stringtranslate.com

Микроглия

Микроглия — это тип нейроглии (глиальных клеток), расположенных по всему головному и спинному мозгу . [1] Микроглия составляет около 10-15% клеток головного мозга. [2] Как резидентные макрофаги , они действуют как первая и основная форма активной иммунной защиты в центральной нервной системе (ЦНС). [3] Микроглия возникает в желточном мешке в результате строго регулируемого молекулярного процесса. [4] Эти клетки (и другие нейроглии, включая астроциты ) распределены в больших непересекающихся регионах по всей ЦНС. [5] [6] Микроглия является ключевыми клетками в общем поддержании мозга: они постоянно очищают ЦНС от бляшек , поврежденных или ненужных нейронов и синапсов , а также инфекционных агентов. [7] Поскольку эти процессы должны быть эффективными для предотвращения потенциально смертельного повреждения, микроглия чрезвычайно чувствительна даже к небольшим патологическим изменениям в ЦНС. [8] Эта чувствительность частично достигается за счет наличия уникальных калиевых каналов , которые реагируют даже на небольшие изменения внеклеточного калия. [7] Последние данные показывают, что микроглия также играет ключевую роль в поддержании нормальных функций мозга в здоровых условиях. [9] Микроглия также постоянно контролирует функции нейронов посредством прямых соматических контактов и при необходимости оказывает нейропротекторное действие. [10]

Головной и спинной мозг, составляющие ЦНС, обычно не подвергаются непосредственному воздействию патогенных факторов кровообращения организма из-за ряда эндотелиальных клеток , известных как гематоэнцефалический барьер или ГЭБ. ГЭБ предотвращает попадание большинства инфекций в уязвимую нервную ткань. В случае, когда инфекционные агенты попадают непосредственно в мозг или пересекают гематоэнцефалический барьер, клетки микроглии должны быстро реагировать, чтобы уменьшить воспаление и уничтожить инфекционные агенты до того, как они повредят чувствительную нервную ткань. Из-за нехватки антител из остальной части тела (немногие антитела достаточно малы, чтобы преодолеть гематоэнцефалический барьер), микроглия должна быть способна распознавать инородные тела, глотать их и действовать как антигенпрезентирующие клетки , активирующие Т-клетки. .

История

Возможность просматривать и характеризовать различные нервные клетки, включая микроглию, появилась в 1880 году, когда Франц Ниссль разработал окраску по Нисслю . Франц Ниссль и Уильям Форд Робертсон впервые описали клетки микроглии во время своих гистологических экспериментов. Методы окрашивания клеток в 1880-х годах показали, что микроглия связана с макрофагами . Активация микроглии и образование разветвленных кластеров микроглии впервые были отмечены Виктором Бабешем во время изучения случая бешенства в 1897 году. Бабеш отметил, что клетки были обнаружены при различных вирусных инфекциях головного мозга, но не знал, что это за кластеры микроглии, которые он видел. [11] Испанский ученый Сантьяго Рамон-и-Кахаль определил «третий элемент» (тип клеток), помимо нейронов и астроцитов. [12] Пио дель Рио Хортега , ученик Сантьяго Рамон-и-Кахаля , впервые назвал клетки «микроглией» примерно в 1920 году. Он продолжил охарактеризовать реакцию микроглии на поражения головного мозга в 1927 году и отметил «фонтаны микроглии», присутствующие в теле. callosum и других перинатальных областях белого вещества в 1932 году. После многих лет исследований Рио Хортегу стали считать «отцом микроглии». [13] [14] В течение длительного периода времени наши знания о микроглии практически не улучшились. Затем, в 1988 году, Хики и Кимура показали, что периваскулярные микроглиальные клетки происходят из костного мозга и экспрессируют высокие уровни белков MHC класса II , используемых для презентации антигена. Это подтвердило постулат Пио Дель Рио-Хортеги о том, что клетки микроглии функционируют аналогично макрофагам , осуществляя фагоцитоз и презентацию антигена . [ нужна цитата ]

Формы

Микроглия крысы, выращенная в культуре ткани, показана зеленым цветом, а отростки нервных волокон показаны красным.
Микроглия в молекулярном слое мозжечка крысы красного цвета, окрашенная антителами к IBA1/AIF1. Отростки глии Бергмана показаны зеленым цветом, ДНК - синим.

Клетки микроглии чрезвычайно пластичны и претерпевают множество структурных изменений в зависимости от местоположения и системных потребностей. Этот уровень пластичности необходим для выполнения огромного разнообразия функций, которые выполняет микроглия. Способность к трансформации отличает микроглию от макрофагов , которые необходимо регулярно заменять, и дает им возможность в кратчайшие сроки защищать ЦНС, не вызывая иммунологических нарушений. [7] Микроглия принимает специфическую форму или фенотип в ответ на местные условия и химические сигналы, которые они обнаруживают. [15]

Разветвленный

Эта форма микроглиальных клеток обычно встречается в определенных местах по всему головному и спинному мозгу при отсутствии инородного материала или умирающих клеток. Эта «покоящаяся» форма микроглии состоит из длинных ветвящихся отростков и небольшого клеточного тела. В отличие от амебоидных форм микроглии, тело клетки разветвленной формы остается на месте, в то время как ее ветви постоянно перемещаются и обозревают окружающую территорию. Ветви очень чувствительны к небольшим изменениям физиологического состояния и требуют очень специфических условий культивирования для наблюдения in vitro . [15]

