Přeslechy mezi neuronem a gliovými buňkami při oxidativním poškození a neuroprotekci, část 2

3. Astrocyty

3.1. Astrocyty v mozku

Astrocyty jsou nejdynamičtější a nejhojnější lidské mozkové buňky odpovědné za udržování mozkové homeostázy. Astrocyty se nazývají teritoriální buňky a mají několik rozšířených procesů komunikujících se sousedními buňkami; tak vytvořily organizované anatomické domény s přidruženými funkčními syncytiemi [26].

Astrocyty jsou základním typem buněk v mozku. Tyto buňky jsou zodpovědné za ochranu a podporu neuronů a udržování normálního fungování celého nervového systému. V posledních letech stále více studií ukazuje, že astrocyty také úzce souvisí s tvorbou a udržováním lidské paměti.

Výzkum zjistil, že astrocyty mohou ovlivnit synaptická spojení mezi neurony, a tím ovlivnit tvorbu a ukládání vzpomínek. Tyto gliové buňky mohou také odstraňovat odpadky a další škodlivé látky z neuronů. Při zachování zdraví nervového systému pomáhají také zlepšovat naši paměť.

Kromě toho vědci zjistili, že astrocyty produkují molekulu zvanou FGF2, která hraje důležitou roli při zlepšování učení a paměti. Experimenty zjistily, že zvýšení obsahu FGF2 v astrocytech může významně zlepšit schopnost učení a paměť myší.

Ještě více vzrušující je, že některé studie ukázaly, že udržování zdravého životního stylu může podpořit růst a funkci astrocytů. Například pravidelné cvičení, zdravá strava a dostatečný spánek mohou podpořit růst a funkci astrocytů, což může pomoci zlepšit naši paměť.

Přestože tedy některé nepříznivé faktory v životě, jako je nadměrné pití nebo užívání některých léků, ovlivní růst a funkci astrocytů, stále existuje mnoho opatření, kterými můžeme jejich funkci zlepšit. Dokud si zachováme pozitivní přístup a budeme žít co nejzdravěji, můžeme mít potenciálně silnější vzpomínky a lepší neurologické zdraví. Je vidět, že potřebujeme zlepšit paměť a Cistanche deserticola může výrazně zlepšit paměť, protože Cistanche deserticola má antioxidační, protizánětlivé a anti-aging účinky, které mohou pomoci snížit oxidační a zánětlivé reakce v mozku, a tím chránit zdraví nervového systému. Kromě toho může Cistanche deserticola také podporovat růst a opravu nervových buněk, čímž zlepšuje konektivitu a funkci neuronových sítí. Tyto účinky mohou pomoci zlepšit paměť, rychlost učení a myšlení a mohou také zabránit rozvoji kognitivní dysfunkce a neurodegenerativních onemocnění.

Kliknutím na možnost Know zlepšíte krátkodobou paměť

Astrocyty promítají vaskulární procesy (astrocytické konce) do intraparenchymálních krevních cév a obalují povrch cév, aby řídily pohyb molekul a buněk mezi vaskulárním kompartmentem a mozkem [27].

Lidské astrocyty jsou obvykle klasifikovány do čtyř pododdílů na základě jejich neuroanatomie [28]. Za prvé, interlaminární astrocyty mají kulaté buněčné tělo a krátké výběžky a jsou umístěny ve vrstvě I kůry. Za druhé, protoplasmicastrocyty se nacházejí v šedé hmotě a jsou umístěny ve vrstvách II–VI kůry. Jsou to nejhojnější astrocyty a mají četné procesy a huňatou morfologii.

Za třetí, astrocyty varikózní projekce jsou umístěny ve vrstvách V–VI a mají krátké ostnaté výběžky s jedním až pěti delšími výběžky, které mohou fungovat při komunikaci na velkou vzdálenost v kortexu. Za čtvrté, vláknité astrocyty se nacházejí v bílé hmotě a jsou to větší buňky obsahující méně procesů. Procesy vláknitých astrocytů vysílají četná rozšíření do kontaktu s oligodendroglií, která obaluje myelinizované axony [29].

Astrocyty jsou také klasifikovány do typů I–III podle jejich morfologických charakteristik, jako je velikost těla buňky, počet procesů, tloušťka procesů, směr procesů a délka procesů.

