Metylenblátt og stuðulskyknur í heilanum: astrocyttar, mikroglia og bruni

Ímynda tær, at tú gert tvær royndir við sama bláa litevni og fært tvey lovandi úrslit. Í einum dyrkingarílati yvirliva stjørnuskapaðar stuðulskyknur súrevnis- og glukosutrot. Í einum øðrum varðveita immunskyknur í heilanum sítt róligu, greinuta skap hóast eitt bakteriueitur. Tað er freistandi at sameina bæði úrslitini í ein pástand: litevnið tálmar bruna í heilanum og verjir heilan. Júst við hesa sameining eiga nærlagdir lesarar at steðga á.

Heilin hevur tveir bólkar av stuðulskyknum við ymiskum uppgávum, og metylenblátt verður kannað í hvørjum teirra við ymiskum útloysandi ávirkanum. Astrocyttar eru skyknur, sum stuðla evnaskiftinum. Teir liggja millum blóðæðrar og taugaskyknur, beina burtur ov nógv glutamat, javna kaliumstyrkina, goyma glykogen og flyta brennievni til taugaskyknur, tá tørvurin veksur brádliga. Mikroglia eru fastbúgvandi immunskyknur, sum halda eftirlit. Teirra fínu útvøkstrar kanna vevnaðin og skráseta boð frá bakterium og skaða. Tá ávaring kemur, draga skyknurnar útvøkstrarnar inn og fáa eitt rundað, amøbulíkt skap, sum er lagað til flyting og upptøku av tilfari, samstundis sum tær lata boðevni frá sær. Eitt úrslit í øðrum skyknubólkinum kann ikki flytast til hin, og mátingin, sum verður brúkt í hvørjum føri, avger, hvat veruliga varð víst.

Astrocyttar undir evnaskiftisálagi: tíðarsetingin er úrslitið

Astrocyttroyndin byrjar við troti. Granskarar dyrkaðu astrocyttar úr heilabørkinum hjá nýføddum músum, tóku glukosu og næstan alt súrevni burtur í seks tímar og góvu síðan bæði aftur í tjúgu og fýra tímar. Hetta er eitt starvsstovumodell av heilablóðtøppi við eftirfylgjandi endurstovnan av blóðrensli. Tá metylenblátt var til staðar í trotfasuni, versnaði yvirlivilsið hjá skyknunum. Tá tað bert varð latið afturat í fasuni, tá súrevni varð veitt aftur, við 0.1 og 1 micromolar, batnaði yvirlivilsið munandi sambært eini calcein-roynd av skyknulívførinum. Kanningin av astrocyttum hjá músum lýsir henda munin eftir tíðarseting saman við dátunum um skyknuanding.

Hesin munurin er týdningarmesta úrslitið. Meðan trot er, er næstan einki súrevni at taka ímóti elektronum, so ein elektronberi hevur einki stað at lata tey frá sær. Tá súrevni verður veitt aftur, fer maskinaríið aftur í gongd, og litevnið fær eina uppgávu. Viðgjørdir astrocyttar brúktu meira súrevni, tóku upp meira glukosu, framleiddu meira ATP og bygdu glykogengoymslurnar upp aftur. Samstundis var hexokinasa-virksemið hægri, og superoxid í mitokondriunum øktist ikki. Uppskotið til frágreiðing er tað sama sum í lýsingini av metylenbláum sum elektronbera í mitokondrium: tað flytur elektronir fram við blokeraðum støðum í andingarketuni, so skyknuandingin fer aftur í gongd uttan elektronleka, sum annars kann mynda reaktiv evni.

Legg til merkis, hvat slag av próvgrundarlagi hetta er. Tað er eitt úrslit um yvirlivilsi og evnaskifti í einum einstøkum, avbyrgdum skyknuslagi, við einum ávísum tíðarskeiði, tá ávirkanin sæst, nevniliga undir endurbata og ikki undir troti, og einum ávísum styrkiøki. Tað sigur einki um immunboðleiðir og einki um atferð.