В отличие от активированной или амебоидной микроглии, разветвленная микроглия не фагоцитирует клетки и секретирует меньшее количество иммуномолекул (в том числе белков MHC класса I / II ). Микроглия в этом состоянии способна искать и идентифицировать иммунные угрозы, сохраняя при этом гомеостаз в ЦНС. [16] [17] [18] Хотя это состояние считается состоянием покоя, микроглия в этой форме по-прежнему чрезвычайно активна в химическом исследовании окружающей среды. Разветвленная микроглия может трансформироваться в активированную форму в любой момент в ответ на травму или угрозу. [15]

Реактивный (активированный)

Хотя исторически термин «активированная» микроглия используется часто, его следует заменить на «реактивную» микроглию. [19] Действительно, по-видимому, покоящаяся микроглия не лишена активных функций, и термин «активация» вводит в заблуждение, поскольку он имеет тенденцию указывать на поляризацию клеточной реактивности «все или ничего». Маркер Iba1 , активность которого повышается в реактивной микроглии, часто используется для визуализации этих клеток. [20]

Нефагоцитарный

Это состояние на самом деле является частью ступенчатой ​​реакции, когда микроглия переходит от разветвленной формы к полностью активной фагоцитарной форме. Микроглия может активироваться различными факторами, в том числе: провоспалительными цитокинами , факторами некроза клеток , липополисахаридами и изменениями внеклеточного калия (указывающими на разрыв клеток). После активации клетки претерпевают несколько ключевых морфологических изменений, включая утолщение и ретракцию ветвей, поглощение белков MHC класса I/II, экспрессию иммуномолекул, секрецию цитотоксических факторов, секрецию рекрутирующих молекул и секрецию провоспалительных сигнальных молекул (в результате в каскаде сигналов, способствующих воспалению). Активированная нефагоцитарная микроглия обычно проявляется в виде «кустистых», «палочек» или небольших амебоидов в зависимости от того, насколько далеко они находятся в континууме разветвленной или полной фагоцитарной трансформации. Кроме того, микроглия также подвергается быстрой пролиферации с целью увеличения своего количества. Со строго морфологической точки зрения, изменение формы микроглии вдоль континуума связано с изменением морфологической сложности и может быть оценено количественно с помощью методов фрактального анализа, которые оказались чувствительными даже к тонким, визуально необнаружимым изменениям, связанным с различной морфологией в разных патологических состояниях. . [7] [16] [17] [21]

Фагоцитарный

Активированная фагоцитарная микроглия является максимально иммунореактивной формой микроглии. Эти клетки обычно принимают большую амебоидную форму, хотя наблюдаются некоторые различия. Помимо наличия антигенпрезентирующих, цитотоксических и опосредующих воспаление сигналов активированной нефагоцитарной микроглии, они также способны фагоцитировать чужеродные материалы и отображать полученные иммуномолекулы для активации Т-клеток . Фагоцитарная микроглия перемещается к месту повреждения, поглощает раздражающий материал и выделяет провоспалительные факторы, чтобы стимулировать пролиферацию большего количества клеток и делать то же самое. Активированная фагоцитарная микроглия также взаимодействует с астроцитами и нервными клетками, чтобы как можно быстрее бороться с любой инфекцией или воспалением с минимальным повреждением здоровых клеток мозга. [7] [16]

Амебоидный

Такая форма позволяет микроглии свободно перемещаться по нервной ткани, что позволяет ей выполнять свою роль клетки-мусорщика. Амебоидная микроглия способна фагоцитировать остатки, но не выполняет ту же антигенпрезентирующую и воспалительную роль, что и активированная микроглия. Амебоидная микроглия особенно распространена во время развития и перестройки мозга, когда необходимо удалить большое количество внеклеточного мусора и апоптотических клеток . Эта форма микроглиальных клеток встречается главным образом в перинатальных областях белого вещества мозолистого тела , известных как «Фонтаны микроглии». [7] [17] [22]

Гиттер ячейки

Клетки Гиттера являются конечным результатом фагоцитоза микроглиальных клеток инфекционного материала или клеточного мусора. В конце концов, после поглощения определенного количества материала, фагоцитирующая микроглиальная клетка становится неспособной фагоцитировать какие-либо дальнейшие материалы. Полученная клеточная масса известна как зернистое тельце, названное так из-за его «зернистого» вида. Глядя на ткань, окрашенную для выявления гиттерных клеток, патологоанатомы могут визуализировать зажившие участки после инфекции. [23]

периваскулярный

В отличие от других типов микроглии, упомянутых выше, «периваскулярная» микроглия относится к местоположению клетки, а не к ее форме/функции. Периваскулярная микроглия в основном локализована в стенках базальной пластинки . Они выполняют нормальные функции микроглии, но, в отличие от нормальной микроглии, регулярно заменяются клетками-предшественниками, происходящими из костного мозга , и экспрессируют антигены MHC класса II независимо от окружающей среды. Периваскулярная микроглия также сильно реагирует на антигены дифференцировки макрофагов. [7] Было показано, что эта микроглия необходима для восстановления сосудистых стенок, как показали эксперименты Риттера и наблюдения за ишемической ретинопатией . Периваскулярная микроглия способствует пролиферации эндотелиальных клеток , позволяя формироваться новым сосудам и восстанавливать поврежденные сосуды. Во время этих процессов для выполнения этих задач сильно ускоряется рекрутирование и дифференцировка миелоидных клеток в клетки микроглии. [24]

