stringtranslate.com

Микроглия

Микроглия — это тип глиальных клеток, расположенных по всему головному и спинному мозгу центральной нервной системы (ЦНС). [1] Микроглия составляет около 10–15% клеток, обнаруженных в мозге. [2] Как резидентные макрофагальные клетки, они действуют как первая и основная форма активной иммунной защиты в ЦНС. [3] Микроглия возникает в желточном мешке в строго регулируемых молекулярных условиях. [4] Эти клетки (и другие нейроглии, включая астроциты ) распределены в больших неперекрывающихся областях по всей ЦНС. [5] [6] Микроглия является ключевыми клетками в общем поддержании работы 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 фатальных повреждений, микроглия чрезвычайно чувствительна даже к небольшим патологическим изменениям в ЦНС. [8] Эта чувствительность достигается отчасти 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 нейронные функции посредством прямых соматических контактов через свои микроглиальные отростки и оказывает нейропротекторное действие при необходимости. [10] [11]

Головной и спинной мозг, составляющие ЦНС, обычно не имеют прямого доступа к патогенным факторам в кровообращении 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 напрямую вводятся в мозг или пересекают гематоэнцефалический барьер, микроглиальные клетки должны быстро реагировать, чтобы уменьшить воспаление и уничтожить инфекционных агентов, прежде чем они повредят чувствительную нервную ткань. Из-за отсутствия антител от остального тела (немногие антитела достаточно малы, чтобы преодолеть гематоэнцефалический барьер), микроглия должна быть способна распознавать инородные тела, поглощать их и действовать как антиген-презентирующие клетки, активирующие Т-клетки .

История

Возможность просматривать и характеризовать различные нервные клетки, включая микроглию, появилась в 1880 году, когда Франц Ниссль разработал метод окрашивания по Нисслю . Франц Ниссль и Уильям Форд Робертсон впервые описали микроглиальные клетки во время своих гистологических экспериментов. Методы окрашивания клеток в 1880-х годах показали, что микроглия связана с макрофагами . Активация микроглии и образование разветвленных микроглиальных кластеров были впервые отмечены Виктором Бабешем при изучении случая бешенства в 1897 году. Бабеш отметил, что клетки были обнаружены при различных вирусных инфекциях мозга, но не знал, что это были за кластеры микроглии, которые он видел. [12] Испанский ученый Сантьяго Рамон-и-Кахаль определил «третий элемент» (тип клеток) помимо нейронов и астроцитов. [13] Пио дель Рио Хортега , ученик Сантьяго Рамона и Кахаля , впервые назвал клетки «микроглией» около 1920 года. Он продолжил характеризовать микроглиальный ответ на поражения мозга в 1927 году и отметил «фонтаны микроглии», присутствующие в мозолистом теле и других перинатальных областях белого вещества в 1932 году. После многих лет исследований Рио Хортега стал общепризнанно считаться «отцом микроглии». [14] [15] В течение длительного периода времени наши знания о микроглии мало улучшались. 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 антигенов. Это подтвердило постулат Пио дель Рио-Хортеги о том, что микроглиальные клетки функционируют аналогично макрофагам , выполняя фагоцитоз и презентацию антигенов . [ необходима ссылка ]

Формы

Микроглия крысы, выращенная в культуре тканей, показана зеленым цветом, а отростки нервных волокон показаны красным цветом.
Микроглия в молекулярном слое мозжечка крысы показана красным цветом, окрашена антителом к ​​IBA1/AIF1. Глиальные отростки Бергмана показаны зеленым цветом, ДНК — синим.

Микроглиальные клетки чрезвычайно пластичны и претерпевают различные структурные изменения в зависимости от местоположения и потребностей системы. Этот уровень пластичности необходим для выполнения огромного разнообразия функций, которые выполняет микроглия. Способность к трансформации отличает микроглию от макрофагов , которые должны регулярно заменяться, и дает им возможность защищать ЦНС в чрезвычайно короткие сроки, не вызывая иммунологических нарушений. [7] Микроглия принимает определенную форму, или фенотип , в ответ на локальные условия и химические сигналы, которые она обнаружила. [16] Также было показано, что сигнализация АТФ, связанная с повреждением тканей , играет решающую роль в фенотипической трансформации микроглии. [17]

Разветвленный

Эта форма микроглиальных клеток обычно встречается в определенных местах по всему головному и спинному мозгу при отсутствии инородного материала или умирающих клеток. Эта «отдыхающая» форма микроглии состоит из длинных ветвящихся отростков и небольшого клеточного тела. В отличие от амебоидных форм микроглии, клеточное тело разветвленной формы остается на месте, в то время как ее ветви постоянно движутся и исследуют окружающую область. Ветви очень чувствительны к небольшим изменениям в физиологическом состоянии и требуют очень специфических условий культивирования для наблюдения in vitro . [16]

В отличие от активированной или амебоидной микроглии, разветвленная микроглия не фагоцитирует клетки и секретирует меньше иммуномолекул (включая белки MHC класса I / II ). Микроглия в этом состоянии способна искать и идентифицировать иммунные угрозы, сохраняя гомеостаз в ЦНС. [18] [19] [20] Хотя это считается состоянием покоя, микроглия в этой форме по-прежнему чрезвычайно активна в химическом исследовании окружающей среды. Разветвленная микроглия может трансформироваться в активированную форму в любое время в ответ на травму или угрозу. [16]

