میتوکندری آستروسیت در آسیب ماده سفید قسمت 2

عملکردهای فیزیولوژیکی متنوع آستروسیت‌ها و اتصالات وسیع آن‌ها به آستروسیت‌های دندانی و انواع دیگر سلول‌ها، زمانی که آستروسیت‌ها پس از توهین واکنش‌پذیر می‌شوند و اینکه چگونه تعامل آنها با سایر سلول‌های مغز تغییر می‌کند، اهمیت این سلول‌ها را در سلامت و بیماری نشان می‌دهد.

آستروسیت ها سلول های غیر عصبی در مغز هستند که وظایف اصلی آنها شامل پشتیبانی، حفظ سلامت و عملکرد نورون ها، مشارکت در تبادل مواد و تنظیم سیگنال های عصبی است. در مطالعات اخیر، دانشمندان کشف کرده اند که آستروسیت ها نیز ارتباط نزدیکی با حافظه دارند.

تحقیقات نشان می‌دهد که آستروسیت‌ها می‌توانند ماده‌ای به نام فاکتور نوروتروفیک ترشح کنند که می‌تواند رشد و اتصال نورون‌ها را تقویت کند، بنابراین حافظه و توانایی‌های یادگیری را بهبود می‌بخشد. علاوه بر این، آستروسیت ها همچنین می توانند مواد زائد را از مغز حذف کنند، از جمله انتقال دهنده های عصبی اضافی، در نتیجه عملکرد طبیعی نورون ها و تقویت حافظه را تضمین می کنند.

علاوه بر این، آستروسیت ها همچنین در تنظیم پاسخ ایمنی مغز و التهاب عصبی، محافظت از نورون ها در برابر آسیب، حفظ سلامت و شادابی مغز و بهبود بیشتر حافظه و توانایی های یادگیری شرکت می کنند.

به طور خلاصه، آستروسیت ها ارتباط نزدیکی با حافظه دارند. آنها با تقویت رشد و اتصال نورون ها، حذف مواد زائد و تنظیم پاسخ ایمنی و التهاب، از سلامت مغز محافظت می کنند و حافظه افراد را تقویت می کنند. بنابراین، ما باید به نقش آستروسیت ها توجه بیشتری داشته باشیم، سبک زندگی سالمی داشته باشیم، نگرش مثبت داشته باشیم و تمرینات مغزی را به سرعت انجام دهیم تا عملکرد طبیعی آستروسیت ها را بهبود بخشیم، حافظه را بهبود بخشیم و به ما اجازه دهیم که سالم تر، فعال تر باشیم. و زندگی شاد مشاهده می شود که ما نیاز به بهبود حافظه داریم و سیستانش دسرتیکولا می تواند حافظه را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد، زیرا گیاه سیستانچ دسرتیکولا دارای اثرات آنتی اکسیدانی، ضد التهابی و ضد پیری است که می تواند به کاهش اکسیداسیون و واکنش های التهابی در مغز کمک کند و در نتیجه از مغز محافظت کند. سلامت سیستم عصبی علاوه بر این، Cistanche deserticola همچنین می تواند رشد و ترمیم سلول های عصبی را تقویت کند، بنابراین اتصال و عملکرد شبکه های عصبی را افزایش می دهد. این اثرات می تواند به بهبود حافظه، توانایی یادگیری و سرعت تفکر کمک کند و همچنین ممکن است از ایجاد اختلالات شناختی و بیماری های عصبی جلوگیری کند.

برای بهبود حافظه کوتاه مدت، روی دانستن کلیک کنید

در واقع، بیان ژن و تغییرات رونویسی آن‌ها تغییرات مکان مکانی، نوع آسیب، بیماری، جنس و سن را نشان می‌دهد [73] که در مجموع به عنوان «واکنش‌پذیری آستروسیت» شناخته می‌شود (شکل 2). واکنش آستروسیت مجموع طیف تغییرات در بیان مولکولی، عملکرد، هیپرتروفی و ​​تکثیر در پاسخ به آسیب CNS است. آستروسیت‌های واکنش‌پذیر از نظر مورفولوژیکی از آستروسیت‌های استراحتی متمایز هستند و با شاخه‌های بزرگ‌تر و شاخه‌ای مشخص می‌شوند [74-77].

