A retina és az agy mikroglia a szklerózis multiplexben és a neurodegenerációban 2. rész

3.3. A szklerózis multiplex szem megnyilvánulásai

A post mortem és a retina képalkotó vizsgálatok olyan SM-hez kapcsolódó patológiákat tártak fel, mint a látóideg-károsodás demyelinizáció és atrófia, valamint a GCL, IPL és RNFL elvékonyodása (2. ábra), ahol az RGC-k és a mikroglia található [79,80]. Az elmélet szerint a retina elvékonyodása a látóideg és az RGC-degeneráció downstream hatása a mikroglia által közvetített immunválaszokat követően [79,81].

A modern társadalomban a látóideg károsodása gyakori és aggasztó probléma. A látóideg az az ideg, amely összeköti a szemet az aggyal, és ha megsérül, számos nehézséggel és kihívással nézhetünk szembe, mint például a látásvesztés és a memóriavesztés.

A kihívásokkal szemben azonban nem szabad elkeserednünk. A látóideg károsodása nem befolyásolta közvetlenül a memóriát. A memória az agy funkciója, a látóideg pedig csak egy csatorna a jelek továbbítására. Ha aktívan megőrizzük agyunk egészségét, megőrizhetjük a jó memóriát.

Számos módja van az agy egészségének elősegítésére. Például edzéssel fokozhatjuk az agy vérkeringését, ezzel javítva az agy egészségi állapotát. Emellett betarthatjuk a megfelelő étrendet és növelhetjük a szociális aktivitást is, ezekkel a módszerekkel hatékonyan lehet fenntartani az agy egészséges állapotát.

Ezen kívül a látóideg károsodása esetén néhány pozitív megküzdési módszert is alkalmazhatunk. Például megtalálhatjuk a megfelelő kezeléseket, amelyek segítenek helyreállítani látásunkat. Kifejleszthetünk néhány új hobbit és tevékenységet, hogy megőrizzük memóriánk és agyunk egészségét.

Összefoglalva, bár a látóideg károsodása számos kihívást jelenthet, nem szabad elveszítenünk a hitünket. Az egészséges agy aktív fenntartásával megőrizhetjük a jó memóriát, és jobban megbirkózhatunk az élet kihívásaival. Ez azt mutatja, hogy javítanunk kell a memóriánkat. A Cistanche javíthatja a memóriánkat, mert a Cistanche szabályozhatja a neurotranszmitterek egyensúlyát is, például növeli az acetilkolin és a növekedési faktorok szintjét, amelyek nagyon fontosak a memóriához és a tanuláshoz. Ezen kívül a hús javíthatja a vérkeringést és elősegítheti az oxigénszállítást is, ami biztosíthatja, hogy az agy elegendő tápanyaghoz és energiához jusson, ezáltal javítva az agy vitalitását és állóképességét.

Kattintson az ismerje meg az agyműködés javításának módjait

Érdekes módon ezek a jellegzetes jegyek a pMS több mint 20%-ában tünetmentesen, a pMS több mint 68%-ában pedig tünetmentesen jelen vannak, így a pMS-ek majdnem elképesztő 90%-a, akiknél a becslések szerint ilyen retinapatológiák vannak. A tipikus tünetek közé tartozik a fotopszia, a monokuláris látásélesség elvesztése és a színlátás enyhe szemfájdalmakkal, míg néhány atipikus jellemző a fotofóbia, a binokuláris elhúzódó látásvesztés és a fájdalom súlyos vagy hiánya [62, 67, 82]. Ezek a tünetek néhány órától napokig terjedhetnek, és a kezdeti jelek megjelenésétől számítva nagyjából 2-3 héttel tetőznek, majd a felépülést [83].

A klinikusokat arra ösztönözték, hogy neuroimaging technikákat, például mágneses rezonancia képalkotást (MRI) alkalmazzanak az SM-hez kapcsolódó diagnózisok megerősítésére [63,79]. Az ilyen neuroimaging módszerek a teljes központi idegrendszer leképezésére használhatók, beleértve a vizuális útvonalat is.

Például egy ON-beteg MRI kamrai agy-megnagyobbodást és a látóideg atipikus megvastagodását mutatta, ami agyi atrófiára és látóideg-demielinizációra utalt [84]. Az optikai koherencia tomográfia (OCT) és a mozgásérzékelés értékelése, amelyek mindkettő a látórendszert vizsgálják, szintén használhatók az MRI-k kiegészítőjeként [85]. A neuroimaging technikák többsége bonyolult, alacsony reprodukálhatóságú, kényelmetlen és rendkívül költséges lehet (pl. MRI) [63,79,80]. Ezzel szemben az OCT retina leképezés egy nem invazív, egyszerűbb és olcsóbb technikát kínál nagy felbontású képek készítéséhez a különböző retinarétegek részletes elemzésével [63,79,80,83].

Míg a kifinomult MRI-technikák használhatók a dinamikus gyulladás azonosítására, amely jellemzően az SM korábbi stádiumaiban látható, a standard MRI-paraméterek korrelálhatók a visszafordíthatatlan neurodegenerációra és ezáltal a retina vastagságának jelentős csökkenésére utaló OCT-jelekkel [79]. Mindkét módszer hiányosságai ellenére mindegyik egyedi információt nyújt az SM patogenezisének különböző aspektusairól. Ez hangsúlyozza, hogy mind az MRI-t, mind az OCT-t együtt kell használni a létfontosságú információk kinyerésének maximalizálása érdekében, lehetővé téve az SM-hez kapcsolódó atipikus patológiák mélyreható nyomon követését és az SM pálya előrejelzését.

