus asztrociták nagyobbak, finom, kidolgozott ágakkal a sejttestben eloszlanak, és elérték jellegzetes "csillagszerű" alakjukat. Érdekes módon az asztrocitáknak ez a helyfüggő specifitása ugyanolyan jól megőrződött az emberi agyban, kivéve, hogy nagyobbak, és a protoplazmatikus asztrociták bonyolultabb felépítésű [31].

Következésképpen az asztrociták részvétele a háromoldalú szinapszisban fokozódik az emberi agyban. A különböző funkciókat tükröző változatos morfológiával összhangban a protoplazmatikus és rostos asztrociták eltérő fehérje expressziós profillal rendelkeznek. Például a 44-es differenciálódási klaszter (CD44; [32] fonalas fehérjék, mint a vimentin és a GFAP [33] bőségesen expresszálódnak a fehérállományban lévő rostos asztrocitákban.

A szürkeállományú asztrociták többsége nem expresszál GFAP-ot [34, 35], hacsak nincs sérülés.

A GFAP expressziós szintjei azért fontosak, mert lehetővé teszik a gyors ismétlődő, illetve a hosszabb, de nagy pontosságú jelvezetést szürkeállományban, illetve fehérállományban. A CD44 viszont egy hialuronán receptor, ami fontos kölcsönhatásra utal a fehérállományú asztrociták és az extracelluláris mátrix között.

Az asztrociták a glutamát homeosztázist is szabályozzák. A szürkeállományú asztrociták öt fő glutamát transzportert expresszálnak, míg a fehérállományú asztrociták csak GLT-1 és GLAST[36–38].

Annak ellenére, hogy a glutamát transzporterek expressziós szintje magasabb a fehér anyagú asztrocitákban [37], a glutamát transzporterek aktivitása látszólag magasabb a szürkeállományban a nagyobb számú szinapszis miatt [39].

Tekintettel a bőséges szinapszisszámra a kéregben, például a glutamát transzport aktivitása a corpuscallosumban a legmagasabb [39]. A fehérállományú asztrociták glutamát-glutamin körfolyamatának megnövekedett kapacitásával együtt nyilvánvalóvá válik a hatékonyabb glutamát-clearance szükségessége ahhoz, hogy a glutamátszint a szürkeállomány szintjének körülbelül a felében maradjon [39].

Az excitotoxicitást okozó toolgodendrociták az AMPA és kainát receptorok aktiválása révén [40–48], de az NMDA receptorok nem [49], rávilágítanak az asztrociták általi glutamát-clearance fontosságára a fehérállományban az oligodendrocita-axon kölcsönhatások megőrzésében és a vezetés fenntartásában. Különféle receptorok aktiválása az asztrocita sejtmembrán kiváltja a Ca2+ felszabadulását a belső raktárakból, amely átterjedhet a közeli asztrocitákra, és Ca2+ hullámot [50] indíthat el az asztrocitákon keresztül, amely réscsatlakozásokon keresztül, bonyolult hálózaton keresztül terjed [51–53] gyors, távolsági jel továbbítására.

Az asztrocitáknak nem átfedő doménjeik vannak [35], de a rés-csomópontjaik miatt egymáshoz közeli asztrocitákat toboroznak. Érdekes módon ez a toborzás eléri a ~ 400 μm átmérőt a szürkeállományban, ami ~ 100 asztrocitát foglal magában. Ez a hálózat a látóidegben a legkidolgozottabb az asztrociták magas kapcsolódása miatt [54], bár a funkcionális összefüggés továbbra is ismeretlen. Ezenkívül a Na+ jelátvitel fontos szerepet játszik az asztrocita homeosztázis fenntartásában.

Megjegyzendő, hogy a citoszol Na+ koncentrációja az asztrocitákban jellemzően magasabb, mint a neuronokban[1, 55], és az asztrocitákba beáramló Na+ a folyamatokból a szómába és a szomszédos sejtekbe terjed a gap junctionokon keresztül [55–57].

A Na+ vagy kationos csatornákon (pl. P2X és NMDA receptorokon, TRP csatornákon és specifikus Na+ ún. Nax csatornákon) vagy Na+- függő transzportereken (pl. 1. és 2. típusú serkentő aminosav transzportereken, 1. és 3. típusú GABA transzportereken, glicinen) keresztül juthat be az asztrocitákba. típusú transzporterek, noradrenalin és dopamin transzporterek és Na+-kapcsolt semleges aminosav transzporterek) [1, 58, 59].

A plazmalemma transzporterek többsége nemcsak szenzorként, hanem a citoszolos Na+ módosítójaként is működik [1]. Másrészt a Na+/K+ ATPáz (NKA) főként felelős a Na+ felszabadulásáért az asztrocitákból [60]. Az asztrocita NKA kisebb affinitással rendelkezik a K+-hoz, mint a neuronokban, mivel 1 alegység helyett 2 alegységet tartalmaz, a neuronokban pedig 3 alegységet tartalmaz [61, 62].

Ezért az asztrocita NKA fontos a K+ egyensúly érzékeléséhez és fenntartásához. Emellett a neuronális aktivitás során a K+ pufferelésével az NKA fontos szerepet játszik az asztrociták laktáttermelésében [63–65]. Ezenkívül az asztrociták a Na+/Ca2+ cserélő (NCX) mindhárom altípusát expresszálják, amely egy másik fontos szereplő a Na+ szabályozásában [60, 66, 67].

Az Astrocytic NCX érzékeny a Na+ és Ca2+ citoszolkoncentrációjának változásaira, ami alkalmas az asztrocita ionos homeosztázis megőrzésében betöltött szerepükre [68, 69]. Különösen az asztrocita mitokondriumok expresszálják az NCLX nevű hőcserélő egyedi változatát, amely Na+ helyett Li+-t képes cserélni, és jelentősen hozzájárul a mitokondriális funkció fenntartásához az asztrocitákban [70–72].

For more information:1950477648nn@gmail.com