Реактивный (Активированный)

Хотя исторически часто используемый термин «активированная» микроглия следует заменить на «реактивная» микроглия. [21] Действительно, по-видимому, покоящаяся микроглия не лишена активных функций, а термин «активация» вводит в заблуждение, поскольку он имеет тенденцию указывать на поляризацию реактивности клеток по принципу «все или ничего». Маркер Iba1 , который активируется в реактивной микроглии, часто используется для визуализации этих клеток. [22]

Нефагоцитарный

Это состояние на самом деле является частью ступенчатого ответа, поскольку микроглия переходит из своей разветвленной формы в свою полностью активную фагоцитарную форму. Микроглия может быть активирована различными факторами, включая: провоспалительные цитокины , факторы некроза клеток , липополисахарид и изменения внеклеточного калия (свидетельствующие о разорванных клетках). 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 молекул рекрутинга и секрецию провоспалительных сигнальных молекул (что приводит к каскаду провоспалительных сигналов). Активированная нефагоцитарная микроглия обычно выглядит как «кустистая», «палочковидная» или небольшие амебоиды в зависимости от того, насколько далеко они находятся по континууму разветвленной до полной фагоцитарной трансформации. Кроме того, микроглия также претерпевает быструю пролиферацию, чтобы увеличить свое количество. С строго морфологической точки зрения, изменение формы микроглии вдоль континуума связано с изменением морфологической сложности и может быть количественно оценено с помощью методов фрактального анализа, которые оказались чувствительными даже к тонким, визуально необнаружимым изменениям, связанным с различной морфологией при различных патологических состояниях. [7] [18] [19] [23]

Фагоцитарный

Активированная фагоцитарная микроглия является максимально иммуночувствительной формой микроглии. Эти клетки обычно принимают большую амебоидную форму, хотя наблюдаются некоторые отклонения. Помимо наличия антигенпрезентирующей, цитотоксической и опосредующей воспаление сигнализации активированной нефагоцитарной микроглии, они также способны фагоцитировать инородные материалы и отображать полученные иммуномолекулы для активации Т-клеток . Фагоцитарные микроглии перемещаются к месту повреждения, поглощают повреждающий материал и выделяют провоспалительные факторы, чтобы способствовать большему количеству клеток пролиферировать и делать то же самое. Активированная фагоцитарная микроглия также взаимодействует с астроцитами и нервными клетками, чтобы бороться с любой инфекцией или воспалением как можно быстрее с минимальным повреждением здоровых клеток мозга. [7] [18]

Амебоидный

Такая форма позволяет микроглии свободно перемещаться по всей нервной ткани, что позволяет ей выполнять свою роль клетки-мусорщика. Амебоидные микроглии способны фагоцитировать мусор, но не выполняют те же антигенпрезентирующие и воспалительные функции, что и активированная микроглия. Амебоидные микроглии особенно распространены во время развития и перестройки мозга, когда необходимо удалить большое количество внеклеточного мусора и апоптотических клеток . Эта форма микроглиальных клеток встречается в основном в перинатальных областях белого вещества в мозолистом теле, известных как «Фонтаны микроглии». [7] [19] [24]

Гиттер-клетки

Клетки Gitter являются конечным результатом фагоцитоза микроглиальными клетками инфекционного материала или клеточного мусора. В конце концов, после поглощения определенного количества материала, фагоцитарная микроглиальная клетка становится неспособной фагоцитировать какие-либо дальнейшие материалы. Полученная клеточная масса известна как зернистое тельце, названное так из-за своего «зернистого» вида. Рассматривая ткань, окрашенную для выявления клеток Gitter, патологи могут визуализировать зажившие области после инфекции. [25]

Периваскулярный

В отличие от других типов микроглии, упомянутых выше, «периваскулярная» микроглия относится к местоположению клетки, а не к ее форме/функции. Однако периваскулярную микроглию часто путают с периваскулярными макрофагами (ПВМ), [26], которые обнаруживаются заключенными в стенки базальной пластинки , поэтому необходимо проявлять осторожность, чтобы определить, какой из этих двух типов клеток имеют в виду авторы публикаций. ПВМ, в отличие от нормальной микроглии, регулярно заменяются клетками-предшественниками, полученными из костного мозга , и экспрессируют антигены MHC класса II независимо от их окружения. [7]

Юкставаскулярный

«Периваскулярная микроглия» и «юкставаскулярная микроглия» — это разные названия одного и того же типа клеток. Путаница возникла из-за неправильного использования термина периваскулярная микроглия для обозначения периваскулярных макрофагов, [26] которые являются другим типом клеток. Юкставаскулярная микроглия/периваскулярная микроглия обнаруживается в прямом 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 . [27] [28] Как и периваскулярные клетки, они экспрессируют белки MHC класса II даже при низких уровнях активности воспалительных цитокинов . В отличие от периваскулярных клеток, но подобно другой микроглии, юкставаскулярная микроглия не демонстрирует быстрого обновления или замены миелоидными клетками-предшественниками на регулярной основе. [7]

