Tinklainės ir smegenų mikroglia sergant išsėtine skleroze ir neurodegeneracija 1 dalis

Santrauka:

Mikroglijos yra centrinės nervų sistemos (CNS), įskaitant tinklainę, nuolatinės imuninės ląstelės. Kaip ir smegenų mikroglijos, tinklainės mikroglijos yra atsakingos už tinklainės stebėjimą, greitai reaguoja į aplinkos pokyčius, keisdamos morfotipus ir funkcijas. Mikroglia suaktyvėja esant uždegiminiams atsakams neurodegeneracinėms ligoms, įskaitant išsėtinę sklerozę (MS).

Mūsų smegenys yra sudėtingas organas, kuriame yra daug įvairių neuronų ir nervų grandinių. Šių struktūrų tarpusavio ryšiai yra raktas į tai, kaip veikia atmintis. Kai išmokstame ką nors naujo ar patiriame ką nors naujo, smegenys išsaugo atitinkamą informaciją sinapsėse tarp neuronų. Laikui bėgant palaipsniui stiprėja ryšiai tarp sinapsių, tai yra ilgalaikė atmintis.

Jei mūsų centrinė nervų sistema yra nesubalansuota, tai turės įtakos mūsų atminčiai. Dažniausias pavyzdys yra pagyvenusių žmonių atminties praradimas. Ši būklė dažnai atsiranda dėl neuronų mirties ir dėl senėjimo susilpnėjusių jungčių tarp neuronų. Be to, kai kurios neurologinės ligos taip pat gali trukdyti normaliai smegenų funkcijai ir taip paveikti mūsų atmintį. Tačiau šios problemos nėra negrįžtamos, o moksliniai metodai gali padėti pagerinti ir apsaugoti atmintį.

Keisdami savo gyvenimo būdą galime skatinti centrinės nervų sistemos sveikatą ir pagerinti atmintį. Pavyzdžiui, reguliarus fizinis aktyvumas, tinkamas miegas, sveika mityba ir smegenų pratimai. Šios priemonės ne tik padeda palaikyti fizinę sveikatą, bet ir skatina smegenų sveikatą bei mažina neuromediatorių praradimą, taip pagerindamos atmintį.

Apskritai, tarp centrinės nervų sistemos ir atminties yra stiprus ryšys. Turėtume atkreipti dėmesį į savo gyvenimo įpročius, kad mūsų smegenys veiktų kuo sveikiau, ir remtis tuo, kad išlaikytume savo atmintį. Matyti, kad reikia pagerinti atmintį. Cistanche gali žymiai pagerinti atmintį, nes mėsos pasta yra tradicinė kinų vaistinė medžiaga, turinti daug unikalių poveikių, iš kurių vienas yra pagerinti atmintį. Maltos mėsos veiksmingumą lemia įvairios joje esančios veikliosios medžiagos, įskaitant karboksirūgštį, polisacharidus, flavonoidus ir kt. Šie ingredientai įvairiais kanalais gali skatinti smegenų sveikatą.

Spustelėkite žinoti trumpalaikę atmintį, kaip pagerinti

Suaktyvinus streso dirgiklius, tinklainės mikroglijos pakeičia savo morfologiją ir aktyvumą, o tai turi naudingų arba žalingų padarinių. Šioje apžvalgoje aprašome CNS mikroglijų, įskaitant tinklainėje, ypatybes, daugiausia dėmesio skiriant jų morfologijai, aktyvacijos būsenoms ir funkcijoms sergant sveikata, senėjimu, IS ir kitomis neurodegeneracinėmis ligomis, tokiomis kaip Alzheimerio liga, Parkinsono liga, glaukoma, ir pigmentinį retinitą, siekiant pabrėžti jų aktyvumą. Taip pat aptariame prieštaringas išvadas literatūroje ir galimus būdus, kaip ateityje sumažinti neatitikimus naudojant standartizuotą metodiką, pvz., automatizuotus algoritmus, kad būtų galima visapusiškiau suprasti šią įdomią tyrimų sritį.

Raktiniai žodžiai:

Tinklainė; mikroglia; neurodegeneracija; išsėtinė sklerozė; tinklainės mikroglia; mikroglijos morfotipas.

1. Įvadas

Mikroglijos yra centrinės nervų sistemos (CNS) nuolatinės imuninės glijos ląstelės. Jie dinamiškai pereina į įvairias morfologijas, kurios taip pat buvo susijusios su specifinėmis aktyvacijos būsenomis, kurios gali būti susijusios su neuroprotekcinėmis ir (arba) neurotoksinėmis funkcijomis reaguojant į dirgiklius, sužalojimus ar įžeidimus [1–6]. Šie morfologiniai ir funkciniai pokyčiai yra būtini norint palaikyti sveiką CNS, prisidedant prie homeostazės [2, 7, 8]. Tačiau atsiranda naujų įrodymų, kad mikroglia yra susijusi su liga, nes mikroglijos disfunkciją gali sukelti liga ir (arba) sukelti su liga susijusias patologijas [2].

