Preslušavanje između neurona i glijalnih stanica u oksidativnoj ozljedi i neuroprotekciji 2. dio

3. Astrociti

3.1. Astrociti u mozgu

Astrociti su najdinamičnije i najbrojnije stanice ljudskog mozga odgovorne za održavanje homeostaze mozga. Astrociti se nazivaju teritorijalne stanice i imaju nekoliko proširenih procesa koji komuniciraju sa susjednim stanicama; stoga tvore organizirane anatomske domene s pripadajućim funkcionalnim sincicijem [26].

Astrociti su bitna vrsta stanica u mozgu. Te su stanice odgovorne za zaštitu i podršku neuronima te za održavanje normalnog funkcioniranja cijelog živčanog sustava. Posljednjih godina sve više studija pokazuje da su astrociti također usko povezani s formiranjem i održavanjem ljudskog pamćenja.

Istraživanja su otkrila da astrociti mogu utjecati na sinaptičke veze između neurona, čime utječu na formiranje i pohranjivanje sjećanja. Ove glija stanice također mogu ukloniti otpad i druge štetne tvari iz neurona. Dok održavaju zdravlje živčanog sustava, također pomažu poboljšati naše pamćenje.

Osim toga, znanstvenici su otkrili da astrociti proizvode molekulu zvanu FGF2, koja ima važnu ulogu u poboljšanju učenja i pamćenja. Eksperimenti su otkrili da povećanje sadržaja FGF2 u astrocitima može značajno poboljšati sposobnost učenja i pamćenja miševa.

Što je još uzbudljivije, neke su studije pokazale da održavanje zdravog načina života može potaknuti rast i funkciju astrocita. Na primjer, redovita tjelovježba, zdrava prehrana i dovoljan san mogu pospješiti rast i funkciju astrocita, što može pomoći u poboljšanju našeg pamćenja.

Stoga, iako će neki nepovoljni čimbenici u životu, poput prekomjernog pijenja ili upotrebe određenih lijekova, utjecati na rast i funkciju astrocita, još uvijek postoje mnoge mjere koje možemo poduzeti kako bismo poboljšali njihovu funkciju. Sve dok održavamo pozitivan stav i živimo što je moguće zdravije, potencijalno možemo imati jača sjećanja i bolje neurološko zdravlje. Vidi se da moramo poboljšati pamćenje, a Cistanche deserticola može značajno poboljšati pamćenje, jer Cistanche deserticola ima antioksidativno, protuupalno i anti-age djelovanje, što može pomoći u smanjenju oksidacije i upalnih reakcija u mozgu, čime štiti zdravlje živčanog sustava. Osim toga, Cistanche deserticola također može pospješiti rast i popravak živčanih stanica, čime se poboljšava povezanost i funkcija neuronskih mreža. Ovi učinci mogu poboljšati pamćenje, učenje i brzinu razmišljanja, a također mogu spriječiti razvoj kognitivne disfunkcije i neurodegenerativnih bolesti.

Pritisnite Know za poboljšanje kratkoročnog pamćenja

Astrociti projiciraju vaskularne procese (astrocitne krajnje noge) na intraparenhimske krvne žile i oblažu površinu žila kako bi kontrolirali kretanje molekula i stanica između vaskularnog odjeljka i mozga [27].

Ljudski astrociti obično se klasificiraju u četiri pododjeljka na temelju njihove neuroanatomije [28]. Prvo, interlaminarni astrociti imaju okruglo stanično tijelo i kratke procese i nalaze se u sloju I korteksa. Drugo, protoplazmastrociti se nalaze u sivoj tvari i nalaze se u slojevima II-VI korteksa. Oni su najobilniji astrociti i imaju brojne nastavke i grmoliku morfologiju.

Treće, astrociti varikozne projekcije smješteni su u slojevima V–VI i imaju kratke bodljikave procese s jednim do pet dužih nastavaka koji mogu funkcionirati u komunikaciji na velike udaljenosti unutar korteksa. Četvrto, fibrozni astrociti nalaze se u bijeloj tvari i velike su stanice koje sadrže manje procesa. Vlaknasti astrocitni procesi šalju brojne ekstenzije u kontakt s oligodendroglijom koja obavija mijelinizirane aksone [29].

