Oksidatif Hasar ve Nöroproteksiyonda Nöron ve Glial Hücreler Arasındaki Karışma Bölüm 4

Nöronların ve astrositlerin diferansiyel antioksidan tepkisi, redoks duyarlı bir transkripsiyon faktörü olan Nrf2'nin tercihli astrositik ekspresyonundan kaynaklanır.

Astrositler, insan merkezi sinir sisteminde en yaygın sinir dışı hücrelerdir. Temel olarak sinir hücrelerinin enerji temini ve sinir ortamının dengesinin sağlanması ile ilgili farklı işlevlere sahiptirler. Bu hücreler Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı ve multipl skleroz gibi birçok nörolojik hastalığın başlangıcında ve sinir hasarı sonrası onarım aşamasında önemli rol oynar. Ancak astrositlerin oynadığı bir diğer önemli rol de hafızanın korunmasındaki kritik rolleridir.

Bilim insanları astrositlerin önceden düşünülenden daha etkili olduğunu, hafıza, öğrenme ve nöroplastisitede önemli roller oynadığını keşfetti. Öğrenme süreci sırasında, nöronlar arasındaki iletişim güçlendirilir ve astrositler, nöronlar arasındaki iletişimi güçlendirebilen, dolayısıyla hafızayı ve öğrenme yeteneklerini geliştirebilen, nöronal serotonin adı verilen bir kimyasal haberci salgılar. Ayrıca astrositler, etraflarında üretilen atık ve ölü hücreleri de içine alarak nöronların sağlığını korur, böylece beynin genel canlılığını ve işlevini artırır.

Astrositlerin öğrenme ve hafıza yararlarının yanı sıra başka yararları da vardır. Örneğin beyni sağlıklı tutabilirler, böylece Parkinson hastalığı ve Alzheimer hastalığı gibi hastalıkların ortaya çıkmasını önleyebilirler. Buna ek olarak, insan bağışıklık sisteminin işlevini güçlendirerek vücudun hastalıklarla ve inflamatuar yanıtlarla daha etkili bir şekilde savaşmasına yardımcı olabilirler.

Sonuç olarak astrositler beyin sağlığının ve hafıza yeteneklerinin korunmasında kritik bir rol oynamaktadır. Sadece bu değil, bu sihirli hücrelerin daha fazla çalışmaya değer birçok potansiyel faydası da var. Bu onların önemini göstermektedir ve bu nedenle beyindeki astrositleri sağlıklı ve aktif tutmak uzun vadeli sağlığımız için çok önemlidir. Hafızayı geliştirmemiz gerektiği görülebilir ve Cistanche Deserticola hafızayı önemli ölçüde geliştirebilir çünkü Cistanche Deserticola, hafızayı geliştirmek de dahil olmak üzere birçok benzersiz etkiye sahip geleneksel bir Çin tıbbi malzemesidir. Cistanche Deserticola'nın etkinliği, tannik asit, polisakkaritler, flavonoid glikozitler vb. dahil olmak üzere içerdiği çok sayıda aktif bileşenden gelir. Bu bileşenler, çeşitli yollarla beyin sağlığını geliştirebilir.

Belleği geliştirmenin 10 yolunu bilin'e tıklayın

Nrf2-ARE, antioksidan savunma mekanizmasının düzenlenmesi için kritik bir yoldur çünkü faz II detoksifiye edici enzimlerin ve antioksidan genlerin ekspresyonunu düzenler [127].

Nöronların ROS'a karşı daha yüksek duyarlılığı, GSH sistemini, tiyoredoksin sistemini ve SOD'u düzenleyen antioksidan transkripsiyonel aktivatör Nrf2'nin sürekli dengesizleşmesi ve bozulmasından kaynaklanmaktadır [128,129].

Nrf2 astrositlerde daha stabildir; böylece sinir sistemindeki ROS'u yok ederler. Glutamat sistein ligazın (GCL) Nrf2 indüksiyonu astrositlerde GSH sentezini arttırır ve daha sonra GSH öncüleri hücre dışı ortama aktarılır [130].

