Nethinde- og hjernemikroglia i multipel sklerose og neurodegeneration del 2

3.3. Okulære manifestationer af multipel sklerose

Post-mortem og retinal billeddannelsesundersøgelser har afsløret MS-relaterede patologier såsom optisk nerveskade ved demyelinisering og atrofi og GCL, IPL og RNFL udtynding (figur 2), hvor RGC'erne og mikroglia kan findes [79,80]. Det er teoretiseret, at retinal udtynding er en nedstrøms effekt af synsnerven og RGC-degeneration efter mikroglia-medierede immunresponser [79,81].

I det moderne samfund er skader på synsnerven et almindeligt og bekymrende problem. Synsnerven er den nerve, der forbinder øjnene med hjernen, og hvis den bliver beskadiget, kan vi stå over for en række vanskeligheder og udfordringer, såsom tab af syn og hukommelsestab.

Vi bør dog ikke miste modet over for udfordringer. Optisk nerveskade påvirkede ikke direkte hukommelsen. Hukommelse er en funktion af hjernen, og synsnerven er blot en kanal til at transmittere signaler. Hvis vi aktivt holder vores hjerner sunde, kan vi bevare en god hukommelse.

Der er mange måder at fremme hjernens sundhed på. For eksempel kan vi ved at træne øge blodcirkulationen til hjernen og dermed forbedre hjernens sundhed. Derudover kan vi også opretholde en ordentlig kost og øge sociale aktiviteter, disse metoder kan effektivt opretholde den sunde tilstand af hjernen.

Derudover kan vi i lyset af synsnerveskader også tage nogle positive mestringsmetoder. For eksempel kan vi finde passende behandlinger, der vil hjælpe os med at genoprette vores syn. Vi kan også udvikle nogle nye hobbyer og aktiviteter for at holde vores hukommelse og hjerne sund.

Sammenfattende, mens skade på synsnerven kan give mange udfordringer, bør vi ikke miste troen. Ved aktivt at opretholde en sund hjerne kan vi bevare en god hukommelse og bedre klare livets udfordringer. Dette viser, at vi skal forbedre vores hukommelse. Cistanche kan forbedre vores hukommelse, fordi Cistanche også kan regulere balancen af ​​neurotransmittere, såsom at øge niveauet af acetylcholin og vækstfaktorer, som er meget vigtige for hukommelse og indlæring. Derudover kan kød også forbedre blodgennemstrømningen og fremme ilttilførsel, hvilket kan sikre, at hjernen får tilstrækkelig næring og energi og derved forbedre hjernens vitalitet og udholdenhed.

Klik på kender måder at forbedre hjernens funktion

Interessant nok er disse kendetegn symptomatisk til stede i mere end 20% af pMS og asymptomatisk til stede i mere end 68% af pMS, hvilket gør næsten svimlende 90% af pMS, der skønnes at have sådanne retinale patologier. De typiske symptomatiske træk består af fotopsi, monokulært tab af synsstyrke og farvesyn med milde øjensmerter, mens nogle atypiske træk består af fotofobi, binokulært forlænget synstab og alvorlig eller fravær af smerte [62,67,82]. Disse symptomer kan udvikle sig fra et par timer til dage og toppe omkring 2-3 uger fra de første tegn efterfulgt af bedring [83].

Klinikere er blevet opfordret til at bruge neuroimaging teknikker såsom magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) til at bekræfte MS-associerede diagnoser [63,79]. Sådanne neuroimaging-metoder kan bruges til at afbilde hele CNS, inklusive den visuelle vej.

For eksempel viste en ON-patient MR forstørrelse af ventrikulær hjerne og atypisk fortykkelse af synsnerven, hvilket var tegn på hjerneatrofi og demyelinisering af synsnerven [84]. Optisk kohærenstomografi (OCT) og bevægelsesopfattelse vurderinger, som begge undersøger det visuelle system, kan også bruges som supplement til MRI'er [85]. De fleste neuroimaging-teknikker kan være komplekse, lav reproducerbarhed, ubehagelige og ekstremt dyre (f.eks. MRI) [63,79,80]. I modsætning hertil tilbyder OCT retinal billeddannelse en ikke-invasiv, enklere og billigere teknik til at give billeder i høj opløsning med detaljeret analyse af forskellige nethindelag [63,79,80,83].

Mens sofistikerede MR-teknikker kan bruges til at identificere dynamisk inflammation, typisk set i tidligere stadier af MS, kan standard MR-parametre korreleres til OCT-evidens, der indikerer irreversibel neurodegeneration og derfor betydelige reduktioner til nethindens tykkelse [79]. På trods af manglerne ved begge metoder, giver hver enkelt unik information vedrørende forskellige aspekter af MS-patogenese. Dette understreger, at både MRI og OCT bør bruges sammen for at maksimere vital informationsudvinding, hvilket muliggør dybdegående overvågning af MS-associerede atypiske patologier og foretage forudsigelser af MS-bane.