Функции

Активация микроглии посредством пуринергической сигнализации

Микроглиальные клетки 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. [ необходима цитата ]

Уборка мусора

Помимо того, что каждая микроглиальная клетка очень чувствительна к небольшим изменениям в окружающей среде, каждая микроглиальная клетка также регулярно физически осматривает свою территорию. Это действие осуществляется в амебоидном и покое посредством высокоподвижных микроглиальных отростков. [11] Если во время движения через свою заданную область микроглиальная клетка находит какой-либо инородный материал, поврежденные клетки, апоптотические клетки, нейрофибриллярные клубки , фрагменты ДНК или бляшки , она активируется и фагоцитирует материал или клетку. Таким образом, микроглиальные клетки также действуют как «домохозяйки», убирая случайный клеточный мусор. [18] Во время развития проводки мозга микроглиальные клетки играют большую роль, регулируя количество нейронных клеток-предшественников и удаляя апоптотические нейроны. Также есть доказательства того, что микроглия может совершенствовать синаптическую схему, поглощая и устраняя синапсы. [29] После развития большинство мертвых или апоптотических клеток обнаруживаются в коре головного мозга и подкорковом белом веществе . Это может объяснить, почему большинство амебоидных микроглиальных клеток находятся в «фонтанах микроглии» в коре головного мозга. [24]

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 вторгающихся вирусов , бактерий или других инородных материалов в воспаленном состоянии. Как только микроглиальная клетка «наполняется», она прекращает фагоцитарную активность и превращается в относительно нереактивную глицериевую клетку . [30]

Внеклеточная сигнализация

Большая часть роли микроглиальных клеток в мозге заключается в поддержании гомеостаза в неинфицированных областях и содействии воспалению в инфицированных или поврежденных тканях. Микроглия достигает этого посредством чрезвычайно сложной серии внеклеточных сигнальных молекул, которые позволяют ей общаться с другими микроглиями, астроцитами , нервами , Т-клетками и миелоидными клетками-предшественниками . Как упоминалось выше, цитокин IFN-γ может быть использован для активации микроглиальных клеток. Кроме того, после активации IFN-γ микроглия также высвобождает больше IFN-γ во внеклеточное пространство. Это активирует больше микроглии и запускает каскад активации, вызванный цитокинами, быстро активирующий всю близлежащую микроглию. Продуцируемый микроглией TNF-α заставляет нервную ткань подвергаться апоптозу и усиливает воспаление. IL-8 способствует росту и дифференцировке В-клеток , что позволяет ей помогать микроглии в борьбе с инфекцией. Другой цитокин, IL-1 , ингибирует цитокины IL-10 и TGF-β , которые подавляют презентацию антигена и провоспалительную сигнализацию. Дополнительные дендритные клетки и Т-клетки привлекаются 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 микроглиальную провоспалительную реакцию и подавляя реакцию Th1 (T-хелперных клеток). [18]

Презентация антигена

Как упоминалось выше, резидентные неактивированные микроглии действуют как плохие антигенпрезентирующие клетки из-за отсутствия у них белков MHC класса I/II. После активации они быстро экспрессируют белки MHC класса I/II и быстро становятся эффективными антигенпрезентаторами. В некоторых случаях микроглия также может быть активирована IFN-γ для презентации антигенов , но не функционирует так же эффективно, как если бы они подверглись поглощению белков MHC класса I/II. Во время воспаления Т-клетки пересекают гематоэнцефалический барьер благодаря специализированным поверхностным маркерам, а затем напрямую связываются с микроглией для получения антигенов . После того, как им были представлены антигены, Т-клетки продолжают выполнять различные функции, включая провоспалительное рекрутирование, формирование иммунопамяти, секрецию цитотоксических материалов и прямые атаки на плазматические мембраны чужеродных клеток. [7] [18]

Цитотоксичность

Помимо способности уничтожать инфекционные организмы посредством межклеточного контакта посредством фагоцитоза , микроглия также может выделять различные цитотоксические вещества. [31] Микроглия в культуре секретирует большое количество перекиси водорода и оксида азота в процессе, известном как « респираторный взрыв ». Оба этих химиката могут напрямую повреждать клетки и приводить к гибели нейронных клеток. Протеазы, секретируемые микроглией, катаболизируют определенные белки, вызывая прямое повреждение клеток, в то время как цитокины, такие как IL-1, способствуют демиелинизации нейронных аксонов. Наконец, микроглия может повреждать нейроны через процессы, опосредованные рецепторами NMDA, путем секреции глутамата , аспартата и хинолиновой кислоты . Цитотоксическая секреция направлена ​​на уничтожение инфицированных нейронов, вирусов и бактерий, но также может вызывать большое количество сопутствующих нейронных повреждений. В результате хроническая воспалительная реакция может привести к крупномасштабному нейронному повреждению, поскольку микроглия опустошает мозг в попытке уничтожить вторгшуюся инфекцию. [7] Эдаравон , поглотитель радикалов, предотвращает окислительную нейротоксичность, вызванную активированной микроглией. [32]