Astrociti se također klasificiraju u tipove I–III prema njihovim morfološkim karakteristikama, kao što su veličina staničnog tijela, broj nastavaka, debljina nastavaka, smjer nastavaka i duljina nastavaka.

Tip Iastrocytes karakteriziran je malim staničnim tijelom i brojnim kratkim procesima. Tip II astrocita karakterizira bipolarni oblik i dugi procesi. Astrocite tipa III karakterizira zvjezdasti oblik i dugi procesi [30,31].

Funkcija astrociteze za pomoć neuronima igrajući ulogu podrške u sinaptičkoj funkciji i modulaciji neurotransmisije. Procesi astrocita obavijaju sinapse i sadrže niz receptora za neurotransmitere, citokine, faktore rasta i ionske kanale.

Na astrocite utječe intracelularno otpuštanje Ca2+ putem izvanstaničnog glutamata i održavaju teionsku ravnotežu sinapsi povećanjem unutarstaničnih razina Ca2+ nakon lučenja brojnih gliotransmitera, kao što su glutamat, purini, GABA i D-serin [ 32,33]Neuroni su vrlo osjetljivi na male promjene u mikrookruženju mozga, čak i ako je njihova metabolička potrošnja velika.

Uloga astrocita u normalnom mozgu je održavanje izvanstanične homeostaze putem unosa i recikliranja glutamata, K+ puferiranja, opskrbe energetskim supstratima, pH puferiranja i obrane od oksidativnog stresa [28].

3.2. Astrociti u oksidativnoj ozljedi

Astrociti postoje u stanju mirovanja ili reaktivnog stanja u mozgu, kao što je prikazano na slici 2. Reaktivni astrociti otpuštaju upalne citokine uključujući TNF i ROS, i formiraju glijalne ožiljke koji ometaju regeneraciju aksona i izrastanje neurita [34-36].

Aktivirani astrociti pomažu u oporavku moždane funkcije nakon ozljede, ali mogu biti neurotoksični. Reaktivni astrociti otpuštaju dušikov oksid (NO) u izvanstanični prostor; to može dovesti do ozljede i smrti neurona povećanjem peroksidacije lipida, oštećenjem mitohondrija i induciranjem prekida DNA lanaca [37].

Astrocitni antioksidativni sustav uravnotežuje ROS (superokside, hidroksilradikale i dušikov monoksid) koji se prirodno proizvode tijekom metabolizma kisika u CNS-u [38]. Oksidativni stres u reaktivnim astrocitima dovodi do dugoročnih učinaka na specifične proteine, uključujući koneksine, prijenosnike glutamata i enzime, koji utječu na interakcije između astrocita i neurona [39].

Apsorpcija glutamata od strane astrocita zahtijeva visoku razinu energije, potrebno je više od jedne molekule ATP za jedno uzimanje glutamata. Međutim, nedostatak ATP-a povezan je s mehanizmima ROS-inducirane blokade unosa glutamata u astrocitima [40,41]. Blokiranje prijenosnika glutamata u astrocitima povećava neurotoksičnost potenciranjem neuronske ekscitabilnosti i ekscitacijske neurotransmisije [42].

Oksidativni stres koji stvaraju astrociti uglavnom se javlja kroz oksidativni stres koji nastaje iz mitohondrija, oksidativni stres koji nastaje iz NADPH i proizvodnju RNS-a. Mitohondriji su raspoređeni u tijelu stanice i tankim i dugim procesima astrocita [43]. Poremećaj funkcije mitohondrija i povećanje ROS-a u astrocitima dovodi do astroglioze. Oksidativni stres uzrokovan NADPH-om značajno utječe na fiziološku funkciju astrocita.

Među obitelji NOX, NOX2 i NOX4 su najobilnije izražene NOXizoforme u CNS-u [43]. NOX4, ali ne i NOX2, dolazi do ekspresije u astrocitima, a čak niska ekspresija NOX4 regulira oksidativni stres u astrocitima [44,45].

Proizvodnja astrocitnog RNS-a također utječe na oksidativni stres koji nastaje iz astrocita. Glavne izoforme NOS-a, uključujući Ca2+/kalmodulin-ovisan neuronski NOS, endotelni NOS i Ca2+-neovisan inducibilni NOS, opažene su u astrocitima [5,46]. Astrocitni NO dovodi do degeneracije neurona izazvane astrocitima i agregacije Cu-Zn superoksid dismutaze (SOD1) u astrocitima, što može izazvati ishemijsko/reperfuzijsko oštećenje CNS-a [47,48].

