Methylene blue da ƙwayoyin tallafin kwakwalwa: astrocytes, microglia, da kumburi

A ce ka gudanar da gwaje-gwaje biyu da rinin shuɗi iri ɗaya, kuma ka sami sakamako biyu masu ƙarfafa gwiwa. A kwanon gwaji ɗaya, ƙwayoyin tallafi masu siffar tauraro sun tsira daga rashin oxygen da glucose. A wani kuma, ƙwayoyin garkuwar jikin kwakwalwa sun riƙe siffofinsu masu rassan da ke nuna yanayin natsuwa duk da kasancewar gubar ƙwayoyin cutar bacteria. Yana da sauƙi a haɗa waɗannan biyu zuwa iƙirari guda: rinin yana rage kumburin kwakwalwa kuma yana kare kwakwalwa. Wannan haɗawar ita ce ainihin inda masu karatu masu lura ya kamata su dakata su yi tunani.

Kwakwalwa tana da rukuni biyu na ƙwayoyin tallafi masu ayyuka daban, kuma ana gwada methylene blue da kowane rukuni ta wani abin tayar da martani na daban a gwaji. Astrocytes ƙwayoyin tallafi ne na sarrafa abinci da samar da kuzari. Suna zama tsakanin jijiyoyin jini da ƙwayoyin jijiyoyi, suna kawar da glutamate da ya yi yawa, suna daidaita potassium, suna adana glycogen, kuma suna kai wa ƙwayoyin jijiyoyi abin samar da kuzari lokacin da buƙata ta ƙaru. Microglia su ne masu sa ido na garkuwar jiki da ke zaune a kwakwalwa. Ƙananan rassansu suna sintiri a nama, suna gano siginar bacteria da lalacewa, kuma idan an yi ƙararrawar haɗari suna janye rassansu su koma siffa mai zagaye irin ta amoeba, wadda ta dace da ƙaura da haɗiye abubuwa, tare da sakin ƙwayoyin sinadarai masu isar da saƙo. Sakamako a rukuni ɗaya ba ya shafi ɗayan kai tsaye, kuma ma'aunin da aka yi amfani da shi a kowane yanayi ne ke tantance abin da aka nuna a zahiri.

Astrocytes cikin damuwar samar da kuzari: lokacin ba da sinadarin shi ne muhimmin sakamakon

Gwajin astrocytes yana farawa da hana su abubuwan da suke buƙata. Masu bincike sun raina astrocytes daga bawon kwakwalwar berayen gida da aka haifa kwanan nan, suka cire glucose da kusan dukkan oxygen na sa'o'i shida, sannan suka mayar da su duka na sa'o'i ashirin da huɗu. Wannan samfurin dakin gwaje-gwaje ne na bugun jini wanda sake gudanawar jini ke bi. Lokacin da methylene blue ya kasance a lokacin hanawar, tsirar ƙwayoyin ta ragu. Lokacin da aka ƙara shi a lokacin sake samar da oxygen kawai, a 0.1 da 1 micromolar, tsirar ta ƙaru sosai bisa gwajin calcein na tantance rayuwar ƙwayoyi. Binciken astrocytes na berayen gida ya bayyana wannan bambancin lokaci tare da bayanan numfashin ƙwayoyi.

Wannan bambancin shi ne sakamakon da ya fi muhimmanci. A lokacin hanawar, kusan babu oxygen da zai karɓi electrons, don haka tsarin mika electrons ba shi da inda zai kai su. A lokacin sake samar da oxygen, tsarin yana sake fara aiki kuma rinin yana samun aikin yi. Astrocytes da aka yi wa maganin sun yi amfani da oxygen da yawa, sun ɗauki glucose da yawa, sun samar da ATP da yawa, kuma sun sake gina ajiyar glycogen. Aikin hexokinase ya ƙaru ba tare da ƙaruwar superoxide a mitochondria ba. Bayanin da aka gabatar shi ne wanda aka saba gani a bayanin methylene blue a matsayin mai ɗaukar electrons a mitochondria: yana kai electrons su wuce wuraren da suka toshe a sarkar numfashin ƙwayoyi, domin numfashin ya sake farawa yadda ya kamata maimakon electrons su zube su samar da sinadarai masu saurin yin martani.

A lura da irin shaidar da wannan yake wakilta. Sakamako ne na tsira da sarrafa abinci da kuzari a nau'in ƙwaya guda da aka ware, tare da takamaiman lokacin da yake aiki — lokacin farfaɗowa, ba lokacin hanawa ba — da kuma takamaiman zangon yawan sinadarin. Ba ya faɗin kome game da siginar garkuwar jiki, kuma ba ya faɗin kome game da ɗabi'a.