Синаптическая декомпрессия

В феномене, впервые замеченном при спинальных поражениях Блинцингером и Крейцбергом в 1968 году, поствоспалительная микроглия удаляет ветви нервов вблизи поврежденной ткани. Это помогает стимулировать повторный рост и перераспределение поврежденных нейронных цепей . [7] Также было показано, что микроглия участвует в процессе синаптической обрезки во время развития мозга. [33]

Продвижение ремонта

После воспаления микроглия проходит несколько этапов, чтобы способствовать восстановлению нервной ткани. Они включают в себя синаптическое раздевание, секрецию противовоспалительных цитокинов , привлечение нейронов и астроцитов в поврежденную область и образование клеток Gitter . Без микроглиальных клеток восстановление и перераспределение были бы значительно медленнее в резидентных областях ЦНС и практически невозможны во многих сосудистых системах, окружающих мозг и глаза. [7] [34] Недавние исследования подтвердили, что микроглиальные процессы постоянно контролируют нейронные функции через специализированные соматические соединения и ощущают «благополучие» нервных клеток. Через этот межклеточный коммуникационный путь микроглия способна оказывать надежные нейропротекторные эффекты, внося значительный вклад в восстановление после черепно-мозговой травмы. [10] Также было показано, что микроглия способствует правильному развитию мозга, контактируя с незрелыми, развивающимися нейронами. [35]

Разработка

Происхождение и возникновение микроглии в ЦНС

Долгое время считалось, что микроглиальные клетки дифференцируются в костном мозге из гемопоэтических стволовых клеток , предшественников всех клеток крови. Однако недавние исследования показывают, что микроглия возникает в желточном мешке в течение исключительно ограниченного эмбрионального периода и заселяет паренхиму мозга, направляемую точно организованным молекулярным процессом. [4] Клетки-предшественники желточного мешка требуют активации рецептора колониестимулирующего фактора 1 (CSF1R) для миграции в мозг и дифференциации в микроглию. [36] Кроме того, наибольший вклад в повторное заселение микроглии основан на ее локальном самообновлении, как в устойчивом состоянии, так и при заболевании, в то время как циркулирующие моноциты также могут вносить свой вклад в меньшей степени, особенно при заболевании. [4] [37]

Моноциты также могут дифференцироваться в миелоидные дендритные клетки и макрофаги в периферических системах. Как и макрофаги в остальной части тела, микроглия использует фагоцитарные и цитотоксические механизмы для уничтожения чужеродных материалов. Микроглия и макрофаги вносят вклад в иммунный ответ, выступая в качестве антигенпрезентирующих клеток , а также способствуют воспалению и гомеостатическим механизмам в организме, секретируя цитокины и другие сигнальные молекулы. [38]

В своей подавленной форме микроглия лишена белков MHC класса I / MHC класса II , цитокинов IFN-γ , антигенов CD45 и многих других поверхностных рецепторов, необходимых для действия в антигенпрезентирующих, фагоцитарных и цитотоксических ролях, которые отличают нормальные макрофаги. Микроглия также отличается от макрофагов тем, что она гораздо более жестко регулируется пространственно и временно, чтобы поддерживать точный иммунный ответ. [18]

Еще одно отличие микроглии от других клеток, которые дифференцируются из миелоидных клеток-предшественников, заключается в скорости оборота. Макрофаги и дендритные клетки постоянно расходуются и заменяются миелоидными клетками-предшественниками , которые дифференцируются в нужный тип. Из-за гематоэнцефалического барьера организму было бы довольно сложно постоянно заменять микроглию. Поэтому вместо того, чтобы постоянно заменяться миелоидными клетками-предшественниками , микроглия сохраняет свой статус-кво в состоянии покоя, а затем, когда они активируются, они быстро размножаются, чтобы поддерживать свою численность. Однако исследования костной химеры показали, что в случаях сильной инфекции гематоэнцефалический барьер ослабевает, и микроглия заменяется гематогенными клетками, полученными из костного мозга, а именно миелоидными клетками-предшественниками и макрофагами. Как только инфекция уменьшается, разрыв между периферической и центральной системами восстанавливается, и в период восстановления и повторного роста присутствует только микроглия. [39]

Старение

Микроглия претерпевает всплеск митотической активности во время травмы; за этой пролиферацией следует апоптоз , чтобы уменьшить количество клеток до исходного уровня. [40] Активация микроглии создает нагрузку на анаболические и катаболические механизмы клеток, заставляя активированные микроглии погибать раньше, чем неактивированные клетки. [40] Чтобы компенсировать потерю микроглии с течением времени, микроглия претерпевает митоз, и клетки-предшественники, полученные из костного мозга, мигрируют в мозг через мозговые оболочки и сосудистую сеть. [40]

Накопление незначительного нейронального повреждения, которое происходит во время нормального старения, может трансформировать микроглию в увеличенные и активированные клетки. [41] Эти хронические, связанные с возрастом увеличения активации микроглии и экспрессии IL-1 могут способствовать повышению риска болезни Альцгеймера с возрастом, способствуя образованию нейритных бляшек у восприимчивых пациентов. [41] Повреждение ДНК может способствовать возрастной активации микроглии. Другим фактором может быть накопление конечных продуктов гликирования , которые накапливаются со старением. [41] Эти белки обладают высокой устойчивостью к протеолитическим процессам и способствуют сшиванию белков . [41]