Юкставаскулярный

Как и периваскулярную микроглию, околососудистую микроглию можно отличить главным образом по расположению. Юкставаскулярная микроглия обнаруживается в непосредственном контакте со стенкой базальной пластинки кровеносных сосудов, но не обнаруживается внутри стенок. В этом положении они могут взаимодействовать как с эндотелиальными клетками, так и с перицитами . [25] Как и периваскулярные клетки, они экспрессируют белки MHC класса II даже при низких уровнях активности воспалительных цитокинов . В отличие от периваскулярных клеток, но подобно резидентной микроглии, юкставаскулярная микроглия не демонстрирует быстрого обновления или замены миелоидными клетками-предшественниками на регулярной основе. [7]

Функции

Активация микроглии посредством пуринергической передачи сигналов

Клетки микроглии выполняют множество различных задач в ЦНС, в основном связанных как с иммунным ответом, так и с поддержанием гомеостаза. Ниже приведены некоторые из основных известных функций, выполняемых этими клетками. [ нужна цитата ]

Уборка мусора

Помимо того, что каждая клетка микроглии очень чувствительна к небольшим изменениям в окружающей среде, она также регулярно физически обследует свою область. Это действие осуществляется в состояниях амебоида и покоя. Если при движении через установленную область микроглиальная клетка обнаруживает какой-либо инородный материал, поврежденные клетки, апоптотические клетки, нейрофибриллярные клубки , фрагменты ДНК или бляшки , она активирует и фагоцитирует материал или клетку. Таким образом, микроглиальные клетки также действуют как «домработницы», убирая случайный клеточный мусор. [16] Во время развития проводки мозга микроглиальные клетки играют большую роль, регулируя количество нейральных клеток-предшественников и удаляя апоптотические нейроны. Есть также доказательства того, что микроглия может совершенствовать синаптические схемы, поглощая и устраняя синапсы. [26] После развития большинство мертвых или апоптотических клеток обнаруживается в коре головного мозга и подкорковом белом веществе . Это может объяснить, почему большинство амебоидных клеток микроглии обнаруживается в «фонтанах микроглии» в коре головного мозга. [22]

Фагоцитоз

Основная роль микроглии — фагоцитоз — заключается в поглощении различных материалов. Поглощенные материалы обычно состоят из клеточного мусора, липидов и апоптотических клеток в невоспаленном состоянии, а также вторгшихся вирусов , бактерий или других инородных материалов в воспаленном состоянии. Как только микроглиальная клетка «наполняется», она прекращает фагоцитарную активность и превращается в относительно нереактивную гиттерную клетку . [27]

Внеклеточная передача сигналов

Большая часть роли микроглиальных клеток в головном мозге заключается в поддержании гомеостаза в неинфицированных областях и стимулировании воспаления в инфицированных или поврежденных тканях. Микроглия достигает этого посредством чрезвычайно сложной серии внеклеточных сигнальных молекул, которые позволяют ей взаимодействовать с другой микроглией, астроцитами , нервами , Т-клетками и миелоидными клетками-предшественниками . Как упоминалось выше, цитокин IFN-γ можно использовать для активации клеток микроглии. Кроме того, после активации IFN-γ микроглия также высвобождает больше IFN-γ во внеклеточное пространство. Это активирует больше микроглии и запускает каскад активации, индуцированный цитокинами, быстро активируя всю близлежащую микроглию. Продуцируемый микроглией TNF-α вызывает апоптоз нервной ткани и усиливает воспаление. IL-8 способствует росту и дифференцировке B-клеток , что позволяет ему помогать микроглии в борьбе с инфекцией. Другой цитокин, IL-1 , ингибирует цитокины IL-10 и TGF-β , которые подавляют презентацию антигена и передачу провоспалительных сигналов. Дополнительные дендритные клетки и Т-клетки рекрутируются к месту повреждения посредством микроглиальной продукции хемотаксических молекул , таких как MDC , IL-8 и MIP-3β . Наконец, PGE 2 и другие простаноиды предотвращают хроническое воспаление , ингибируя провоспалительную реакцию микроглии и подавляя реакцию Th1 (Т-хелперных клеток). [16]

Презентация антигена

Как упоминалось выше, резидентная неактивированная микроглия действует как плохая антигенпрезентирующая клетка из-за отсутствия у нее белков MHC класса I/II. После активации они быстро экспрессируют белки MHC класса I/II и быстро становятся эффективными презентаторами антигена. В некоторых случаях микроглия также может быть активирована IFN-γ для презентации антигенов , но не функционирует так эффективно, как если бы она подверглась поглощению белков MHC класса I/II. Во время воспаления Т - клетки преодолевают гематоэнцефалический барьер благодаря специализированным поверхностным маркерам, а затем напрямую связываются с микроглией, чтобы получить антигены . После того, как им были представлены антигены, Т-клетки продолжают выполнять различные функции, включая провоспалительную рекрутацию, формирование иммунопамяти, секрецию цитотоксических материалов и прямые атаки на плазматические мембраны чужеродных клеток. [7] [16]