Microglia ƙarƙashin ƙararrawar bacteria: sauya tsarin samar da kuzari

Gwaje-gwajen microglia suna farawa da abin tayar da martani na akasin haka: ba yunwa ba, sai dai kamuwa da cuta na ƙarya. Lipopolysaccharide, wani ɓangare na murfin waje na bacteria, yana ɗaurewa da masu gano barazana na garkuwar jiki ta asali, ya sa microglia su ɗauka cewa ƙwayoyin cuta sun iso, duk da cewa babu bacteria masu rai. A berayen gida da aka ba lipopolysaccharide da kuma jerin ƙwayoyin microglia da aka raina a dakin gwaje-gwaje, sakamakon shi ne tsarin kumburi da aka saba gani: abubuwan da ke ƙarfafa kumburi suna ƙaruwa, microglia suna karkata zuwa yanayin M1 mai tsananin martani, ƙwayoyin jijiyoyi da ke kusa suna mutuwa, kuma dabbobin suna yin ƙasa a ayyukan koyo da tunawa.

Binciken wannan martani a berayen gida ya danganta shi da hanyar gano oxygen: lipopolysaccharide yana sa a samar da PHD3 fiye da kima ta hanyar sarkar Siah2/Morg1 da ke gaba a tsarin siginar. PHD3 ɗaya ne daga cikin enzymes uku na prolyl hydroxylase. A lokaci guda, ƙwayoyin suna sauya tsarin amfani da kuzarinsu zuwa glycolysis mai amfani da oxygen, tare da ƙaruwar nau'o'in oxygen masu saurin yin martani a mitochondria. Marubutan sun auna wannan sauyin kai tsaye da gwaje-gwajen Seahorse na sarrafa kuzari, waɗanda ke auna amfani da oxygen da ƙaruwar acidity a wajen ƙwayoyi. Methylene blue ya mayar da sauyin sarrafa kuzari da samar da PHD3 fiye da kima baya, ya rage abubuwan kumburi, ya rage mutuwar ƙwayoyin jijiyoyi, kuma ya inganta sakamakon gwaje-gwajen ɗabi'a. Ɗaukar hoton positron emission tomography ya ƙara wata hanyar shaida ta hoto: lipopolysaccharide ya ƙara ɗaukar glucose a hippocampus a hoton FDG-PET, kuma maganin ya sake rage shi, wanda ya dace da raguwar aikin samar da kuzarin da ke da alaƙa da kumburi a kwakwalwa mai rai.

Wannan jerin ma'aunai ya fi na binciken astrocytes yalwa — cytokines, sarrafa kuzari, ɗaukar hoto, da ɗabi'ar dabbobi — amma ya shafi wani abin tayar da martani daban da kuma wata ƙwaya daban. Masu karatu da ke kwatanta su biyun ya kamata su ware abubuwan tayar da martanin: bincike ɗaya yana ceton ƙwayoyin tallafi da suka rasa abinci a lokacin farfaɗowa, ɗayan kuma yana rage ƙararrawar kamuwa da cuta ta ƙarya a ƙwayoyin garkuwar jiki.

Microglia ƙarƙashin na'urar hangen nesa: siffa a matsayin abin aunawa

Gwaji na uku yana duba wannan ƙararrawar bacteria ta fuskar siffa kaɗai. A ƙwayoyin glia da aka raina daga bawon kwakwalwar berayen gona, microglia na rukunin kwatance da aka yi wa launin gano alamar IBA1 suna nuna ƙananan rassa da yawa, wato siffa mai rassan da ke yin sa ido. Bayan sa'o'i ashirin da huɗu da lipopolysaccharide a 10 micrograms per milliliter, ƙwayoyin suna shimfiɗewa su koma siffar amoeba, kuma faɗin jikin ƙwayoyin yana ƙaruwa yayin da tsawon kewayensu yake kasancewa kusan yadda yake. Wannan shi ne alamar lissafin siffa da ke nuna komawa zagaye. Methylene blue a 1 micromolar, wanda aka bayar tare da gubar, ya kiyaye rassan kuma ya bar faɗin jiki da tsawon kewaye kusa da ma'aunan rukunin kwatance. Binciken ƙwayoyin berayen gona da aka raina ya auna wannan kiyaye siffa ta amfani da faɗin jikin ƙwaya da tsawon kewayenta.