3.4. Microglia és sclerosis multiplex

Más neurodegeneratív rendellenességekhez hasonlóan a mikroglia aktivációjában is változásokat figyeltek meg mind az SM-modellekben, mind a pMS-ben. A kísérleti autoimmun encephalomyelitist (EAE) gyakran használják tudományos vizsgálatokban az SM és az ON modellezésére [48]. Bár a betegségek minden kísérleti modellje nem teljesen reprezentatív, a vizsgálatok hasonlóságokat mutattak ki az emberi és állati vizsgálatok között. Például az egészséges, EAE-indukált egereknél több „elágazott” amőboid mikrogliát találtak a látóidegben és a gerincvelőben [86]. Horstmann et al. MOG35-55 (encefalitogén peptid, amely EAE-t indukál) injekciójával MS-modellezett egerekben azt találták, hogy a retina mikroglia szignifikánsan nagyobb volt, mint a PBS-sel injektált egészséges egerekben [87]. Ugyanez a vizsgálat azt is megállapította, hogy az immunizálás után 60 nappal az SM-indukált egerekben nem szignifikánsan, de valamivel több amőboid mikroglia, de szignifikánsan több elágazó mikroglia volt, mint a kontroll egerekben [87]. Egy másik vizsgálat MOG{12}}-t is használt EAE indukálására egerekben [88]. '

Az immunizálás első hetében a retina mikroglia denzitása jelentősen megnőtt [88]. Ebben a vizsgálatban az amőboid mikrogliát is nagyobb mennyiségben találták a MOG35-55-immunizálást követő 7. és 28. napon; statisztikai elemzéseket azonban nem végeztek. A mikroglia morfotípusok ezen változatai azt jelzik, hogy a retina mikroglia dinamikusan viselkedhet, „aktiválódik” és „deaktiválódik” az EAE előrehaladása során. Ez korrelálhat a mikroglia aktiválásában bekövetkezett változásokkal, amelyek az SM-ben megfigyelhető demyelinizáció és remyelinizáció fluktuációi során fordulhatnak elő. Ezenkívül kifinomultabb retinaréteg-specifikus elemzéseket végeztek EAE-indukált és egészséges egereken, hogy rétegspecifikus mikroglia morfotípusokat találjanak [86].

Míg mind az EAE, mind az egészséges egerek elágazó mikrogliákból álltak az IPL-ben és az OPL-ben, az amőboid mikroglia csak az EAE-indukált egerek GCL-rétegében volt megtalálható [86]. Ez érdekes módon korrelál az SM GCL és IPL elvékonyodási jellemzőivel, bár még nem vizsgálták, hogy ez a vékonyodási patológia közvetlenül kapcsolódik-e a mikroglia aktivációjához. Végső soron ez arra utal, hogy a retina mikroglia idő- és rétegspecifikus módon reagálhat és aktiválódhat [32,86].

Hasonló következmények láthatók humán vizsgálatokban is, ahol a P2RY12 (homeosztatikus mikroglia marker) expressziója szignifikánsan csökkent, és a CD68 expressziója szignifikánsan megnövekedett mind a normális megjelenésű fehérállományban, mind az SM agy aktív elváltozásaiban az egészséges agyakhoz képest [89]. ]. Mivel ezeket a markereket specifikus funkciókkal és mikroglia morfotípusokkal társították, a Zrzavy et al. Azt sugallják, hogy az SM agyában kevesebb megfigyelő elágazó mikroglia van, miközben több fagocita amőboid van [32,36,89].

A myelin fagocitózis az SM további patológiás jellemzője [51]. Amikor Hendrickx et al. áramlási citometriával vizsgálta a mielin fagocitáló képességét mikroglia segítségével, a poszt mortem agy normális megjelenésű fehérállományából származó mikroglia úgy tűnt, hogy több mielint nyel el SM donoroktól, mint egészséges donoroktól [51]. Ezenkívül a mielintörmelék feldolgozása összefüggést mutatott azzal, hogy a mikroglia más „dystrophiás” morfológiát vesz fel [51,90]. A cuprizone (CPZ) egy toxikus és szisztémás rézkelátképző, amely intravénásan és orálisan is beadható SM és demielinizáló betegségek modellezésére [90,91].

Cantoni és mtsai. a demyelinizáció és a mikroglia jellemzőit vizsgálták egészséges vagy CPZ-kezelés mellett [90]. A szövettani megfigyelések azt mutatták, hogy az egészséges állatokat nem befolyásolta a mielin integritása, míg a legtöbb mikroglia elágazónak tűnt. Ezzel szemben a CPZ-vel kezelt állatok hippocampalis és corpus callosum (CC) neurondemyelinizációt mutattak, ami „mélyebben” vált nyilvánvalóvá a hosszabb CPZ-expozícióval [90]. Érdekes módon az amőboid mikroglia a CPZ beadása után 4 hétig bőségesen előfordult, de ahogy ez 6 vagy 12 hétre nőtt, több elágazó mikrogliát figyeltek meg [90]. Ez azt sugallja, hogy a mikroglia aktiválása aktívabb szerepet játszik a demyelinizáció vagy a demyelinizációs betegségek, például az SM korábbi szakaszaiban. Ezt további klinikai bizonyítékok is alátámasztják, amelyek azt mutatják, hogy a fiatalabb SM-betegek a betegség korábbi stádiumában jobban reagálnak az olyan terápiás beavatkozásokra, mint a rituximab, amely csökkentheti a mikroglia aktivációt [92,93]. Ezzel szemben SM és egészséges önkéntesek normál megjelenésű fehér (NAWM) és szürkeállományából (NAGM) származó mikroglia transzkripciós vizsgálata érdekes különbségeket mutatott [94].

Először is, a megfigyelő mikroglia markerek, például a P2RY12 expresszióját hasonlónak találták NAGM-ben és NAWM-ben [94]. Másodszor, a NAGM-hez képest a NAWM-ben magasabb volt az NF-κB útvonalban részt vevő gének szintje, amely részt vesz az SM-patológiában az immunmoduláló válaszokban [94]. Ellentétben a CPZ MS modellek eredményeivel [90], van der Poel et al. [94] azt sugallja, hogy a mikroglia megfigyelési tulajdonságai változatlanok maradhatnak az SM kezdeti szakaszában, míg az emberből származó mikroglia transzkripciós profilja régió-specifikus. Bár a humán vizsgálatokból származó bizonyítékok értékes transzlációs összehasonlítást nyújtanak, a mai napig nincs olyan jelentés, amely a retina mikroglia morfológiai jellemzőit vizsgálná SM-ben szenvedő betegeknél.