Nepaisant to, tikslus dalyvavimo laipsnis ir mechanizmai, kaip mikroglia gali paveikti sveikatą ir ligas, nežinomi ir šiuo metu tiriami. Šios apžvalgos tikslas buvo surinkti informaciją apie CNS mikroglijų, įskaitant tinklainėje, savybes, daugiausia dėmesio skiriant jų aktyvacijos būsenoms, morfologijai ir funkcijai, apie sveikatą ir ligas. Pirmajame skyriuje mes sudarėme išsamų pagrindinių mikroglijos požymių bendrojoje CNS ir tinklainėje aprašymą.

Taip pat paaiškiname kai kuriuos mikroglijos pokyčius, atsirandančius per normalų vystymąsi ir senėjimo procesą. Kitame skyriuje aptariame dabartinį išsėtinės sklerozės (IS) kaip autoimuninės ligos supratimą, stebėtinai dažnus IS pasireiškimus akims, mikrogliją sergant IS ir galiausiai mikrogliją sergant kitomis neurodegeneracinėmis ligomis. Galiausiai pateikiame įžvalgą, kodėl gali būti prieštaringų išvadų apie CNS ir tinklainės mikroglijos savybes. Čia siūlome įvairius eksperimentavimo metodus, pvz., naudoti automatizuotus algoritmus, kad būtų gauti įtikinamesni ir nuoseklesni rezultatai.

2. Mikroglia

CNS yra sudaryta iš kelių skirtingų tipų ląstelių, iš kurių 5–10% yra mikroglijos, nuolatinės imuninės ląstelės [9]. Iš pradžių buvo manoma, kad mikroglijos egzistuoja kaip ramios arba „ilsinčios“ ląstelės, kurios nuolat tiria savo mikroaplinką dėl bet kokių dirgiklių ar sužalojimų, kurie gali būti žalingi [5]. Ir atvirkščiai, naujesni atradimai pasiūlė paaiškinti jų dinamines savybes. Mikroglia gali pereiti į skirtingas morfologines būsenas, vadinamas morfotipais. Kiekvienas morfotipas buvo susietas su skirtingomis aktyvacijos būsenomis, kurios taip pat buvo susijusios su unikaliomis funkcijomis, reikalingomis fiziologiškai „normaliai“ aplinkai išsaugoti [5].

Kai mikroglijos yra aktyvuotos iš ramybės būsenos, jos gali dar labiau diferencijuotis į du pagrindinius fenotipus: M1 ir M2 [6]. Nors trūksta supratimo apie specifinius mechanizmus, sukeliančius šią diferenciaciją, M1 ir M2 mikroglijos taip pat buvo susijusios su skirtingais citokinais, chemokinais ir trofiniais veiksniais [6]. Priešuždegiminiai atsakai yra susiję su „klasikiškai“ aktyvuota M1 mikroglija, kuri skatina neurouždegimą kaip atsaką į įžeidimą ar sužalojimą, sukuria neurotoksišką aplinką ir pašalina sutrikusius ląstelių nuolaužų fragmentus [6]. Tai gali atsirasti dėl uždegiminių veiksnių, tokių kaip interleukinas -1ß (IL-1ß), naviko nekrozės faktorius-alfa (TNFalfa) ir indukuojama azoto oksido sintazė (iNOS) [6,10] .

Ir atvirkščiai, „alternatyviai“ aktyvuotos M2 mikroglijos yra žinomos dėl priešuždegiminių atsakų, skatinančių neuroprotekcinius ir atkuriamuosius procesus [6,10]. Visai neseniai buvo rasti dar mažiausiai trys M2 tipo subfenotipai (M2a-c) [11], pagal kuriuos, konkrečiau, M2a tipas išskiria priešuždegiminius veiksnius, tokius kaip IL-10 ir insuliną, pvz. kaip augimo faktorius-1 (IGF-1), skatinantis ląstelių nuolaužų pašalinimą ir neuroprotekciją [6,11,12].

Teigiama, kad M2b stimuliuoja uždegiminiai veiksniai, tokie kaip IL-1ß ir lipopolisacharidai (LPS), kurie taip pat gali padidinti IL-10 ekspresiją [11]. Nustatyta, kad šios M2b mikroglijos turi fagocitinių savybių smegenyse, modeliuotose Alzheimerio ligai (AD), ir išreiškia didelį CD64 kiekį [11]. M2c „įgyja deaktyvavimą“ IL-10 arba gliukokortikoidais, savo ruožtu padidindamas augimo faktorių, tokių kaip TGFß, raišką [11]. Nepaisant šių skirtumų, M1 ir M2 aktyvinimas funkciškai reikalingas, kad būtų pašalintos disfunkcinės ląstelės arba kenksmingi ląstelių šiukšlių agregatai [6]. M1 mikroglijos paprastai dalyvauja pašalinant ląstelių liekanas, o šį uždegiminį atsaką turi kontroliuoti M2 mikroglijos, kad būtų išvengta be reikalo užsitęsusio uždegimo [6].