Typ Iastrocyty se vyznačují malým buněčným tělem a četnými krátkými procesy. Typ IIastrocyty se vyznačují bipolárním tvarem a dlouhými výběžky. Astrocyty typu III se vyznačují hvězdicovým tvarem a dlouhými výběžky [30,31].

Funkce astrocytézy pomáhat neuronům tím, že hraje podpůrnou roli v synaptické funkci a modulaci neurotransmise. Procesy astrocytů zakrývají synapse a obsahují různé receptory pro neurotransmitery, cytokiny, růstové faktory a iontové kanály.

Astrocyty jsou ovlivněny intracelulárním uvolňováním Ca{0}} extracelulárním glutamátem a udržují iontovou rovnováhu synapsí zvýšením intracelulárních hladin Ca{1}} po sekreci mnoha gliotransmiterů, jako je glutamát, puriny, GABA a D-serin [ 32,33] Neurony jsou vysoce citlivé na malé změny v mozkovém mikroprostředí, i když jejich metabolická spotřeba je vysoká.

Úlohou astrocytů v normálním mozku je udržování extracelulární homeostázy prostřednictvím vychytávání a recyklace glutamátu, tlumení K+, dodávání energetických substrátů, tlumení pH a obrany proti oxidativnímu stresu [28].

3.2. Astrocyty při oxidativním poškození

Astrocyty existují v mozku v klidovém nebo reaktivním stavu, jak ukazuje obrázek 2. Reaktivní astrocyty uvolňují zánětlivé cytokiny včetně TNF a ROS a tvoří gliální jizvy, které brání regeneraci axonů a růstu neuritů [34–36].

Aktivované astrocyty slouží k obnově funkce mozku po poranění, ale mohou být neurotoxické. Reaktivní astrocyty uvolňují oxid dusnatý (NO) do extracelulárního prostoru; to může vést k poškození a smrti neuronů zvýšením peroxidace lipidů, poškození mitochondrií a indukcí přerušení řetězce DNA [37].

Astrocytární antioxidační systém vyvažuje ROS (superoxidy, hydroxylové radikály a oxid dusnatý), které jsou přirozeně produkovány během metabolismu kyslíku v CNS [38]. Oxidační stres v reaktivních astrocytech vede k dlouhodobým účinkům na specifické proteiny, včetně konexinů, glutamátových transportérů a enzymů, které ovlivňují interakce mezi astrocyty a neurony [39].

Absorpce glutamátu astrocytem vyžaduje vysokou úroveň energie a na jedno vychytávání glutamátu potřebuje více než jednu molekulu ATP. Nedostatek ATP však souvisí s mechanismy blokády vychytávání glutamátu indukovaného ROS v astrocytech [40,41]. Blokování astrocytárních glutamátových transportérů zvyšuje neurotoxicitu potencováním neuronální excitability a excitační neurotransmise [42].

Oxidační stres generovaný astrocyty se vyskytuje hlavně prostřednictvím oxidačního stresu odvozeného z mitochondrií, oxidačního stresu odvozeného z NADPH a produkce RNS. Mitochondrie jsou distribuovány v těle buňky a tenké a dlouhé výběžky astrocytů [43]. Narušení funkce mitochondrií a zvýšení ROS v astrocytech vede k astroglióze. Oxidační stres odvozený od NADPH významně ovlivňuje fyziologickou funkci astrocytů.

Z rodiny NOX jsou NOX2 a NOX4 nejhojněji exprimovanými izoformami NOX v CNS [43]. NOX4, ale ne NOX2, je exprimován v astrocytech, a dokonce i nízká exprese NOX4 reguluje oxidační stres v astrocytech [44,45].

Produkce astrocytární RNS také ovlivňuje oxidační stres odvozený od astrocytů. Hlavní izoformy NOS, včetně neuronových NOS závislých na Ca2+/kalmodulinu, endoteliálních NOS a indukovatelných NOS nezávislých na Ca2+-, jsou pozorovány v astrocytech [5,46]. Astrocytární NO vede k astrocyty indukované neuronální degeneraci a agregaci Cu-Zn superoxiddismutázy (SOD1) v astrocytech, což může vyvolat ischemické/reperfuzní poškození CNS [47,48].