3.5. Immunológiai markerek

A retina mikroglia szintén nem meglepő módon szerepet játszik az uveitisben, amely az SM ritka megnyilvánulása. A kísérleti autoimmun uveitis (EAU) az uveitis egyik gyakran használt modellje, amely interfotoreceptor retinoidkötő fehérje (IRBP) immunizálásával indukálható [95]. Az EAU-indukált egerek egészben elhelyezkedő retináiban P2RY12 pozitív mikrogliát találtak, amelyek az IRBP-immunizálást követő 7 napon belül morfológiai aktiváción mentek keresztül elágazótól amőboidig, jelezve a retina mikroglia korai érintettségét az EAU-patológiában [95]. Érdekes módon azt találták, hogy a mikroglia ablációja a PLX5622 antagonistával IRBP-vel immunizált betegekben elnyomja az EAU-t. Ezt a beszűrődő gyulladásos sejtek számának csökkenése, a fotoreceptor redők hiánya és a retina granulomák számának csökkenése figyelték meg a kezeletlen állatokhoz képest [95]. Ezenkívül háromdimenziós képeket készítettek a renovaszkuláris leukociták, köztük a T-sejtek és a mikroglia képeiből, amelyeket CD11b, CD4/CD8, MHCII és P2RY12 jelekkel jelöltek [95]. Az összes marker expressziója a lektinnel, az erek markerével együtt lokalizálható. Ezek az eredmények együttesen hangsúlyozzák a mikroglia aktiváció aktív szerepét a leukociták vér-retina gát közötti transzportjának megindításában [95]. Nem vizsgálták, hogy a morfológiai eltolódás közvetlen összefüggésben áll-e az EAU patogenezisével.

3.6. Extracelluláris hólyagok: hatása a szklerózis multiplexre

Az EAE modellt és az SM betegeket párhuzamosan vizsgálták, hogy megfigyeljék a mikroglia eredetű mikrovezikulák (M-MV) EV-eit MS/EAE agypatológiában [96]. Először is, az M-MV-ket neurogyulladásosnak találták, amit a gyulladásos markerek, például a CD86 (T-sejt receptor ligandum), az iNO-k és az IL1ß fokozása bizonyít, a hólyagos komponensek átvitele az eredet mikrogliaból. cellát a címzettnek [96]. Ezenkívül a corpus callosumba M-MV-vel injektált EAE egerekben sok amőboid mikroglia volt, amelyek nem voltak megfigyelhetők a kontroll EAE egerekben (sóoldattal, liposzómákkal vagy mezenchimális őssejtekkel injektálva). A savas szfingomielináz knockout-os (ASKO) és anélküli egereket EAE-vel indukáltuk [96]. Az ASKO-EAE egerek szignifikánsan csökkent M-MV-t mutattak a CSF-ben, valamint CD45low CD11b+ mikroglia és gyulladásos T-sejtek a gerincvelőben, míg az ASKO-EAE egerekben nem alakult ki EAE patológia [96]. Emberekben az egészséges résztvevők CSF-jében M-MV-t találtak, SM-ben megnövekedett koncentrációval: szignifikánsan nagyobb a CIS-ben, mint az RRMS-ben. Ezek az eredmények azt sugallják, hogy az M-MV-k eltérően vannak jelen az SM betegekben és az EAE modellekben, ami mikroglia aktivációt és morfotípus változást okozhat, miközben ezek a válaszok csökkenthetők az M-MV leválásának megakadályozásával [96]. Ez azt is feltárja, hogy az M-MV-k célba vétele a betegség és annak terápiás stratégiáinak nyomon követésében rejlik. A retinában betöltött szerepüket még tisztázni kell, bár ha kiderül, hogy befolyásolják a retina mikroglia morfológiáját, ez jelentős hatással lehet a szem monitorozási és kezelési hatékonysági eszközként való használatára.

3.7. Genetikai tényezők: Hatás a retinális mikrogliára szklerózis multiplexben

Az SM MOG35-55-indukálta EAE modelljét használták a retina mikroglia genetikai és morfológiai különbségeinek azonosítására a 8-hetes C57BL/6 egerek és az egészséges kontrollok között [97]. A retina keresztmetszeteinek Iba-1 festése egészséges kontrollokban többnyire elágazó mikrogliákat mutatott ki, míg korai EAE egerekben (16 nappal a MOG35-55 után gömbölyűbb és amőboidszerű mikroglia volt, magasabb iNOS expresszióval indukció – 16DPI) [97]. Ez az iNOS expresszió 41 DPI-vel csökkent, bár még mindig magasabb, mint az egészséges kontrollokban. Ezenkívül a C1q és a TNF-alfa fokozott expressziója volt megfigyelhető EAE-ben [97]. Ez arra utalhat, hogy a retina mikroglia korai transzkripciós változásai, amelyeket a morfológiai változások tükröznek, az optikai neuropátiák patológiás jellemzői lehetnek.

Ezenkívül Bell és mtsai. vizsgálta a retina mikroglia transzkripciós profilját a Cx3cr1CreER: R26-tdTomato C57BL/6 egerekben, amelyeket egyetlen intravitrealis LPS injekcióval endotoxin által kiváltott uveitisz (EIU) indukáltak [98]. Az izolált retina mikrogliákat áramlási citometriával, fluoreszcencia aktivált sejtválogatással (FACS), mRNS szekvenálással és kvantitatív PCR-rel elemeztük, hogy összesen 1069 differenciálisan expresszált gént (DEG) fedezzünk fel [98]. Az EIU után 4 órával 613°-ot, 18 órával 537°-ot, a 2. héten pedig egyet sem [98]. Kezdetben az aktivációs markerek, mint például a Fas és a CD44 felszabályozásra kerültek, míg a homeosztatikus markerek, mint például a P2rY12 és a Mertk leszabályozásra kerültek az EIU-indukált mintákban, míg az egészséges kontrollok nem mutattak hasonló profilt, például magas P2RY12 szintet az egész során [98]. Ezenkívül a tdTomato+ mikrogliasejtek konfokális mikroszkópos vizsgálata naiv állatokban elágazó volt, míg az EIU-sejtek morfológiai változáson mentek keresztül a 4 órás elágazásról az amőboidra 18 órára, ami az injekció beadása után 2 héttel visszatért elágazóvá [98]. Ezek az eredmények együttesen azt mutatják, hogy az uveitist néhány kezdeti transzkripciós változás jellemezheti, amelyek a retina mikroglia morfológiai változásaiban tükröződhetnek [98]. A betegsejteken végzett hasonló vizsgálatok hasznosak lennének ezen eredmények klinikai átültethetőségének meghatározására.