Dažnai patologinių procesų metu gali būti pažeista įprasta M1 ir M2 poliarizacijos pusiausvyra, matoma normaliomis sąlygomis [6]. Tai gali sukelti sveikų ląstelių klirensą dėl per didelio M1 uždegimo, o M1s slopinantis M20 poveikis gali būti perkrautas ir sukelti tolesnę žalą [6]. Tai dažnai pasitaiko sergant neurodegeneracinėmis ligomis, todėl buvo pasiūlyti kai kurie terapiniai kandidatai, nukreipti į M1 ir M2 poliarizaciją [13]. Nepaisant to, taip pat atsiranda įrodymų, leidžiančių manyti, kad M1 / ​​M2 poliarizacija gali būti pasenusi. Pirmą kartą jis buvo pristatytas ir naudojamas siekiant pritaikyti lengvesnius duomenų interpretavimo metodus [14].

Tačiau naujausi technologijų pažanga atskleidė, kad M1 / ​​M2 tipų morfologinės ir genetinės savybės sutampa, o tai rodo, kad reikia iš naujo įvertinti mikroglijų tipus [14]. Visai neseniai su liga susijusios mikroglijos (DAM) taip pat buvo pripažintos kaip unikalus ligos mikroglijos tipas [14]. DAM būdingos mikroglijos, kurios išreiškia žemą stebėjimo ir homeostatinių genų lygį ir aukštą žymenų, susijusių su degeneracija, kiekį, pvz., Suveikiančius receptorius, išreikštus mieloidinėse ląstelėse 2 (TREM2) [14, 15].

Kalbant apie morfologiją, buvo atpažinti maždaug penki pagrindiniai mikroglijų morfotipai, įskaitant išsišakojusius, hiper-išsišakojusius, aktyvuotus, ameboidinius ir lazdelių tipus. Negruntuotomis arba „neaktyviomis“ sąlygomis mikroglijos atrodo „išsišakojusios“. Jie yra pasiskirstę tolygiai kaip „mozaika“, kiekvienas susideda iš mažo ir apvalaus ląstelės korpuso, prie kurio yra pritvirtinti keli ploni ir ilgi procesai, kurie nuolat tęsiasi ir susitraukia, kad palengvintų jų stebėjimo funkcijas (1 pav.) [2,5,16] .

Eksperimentinis smegenų vaizdavimas in vivo parodė, kad šie dinamiški procesai artėja prie neuronų, glijų ir kraujagyslių, o tai rodo, kad mikroglijos aktyviai bendradarbiauja su kitomis žievės dalimis, kad palaikytų fiziologiškai normalią CNS aplinką [17]. Kartais išsišakojusios mikroglijos gali atpažinti mikroaplinkos pokyčius ir reaguoti pavirsdamos į „hiper išsišakojusias“ mikroglijas, kurias paprastai apibrėžia gausesni procesai, kurie yra ilgesni ir storesni, prisirišę prie didesnių, skiltelių ir netaisyklingos formos ląstelių kūnų (1 pav.) [16,18] ]. Dauguma „neišsišakojusių“ mikroglijų tipų, įskaitant hiper-išsišakojusias ląsteles, yra išsibarstę CNS netaisyklingai ir „sugrupuotu“ pasiskirstymu [2].

Hiperišsišakojusios mikroglijos taip pat gali pereiti į aktyvuotą formą, veikiant labai kenksmingiems dirgikliams, kurių ląstelių kūneliai taip pat yra panašūs į hiper-išsišakojusias ląsteles, tuo tarpu turi daug mažiau storesnių ir trumpesnių procesų (1 pav.) [2,16,19] . Kai kenksmingi dirgikliai yra labai užsitęsę, aktyvuotos mikroglijos gali pereiti į "ameboidinę" būseną su apvalesne, didesne ir taisyklingesnės formos ląstele ir labai mažais procesais arba jų visai nėra (1 pav.) [16,18]. Neseniai iš naujo atrastas morfotipas yra „lazdelės“ mikroglijos, kuriai būdingas ilgas, dešros formos ląstelės kūnas su keliais procesais, kurie ne visada gali tęstis už išsišakojusios mikroglijos ilgio (1 pav.) [20,21].

Nors nauji įrodymai rodo, kad lazdelių mikroglijos lokalizuojasi šalia neuronų ir išsilygina išilgai nervų skaidulų, tiksli jų funkcija dar neatrasta [20–23]. Galutinis tipas yra ameboidinė mikroglija, dažnai vadinama fagocitiniu tipu, kuris juda į pažeidimo vietą ir fagocituoja žuvusius ar mirštančius neuronus bei ląstelių liekanas (1 pav.) [5,24]. Neseniai atsirandantys įrodymai leido sukurti teoriją, kad hiper-išsišakoję, aktyvuoti ir lazdelės morfotipai gali būti „pereinamosios“ formos, egzistuojančios tarp išsišakojusios ir ameboidinės būsenos [5,25].

