Krydstale mellem neuron- og gliaceller i oxidativ skade og neurobeskyttelse, del 4

Det differentielle antioxidantrespons af neuroner og astrocytter er et resultat af den foretrukne astrocytiske ekspression af Nrf2, en redox-følsom transkriptionsfaktor.

Astrocytter er de mest almindelige ikke-nerveceller i det menneskelige centralnervesystem. De har forskellige funktioner, hovedsageligt relateret til nervecellers energiforsyning og opretholdelse af nervemiljøets balance. Disse celler spiller en vigtig rolle i initieringen af ​​mange neurologiske sygdomme, såsom Alzheimers sygdom, Parkinsons sygdom og dissemineret sklerose, samt i reparationsfasen efter nerveskader. En anden vigtig rolle, som astrocytter spiller, er imidlertid deres kritiske rolle i vedligeholdelsen af ​​hukommelsen.

Forskere har opdaget, at astrocytter er mere indflydelsesrige end hidtil antaget og spiller vigtige roller i hukommelse, indlæring og neuroplasticitet. Under læringsprocessen styrkes kommunikationen mellem neuroner, og astrocytter frigiver en kemisk budbringer kaldet neuronal serotonin, som kan styrke kommunikationen mellem neuroner og dermed forbedre hukommelse og indlæringsevner. Derudover beskytter astrocytter også neuronernes sundhed ved at opsluge affald og døde celler produceret omkring dem, og derved forbedre hjernens overordnede vitalitet og funktion.

Ud over indlærings- og hukommelsesfordele har astrocytter andre fordele. For eksempel kan de holde hjernen sund og dermed undgå udbrud af sygdomme som Parkinsons sygdom og Alzheimers sygdom. Derudover kan de styrke funktionen af ​​det menneskelige immunsystem og derved hjælpe kroppen med at bekæmpe sygdomme og inflammatoriske reaktioner mere effektivt.

Som konklusion spiller astrocytter en afgørende rolle i at opretholde hjernens sundhed og hukommelsesevner. Ikke kun det, disse magiske celler har mange potentielle fordele, som er værdige til yderligere undersøgelse. Dette viser deres betydning, og derfor er det afgørende for vores langsigtede sundhed at holde astrocytter i hjernen sunde og aktive. Det kan ses, at vi skal forbedre hukommelsen, og Cistanche deserticola kan forbedre hukommelsen markant, fordi Cistanche deserticola er et traditionelt kinesisk medicinsk materiale, der har mange unikke effekter, hvoraf en er at forbedre hukommelsen. Virkningen af ​​Cistanche deserticola kommer fra de mange aktive ingredienser, den indeholder, herunder garvesyre, polysaccharider, flavonoidglycosider osv. Disse ingredienser kan fremme hjernens sundhed gennem en række forskellige veje.

Klik på kender 10 måder at forbedre hukommelsen

Nrf2-AREer en kritisk vej for reguleringen af ​​antioxidantforsvarsmekanismen, fordi den regulerer ekspressionen af ​​fase II-afgiftende enzymer og antioxidantgener [127].

Den højere modtagelighed af neuroner for ROS skyldes den kontinuerlige destabilisering og nedbrydning af antioxidant transkriptionel aktivator Nrf2, som regulerer GSH-systemet, thioredoxin-systemet og SOD [128,129].

Nrf2 er mere stabil i astrocytter; dermed bortskaffer de ROS i nervesystemet. Nrf2-induktion af glutamatcysteinligase (GCL) øger GSH-syntese i astrocytter, og GSH-prækursorer eksporteres efterfølgende til det ekstracellulære medium [130].

Desuden inducerede Nrf2-GSH-syntese i astrocytese, der bruges til at genopbygge neuronalt GSH gennem astrocyte-neuron-shuttlen. Nrf2-inducerede molekyler, såsom GSH-relaterede enzymer og metallothioneiner, er mere udtrykt i astrocytter end i neuroner, hvilket indikerer, at Nrf2-aktivering i astrocytter beskytter neuroner mod oxidativt stress [131,132].

Mikroglia udviser en undersøgelsesfænotype via dynamisk krydstale mellem mikroglia og neuroner i den sunde hjerne [133]. M1 mikroglia fremmer inflammation ved at producere proinflammatoriske cytokiner og inducere NO-syntaseaktivitet.

M2 mikroglia regulerer immunfunktionen og fremmer reparation ved at udskille antiinflammatoriske cytokiner [134,135].

Funktionen af ​​redoxregulatorer i mikroglia er uklar, men mange antioxidantproteiner er forbundet med inflammation via funktionelle mikroglia. I krydstale mellem mikroglia og neuroner beskrevet i figur 3 styres ekspressionen af ​​klassiske antioxidantproteiner af Nrf2 i mikroglia [6]. Nrf2-mangel forværrer kognitiv svækkelse og reaktiv mikrogliose ved LPS-behandling in vivo [136].

Heme-oxygenase-1 (HO-1), et antioxidantenzym opreguleret af Nrf2, hæmmer NOX2-aktivering ved stimulering med LPS [137]. HO-1, som kan lette dæmpningen af ​​TLR4-signalering ved NOX-inhibering, er ansvarlig for omdannelsen af ​​hæm til biliverdin og carbonmonoxid og fungerer som et antioxidantenzym [138]. Overekspressionen af ​​HO -1 i mikroglia reducerede neurotoksisk jernakkumulering i gamle mus [139].

