میتوکندری آستروسیت در آسیب ماده سفید قسمت 1

خلاصه

این بررسی ساختار و عملکرد متنوع آستروسیت ها را برای توصیف تطبیق پذیری انرژی زیستی مورد نیاز آستروسیت هایی که در مکان های مختلف قرار دارند، خلاصه می کند. حوزه بین سلولی میتوکندری آستروسیت نقش آنها را در حمایت و تنظیم جفت آستروسیت-نرون و بقا در برابر ایسکمی مشخص می کند.

رابطه بین جفت عصبی و حافظه همیشه توجه زیادی را به خود جلب کرده است. جفت عصبی به ارتباطات و تعاملات بین نورون ها از طریق سیناپس ها اشاره دارد، در حالی که حافظه توانایی مغز انسان برای ذخیره و یادآوری اطلاعات مربوط به رویدادها یا فعالیت های خاص پس از تجربه آنها است.

تأثیر جفت عصبی بر حافظه عمدتاً در جنبه های زیر منعکس می شود:

اول، جفت شدن عصبی می تواند ذخیره سازی حافظه را تسهیل کند. در طی فرآیندهای مختلف یادگیری یا تجربه، پس از ایجاد ارتباط بین نورون‌ها، این ارتباطات تقویت می‌شود و باعث ارتقای انتقال و ذخیره اطلاعات بین نورون‌ها می‌شود. بنابراین، زمانی که نیاز به یادآوری رویدادی داریم که تجربه کرده‌ایم، ارتباطات بین این نورون‌ها می‌تواند به ما کمک کند تا اطلاعات مرتبط را سریع‌تر و دقیق‌تر پیدا کنیم و در نتیجه ذخیره‌سازی حافظه را افزایش دهیم.

ثانیا، جفت شدن عصبی نیز می تواند بازیابی حافظه را تسریع کند. هنگامی که ما نیاز به یادآوری رویدادی داریم، جفت شدن بین نورون‌ها فعال می‌شود و به ما این امکان را می‌دهد که به سرعت اطلاعات مرتبط را استخراج کنیم و به ما امکان می‌دهد آنچه را که تجربه کرده‌ایم واضح‌تر به خاطر بیاوریم. بنابراین، جفت شدن بین نورون‌ها نیز می‌تواند به ما در بازیابی و یادآوری سریع‌تر اطلاعات کمک کند.

علاوه بر این، جفت شدن عصبی می تواند حفظ حافظه طولانی مدت را تقویت کند. هنگامی که ما یک رویداد یا اطلاعات را به یاد می آوریم، جفت شدن بین نورون ها تقویت می شود و راهی برای اتصال و ذخیره طولانی مدت ایجاد می کند. این ارتباط نه تنها تضمین می کند که اطلاعات می توانند به سرعت در کوتاه مدت بازیابی و فراخوانی شوند، بلکه اجازه می دهد تا اطلاعات در حافظه بلند مدت نگهداری شوند.

به طور خلاصه، جفت شدن بین نورون ها تأثیر بسیار مهمی بر حافظه ما دارد. با تقویت ارتباطات بین نورون‌ها، می‌توانیم اطلاعات را سریع‌تر، دقیق‌تر و درازمدت‌تر ذخیره و بازیابی کنیم و به ما کمک می‌کند تا بهتر با چالش‌هایی که در یادگیری، کار و زندگی با آن‌ها مواجه می‌شویم کنار بیاییم. مشاهده می شود که ما نیاز به بهبود حافظه داریم و سیستانچ دسرتیکولا می تواند حافظه را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد زیرا سیستانچ دسرتیکولا یک ماده دارویی سنتی چینی است که اثرات منحصر به فرد زیادی دارد که یکی از آنها بهبود حافظه است. اثربخشی سیستانش دسرتیکولا از ترکیبات فعال متعددی که شامل تانیک اسید، پلی ساکاریدها، گلیکوزیدهای فلاونوئید و غیره است، ناشی می شود. این مواد می توانند سلامت مغز را از طریق مسیرهای مختلف ارتقا دهند.

روی دانستن کلیک کنید10 راه برای بهبود حافظه

ناهمگونی آستروسیتمیتوکندری‌ها، و اینکه چگونه زیرجمعیت‌های میتوکندری آستروسیت برای تعامل با سایر گلیاها و تنظیم عملکرد آکسون سازگار می‌شوند، نیاز به بررسی بیشتر دارد.