3.4. Microglia og multipel sklerose

Ligesom andre neurodegenerative lidelser er ændringer i mikroglial aktivering også blevet observeret både i modeller af MS og i pMS. Eksperimentel autoimmun encephalomyelitis (EAE) bruges ofte i videnskabelige undersøgelser til at modellere MS og ON [48]. Selvom alle eksperimentelle sygdomsmodeller ikke er fuldt ud repræsentative, har undersøgelser vist ligheder mellem undersøgelser af mennesker og dyr. For eksempel, sammenlignet med raske, EAE-inducerede mus blev fundet at have mere "afforgrenede" amøbiske mikroglia i synsnerven og rygmarven [86]. Horstmann et al. fundet i MS-modellerede mus ved injektion af MOG35-55 (encephalitogent peptid, som inducerer EAE), at retinale mikroglia var signifikant mere talrige sammenlignet med raske mus injiceret med PBS [87]. Den samme undersøgelse fandt også, at 60 dage efter immunisering havde de MS-inducerede mus ikke-signifikant, men lidt flere amøbiske mikroglia, men signifikant mere forgrenede mikroglia sammenlignet med kontrolmusene [87]. En anden undersøgelse brugte også MOG35-55 til at inducere EAE i mus [88]. '

Inden for den første uge af immuniseringen var nethindens mikroglia-densitet steget signifikant [88]. I denne undersøgelse blev amøboide mikroglia også fundet at være mere rigelige 7 og 28 dage efter MOG35-55-immunisering; der blev dog ikke udført statistiske analyser. Disse variationer af mikrogliale morfotyper indikerer, at retinal mikroglia kan opføre sig dynamisk, blive "aktiveret" og "deaktiveret" gennem hele udviklingen af ​​EAE. Dette kan korrelere med ændringer i mikroglial aktivering, som kan forekomme under fluktuationer af demyelinisering og remyelinisering set i MS. Derudover blev mere sofistikerede nethindelagsspecifikke analyser udført på EAE-inducerede og sunde mus for at finde lagspecifikke mikrogliale morfotyper [86].

Mens både EAE og raske mus bestod af forgrenede mikroglia i IPL og OPL, blev amøboide mikroglia kun fundet i GCL-laget af EAE-inducerede mus [86]. Dette korrelerer interessant nok med GCL- og IPL-udtyndingskendetegnene for MS, selvom det endnu ikke er blevet undersøgt, om denne udtyndingspatologi er direkte forbundet med mikroglial aktivering. I sidste ende tyder dette på, at retinal mikroglia kan reagere og aktiveres på en tidsspecifik og lagspecifik måde [32,86].

Lignende implikationer kan også ses i humane undersøgelser, hvor der var en signifikant reduceret ekspression af P2RY12 (homeostatisk mikroglia-markør) og signifikant øget ekspression af CD68 i både normalt forekommende hvidt stof og områder med aktive læsioner af MS-hjerner sammenlignet med raske hjerner [89 ]. Da disse markører er blevet forbundet med specifikke funktioner og mikroglia-morfotyper, er resultaterne fra Zrzavy et al. tyder på, at MS-hjerner har færre surveillante forgrenede mikroglia, mens de har mere fagocytisk amøboid [32,36,89].

Myelinfagocytose er et yderligere patologisk træk ved MS [51]. Når Hendrickx et al. undersøgte myelins fagocytiske evner ved hjælp af mikroglia gennem flowcytometri, mikroglia afledt af normalt forekommende hvidt stof i post-mortem hjerner syntes at opsluge mere myelin fra MS-donorer sammenlignet med det fra raske donorer [51]. Ydermere er myelinaffaldsbehandling blevet korreleret til mikroglia, der påtager sig andre "dystrofiske" morfologier [51,90]. Cuprizon (CPZ) er en giftig og systemisk kobberchelator, der kan administreres intravenøst ​​og oralt for at modellere MS og demyeliniserende sygdomme [90,91].

Cantoni et al. undersøgte demyelinisering og mikroglia-karakteristika hos raske eller CPZ administreret [90]. Histologiske observationer afslørede, at sunde dyr var upåvirket af deres myelinintegritet, mens de fleste mikroglia så ud til at være forgrenede. Omvendt udviste CPZ-administrerede dyr hippocampal og corpus callosum (CC) neuron-demyelinisering, der blev mere "dybt" tydelig med længere eksponering for CPZ [90]. Interessant nok var amøboide mikroglia rigelige op til 4 ugers CPZ-administration, men da dette steg til 6 eller 12 uger, blev der observeret mere forgrenede mikroglia [90]. Dette tyder på, at mikroglial aktivering spiller en mere aktiv rolle i de tidligere stadier af demyelinisering eller demyeliniserende sygdomme som MS. Dette understøttes yderligere af kliniske beviser, der viser, at yngre MS-patienter i tidligere stadier af sygdommen er mere lydhøre over for terapeutiske interventioner såsom Rituximab, der kan reducere mikroglial aktivering [92,93]. Omvendt viste transkriptionelle undersøgelser i mikroglia fra normalt udseende hvidt (NAWM) og gråt stof (NAGM) af MS og raske frivillige nogle interessante forskelle [94].

For det første blev ekspressionen af ​​​​overvågende mikroglia-markører som P2RY12 fundet at være ens i NAGM og NAWM [94]. For det andet, sammenlignet med NAGM, havde NAWM højere niveauer af gener involveret i NF-KB-vejen, som er involveret i de immunmodulerende responser i MS-patologi [94]. I modsætning til resultaterne fra CPZ MS-modellerne [90], van der Poel et al. [94] tyder på, at mikroglias overvågningsegenskaber kan forblive upåvirkede i de indledende stadier af MS, mens transkriptionsprofilen af ​​human-afledte mikroglia er regionsspecifik. Selvom beviser fra humane undersøgelser ville give en værdifuld translationel sammenligning, er der indtil dato ingen rapporter, der undersøger de morfologiske karakteristika af retinal mikroglia hos patienter med MS.