تغییرات عملکرد ایناستروسیت ها می تواند از دست دادن عملکرد یا افزایش عملکرد باشد، که ممکن است برای بافت مغز مضر باشد، اگرچه این تغییرات یک پاسخ همه یا هیچ نیستند [78، 79]. افزایش گونه های اکسیژن فعال ( ROS) و تولید کموکاین [80-83]، همراه با اختلالات Ca{10}} [84]، گلوتامات [85-87]، و هموستاز سیناپسی [88-90]، منجر به انواع پیامدهای بالینی، از بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی می‌شوند. صرع، سکته مغزی و زوال شناختی [91].

آستروسیت‌های مفید تعداد زیادی از عوامل را آزاد می‌کنند تا سیناپس‌ها را از نظر رشدی تنظیم کنند، آن‌ها را پس از آسیب ترمیم و دوباره سیم‌کشی کنند، به میکروگلیا کمک کنند تا بقایای سلولی را پاک کنند، ذخایر گلیکوژن را تنظیم کنند تا شکل‌گیری حافظه را حفظ کنند، و به بقای نورون‌ها در حین قند خون کمک کنند [92-95].

نقش بحث‌برانگیزتر آستروسیت‌ها از نقش آنها در شکل‌گیری اسکار پدیدار می‌شود، جایی که آنها مرزهای آسیب را محدود می‌کنند و از ناحیه نیم سایه [96-98] به عنوان سلول‌های محافظ محافظت می‌کنند، در حالی که ممکن است با تشکیل یک مانع و جلوگیری از رشد مجدد آکسونال در سراسر ناحیه آسیب، مضر شوند. خوب [99-102].

از آنجایی که پاسخ آستروسیت ها به آسیب عملکرد مغز را تنظیم می کند، وسعت آسیب را شکل می دهد، و ترمیم را تقویت یا مانع می شود، انرژی برای حفظ آستروسیت ها برای عملکرد آنها بسیار مهم است. آستروسیت ها برای تولید انرژی به شدت به گلیکولیز متکی هستند. با این حال، آنها 20٪ از اکسیژن مغز را در طول فسفوریلاسیون اکسیداتیو برای تولید آدنوزین تری فسفات (ATP) در میتوکندری آستروسیتی مصرف می کنند.

اگرچه نورون‌های میتوکندری به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، نقش‌های خاص عملکرد ایناستروگلیال میتوکندری آستروسیت و پاسخ به آسیب به تازگی در حال بررسی است. بخشی از این تأخیر در درک نقش میتوکندری آستروسیت به درک نادرستی نسبت داده می شود که فرآیندهای آستروسیت برای ذخیره میتوکندری بسیار کوچک هستند.

آستروسیت‌ها تقریباً به اندازه نورون‌ها میتوکندری دارند [104] و مطالعات اخیر شواهدی را در داخل و خارج از بدن انباشته کرده‌اند که نشان می‌دهد میتوکندری‌ها حتی در فرآیندهای آستروسیتی دیستال یافت می‌شوند و باعث علاقه بیشتر به عملکرد میتوکندری آستروسیت می‌شوند [105-111]. دلیل دیگر این افزایش علاقه بر اساس مطالعات اولیه است که نشان داده است میتوکندریامای آستروسیت نقش منحصر به فردی در پاسخ به ایسکمی ایفا می کند.

نشان داده شده است که آستروسیت ها در برابر ایسکمی مقاوم هستند و توزیع و وظایف خاص میتوکندریامای آستروسیت زمینه ساز این سازگاری با محیطی بدون اکسیژن یا گلوکز است. این بررسی ابتدا ساختار و عملکرد متنوع آستروسیت ها را برای توصیف تطبیق پذیری انرژی زیستی مورد نیاز آستروسیت هایی که در مکان های مختلف قرار دارند، معرفی می کند.

