Metilen mavisi və beynin dəstək hüceyrələri: astrotsitlər, mikroqliya və iltihab

Tutaq ki, eyni mavi boya ilə iki təcrübə aparırsınız və iki ümidverici nəticə əldə edirsiniz. Bir qabda ulduzşəkilli dəstək hüceyrələri oksigen və qlükoza çatışmazlığına baxmayaraq sağ qalır. Digərində beynin immun hüceyrələri bakterial toksinə baxmayaraq sakit, şaxələnmiş formasını saxlayır. Bu iki nəticəni bir iddiada birləşdirmək cəlbedicidir: boya beyində iltihabı sakitləşdirir və beyni qoruyur. Diqqətli oxucular məhz bu birləşdirmə məqamında tələsməməlidir.

Beyində fərqli vəzifələri olan iki dəstək hüceyrəsi qrupu var və metilen mavisi onların hər biri ilə fərqli eksperimental təkan vasitəsilə qarşılaşır. Astrotsitlər metabolik dəstək hüceyrələridir. Onlar qan damarları ilə neyronlar arasında yerləşir, artıq qlutamatı təmizləyir, kalium səviyyəsini tənzimləyir, qlikogen ehtiyatı toplayır və tələbat kəskin artdıqda neyronlara enerji mənbəyi daşıyır. Mikroqliya isə toxumada daimi yaşayan immun nəzarətçiləridir. Onların incə çıxıntıları toxumanı yoxlayır, bakterial siqnalları və zədələnmə siqnallarını aşkar edir. Həyəcan siqnalı zamanı bu çıxıntılar geri çəkilir və hüceyrələr siqnal molekulları ifraz etməklə yanaşı, hərəkət və udma üçün uyğunlaşmış yumru, amöbşəkilli forma alır. Bir hüceyrə qrupunda əldə edilən nəticə digərinə şamil olunmur və hər halda istifadə edilən ölçmə əslində nəyin göstərildiyini müəyyən edir.

Metabolik stress altında astrotsitlər: əsas nəticə zamanlamadır

Astrotsit təcrübəsi məhrumetmə ilə başlayır. Tədqiqatçılar yeni doğulmuş siçanların beyin qabığından götürülmüş astrotsitləri kultivasiya edib, altı saat ərzində qlükozanı və oksigenin demək olar ki, hamısını mühitdən çıxarıb, sonra hər ikisini iyirmi dörd saat müddətinə bərpa ediblər. Bu, insult və ardınca reperfuziyanın laboratoriya modelidir. Metilen mavisi məhrumetmə mərhələsində mövcud olduqda hüceyrələrin sağ qalması pisləşib. Yalnız yenidən oksigenləşmə mərhələsində, 0.1 və 1 mikromolyar konsentrasiyalarda əlavə edildikdə isə kalseinlə canlılıq testinə görə sağ qalma əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşıb. Siçan astrotsitləri üzrə tədqiqat bu zamanlama fərqini tənəffüs məlumatları ilə birlikdə təqdim edir.

Ən vacib nəticə məhz bu fərqdir. Məhrumetmə zamanı elektronları qəbul edəcək oksigen demək olar ki, yoxdur, buna görə elektron ötürücüsünün onları çatdıracağı yer də yoxdur. Yenidən oksigenləşmə zamanı mexanizm işə düşür və boya öz funksiyasını yerinə yetirə bilir. Metilen mavisi ilə işlənmiş astrotsitlər daha çox oksigen istehlak edib, daha çox qlükoza mənimsəyib, daha çox ATP istehsal edib və qlikogen ehtiyatlarını bərpa edib. Heksokinaza aktivliyi yüksəlib, mitoxondrial superoksid isə artmayıb. Təklif olunan izah metilen mavisinin mitoxondrial elektron daşıyıcısı kimi təsvirindən tanışdır: o, elektronları tənəffüs zəncirindəki bloklanmış nöqtələrdən yan keçirərək daşıyır. Beləliklə, elektronların reaktiv birləşmələrə sızması əvəzinə tənəffüs normal şəkildə yenidən başlayır.

Bunun hansı növ dəlil olduğuna diqqət yetirin. Bu, bir təcrid olunmuş hüceyrə növündə sağ qalma və metabolizm nəticəsidir; təsirli zaman intervalı (məhrumetmə deyil, bərpa) və konsentrasiya diapazonu göstərilib. Bu nəticə immun siqnallaşması və davranış haqqında heç nə demir.