4. Egyéb neurodegeneratív betegségek

4.1. Alzheimer kór

Az AD a demencia leggyakoribb oka. A neuronok progresszív elvesztése jellemzi az extracelluláris amiloid-béta (Aß) plakkok és a hiperfoszforilált tau fehérjékből álló intracelluláris neurofibrilláris gubancok felhalmozódása következtében [99–101]. Mire az első kognitív tünetek megjelennek, nagyjából 20 éves visszafordíthatatlan neurodegeneráció következett volna be [100]. Bár a pontos patogenezis még nem ismert, az agyban és a retinában bekövetkező mikroglia aktivációt összefüggésbe hozták az AD patológiával [4,13,21,99–103]. Ez rávilágít az AD patogenezisének korábbi kimutatására irányuló kielégítetlen igényre, és arra, hogy a mikroglia jellemzése potenciális válasz lehet erre a dilemmára.

Az agyi AD vizsgálatok több aktivált mikrogliát mutattak ki a kéregben és a hippocampusban, mint az életkorban megegyező kontrollokban [99,103]. Pontosabban Cao és mtsai. szignifikánsan nagyobb mértékű mikroglia aktivációt találtak az AD-modellezett egerek e területein 12 hónapos korukban, mint más életkorúak, valamint a megfelelő korú vagy idősebb egészséges kontrollokhoz képest [99]. Ezenkívül 4-hónapos, 5× családi AD-modellezett egerek kimutatták, hogy az Aß plakkokat aktivált mikroglia veszi körül a kéregben [103]. Ezekről az aktivált mikrogliákról azt is megállapították, hogy az Aß aggregátumokkal együtt lokalizálódnak, és ahogy az Aß felhalmozódott, a mikroglia sejthalált figyelték meg [103]. Hasonlóképpen, Aß plakkokat találtak retina mikroglia körül nagy sejttesttel és kevesebb és vastagabb elágazással, ami arra utal, hogy aktivált mikroglia megfigyeléseket lehetett látni az AD-modellezett retinában [100–102].

Egyes források aktivált retina mikrogliát találtak háromszoros transzgenikus AD egerekben, már 5 hetes posztnatális korban, ami arra utal, hogy az AD patológiában kezdeti mikroglia válasz jelentkezik [102]. Ez azt sugallja, hogy az AD-re adott mikroglia-válasz előfordulhat az agy előtti retinában. Ezen eredmények ellenére fontos megjegyezni az aktivált mikroglia kétértelmű definícióját. Például néhány szakirodalom az összes nem nyugvó mikrogliát "aktivált mikrogliaként" említi, és néhányan a kifejezést felcserélhetően használhatják a mikroglia "aktiválása" kifejezéssel, míg az újabb irodalom az aktivált mikroglia egyedi morfológiai leírására vonatkozóan használhatja ezt a kifejezést.

A rúd mikroglia régió-specifikus szerepet játszhat az AD patológiájában [4,21]. Például, amikor három agyi régiót vizsgáltak az AD-betegek boncolásán, a rúdmikroglia csak a parietális kéregben volt látható, a hippocampusban vagy a temporális kéregben nem [4]. Ezen túlmenően, nem voltak jelentős megfigyelések a rúdmikrogliával kapcsolatban traumás agysérülésen átesett betegek hippocampalis és corticalis agyi régióiban [4]. A pálcika mikroglia azonban szignifikánsan bőségesnek bizonyult a parietális kéregben, de nem a hippocampusban, az egészséges kontrollokhoz képest [4]. A mutáns C9orf72-ben szenvedőknél is megfigyeltek rúdmikrogliát, miközben ezek hiányoztak az életkoruknak megfelelő kontrollokban, emellett a Down-szindrómás AD-s betegek szürkeállományában a rúd-microglia nagy sűrűsége a súlyosabb patológiás jellemzőkkel korrelált, mint azoknál Kr. u. [21].

Nemrég Grimaldi et al. a retina patológiáját vizsgálta post mortem AD-betegek retináiban [15]. Ezekben a mintákban Aß plakkok és foszforilált tau gubancok is voltak, a retina-neuronális degeneráció jeleit pedig az AD-vel összefüggő neurodegeneráció markere, a kaszpáz 3 fokozott expressziója bizonyítja [15]. Ezenkívül a vizsgált AD retinaszeletekben szignifikánsan nagyobb volt az iba-1 pozitív mikrogliasejtek sűrűsége, amelyek magasabb DAM-markert, IL-1ß-t is expresszáltak, mint az egészséges mintákban [15]. A TREM2 szintén DAM-asszociált marker, bár ez az iba{11}}pozitív AD mikrogliában nem volt szabályozva [15]. Ennek ellenére az AD retinák magasabb szintű TREM2 mRNS-t expresszáltak az egészséges kontrollokhoz képest [15]. Az AD retinális mikroglia ezen váratlan tendenciája annak a történelmi bizonyítéknak tudható be, hogy a post mortem retinaminták Aß-lerakódásokkal rendelkeznek, amelyek csökkentett TREM2-t expresszálnak [15]. Azok a vizsgálatok, amelyek a morfológiai paraméterekkel párhuzamosan más retinális DAM markereket is megfigyelnek, hasznos betekintést nyújthatnak az AD retina patológiáinak felderítésére.

4.2. Parkinson kór

A Parkinson-kór (PD) a neurodegeneratív betegségek második leggyakoribb típusa, amely világszerte több mint 10 millió embert érint [104,105]. Kóros jellemzője az alfa-synucleinből (-syn) álló Lewy-test (LB) aggregátumokból áll, amelyek a neuronális sejttestekben és axonokban halmozódnak fel [104,105]. Ezt követi a dopaminerg neuronok fokozatos neurodegenerációja olyan központi idegrendszeri régiókban, mint a jelentős niagra (SN) pars compacta [6,106,107]. Mire megjelennek a kezdeti klinikai tünetek, mint a tremor, merevség, akinézia és testtartási stabilitás, a dopaminerg neuronok 50-80%-a már elveszett [107,108]. Hasonlóan az AD-hez, a PD-kutatások a patogenezis számos lehetséges mechanizmusát tárták fel, beleértve a mikroglia aktiváció eredményeként létrejövő ideggyulladást [6,105,109]. A közelmúltban végzett vizsgálatok azt is feltárták, hogy a PD-betegek 80%-a legalább egyszer tapasztalhat valamilyen látászavart a betegség progressziója során [105]. Ezenkívül néhány tanulmány arról számolt be, hogy ezek a retina-elváltozások az agyban bekövetkező változások előtt fordulnak elő [110]. Ezeket a tényezőket figyelembe véve a retina mikroglia jellemzőinek feltárása ideális kiindulópontként szolgálhat a PD korábbi biomarkereinek azonosításához.