ثانیا، ما دامنه بین سلولی میتوکندری آستروسیت را برای تعیین نقش آنها در حمایت و تنظیم تعاملات عروق آستروسیت-نرون و عروق مغزی آستروسیت و بقا در برابر ایسکمی توصیف می کنیم.

در نهایت، ما ادبیات مستند ناهمگونی میتوکندری‌های آستروسیت و چگونگی سازگاری زیرجمعیت‌های میتوکندریایی آستروسیت برای تعامل با سایر گلیاها و تنظیم عملکرد آکسون در ماده سفید را مرور خواهیم کرد. 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.

دینامیک میتوکندری آستروسیت

انتظار می رود که گستره جنبه های مختلف ساختاری و عملکردی آستروسیت ها بر محل، اندازه و تعداد میتوکندری ها در آستروسیت ها تأثیر بگذارد. بنابراین، میتوکندری ها به طور استراتژیک در آستروسیت ها پراکنده می شوند تا مصرف انرژی و سیگنال دهی Ca{0}} را حس کنند.

به عنوان مثال، افزایش فعالیت سیناپسی میتوکندری ها را به سمت شاخه های ریزتر انتهایی هدایت می کند [112] و آنها را برای شکل دادن به امواج Ca{1}} و تنظیم نوسانات Ca2+ [105,113] برای تنظیم انتقال گلیو [72، 110] بی حرکت می کند. . شواهد نشان می‌دهد که میتوکندری‌های آستروسیتی در پاسخ به جذب گلوتامات در نزدیکی ناقل‌ها و سیناپس‌های گلوتامات بی‌حرکت می‌شوند [108] و عمدتاً به دلیل افزایش کلسیم داخل سلولی از طریق معکوس کردن مبدل Na+/Ca{11}} [114-116].

اتصال میتوکندری در نزدیکی ناقلین گلوتامات برای تسهیل متابولیسم گلوتامات و تولید ATP برای تامین انرژی افزایش یافته و در عین حال بافر تغییرات یونی ناشی از جذب گلوتامات پیشنهاد شده است [117].

انتظار می رود، عدم تطابق توزیع میتوکندری در آستروسیت ها، هماهنگ سازی و متابولیسم نورون-آستروسیت را قطع می کند و حیات نورون ها را تهدید می کند [118]. اکنون به خوبی ثابت شده است که تعداد آستروسیت ها پس از ایسکمی ثابت می ماند. بنابراین، به نظر می‌رسد عدم تطابق در توزیع و پویایی میتوکندری‌های آستروسیت در پیوند عصبی-آستروسیت باعث آسیب غیرقابل برگشت می‌شود.

ایده غالب این بوده است که فروپاشی پتانسیل غشای میتوکندری منجر به مرگ آستروسیت می شود [119]. با این حال، آستروسیت ها با وجود دپلاریزاسیون عمیق غشای میتوکندری، انعطاف پذیری را در برابر ایسکمی نشان می دهند.

به عنوان مثال، آستروسیت ها پتانسیل غشای میتوکندری خود را تا 2 ساعت پس از استفاده از فلوروسیترات (FC)، یک مهارکننده میتوکندری تا حدی رقابتی، حفظ کردند [120، 121]. حتی پس از استفاده طولانی مدت از FC، که در نهایت پتانسیل میتوکندریایی را کاهش داد، حداقل آسیب یا مرگ آستروسیت وجود داشت [120]. به طور مشابه، آزمایش‌های آزمایشگاهی با استفاده از محرومیت از اکسیژن-گلوکز (OGD) پتانسیل غشای آستروسیتمیتوکندری را بدون مرگ سلولی متعاقب دپولاریزه کردند [122].