2.1. Tinklainės mikroglia

Tinklainė yra esminė CNS dalis. Dėl skaidrumo šviesai, tinklainei vizualizuoti galima naudoti mažiau invazinius ir didelės skiriamosios gebos vaizdavimo būdus [26, 27]. Jis daugiausia žinomas dėl savo dalyvavimo paverčiant šviesos energiją elektriniais signalais [28]. Žmonėms tinklainė vystosi nuo pirmojo embriologinio mėnesio iki pirmųjų metų pabaigos, atsirandanti iš neuroektodermos [28, 29]. Tinklainė susideda iš kelių skirtingų sluoksnių, kurių vidinis sluoksnis yra tinklainės nervinių skaidulų sluoksnis (RNFL), tada ganglioninių ląstelių sluoksnis (GCL), vidinis pleksiforminis sluoksnis (IPL), vidinis branduolio sluoksnis (INL), išorinis pleksiforminis sluoksnis. (OPL), išorinis branduolinis sluoksnis (ONL) ir galutinis tinklainės pigmento epitelis (RPE) (2 pav.) (29). Visuose šiuose sluoksniuose yra kelių tipų ląstelės, įskaitant amakrinines ląsteles, Muller ląsteles, astrocitus, horizontalias ląsteles. , lazdelių ir kūgių fotoreceptoriai ir bipolinės ląstelės, kurių visų taip pat galima rasti likusioje CNS dalyje [29].

Maždaug 0,2 % visų tinklainės ląstelių sudaro mikroglijos, iš kurių 50 % paprastai yra IPL, o likusios yra OPL (2 pav.) [2]. Vystymosi ir homeostazės metu mikroglijos dinamiškai juda per skirtingus tinklainės sluoksnius, nors ir vengia ONL [2]. Be to, daugelis tinklainės ligų ir tinklainės pažeidimo modelių parodė, kad mikroglijos gali migruoti link degeneracijos srities, suaktyvėti ir daugintis [30, 31], kaip išsamiau aprašyta vėliau. Nors tinklainės ir smegenų mikroglijos susidaro iš primityvaus trynio maišelio, kiekvieno morfotipo išvaizda gali skirtis priklausomai nuo CNS srities [10].

Pavyzdžiui, striatum, hipokampo ir priekinės žievės mikroglijos turi didesnius ląstelių kūnus, kuriuose yra daugiau procesų, palyginti su smegenėlėmis [32]. Be to, yra įrodymų, kad skirtinguose smegenų žievės sluoksniuose yra įvairaus dydžio mikroglijų [32]. Morfotipo išvaizda taip pat gali skirtis priklausomai nuo naudojamų metodų arba skrodimo ašių. Pavyzdžiui, išsišakojusios mikroglijos gali atrodyti horizontaliai išsišakojusios, kurios, atliekant skerspjūvio stebėjimą, atrodo kaip viena horizontaliai ilga ląstelė, o stebint visą kalną, atrodo kaip ir kaip anksčiau minėtas standartinis išsišakojusių mikroglijų morfologinis aprašymas [2,33 ].

Kai mikroglijos yra gruntuojamos ir tampa labai išsišakojusios, jų procesai tęsiasi radialiai ir pasiekia skirtingus sluoksnius, o tai geriau matoma skerspjūvio skrodimo metu, palyginti su viso kalno stebėjimais [2, 33]. Nepaisant šių skirtumų, tinklainės ir smegenų mikroglijos dalijasi kelių transkripcijos faktorių ekspresija [2]. Daugybė tyrimų taip pat galėjo stebėti kiekvieną morfotipą tiek smegenyse, tiek tinklainėje [2,4,5,22,33,34]. Tačiau vis dar neaišku, ar kiekvienas morfotipas abiejuose CNS regionuose turi tas pačias savybes [2].

2.2. Molekuliniai žymenys ir stimulai, įtakojantys mikroglijos morfologiją

Panašiai kaip smegenyse, atskiri mikroglijos morfotipai tinklainėje gali atsirasti dėl mikroglijos atsako į įvairius citokinus, chemokinus arba su pažeidimu susijusius molekulinius modelius, esančius jos mikroaplinkoje, o tai rodo, kad mikroglijos genetinė ekspresija yra nevienalytė [9]. Pavyzdžiui, sakoma, kad išsišakojusios mikroglijos turi didelę P2RY12 ekspresiją, kuri dažnai siejama su stebėjimo funkcijomis, o ameboidinės mikroglijos išreiškia aukštą CD68 kiekį – žinomą fagocitozės žymenį [35, 36].