Egy tanulmány az SN és a hippocampalis mikroglia jellemzőit három résztvevő csoportban vizsgálta: PD betegek, megfelelő egészséges résztvevők és prodromális PD (p-PD) résztvevők, életkorhoz igazított elemzésekkel (56 és 96 éves kor között) [111 ]. Míg az egészséges kontrollok mindkét agyi régiójában szinte egyáltalán nem találtak -syn-t és LB-t, a p-PD-betegek mintáiban volt néhány, a PD-ben pedig lényegesen több [111]. Ezenkívül az egészséges kontrollokban szignifikánsan több elágazó mikroglia volt a p-PD és PD csoportokhoz képest, a p-PD szignifikánsan több amőboid mikrogliát mutatott az egészséges résztvevőkhöz képest, és a PD betegek szintén szignifikánsan több, mint a p-PD [111]. A p-PD-ben a "primed" vagy aktivált mikroglia feltűnően volt látható bármely más résztvevő csoporthoz képest. Ez arra utal, hogy az aktivált mikroglia korai indikátor lehet, míg az amőboid mikroglia a PD patológiához kapcsolódik.

Hasonlóképpen, az egészséges retinák mentesek voltak a -syn-től, míg a PD-re modellezett transzgenikus egerek (TgM83) 5-hónapos retináiban, és lényegesen több a 8-hónapos TgM83 retinaminták OPL-jében. [112]. Csak a 8-hónapos egér retinái jeleztek mikroglia aktivációt a CD68 expressziójának (mikroglia aktivációs marker) és az amőboid mikroglia vizuális megfigyelésének köszönhetően, míg más kísérleti csoportokban ez nem volt megfigyelhető [112]. Ez arra utal, hogy az aktivált mikroglia markerek eltérő expressziója és morfológiai változások következhetnek be a PD patológia korai és köztes szakaszaiban. Más tanulmányok azonban azt mutatják, hogy míg a -syn-dependens betegségekre (Plp- -syn) modellezett egerekben OPL -syn felhalmozódás volt megfigyelhető, többnyire elágazó mikrogliákat találtak az egészben rögzített retinamintákban, mikroglia aktiváció jele nélkül. minden vizsgált korcsoportban [113]. Ennek oka lehet az alkalmazott betegségmodellek, a vizsgált korcsoportok és az elemzési módszerek különbségei.

4.3. Glaukóma

A glaukóma a vakság egyik fő oka világszerte, amely a becslések szerint 2040-re több mint 120 millió embert érint [114]. Jellemzője az RGC-k fokozatos elvesztése, és az AD-hez és a PD-hez hasonlóan jelentős neurodegeneráció már a klinikai tünetek megjelenése előtt bekövetkezett volna [114]. A glaukóma aktivitásának kimutatására számos módszert fejlesztettek ki, beleértve a megemelkedett szemnyomást és a haldokló retinasejtek számának növekedését, amelyeket az apoptotikus retinasejtek (DARC) kimutatásával mérnek [115,116]. Ezenkívül a mikroglia aktiválása is szerepet játszhat a glaukóma patogenezisében.

A mikroglia aktivációt a glaukómás idegkárosodás egyik első eseményeként azonosították, amely az RGC halála előtt fordulhat elő [117,118]. Például amikor svájci albínó egereket modelleztek a glaukóma unilaterális ocularis hypertonia (OHT) modelljével, mikroglia aktiváció történt [108]. Ez megnövekedett sejttestméretben és a sejtfolyamatok visszahúzódásában már a műtét utáni 1-nappal (PS), valamint a sejtsűrűség 3 napos PS-vel megnövekedett formájában volt látható. Ramírez et al. emellett azt találta, hogy a retina mikroglia P2RY12+ volt 1 napos PS-nél [108]. Ez az expresszió a PS 3. és 5. napján csökkent, majd a PS 15. napjával visszatért a normál szintre [108]. Ezenkívül a neurodegeneráció mértéke összefüggésbe hozható a korai mikroglia elváltozásokkal, beleértve a mikrogliózist vagy a mikroglia aktivációt, amint azt a pigment glaukómára modellezett transzgenikus Cx3cr1GFP/+ DBA/2J egérretina bizonyítja [117]. Ezenkívül egy másik kísérleti glaukóma modellben a minociklinnel vagy nagy dózisú besugárzással végzett kezelés csökkentette a mikroglia aktivációt, ami alacsonyabb RGC-elhalást eredményezett [119,120].

A rúd mikroglia számos betegséggel is összefüggésbe hozható. Patkányok progresszív RGC-degenerációjának modelljében kimutatták, hogy a látóideg átvágása (ONT) a retina rúd mikroglia képződését indukálta [23]. Ez az első 7 napban volt megfigyelhető, csúcspontja 14 napon volt, és 2 hónap múlva eltűnt [23]. Ezeket az időszakos trendeket érdekesen tükrözték az ONT által kiváltott RGC-halál trendjei. Ezenkívül azt találták, hogy ezek a retina rúd mikrogliák az RGC-k axonja és sejtteste mentén orientálódtak, ami arra utal, hogy aktív szerepet játszanak az ONT-vel kapcsolatos neurodegenerációban [23].

