Võrkkesta ja aju mikrogliia hulgiskleroosi ja neurodegeneratsiooni korral 1. osa

Abstraktne:

Microglia on kesknärvisüsteemi (KNS), sealhulgas võrkkesta, püsivad immuunrakud. Nagu aju mikrogliia, vastutab võrkkesta mikrogliia võrkkesta jälgimise eest, reageerides kiiresti keskkonnamuutustele, muutes morfotüüpe ja funktsioone. Mikrogliia aktiveerub põletikuliste reaktsioonide korral neurodegeneratiivsete haiguste, sealhulgas hulgiskleroosi (MS) korral.

Meie aju on keeruline organ, mis sisaldab paljusid neuroneid ja närviahelaid. Nende struktuuride vahelised seosed on mälu toimimise võtmeks. Kui õpime midagi uut või kogeme midagi uut, salvestab aju vastava teabe neuronitevahelistesse sünapsidesse. Aja jooksul sünapsidevahelised ühendused tugevnevad järk-järgult, mis on pikaajaline mälu.

Kui meie kesknärvisüsteem on tasakaalust väljas, mõjutab see meie mälu. Kõige tavalisem näide on eakate mälukaotus. See seisund on sageli tingitud neuronite surmast ja neuronitevaheliste ühenduste nõrgenemisest vananemise tõttu. Lisaks võivad mõned neuroloogilised haigused häirida ka aju normaalset talitlust, mõjutades seeläbi meie mälu. Kuid need probleemid ei ole pöördumatud ja mälu parandamiseks ja kaitsmiseks saab kasutada teaduslikke meetodeid.

Saame edendada kesknärvisüsteemi tervist ja parandada mälu, muutes oma elustiili. Näiteks regulaarne füüsiline aktiivsus, piisav uni, tervislik toitumine ja ajuharjutused. Need meetmed mitte ainult ei aita säilitada füüsilist tervist, vaid edendavad ka aju tervist ja vähendavad neurotransmitterite kadu, parandades seeläbi mälu.

Kokkuvõttes on kesknärvisüsteemi ja mälu vahel tugev seos. Peaksime pöörama tähelepanu oma elamisharjumustele, et aju toimiks võimalikult tervena, ja kasutama seda mälu säilitamise alusena. On näha, et me peame oma mälu parandama. Tistanche võib oluliselt parandada mälu, sest lihapasta on traditsiooniline Hiina ravimmaterjal, millel on palju ainulaadseid toimeid, millest üks on mälu parandamine. Hakkliha tõhusus tuleneb erinevatest selles sisalduvatest toimeainetest, sealhulgas karboksüülhappest, polüsahhariididest, flavonoididest jne. Need koostisosad võivad erinevate kanalite kaudu edendada aju tervist.

Klõpsake käsul Tea lühiajalist mälu, kuidas parandada

Stressi stiimulitest aktiveerituna muudavad võrkkesta mikroglia oma morfoloogiat ja aktiivsust, millel on kasulikud või kahjulikud tagajärjed. Selles ülevaates kirjeldame kesknärvisüsteemi mikrogliia, sealhulgas võrkkesta mikrogliia omadusi, keskendudes nende morfoloogiale, aktiveerimisolekutele ja funktsioonidele tervise, vananemise, MS ja muude neurodegeneratiivsete haiguste, nagu Alzheimeri tõbi, Parkinsoni tõbi, glaukoom, ja retinitis pigmentosa, et rõhutada nende aktiivsust seisundis. Samuti käsitleme kirjanduses leiduvaid vastuolulisi leide ja võimalikke viise ebakõlade vähendamiseks tulevikus, kasutades standardiseeritud metoodikat, nt automatiseeritud algoritme, et võimaldada põhjalikumalt mõista seda põnevat uurimisvaldkonda.

Märksõnad:

Võrkkesta; mikrogliia; neurodegeneratsioon; hulgiskleroos; võrkkesta mikrogliia; mikrogliia morfotüüp.

1. Sissejuhatus

Microglia on kesknärvisüsteemi (KNS) immuunsed gliiarakud. Need nihkuvad dünaamiliselt erinevatesse morfoloogiatesse, mida on seostatud ka spetsiifiliste aktivatsiooniseisunditega, mis võivad olla seotud neuroprotektiivsete ja/või neurotoksiliste funktsioonidega vastuseks stiimulitele, vigastustele või solvangutele [1–6]. Need morfoloogilised ja funktsionaalsed muutused on olulised terve kesknärvisüsteemi toetamiseks, aidates kaasa homöostaasile [2, 7, 8]. Siiski on ilmnenud tõendid, mis näitavad mikrogliia osalust haiguses, mille tõttu võib mikrogliia düsfunktsioon olla põhjustatud haigusest ja/või põhjustada haigusega seotud patoloogiate suurenemist [2].