Bakterial həyəcan siqnalı altında mikroqliya: metabolizmin yenidən proqramlaşdırılması

Mikroqliya təcrübələri əks təkandan başlayır: qida çatışmazlığından deyil, saxta infeksiya siqnalından. Bakteriyaların xarici membranının bir fraqmenti olan lipopolisaxarid anadangəlmə immunitet sensorlarına bağlanır və canlı bakteriyalar olmasa belə, mikroqliyanı patogenlərin gəldiyinə inandırır. Lipopolisaxarid verilmiş siçanlarda və kultivasiya olunmuş mikroqliya hüceyrə xəttində nəticə tanış iltihab proqramıdır: iltihabı təşviq edən amillər artır, mikroqliya aqressiv M1 vəziyyətinə doğru qütbləşir, qonşu neyronlar ölür və heyvanlar öyrənmə və yaddaş tapşırıqlarını daha zəif yerinə yetirir.

Siçanlarda bu reaksiyanı araşdıran tədqiqat onun mənşəyini oksigeni hiss edən siqnal yoluna bağlayır: lipopolisaxarid siqnal zəncirinin yuxarısında yerləşən Siah2/Morg1 vasitəsilə üç prolil hidroksilaza fermentindən biri olan PHD3-ün həddindən artıq ekspressiyasına səbəb olur. Eyni zamanda hüceyrələr enerji istifadəsini aerob qlikolizə doğru yenidən proqramlaşdırır və mitoxondrial reaktiv oksigen növləri artır. Müəlliflər bu dəyişikliyi oksigen istehlakı və hüceyrəxarici turşulaşmanı ölçən Seahorse metabolik testləri ilə birbaşa ölçüblər. Metilen mavisi həm metabolik dəyişikliyi, həm də PHD3-ün həddindən artıq ekspressiyasını geri çevirib, iltihab amillərini azaldıb, neyron ölümünü aşağı salıb və davranış göstəricilərini yaxşılaşdırıb. Pozitron emissiya tomoqrafiyası əlavə görüntüləmə məlumatı verib: lipopolisaxarid FDG-PET-də hipokampın qlükoza mənimsəməsini artırıb, tətbiq edilən metilen mavisi isə onu yenidən aşağı salıb. Bu, canlı beyində iltihabla əlaqəli metabolizmin daha sakit olması ilə uyğun gəlir.

Bu, astrotsit tədqiqatından daha zəngin ölçmə toplusudur (sitokinlər, metabolizm, görüntüləmə, heyvanlarda davranış), lakin fərqli təkan və fərqli hüceyrə ilə bağlıdır. İki tədqiqatı müqayisə edən oxucular təkanları ayrı tutmalıdır: biri qidadan məhrum edilmiş dəstək hüceyrələrini bərpa zamanı xilas edir, digəri isə immun hüceyrələrində saxta infeksiya həyəcanını zəiflədir.

Mikroskop altında mikroqliya: forma göstərici kimi

Üçüncü təcrübə eyni bakterial həyəcan siqnalını yalnız forma baxımından araşdırır. Siçovulun beyin qabığından alınmış qlial kulturlarda IBA1 markerinə görə boyanmış nəzarət mikroqliya hüceyrələrində çoxlu incə çıxıntılar görünür; bu, şaxələnmiş nəzarət formasıdır. Millilitrə 10 mikroqram lipopolisaxarid ilə iyirmi dörd saatlıq təmasdan sonra hüceyrələr yastılaşaraq amöbşəkilli forma alır. Hüceyrə cisminin sahəsi böyüyür, perimetri isə təxminən sabit qalır; bu, yumrulaşmanın həndəsi əlamətidir. Toksinlə yanaşı verilmiş 1 mikromolyar metilen mavisi şaxələnmiş çıxıntıları qoruyub və hüceyrə cisminin sahəsi ilə perimetrini nəzarət göstəricilərinə yaxın saxlayıb. Siçovul hüceyrə kulturu üzrə tədqiqat bu formanın qorunmasını hüceyrə cisminin sahəsi və perimetri üzrə ölçmələrlə kəmiyyətcə qiymətləndirir.

İki detal bu tədqiqatı sadə bir şəkildən daha dəyərli edir. Birincisi, müqayisə üçün istifadə edilmiş menadion — eyni konsentrasiyada başqa bir redoks-aktiv molekul — formanı qorumayıb və təkbaşına hüceyrələri aktivləşmiş formaya doğru yönəldib. Buna görə təsir redoks dövrlərində iştirak edən bütün maddələrin ümumi xüsusiyyəti deyil. İkincisi, müəlliflər boyanın təsirini yalnız reaktiv birləşmələrin birbaşa zərərsizləşdirilməsi ilə deyil, antioksidant və iltihab əleyhinə genlərin fəaliyyətini idarə edən transkripsiya faktoru Nrf2-nin aktivləşməsi ilə əlaqələndirirlər. Redoks və iltihab siqnallaşması barədə əlaqəli materiallar bu Nrf2 əlaqəsini ümumi kontekstə yerləşdirir.