4.4. Öröklött szembetegség: Retinitis Pigmentosa

Az öröklött visszafordíthatatlan vakság másik fő oka a retinitis pigmentosa (RP). A világon nagyjából 4000 emberből 1-et érint. A betegek jellemzően a retinális rúdsejtek elvesztését szenvedhetik el, míg az előrehaladottabb eseteket a kúpsejtek elvesztése okozhatja. Bár az RP pontos mechanizmusa még mindig nem tisztázott, bizonyíték van a retina mikroglia korai aktivációjára, amely kezdetben a fotoreceptor degeneráció folyamatában jelentkezik [121]. Például Di Pierdominico et al. P23H-1 patkányokat figyeltek meg, amelyek az öröklött fotoreceptor-degeneráció modellje [121]. A fotoreceptor magok sorában a P10-21 közötti csökkenés, míg a P15-21 között nagyobb csökkenés következett be [121]. Ez egyidejűleg következett be az amőboid mikroglia mikroglia morfológiai változásaival, amelyeket a retina keresztmetszeti szövettani elemzései során figyeltek meg, amelyek azt mutatják, hogy az iba{10}} pozitív mikroglia a P15-nél rövidebb folyamatokkal, míg a teljes retina mikroglia sűrűsége szignifikánsan nagyobb volt a P23H-ban-1 patkányok a kontrollokhoz képest P15-45 [121] között. Ugyanez a tanulmány a Royal College of Surgeons (RCS) patkányait, az öröklött fotoreceptor-degeneráció másik modelljét vizsgálta, hogy hasonló tendenciát találjanak. A legjelentősebb fotoreceptor-degeneráció P33-60 között történt, míg a retina mikroglia P21-33 által amőboid megjelenést öltött [121]. Ezek a mikrogliák a P21-60 között a retina külső rétegeibe is vándoroltak. Az RCS retinákban szignifikánsan nagyobb volt a mikroglia denzitása a P21-60 kontrollokhoz képest, míg a P45-60 között jelentős csökkenés volt megfigyelhető [121].

5. Perivaszkuláris mikroglia

A perivascularis régióban (PM) vagy annak környékén található mikrogliák vizsgálata népszerű kutatási területté vált, mivel összefüggéseket találtak a neurológiai állapotokra adott immunválasz és a központi idegrendszer érhálózata között [122]. Ezek az összefüggések ott figyelhetők meg, ahol a diabéteszes retinopátiában szenvedő betegeknél szignifikánsan megemelkedett a hiper-elágazó retina PM mikroglia sejtek száma a normál alanyokhoz képest [34]. Ezenkívül a PM mikroglia szorosan követi a vér-agy gáton kívülről az ereken keresztül a központi idegrendszerbe jutó vegyületet [95]. Például a PM mikroglia gyógyszer által kiváltott kimerülése kísérleti AD-ben szenvedő egerekben amiloid plakkok szív- és érrendszeri felhalmozódását eredményezte [122]. Más vizsgálatok azt is megállapították, hogy a glaukómával modellezett egerek (lézerrel indukált okuláris hipertónia modell) rúdmikrogliát mutattak be mind a retina PM-ben, mind a retina axonjai mellett [22]. Ez azt jelzi, hogy a mikroglia morfotípusok nem specifikusak a perivaszkuláris régiókra.

6. Képalkotó retinális mikroglia

A retina mikroglia nem invazív és in vivo leképezésére szolgáló robusztus módszer létrehozása felbecsülhetetlen értékű lehetőséget biztosítana a betegséggel összefüggő retina mikroglia patológiák nyomon követésére. Valóban léteznek transzgenikus, például CX3CR-1GFP egerek, amelyeket kifejezetten azért tenyésztettek ki, hogy fokozottan expresszálják a zöld fluoreszcens fehérjét (GFP) a kemokin receptor 1 (CX3CR-1) génjében [123–125 ]. Ennek eredményeként pásztázó lézeres ophthalmoszkópok (SLO-k) és OCT-rendszerek használhatók a fluoreszkáló retina mikroglia sejtfelbontású, nem invazív leképezésére, alakjuk, térbeli eloszlásuk és sűrűségük valós idejű vizsgálatára [37,124–126]. Ezen vizsgálatok mindegyike egyedi módszereket alkalmazhat egyedi SLO/OCT rendszerekkel, beleértve a többszínű konfokális SLO-t több fluoreszcens marker kimutatására [124], a széleslátómezős autofluoreszcens képalkotást [125] és a 488 nm-es fluoreszcens képalkotást kereskedelmi SLO/OCT eszközökkel [126]. . Bár ez rávilágít a Cx3CR-1GFP egerek képalkotási sokoldalúságára, a genetikai módosításoknak gyakran vannak nemkívánatos mellékhatásai, és jelenleg klinikailag nem fordíthatók le.

Ennek ellenére beszámoltak in vivo és non-invazív képalkotó eljárásokról is emberekben [127,128]. Például Liu et al. kifejlesztett egy multimodális adaptív optika (AO) rendszert, amely SLO és OCT rendszereket kombinált [127]. Szuperlumineszcens diódákat is használtak az AOSLO és az AOOCT képalkotó nyalábjainak előállítására, a tükrök hozzáadásával, amelyeket pontosan úgy helyeztek el, hogy azok a szembe irányuljanak, lehetővé téve a retina képalkotását. Bár képesek voltak mikrogliát leképezni a belső határmembránban (ILM), ezeket szubjektív vizuális interpretációval azonosították, és a szerzők hangsúlyozzák a fejlesztés szükségességét a hosszadalmas folyamat (1 óra a képig) miatt [127]. Bár az AOOCT-k nagy felbontású és sejtszintű képalkotást tudnak előállítani, ezt veszélyezteti a látómező ~{7}}szeres csökkenése egy kereskedelmi géphez képest [128]. Például Castanos et al. spektrális tartomány en face OCT képalkotást használt reflektancia módban (OCT-R), hogy nagyobb képeket kapjon a retináról [128]. Egészséges résztvevőkben az ILM vizsgálatakor egyenletes eloszlású, elágazó makrofágszerű sejtek voltak megfigyelhetők [128]. Diabéteszes retinopátiában, centrális retinavéna elzáródásban és nyitott zugú glaukómában szenvedő betegeknél ezek a sejtek amőboidnak tűntek, és nem voltak egységesek [128]. Ezen morfológiai és eloszlási jellemzők révén a szerzők ezeket a sejteket mikrogliaként vagy hialocitákként értelmezik. Bár ez felfedi az emberi retina non-invazív in vivo képalkotásának lehetőségét, a szerzők felismerik technológiájuk korlátait, beleértve a sejtmorfológia manuális szubjektív értelmezését és a meghatározatlan sejttípus-megkülönböztetést [128].