Sellegipoolest ei ole täpne kaasatuse määr ja mehhanismid, kuidas mikrogliia võib tervist ja haigusi mõjutada, ja seda praegu uuritakse. Selle ülevaate eesmärk oli koguda teavet kesknärvisüsteemi mikrogliia, sealhulgas võrkkesta mikrogliia omaduste kohta, keskendudes nende aktiveerimisolekutele, morfoloogiale ja funktsioonidele, tervise ja haiguste kohta. Esimeses osas oleme koostanud ulatusliku kirjelduse mikrogliia peamistest tunnustest üldises kesknärvisüsteemis ja võrkkestas.

Samuti selgitame mõningaid mikrogliia muutusi, mis toimuvad normaalse arengu ja vananemisprotsessi käigus. Järgmises jaotises käsitleme praegust arusaama hulgiskleroosist (MS) kui autoimmuunhaigusest, SM üllatavalt levinud silma ilminguid, SM-i mikrogliiat ja lõpuks teiste neurodegeneratiivsete haiguste mikrogliiat. Lõpuks anname ülevaate sellest, miks kesknärvisüsteemi ja võrkkesta mikrogliia omaduste kohta võib olla vastuolulisi leide. Siin soovitame erinevaid katsetamismeetodeid, näiteks automatiseeritud algoritmide kasutamist, et saada veenvamaid ja järjekindlamaid tulemusi.

2. Mikrogliia

Kesknärvisüsteem koosneb mitmest erinevat tüüpi rakkudest, millest 5–10% on mikroglia, resident-immuunrakud [9]. Algselt arvati, et mikroglia eksisteerib uinuvate või "puhkavate" rakkudena, mis pidevalt uurivad oma mikrokeskkonda mis tahes stiimulite või vigastuste suhtes, mis võivad olla kahjulikud [5]. Vastupidi, uuemad leiud on pakkunud selgitusi nende dünaamiliste omaduste kohta. Mikrogliia võib nihkuda erinevatesse morfoloogilistesse olekutesse, mida nimetatakse morfotüüpideks. Iga morfotüüp on korrelatsioonis erinevate aktiveerimisolekutega, mida on seostatud ka ainulaadsete funktsioonidega, mis on vajalikud füsioloogiliselt "normaalse" keskkonna säilitamiseks [5].

Kui mikroglia on puhkeolekust aktiveeritud, võivad nad veelgi eristuda kaheks peamiseks fenotüübiks: M1 ja M2 [6]. Kuigi puudub arusaam spetsiifilistest mehhanismidest, mis seda diferentseerumist esile kutsuvad, on M1 ja M2 mikrogliat seostatud ka erinevate tsütokiinide, kemokiinide ja troofiliste teguritega [6]. Põletikueelseid reaktsioone seostatakse "klassikaliselt" aktiveeritud M1 mikrogliaga, mis soodustab neuropõletikku reaktsioonina solvangule või vigastusele, luues neurotoksilise keskkonna ja eemaldades rakujäätmete düsfunktsionaalseid fragmente [6]. See võib ilmneda põletikuliste tegurite, nagu interleukiin-1ß (IL-1ß), kasvaja nekroosifaktor-alfa (TNFalfa) ja indutseeritav lämmastikoksiidi süntaas (iNOS) tulemusena [6,10] .

Ja vastupidi, "alternatiivselt" aktiveeritud M2 mikroglia vastutab kurikuulsalt põletikuvastaste reaktsioonide eest, mis soodustavad neuroprotektiivseid ja taastavaid protsesse [6, 10]. Hiljuti leiti veel vähemalt kolm M2-tüübi (M2a-c) alamfenotüüpi, [11] mille kohaselt M2a-tüüp eritab põletikuvastaseid tegureid, nagu IL-10 ja insuliini. kasvufaktorina-1 (IGF-1), soodustades rakujäätmete eemaldamist ja neuroprotektsiooni [6,11,12].

M2b-d stimuleerivad väidetavalt põletikulised tegurid, nagu IL-1ß ja lipopolüsahhariidid (LPS), mis võivad samuti suurendada IL-10 ekspressiooni [11]. On leitud, et neil M2b mikrogliadel on Alzheimeri tõve (AD) modelleeritud ajus fagotsüütilised omadused ja need ekspresseerivad kõrgel tasemel CD64 [11]. M2c "omandab deaktivatsiooni" IL-10 või glükokortikoidide poolt, suurendades omakorda kasvufaktorite nagu TGFß ekspressiooni [11]. Vaatamata nendele erinevustele on M1 ja M2 aktiveerimine funktsionaalselt vajalik, et tagada düsfunktsionaalsete rakkude või rakujäätmete kahjulike agregaatide eemaldamine [6]. M1 mikroglia on tavaliselt seotud rakujäätmete eemaldamisega ja seda põletikulist vastust peab kontrollima M2 mikroglia, et vältida asjatult pikaajalist põletikku [6].