Цитотоксичность

Помимо способности уничтожать инфекционные организмы посредством межклеточного контакта посредством фагоцитоза , микроглия также может выделять различные цитотоксические вещества. [28] Микроглия в культуре выделяет большое количество перекиси водорода и оксида азота в процессе, известном как « респираторный взрыв ». Оба этих химических вещества могут напрямую повредить клетки и привести к гибели нейронов. Протеазы , секретируемые микроглией, катаболизируют специфические белки, вызывая прямое повреждение клеток, тогда как цитокины , такие как IL-1, способствуют демиелинизации аксонов нейронов. Наконец, микроглия может повреждать нейроны посредством процессов, опосредованных рецептором NMDA , секретируя глутамат , аспартат и хинолиновую кислоту . Цитотоксическая секреция направлена ​​на уничтожение инфицированных нейронов, вирусов и бактерий, но также может вызвать большое количество побочных нейронных повреждений. В результате хроническая воспалительная реакция может привести к крупномасштабному повреждению нервов, поскольку микроглия разрушает мозг, пытаясь уничтожить вторгшуюся инфекцию. [7] Эдаравон , поглотитель радикалов, предотвращает окислительную нейротоксичность, вызванную активированной микроглией. [29]

Синаптическое зачистка

Явление, впервые замеченное при поражениях позвоночника Блинзингером и Крейцбергом в 1968 году, заключается в том, что послевоспалительная микроглия удаляет ветви нервов вблизи поврежденных тканей. Это способствует возобновлению роста и переназначению поврежденных нейронных цепей . [7] Также было показано, что микроглия участвует в процессе обрезки синапсов во время развития мозга. [30]

Продвижение ремонта

После воспаления микроглия проходит несколько этапов, способствующих возобновлению роста нервной ткани. К ним относятся зачистка синапсов, секреция противовоспалительных цитокинов , рекрутирование нейронов и астроцитов в поврежденную область и образование желтых клеток . Без роста и переназначения микроглиальных клеток в резидентных областях ЦНС они были бы значительно медленнее и практически невозможны во многих сосудистых системах, окружающих мозг и глаза. [7] [24] Недавние исследования подтвердили, что процессы микроглии постоянно контролируют функции нейронов через специализированные соматические соединения и определяют «благополучие» нервных клеток. Посредством этого пути межклеточной коммуникации микроглия способна оказывать сильное нейропротекторное действие, внося значительный вклад в восстановление после травмы головного мозга. [10] Также было показано, что микроглия способствует правильному развитию мозга за счет контакта с незрелыми, развивающимися нейронами. [31]

Разработка

Происхождение и появление микроглии в ЦНС.

Долгое время считалось, что клетки микроглии дифференцируются в костном мозге из гемопоэтических стволовых клеток — предшественников всех клеток крови. Однако недавние исследования показывают, что микроглия зарождается в желточном мешке в течение очень ограниченного эмбрионального периода и заселяет паренхиму мозга, руководствуясь точно организованным молекулярным процессом. [4] Клетки-предшественники желточного мешка требуют активации рецептора колониестимулирующего фактора 1 (CSF1R) для миграции в мозг и дифференцировки в микроглию. [32] Кроме того, наибольший вклад в репопуляцию микроглии основан на ее локальном самообновлении, как в устойчивом состоянии, так и при заболевании, в то время как циркулирующие моноциты также могут способствовать в меньшей степени, особенно при заболевании. [4] [33]

Моноциты также могут дифференцироваться в миелоидные дендритные клетки и макрофаги периферических систем. Как и макрофаги в остальном организме, микроглия использует фагоцитарные и цитотоксические механизмы для уничтожения чужеродных материалов. Микроглия и макрофаги способствуют иммунному ответу, действуя как антигенпредставляющие клетки , а также стимулируя воспаление и гомеостатические механизмы внутри организма, секретируя цитокины и другие сигнальные молекулы. [34]

В своей форме с пониженной регуляцией микроглия лишена белков MHC класса I / MHC класса II , цитокинов IFN-γ , антигенов CD45 и многих других поверхностных рецепторов, необходимых для выполнения антигенпрезентирующей, фагоцитарной и цитотоксической функций, которые отличают нормальные макрофаги. Микроглия также отличается от макрофагов тем, что они гораздо более жестко регулируются в пространстве и во времени, чтобы поддерживать точный иммунный ответ. [16]

Еще одним отличием микроглии от других клеток, которые дифференцируются из миелоидных клеток-предшественников, является скорость обновления. Макрофаги и дендритные клетки постоянно изнашиваются и заменяются миелоидными клетками-предшественниками , которые дифференцируются в необходимый тип. Из-за гематоэнцефалического барьера организму будет довольно сложно постоянно заменять микроглию. Таким образом, вместо того, чтобы постоянно заменяться миелоидными клетками-предшественниками , микроглия сохраняет свой статус-кво в состоянии покоя, а затем, когда они активируются, они быстро пролиферируют, чтобы поддерживать свою численность. Однако исследования костной химеры показали, что в случаях тяжелой инфекции гематоэнцефалический барьер ослабевает, и микроглия заменяется гематогенными клетками костномозгового происхождения, а именно миелоидными клетками-предшественниками и макрофагами. Как только инфекция уменьшается, связь между периферической и центральной системами восстанавливается, и в период восстановления и возобновления роста присутствует только микроглия. [35]

Старение

Во время травмы микроглия подвергается всплеску митотической активности; за этой пролиферацией следует апоптоз , приводящий к уменьшению количества клеток до исходного уровня. [36] Активация микроглии создает нагрузку на анаболические и катаболические механизмы клеток, в результате чего активированная микроглия погибает раньше, чем неактивированные клетки. [36] Чтобы компенсировать потерю микроглии с течением времени, микроглия подвергается митозу, а клетки-предшественники, полученные из костного мозга , мигрируют в мозг через мозговые оболочки и сосуды. [36]