Ayrıca, Nrf2-, astrosit-nöron mekiği yoluyla nöronal GSH'yi yenilemek için kullanılan astrositteki GSH sentezini indükledi. GSH ile ilişkili enzimler ve metalotiyoneinler gibi Nrf2- ile indüklenen moleküller, astrositlerde nöronlara göre daha yüksek düzeyde eksprese edilir; bu, astrositlerdeki Nrf2 aktivasyonunun, nöronları oksidatif stresten koruduğunu gösterir [131,132].

Mikroglia, sağlıklı beyindeki mikroglia ve nöronlar arasındaki dinamik karışma yoluyla araştırıcı bir fenotip sergiler [133]. M1 mikroglia, proinflamatuar sitokinler üreterek ve NO sentaz aktivitesini indükleyerek inflamasyonu teşvik eder.

M2 mikroglia, bağışıklık fonksiyonunu düzenler ve anti-inflamatuar sitokinleri salgılayarak onarımı destekler [134,135].

Mikrogliadaki redoks düzenleyicilerin işlevi belirsizdir, ancak birçok antioksidan protein, fonksiyonel mikroglia yoluyla inflamasyonla bağlantılıdır. Şekil 3'te açıklanan mikroglia ve nöronlar arasındaki çapraz karışmada, klasik antioksidan proteinlerin ekspresyonu, mikrogliadaki Nrf2 tarafından kontrol edilir [6]. Nrf2 eksikliği, in vivo LPS tedavisi üzerine bilişsel bozukluğu ve reaktif mikrogliozu şiddetlendirir [136].

Nrf2 tarafından düzenlenen bir antioksidan enzim olan hem oksijenaz-1 (HO-1), LPS ile uyarılma üzerine NOX2 aktivasyonunu inhibe eder [137]. NOX inhibisyonu yoluyla TLR4 sinyalinin zayıflamasını kolaylaştırabilen HO-1, hem'in biliverdin ve karbon monoksit'e dönüştürülmesinden sorumludur ve antioksidan bir enzim olarak işlev görür [138]. Mikrogliadaki HO-1'nun aşırı ekspresyonu, yaşlı farelerde nörotoksik demir birikimini azaltmıştır [139].

Mikroglial spesifik proteinlerin genetik olarak silinmesi ve mikroglia manipülasyonu yoluyla nöronal aktivitenin mekanik olarak kesilmesi, mikroglia'nın nöronal aktiviteyi modüle ettiğini gösterdi. Fraktalkin (FKN) ağırlıklı olarak CNS'de eksprese edilir ve nöronal hücrelerde lokalize olur.

FKN reseptörü (CX3CR1) yalnızca mikroglia ve nöronlarda eksprese edilir ve mikroglia ile nöronlar arasındaki iletişim için ilginç bir sinyal eksenidir [69,140]. Bir CX3CR1 eksikliği, nörogenez ve sinirsel bağlantının bozulmasıyla bağlantılıydı [141].

DAP12, mikroglial BDNF aracılığıyla sinapstaki glutamat reseptör içeriğindeki değişikliklerin bir sonucu olarak ortaya çıkan başka bir mikrogliaya özgü proteindir [142]. Mikrogliaya özgü manipülasyon ile nörotransmisyonda, mikroglia ile koşullandırılmış ortam, ayrışmış hücre kültürlerindeki uyarıcı postsinaptik potansiyelleri ve akımları arttırmıştır [143].

Mikroglial aktivasyonun minosiklin ile inhibisyonu, ratlityum-pilokarpin modelinde nöronal hücre ölümünü ve spontan tekrarlayan nöbetleri azaltmıştır [144].

6. Sonuçlar

Enerji talepleri yüksek olan nöronlar, normal beyin fonksiyonu için çevredeki hücrelerle metabolik ve redoks çapraz karışmalarına katılırlar. Glia, nörotransmisyon ve hayatta kalma için nöronların redoks ve metabolik ihtiyaçlarında önemli roller oynar.

Önceki birkaç çalışma, bu glial-nöronal eşleşmenin moleküler ve hücresel yönlerini ortaya koymuş ve nörodejenerasyonun ilerlemesini yavaşlatmak için antioksidan tedavileri kullanmıştır [139,145-147].

Toparakrin redoks sinyallemesi nedeniyle aktive olan oksidan ve antioksidan sistemleri ve hücre dışı alanın ve komşu hücrelere veya hücre yapılarına olan mesafenin son derece sınırlı olduğu CNS'deki oksidatif strese karşı nöron-glia çapraz karışmasının önemli rolünü inceledik.