3.5. Immunologiske markører

Nethindens mikroglia er også ikke overraskende involveret i uveitis, en sjælden manifestation af MS. Eksperimentel autoimmun uveitis (EAU) er en almindeligt anvendt model for uveitis, som kan induceres ved immunisering af interfotoreceptor retinoid-bindende protein (IRBP) [95]. Helmonterede nethinder af EAU-inducerede mus blev fundet med P2RY12 positive mikroglia, der gennemgik morfologisk aktivering fra forgrenet til amøboid morfologi inden for 7 dage efter IRBP-immunisering, hvilket indikerer den tidlige involvering af retinal mikroglia i EAU patologi [95]. Det er interessant, at ablation af mikroglia med antagonisten PLX5622 i IRBP-immuniseret viste sig at undertrykke EAU. Dette blev observeret ved et fald i infiltrerende inflammatoriske celler, mangel på fotoreceptorfolder og retinale granulomer sammenlignet med ubehandlede dyr [95]. Derudover blev tredimensionelle billeder konstrueret ud fra billeder af renovaskulære leukocytter, herunder T-celler og mikroglia, mærket med CD11b, CD4/CD8, MHCII og P2RY12 [95]. Ekspressionen af ​​alle markører kunne findes co-lokaliseret med lectin, en markør for blodkar. Sammen understreger disse resultater den aktive rolle af mikroglia-aktivering i initiering af transporten af ​​leukocytter mellem blod-retinal barriere [95]. Hvorvidt det morfologiske skift havde en direkte korrelation til EAU-patogenese blev ikke undersøgt.

3.6. Ekstracellulære vesikler: Virkninger på multipel sklerose

EAE-modellen og MS-patienter er blevet undersøgt parallelt for at observere mikroglia-afledte mikrovesikler (M-MV) EV'er i MS/EAE hjernepatologi [96]. For det første blev M-MV'er fundet at være neuroinflammatoriske, hvilket fremgår af opreguleringen af ​​inflammatoriske markører såsom CD86 (T-cellereceptorligand), iNO'er og IL1ß, ved overførsel af de vesikulære komponenter fra mikroglialens oprindelse celle til modtageren [96]. Derudover havde EAE-mus injiceret med M-MV i corpus callosum mange amøbiske mikroglia, som ikke var observerbare i kontrol-EAE-mus (injiceret med saltvand, liposomer eller mesenkymale stamceller). Mus med og uden sur sphingomyelinase knockout (ASKO) blev induceret med EAE [96]. ASKO-EAE-mus viste signifikant reducerede M-MV'er i CSF og CD45lowCD11b+ mikroglia og inflammatoriske T-celler i rygmarven, mens ingen ASKO-EAE-mus havde udviklet EAE-patologier [96]. Hos mennesker blev raske deltagere fundet at have M-MV'er i deres CSF med øgede koncentrationer i MS: signifikant større i CIS sammenlignet med RRMS. Disse resultater tyder på, at M-MV'er er forskelligt til stede i MS-patienter og EAE-modeller, hvilket kan forårsage mikroglial aktivering og morfotypeændringer, mens disse responser kan reduceres ved at forhindre M-MV-udskillelse [96]. Dette afslører også potentialet i at målrette M-MV'er for at overvåge sygdom og dens terapeutiske strategier. Deres rolle i nethinden skal stadig fastslås, men hvis de viser sig at påvirke nethindens mikrogliamorfologi, kan dette have betydelige konsekvenser for brugen af ​​øjet som et overvågnings- og behandlingseffektivitetsværktøj.

3.7. Genetiske faktorer: Virkninger på nethindens mikroglia i multipel sklerose

Den MOG35-55-inducerede EAE-model af MS blev brugt til at identificere de genetiske og morfologiske forskelle i retinale mikroglia mellem 8-ugegamle C57BL/6-mus og raske kontroller [97]. Iba-1-farvning af tværsnit af nethinden afslørede for det meste forgrenede mikroglia i raske kontroller, mens der var rundere og amøboid-lignende mikroglia med højere ekspression af iNOS i tidlige EAE-mus (16 dage efter MOG35-55 induktion— 16DPI) [97]. Denne iNOS-ekspression blev reduceret med 41DPI, men stadig højere end hos raske kontroller. Derudover var der øget ekspression af C1q og TNF-alfa i EAE [97]. Dette kunne tyde på, at tidlige transkriptionelle ændringer i retinal mikroglia afspejlet af morfologiske ændringer kan være patologiske træk ved optiske neuropatier.

Derudover har Bell et al. undersøgte den retinale mikroglia transkriptionelle profil af Cx3cr1CreER: R26-tdTomato C57BL/6 mus, der blev induceret med endotoksin-induceret uveitis (EIU) ved en enkelt intravitreal injektion af LPS [98]. Isolerede retinale mikroglia blev analyseret med flowcytometri, fluorescensaktiveret cellesortering (FACS), mRNA-sekventering og kvantitativ PCR for at opdage i alt 1069 differentielt udtrykte gener (DEG'er) [98]. Der blev fundet 613 grader 4 timer efter EIU, 537 grader efter 18 timer og ingen efter 2 uger [98]. Indledningsvis blev aktiveringsmarkører som Fas og CD44 opreguleret, mens homeostatiske markører som P2rY12 og Mertk blev nedreguleret i EIU-inducerede prøver, mens raske kontroller ikke viste en lignende profil, fx høje P2RY12-niveauer gennem hele [98]. Derudover blev konfokal mikroskopi af tdTomato+ mikrogliaceller i naive forgrenet, mens EIU-celler gennemgik morfologiske ændringer fra forgrenede efter 4 timer til amøboid ved 18 timer, som vendte tilbage til forgrenede 2 uger efter injektion [98]. Sammen indikerer disse resultater, at uveitis kan være karakteriseret ved nogle indledende transkriptionelle ændringer, der kan afspejles af retinal mikroglia morfologiændringer [98]. Lignende undersøgelser i patientceller ville være nyttige til at bestemme den kliniske oversættelse af disse fund.