3.3. Antioxidační obrana medikovaná astrocyty

Astrocyty jsou hlavními buňkami, které udržují homeostázu glutamátu, která nepřímo ovlivňuje rovnováhu oxidačního stresu, regulací excitačních aminokyselin. Astrocyty také zabraňují excitotoxicitě uvolňováním neurotrofických faktorů, jako je neurotrofický faktor odvozený z gliových buněk (GDNF) a nervový růstový faktor (NGF), které podporují přežití neuronů [39,49].

Pro neuroprotekci během oxidačního stresu produkují astrocyty různé antioxidační molekuly, včetně GSH, askorbátu a vitaminu E, a aktivují ROSdetoxikační enzymy, jako je GSH S-transferáza, GSH peroxidáza, thioredoxinreduktáza a kataláza, aby se zlepšilo přežití neuronů [26, 50,51]. Kromě toho se astrocyty účastní sekvestrace kovů v mozku, aby se zabránilo tvorbě volných radikálů redoxně aktivními kovy. Astrocyty exprimují vysoké hladiny metalothioneinů a ceruloplasminu, které se podílejí na vazbě kovů a transportu iontů [52].

Astrocyty mohou syntetizovat GSH tripeptid s glutamát cystein ligázou a GSH syntetázou. Astrocyty uvolňují GSH do extracelulárního prostoru a neurony přijímají GSH přímo nebo využívají extracelulární neuronální aminopeptidázu N k tvorbě glycinu a cysteinu [53].

Snížená neuronální ochrana proti oxidativnímu poškození byla pozorována u astrocytů ochuzených o GSH omezením substrátu pro syntézu GSH v neuronech [54]. Astrocyty zvyšují kapacitu syntetizovat GSH zvýšením kapacity vychytávání cysteinu, čímž zvyšují neuroprotektivní účinek astrocytů proti oxidativnímu stresu [5]. Dalším antioxidačním obranným mechanismem astrocytů je recyklace askorbátu, který může přímo vychytávat ROS a působit jako kofaktor pro recyklace oxidovaného vitaminu E a GSH [2].

Tento recyklovaný askorbát se používá intracelulárně v astrocytech a/nebo se uvolňuje do extracelulárního prostoru pro neurony, aby jej využily pro svůj antioxidační obranný mechanismus. Když kyselina askorbová vstoupí do neuronů, inhibuje spotřebu glukózy a stimuluje transport slaktátu. Kyselina askorbová reguluje přenos laktátu astrocyt-neuron [55] a neurony produkují glutamát, který stimuluje uvolňování kyseliny askorbové z astrocytů během glutamátergické synaptické aktivity [56,57].

V dráze Nrf2-Keap1-ARE reguluje systém GSH důležitý endogenní antioxidační systém v CNS, ROS-indukovatelný transkripční faktor nukleární faktor erytroidní 2-faktor 2 (Nrf2), thioredoxinový systém a SOD [58]. Nrf2 je produkován a ubikvitinován pro degradaci vazbou na Kelch-like ECH-asociovaný protein 1 (Keap1) za bazálních podmínek [59].

Vazba Keap1 na Nrf2 je však inhibována zvýšenými podmínkami oxidačního stresu, což umožňuje Nrf2 uniknout degradaci a interagovat s prvky antioxidační odezvy (ARE) v genových promotorech [60,61].

Astrocyty vykazují vyšší bazální a stimulované hladiny vazby ARE pomocí Nrf2 než neurony [62]. Navíc terciární butylhydrochinon (tBHQ) aktivuje Nrf2 a jeho následné antioxidační enzymy, jako je redukovaný koenzym/chinon oxidoreduktáza1 (NQO1), v astrocytech, ale ne v neuronech [63].

Astrocytární Nrf2 je hlavním regulátorem oxidační homeostázy, jak bylo určeno pozorováním, že astrocyty Nrf2−/− mají závažnější zánětlivé reakce. Astrocytární dopaminový D2 receptor dále reguluje syntézu GSH prostřednictvím transaktivace Nrf2 in vivo [64,65].

For more information:1950477648nn@gmail.com