Sageli võib patoloogiliste protsesside korral mõjutada M1 ja M2 polarisatsiooni tüüpilist tasakaalu normaalsetes tingimustes [6]. Selle tulemuseks võib olla tervete rakkude kliirens liigse M1 põletiku tõttu ja M1-de M20 summutav toime võib olla ülekoormatud, põhjustades täiendavaid kahjustusi [6]. Seda esineb sageli neurodegeneratiivsete haiguste korral ja seetõttu on pakutud välja mõned M1- ja M2-polarisatsioonile suunatud ravikandidaadid [13]. Sellele vaatamata on ilmnenud ka tõendeid, mis viitavad sellele, et M1 / ​​M2 polarisatsioon võib olla aegunud. See võeti esmakordselt kasutusele ja seda kasutati andmete lihtsamate tõlgendamismeetodite kohandamiseks [14].

Hiljutised tehnoloogilised edusammud on aga näidanud M1 / ​​M2 tüüpide morfoloogiliste ja geneetiliste omaduste kattumist, mis viitab vajadusele mikrogliia tüübid ümber hinnata [14]. Hiljuti on haigusega seotud mikrogliia (DAM) tunnistatud ka ainulaadseks haiguses täheldatud mikrogliia tüübiks [14]. DAM-e iseloomustavad mikrogliia, mis ekspresseerivad madalat jälgimis- ja homöostaatiliste geenide taset ning degeneratsiooniga seotud markerite kõrget taset, näiteks müeloidrakkudel 2 (TREM2) ekspresseeritud vallandavaid retseptoreid [14,15].

Mis puutub morfoloogiasse, siis on tuvastatud umbes viis peamist mikrogliia morfotüüpi, sealhulgas hargnenud, hüperhargnenud, aktiveeritud, amööboidsed ja varraste tüübid. Krundimata või "mitteaktiivsetes" tingimustes näivad mikrogliia "hargnevad". Need on jaotatud ühtlaselt nagu "mosaiik", millest igaüks koosneb väikesest ja ümarast rakukehast, mille külge on kinnitatud mitu õhukest ja pikka protsessi, mis pidevalt sirutuvad ja tõmbuvad sisse, et hõlbustada nende jälgimisfunktsioone (joonis 1) [2,5,16] .

Aju eksperimentaalne in vivo pildistamine on näidanud, et need dünaamilised protsessid satuvad neuronite, glia ja veresoonte lähedusse, mis viitab sellele, et mikrogliia teeb aktiivselt koostööd ajukoore teiste osadega, et säilitada füsioloogiliselt normaalset kesknärvisüsteemi keskkonda [17]. Mõnikord võivad hargnenud mikrogliia mikrokeskkonna muutused ära tunda ja reageerida, muutudes "hüperhargnevateks" mikrogliadeks, mida tavaliselt määratlevad suuremad, pikemad ja paksemad protsessid, mis on kinnitunud suuremate, lobulaarsete ja ebakorrapärase kujuga rakukehadele (joonis 1) [16,18] ]. Enamik praimitud "hargnemata" mikrogliia tüüpe, sealhulgas hüperhargnenud rakud, on kesknärvisüsteemis hajutatud ebakorrapärase ja "klastrilise" jaotumisega [2].

Hüperhargnenud mikrogliia võib nihkuda aktiveeritud vormi ka kokkupuutel oluliselt kahjulike stiimulitega, millel on samuti sarnased rakukehad hüperhargnenud rakkudega, kuid neil on palju vähem paksemaid ja lühemaid protsesse (joonis 1) [2,16,19] . Kui kahjulikud stiimulid on ulatuslikult pikenenud, võib aktiveeritud mikrogliia muutuda "amööboidseks" olekuks, kus rakk on ümaram, suurem ja korrapärasema kujuga ning protsesse on väga vähe või üldse mitte (joonis 1) [16,18]. Hiljuti taasavastatud morfotüüp on "varraste" mikrogliia, mida iseloomustab pikk vorstikujuline rakukeha, millel on mõned protsessid, mis ei pruugi alati ulatuda hargnenud mikrogliia pikkusest kaugemale (joonis 1) [20, 21].

Kuigi uued tõendid on näidanud, et varraste mikrogliia lokaliseerub neuronite lähedal ja joondub piki närvikiude, on nende täpne funktsioon veel avastamata [20–23]. Viimane tüüp on amööboidne mikrogliia, mida sageli nimetatakse fagotsüütseks tüübiks, mis liigub kahjustuskohta ja fagotsüteerib surnud või surevaid neuroneid ja rakujääke (joonis 1) [5,24]. Hiljuti esile kerkinud tõendid on viinud teooriani, et hüperhargnenud, aktiveeritud ja varraste morfotüübid võivad olla "üleminekuvormid", mis eksisteerivad hargnenud ja amoeboidse oleku vahel [5,25].