مدل های in vivo با استفاده از انسداد شریان مغزی میانی (MCAO) بیشتر تایید کرد که متابولیسم انرژی آستروسیت پس از ایسکمی مختل می شود، اما منجر به مرگ آستروسیت یا ارتباط با ناحیه انفارکتوس [123] نشد (داده های منتشر نشده بالتان، شکل 2).

از سوی دیگر، نورون‌ها هنگام قرار گرفتن در معرض OGD (60 دقیقه) مرگ سلولی عظیمی از خود نشان می‌دهند [124، 125] و هنگامی که نورون‌ها با آستروسیت‌های درمان‌شده با FC هم‌کشت می‌شوند، یک آسیب دو طرفه تقویت‌شده به دلیل اختلال عملکرد میتوکندری آستروسیت ایجاد می‌شود، و متعاقباً معکوس شدن گلوتامات ایجاد می‌شود. ناقل ها و سمیت تحریکی ناشی از آن [126، 127].

هنگامی که زنجیره انتقال الکترون آستروسیت به طور خاص مورد هدف قرار می گیرد، مرگ نورونی گسترده مشابهی مشاهده می شود [128]. این در تضاد با مشاهدات مرسوم است که وقتی آستروسیت‌ها (شرایط کنترل نشده، درمان نشده) با نورون‌ها کشت می‌شوند، نورون‌ها انعطاف‌پذیر می‌شوند، زیرا میتوکندری‌های آستروسیت از متابولیسم هوازی به گلیکولیز تغییر می‌کنند تا شاتل لاکتات آستروسیت-نرون را آغاز کنند و لاکتات به نورون‌ها برای کاهش از دست دادن نورون‌ها تضعیف شود. 122، 129].

این سیستم پشتیبانی توسط محتوای ذخیره‌سازی گلیکوژن آستروسیت محدود می‌شود و اگر گلوکز به موقع تامین نشود، می‌تواند تخلیه شود [9، 10، 93، 129]. با هم، این مشاهدات نشان می دهد که اولا، جفت متابولیک سیناپس سه جانبه به شدت به عملکرد میتوکندری آستروسیت وابسته است. دوم، آنها پیشنهاد می‌کنند که انعطاف‌پذیری آستروسیت‌ها در برابر ایسکمی تا حدی توسط تامین انرژی حاصل از میتوکندری پشتیبانی می‌شود.

توجه داشته باشید که برون یابی برخی از یافته های in vitro در شرایط in vivo دشوار است زیرا آستروسیت ها و کشت میتوکندری آنها ممکن است عملکردهای متفاوتی را به دلیل فقدان شبکه چند لایه بدون سیناپس های سه جانبه و/یا تغییرات ژنی و بیان گیرنده نشان دهند.

مطالعات اخیر نشان داده‌اند که میتوکندری‌ها محدود به اجسام سلولی آستروسیت نیستند، بلکه در بهترین شاخه‌ها و پاهای انتهایی نیز وجود دارند، که به طور سنتی کالیبر بسیار کوچکی برای قرار دادن این اندامک‌ها در نظر گرفته می‌شدند (شکل 3). میتوکندری ها می توانند یک شبکه به هم پیوسته پیچیده از مجموعه های انباشته را تشکیل دهند تا در یک ساختار منفرد پراکنده شوند [105، 109، 130، 131].

با استفاده از انواع میتو فلورسنت مایس (CFP، GFP) با یک گزارشگر القایی، نشان داده شده است که جمعیت ناهمگنی از شبکه های میتوکندریایی به هم پیوسته بخش قابل توجهی از ساختارهای تخصصی انتهای انتهایی را اشغال می کنند (شکل های 1 و 3). در حالی که شبکه‌ای متراکم از میتوکندری‌های دراز برای اجسام سلولی معمول است، میتوکندری‌های نازک‌تر و کوتاه‌تر از 0.2 تا 0.6 میکرومتر در طول شاخه‌های دیستال و پاهای انتهایی را پر می‌کند [106-108, 110, 132 ].