Den genetiske deletion af mikroglia-specifikke proteiner og mekanistisk afbrydelse af neuronal aktivitet ved mikroglia-manipulation viste, at mikroglia modulerer neuronal aktivitet. Fractalkine (FKN) er overvejende udtrykt i CNS og lokaliseret på neuronale celler.

FKN-receptoren (CX3CR1) udtrykkes eksklusivt i mikroglia og neuroner og er en interessant signalakse for kommunikation mellem mikroglia og neuroner [69.140]. En CX3CR1-mangel var forbundet med forstyrrelsen af ​​neurogenese og neural forbindelse [141].

DAP12 er et andet mikroglia-specifikt protein, der opstår som et resultat af ændringer i glutamatreceptorindhold atsynapse gennem mikroglial BDNF [142]. I neurotransmission med mikroglia-specifik manipulation forbedrede mikroglia-konditionerede medier excitatoriske postsynaptiske potentialer og strømme i dissocierede cellekulturer [143].

Hæmningen af ​​mikroglial aktivering af minocyclin reducerede neuronal celledød og spontane tilbagevendende anfald i ratlithium-pilocarpin-modellen [144].

6. Konklusioner

Neuroner, som har høje energibehov, engagerer sig i metabolisk og redox-krydstale med omgivende celler for normal hjernefunktion. Glia spiller væsentlige roller i neuronernes redox- og metaboliske behov for neurotransmission og overlevelse.

Adskillige tidligere undersøgelser har vist de molekylære og cellulære aspekter af denne glial-neuronale kobling og har brugt antioxidantterapier til at bremse progressionen af ​​neurodegeneration [139,145-147].

Vi gennemgik oxidant- og antioxidantsystemer i aktiveret på grund af parakrin redox-signalering og den afgørende rolle af neuron-glia krydstale mod oxidativ stress i CNS, hvor det ekstracellulære rum og afstand til naboceller eller cellestrukturer er ekstremt begrænset.

Gliaceller viser morfologiske og molekylære ændringer i respons på oxidativ skade og regulerer neuronale aktiviteter under disse forhold. Denne neuron-glia-kommunikation spiller en afgørende rolle i oxidative forhold ved at forsinke neurodegeneration og afvigende neurogenese via redox-balancerende mekanismer.

Forfatterbidrag:

Alle forfattere bidrog væsentligt. KHL designede og udarbejdede manuskriptet. MC hjalp med udarbejdelsen af ​​manuskriptet og udarbejdelsen af ​​figurerne. BHLovervågede hele projektet og udarbejdede udkastet til manuskriptet. Alle forfattere har læst og accepteret den offentliggjorte version af manuskriptet.

Finansiering:

Dette arbejde blev støttet af Basic Science Research Program gennem National ResearchFoundation of Korea (NRF) bevilling finansieret af den koreanske regering (MSIT) (NRF-2016R1D1A3B2008194,NRF-2020R1A2C3008481).

Referencer

1. Jiang, T.; Sun, Q.; Chen, S. Oxidativ stress: En vigtig patogenese og potentielt terapeutisk mål for antioxidative midler i Parkinsons sygdom og Alzheimers sygdom. Prog. Neurobiol. 2016, 147, 1-19. [CrossRef]

2. Lee, KH; Cha, M.; Lee, BH Neuroprotektiv effekt af antioxidanter i hjernen. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 7152. [CrossRef]

3. Lee, BH Neurobeskyttelse: Redning fra neuronal død i hjernen. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 5525. [CrossRef] [PubMed]

4. Tanioka, M.; Park, WK; Park, J.; Lee, JE; Lee, BH Lipidemulsion forbedrer funktionel restitution i en dyremodel for slagtilfælde.Int. J. Mol. Sci. 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. Astrocytternes rolle i oxidativ stress i centralnervesystemet: En blandet velsignelse. Cell Prolif. 2020, 53, e12781. [CrossRef]

6. Simpson, DSA; Oliver, PL ROS Generation i mikroglia: Forståelse af oxidativ stress og inflammation i neurodegenerativ sygdom. Antioxidanter 2020, 9, 743. [CrossRef]

7. Li, J.; Wuliji, O.; Li, W.; Jiang, Z.-G.; Ghanbari, HA Oxidativt stress og neurodegenerative lidelser. Int. J. Mol. Sci. 2013, 14,24438-24475. [CrossRef]

8. Niedzielska, E.; Smaga, I.; Gawlik, M.; Moniczewski, A.; Stankowicz, P.; Pera, J.; Filip, M. Oxidativ stress i neurodegenerative sygdomme. Mol. Neurobiol. 2016, 53, 4094-4125. [CrossRef] [PubMed]

9. Rao, A.; Balachandran, B. Rolle af oxidativt stress og antioxidanter i neurodegenerative sygdomme. Nutr. Neurosci. 2002, 5, 291-309.[CrossRef]

10. Bauernfeind, AL; Barks, SK; Duka, T.; Grossman, LI; Hof, PR; Sherwood, CC Aerob glykolyse i primats hjerne: Genovervejelse af implikationerne for vækst og vedligeholdelse. Hjernestruktur. Funktion. 2013, 219, 1149-1167. [CrossRef]

11. Cobley, JN; Fiorello, ML; Bailey, DM 13 grunde til, at hjernen er modtagelig for oxidativt stress. Redox Biol. 2018, 15, 490-503.[CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com