Skirtingi mikroglijos jonų kanalų ir paviršiaus receptorių ekspresijos lygiai taip pat gali sąveikauti su tokiomis molekulėmis (pvz., citokinais) mikroglijos mikroaplinkoje, todėl gali atsirasti mikroglijos pokyčių, įskaitant tankį, erdvinį pasiskirstymą, aktyvacijos būseną ir morfotipą bei ligos patogenezę [9, 37]. Pavyzdžiui, transformuojantis augimo faktorius beta (TGFß) yra svarbus mikroglijos citokinas, pleiotropiškai susijęs su fiziologiniu tinklainės neuronų ir kraujagyslių vystymusi [37]. Ma ir kt., stebėjo iba-1 teigiamą mikrogliją iš tamoksifeno sukeltos TGFßR2 (TGFß receptoriaus) abliacijos iš visos tinklainės 2-mėnesių amžiaus Cx3cr1CreER/+, Tgfbr2flox/flox pelėms [37 ].

Mikroglialinė morfologija atrodė išsišakojusi praėjus 1 dienai po TGFßR2 abliacijos (PTA), kuri po 2–5 dienų PTA tapo mažiau susieta su „supūliuojančiais“ procesais ir galiausiai pasireiškė ilgais procesais, kurie per 3–10 savaičių buvo išlyginti tinklainės kraujagyslėse. PTA [37]. TGFßR2 pašalintų tinklainės mikroglijų realiuoju laiku polimerazės grandininės reakcijos (RT-PGR) analizė atskleidė sumažėjusią augimo faktorių (pvz., BDNF, PDGFA) ekspresiją ir padidėjusią uždegiminių aktyvinimo žymenų (pvz., MHCII, CD68) ekspresiją. Tai nebuvo pastebėta sveikose mikroglijose.

Be to, nors gyvūnai, kuriems buvo pašalinta TGFßR2, neturėjo jokio poveikio tinklainės kraujagyslėms, jie patyrė tinklainės plonėjimą ir sustiprėjo patologinės gyslainės neovaskuliarizacijos dažnis, reaguojant į sužalojimą [37].

2.3. Ekstraląstelinės pūslelės: poveikis mikroglijai

Tinklainės (ir smegenų) mikroglijos taip pat išskiria ekstraląstelines pūsleles (EV), kurios yra su membrana susietos dalelės, sudarytos iš mRNR, miRNR, DNR, citokinų, lipidų ir baltymų, laikomos jos kilmės ląstelės biopsija [6,38,39] . EV yra susiję su ląstelių tarpusavio ryšiu, pernešdami savo neuroprotekcinius / toksiškus komponentus, reaguodami į tarpląstelinius ir tarpląstelinius signalus, kai jie juda per kraujotaką ir smegenų skystį (CSF), kad pasiektų kitas arti ir toli esančias ląsteles [6, 38,39].

EVs include exosomes and exosomes, which consist of apoptotic bodies and microvesicles [39]. Firstly, many endosomal vesicular bodies fuse to form exosomes (40–160 nm in size) which are then released for intercellular communication [39]. Secondly, microvesicles instead originate from the plasma membrane undergoing outward budding (100–1000 nm) [38]. Finally, apoptotic bodies are >1000 nm dydžio ir formos per membranos pūslę iš skaidančių, pvz., tinklainės mikroglijų [38]. Apoptozinių kūnų komponentai, tokie kaip fosfatidilserinas, moduliuoja mikroglijos fagocitozę [38, 39]. Dėl šių įvairių savybių neseniai buvo pradėti tirti mikroglijos EV dėl neurodegeneracinių ligų.

2.4. Mikroglija ir senėjimas

Naujagimių ir pogimdyminių žiurkių tinklainės mikroglijos ląstelės yra apvalios arba ameboidinės formos ir rodo pseudopodalinius procesus, susijusius su ląstelių nuolaužų fagocitoze ir vystymosi sinapsės remodeliavimu [2]. Nuolat artėjant antrajai ir trečiajai pogimdyminio periodo savaitei, mikroglijų ląstelių kūnai mažėja ir atsiranda smulkių pasekmių [2], darant prielaidą, kad dėl smegenų vystymosi progreso fenotipas yra labai išsišakojęs [40]. Šis progresas taip pat atsispindi smegenų regionuose, įskaitant smegenis, o tai rodo, kad mikroglijos aktyviai dalyvauja bręstant CNS.

Tyrimas ištyrė žievės mikroglijos charakteristikas senoms suaugusioms (24 mėn.) ir jaunoms suaugusioms pelėms (6 mėn.), siekiant nustatyti sumažėjusį mikroglijos tankį ir netaisyklingai išsidėsčiusias grupes [41]. Tačiau tinklainės mikroglijos tyrimai atskleidė keletą prieštaringų rezultatų.

Pirma, buvo ištirtos panašios pelių amžiaus grupės, kaip ir ankstesniame tyrime (18–24 mėn., palyginti su 3–4 mėnesiais), siekiant nustatyti, kad vyresnio amžiaus suaugusiųjų tinklainės mikroglijų tankis buvo žymiai didesnis, palyginti su jaunesnių suaugusių pelių [42]. Tai rodo, kad mikroglijos atsakas į senėjimą gali būti specifinis regionui. Tolesnis tinklainės vaizdų tikrinimas realiuoju laiku parodė, kad daugumoje senų suaugusių mikroglijų procesų buvo mažiau ir trumpesni, o tai rodo aktyvuotą arba ameboidinę mikrogliją, nei jaunų pelių [42].