Mikroglia undir bakteriuávaring: evnaskiftið verður umskipað

Mikrogliaroyndirnar byrja við øvugtu útloysandi ávirkanini: ikki svongd, men eini følskari infektión. Lipopolysakkarid, eitt brot úr ytru membranini hjá bakterium, bindur seg til skrásetarar í viðfødda immunverjuni og fær mikroglia at bera seg at, sum um sjúkuelvandi verur eru komnar, hóast ongar livandi bakteriur eru til staðar. Hjá músum, sum fáa lipopolysakkarid, og í eini dyrkaðari mikrogliaskyknulinju er úrslitið eitt kent brunamynstur: brunafremjandi faktorar økjast, mikroglia fara ímóti tí ágangandi M1-støðuni, taugaskyknur í nánd doyggja, og dýrini klára seg verri í lærings- og minnisuppgávum.

Kanningin av hesum svari hjá músum knýtir tað at eini súrevnisskrásetandi boðleið: lipopolysakkarid elvir til ovmikla framleiðslu av PHD3, einum av trimum prolylhydroxylasa-ensýmum, gjøgnum eina frammanfyri liggjandi Siah2/Morg1-ketu. Samstundis umskipa skyknurnar sína orkunýtslu ímóti aerobari glykolysu við øktum nøgdum av reaktivum súrevnisevnum í mitokondriunum. Høvundarnir mátaðu hesa broyting beinleiðis við Seahorse-evnaskiftisroyndum av súrevnisnýtslu og súrnan uttan fyri skyknurnar. Metylenblátt vendi bæði evnaskiftisbroytingini og ovmiklu PHD3-framleiðsluni við, minkaði brunafaktorarnar, minkaði deyðan hjá taugaskyknum og betraði úrslitini í atferðarroyndunum. Positrónemissiónstomografi gav eisini mynddátur: lipopolysakkarid økti glukosuupptøkuna í hippocampus á FDG-PET, og viðgerðin lækkaði hana aftur. Hetta samsvaraði við minni virkið brunatengt evnaskifti í livandi heilanum.

Hetta er eitt víðfevndari sett av mátingum enn í astrocyttkanningini, við cytokinum, evnaskifti, myndum og atferð hjá dýrum, men tað snýr seg um eina aðra útloysandi ávirkan og eitt annað skyknuslag. Lesarar, sum samanbera báðar kanningarnar, eiga at halda útloysandi ávirkanunum sundur: onnur kanningin bjargar svongum stuðulskyknum undir endurbata, meðan hin tálmar eina falska infektiónsávaring í immunskyknum.

Mikroglia undir sjóneykuni: skap sum máting

Ein triðja roynd kannar somu bakteriuávaring við bert at hyggja at skapinum. Í gliadyrkingum úr heilabørkinum hjá rottum hava mikroglia í samanberingarbólkinum, sum eru litað fyri markørin IBA1, nógvar fínar útvøkstrar. Hetta er greinuta skapið, sum er eyðkent fyri eftirlit. Eftir tjúgu og fýra tímar við lipopolysakkaridi við 10 mikrogrammum fyri hvønn millilitur flatna skyknurnar og fáa amøbulíka skapið. Víddin á skyknukroppinum veksur, meðan ummálið er á leið óbroytt. Hetta er geometriska eyðkennið fyri, at skyknurnar gerast rundari. Metylenblátt við 1 micromolar, latið samstundis sum eitrið, varðveitti greinutu útvøkstrarnar og helt vídd og ummál á skyknukroppinum nær virðunum í samanberingarbólkinum. Kanningin av rottudyrkingum mátar hesa varðveitslu av skapinum við mátingum av vídd og ummáli á skyknukroppinum.

Tvey viðurskifti geva hesi kanning størri virði enn einføldum myndum. Í fyrsta lagi varðveitti samanberingarevnið menadion, ein onnur redox-virkin sameind við somu styrki, ikki skapið. Einsamalt førdi tað eisini skyknurnar ímóti virkjaða skapinum. Ávirkanin er tí ikki ein almennur eginleiki hjá øllum evnum, sum fara gjøgnum redox-ringrásir. Í øðrum lagi knýta høvundarnir ávirkanina hjá litevninum at Nrf2-virkjan, einum transkriptiónsfaktori, sum stýrir genum við antioxidativum og brunatálmandi virkni, heldur enn bert at beinleiðis óvirkan av reaktivum evnum. Tengd umrøða av redox- og brunaboðleiðum setur hetta Nrf2-sambandið í samanhang.