Накопление незначительных повреждений нейронов, возникающее при нормальном старении, может трансформировать микроглию в увеличенные и активированные клетки. [37] Это хроническое возрастное увеличение активации микроглии и экспрессии IL-1 может способствовать увеличению риска болезни Альцгеймера с возрастом, способствуя образованию нейритных бляшек у восприимчивых пациентов. [37] Повреждение ДНК может способствовать возрастной активации микроглии. Другим фактором может быть накопление конечных продуктов гликирования , которые накапливаются с возрастом. [37] Эти белки сильно устойчивы к протеолитическим процессам и способствуют сшивке белков . [37]

Исследования обнаружили дистрофию (дефектное развитие) микроглии человека. «Эти клетки характеризуются аномалиями цитоплазматической структуры, такими как деразмифицированные, атрофические, фрагментированные или необычно извилистые отростки, часто имеющие сфероидальные или луковицеобразные отеки». [36] Частота дистрофической микроглии увеличивается с возрастом. [36] В исследованиях прионной болезни , шизофрении и болезни Альцгеймера сообщалось о дегенерации и смерти микроглии , что указывает на то, что разрушение микроглии может быть связано с нейродегенеративными заболеваниями. [36] Сложностью этой теории является тот факт, что трудно отличить «активированную» и «дистрофическую» микроглию в человеческом мозге. [36]

На мышах было показано, что блокада CD22 восстанавливает гомеостатический микроглиальный фагоцитоз в стареющем мозге. [38]

изображение микроглии

Клиническое значение

Пошаговое руководство по анализу фенотипов микроглии

Микроглия — это первичные иммунные клетки центральной нервной системы, подобные периферическим макрофагам. Они реагируют на патогены и травмы, изменяя морфологию и мигрируя к месту инфекции/травмы, где уничтожают патогены и удаляют поврежденные клетки. В рамках своей реакции они секретируют цитокины, хемокины, простагландины и активные формы кислорода, которые помогают направлять иммунный ответ. Кроме того, они играют важную роль в разрешении воспалительной реакции за счет выработки противовоспалительных цитокинов. Микроглия также широко изучалась на предмет ее вредной роли в нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера , болезнь Паркинсона , рассеянный склероз , а также сердечных заболеваниях, глаукоме , вирусных и бактериальных инфекциях. Появляется все больше доказательств того, что иммунная дисрегуляция способствует патофизиологии обсессивно-компульсивного расстройства (ОКР) , синдрома Туретта и детских аутоиммунных нейропсихиатрических расстройств, связанных со стрептококковыми инфекциями (PANDAS) . [39]

Поскольку микроглия быстро реагирует даже на незначительные изменения в гомеостазе центральной нервной системы, ее можно рассматривать как сенсоры неврологических дисфункций или расстройств. [40] При патологиях головного мозга фенотип микроглии, безусловно, изменяется. [40] Таким образом, анализ микроглии может быть чувствительным инструментом для диагностики и характеристики нарушений центральной нервной системы в любом образце ткани. [40] В частности, следует оценить плотность микроглиальных клеток, форму клеток, характер распределения, различные фенотипы микроглии и взаимодействие с другими типами клеток. [40]

Чувственная генетика

Микроглиальная сенсома — относительно новая биологическая концепция, которая, по-видимому, играет большую роль в развитии нервной системы и нейродегенерации . Сенсома относится к уникальной группе белковых транскриптов , используемых для восприятия лигандов и микробов . Другими словами, сенсома представляет собой гены, необходимые для белков, используемых для восприятия молекул внутри организма. Сенсому можно анализировать с помощью различных методов, включая qPCR , секвенирование РНК , микрочиповый анализ и прямое секвенирование РНК. Гены, включенные в сенсорный код рецепторов и трансмембранных белков плазматической мембраны , более высоко экспрессируются в микроглии по сравнению с нейронами. Он не включает секретируемые белки или трансмембранные белки, специфичные для мембраносвязанных органелл, таких как ядро , митохондрии и эндоплазматическая сеть . [41] Множество идентифицированных сенсорных генов кодируют рецепторы распознавания образов, однако существует большое разнообразие включенных генов. Микроглия имеет тот же смысл, что и другие макрофаги, однако они содержат 22 уникальных гена, 16 из которых используются для взаимодействия с эндогенными лигандами. Эти различия создают уникальный микроглиальный биомаркер, который включает более 40 генов, включая P2ry12 и HEXB . DAP12 ( TYROBP ), по-видимому, играет важную роль во взаимодействии чувствительных белков, действуя как сигнальный адаптер и регуляторный белок. [41]

Регуляция генов внутри чувств должна иметь возможность меняться, чтобы реагировать на потенциальный вред. Микроглия может взять на себя роль нейропротекции или нейротоксичности , чтобы противостоять этим опасностям. [42] По этим причинам предполагается, что сенсом может играть роль в нейродегенерации. Сенсомные гены, активация которых повышается с возрастом, в основном участвуют в распознавании инфекционных микробных лигандов, тогда как гены, активность которых снижается, в основном участвуют в распознавании эндогенных лигандов. [41] Этот анализ предполагает глиальную специфическую регуляцию, способствующую нейропротекции при естественной нейродегенерации. Это контрастирует со сдвигом в сторону нейротоксичности, наблюдаемым при нейродегенеративных заболеваниях.

Сенсомы также могут играть роль в развитии нервной системы. Инфекция головного мозга в раннем возрасте приводит к тому, что микроглия становится сверхчувствительной к более поздним иммунным раздражителям. При воздействии инфекции происходит активация чувствительных генов, участвующих в нейровоспалении, и подавление генов, участвующих в нейропластичности. [43] Однако способность сенсомы изменять развитие нервной системы может помочь в борьбе с болезнями. Удаление CX3CL1 , высокоэкспрессированного чувствительного гена, в моделях синдрома Ретта на грызунах привело к улучшению здоровья и увеличению продолжительности жизни. [44] Снижение уровня регуляции Cx 3 cr1 у людей без синдрома Ретта связано с симптомами, сходными с шизофренией . [45] Это говорит о том, что сенсом не только играет роль в различных нарушениях развития, но также требует жесткой регуляции для поддержания безболезненного состояния.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Ginhoux F, Lim S, Hoeffel G, Low D, Huber T (2013). «Происхождение и дифференциация микроглии». Границы клеточной нейронауки . 7 : 45. дои : 10.3389/fncel.2013.00045 . ПМЦ  3627983 . ПМИД  23616747.
  2. ^ Дос Сантос С.Е., Медейрос М., Порфирио Дж., Таварес В., Пессоа Л., Гринберг Л. и др. (июнь 2020 г.). «Сходная плотность клеток микроглии в структурах мозга и у видов млекопитающих: последствия для функции ткани мозга». Журнал неврологии . 40 (24): 4622–4643. doi : 10.1523/JNEUROSCI.2339-19.2020. ПМЦ 7294795 . ПМИД  32253358. 
  3. ^ Филиано А.Дж., Гадани С.П., Кипнис Дж. (август 2015 г.). «Взаимодействие врожденного и адаптивного иммунитета в развитии и функционировании мозга». Исследования мозга . 1617 : 18–27. doi :10.1016/j.brainres.2014.07.050. ПМЦ 4320678 . ПМИД  25110235. 
  4. ^ abc Дермицакис I, Манту М.Е., Медицкоу С., Трембле М.Э., Петратос С., Зупи Л. и др. (март 2023 г.). «Происхождение и появление микроглии в ЦНС - интересная (привет) история эксцентрической клетки». Актуальные проблемы молекулярной биологии . 45 (3): 2609–2628. дои : 10.3390/cimb45030171 . ПМЦ 10047736 . ПМИД  36975541. 
  5. ^ Кройцберг GW (март 1995 г.). «Микроглия – первая линия защиты при патологиях головного мозга». Арцнаймиттель-Форшунг . 45 (3А): 357–360. ПМИД  7763326.
  6. ^ Бушонг Э.А., Мартон М.Э., Джонс Ю.З., Эллисман М.Х. (январь 2002 г.). «Протоплазматические астроциты в лучистом слое CA1 занимают отдельные анатомические домены». Журнал неврологии . 22 (1): 183–192. doi : 10.1523/JNEUROSCI.22-01-00183.2002 . ПМЦ 6757596 . ПМИД  11756501. 
  7. ^ abcdefghijkl Герман Дж., Мацумото Ю., Кройцберг Г.В. (март 1995 г.). «Микроглия: внутренняя иммунноэффекторная клетка головного мозга». Исследования мозга. Обзоры исследований мозга . 20 (3): 269–287. дои : 10.1016/0165-0173(94)00015-H. PMID  7550361. S2CID  22708728.
  8. ^ Диссинг-Олесен Л., Лэдеби Р., Нильсен Х.Х., Тофт-Хансен Х., Далмау И., Финсен Б. (октябрь 2007 г.). «Пролиферация микроглии и образование кластеров микроглии, вызванная повреждением аксонов, у мышей». Нейронаука . 149 (1): 112–122. doi :10.1016/j.neuroscience.2007.06.037. PMID  17870248. S2CID  36995129.
  9. ^ Кирдорф и Принц, J Clin Invest. 2017;127(9): 3201–3209. https://doi.org/10.1172/JCI90602.
  10. ^ аб Череп С, Посфаи Б, Ленарт Н, Фекете Р, Ласло ЗИ, Леле З и др. (январь 2020 г.). «Микроглия контролирует и защищает функции нейронов через специализированные соматические пуринергические соединения». Наука . 367 (6477): 528–537. Бибкод : 2020Sci...367..528C. doi : 10.1126/science.aax6752. PMID  31831638. S2CID  209343260.
  11. ^ Бабеш В.М. (1892). «Некоторые характеристики гистологических поражений бешенства». Анналы Института Пастера (на французском языке). 6 : 209–23.
  12. ^ Сьерра А, де Кастро Ф, Дель Рио-Ортега Х, Рафаэль Иглесиас-Росас Х, Гарроса М, Кеттенманн Х (ноябрь 2016 г.). «Большой взрыв» для современной глиальной биологии: перевод и комментарии к серии статей Пио дель Рио-Хортеги 1919 года по микроглии». Глия (опубликовано 16 сентября 2016 г.). 64 (11): 1801–1840. дои : 10.1002/glia.23046. PMID  27634048. S2CID  3712733.
  13. ^ дель Рио Ортега П., Пенфилд В. (1892). «Церебральный рубец: реакция нейроглии и микроглии на раны головного мозга». Бюллетень больницы Джонса Хопкинса . 41 : 278–303.
  14. ^ дель Рио-Ортега Ф (1937). «Микроглия». Цитология и клеточная патология нервной системы : 481–534.
  15. ^ abc Верхрацкий А, Батт А (2013). Глиальная физиология и патофизиология . Чичестер: Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-1118402054.[ нужна страница ]
  16. ^ abcdefg Алоизи Ф (ноябрь 2001 г.). «Иммунная функция микроглии». Глия . 36 (2): 165–179. дои : 10.1002/glia.1106. PMID  11596125. S2CID  25410282.
  17. ^ abc Кристенсен Р.Н., Ха Б.К., Сан Ф., Бреснахан Дж.К., Битти М.С. (июль 2006 г.). «Каинат вызывает быстрое перераспределение актинового цитоскелета в амебоидной микроглии». Журнал нейробиологических исследований . 84 (1): 170–181. дои : 10.1002/мл.20865. PMID  16625662. S2CID  34491558.
  18. ^ Дэвис Э.Дж., Фостер Т.Д., Томас В.Е. (1994). «Клеточные формы и функции микроглии головного мозга». Бюллетень исследований мозга . 34 (1): 73–78. дои : 10.1016/0361-9230(94)90189-9. PMID  8193937. S2CID  22596219.
  19. ^ Эгген Б.Дж., Радж Д., Ханиш Великобритания, Боддеке Х.В. (сентябрь 2013 г.). «Микроглиальный фенотип и адаптация». Журнал нейроиммунной фармакологии . 8 (4): 807–823. дои : 10.1007/s11481-013-9490-4. PMID  23881706. S2CID  15283939.
  20. ^ Лан X, Хан X, Ли Q, Ян QW, Ван J (июль 2017 г.). «Модуляторы активации и поляризации микроглии после внутримозгового кровоизлияния». Обзоры природы. Неврология . 13 (7): 420–433. дои : 10.1038/nrneurol.2017.69. ПМЦ 5575938 . ПМИД  28524175. 
  21. ^ Елинек Х.Ф., Карпериен А., Боссомайер Т., Бьюкен А. (1975). «Дифференциация степеней активации микроглии с помощью фрактального анализа» (PDF) . Комплексность Интернэшнл . 12 (18): 1713–7. Архивировано из оригинала (PDF) 17 декабря 2008 г.
  22. ^ аб Феррер I, Бернет Э, Сориано Э, дель Рио Т, ​​Фонсека М (1990). «Естественная гибель клеток в коре головного мозга крысы и удаление мертвых клеток переходными фагоцитами». Нейронаука . 39 (2): 451–458. дои : 10.1016/0306-4522(90)90281-8. PMID  2087266. S2CID  23457378.
  23. ^ Сайгин Д., Табиб Т., Биттар Х.Э., Валензи Э., Сембрат Дж., Чан С.Ю. и др. (2006). «Эпидемиология, клинические признаки и распространение поражений головного мозга у крупного рогатого скота, пораженных менингоэнцефалитом, вызванным вирусом бычьего герпеса-5». Легочное кровообращение (на португальском языке). 10 (1): 123–32. дои : 10.1590/S0100-736X2006000200010 . ПМК 7052475 . ПМИД  32166015. 
  24. ^ ab Риттер М.Р., Банин Э., Морено С.К., Агилар Э., Доррелл М.И., Фридлендер М. (декабрь 2006 г.). «Миелоидные предшественники дифференцируются в микроглию и способствуют восстановлению сосудов на модели ишемической ретинопатии». Журнал клинических исследований . 116 (12): 3266–3276. дои : 10.1172/JCI29683. ПМЦ 1636693 . ПМИД  17111048. 
  25. ^ Моррис Г.П., Фостер К.Г., Кортни Дж.М., Коллинз Дж.М., Кэшион Дж.М., Браун Л.С. и др. (август 2023 г.). «Микроглия напрямую связана с перицитами центральной нервной системы». Глия . 71 (8): 1847–1869. дои : 10.1002/glia.24371 . ПМИД  36994950.
  26. ^ Чунг В.С., Уэльс, Калифорния, Баррес Б.А. , Стивенс Б. (ноябрь 2015 г.). «Вызывает ли глия синаптические и когнитивные нарушения при заболеваниях?». Природная неврология . 18 (11): 1539–1545. дои : 10.1038/nn.4142. ПМЦ 4739631 . ПМИД  26505565. 
  27. ^ Галлоуэй Д.А., Филлипс А.Е., Оуэн Д.Р., Мур К.С. (2019). «Фагоцитоз в мозге: гомеостаз и болезни». Границы в иммунологии . 10 :790. дои : 10.3389/fimmu.2019.00790 . ПМК 6477030 . ПМИД  31040847. 
  28. ^ Вольф А., Херб М., Шрамм М., Лангманн Т. (июнь 2020 г.). «Ось TSPO-NOX1 контролирует запускаемый фагоцитами патологический ангиогенез в глазах». Природные коммуникации . 11 (1): 2709. Бибкод : 2020NatCo..11.2709W. дои : 10.1038/s41467-020-16400-8 . ПМК 7264151 . ПМИД  32483169. 
  29. ^ Банно М., Мизуно Т., Като Х., Чжан Г., Каванокучи Дж., Ван Дж. и др. (февраль 2005 г.). «Поглотитель радикалов эдаравон предотвращает окислительную нейротоксичность, вызванную пероксинитритом и активированной микроглией». Нейрофармакология . 48 (2): 283–290. doi :10.1016/j.neuropharm.2004.10.002. PMID  15695167. S2CID  25545853.
  30. ^ Сотерос Б.М., Sia GM (ноябрь 2021 г.). «Комплемент и зависимое от микроглии устранение синапсов в развитии мозга». ПРОВОДА Механизмы заболеваний . 14 (3): e1545. дои : 10.1002/wsbm.1545. ПМК 9066608 . ПМИД  34738335. 