4. Andre neurodegenerative sygdomme

4.1. Alzheimers sygdom

AD er den hyppigste årsag til demens. Det er karakteriseret ved det progressive tab af neuroner som et resultat af opbygningen af ​​ekstracellulære amyloid-beta (Aß) plaques og intracellulære neurofibrillære sammenfiltringer sammensat af hyperphosphorylerede tau-proteiner [99-101]. På det tidspunkt, hvor de første kognitive symptomer begynder at dukke op, ville omkring 20 års irreversibel neurodegeneration allerede have fundet sted [100]. Selvom den nøjagtige patogenese stadig er ukendt, er mikroglial aktivering i hjernen og nethinden blevet forbundet med AD-patologi [4,13,21,99-103]. Dette fremhæver det udækkede behov for tidligere påvisning af AD-patogenese, og at karakterisering af mikroglia kan være et potentielt svar på dette dilemma.

Hjerne-AD-undersøgelser har vist mere aktiverede mikroglia i cortex og hippocampus sammenlignet med aldersmatchede kontroller [99,103]. Specifikt beskriver Cao et al. fandt en signifikant større grad af mikroglial aktivering i disse områder af AD-modellerede mus ved 12 måneders alder sammenlignet med andre aldre og sammenlignet med aldersmatchede eller ældre raske kontroller [99]. Derudover viste 4-måneder gamle 5× familiære AD-modellerede mus, at Aß-plakker var omgivet af aktiverede mikroglia i cortex [103]. Disse aktiverede mikroglia blev også fundet at co-lokalisere med Aß-aggregater, og efterhånden som Aß akkumulerede, blev mikroglial celledød observeret [103]. Tilsvarende blev Aß-plaques fundet omgivet af retinale mikroglia med en stor cellekrop og færre og tykkere forgreninger, hvilket tyder på, at aktiverede mikroglia-observationer kunne ses i den AD-modellerede nethinde [100-102].

Nogle kilder har fundet aktiverede retinale mikroglia i 3x transgene AD-mus så unge som 5 postnatale uger gamle, hvilket tyder på en indledende mikroglial respons i AD-patologi [102]. Dette tyder på, at nogle mikrogliale reaktioner på AD kan forekomme i nethinden før hjernen. På trods af disse resultater er det vigtigt at bemærke den tvetydige definition af aktiveret mikroglia. For eksempel refererer noget litteratur til alle ikke-hvilende mikroglia som "aktiverede mikroglia", og nogle kan bruge udtrykket i flæng med "aktivering" af mikroglia, mens nyere litteratur kan bruge udtrykket om den unikke morfologiske beskrivelse af den aktiverede mikroglia.

Rod-mikroglia kan have en regionsspecifik involvering i AD-patologi [4,21]. For eksempel, når tre hjerneregioner af AD-patientobduktioner blev undersøgt, blev stavmikroglia kun set i parietal cortex og ikke i hippocampus eller temporal cortex [4]. Derudover var der ingen signifikante observationer i forbindelse med stavmikroglia i hippocampus og corticale hjerneområder hos patienter, der havde traumatisk hjerneskade [4]. Stave-mikroglia viste sig imidlertid at være signifikant rigeligt i parietal cortex, men ikke hippocampus hos AD-patienter sammenlignet med raske kontroller [4]. Stangmikroglia er også blevet observeret hos dem med muteret C9orf72, mens de var fraværende i aldersmatchede kontroller, mens en høj tæthed af stangmikroglia i den grå substans hos dem med Downs syndrom AD korrelerede til mere alvorlige patologiske kendetegn sammenlignet med dem, der blot havde AD [21].

For nylig har Grimaldi et al. undersøgte retinal patologi i post-mortem AD patient nethinder [15]. Disse prøver havde også Aß-plaques og fosforylerede tau-tangles, med tegn på retinal-neuronal degeneration påvist af øget ekspression af caspase 3, en markør for AD-associeret neurodegeneration [15]. Derudover havde de undersøgte AD retinale skiver en signifikant højere tæthed af iba-1-positive mikrogliaceller, som også udtrykte højere niveauer af DAM-markør, IL-1ß, sammenlignet med raske prøver [15]. TREM2 er også en DAM-associeret markør, selvom denne ikke blev opreguleret i den iba-1-positive AD-mikroglia [15]. På trods af dette udtrykte AD nethinderne højere niveauer af TREM2 mRNA sammenlignet med raske kontroller [15]. Denne uventede tendens i AD retinal mikroglia kan skyldes historisk bevis for post-mortem nethindeprøver med Aß-aflejringer, der udtrykker nedreguleret TREM2 [15]. Undersøgelser, der observerer andre retinale DAM-markører parallelt med morfologiske parametre, kan give nyttig indsigt i at belyse AD retinale patologier.

4.2. Parkinsons sygdom

Parkinsons sygdom (PD) er den næsthyppigste type neurodegenerativ sygdom, der påvirker over 10 millioner mennesker verden over [104,105]. Dets patologiske kendetegn består af Lewy body (LB) aggregater sammensat af alfa-synuclein (-syn), der akkumuleres inde i neuronale cellelegemer og axoner [104,105]. Dette efterfølges af den gradvise neurodegeneration af dopaminerge neuroner i CNS-regioner, såsom substantial niagra (SN) pars compacta [6.106.107]. På det tidspunkt, hvor de indledende kliniske symptomer såsom tremor, rigiditet, akinesi og postural stabilitet begynder at dukke op, er 50-80% af de dopaminerge neuroner allerede gået tabt [107,108]. Meget ligesom AD har PD-forskning afsløret mange potentielle mekanismer for patogenese, herunder neuroinflammation som et resultat af mikroglial aktivering [6,105,109]. Nylige undersøgelser har også afsløret, at op til 80% af PD-patienter kan opleve visuel dysfunktion mindst én gang gennem deres sygdomsprogression [105]. Derudover har nogle undersøgelser rapporteret, at disse nethindeforandringer forekommer før hjernens [110]. I betragtning af disse faktorer kan udforskning af retinale mikroglia-karakteristika tjene som et ideelt udgangspunkt for at identificere tidligere biomarkører for PD.