Nustatyta, kad jie buvo išdėstyti mozaikiškai. Naujausiame tyrime buvo nagrinėjami senų (15 mėnesių) ir jaunų (amžius nenurodytas) pelių visos tinklainės mikroglijos morfologiniai ir žymenų ekspresijos skirtumai [43]. Skirtingai nei Damani ir kt. rezultatai, šiame tyrime nerasta jokių reikšmingų iba-1 teigiamų tinklainės mikroglijos ląstelių tankio ir procesų apimto ploto skirtumų tarp dviejų amžiaus grupių, o ląstelių somos sritis OPL, IPL, NFL, GCL ir vertikalių procesų skaičius žymiai padidėjo [42,43].

Be to, jaunos mikroglijos ląstelės daugiausia ekspresavo P2RY12, o ne CD68, o senos mikroglijos buvo CD{3}} ir atrodė ameboidinės [43]. Šie rezultatai rodo, kad senstant mikroglijos gali pakeisti savo morfologiją ir genetinį profilį, kad prisitaikytų prie senėjimo proceso [43]. Tačiau FernándezAlbarral ir kt. neatskleidžia tikslaus pelių amžiaus, rūšių ar naudojamų kiekybinio nustatymo metodų. Tokie skirtumai tarp tyrimų gali turėti įtakos rezultatams.

Pasenusios mikroglijos tampa ne tokios dinamiškos, o proceso judrumas yra žymiai lėtesnis, palyginti su jaunesniais, o tai gali pakenkti jų gebėjimui nuolat tyrinėti aplinką ir bendrauti su ja [42]. Pomirtiniai hipokampo ir žievės tyrimai „jauniems“, „vidutiniams“ ar „seniems“ suaugusiems (20–69, palyginti su 70+ ir 90+ metų amžiaus) atskleidė daugiau regionui būdingų mikroglijų atsakų į senėjimas [4]. Nustatyta, kad lazdelės formos mikroglijų yra daug daugiau „viduriniame“ lyginant su „jaunais“ suaugusiais žmonėmis, nors tai buvo pastebėta tik hipokampe, o „seniems“ suaugusiems hipokampe buvo tik reikšmingas lazdelės padidėjimas [4]. Kiti žievės ir hipokampo tyrimai nustatė panašias mikroglijos tendencijas su amžiumi, o tai rodo, kad senstančios mikroglijos galėjo susilpninti stebėjimo galimybes, reikalingas sveikai CNS palaikyti, o tai savo ruožtu gali padidinti neurodegeneracinių ligų išsivystymo riziką [44–46].

Mielinizuoti neuronų aksonai yra esminė CNS savybė, užtikrinanti efektyvų veikimo potencialo laidumą [47]. Nors mieliną gamina daugelis oligodendrocitų ląstelių, jis nuolat atsinaujina, o mielino liekanos yra tiesiogiai pašalinamos ir netiesiogiai pakeičiamos mikroglijomis [47, 48]. Tačiau buvo pasiūlyta, kad mielino nuolaužų susidarymo pokyčiai senstant taip pat gali sukelti su amžiumi susijusį CNS imuninių ląstelių, tokių kaip mikroglijos, disfunkciją [49]. Taigi su amžiumi atsiranda daugiau su mielinu susijusių molekulių, todėl reikia didesnio mielino baltymų apykaitos greičio [49].

Tai padidina mielino irimo greitį, sukelia apsunkinantį mielino kaupimąsi, kuris vėliau sudaro netirpius lizosomų agregatus mikroglijos ląstelėse [49]. TREM2 ekspresuojamas ant mikroglijos ląstelių paviršiaus membranų; tačiau jo trūkumas arba mutacija gali sukelti ligą, kurią sukelia per didelė demielinizacija [50]. Poliani ir kt. nustatyta, kad „senusios“ TREM2 trūkumo smegenys turėjo demielinizaciją su distrofine ir ameboidiškai atrodančia mikroglija [50]. Taip pat teigiama, kad TREM2-teigiamos ameboidinės mikroglijos gali virsti įvairiomis formomis, nes pradeda gaminti tokius veiksnius, kaip TNF ir IL-1, kurie laikomi „regeneraciniais“ veiksniais [48] ].