2.1. Võrkkesta mikroglia

Võrkkesta on kesknärvisüsteemi oluline osa. Tänu selle valguse läbipaistvusele on võrkkesta visualiseerimiseks võimalik kasutada vähem invasiivseid ja kõrge eraldusvõimega pildistamismeetodeid [26, 27]. See on peamiselt tuntud oma osaluse poolest valgusenergia muundamisel elektrilisteks signaalideks [28]. Inimestel areneb võrkkest embrüoloogiliselt esimesest kuust kuni esimese aasta lõpuni, pärinedes neuroektodermist [28,29]. Võrkkesta koosneb mitmest erinevast kihist, millest sisemine kiht on võrkkesta närvikiudude kiht (RNFL), seejärel ganglionrakkude kiht (GCL), sisemine pleksiformne kiht (IPL), sisemine tuumakiht (INL), välimine pleksiformne kiht. (OPL), välimine tuumakiht (ONL) ja viimane kiht võrkkesta pigmendiepiteel (RPE) (joonis 2) (29). Nendes kihtides on mitut tüüpi rakke, sealhulgas amakriinrakud, Mulleri rakud, astrotsüüdid ja horisontaalsed rakud. , varraste ja koonuste fotoretseptorid ning bipolaarsed rakud, mida kõiki võib leida ka ülejäänud kesknärvisüsteemist [29].

Ligikaudu 0,2% võrkkesta rakkude koguarvust on valmistatud mikrogliiast, millest 50% asuvad tavaliselt IPL-is, ülejäänud aga OPL-is (joonis 2) [2]. Arengu ja homöostaasi kaudu liiguvad mikrogliia dünaamiliselt läbi võrkkesta erinevate kihtide, vältides ONL-i [2]. Lisaks on paljud võrkkesta haigused ja võrkkesta vigastuste mudelid näidanud, et mikroglia võib migreeruda degeneratsiooni piirkonna suunas, aktiveeruda ja vohada [30, 31], nagu on üksikasjalikumalt kirjeldatud hiljem. Kuigi nii võrkkesta kui ka aju mikrogliia on välja töötatud primitiivsest munakollasest kotist, võib iga morfotüübi välimus varieeruda olenevalt kesknärvisüsteemi piirkonnast [10].

Näiteks mikrogliia juttkehas, hipokampuses ja eesmises ajukoores on suuremad rakukehad, milles on rohkem protsesse kui väikeajus [32]. Lisaks on tõendeid selle kohta, et ajukoore erinevad kihid sisaldavad erineva suurusega mikrogliat [32]. Morfotüübi välimus võib samuti varieeruda sõltuvalt kasutatud meetoditest või dissektsioonitelgedest. Näiteks võivad hargnenud mikrogliia näida horisontaalselt hargnevana, mis ristlõike vaatlusel paistavad ühe horisontaalselt pika rakuna, samal ajal kui tervel vaatlusel näivad välja nagu eelnevalt mainitud hargnenud mikrogliia standardne morfoloogiline kirjeldus [2,33 ].

Kui mikrogliia krunditakse ja need muutuvad hüperhargnevaks, ulatuvad nende protsessid radiaalselt, ulatudes üle erinevate kihtide, mis on ristlõike dissekteerimisel paremini visualiseeritav võrreldes terve monteerimise vaatlustega [2, 33]. Nendele erinevustele vaatamata on leitud, et võrkkesta ja aju mikroglia ekspressioon jagab mitmete transkriptsioonifaktorite ekspressiooni [2]. Arvukad uuringud on samuti suutnud jälgida iga morfotüüpi nii ajus kui ka võrkkestas [2,4,5,22,33,34]. Siiski pole endiselt selge, kas mõlemal kesknärvisüsteemi piirkonna igal morfotüübil on samad tunnused [2].

2.2. Mikrogliia morfoloogiat mõjutavad molekulaarsed markerid ja stiimulid

Sarnaselt ajule võivad võrkkesta üksikud mikrogliia morfotüübid tuleneda mikrogliia vastustest erinevatele tsütokiinidele, kemokiinidele või kahjustusega seotud molekulaarmustritele, mis esinevad selle mikrokeskkonnas, mis viitab mikrogliia geneetilise ekspressiooni heterogeensusele [9]. Näiteks on hargnenud mikrogliatel väidetavalt kõrge P2RY12 ekspressioon, mida sageli seostatakse jälgimisfunktsioonidega, samas kui on leitud, et amööboidne mikroglia ekspresseerib kõrgel tasemel CD68 - kurikuulsat fagotsütoosi markerit [35, 36].