Et studie undersøgte karakteristikaene af SN og hippocampus mikroglia i tre deltagergrupper: PD-patienter, matchede raske deltagere og prodromal PD (p-PD) deltagere, med aldersmatchede analyser udført (aldersinterval fra 56 til 96 år) [111 ]. Mens der næsten ingen -syn og LB'er blev fundet i begge hjerneregioner hos raske kontroller, var der nogle i p-PD patientprøverne og signifikant flere i PD [111]. Derudover havde raske kontroller signifikant flere forgrenede mikroglia sammenlignet med p-PD- og PD-grupper, p-PD havde signifikant flere amøbiske mikroglia sammenlignet med raske deltagere, og PD-patienter havde også signifikant mere end p-PD [111]. "Primede" eller aktiverede mikroglia blev fremtrædende set i p-PD sammenlignet med enhver anden deltagergruppe. Dette tyder på, at aktiverede mikroglia kan være en tidlig indikator, mens amøboide mikroglia er forbundet med PD-patologi.

Tilsvarende var sunde nethinder fri for -syn, mens der var nogle i 5-måned gamle nethinder fra transgene mus (TgM83) modelleret for PD og signifikant flere i OPL'en af ​​8-måned gamle TgM83 nethindeprøver [112]. Kun 8-måned gamle muse-nethinder indikerede mikroglial aktivering på grund af signifikante stigninger i CD68-ekspression (mikroglial aktiveringsmarkør) og visuel observation af amøboide mikroglia, mens dette ikke blev set i andre eksperimentelle grupper [112]. Dette tyder på, at der kan være et differentielt udtryk for aktiverede mikrogliale markører og morfologiske ændringer gennem de tidlige til mellemstadier af PD-patologi. Andre undersøgelser viser imidlertid, at mens der var OPL -syn akkumulering i mus modelleret for -syn-afhængige sygdomme (Plp- -syn), var der for det meste forgrenede mikroglia fundet i helmonterede nethindeprøver uden tegn på mikroglial aktivering for alle undersøgte aldersgrupper [113]. Dette kan have været på grund af forskelle i anvendte sygdomsmodeller, undersøgte aldersgrupper og analysemetoder.

4.3. Grøn stær

Grøn stær er en af ​​hovedårsagerne til blindhed på verdensplan, som anslås at påvirke mere end 120 millioner mennesker i 2040 [114]. Det er karakteriseret ved det gradvise tab af RGC'er, og ligesom AD og PD ville signifikant neurodegeneration allerede være opstået, før kliniske symptomer begynder at dukke op [114]. Der er udviklet adskillige metoder til at påvise aktiviteten af ​​glaukom, herunder forhøjet intraokulært tryk og et øget antal døende retinale celler, som måles ved at detektere apoptotiske retinale celler (DARC) [115,116]. Derudover kan mikroglial aktivering også spille en rolle i glaukompatogenese.

Microglia-aktivering er blevet identificeret som en af ​​de første hændelser i glaukomatøs neural skade, som kan forekomme før RGC-død [117,118]. For eksempel, da schweiziske albinomus blev modelleret med den unilaterale okulær hypertension (OHT) model for glaukom, var der mikroglial aktivering [108]. Dette blev set i form af øget cellekropsstørrelse og tilbagetrækning af celleprocesser så tidligt som 1-dag efter operation (PS) og øget celletæthed med 3 dage PS. Ramírez et al. fandt desuden, at nethindens mikroglia var P2RY12+ ved 1 dags PS [108]. Dette udtryk blev reduceret ved 3 og 5 dage PS, som derefter vendte tilbage til normale niveauer med 15 dage PS [108]. Desuden kunne omfanget af neurodegeneration også være korreleret med tidlige mikrogliale ændringer, herunder mikrogliose eller mikroglial aktivering, som vist i transgene Cx3cr1GFP/+ DBA/2J muse nethinder modelleret for pigmentært glaukom [117]. I en anden eksperimentel glaukommodel reducerede behandling med minocyclin eller med en høj dosis af bestråling desuden mikroglial aktivering, hvilket resulterede i lavere RGC-død [119,120].

Rod microglia har også været forbundet med flere sygdomstilstande. I en model for progressiv RGC-degeneration hos rotter er det blevet vist, at optisk nervetransektion (ONT) inducerede retinal stang mikroglia dannelse [23]. Dette kunne observeres inden for de første 7 dage, toppede ved 14 dage og forsvandt efter 2 måneder [23]. Disse periodiske tendenser blev interessant afspejlet af tendenserne til ONT-induceret RGC-død. Derudover blev disse retinale stang-mikroglia fundet at orientere sig langs axonen og cellekroppen af ​​RGC'er, hvilket tyder på deres aktive rolle i ONT-associeret neurodegeneration [23].