Taigi, tarpląstelinė matrica yra modifikuojama, kad sukeltų ekstraląstelinės matricos modifikavimą, kad pritrauktų ir suaktyvintų oligodendrocitų pirmtakų ląsteles (OPC), kurios vėliau remielinizuoja aksoną [48]. Be to, buvo nustatyta, kad sveiki mikroglijų atsakai į demielinizaciją padidina genų, susijusių su aktyvacija, fagocitoze ir lipidų metabolizmu, ekspresiją, o TREM2 stokojančių mikroglijų – ne [50]. Kiti tyrimai parodė, kad nors mikroglijos fagocitozės metu atliekamų šiukšlių pašalinimas yra reikšmingesnis senstant, „jaunesnė“ mielino fagocitozė buvo sėkmingesnė nei naudojant „senesnį“ mieliną [51]. Šie su amžiumi susiję pokyčiai taip pat buvo susiję su dažnesniu „distrofinių“ nesusišakojusių mikroglijų atsiradimu [51]. Dar nėra daug su mielino šiukšlėmis susijusios tinklainės mikroglijos fagocitozės tyrimų, galbūt dėl ​​​​mielino trūkumo pačioje tinklainėje.

Senstant mikroglijų populiacijos tampa distrofinės ir patiria struktūrinius bei morfologinius pokyčius. Citoplazma pradeda fragmentuoti, o jų ląstelių procesai palaipsniui praranda smulkius atšakas ir rodo sferoidinius patinimus [52]. Be to, jų konstitucinė mikroglijos funkcija pradeda mažėti ir rodo nenormalius mikroglijos pažeidimo atsakus. Dėl šių pakitimų, kartu su molekuliniais ir genų ekspresijos senėjimo pokyčiais mikroglijoje, sumažėja jų gebėjimas palaikyti homeostazę imuninėje aplinkoje, o tai gali prisidėti prie neuronų sutrikimų, pažinimo nuosmukio ir su amžiumi susijusių ligų [5,27,53– 55].

2.5. Genetiniai veiksniai: poveikis senėjančiai mikroglijai

Amžius yra gerai žinomas neurodegeneracinių ligų rizikos veiksnys [56–58]. Todėl genų ekspresijos pokytis senstančioje tinklainėje sulaukė didelio susidomėjimo. Pavyzdžiui, Chen ir kt. ištyrė 3-mėnesių ir 20-mėnesių C57BL/6 pelių bendrą tinklainės RNR [57]. Didėjant amžiui, 298 genai, įskaitant tuos, kurie susiję su atsaku į stresą ir glikoproteinų sinteze, buvo sureguliuoti daugiau nei du kartus, o 137 genai, įskaitant tuos, kurie susiję su imuniniu ir gynybos atsaku, taip pat buvo sureguliuoti daugiau nei du kartus [57] ].

Be to, RT-PGR analizė parodė, kad padaugėja su uždegiminiais citokinais, chemokinais ar komplemento aktyvacija susijusių genų, pvz., chemokino (CC motyvo) ligando 2 (CCL2), CCL12 arba 3 komplemento komponento (C3) [57]. Tada autoriai iškėlė hipotezę, kad tai gali atspindėti mikroglijos aktyvaciją, kurią patvirtino imunohistologinis izolektino B4+ ameboidinės mikroglijos stebėjimas tik senų pelių IPL [57]. Kitame tyrime buvo galima konkrečiai ištirti senėjančios tinklainės mikroglijos transkripcijos pokyčius, lyginant RNR, išskirtą iš izoliuotų tinklainės mikroglijų 3-, 12-, 18- ir 24-mėn. senos C57BL/6 pelės [58].

Iš viso buvo identifikuota 719 skirtingai išreikštų genų ir buvo funkciškai susiję su mikroglijos imuninės sistemos reguliavimu, pvz., IL3 ir IL7, angiogeneze, pvz., kraujagyslių endotelio augimo faktoriais, ir trofiniais augimo faktoriais, pvz., neurotrofinu [58]. Įdomu tai, kad, kaip ir Chen ir kt., su amžiumi susijusio geltonosios dėmės degeneracijos (AMD) geno C3 ekspresija didėjo, o tai reiškė, kad su senėjimu susiję tinklainės mikroglijos transkripcijos pokyčiai gali prisidėti prie AMD patogenezės [58].

3. Išsėtinė sklerozė

3.1. Išsėtinė sklerozė

Išsėtinė sklerozė (IS) yra lėtinė uždegiminė CNS liga, kuria serga maždaug 100 000 pacientų JK ir 2 500 000 pacientų visame pasaulyje [59]. Įdomu tai, kad juo gali sirgti iki trijų kartų daugiau moterų nei vyrų, o vidutinis amžius prasideda ankstyvame pilnametystėje [60]. Nors pradiniai su IS susijusių patofiziologinių požymių įrašai datuojami 1838 m., 1863 m. Jean-Martin Charcot pirmą kartą identifikavo jų patologinius ir klinikinius pasireiškimus kaip „IS“ [61].

Nuo tada buvo atskleistos sudėtingos IS patologijos. Dažnai pasireiškiantys IS simptomai apima akies kelią, pvz., RNFL retėjimą, optinį neuritą (ON), kuriam būdingas uždegiminis regos nervo pažeidimas, ir uveitą, kuriam būdingas stiklakūnio kūno, tinklainės ir uvealinio trakto akies uždegimas [62–66]. Taip pat buvo pranešta, kad tokie tinklainės pokyčiai gali atsirasti anksčiau nei kitos CNS dalies pokyčiai sergant daugeliu neurodegeneracinių ligų, įskaitant IS [26].