Mikrogliia ioonikanalite ja pinnaretseptorite erinevad ekspressioonitasemed võivad samuti interakteeruda selliste molekulidega (nt tsütokiinidega) mikrogliia mikrokeskkonnas, mille tulemuseks on mikrogliia muutused, sealhulgas tihedus, ruumiline jaotus, aktivatsiooni olek ja morfotüüp ning haiguse patogenees [9, 37]. Näiteks transformeeriv kasvufaktor beeta (TGFß) on oluline mikrogliia tsütokiin, mis on pleiotroopselt seotud võrkkesta neuronite ja veresoonte füsioloogilise arenguga [37]. Ma jt täheldasid iba-1-positiivset mikrogliat tamoksifeeni poolt indutseeritud TGFßR2 (TGFß retseptori) ablatsioonist tervelt kinnitatud võrkkestast 2-kuu vanustel Cx3cr1CreER/+, Tgfbr2flox/flox hiirtel [37 ].

Mikrogliia morfoloogia tundus hargnevat 1 päev pärast TGFßR2 ablatsiooni (PTA), mis seejärel hargnes 2–5 päeva PTA võrra vähem "tubedate" protsessidega ja lõpuks ilmnes pikkade protsessidega, mis olid 3–10 nädala jooksul joondunud piki võrkkesta veresooni. PTA [37]. TGFßR2 eemaldatud võrkkesta mikrogliia reaalajas polümeraasi ahelreaktsiooni (RT-PCR) analüüsid näitasid kasvufaktorite (nt BDNF, PDGFA) vähenenud ekspressiooni ja põletikuliste aktivatsioonimarkerite (nt MHCII, CD68) suurenenud ekspressiooni. See ei olnud tervete mikrogliia puhul täheldatav.

Lisaks, kuigi TGFßR2 eemaldatud loomadel ei ilmnenud võrkkesta veresoonkonnale mingit mõju, kogesid nad vastusena vigastusele võrkkesta hõrenemist ja suurenenud koroidaalset neovaskularisatsiooni [37].

2.3. Ekstratsellulaarsed vesiikulid: mõju mikrogliiale

Võrkkesta (ja aju) mikrogliia sekreteerib ka rakuväliseid vesiikuleid (EV), mis on membraaniga seotud osakesed, mis koosnevad mRNA-st, miRNA-st, DNA-st, tsütokiinidest, lipiididest ja valkudest, mida peetakse selle päritoluraku biopsiaks [6, 38, 39]. . EV-d osalevad rakkudevahelises suhtluses, transpordides oma neuroprotektiivseid/toksilisi komponente vastuseks rakusisestele ja rakuvälistele näpunäidetele, kui nad liiguvad läbi vereringe ja tserebrospinaalvedeliku (CSF), et jõuda teiste rakkudeni lähedal ja kaugemal [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 suurune ja vorm lagunevate, nt võrkkesta mikrogliia membraani muljumise kaudu [38]. Apoptootiliste kehade komponendid, nagu fosfatidüülseriin, moduleerivad mikrogliia fagotsütoosi [38, 39]. Nende erinevate omaduste tõttu on hiljuti hakatud uurima mikrogliaalseid EV-sid neurodegeneratiivsete haiguste osas.

2.4. Mikrogliia ja vananemine

Vastsündinute ja sünnijärgsete rottide võrkkesta mikrogliia rakkudel on ümar või amööboidne vorm ja neil on pseudopodaalsed protsessid, mis on seotud rakujäätmete fagotsütoosi ja arengu sünapsi ümberkujundamisega [2]. Sünnijärgse perioodi teise ja kolmanda nädala lähenedes muutuvad mikrogliia rakukehad järjest väiksemaks ja peenete tagajärgedega [2], eeldades aju arengu edenedes tugevalt hargnevat fenotüüpi [40]. See progresseerumine kajastub ka ajupiirkondades, sealhulgas väikeajus, mis viitab sellele, et mikrogliia osaleb aktiivselt kesknärvisüsteemi küpsemises.

Uuringus uuriti kortikaalse mikrogliia omadusi vanadel täiskasvanud (24 kuud) ja noortel täiskasvanud hiirtel (6 kuud), et leida vähenenud mikrogliia tihedus ja ebakorrapäraselt jaotunud klastrid [41]. Võrkkesta mikrogliia uuringud on aga näidanud mõningaid vastuolulisi tulemusi.

Esiteks uuriti eelmises uuringus sarnaseid hiirte vanuserühmi (18–24 kuud vs. 3–4 kuud), et tuvastada, et vanematel täiskasvanutel oli võrkkesta mikrogliia tihedus märkimisväärselt kõrgem võrreldes nooremate täiskasvanud hiirtega [42]. See viitab sellele, et mikrogliia vastused vananemisele võivad olla piirkonnaspetsiifilised. Reaalajas võrkkesta pildistamise täiendav kontroll näitas, et enamikul vanadel täiskasvanud mikrogliiadel näis olevat vähem ja lühemaid protsesse, mis viitavad aktiveeritud või amööboidsele mikrogliiale, kui noortel hiirtel [42].