4.4. Arvelig øjensygdom: Retinitis Pigmentosa

En anden væsentlig årsag til arvelig irreversibel blindhed er retinitis pigmentosa (RP). Det påvirker omkring 1 ud af 4000 mennesker i verden. Typisk kan patienter gennemgå tab af retinale stavceller, mens mere fremskredne tilfælde kan være forårsaget af tab af kegleceller. Selvom den nøjagtige mekanisme af RP stadig er uklar, er der tegn på tidlig nethinde-mikroglia-aktivering, der indledningsvis forekommer i processen med fotoreceptordegeneration [121]. For eksempel har Di Pierdominico et al. observerede P23H-1-rotter, en model for nedarvet fotoreceptordegeneration [121]. En reduktion i rækker af fotoreceptorkerner forekom mellem P10-21 med en større reduktion mellem P15-21 [121]. Dette skete samtidig med ændringer i mikrogliamorfologi til amøbiske mikroglia, observeret gennem histologiske analyser af retinale tværsnit, der viser, at iba-1 positive mikroglia med kortere processer med P15, mens den samlede retinale mikroglia-densitet var signifikant større i P23H-1 rotter sammenlignet med kontroller mellem P15-45 [121]. Den samme undersøgelse undersøgte Royal College of Surgeons (RCS) rotter, en anden model for arvelig fotoreceptordegeneration, for at finde en lignende tendens. Den mest signifikante fotoreceptordegeneration fandt sted mellem P33-60, mens nethindens mikroglia fik amøboide udseende af P21-33 [121]. Disse mikroglia migrerede også til de ydre nethindelag mellem P21-60. RCS-nethinden havde en signifikant højere tæthed af mikroglia sammenlignet med kontrolgruppen P21-60, mens der var et signifikant fald mellem P45-60 [121].

5. Perivaskulær mikroglia

Undersøgelse af mikroglia, der bor i eller omkring den perivaskulære region (PM), er blevet et populært forskningsfelt på grund af de sammenhænge, ​​der er blevet lavet mellem immunresponser på neurologiske tilstande og det vaskulære CNS-netværk [122]. Disse sammenhænge ses, hvor patienter med diabetisk retinopati havde et signifikant forhøjet antal hyperforgrenede retinale PM-mikrogliaceller sammenlignet med normale forsøgspersoner [34]. Derudover siges PM-mikroglia tæt at spore eventuelle indkommende forbindelser fra uden for blod-hjerne-barrieren gennem karrene og ind i CNS [95]. For eksempel resulterede lægemiddelinduceret udtømning af PM-mikroglia i mus med eksperimentel AD i kardiovaskulær ophobning af amyloide plaques [122]. Andre undersøgelser fandt også, at glaukom-modellerede mus (okulær hypertension-model induceret af laser) præsenterede med stavmikroglia både i retinal PM og ved siden af ​​nethindens axoner [22]. Dette indikerer, at mikroglia morfotyper ikke er specifikke for perivaskulær regioner.

6. Billeddannelse af nethindens mikroglia

Etableringen af ​​en robust metode til at afbilde retinale mikroglia både non-invasivt og in vivo ville give en uvurderlig mulighed for sporing af sygdomsassocierede retinale mikroglia patologier. Der er faktisk transgene, f.eks. CX3CR-1GFP-mus, som er specielt opdrættet til at have forbedret ekspression af det grønne fluorescerende protein (GFP) i kemokinreceptor 1 (CX3CR-1)-genet [123-125 ]. Som et resultat kan scanning af laserophthalmoskoper (SLO'er) og OCT-systemer bruges til ikke-invasivt at afbilde de fluorescerende retinale mikroglia i en cellulær opløsning for at undersøge deres form, rumlige fordeling og tæthed i realtid [37,124-126]. Hver af disse undersøgelser kunne bruge karakteristiske metoder med unikke SLO/OCT-systemer, herunder flerfarvet konfokal SLO til at detektere flere fluorescerende markører [124], widefield autofluorescensbilleddannelse [125] og 488 nm fluorescensbilleddannelse ved brug af kommercielle SLO/OCT-enheder [126] . Selvom dette afslører billeddannelsens alsidighed af Cx3CR-1GFP-musene, har genetiske modifikationer ofte uønskede bivirkninger og er i øjeblikket ikke klinisk oversættelige.

På trods af dette har der også været rapporter om forsøg på in vivo og ikke-invasive billeddannelsesmetoder hos mennesker [127,128]. For eksempel har Liu et al. udviklet et multimodalt adaptivt optiksystem (AO), som kombinerede SLO- og OCT-systemer [127]. Superluminescerende dioder blev også brugt til at producere billedstrålerne fra hver af AOSLO og AOOCT med tilføjelse af spejle placeret præcist til at blive rettet ind i øjet, hvilket gør det muligt at afbilde nethinden. Selvom de var i stand til at afbilde mikroglia i den indre begrænsende membran (ILM), blev disse identificeret ved subjektiv visuel fortolkning, og forfatterne understreger behovet for forbedring på grund af den lange proces (1 time til billedet) [127]. Selvom AOOCT'er kan producere høj opløsning og cellulære billeddannelsesniveauer, kompromitteres dette af en ~6-fold reduktion af synsfeltet sammenlignet med en kommerciel maskine [128]. For eksempel har Castanos et al. brugt spektral-domæne en-face OCT-billeddannelse i reflektanstilstanden (OCT-R) for at opnå større billeder af nethinden [128]. Ved undersøgelse af ILM hos raske deltagere kunne ensartet fordelte forgrenede makrofaglignende celler observeres [128]. Hos patienter med diabetisk retinopati, central retinal veneokklusion og åbenvinklet glaukom, så disse celler ud som amøbøde og var ikke ensartede [128]. Gennem disse morfologiske og fordelingsmæssige karakteristika fortolker forfatterne disse celler som mikroglia eller hyalocytter. Selvom dette afslører muligheden for ikke-invasiv in vivo-billeddannelse af den menneskelige nethinde, genkender forfatterne begrænsninger for deres teknologi, herunder manuelle subjektive fortolkninger af cellemorfologi og den ubestemte celletypeskelning [128].