Исследования обнаружили дистрофическую (дефектное развитие) человеческую микроглию. «Эти клетки характеризуются аномалиями в своей цитоплазматической структуре, такими как дерамифицированные, атрофические, фрагментированные или необычно извилистые отростки, часто несущие сфероидальные или луковичные опухоли». [40] Частота дистрофической микроглии увеличивается с возрастом. [40] Микроглиальная дегенерация и смерть были зарегистрированы в исследованиях прионной болезни , шизофрении и болезни Альцгеймера, что указывает на то, что ухудшение микроглии может быть связано с нейродегенеративными заболеваниями. [40] Осложнением этой теории является тот факт, что трудно различить «активированную» и «дистрофическую» микроглию в человеческом мозге. [40]

На мышах было показано, что блокада CD22 восстанавливает гомеостатический микроглиальный фагоцитоз в стареющем мозге. [42]

изображение микроглии

Клиническое значение

Пошаговое руководство по анализу фенотипов микроглии

Микроглия — это первичные иммунные клетки центральной нервной системы, похожие на периферические макрофаги. Они реагируют на патогены и травмы, изменяя морфологию и мигрируя к месту инфекции/травмы, где они уничтожают патогены и удаляют поврежденные клетки. В рамках своего ответа они секретируют цитокины, хемокины, простагландины и активные формы кислорода, которые помогают направлять иммунный ответ. Кроме того, они играют важную роль в разрешении воспалительного ответа посредством выработки противовоспалительных цитокинов. Микроглия также была тщательно изучена на предмет ее вредной роли при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера , болезнь Паркинсона , рассеянный склероз , а также при сердечных заболеваниях, глаукоме , вирусных и бактериальных инфекциях. Накапливаются доказательства того, что нарушение иммунной регуляции способствует патофизиологии обсессивно-компульсивного расстройства (ОКР) , синдрома Туретта и детских аутоиммунных нейропсихиатрических расстройств, связанных со стрептококковыми инфекциями (PANDAS) . [43]

Поскольку микроглии быстро реагируют даже на незначительные изменения в гомеостазе центральной нервной системы, их можно рассматривать как датчики неврологических дисфункций или расстройств. [44] В случае патологий мозга фенотип микроглии, безусловно, изменяется. [44] Поэтому анализ микроглии может быть чувствительным инструментом для диагностики и характеристики расстройств центральной нервной системы в любом образце ткани. [44] В частности, следует оценить плотность микроглиальных клеток, форму клеток, характер распределения, различные микроглиальные фенотипы и взаимодействия с другими типами клеток. [44]

Сенсомная генетика

Микроглиальная сенсома — это относительно новая биологическая концепция, которая, по-видимому, играет большую роль в нейроразвитии и нейродегенерации . Сенсома относится к уникальной группе транскриптов белков, используемых для распознавания лигандов и микробов . Другими словами, сенсома представляет собой гены, необходимые для белков, используемых для распознавания молекул в организме. Сенсому можно анализировать различными методами, включая количественную ПЦР , секвенирование РНК , анализ микрочипов и прямое секвенирование РНК. Гены, включенные в сенсому, кодируют рецепторы и трансмембранные белки на плазматической мембране , которые более высоко экспрессируются в микроглии по сравнению с нейронами. Она не включает секретируемые белки или трансмембранные белки, специфичные для мембраносвязанных органелл, таких как ядро , митохондрии и эндоплазматический ретикулум . [45] Множество идентифицированных генов сенсомы кодируют рецепторы распознавания образов, однако существует большое разнообразие включенных генов. Микроглиальные клетки имеют схожую сенсому с другими макрофагами, 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 белков сенсомы, выступая в качестве сигнального адаптера и регуляторного белка. [45]

Регуляция генов в сенсоме должна иметь возможность изменяться, чтобы реагировать на потенциальный вред. Микроглия может взять на себя роль нейропротекции или нейротоксичности , чтобы противостоять этим опасностям. [46] По этим причинам предполагается, что сенсома может играть роль в нейродегенерации. Гены сенсомы, которые активируются с возрастом, в основном участвуют в распознавании инфекционных микробных лигандов, в то время как те, которые активируются с понижением, в основном участвуют в распознавании эндогенных лигандов. [45] Этот анализ предполагает специфическую для глии регуляцию, благоприятствующую нейропротекции при естественной нейродегенерации. Это контрастирует со сдвигом в сторону нейротоксичности, наблюдаемым при нейродегенеративных заболеваниях.