مشخص شده است که منافذ انتقال نفوذپذیری میتوکندری نقش کلیدی در طیف گسترده ای از بیماری های انسانی ایفا می کنند، که آسیب شناسی رایج آنها ممکن است مبتنی بر اختلال عملکرد میتوکندری باشد که توسط Ca{0}} ایجاد شده و توسط استرس اکسیداتیو تقویت می شود. گونه‌های فعال اکسیژن باعث دژنراسیون آکسونی و کاهش انتقال ایناکسون می‌شوند که منجر به دیستروفی آکسونی و تخریب عصبی از جمله بیماری آلزایمر، اسکلروز جانبی آمیوتروفیک، بیماری پارکینسون و بیماری هانتینگتون می‌شود.

توسعه ابزارهای جدید برای امکان بررسی بهتر ساختار و عملکرد میتوکندری در آستروسیت ها و تکنیک هایی برای هدف قرار دادن خاص میتوکندری آستروسیت، می تواند به کشف نقش سلامت و اختلال عملکرد میتوکندری در زمینه فراگیرتر خارج از سلول های عصبی کمک کند.

به طور کلی، این بررسی ارزش میتوکندری آستروسیت را به عنوان یک هدف درمانی برای کاهش آسیب حاد و مزمن در CNS ارزیابی خواهد کرد.

کلید واژه ها

سلول های گلیال؛ دینامیک میتوکندری؛ آسیب های عصبی عروقی؛ بیماری های نورودژنراتیو؛ فعل و انفعالات استروگلیال؛ دژنراسیون آکسون.

معرفی

آستروسیت ها گسترده ترین سلول های گلیال در سیستم عصبی مرکزی (CNS) هستند و در سراسر ماده خاکستری و سفید، زیر ماده سخت شامه و اطراف عروق مغز قرار دارند (شکل 1).

متعاقباً، آستروسیت‌ها بر اساس مکان‌هایشان در عملکردهای کلیدی متعددی مانند حفظ هموستاز مغز، تنظیم محیط خارج سلولی، تشکیل و حفظ سد خونی مغزی (BBB) ​​و واحد عصبی عروقی (NVU) [1]، تنظیم جریان خون مغزی تخصص دارند [2-4] و تنظیم pH [5].

از آنجایی که آستروسیت ها جذب و آزادسازی گلوتامات را متعادل می کنند، فعالیت عصبی و عملکرد سیناپسی و سیناپس سه بخشی را برای تسهیل یادگیری و حافظه کنترل می کنند [6]. آستروسیت ها گلوکز را به عنوان گلیکوژن ذخیره می کنند و ذخیره گلیکوژن را برای تبدیل آن به لاکتات در صورت وجود گلوکز کم یا افزایش فعالیت حفظ می کنند [7، 8] و لاکتات شاتل برای حمایت از متابولیسم نورونالند گلیال [9-11].

با کنترل انتشار ATP [12] و شبکه‌سازی کلسیم، آستروسیت‌ها چرخه خواب و بیداری [13] را تنظیم می‌کنند و انتقال و تبادل بسترهای محلول بین مایع مغزی نخاعی و مایع بینابینی را تسهیل می‌کنند [14-16]. آستروسیت ها همچنین به طور فعال هدایت آکسون [17] و همچنین تشکیل و هرس سیناپس ها را تعدیل می کنند [18، 19].

این مجموعه وسیع عملکردی به دلیل پیچیدگی قابل توجه آستروسیت های انسانی در مقایسه با جوندگان، حتی بیشتر در مغز انسان افزوده می شود [20]. این پیچیدگی افزایش یافته آستروسیت های انسانی، همراه با الیگودندروسیت ها و افزایش حجم ماده سفید [21]، به عنوان یکی از دلایل برجسته برای عملکرد شناختی بالاتر در انسان در مقایسه با جوندگان پیشنهاد شده است.

از آنجایی که آستروسیت ها در بسیاری از واحدهایی که یک عملکرد تخصصی در مغز را انجام می دهند ادغام می شوند، انتظار می رود که آستروسیت ها از نظر ساختاری با مکان و عملکرد خود سازگار شوند [22]. در CNS، آستروسیت‌ها عمدتاً از سلول‌های گلیال شعاعی و برخی از سلول‌های پیش‌ساز در نخاع مشتق می‌شوند [23-26]، در حالی که یک نسل مداوم از آستروسیت‌ها در مغز بالغ در سلول‌های زیر بطنی وجود دارد [25].