Leiti, et need olid paigutatud mosaiikjaotusse. Värskemas uuringus vaadeldi võrkkesta mikrogliia morfoloogilisi ja markerite ekspressioonierinevusi vanadel (15 kuud) ja noortel (vanus täpsustamata) hiirtel [43]. Erinevalt Damani jt tulemustest ei leitud selles uuringus olulisi erinevusi võrkkesta iba-1 positiivsete mikrogliia rakkude tiheduses ja protsessidega hõlmatud piirkonnas kahe vanuserühma vahel, samas kui raku soma piirkond OPL-is, IPL-is, NFL ja GCL ning vertikaalsete protsesside arv olid märkimisväärselt suurenenud [42,43].

Lisaks ekspresseerisid noored mikrogliia rakud enamasti P2RY12 ja mitte CD68, samas kui vanad mikrogliia rakud olid CD{3}} ja tundusid amööboidsed [43]. Need tulemused viitavad hoopis sellele, et vananemisega võivad mikrogliia oma morfoloogiat ja geneetilist profiili muuta, et kohaneda vananemisprotsessiga [43]. FernándezAlbarral jt ei avalda aga hiirte täpset vanust, liike ega kasutatud kvantifitseerimismeetodeid. Sellised erinevused uuringute vahel võivad tulemusi mõjutada.

Vananenud mikroglia muutub vähem dünaamilisemaks, näidates oluliselt aeglasemat protsesside liikuvust võrreldes nende nooremate kolleegidega, mis tõenäoliselt ohustab nende võimet pidevalt oma keskkonda uurida ja sellega suhelda [42]. Surmajärgsed hipokampuse ja ajukoore uuringud "noortel", "keskmistel" või "vanadel" täiskasvanutel (20–69 vs. 70+ vs. 90+-aastased) näitasid rohkem piirkonnaspetsiifilisi mikrogliia vastuseid vananemine [4]. Vardakujulisi mikrogliiat leiti olevat "keskel" võrreldes "noorte" täiskasvanutega oluliselt rohkem, kuigi seda täheldati ainult hipokampuses, samal ajal kui "vanadel" täiskasvanutel oli varraste arv oluliselt suurenenud hipokampuses [4]. Teistes kortikaalsetes ja hipokampuse uuringutes leiti sarnaseid mikrogliia suundumusi vanusega, mis viitab sellele, et vananenud mikrogliia võis olla terve kesknärvisüsteemi säilitamiseks vajalik seirevõime vähenenud, mis omakorda võib suurendada neurodegeneratiivsete haiguste tekke riski [44–46].

Neuronite müeliniseerunud aksonid on kesknärvisüsteemi oluline tunnus, mis võimaldab tõhusat aktsioonipotentsiaali juhtivust [47]. Kuigi müeliini toodavad paljud oligodendrotsüütide rakud, toimub see pidev uuenemine, kusjuures müeliinijäägid eemaldatakse otse ja asendatakse kaudselt mikrogliiaga [47, 48]. Siiski on tehtud ettepanek, et vananemisega kaasnevad muutused müeliinijäätmete moodustumisel võivad põhjustada ka kesknärvisüsteemi immuunrakkude, näiteks mikrogliia, vanusega seotud düsfunktsiooni [49]. Seega on vanuse kasvades rohkem kahjustatud müeliiniga seotud molekule ja vajalik on suurem müeliinivalgu ringlus [49].

See viib müeliini lagunemise kiiruse suurenemiseni, põhjustades koormavat müeliini akumulatsiooni, mis seejärel moodustab mikrogliia rakkudes lahustumatud lüsosomaalsed agregaadid [49]. TREM2 ekspresseerub mikrogliia raku pinnamembraanidel; selle puudus või mutatsioon võib aga põhjustada liigsest demüelinisatsioonist põhjustatud haigusi [50]. Poliani et al. leiti, et "vananenud" TREM2 puudulikkusega ajudel oli demüelinisatsioon koos düstroofse ja amööboidse välimusega mikrogliiaga [50]. Samuti väidetakse, et TREM{6}}positiivne amööboidne mikrogliia võib seejärel muutuda erineva kujuga, kuna see hakkab tootma selliseid tegureid nagu TNF ja IL-1, mida peetakse "regeneratiivseteks" teguriteks [48 ].

Seega modifitseeritakse rakuvälist maatriksit, et käivitada rakuvälise maatriksi modifitseerimine, et meelitada ligi ja aktiveerida oligodendrotsüütide prekursorrakke (OPC), mis seejärel remüeliniseerivad aksoni [48]. Lisaks leiti, et terved mikrogliia vastused demüelinisatsioonile suurendavad aktivatsiooni, fagotsütoosi ja lipiidide metabolismiga seotud geenide ekspressiooni, samas kui TREM2 puuduliku mikrogliia ekspressiooni ei leitud [50]. Teised uuringud on näidanud, et kuigi vananedes on mikrogliia fagotsütoosi abil prahi eemaldamine olulisem, oli "noorem" müeliini fagotsütoos edukam kui "vanema" müeliini puhul [51]. Need vanusega seotud muutused olid korrelatsioonis ka "düstroofsete" hargnemata mikrogliia sagedasema ilmnemisega [51]. Müeliinijäätmetega seotud võrkkesta mikrogliia fagotsütoosi kohta ei ole veel palju uuritud, mis võib olla tingitud müeliini puudumisest võrkkesta endas.