Сенсома также может играть роль в нейроразвитии. Инфекция мозга в раннем возрасте приводит к микроглии, которая становится гиперчувствительной к более поздним иммунным стимулам. При воздействии инфекции происходит повышение регуляции генов сенсомы, участвующих в нейровоспалении , и снижение регуляции генов, участвующих в нейропластичности. [47] Однако способность сенсомы изменять нейроразвитие может быть способна бороться с болезнями. Удаление CX3CL1 , высокоэкспрессируемого гена сенсомы, в моделях синдрома Ретта на грызунах привело к улучшению здоровья и увеличению продолжительности жизни. [48] Понижение регуляции Cx 3 cr1 у людей без синдрома Ретта связано с симптомами, похожими на шизофрению . [49] Это говорит о том, что сенсома не только играет роль в различных нарушениях развития, но и требует жесткой регуляции для поддержания состояния, свободного от болезней.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Ginhoux F, Lim S, Hoeffel G, Low D, Huber T (2013). «Происхождение и дифференциация микроглии». Frontiers in Cellular Neuroscience . 7 : 45. doi : 10.3389/fncel.2013.00045 . PMC  3627983. PMID  23616747 .
  2. ^ Dos Santos SE, Medeiros M, Porfirio J, Tavares W, Pessôa L, Grinberg L и др. (июнь 2020 г.). «Схожие плотности микроглиальных клеток в структурах мозга и видах млекопитающих: последствия для функции мозговой ткани». The Journal of Neuroscience . 40 (24): 4622–43. doi :10.1523/JNEUROSCI.2339-19.2020. PMC 7294795 . PMID  32253358. 
  3. ^ Filiano AJ, Gadani SP, Kipnis J (август 2015 г.). «Взаимодействие врожденного и адаптивного иммунитета в развитии и функционировании мозга». Brain Research . 1617 : 18–27. doi :10.1016/j.brainres.2014.07.050. PMC 4320678. PMID 25110235  . 
  4. ^ abc Dermitzakis I, Manthou ME, Meditskou S, Tremblay MÈ, Petratos S, Zoupi L, et al. (март 2023 г.). «Происхождение и возникновение микроглии в ЦНС — интересная (история) эксцентричной клетки». Current Issues in Molecular Biology . 45 (3): 2609–28. doi : 10.3390/cimb45030171 . PMC 10047736 . PMID  36975541. 
  5. ^ Кройцберг GW (март 1995 г.). «Микроглия – первая линия защиты при патологиях головного мозга». Арцнаймиттель-Форшунг . 45 (3А): 357–60. ПМИД  7763326.
  6. ^ Bushong EA, Martone ME, Jones YZ, Ellisman MH (январь 2002 г.). «Протоплазматические астроциты в лучистом слое CA1 занимают отдельные анатомические домены». The Journal of Neuroscience . 22 (1): 183–92. doi : 10.1523/JNEUROSCI.22-01-00183.2002 . PMC 6757596 . PMID  11756501. 
  7. ^ abcdefghijkl Gehrmann J, Matsumoto Y, Kreutzberg GW (март 1995). «Микроглия: внутренняя иммуноэффекторная клетка мозга». Исследования мозга. Обзоры исследований мозга . 20 (3): 269–87. doi :10.1016/0165-0173(94)00015-H. PMID  7550361. S2CID  22708728.
  8. ^ Dissing-Olesen L, Ladeby R, Nielsen HH, Toft-Hansen H, Dalmau I, Finsen B (октябрь 2007 г.). «Пролиферация микроглии, вызванная повреждением аксонов, и формирование кластера микроглии у мышей». Neuroscience . 149 (1): 112–22. doi :10.1016/j.neuroscience.2007.06.037. PMID  17870248. S2CID  36995129.
  9. ^ Кирдорф и Принц, J Clin Invest. 2017;127(9): 3201–09. doi :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): 528–37. Бибкод : 2020Sci...367..528C. doi : 10.1126/science.aax6752. PMID  31831638. S2CID  209343260.
  11. ^ ab Nimmerjahn A (январь 2020 г.). «Мониторинг здоровья нейронов». Science . 367 (6477): 510–511. doi :10.1126/science.aba4472. PMC 9291239 . PMID  32001643. 
  12. ^ Бабеш В.М. (1892). «Некоторые характеристики гистологических поражений бешенства». Анналы Института Пастера (на французском языке). 6 : 209–23.
  13. ^ 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 . 64 (11) (опубликовано 16 сентября 2016 г.): 1801–40. дои : 10.1002/glia.23046. PMID  27634048. S2CID  3712733.
  14. ^ дель Рио Хортега П., Пенфилд В. (1892). «Церебральный рубец: реакция нейроглии и микроглии на ранения мозга». Бюллетень больницы Джонса Хопкинса . 41 : 278–303.
  15. ^ дель Рио-Хортега Ф (1937). «Микроглия». Цитология и клеточная патология нервной системы : 481–534.
  16. ^ abc Верхратский А, Батт А (2013). Глиальная физиология и патофизиология . Чичестер: John Wiley & Sons. ISBN 978-1118402054.[ нужна страница ]