منشا آستروسیت همچنین ممکن است به ناهمگنی مورفولوژیکی و مقصد آناتومیکی آستروسیت کمک کند، که در نهایت عملکرد آن را تعیین می کند.

در توافق با این مفهوم، پیوند آستروسیت‌های مشتق‌شده از سلول‌های پیش‌ساز گلیال نابالغ انسان به مغز جوندگان منجر به تشکیل آستروسیت‌هایی با پیچیدگی مورفولوژیکی پیچیده مغز انسان شد، که نشان می‌دهد اندازه و ساختار ساختاری آستروسیت‌ها ذاتی منشأ سلولی آن‌ها است [6] . جالب توجه است که این سلول‌ها ویژگی‌های مکان و عملکرد خود را به دست می‌آورند که ماهیت مساعد آستروسیت‌ها را برای سازگاری نشان می‌دهد [6].

آستروسیت ها تفاوت های قابل توجهی را بین مناطق مغز نشان می دهند [22]. به عنوان مثال، آستروسیت ها تفاوت های مشخصی را بین ماده خاکستری و سفید نشان می دهند [22]. بر اساس خصوصیات مورفولوژیکی، آستروسیت ها آستروسیت های پروتوپلاسمی در ماده خاکستری و فیبروساستروسیت ها در ماده سفید [1] نامیده می شوند (شکل 1). آستروسیت‌های فیبری با هسته‌های کوچک‌ترشان مشخص می‌شوند و شاخه‌های خود را در امتداد آکسون‌ها به صورت موازی گسترش می‌دهند و مورفولوژی طولانی‌تری به آن‌ها می‌دهند [1].

آستروسیت‌های فیبری حاوی مقادیر بیشتری رشته نسبت به آستروسیت‌های پروتوپلاسمی [27] هستند تا از نظر ساختاری از شاخه‌های کشیده و کشیده خود حمایت کنند. بنابراین، پروتئین فیبریلاری اسیدی گلیال (GFAP) در این سلول‌ها برجسته‌تر است.

آستروسیت‌های پروتوپلاسمی بزرگ‌تر هستند و شاخه‌های ظریفی دارند که در سراسر بدن سلولی توزیع می‌شوند و به شکل مشخصه «ستاره‌مانند» خود می‌رسند. جالب توجه است که این ویژگی وابسته به مکان آستروسیت ها به همان اندازه در مغز انسان به خوبی حفظ می شود، به جز اینکه آنها بزرگتر هستند و آستروسیت های پروتوپلاسمی جزئیات معماری پیچیده تری دارند [31].

در نتیجه، مشارکت آستروسیت ها در سیناپس سه جانبه در مغز انسان افزایش می یابد. آستروسیت‌های پروتوپلاسمی و فیبری در توافق با مورفولوژی متنوع که عملکردهای مختلف را منعکس می‌کنند، پروفایل‌های بیان پروتئین متفاوتی دارند. به عنوان مثال، خوشه تمایز 44 (CD44؛ [32] پروتئین های رشته ای مانند ویمنتین و GFAP [33] به وفور توسط آستروسیت های فیبری در ماده سفید بیان می شوند.

اکثر آستروسیت های ماده خاکستری GFAP را بیان نمی کنند [34، 35] مگر اینکه آسیبی وجود داشته باشد.

سطوح بیانی GFAP از این جهت مهم است که انتقال سیگنال سریع در مقابل طولانی تر اما با وفاداری بالا را به ترتیب در ماده خاکستری و ماده سفید امکان پذیر می کند. از سوی دیگر، CD44 یک گیرنده هیالورونان است که برهمکنش مهمی بین آستروسیت‌های ماده سفید و ماتریکس خارج سلولی را نشان می‌دهد.

آستروسیت ها هموستاز گلوتامات را تنظیم می کنند. آستروسیت های ماده خاکستری پنج ناقل ماژورگلوتامات را بیان می کنند، در حالی که آستروسیت های ماده سفید فقط GLT{2}} و GLAST [36-38] را بیان می کنند.

حتی اگر سطوح بیان ناقل‌های گلوتامات در آستروسیت‌های ماده سفید بالاتر است [37]، فعالیت ناقل‌های گلوتامات به دلیل تعداد بیشتر سیناپس‌ها ظاهراً در ماده خاکستری بالاتر است [39].