Vananedes muutuvad mikrogliia populatsioonid düstroofseks ning läbivad struktuurseid ja morfoloogilisi muutusi. Tsütoplasma hakkab fragmenteeruma ja nende rakuprotsessid kaotavad järk-järgult peened harud ja näitavad sferoidset turset [52]. Lisaks hakkab nende konstitutiivne mikrogliia funktsioon vähenema ja näitab ebanormaalseid mikrogliia vigastusreaktsioone. Need muutused koos molekulaarsete ja geeniekspressiooni vananemismuutustega mikrogliia sees vähendavad nende võimet säilitada immuunkeskkonnas homöostaasi ning see võib kaasa aidata neuronaalsetele kahjustustele, kognitiivsete funktsioonide langusele ja vanusega seotud haigustele [5, 27, 53– 55].

2.5. Geneetilised tegurid: mõju vananemisele Microglia

Vanus on hästi tuntud neurodegeneratiivsete haiguste riskitegur [56–58]. Seetõttu on geeniekspressiooni muutus vananevas võrkkestas muutunud märkimisväärseks huviks. Näiteks Chen et al. uuris võrkkesta kogu RNA-d 3-kuustel ja 20-kuustel C57BL/6 hiirtel [57]. Vanuse kasvades reguleeriti 298 geeni, sealhulgas stressireaktsiooni ja glükoproteiini sünteesiga seotud geeni, enam kui kaks korda üles, samas kui 137 geeni, sealhulgas immuun- ja kaitsereaktsioonidega seotud geenid, olid samuti rohkem kui kaks korda alla reguleeritud [57]. ].

Lisaks näitasid RT-PCR analüüsid põletikuliste tsütokiinide, kemokiinide või komplemendi aktivatsiooniga seotud geenide, nt kemokiini (CC motiiv) ligandi 2 (CCL2), CCL12 või komplemendi komponendi 3 (C3) suurenemist [57]. Seejärel püstitasid autorid hüpoteesi, et see võib peegeldada mikrogliia aktivatsiooni, mida toetas isolektiini B4+ amoeboidse mikrogliia immunohistoloogiline vaatlus ainult vanade hiirte IPL-is [57]. Teises uuringus suudeti spetsiifiliselt uurida võrkkesta vananeva mikrogliia transkriptsioonilisi muutusi, võrreldes 3-, 12-, 18- ja 24-kuu isoleeritud võrkkesta mikrogliiast eraldatud RNA-d. vanad C57BL/6 hiired [58].

Kokku tuvastati 719 erinevalt ekspresseeritud geeni, mis olid funktsionaalselt seotud mikrogliia immuunregulatsiooniga, nt IL3 ja IL7, angiogeneesiga, nt vaskulaarsete endoteeli kasvufaktoritega, ja troofiliste kasvufaktoritega, nt neurotrofiin [58]. Huvitav on see, et nagu Chen jt, suurenes vanusega seotud kollatähni degeneratsiooniga (AMD) seotud geeni C3 ekspressioon vanusega, mis viitas sellele, et vananemisega seotud võrkkesta mikrogliia transkriptsioonimuutused võivad kaasa aidata AMD patogeneesile [58].

3. Sclerosis multiplex

3.1. Sclerosis multiplex

Sclerosis multiplex (MS) on krooniline kesknärvisüsteemi põletikuline haigus, mis mõjutab Ühendkuningriigis ligikaudu 100{1}} patsienti ja kogu maailmas 2500{4}} patsienti [59]. Huvitav on see, et see võib mõjutada kuni kolm korda rohkem naisi kui mehi, kusjuures keskmine vanus algab varases täiskasvanueas [60]. Kui esialgsed andmed SM-iga seotud patofüsioloogiliste tunnuste kohta pärinevad aastast 1838, siis Jean-Martin Charcot identifitseeris nende patoloogilisi ja kliinilisi esitusi esmakordselt kui "MS-i" 1863. aastal [61].

Sellest ajast alates on paljastatud MS keerulised patoloogiad. Sageli esinevad MS sümptomid hõlmavad silmarada, nagu RNFL-i hõrenemine, nägemisnärvi neuriit (ON), mida iseloomustab nägemisnärvi põletikuline kahjustus, ja uveiit, mida iseloomustab klaaskeha, võrkkesta ja uveaaltrakti silmasisene põletik [62–66]. Samuti on teatatud, et sellised võrkkesta muutused võivad ilmneda enne muutusi ülejäänud kesknärvisüsteemis paljude neurodegeneratiivsete haiguste, sealhulgas MS korral [26].

Need hiljutised leiud on tekitanud palju huvi võrkkesta uurimise vastu. Hoolimata SM arenguga seotud keerulistest protsessidest on see haigus, mida määratlevad autoimmuunvastused immuunrakkude, nagu T-lümfotsüütide, B-lümfotsüütide, mikrogliiarakkude ja makrofaagide aktiveerimise, demüelinisatsiooni, remüelinisatsiooni ja neurodegeneratsiooni kaudu [12,67–69].

Hästi tunnustatud MS-i hüpotees on, et see areneb läbi kahe peamise faasi. Esiteks vahendavad T-rakud ja B-rakud põletikulisi reaktsioone, vabastades tsütokiine, mis kutsuvad esile põletikuliste rakkude, nagu mikrogliia, aktivatsiooni "suletud" hematoentsefaalbarjääri (BBB) ​​taga [68, 70–72]. Krooniline põletik võib seejärel põhjustada mitokondriaalset düsfunktsiooni, põhjustades energiapuudust. Teiseks tühistatakse neuroprotektiivsed signaalid, mis halvendab demüelinisatsiooni, kahjustatud aksonite ja neurodegeneratsiooni parandamise võimet [68, 70]. Selle tulemusel tekivad märkimisväärsed aksonite juhtivuse ummistused, mille tulemusena jäävad patsiendile pöördumatud kesknärvisüsteemi kahjustused, näiteks BBB, mis põhjustab selle "lekkimise" [68]. See jääb siiski teooriaks, kuna hiljuti on ilmnenud tõendeid, mis näitavad, et mõned patsiendid reageerivad paremini B-rakkudele suunatud raviainetele, mitte T-rakkudele [70]. Kuigi pidevalt arenevate meetodite abil on tehtud mitmeid uuringuid, puudub vastandlike teadustulemuste tõttu konsensus [73].

3.2. Hulgiskleroosi alatüübid

Sümptomite ja progresseerumise määrade raskusaste on erinev, mis peegeldab MS heterogeensust [70]. SM-i patsientide varaseimat esinemist võib tunnistada kliiniliselt isoleeritud sündroomiks (CIS) [67]. SRÜ patsientidel on monofaasilised ja monofokaalsed sümptomaatilised episoodid, millega kaasneb nt ataksia, valgusfoobia või arefleksia, mis kestab 24 tundi 3 nädala järel [67]. Primaarne progresseeruv MS (PPMS) mõjutab umbes 15% SM patsientidest, kelle tervis tavaliselt pidevalt ja progresseeruvalt halveneb [74]. Progresseeruv retsidiveeruv MS (PRMS) on SM-i kõige vähem levinud vorm, mis mõjutab ainult umbes 5% patsientidest, kelle tervis halveneb pidevalt koos ootamatute järsu halvenemise ja taastumisega [74]. Relapseeruv MS (RRMS) on levinum vorm, mis mõjutab 80–90% patsientidest, kellel esineb ettenägematuid puudeid [70].

Tavaliselt järgneb nendele hüpetele täielik paranemine, kuid patsientide vananedes ja hilisemates staadiumides muutuvad taastumised osalisemaks [70, 74]. See võib olla põhjendatud sellega, et paljudel RRMS-i patsientidel areneb välja sekundaarne progresseeruv MS (SPMS), kus patsientidel võib esineda vähem kahjustusi ja nad hakkavad jäljendama PPMS-i haiguse trajektoori [70, 74]. Hiljuti on laiemad huvid geneetiliste uuringute vastu võimaldanud ära tunda MS-spetsiifilisi alleele ja geenivariante, eriti läbi genoomi hõlmava assotsiatsiooniuuringu [70,75]. Suur hulk andmeid on hõlmanud keerukamaid analüüse, mis näitasid, et spetsiifilised geenivariandid olid korrelatsioonis erinevate MS tüüpidega [76]. Need geenivariandid leiti valdavalt füüsiliselt ja funktsionaalselt MS patogeneesiga seotud immunomoduleerivate geenide lähedal [70, 75].

Sellest hoolimata on nende alatüüpide profiilid ainult kirjeldavad, kuna puuduvad piisavad tõendid täpsete patofüsioloogiliste eristuste tegemiseks [77]. Näiteks kogevad suurel osal SM-i patsientidest asümptomaatilised faasid, kus MS-ga seotud kahjustused ja muud patofüsioloogilised muutused võivad ilmneda vaikselt [78]. Mõned surmajärgsed ajuuuringud on isegi näidanud, et isikutel, keda peeti nende elu jooksul "terveteks", esines iseloomulikke MS-ga seotud patoloogiaid [78]. Hiljuti on seetõttu arenenud välja viited nendele alatüüpidele, eristades haiguse aktiivsust või haiguse puudumist, üksikasjadega "järsutõusu" või püsiva progresseerumise ja uute kesknärvisüsteemi kahjustuste vaatlustega [77].

For more information:1950477648nn@gmail.com