  17. ^ Питер, Берки; Чаба, Череп; Жужанна, Кёрньеи (2024). «Микроглия способствует нейронной синхронности, несмотря на эндогенную фенотипическую трансформацию, связанную с АТФ, в острых срезах мозга мышей». Nature Communications . 15 (1): 5402. Bibcode :2024NatCo..15.5402B. doi :10.1038/s41467-024-49773-1. PMC 11208608 . PMID  38926390. 
  18. ^ abcdefg Алоизи Ф. (ноябрь 2001 г.). «Иммунная функция микроглии». Глия . 36 (2): 165–79. doi :10.1002/glia.1106. PMID  11596125. S2CID  25410282.
  19. ^ abc Christensen RN, Ha BK, Sun F, Bresnahan JC, Beattie MS (июль 2006 г.). «Каинат вызывает быстрое перераспределение актинового цитоскелета в амебоидной микроглии». Journal of Neuroscience Research . 84 (1): 170–81. doi :10.1002/jnr.20865. PMID  16625662. S2CID  34491558.
  20. ^ Davis EJ, Foster TD, Thomas WE (1994). «Клеточные формы и функции микроглии мозга». Brain Research Bulletin . 34 (1): 73–78. doi :10.1016/0361-9230(94)90189-9. PMID  8193937. S2CID  22596219.
  21. ^ Eggen BJ, Raj D, Hanisch UK, Boddeke HW (сентябрь 2013 г.). «Микроглиальный фенотип и адаптация». Журнал нейроиммунной фармакологии . 8 (4): 807–23. doi :10.1007/s11481-013-9490-4. PMID  23881706. S2CID  15283939.
  22. ^ Lan X, Han X, Li Q, Yang QW, Wang J (июль 2017 г.). «Модуляторы активации и поляризации микроглии после внутримозгового кровоизлияния». Nature Reviews. Neurology . 13 (7): 420–33. doi :10.1038/nrneurol.2017.69. PMC 5575938. PMID  28524175 . 
  23. ^ Jelinek HF, Karperien A, Bossomaier T, Buchan A (1975). "Дифференциация степеней активации микроглии с помощью фрактального анализа" (PDF) . Complexity International . 12 (18): 1713–17. Архивировано из оригинала (PDF) 2008-12-17.
  24. ^ ab Ferrer I, Bernet E, Soriano E, del Rio T, Fonseca M (1990). «Естественная гибель клеток в коре головного мозга крысы и удаление мертвых клеток транзиторными фагоцитами». Neuroscience . 39 (2): 451–58. doi :10.1016/0306-4522(90)90281-8. PMID  2087266. S2CID  23457378.
  25. ^ 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. 
  26. ^ ab Takashi Koizumi; Danielle Kerkhofs; Toshiki Mizuno; Harry WM Steinbusch; Sebastien Foulquier (4 декабря 2019 г.). «Связанные с сосудами иммунные клетки при цереброваскулярных заболеваниях: от периваскулярных макрофагов до связанной с сосудами микроглии». Front. Neurosci . 13 : 1291. doi : 10.3389/fnins.2019.01291 . PMC 6904330 . PMID  31866808. 
  27. ^ Morris GP, Foster CG, Courtney JM, Collins JM, Cashion JM, Brown LS и др. (август 2023 г.). «Микроглия напрямую ассоциируется с перицитами в центральной нервной системе». Glia . 71 (8): 1847–69. doi : 10.1002/glia.24371 . PMC 10952742 . PMID  36994950. 
  28. ^ «Микроглия контактирует с церебральной сосудистой сетью через щели между концами астроцитов». Журнал мозгового кровотока и метаболизма . doi : 10.1177/0271678X241280775. PMID  39253821.
  29. ^ Chung WS, Welsh CA, Barres BA , Stevens B (ноябрь 2015 г.). «Вызывает ли глия синаптические и когнитивные нарушения при заболеваниях?». Nature Neuroscience . 18 (11): 1539–45. doi :10.1038/nn.4142. PMC 4739631. PMID 26505565  . 
  30. ^ Galloway DA, Phillips AE, Owen DR, Moore CS (2019). «Фагоцитоз в мозге: гомеостаз и болезнь». Frontiers in Immunology . 10 : 790. doi : 10.3389/fimmu.2019.00790 . PMC 6477030. PMID  31040847 . 
  31. ^ Wolf A, Herb M, Schramm M, Langmann T (июнь 2020 г.). «Ось TSPO-NOX1 контролирует патологический ангиогенез, вызванный фагоцитами, в глазу». Nature Communications . 11 (1): 2709. Bibcode :2020NatCo..11.2709W. doi : 10.1038/s41467-020-16400-8 . PMC 7264151 . PMID  32483169. 
  32. ^ Banno M, Mizuno T, Kato H, Zhang G, Kawanokuchi J, Wang J, et al. (Февраль 2005). «Поглотитель радикалов эдаравон предотвращает окислительную нейротоксичность, вызванную пероксинитритом и активированной микроглией». Neuropharmacology . 48 (2): 283–90. doi :10.1016/j.neuropharm.2004.10.002. PMID  15695167. S2CID  25545853.
  33. ^ Soteros BM, Sia GM (ноябрь 2021 г.). «Элиминация синапсов, зависимых от комплемента и микроглии, в развитии мозга». WIREs Mechanisms of Disease . 14 (3): e1545. doi :10.1002/wsbm.1545. PMC 9066608. PMID  34738335. 