از آنجایی که میتوکندری ها اندامک های بسیار پویا با توانایی تغییر سریع دینامیک خود در پاسخ به نیازهای متابولیک هستند، به شبکه خود وارد و خارج می شوند و مکان بین بدن سلول و شاخه های درون آستروسیت ها را تغییر می دهند. در واقع، نرخ نسبی شکافت و همجوشی شکل، اندازه و توزیع میتوکندری را تعیین می کند.

پروتئین های شکل دهنده میتوکندری، مانند Mitofusion-1، (MFN-1)، mitofusion-2 (MFN-2)، و آتروفی بینایی-1 (OPA{{5) }}) غشاهای بیرونی و داخلی میتوکندری را در طول همجوشی با هم ادغام می‌کنند، در حالی که پروتئین واکنش‌گر دینامین-1(Drp-1) و پروتئین شکافت-1 (Fis1) میانجی شکافت هستند. همجوشی و شکافت امکان تبادل اجزای میتوکندری مانند DNA میتوکندری (mtDNA)، لیپیدها و پروتئین ها را فراهم می کند.

شکافت از نظر معماری امکان ورود به مکان‌های محدود با فعالیت زیاد مانند شاخه‌های ظریف انتهایی آستروسیت‌ها را فراهم می‌کند. میتوکندری های کوچکتر با نسبت سطح به حجم بالاتر کارآمدتر هستند و در پاسخ به افزایش فعالیت، ATP بیشتری تولید می کنند [133]. مطابق با این مفهوم، فعالیت عصبی شکافت میتوکندری را تنظیم می کند تا تشکیل میتوکندری های کوچکتر را افزایش دهد، که می تواند به سمت ستون فقرات عصبی و فیلوپودیا هدایت شود.

متعاقباً، کاهش Drp{0}} پایانه های درون سیناپسی توزیع کوچک میتوکندری را کاهش می دهد و اهمیت تعادل بین شکافت و همجوشی را برای میتوکندری ها برای به دست آوردن ساختار مناسب برای مکان و عملکرد برجسته می کند.

به طور طبیعی، هنگامی که این تعادل دقیق به هم می خورد، فقدان حضور میتوکندری در مکان های مورد نیاز ممکن است بر نتایج پاتولوژیک تأثیر بگذارد.

علاوه بر این، افزایش فعالیت Drp{0}} که منجر به شکافت گسترده می‌شود، منجر به دپلاریزاسیون غشای میتوکندری، آزادسازی سیتوکروم c، و افزایش تولید رادیکال‌های آزاد می‌شود که باعث اختلال عملکرد میتوکندری می‌شود.

قاچاق میتوکندری جنبه دیگری از دینامیک میتوکندری است که عمدتاً توسط Miro1/2 و TRAKها پشتیبانی می شود که به طور برگشت پذیر میتوکندری ها را به کینزین و داینئین متصل می کنند تا به ترتیب حرکت قدامی و رتروگراد را تسهیل کنند.

مشابه آنچه در نورون ها گزارش شده است، حدود 15 تا 30 درصد میتوکندری های آستروسیت متحرک هستند، در حالی که بقیه راکد هستند. مسدود کردن فعالیت عصبی با تترودوتوکسین، فعالیت میتوکندریایی را افزایش می‌دهد، در حالی که کاربرد الکتریکی یا گلوتامات، فرآیندهای حرکتی میتوکندریایی را متوقف می‌کند که در انتقال‌دهنده‌های گلوتامات و شاخه‌هایی که بخشی از سیناپس سه‌جانبه هستند، غنی‌شده است.

از این رو، آستروسیت ها با تغییر پویایی میتوکندری خود، فعالیت نورونی را حس کرده و به آن پاسخ می دهند. بنابراین جای تعجب نیست که دینامیک میتوکندری آستروسیت تغییرات عمده ای داشته باشد و نقش مهمی در فرآیندهای پاتولوژیک مختلف ایفا کند (در زیر ببینید).

For more information:1950477648nn@gmail.com