7. Ellentmondásos megállapítások: okok és korlátok

Bár a fent említett vizsgálatok hasonló célokat tűztek ki a mikroglia denzitometriás vagy morfológiai jellemzőinek feltárására, voltak olyanok, amelyek ellentmondó eredményeket hoztak. Ennek az lehetett az oka, hogy sok alkalmazott elemzési módszer szubjektív, változatos, sőt kétértelmű volt. Ezeket a szempontokat módosítani lehetett volna, hogy konzisztensebb, reprezentatívabb és kevésbé elfogultabb eredményeket lehessen elérni. Például, amikor a központi idegrendszer bizonyos régióit, például a striatumot, SN-t, hippocampust vagy retinát vizsgálták, véletlenszerűen kiválasztott "szeleteket" vagy "szeleteket" elemeznek [86,111,129]. Ezenkívül egyes vizsgálatok szubjektív méréseket is végeztek az „elágazó” és „amőboid” sejtek megkülönböztetésére, miközben manuális számlálási módszereket is alkalmaztak [99]. Valóban vannak más módszerek is, amelyek minden bizonnyal felhasználhatók e szubjektív és nem reprezentatív technikák hatásának csökkentésére. Például kiterjedtebb és hatékonyabb képalkotási módszerek érhetők el a teljes retina pásztázásával, nem pedig a szektorokkal, és az összes réteg z-stackjeivel és a maximális intenzitású vetületekkel [24]. Ily módon a teljes retina és annak összes rétegére vonatkozó megfigyelések átfogóan elemezhetők. Továbbá a sejtszámlálást automatizáló algoritmusok felhasználhatók a denzitometriás paraméterek számszerűsítésére [24].

A biztató jövőbeli vizsgálatok fényében a mikroglia morfotípusok szubjektív kategorizálásának elkerülését már sikeresen végrehajtották a mikrogliagyulladás során meghatározott 15 paraméter megváltoztatásával, lehetővé téve az automatizált szoftver (Fraclac; ImageJ) morfometrikus elemzését [130]. Fontos azonban megjegyezni, hogy Fernández-Arjona és munkatársai manuálisan választották ki az elemezni kívánt mikroglia sejteket egy olyan kritériumrendszer alapján, amely egy teljesen látható sejttestből és olyan folyamatokból állt, amelyek nem fedik át más szomszédos sejtek részeivel [130] ]. Ezért a kapott adatok nem voltak teljesen reprezentatívak vagy torzításoktól mentesek, bár ez jól mutatja a kvantitatív adatok felhasználásának elvét a különböző morfotípusok meghatározásához.

A klinikai és preklinikai vizsgálatokban gyakran csak férfiak vesznek részt [60,91]. Ez csökkentheti a fiziológiai különbségek hatását, például a petefészek ciklusát, ami összezavarja a kísérlet vagy kísérlet eredményeit. Ismertek azonban szexuális dimorfizmusok a mikroglia öregedéssel és betegségekkel, köztük az SM-vel szembeni reakcióinak szerkezeti és funkcionális különbségei miatt [131]. Ennek oka lehet az X kromoszómák, amelyek a legtöbb immunrendszerrel kapcsolatos gént expresszálják a teljes emberi genomban, valamint epigenetikai és környezeti hatások [131,132].

Han és mtsai. Arra is utalnak, hogy a hormonális különbségek befolyásolhatják azokat a hímeket, ahol a fejlődési szakaszokban több aktivált mikroglia van, ami nagyobb betegségek kockázatának teszi ki őket, míg a nőstényeknél ez a felnőttkorban jelentkezik [131]. A fájdalommal szembeni túlérzékenység közvetítésével kapcsolatos egyéb vizsgálatok kimutatták a mikroglia szerepét hím egerekben, míg a nőstény egerekben más immunsejtekre, például T-sejtekre van szükség [133,134]. Bár nincsenek olyan jelentések, amelyek a retina mikroglia morfológiai jellemzőinek szexuális különbségeit vizsgálnák SM-ben, két korcsoportba tartozó (3 vagy 24 hónapos) hím és nőstény egereken végzett transzkriptom microarray elemzések kimutatták, hogy a retina mikroglia sejtjeinek életkorral összefüggő változásai. specifikus génexpresszió szexuálisan dimorf [135]. Az egyik nemen alapuló kísérleti/kísérleti vizsgálatok megtervezése korlátozhatja a nemi eredetű kóros különbségek azonosítását a nőknél gyakrabban előforduló SM-ben [60]. Ehelyett a mindkét nemet magában foglaló vizsgálatokban rétegezett elemzések alkalmazása előnyös lenne a heterogén SM populáción belül a betegek különböző alcsoportjai közötti kóros különbségek megértésében. Ez azt is lehetővé tenné, hogy nagyobb betegcsoport méretű vizsgálatokat végezzenek nagyobb multicentrikus kutatási együttműködésekben, következésképpen nagyobb hatást és általánosíthatóságot eredményezve.

A közelmúltban érdeklődés mutatkozott a számítógépes látás és a gépi tanulási algoritmusok alkalmazása iránt is, amelyek lehetővé teszik a „sejtek” vagy „érdekes régiók” automatikus felismerését és/vagy kategorizálását a neuroimaging adatokban. Az orvosbiológiai kutatásokban gyakran használják a támogató vektorgépeket (SVM), amelyeket felügyelt gépi tanulási technikáknak tekintenek, amelyek képesek kategorizálni az adatokat és regressziós elemzéseket végezni [136]. A lineáris SVM-ek felhasználhatják az egyes kategóriák bemeneti „képzési” adatait az egyes kategóriák meghatározásához használható jellemzők kinyerésére [137]. Ezután a bemeneti „képzési” adatok segítségével hatékonyan kategorizálja az egyes adatpontokat az említett meghatározó jellemzők vizsgálatával [137]. Ez az optimális hipersík automatikus azonosításával érhető el, amely lehetővé teszi az egyes adatpontok megkülönböztetését az egyik kategóriában a másiktól. Ezeket a gépi tanulási algoritmusokat már alkalmazták olyan kutatásokban, amelyek célja a betegek demenciájának előrejelzése nagy felbontású MRI-k adatai, sőt mentális állapotfelmérési pontszámok felhasználásával [136]. Bár ezek a tanulmányok még nem hoznak létre 100%-os pontosságú algoritmusokat, a megosztható automatizált algoritmusok használatának koncepciója kiváló kiindulópont az orvosbiológiai adatfeldolgozás és -elemzés javításához [136].