  34. ^ Ritter MR, Banin E, Moreno SK, Aguilar E, Dorrell MI, Friedlander M (декабрь 2006 г.). «Миелоидные предшественники дифференцируются в микроглию и способствуют восстановлению сосудов в модели ишемической ретинопатии». Журнал клинических исследований . 116 (12): 3266–76. doi :10.1172/JCI29683. PMC 1636693. PMID  17111048 . 
  35. ^ 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. 
  36. ^ Stanley ER, Chitu V (июнь 2014 г.). «Сигнализация рецептора CSF-1 в миелоидных клетках». Cold Spring Harbor Perspectives in Biology . 6 (6): a021857. doi :10.1101/cshperspect.a021857. PMC 4031967. PMID 24890514  . 
  37. ^ Ginhoux F, Prinz M (июль 2015 г.). «Происхождение микроглии: современные концепции и прошлые противоречия». Cold Spring Harbor Perspectives in Biology . 7 (8): a020537. doi :10.1101/cshperspect.a020537. PMC 4526747. PMID 26134003  . 
  38. ^ Zhu H, Wang Z, Yu J, Yang X, He F, Liu Z и др. (Июль 2019 г.). «Роль и механизмы цитокинов при вторичном повреждении мозга после внутримозгового кровоизлияния». Progress in Neurobiology . 178 : 101610. doi : 10.1016/j.pneurobio.2019.03.003. PMID  30923023. S2CID  85495400.
  39. ^ Gehrmann J (1996). «Микроглия: датчик угроз в нервной системе?». Исследования в области вирусологии . 147 (2–3): 79–88. doi :10.1016/0923-2516(96)80220-2. PMID  8901425.
  40. ^ abcdefg Streit WJ (сентябрь 2006 г.). «Микроглиальное старение: есть ли у иммунной системы мозга срок годности?». Trends in Neurosciences . 29 (9): 506–10. doi :10.1016/j.tins.2006.07.001. PMID  16859761. S2CID  8874596.
  41. ^ abcd Mrak RE, Griffin WS (март 2005 г.). «Глия и ее цитокины в прогрессировании нейродегенерации». Neurobiology of Aging . 26 (3): 349–54. doi :10.1016/j.neurobiolaging.2004.05.010. PMID  15639313. S2CID  33152515.
  42. ^ Pluvinage JV, Haney MS, Smith BA, Sun J, Iram T, Bonanno L и др. (апрель 2019 г.). «Блокада CD22 восстанавливает гомеостатический микроглиальный фагоцитоз в стареющем мозге». Nature . 568 (7751): 187–92. Bibcode :2019Natur.568..187P. doi :10.1038/s41586-019-1088-4. PMC 6574119 . PMID  30944478. 
  43. ^ Фрик Л., Питтенгер К. (2016). «Микроглиальная дисрегуляция при ОКР, синдроме Туретта и PANDAS». Журнал исследований иммунологии . 2016 : 8606057. doi : 10.1155/2016/8606057 . PMC 5174185. PMID  28053994 . 
  44. ^ abcd Schwabenland M, Brück W, Priller J, Stadelmann C, Lassmann H, Prinz M (декабрь 2021 г.). «Анализ микроглиальных фенотипов в невропатологиях: практическое руководство». Acta Neuropathologica . 142 (6) (опубликовано в октябре 2021 г.): 923–36. doi :10.1007/s00401-021-02370-8. PMC 8498770 . PMID  34623511.   В данной статье используется текст, доступный по лицензии CC BY 4.0.
  45. ^ abc Hickman SE, Kingery ND, Ohsumi TK, Borowsky ML, Wang LC, Means TK, El Khoury J (декабрь 2013 г.). «Микроглиальная сенсома, выявленная прямым секвенированием РНК». Nature Neuroscience . 16 (12): 1896–905. doi :10.1038/nn.3554. PMC 3840123 . PMID  24162652. 
  46. ^ Блок, М. Л., Зекка, Л. и Хонг, Дж. С. «Нейротоксичность, опосредованная микроглией: раскрытие молекулярных механизмов». Nat. Rev. Neurosci. 8, 57–69 (2007).
  47. ^ Ji P, Schachtschneider KM, Schook LB, Walker FR, Johnson RW (май 2016 г.). «Периферическая вирусная инфекция индуцировала гены микроглиальных сенсом и усилила активность микроглиальных клеток в гиппокампе новорожденных поросят». Мозг, поведение и иммунитет . 54 : 243–51. doi :10.1016/j.bbi.2016.02.010. PMC 4828316. PMID  26872419 . 
  48. ^ Horiuchi M, Smith L, Maezawa I, Jin LW (февраль 2017 г.). «Аблация CX3CR1 улучшает моторные и респираторные дисфункции и повышает выживаемость мышиной модели синдрома Ретта». Мозг, поведение и иммунитет . 60 : 106–16. doi : 10.1016 /j.bbi.2016.02.014. PMC 5531048. PMID  26883520. 
  49. ^ Bergon A, Belzeaux R, Comte M, Pelletier F, Hervé M, Gardiner EJ, et al. (октябрь 2015 г.). «CX3CR1 дисрегулируется в крови и мозге пациентов с шизофренией» (PDF) . Schizophrenia Research . 168 (1–2): 434–43. doi :10.1016/j.schres.2015.08.010. hdl :1959.4/unsworks_49794. PMID  26285829. S2CID  205073822.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Микроглия .