Bununla belə, forma bu üç göstərici arasında ən məhdud olanıdır. Şaxələnmiş hüceyrə adətən nəzarət edən, yumrulaşmış hüceyrə isə adətən aktivləşmiş hüceyrədir, lakin morfologiya dolayı göstəricidir, transkript deyil. Bu kulturda qanla gələn immun hüceyrələri, neyron şəbəkələri və davranış nəticəsi yox idi.

Üç nəticənin yanaşı nəzərdən keçirilməsi

Sətirlər üzrə görünən qanunauyğunluq budur ki, hər təkanın öz ölçməsi və öz cavabı var. Metabolik bərpa metabolizm sualına cavab verir. Sitokin və davranış məlumatları iltihab sualına cavab verir. Forma isə forma sualına cavab verir. Bu üç nəticədən heç biri təkbaşına digər sahəyə keçmir.

Daha sakit görünən mikroqliya nəyi sübut etmir

Bütün bu mövzu üçün vacib cümlə budur: daha az aktivləşmiş görünən mikroqliya və ya mikroqliya metabolizminin dəyişməsi özlüyündə beyin funksiyasının yaxşılaşdığını sübut etmir.

Funksiya dəyişmədən morfologiya dəyişə bilər. Hüceyrə şaxələrini saxlayaraq sitokinlər ifraz etməyə davam edə və ya faydalı qalıq təmizlənməsi apararkən yumrulaşa bilər. Metabolik göstəricilərin də eyni məhdudiyyəti var: Seahorse ölçmə əyrisi və ya PET müayinəsi idrakı deyil, enerjinin necə istifadə olunduğunu göstərir. Metabolik və forma ilə bağlı göstəriciləri davranış testləri ilə birləşdirən siçan tədqiqatı məhz bir ölçmədən bütün nəticəni əsaslandırmağı gözləmək əvəzinə müxtəlif dəlil səviyyələrini bir araya gətirdiyi üçün daha güclüdür. Lakin orada da adi məhdudiyyətlər qüvvədədir: lipopolisaxarid həqiqi infeksiyanı deyil, steril həyəcan siqnalını modelləşdirir, siçanlar insan deyil və müəlliflər özləri də növlərarası fərqləri qeyd edirlər. Sonrakı tədqiqatları planlaşdıran hər kəs bu yolun insan toxumasında eyni cür işlədiyini fərz etməzdən əvvəl mikroqliya ilə bağlı nəticələrin müxtəlif modellərə nə dərəcədə şamil oluna bildiyini qiymətləndirməlidir.

Buradan zamanlama ilə bağlı praktik bir nəticə çıxır. Astrotsit nəticəsində erkən tətbiq mənfi, bərpa zamanı tətbiq isə müsbət təsir göstərir. Mikroqliya nəticələri iltihabı başladan təkanın verildiyi vaxtın ətrafında aparılan tətbiqdən əldə olunub. Real həyatda beyin zədələnməsi hər iki mərhələni eyni anda birləşdirir: enerji çatışmazlığı və immun həyəcan siqnalı saatlar ərzində dəyişir. Bir mərhələni təcrid edən təcrübə birləşmiş hal üçün tətbiq cədvəlini müəyyən edə bilməz. Buna görə tətbiq zamanının müzakirəsində məhrumetmə və iltihabın zaman xəttləri ayrı saxlanılır.

Dürüst xülasə bir abzasa sığır. Təcrid olunmuş astrotsitlərdə yenidən oksigenləşmə zamanı verilən metilen mavisi tənəffüsü yenidən işə salır və hüceyrələri xilas edir. Bakterial fraqmentlə təsirə məruz qoyulmuş mikroqliyada o, xüsusi PHD3 yolu vasitəsilə iltihabla əlaqəli metabolik proqramı geri çevirir və sakit vəziyyətdəki formanı qoruyur. Hər nəticə öz təcrübə şəraiti daxilində həqiqidir və heç biri beyində iltihab haqqında ümumi hökm deyil. Qlial hüceyrələrin müqayisəsi məhz bu iki hekayənin bir-birinə qarışmasının qarşısını aldığı üçün faydalıdır.