Abubuwa biyu sun sa wannan binciken ya fi hoto kawai muhimmanci. Na farko, sinadarin kwatance menadione, wani sinadari mai aiki a tsarin redox a yawan iri ɗaya, bai kiyaye siffar ba, kuma shi kaɗai ya tura ƙwayoyin zuwa siffar da ke nuna an tayar da martaninsu. Don haka, tasirin ba halayya ce ta gama-gari ga duk sinadaran da ke yin zagayen redox ba. Na biyu, marubutan suna danganta tasirin rinin da kunna Nrf2, wani tsarin furotin mai sarrafa rubuta bayanan kwayoyin halitta da ke sarrafa kwayoyin halittar kariya daga oxidation da rage kumburi, maimakon kawar da sinadarai masu saurin martani kai tsaye kaɗai. Bayanan da ke da alaƙa da redox da siginar kumburi suna sanya wannan dangantakar Nrf2 cikin mahallinta.

Duk da haka, siffa ita ce mafi ƙarancin ƙarfi a cikin waɗannan hanyoyin aunawa uku. Ƙwaya mai rassa yawanci tana cikin yanayin sa ido, yayin da ƙwaya mai zagaye yawanci an tayar da martaninta. Amma siffa alama ce ta wakilci, ba cikakken bayanin abin da ƙwayar take yi ba. Wannan tarin ƙwayoyin da aka raina ba ya ƙunshe da ƙwayoyin garkuwar jiki da ke zuwa ta jini, babu da'irorin jijiyoyi, kuma babu ɗabi'ar da za a auna.

Karanta sakamakon uku gefe da gefe

Tsarin da ke bayyana a waɗannan layuka shi ne cewa kowane abin tayar da martani yana da nasa ma'auni da nasa amsa. Ceton tsarin sarrafa abinci da kuzari yana amsa tambayar sarrafa abinci da kuzari. Bayanan cytokines da ɗabi'a suna amsa tambayar kumburi. Siffa tana amsa tambayar siffa. Babu ɗaya daga cikin ukun da ke tabbatar da sakamakon wani fanni da kansa.

Abin da microglia masu kama da sun fi natsuwa ba sa tabbatarwa

Wannan ita ce jimlar da duk batun yake buƙata: microglia da kamanninsu ke nuna ƙarancin tayar da martani, ko sauyin sarrafa kuzarinsu, ba sa tabbatar da ingantaccen aikin kwakwalwa da kansu.

Siffa na iya canzawa ba tare da aiki ya bi ta ba. Ƙwaya na iya riƙe rassanta alhali har yanzu tana sakin cytokines, ko ta koma zagaye alhali tana yin aikin kawar da tarkace mai amfani. Ma'aunan sarrafa kuzari suna da irin wannan iyaka: bayanan Seahorse ko hoton PET suna nuna yadda ake sarrafa kuzari, ba ikon fahimta da tunani ba. Binciken berayen gida da ya haɗa ma'aunan sarrafa kuzari da masu kama da na siffa tare da gwaje-gwajen ɗabi'a ya fi ƙarfi ne musamman saboda ya haɗa matakan shaida daban, maimakon ɗora kammalawa gaba ɗaya a kan ma'auni ɗaya. Ko a can, iyakokin da aka saba suna nan, domin lipopolysaccharide yana wakiltar ƙararrawar da babu ƙwayoyin cuta masu rai maimakon kamuwa da cuta ta gaske, beraye ba mutane ba ne, kuma marubutan da kansu sun nuna bambance-bambancen jinsunan halittu. Duk wanda ke shirin bincike na gaba ya kamata ya tantance yadda sakamakon microglia ke shafar samfuran gwaji daban kafin ya ɗauka cewa hanyar tana aiki iri ɗaya a naman ɗan adam.

Daga nan akwai wani abin lura a aikace game da lokaci. Sakamakon astrocytes ya nuna illa daga bayarwa da wuri da kuma fa'ida daga bayarwa a lokacin farfaɗowa. Sakamakon microglia ya fito ne daga bayarwa a kusa da lokacin abin da ya tayar da kumburi. Raunin kwakwalwa a zahirin rayuwa yana haɗa matakan biyu lokaci guda: gazawar samar da kuzari tare da ƙararrawar garkuwar jiki, suna sauyawa a tsawon sa'o'i. Gwajin da ya ware mataki ɗaya ba zai iya ƙayyade jadawalin bayarwa ga yanayin da ya haɗa su ba. