Överhörning mellan neuron- och gliaceller vid oxidativ skada och neuroskydd Del 4

Det differentiella antioxidantsvaret hos neuroner och astrocyter är ett resultat av det föredragna astrocytiska uttrycket av Nrf2, en redoxkänslig transkriptionsfaktor.

Astrocyter är de vanligaste icke-nervcellerna i det mänskliga centrala nervsystemet. De har olika funktioner, främst relaterade till nervcellers energiförsörjning och att upprätthålla nervmiljöns balans. Dessa celler spelar en viktig roll i initieringen av många neurologiska sjukdomar, såsom Alzheimers sjukdom, Parkinsons sjukdom och multipel skleros, samt i reparationsfasen efter nervskador. En annan viktig roll som astrocyter spelar är emellertid deras avgörande roll i upprätthållandet av minnet.

Forskare har upptäckt att astrocyter är mer inflytelserika än man tidigare trott och spelar viktiga roller för minne, inlärning och neuroplasticitet. Under inlärningsprocessen stärks kommunikationen mellan neuroner, och astrocyter frigör en kemisk budbärare som kallas neuronalt serotonin, som kan stärka kommunikationen mellan neuroner och därmed förbättra minnet och inlärningsförmågan. Dessutom skyddar astrocyter också neuronernas hälsa genom att uppsluka avfall och döda celler som produceras runt dem, och därigenom förbättra hjärnans övergripande vitalitet och funktion.

Förutom inlärnings- och minnesfördelar har astrocyter andra fördelar. Till exempel kan de hålla hjärnan frisk och på så sätt undvika uppkomsten av sjukdomar som Parkinsons sjukdom och Alzheimers sjukdom. Dessutom kan de stärka funktionen hos det mänskliga immunsystemet och därigenom hjälpa kroppen att bekämpa sjukdomar och inflammatoriska reaktioner mer effektivt.

Sammanfattningsvis spelar astrocyter en avgörande roll för att upprätthålla hjärnans hälsa och minnesförmåga. Inte bara det, dessa magiska celler har många potentiella fördelar som är värda att studera vidare. Detta visar deras betydelse och därför är det avgörande för vår långsiktiga hälsa att hålla astrocyter i hjärnan friska och aktiva. Det kan ses att vi behöver förbättra minnet, och Cistanche deserticola kan förbättra minnet avsevärt eftersom Cistanche deserticola är ett traditionellt kinesiskt läkemedelsmaterial som har många unika effekter, varav en är att förbättra minnet. Effekten av Cistanche deserticola kommer från de många aktiva ingredienser den innehåller, inklusive garvsyra, polysackarider, flavonoidglykosider, etc. Dessa ingredienser kan främja hjärnans hälsa genom en mängd olika vägar.

Klicka på vet 10 sätt att förbättra minnet

Nrf2-AREär en kritisk väg för regleringen av antioxidantförsvarsmekanismen eftersom den reglerar uttrycket av fas II avgiftande enzymer och antioxidantgener [127].

Den högre känsligheten hos neuroner för ROS beror på den kontinuerliga destabiliseringen och nedbrytningen av antioxidant-transkriptionsaktivatorn Nrf2, som reglerar GSH-systemet, tioredoxinsystemet och SOD [128,129].

Nrf2 är mer stabil i astrocyter; sålunda förfogar de över ROS i nervsystemet. Nrf2-induktion av glutamatcysteinligas (GCL) ökar GSH-syntesen i astrocyter, och GSH-prekursorer exporteras därefter till det extracellulära mediet [130].

Dessutom inducerade Nrf2-GSH-syntes i astrocytes som används för att fylla på neuronalt GSH genom astrocyte-neuron-skytteln. Nrf2-inducerade molekyler, såsom GSH-relaterade enzymer och metallotioneiner, är mer uttryckta i astrocyter än i neuroner, vilket indikerar att Nrf2-aktivering i astrocyter skyddar neuroner från oxidativ stress [131,132].

Mikroglia uppvisar en undersökningsfenotyp via dynamisk överhörning mellan mikroglia och neuroner i den friska hjärnan [133]. M1 mikroglia främjar inflammation genom att producera proinflammatoriska cytokiner och inducera NO-syntasaktivitet.

M2 mikroglia reglerar immunfunktionen och främjar reparation genom att utsöndra antiinflammatoriska cytokiner [134,135].

Funktionen av redoxregulatorer i mikroglia är oklar, men många antioxidantproteiner är kopplade till inflammation via funktionella mikroglia. I överhörningen mellan mikroglia och neuroner som beskrivs i figur 3 kontrolleras uttrycket av klassiska antioxidantproteiner av Nrf2 i mikroglia [6]. Nrf2-brist förvärrar kognitiv försämring och reaktiv mikroglios vid LPS-behandling in vivo [136].

Heme oxygenase-1 (HO-1), ett antioxidantenzym som uppregleras av Nrf2, hämmar NOX2-aktivering vid stimulering med LPS [137]. HO -1, som kan underlätta dämpningen av TLR4-signalering genom NOX-inhibition, är ansvarig för omvandlingen av hem till biliverdin och kolmonoxid och fungerar som ett antioxidantenzym [138]. Överuttrycket av HO -1 i mikroglia minskade neurotoxisk järnackumulering i åldrade möss [139].

Den genetiska deletionen av mikrogliaspecifika proteiner och mekanistiskt avbrott av neuronal aktivitet genom mikrogliamanipulation visade att mikroglia modulerar neuronal aktivitet. Fractalkine (FKN) uttrycks övervägande i CNS och lokaliseras på neuronala celler.

FKN-receptorn (CX3CR1) uttrycks exklusivt i mikroglia och neuroner och är en intressant signalaxel för kommunikation mellan mikroglia och neuroner [69,140]. En CX3CR1-brist var kopplad till störningen av neurogenes och neurala anslutningar [141].

DAP12 är ett annat mikroglia-specifikt protein som uppstår som ett resultat av förändringar i glutamatreceptorinnehållet atsynaps genom mikroglial BDNF [142]. Vid neurotransmission med mikroglia-specifik manipulation förbättrade mikroglia-konditionerade media excitatoriska postsynaptiska potentialer och strömmar i dissocierade cellkulturer [143].

Hämningen av mikroglialaktivering av minocyklin minskade neuronal celldöd och spontana återkommande anfall i ratlitium-pilokarpinmodellen [144].

6. Slutsatser

Neuroner, som har höga energibehov, deltar i metabolisk och redoxöverhörning med omgivande celler för normal hjärnfunktion. Glia spelar viktiga roller i neuronernas redox- och metaboliska behov för neurotransmission och överlevnad.

Flera tidigare studier har visat de molekylära och cellulära aspekterna av denna glia-neuronala koppling och har använt antioxidantterapier för att bromsa utvecklingen av neurodegeneration [139,145-147].

Vi granskade oxidant- och antioxidantsystem i aktiverad på grund av parakrin redoxsignalering och den avgörande rollen av neuron-glia-överhörning mot oxidativ stress i CNS, där det extracellulära utrymmet och avståndet till närliggande celler eller cellstrukturer är extremt begränsade.

Gliaceller visar morfologiska och molekylära förändringar i svar på oxidativ skada och reglerar neuronala aktiviteter under dessa förhållanden. Denna neuron-glia-kommunikation spelar en avgörande roll i oxidativa tillstånd genom att fördröja neurodegeneration och avvikande neurogenes via redoxbalanserande mekanismer.

Författarbidrag:

Alla författare har bidragit väsentligt. KHL designade och utarbetade manuskriptet. MC hjälpte till med utformningen av manuskriptet och framställningen av figurerna. BHLövervakade hela projektet och förberedde utkastet till manuskriptet. Alla författare har läst och samtyckt till den publicerade versionen av manuskriptet.

Finansiering:

Det här arbetet stöddes av Basic Science Research Program genom anslaget från National ResearchFoundation of Korea (NRF) finansierat av den koreanska regeringen (MSIT) (NRF-2016R1D1A3B2008194,NRF-2020R1A2C3008481).

Referenser

1. Jiang, T.; Sun, Q.; Chen, S. Oxidativ stress: En viktig patogenes och potentiellt terapeutiskt mål för antioxidativa medel vid Parkinsons sjukdom och Alzheimers sjukdom. Prog. Neurobiol. 2016, 147, 1–19. [CrossRef]

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

3. Lee, BH Neuroskydd: Räddning från neuronal död i hjärnan. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 5525. [CrossRef] [PubMed]

4. Tanioka, M.; Park, WK; Park, J.; Lee, JE; Lee, BH Lipidemulsion förbättrar funktionell återhämtning i en djurmodell av stroke.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. Astrocyternas roll i oxidativ stress i centrala nervsystemet: En blandad välsignelse. Cell Prolif. 2020, 53, e12781. [CrossRef]

6. Simpson, DSA; Oliver, PL ROS Generation i mikroglia: Förstå oxidativ stress och inflammation i neurodegenerativ sjukdom. Antioxidanter 2020, 9, 743. [CrossRef]

7. Li, J.; Wuliji, O.; Li, W.; Jiang, Z.-G.; Ghanbari, HA Oxidativ stress och neurodegenerativa störningar. 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 vid neurodegenerativa sjukdomar. Mol. Neurobiol. 2016, 53, 4094–4125. [CrossRef] [PubMed]

9. Rao, A.; Balachandran, B. Roll av oxidativ stress och antioxidanter i neurodegenerativa sjukdomar. Nutr. Neurosci. 2002, 5, 291–309.[CrossRef]

10. Bauernfeind, AL; Barks, SK; Duka, T.; Grossman, LI; Hof, PR; Sherwood, CC Aerob glykolys i primats hjärna: Omprövning av konsekvenserna för tillväxt och underhåll. Hjärnstruktur. Funktion. 2013, 219, 1149–1167. [CrossRef]

11. Cobley, JN; Fiorello, ML; Bailey, DM 13 skäl till varför hjärnan är mottaglig för oxidativ stress. Redox Biol. 2018, 15, 490–503.[CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com