8. Záró megjegyzések

Összefoglalva, a mikroglia izgalmas utat kínál a neurodegeneratív betegségek, köztük az SM kutatásához. Egyre több bizonyíték támasztja alá a betegségekre adott válaszként a retina mikroglia korai elváltozásait, ami tovább támasztja azt az elképzelést, hogy a retina biomarkereit a betegségek kimutatásának korábbi módszereként használják. Emellett egyre több olyan tanulmány is létezik, amely a retina és az agy mikrogliáit vizsgálja azok morfológiai, genetikai és molekuláris jellemzőivel kapcsolatban. Szerepük megértésének kulcsa azonban az a képesség, hogy pontos és következetes kvantitatív elemzéseket végezzünk a szerkezet dinamikus változásairól, mivel a morfotípusok szorosan kapcsolódhatnak a mikroglia funkcióhoz. Ösztönöznénk szabványos kísérleti tervek és validált adatelemzési algoritmusok kidolgozását, mivel ezek szükségesek ahhoz, hogy átfogóan körülhatároljuk e fontos sejtek szerepét a betegség patogenezisében és súlyosságában.

A szerző hozzájárulásai:

Írás – tervezés, SC, LG és MFC; írás – eredeti tervezet előkészítése, SC; írás – áttekintés és szerkesztés, SC, LG és MFC; vizualizáció – SC; felügyelet – LG és MFC Minden szerző elolvasta és elfogadta a kézirat közzétett változatát.

Finanszírozás:

Ez a kutatás nem kapott külső támogatást.

Összeférhetetlenség:

A szerzők nem nyilatkoznak összeférhetetlenségről. A finanszírozóknak nem volt szerepük a kézirat megírásában.

Hivatkozások

1.Au, NPB; Ma, CHE A bipoláris/rúd alakú mikroglia és a neurodegenerációban betöltött szerepük tanulmányozásának legújabb eredményei. Elülső. Öregedő idegsejtek. 2017, 9, 128. [CrossRef]

2. Li, F.; Jiang, D.; Samuel, MA Microglia a fejlődő retinában. Neural Dev. 2019, 14, 1–13. [CrossRef]

3. Silverman, SM; Wong, WT Microglia a retinában: szerepek a fejlődésben, az érettségben és a betegségekben. Annu. Rev. Vis. Sci. 2018, 4, 45–77. [CrossRef]

4. Bachstetter, Kr. u. Ighodaro, ET; Hassoun, Y.; Aldeiri, D.; Neltner, JH; Patel, E.; Abner, EL; Nelson, PT A rúd alakú mikroglia morfológiáját az öregedéssel társítják 2 emberi boncolási sorozatban. Neurobiol. Öregedés 2017, 52, 98–105. [CrossRef]

5. Holloway, OG; Canty, AJ; King, AE; Ziebell, JM Rod microglia és szerepük a neurológiai betegségekben. Semin. Cell Dev. Biol. 2019, 94, 96–103. [CrossRef]

6. Ramirez, AI; De Hoz, R.; Salobrar-Garcia, E.; Salazar, JJ; Rojas, B.; Joy, D.; López-Cuenca, I.; Rojas, P.; Triviño, A.; Ramírez, JM. A mikroglia szerepe a retina neurodegenerációjában: Alzheimer-kór, Parkinson-kór és glaukóma. Elülső. Öregedő idegsejtek. 2017, 9, 214. [CrossRef] [PubMed]

7. Rashid, K.; Akhtar-Schaefer, I.; Langmann, T. Microglia a retinális degenerációban. Elülső. Immunol. 2019, 10, 1975. [CrossRef] [PubMed]

8. Laprell, L.; Schulze, C.; Brehme, ML; Oertner, TG A mikroglia membránpotenciál szerepe a kemotaxisban. J. Neuroinflammation 2021, 18, 1–10.

9. Karlstetter, M.; Scholz, R.; Rutar, M.; Wong, WT; Provis, JM; Langmann, T. Retina mikroglia: Csak szemlélő vagy célpont a terápia számára? Prog. Retin. Eye Res. 2015, 45, 30–57. [CrossRef] [PubMed]

10. Wang, J.; Wang, J.; Wang, J.; Yang, B.; Weng, Q.; He, Q. Mikroglia és makrofágok megcélzása: A sclerosis multiplex lehetséges kezelési stratégiája. Elülső. Pharmacol. 2019, 10, 286. [CrossRef]

11. Walker, főigazgatóság; Lue, L.-F. A mikroglia immunfenotípusai emberi neurodegeneratív betegségekben: Kihívások a mikroglia polarizáció kimutatására az emberi agyban. Alzheimer's Res. Ott. 2015, 7, 1–9. [CrossRef]

12. Luo, C.; Jian, C.; Liao, Y.; Huang, Q.; Wu, Y.; Liu, X.; Zou, D.; Wu, Y. A mikroglia szerepe a sclerosis multiplexben. Neuropsychiatr. Dis. Csemege. 2017, 13, 1661–1667. [CrossRef]

13. Yao, K.; Zu, H.-B. Mikroglia polarizáció: Új terápiás mechanizmus az Alzheimer-kór ellen. Inflammopharmacology 2020, 28, 95–110. [CrossRef] 14. Ransohoff, RM Polarizáló kérdés: Létezik-e M1 és M2 mikroglia? Nat. Neurosci. 2016, 19, 987–991. [CrossRef]

15. Grimaldi, A.; Pediconi, N.; Oieni, F.; Pizzarelli, R.; Rosito, M.; Giubettini, M.; Santini, T.; Limatola, C.; Ruocco, G.; Ragozzino, D.; et al. Neuroinflammatorikus folyamatok, A1 asztrocita aktiváció és fehérje aggregáció Alzheimer-kóros betegek retinájában, lehetséges biomarkerek a korai diagnózishoz. Elülső. Neurosci. 2019, 13, 925. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com