  31. ^ Череп С., Шварц А.Д., Посфаи Б., Ласло З.И., Келлермайер А., Корней З. и др. (сентябрь 2022 г.). «Микроглиальный контроль развития нейронов через соматические пуринергические соединения». Отчеты по ячейкам . 40 (12): 111369. doi :10.1016/j.celrep.2022.111369. ПМЦ 9513806 . PMID  36130488. S2CID  252416407. 
  32. ^ Стэнли Э.Р., Читу V (июнь 2014 г.). «Передача сигналов рецептора CSF-1 в миелоидных клетках». Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 6 (6): а021857. doi : 10.1101/cshperspect.a021857. ПМК 4031967 . ПМИД  24890514. 
  33. ↑ Ginhoux F, Prinz M (июль 2015 г.). «Происхождение микроглии: современные концепции и прошлые споры». Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 7 (8): а020537. doi : 10.1101/cshperspect.a020537. ПМЦ 4526747 . ПМИД  26134003. 
  34. ^ Чжу Х, Ван З, Ю Дж, Ян Икс, Хэ Ф, Лю З и др. (июль 2019 г.). «Роль и механизмы цитокинов при вторичном повреждении головного мозга после внутримозгового кровоизлияния». Прогресс нейробиологии . 178 : 101610. doi :10.1016/j.pneurobio.2019.03.003. PMID  30923023. S2CID  85495400.
  35. ^ Германн Дж (1996). «Микроглия: сенсор угроз в нервной системе?». Исследования в области вирусологии . 147 (2–3): 79–88. дои : 10.1016/0923-2516(96)80220-2. ПМИД  8901425.
  36. ^ abcdefg Streit WJ (сентябрь 2006 г.). «Старение микроглии: есть ли у иммунной системы мозга срок годности?». Тенденции в нейронауках . 29 (9): 506–510. doi :10.1016/j.tins.2006.07.001. PMID  16859761. S2CID  8874596.
  37. ^ abcd Mrak RE, Griffin WS (март 2005 г.). «Глия и их цитокины при прогрессировании нейродегенерации». Нейробиология старения . 26 (3): 349–354. doi : 10.1016/j.neurobiolaging.2004.05.010. PMID  15639313. S2CID  33152515.
  38. ^ Pluvinage JV, Хейни М.С., Смит Б.А., Сан Дж., Ирам Т., Бонанно Л. и др. (апрель 2019 г.). «Блокада CD22 восстанавливает гомеостатический микроглиальный фагоцитоз в стареющем мозге». Природа . 568 (7751): 187–192. Бибкод : 2019Natur.568..187P. дои : 10.1038/s41586-019-1088-4. ПМК 6574119 . ПМИД  30944478. 
  39. ^ Фрик Л., Питтенджер С (2016). «Микроглиальная дисрегуляция при ОКР, синдроме Туретта и PANDAS». Журнал иммунологических исследований . 2016 : 8606057. doi : 10.1155/2016/8606057 . ПМК 5174185 . ПМИД  28053994. 
  40. ^ abcd Швабенланд М., Брюк В., Приллер Дж., Стадельманн С., Лассманн Х., Принц М. (декабрь 2021 г.). «Анализ фенотипов микроглии при невропатологиях: практическое руководство». Acta Neuropathologica (опубликовано в октябре 2021 г.). 142 (6): 923–936. дои : 10.1007/s00401-021-02370-8. ПМЦ 8498770 . ПМИД  34623511.   В эту статью включен текст, доступный по лицензии CC BY 4.0.
  41. ^ abc Хикман С.Э., Кингери Н.Д., Осуми Т.К., Боровски М.Л., Ван Л.К., Минс Т.К., Эль Хури Дж. (декабрь 2013 г.). «Микроглиальная чувствительность, выявленная с помощью прямого секвенирования РНК». Природная неврология . 16 (12): 1896–1905. дои : 10.1038/nn.3554. ПМЦ 3840123 . ПМИД  24162652. 
  42. ^ Блок, М.Л., Зекка, Л. и Хонг, Дж.С. Нейротоксичность, опосредованная микроглией: раскрытие молекулярных механизмов. Нат. Преподобный Нейроски. 8, 57–69 (2007).
  43. ^ Джи П., Шахчнайдер К.М., Шук Л.Б., Уокер Ф.Р., Джонсон Р.В. (май 2016 г.). «Периферическая вирусная инфекция индуцирует чувствительные гены микроглии и усиливает активность микроглиальных клеток в гиппокампе новорожденных поросят». Мозг, поведение и иммунитет . 54 : 243–251. дои : 10.1016/j.bbi.2016.02.010. ПМЦ 4828316 . ПМИД  26872419. 
  44. ^ Хориучи М., Смит Л., Маэдзава И., Джин Л.В. (февраль 2017 г.). «Абляция CX3CR1 улучшает двигательные и дыхательные дисфункции и улучшает выживаемость мышиной модели синдрома Ретта». Мозг, поведение и иммунитет . 60 : 106–116. дои : 10.1016/j.bbi.2016.02.014. ПМК 5531048 . ПМИД  26883520. 
  45. ^ Бергон А., Бельзо Р., Конт М., Пеллетье Ф., Эрве М., Гардинер Э.Дж. и др. (октябрь 2015 г.). «CX3CR1 нарушается в крови и мозге пациентов с шизофренией» (PDF) . Исследования шизофрении . 168 (1–2): 434–443. doi :10.1016/j.schres.2015.08.010. PMID  26285829. S2CID  205073822.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме микроглии .