Skapið er kortini veikasta mátingin av teimum trimum. Ein greinut skykna er vanliga ein skykna, sum heldur eftirlit, og ein rundað skykna er vanliga ein virkjað skykna, men skap er eitt óbeinleiðis tekin og ikki ein avlesing av genvirksemi. Í hesi dyrkingini vóru ongar immunskyknur úr blóðinum, einki taugakervi og eingin atferð at máta.

At lesa tey trý úrslitini lið um lið

Mynstrið tvørtur um raðirnar er, at hvør útloysandi ávirkan fær sína egnu máting og sítt egna svar. Bjarging av evnaskiftinum svarar einum spurningi um evnaskifti. Dátur um cytokin og atferð svara einum spurningi um bruna. Skap svarar einum spurningi um skap. Einki av teimum trimum kann einsamalt flytast yvir á hini økini.

Hvat mikroglia, sum síggja róligari út, ikki prógva

Hesin setningurin er neyðugur fyri alt evnið: mikroglia, sum síggja minni virkjað út, ella broytt evnaskifti í mikroglia prógva ikki í sjálvum sær, at heilavirknið er batnað.

Skapið kann broytast, uttan at virknið fylgir við. Ein skykna kann varðveita greinarnar og kortini lata cytokin frá sær, ella gerast rundari, meðan hon ger gagn við at rudda burtur skyknuleivdir. Evnaskiftismátingar hava somu avmarking: ein Seahorse-máting ella ein PET-skanning vísir orkuhandfaring, ikki hugsanarførleika. Músakanningin, sum sameindi mátingar av evnaskifti og teknum knýttum at skapi við atferðarroyndum, er sterkari júst tí hon legði fleiri stig av próvgrundarlagi saman í staðin fyri at lata eina einstaka máting bera niðurstøðuna. Eisini har eru vanligu avmarkingarnar galdandi, tí lipopolysakkarid eftirger eina ávaring uttan livandi smáverur heldur enn eina veruliga infektión, mýs eru ikki menniskju, og høvundarnir gera sjálvir vart við munir millum sløgini. Tey, sum leggja framhaldskanningar til rættis, eiga at meta um, hvussu úrslit um mikroglia kunnu flytast millum modell, áðrenn tey ganga út frá, at boðleiðin virkar á sama hátt í menniskjavevnaði.

Hetta hevur eisini eina praktiska avleiðing fyri tíðarseting. Í astrocyttroyndini gav tíðlig gjøving verri úrslit, meðan gjøving undir endurbata gav betri úrslit. Mikrogliaroyndirnar byggja á gjøving um tað mundið, tá brunafremjandi ávirkanin verður sett í verk. Heilaskaði í veruliga lívinum sameinir báðar fasurnar í senn: orkusvík og immunávaring, sum broytast yvir fleiri tímar. Ein roynd, sum avbyrgir eina fasu, kann ikki áseta gjøvingartíðir fyri støðuna, har báðar eru til staðar. Tí verða tíðargongdirnar fyri trot og bruna hildnar sundur í umrøðum av hóskandi tíðarskeiðum fyri gjøving.

Ein beinleiðis samandráttur rúmast í einum broti. Í avbyrgdum astrocyttum setur metylenblátt, givið meðan súrevni verður veitt aftur, skyknuandingina í gongd aftur og bjargar skyknum. Í mikroglia, sum verða ávirkað av einum bakteriubroti, vendir tað einari brunatengdari evnaskiftisskipan við gjøgnum eina ávísa PHD3-boðleið og varðveitir hvíldarskapið. Hvørt úrslit er veruligt innan sína royndaruppseting, og hvørki er ein almenn niðurstøða um bruna í heilanum. Samanberingin av gliaskyknum er gagnlig júst tí hon forðar fyri, at tær báðar frásagnirnar renna saman í eina.