7. Modstridende resultater: Årsager og begrænsninger

Selvom de førnævnte undersøgelser havde lignende formål med at finde densitometriske eller morfologiske træk ved mikroglia, var der nogle, der gav modstridende resultater. Dette kan have været fordi mange af de anvendte analysemetoder var subjektive, varierede og endda tvetydige. Disse aspekter kunne have været ændret for at give mulighed for mere konsistente, repræsentative og mindre partiske resultater. For eksempel, når specifikke områder af CNS, såsom striatum, SN, hippocampus eller nethinden, er blevet undersøgt, analyseres tilfældigt udvalgte "sektioner" eller "skiver" [86,111,129]. Derudover tog nogle undersøgelser subjektive foranstaltninger for at skelne mellem "forgrenede" og "amoeboide" celler, mens de også brugte manuelle tællemetoder [99]. Der er faktisk andre metoder, der helt sikkert kan bruges til at reducere virkningen af ​​disse subjektive og ikke-repræsentative teknikker. For eksempel kan mere omfattende og effektive billeddannelsesmetoder opnås ved at scanne hele nethinden i stedet for sektorer og inkludere z-stacks af alle lagene og maksimal intensitetsprojektioner [24]. På denne måde kan observationer af hele nethinden og alle dens lag analyseres omfattende. Desuden kan algoritmer, der automatiserer celletælling, bruges til at kvantificere densitometriske parametre [24].

I lyset af opmuntrende fremtidige undersøgelser er undgåelse af subjektiv kategorisering af mikroglia morfotyper med succes allerede blevet udført ved hjælp af ændringer i 15 parametre defineret gennem forløbet af mikroglial inflammation, hvilket muliggør morfometriske analyser output af automatiseret software (Fraclac; ImageJ) [130]. Det er dog vigtigt at bemærke, at Fernández-Arjona et al., manuelt udvalgte de mikroglia-celler, der skulle analyseres, baseret på et sæt kriterier, der bestod af en fuldt synlig cellekrop og processer, som ikke overlapper med dele af andre tilstødende celler [130 ]. Derfor var de resulterende data ikke fuldt ud repræsentative eller fri for bias, selvom dette demonstrerer princippet om at bruge kvantitative data til at bestemme de forskellige morfotyper.

Kliniske og prækliniske forsøg har ofte kun mandlige forsøgspersoner [60,91]. Dette kan være for at reducere virkningerne af fysiologiske forskelle såsom ovariecyklus, hvilket forvirrer resultaterne af forsøget eller eksperimentet. Der er dog kendte seksuelle dimorfier for de strukturelle og funktionelle forskelle i mikrogliale reaktioner på aldring og sygdom, herunder MS [131]. Dette kan skyldes X-kromosomer, der udtrykker det største antal immunrelaterede gener i hele det menneskelige genom og epigenetiske og miljømæssige påvirkninger [131,132].

Han et al. tyder også på, at hormonelle forskelle kan påvirke mænd, der har mere aktiverede mikroglia i udviklingsstadier, hvilket sætter dem i højere risiko for sygdom, mens dette for kvinder sker i voksenalderen [131]. Andre undersøgelser om mediering af overfølsomhed over for smerte har vist involvering af mikroglia hos hanmus, mens andre immunceller såsom T-celler er påkrævet hos hunmus [133,134]. Selvom der ikke er nogen rapporter, der undersøger de seksuelle forskelle i de morfologiske karakteristika af retinale mikroglia i MS, har transkriptom-mikroarray-analyser af han- og hunmus i to aldersgrupper (3 eller 24 måneder) vist, at aldersrelaterede ændringer af retinal mikroglia-celle- specifik genekspression er seksuelt dimorfe [135]. Design af forsøg/eksperimentelle undersøgelser baseret på ét køn kan begrænse evnen til at identificere kønsrelaterede patologiske forskelle i MS, en sygdom, der er mere almindelig hos kvinder [60]. Brug af stratificerede analyser i undersøgelser, der omfatter begge køn i stedet, ville gavne forståelsen af ​​patologiske forskelle mellem forskellige undergrupper af patienter inden for den heterogene MS-population. Dette vil også gøre det muligt at undersøge større patientgruppestørrelser i større multicenter forskningssamarbejder med deraf følgende større gennemslagskraft og generaliserbarhed.

Der har også været en nylig interesse i brugen af ​​computersyn og maskinlæringsalgoritmer for at muliggøre automatiseret genkendelse og/eller kategorisering af "celler" eller "interesseområder" i neuroimaging data. Almindeligvis brugt i biomedicinsk forskning er støttevektormaskiner (SVM'er), der betragtes som overvågede maskinlæringsteknikker, der kan kategorisere data og udføre regressionsanalyser [136]. Lineære SVM'er kan bruge input "trænings" data for hver kategori til at udtrække funktioner, der kan bruges til at definere hver kategori [137]. Derefter bruger den input "trænings" data til effektivt at kategorisere hvert datapunkt ved at undersøge de definerende funktioner [137]. Dette opnås ved automatisk at identificere det optimale hyperplan, der gør det muligt at skelne hvert datapunkt i én kategori fra dem i en anden. Disse maskinlæringsalgoritmer er allerede blevet implementeret i forskning i bestræbelser på at forudsige demens hos patienter ved hjælp af data fra højopløselige MRI'er og endda mental tilstand vurderingsscore [136]. Selvom disse undersøgelser endnu ikke producerer algoritmer, der har 100 % nøjagtighed og præcision, præsenterer konceptet med at bruge delbare automatiserede algoritmer som et glimrende udgangspunkt for at forbedre biomedicinsk databehandling og analyse [136].