Šios naujausios išvados sukėlė didelį susidomėjimą tinklainės tyrimais. Nepaisant sudėtingų MS vystymosi procesų, tai liga, kurią apibūdina autoimuniniai atsakai, kai aktyvinamos imuninės ląstelės, tokios kaip T-limfocitai, B-limfocitai, mikroglijos ląstelės ir makrofagai, demielinizacija, remielinizacija ir neurodegeneracija [12,67–69].

Gerai pripažinta IS hipotezė yra ta, kad ji vystosi dviem pagrindiniais etapais. Pirma, T-ląstelės ir B-ląstelės tarpininkauja uždegiminiams atsakams, išskirdamos citokinus, skatinančius uždegiminių ląstelių, pvz., mikroglijų, esančių už „uždaro“ kraujo ir smegenų barjero (BBB), aktyvavimą [68, 70–72]. Lėtinis uždegimas gali sukelti mitochondrijų disfunkciją ir sukelti energijos trūkumą. Antra, neuroprotekciniai signalai yra nepaisomi, o tai pablogina gebėjimą atkurti demielinizaciją, pažeistus aksonus ir neurodegeneraciją [68, 70]. Dėl to yra reikšmingų aksonų laidumo blokadų, dėl kurių galiausiai pacientas patiria negrįžtamus CNS pažeidimus, tokius kaip BBB, todėl jis tampa „nesandarus“ [68]. Tačiau tai tebėra teorija dėl naujausių įrodymų, rodančių, kad kai kurie pacientai geriau reaguoja į terapines medžiagas, nukreiptas į B ląsteles, o ne į T-ląsteles [70]. Nors buvo atlikta daug tyrimų, naudojant nuolat tobulėjančius metodus, sutarimo trūksta dėl prieštaringų mokslinių rezultatų [73].

3.2. Išsėtinės sklerozės potipiai

Yra įvairių simptomų sunkumo ir progresavimo greičio spektras, atspindintis IS nevienalytiškumą [70]. Ankstyviausias IS pacientų pasireiškimas gali būti pripažintas kliniškai izoliuotu sindromu (CIS) [67]. NVS sergantiems pacientams būdingi monofaziniai ir monožidininiai simptominiai epizodai, pasireiškiantys, pvz., ataksija, fotofobija arba arefleksija, kuri trunka 24 valandas po 3 savaičių [67]. Pirmine progresuojančia IS (PPMS) serga maždaug 15 % IS pacientų, kurių sveikata paprastai nuolat ir laipsniškai blogėja [74]. Progresuojanti recidyvuojanti IS (PRMS) yra rečiausiai paplitusi IS forma, kuria serga tik apie 5 % pacientų, kurių sveikata nuolat blogėja ir netikėtai pablogėja ir pasveiksta [74]. Recidyvą remituojanti IS (RRMS) yra dažniau pasitaikanti forma, kuria serga 80–90 % pacientų, patiriančių nenumatytą negalios padidėjimą [70].

Paprastai šiuos antplūdžius lydi visiškas pasveikimas, tačiau pacientams senstant ir progresuojant į vėlesnes stadijas, atsigavimas tampa dalinis [70,74]. Tai gali būti pateisinama daugeliui RRMS pacientų, kuriems išsivysto antrinė progresuojanti IS (SPMS), kai pacientai gali patirti mažiau sutrikimų ir imti imituoti PPMS ligos trajektoriją [70,74]. Pastaruoju metu platesnis susidomėjimas genetiniais tyrimais leido atpažinti MS specifinius alelius ir genų variantus, ypač per genomo masto asociacijos tyrimą [70, 75]. Didelis duomenų kiekis apėmė sudėtingesnes analizes, kurios atskleidė, kad specifiniai genų variantai buvo koreliuojami su įvairiais MS tipais [76]. Šie genų variantai daugiausia buvo fiziškai ir funkciškai šalia imunomoduliuojančių genų, susijusių su MS patogeneze [70, 75].

Nepaisant to, šių potipių profiliai yra tik aprašomieji, nes trūksta pakankamai įrodymų, kad būtų galima tiksliai atskirti patofiziologinius skirtumus [77]. Pavyzdžiui, didelė dalis IS sergančių pacientų patiria besimptomes fazes, kai su IS susiję pažeidimai ir kiti patofiziologiniai pokyčiai gali atsirasti tyliai [78]. Kai kurie pomirtiniai smegenų tyrimai netgi parodė, kad tiriamiesiems, kurie visą gyvenimą buvo laikomi „sveikais“, buvo būdingų su IS susijusių patologijų [78]. Todėl pastaruoju metu atsirado nuorodų į šiuos potipius, išskiriant ligos aktyvumą ar nebuvimą, nurodant „šūkius“ arba pastovų progresavimą ir naujų CNS pažeidimų stebėjimus [77].

For more information:1950477648nn@gmail.com