3.3. Antioksidativna obrana s lijekovima astrocita

Astrociti su glavne stanice koje održavaju homeostazu glutamata, koji posredno utječe na ravnotežu oksidativnog stresa, regulacijom ekscitatornih aminokiselina. Astrociti također sprječavaju ekscitotoksičnost otpuštanjem neurotrofnih čimbenika, kao što su neurotrofni čimbenik izveden iz glijalne stanične linije (GDNF) i čimbenik rasta živaca (NGF), koji podržavaju preživljavanje neurona [39,49].

Za neuroprotekciju tijekom oksidativnog stresa, astrociti proizvode niz antioksidativnih molekula, uključujući GSH, askorbat i vitamin E, i aktiviraju enzime za detoksikaciju ROS, kao što su GSH S-transferaza, GSH peroksidaza, tioredoksin reduktaza i katalaza za poboljšanje preživljavanja neurona [26, 50,51]. Štoviše, astrociti sudjeluju u sekvestraciji metala u mozgu kako bi spriječili stvaranje slobodnih radikala od strane redoks-aktivnih metala. Astrociti izražavaju visoke razine metalotioneina i ceruloplazmina, koji su uključeni u vezanje metala i promet iona [52].

Astrociti mogu sintetizirati GSH tripeptid s glutamat cistein ligazom i GSH sintetazom. Astrociti otpuštaju GSH u izvanstanični prostor, a neuroni izravno preuzimaju GSH ili koriste izvanstaničnu neuronsku aminopeptidazu N za stvaranje glicina i cisteina [53].

Smanjena zaštita neurona od oksidativne ozljede opažena je u astrocitima osiromašenim GSH ograničavanjem supstrata za sintezu GSH u neuronima [54]. Astrociti povećavaju kapacitet sintetiziranja GSH povećanjem kapaciteta preuzimanja cisteina, čime se pojačava neuroprotektivni učinak astrocita protiv oksidativnog stresa [5]. Još jedan antioksidativni obrambeni mehanizam astrocita je recikliranje askorbata, koji može izravno ukloniti ROS i djelovati kao kofaktor za recikliranje oksidiranog vitamina E i GSH [2].

Ovaj reciklirani askorbat koristi se intracelularno u astrocitima i/ili otpušta u izvanstanični prostor kako bi ga neuroni koristili za svoj antioksidativni obrambeni mehanizam. Kada askorbinska kiselina uđe u neurone, ona inhibira potrošnju glukoze i stimulira transport laktata. Askorbinska kiselina regulira laktatni prijenos astrocita i neurona [55], a neuroni proizvode glutamat, koji stimulira oslobađanje askorbinske kiseline iz astrocita tijekom glutamatergičke sinaptičke aktivnosti [56,57].

U putu Nrf2-Keap1-ARE, važnom endogenom antioksidativnom sustavu u CNS-u, ROS-inducibilan faktor transkripcije nuklearni faktor eritroid 2-srodan faktor 2 (Nrf2), regulira GSH sustav, tioredoksinski sustav i SOD [58]. Nrf2 se proizvodi i ubikvitinira za razgradnju vezanjem na protein 1 (Keap1) povezan s ECH sličnim Kelchu u bazalnim uvjetima [59].

Međutim, vezanje Keap1 na Nrf2 inhibirano je povećanim uvjetima oksidativnog stresa, a to omogućuje Nrf2 da izbjegne razgradnju i stupi u interakciju s elementima antioksidativnog odgovora (ARE) u promotorima gena [60,61].

Astrociti pokazuju više bazalne i stimulirane razine vezanja ARE pomoću Nrf2 od neurona [62]. Dodatno, tercijarni butilhidrokinon (tBHQ) aktivira Nrf2 i njegove nizvodne antioksidativne enzime, kao što je reducirana koenzim/kinon oksidoreduktaza1 (NQO1), u astrocitima, ali ne i u neuronima [63].

Astrocitni Nrf2 je glavni regulator oksidativne homeostaze što je određeno opažanjem da Nrf2−/− astrociti imaju ozbiljnije upalne odgovore. Nadalje, astrocitni dopaminski D2 receptor regulira sintezu GSH putem Nrf2 transaktivacije in vivo [64,65].

For more information:1950477648nn@gmail.com