8. Afsluttende bemærkninger

Som konklusion tilbyder microglia en spændende vej til forskning i neurodegenerative lidelser, herunder MS. Der er også stigende beviser for at vise nogle tidlige retinale mikrogliale ændringer som reaktion på sygdomme, hvilket yderligere understøtter ideen om at bruge retinale biomarkører som en tidligere metode til sygdomsdetektion. Derudover er der et stigende antal undersøgelser, der undersøger nethinde- og hjernemikroglia vedrørende deres morfologiske, genetiske og molekylære egenskaber. Nøglen til vores forståelse af deres rolle er imidlertid evnen til at udføre nøjagtige og konsistente kvantitative analyser af de dynamiske ændringer i strukturen, da morfotyper kan være tæt forbundet med mikroglia-funktion. Vi vil tilskynde til udvikling af standardiserede eksperimentelle designs og validerede dataanalysealgoritmer, da disse er nødvendige for at afgrænse den rolle, som disse vigtige celler har i sygdomspatogenese og sværhedsgrad.

Forfatterbidrag:

Skrivning – planlægning, SC, LG og MFC; skrivning — originalt udkast til forberedelse, SC; skrivning – gennemgang og redigering, SC, LG og MFC; visualisering—SC; supervision—LG og MFC Alle forfattere har læst og accepteret den offentliggjorte version af manuskriptet.

Finansiering:

Denne forskning modtog ingen ekstern finansiering.

Interessekonflikt:

Forfatterne erklærer ingen interessekonflikt. Finansierne havde ingen rolle i skrivningen af ​​manuskriptet.

Referencer

1.Au, NPB; Ma, CHE Seneste fremskridt i studiet af bipolære/stavformede mikroglia og deres roller i neurodegeneration. Foran. Aldrende Neurosci. 2017, 9, 128. [CrossRef]

2. Li, F.; Jiang, D.; Samuel, MA Microglia i den udviklende nethinde. Neural Dev. 2019, 14, 1-13. [CrossRef]

3. Silverman, SM; Wong, WT Microglia i nethinden: Roller i udvikling, modenhed og sygdom. Annu. Rev. Vis. Sci. 2018, 4, 45-77. [CrossRef]

4. Bachstetter, AD; Ighodaro, ET; Hassoun, Y.; Aldeiri, D.; Neltner, JH; Patel, E.; Abner, EL; Nelson, PT Stavformet mikroglia-morfologi er forbundet med aldring i 2 humane obduktionsserier. Neurobiol. Aldring 2017, 52, 98-105. [CrossRef]

5. Holloway, OG; Canty, AJ; King, AE; Ziebell, JM Rod microglia og deres rolle i neurologiske sygdomme. Semin. Cell Dev. Biol. 2019, 94, 96-103. [CrossRef]

6. Ramirez, AI; De Hoz, R.; Salobrar-Garcia, E.; Salazar, JJ; Rojas, B.; Ajoy, D.; López-Cuenca, I.; Rojas, P.; Triviño, A.; Ramírez, JM Mikroglias rolle i retinal neurodegeneration: Alzheimers sygdom, Parkinson og glaukom. Foran. Aldrende Neurosci. 2017, 9, 214. [CrossRef] [PubMed]

7. Rashid, K.; Akhtar-Schaefer, I.; Langmann, T. Microglia i retinal degeneration. Foran. Immunol. 2019, 10, 1975. [CrossRef] [PubMed]

8. Laprell, L.; Schulze, C.; Brehme, ML; Oertner, TG Rollen af ​​mikroglia membranpotentiale i kemotaksi. J. Neuroinflammation 2021, 18, 1-10.

9. Karlstetter, M.; Scholz, R.; Rutar, M.; Wong, WT; Provis, JM; Langmann, T. Nethindens mikroglia: Bare tilskuer eller mål for terapi? Prog. Retin. Øjen Res. 2015, 45, 30-57. [CrossRef] [PubMed]

10. Wang, J.; Wang, J.; Wang, J.; Yang, B.; Weng, Q.; He, Q. Targeting Microglia and Macrophages: En potentiel behandlingsstrategi for multipel sklerose. Foran. Pharmacol. 2019, 10, 286. [CrossRef]

11. Walker, DG; Lue, L.-F. Immunfænotyper af mikroglia i human neurodegenerativ sygdom: Udfordringer til at detektere mikroglial polarisering i menneskelige hjerner. Alzheimers Res. Ther. 2015, 7, 1-9. [CrossRef]

12. Luo, C.; Jian, C.; Liao, Y.; Huang, Q.; Wu, Y.; Liu, X.; Zou, D.; Wu, Y. Mikroglias rolle i multipel sklerose. Neuropsykiatri. Dis. Behandle. 2017, 13, 1661-1667. [CrossRef]

13. Yao, K.; Zu, H.-B. Mikroglial polarisering: Ny terapeutisk mekanisme mod Alzheimers sygdom. Inflammofarmakologi 2020, 28, 95-110. [CrossRef] 14. Ransohoff, RM Et polariserende spørgsmål: Findes der M1 og 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. Neuroinflammatoriske processer, A1 astrocytaktivering og proteinaggregering i nethinden hos patienter med Alzheimers sygdom, mulige biomarkører til tidlig diagnose. Foran. Neurosci. 2019, 13, 925. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com