Glial hücreler oksidatif hasara yanıt olarak morfolojik ve moleküler değişiklikler gösterir ve bu koşullar altında nöronal aktiviteleri düzenler. Bu nöron-glia iletişimi, redoks dengeleme mekanizmaları yoluyla nörodejenerasyonu ve anormal nörogenezi geciktirerek oksidatif koşullarda kritik bir rol oynar.

Yazar Katkıları:

Tüm yazarların önemli katkıları oldu. KHL taslağı tasarladı ve taslağını hazırladı. MC taslağın taslağının hazırlanmasına ve şekillerin hazırlanmasına yardımcı oldu. BHL tüm projeyi denetledi ve taslağın taslağını hazırladı. Tüm yazarlar yazının yayınlanmış versiyonunu okudu ve kabul etti.

Finansman:

Bu çalışma, Kore hükümeti (MSIT) (NRF-2016R1D1A3B2008194,NRF-2020R1A2C3008481) tarafından finanse edilen Kore Ulusal Araştırma Vakfı (NRF) hibesi aracılığıyla Temel Bilim Araştırma Programı tarafından desteklenmiştir.

Referanslar

1. Jiang, T.; Güneş, Q.; Chen, S. Oksidatif stres: Parkinson hastalığında ve Alzheimer hastalığında antioksidan ajanların önemli bir patogenezi ve potansiyel terapötik hedefi. Prog. Nörobiyol. 2016, 147, 1–19. [Çapraz Referans]

2. Lee, KH; Cha, M.; Lee, BH Antioksidanların beyindeki nöroprotektif etkisi. Uluslararası J. Mol. Bilim. 2020, 21, 7152. [CrossRef]

3. Lee, BH Nöroproteksiyon: Beyindeki nöron ölümünden kurtarma. Uluslararası J. Mol. Bilim. 2021, 22, 5525. [CrossRef] [PubMed]

4. Tanioka, M.; Park, WK; Park, J.; Lee, JE; Lee, BH Lipid emülsiyonu felçli bir hayvan modelinde fonksiyonel iyileşmeyi iyileştirir.Int. J. Mol. Bilim. 2020, 21, 7373. [CrossRef] [PubMed]

5. Chen, Y.; Qin, C.; Huang, J.; Tang, X.; Liu, C.; Huang, K.; Xu, J.; Guo, G.; Tong, A.; Zhou, L. Merkezi sinir sisteminin oksidatif stresinde astrositlerin rolü: Karışık bir nimet. Hücre Prolifi. 2020, 53, e12781. [Çapraz Referans]

6.Simpson, DSA; Oliver, Mikroglia'da PL ROS Nesli: Nörodejeneratif hastalıkta oksidatif stres ve inflamasyonu anlamak. Antioksidanlar 2020, 9, 743. [CrossRef]

7.Li, J.; Wuliji, O.; Li, W.; Jiang, Z.-G.; Ghanbari, HA Oksidatif stres ve nörodejeneratif bozukluklar. Uluslararası J. Mol. Bilim. 2013, 14,24438–24475. [Çapraz Referans]

8. Niedzielska, E.; Smaga, İ.; Gawlik, M.; Moniczewski, A.; Stankowicz, P.; Pera, J.; Filip, M. Nörodejeneratif hastalıklarda oksidatif stres. Mol. Nörobiyol. 2016, 53, 4094–4125. [CrossRef] [PubMed]

9. Rao, A.; Balachandran, B. Nörodejeneratif hastalıklarda oksidatif stres ve antioksidanların rolü. Nutr. Nörobilim. 2002, 5, 291–309.[CrossRef]

10. Bauernfeind, AL; Barks, SK; Duka, T.; Grossman, LI; Hof, PR; Sherwood, CC Primat beyninde aerobik glikoliz: Büyüme ve bakımla ilgili sonuçların yeniden değerlendirilmesi. Beyin Yapısı. Fonksiyon 2013, 219, 1149–1167. [Çapraz Referans]

11. Cobley, JN; Fiorello, ML; Bailey, DM Beynin oksidatif strese neden duyarlı olduğunun 13 nedeni. Redoks Biol. 2018, 15, 490–503.[CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com