به عنوان مثال، با توجه به اعداد سیناپسن فراوان در قشر، فعالیت انتقال گلوتامات در کورپوسکالوزوم بیشتر است [39]. همراه با افزایش ظرفیت چرخش گلوتامات به گلوتامین در آستروسیت‌های ماده سفید، نیاز به پاکسازی مؤثرتر گلوتامات برای حفظ سطح گلوتامات در تقریباً نیمی از سطوح ماده خاکستری آشکار می‌شود [39].

سمیت تحریک‌پذیری برانگیختگی بر روی گیرنده‌های AMPA و کاینات [40-48]، اما نه گیرنده‌های NMDA [49]، اهمیت پاکسازی گلوتامات توسط آستروسیت‌ها در ماده سفید را برای حفظ برهم‌کنش‌های الیگودندروسیت-آکسون و حفظ رسانایی مختلف نشان می‌دهد. فعال شدن گیرنده‌های مختلف غشای سلولی آستروسیت باعث آزاد شدن Ca{4}} از ذخایر داخلی می‌شود، که می‌تواند به آستروسیت‌های مجاور پخش شود و یک موج Ca{5}} [50] در بین آستروسیت‌ها ایجاد کند که از طریق اتصالات شکاف از طریق یک شبکه پیچیده منتشر می‌شود [51-53] برای ارائه یک سیگنال مسافت طولانی سریع

آستروسیت‌ها دارای دامنه‌های غیر همپوشانی هستند [35] اما به دلیل اتصالات شکاف‌شان، برای به‌کارگیری آستروسیت‌های مجاور، هماهنگ عمل می‌کنند. جالب توجه است، این عضوگیری به قطر ~400 میکرومتر در ماده خاکستری می رسد که حدود 100 آستروسیت را در بر می گیرد. نشان داده شده است که این شبکه در عصب بینایی به دلیل جفت شدن زیاد آستروسیت‌ها [54] پیچیده‌تر است، اگرچه همبستگی عملکردی ناشناخته باقی مانده است.

توجه داشته باشید، غلظت Na+ سیتوزولی در آستروسیت‌ها معمولاً بیشتر از نورون‌ها است [1، 55] و هجوم Na+ در آستروسیت‌ها از فرآیندها به سوما و سلول‌های مجاور از طریق اتصالات شکاف منتشر می‌شود [55-57].

Na+ می‌تواند از طریق کانال‌های کاتیونی (مانند گیرنده‌های P2X و NMDA، کانال‌های TRP و کانال‌های خاص Na+ به نام Nax) یا ناقل‌های وابسته به Na (مانند ناقل‌های اسید آمینه تحریک‌کننده نوع 1 و 2، ناقل GABA نوع 1 و 3، گلیسین وارد آستروسیت‌ها شود. ناقلین نوع 1، ناقلین نورآدرنالین و دوپامین، و ناقلین اسید آمینه خنثی با Na{9} [1، 58، 59].

اکثر انتقال دهنده های پلاسمالما نه تنها به عنوان حسگر عمل می کنند، بلکه به عنوان اصلاح کننده سیتوزولی Na+ نیز عمل می کنند [1]. از سوی دیگر، Na+/K+ ATPase (NKA) عمدتاً مسئول آزادسازی Na+ از آستروسیت ها است [60]. NKA آستروسیتی نسبت به نورون ها تمایل کمتری به K+ دارد، زیرا به جای 1 و 3 زیر واحد در نورون ها، دارای 2 زیر واحد است [61، 62].

بنابراین، NKA آستروسیتی برای سنجش و حفظ تعادل K+ مهم است. همچنین، با بافر K+ در طول فعالیت عصبی، NKA نقش مهمی در تولید لاکتات در آستروسیت ها ایفا می کند [63-65]. علاوه بر این، آستروسیت‌ها هر سه زیرگروه مبدل Na+/Ca{5}} (NCX) را بیان می‌کنند که عامل مهم دیگری در تنظیم Na+ است [60، 66، 67].

NCX آستروسیتی به تغییرات غلظت سیتوزولی Na+ و Ca{1} حساس است که برای نقش آنها در حفظ هموستاز یونی آستروسیت مناسب است [68، 69]. به ویژه، میتوکندری‌های آستروسیت، نسخه منحصر به فردی از مبدل به نام NCLX را بیان می‌کنند که می‌تواند به جای Na+ Li+ را مبادله کند و به طور قابل‌توجهی به حفظ عملکرد میتوکندری در آستروسیت‌ها کمک کند [70-72].

For more information:1950477648nn@gmail.com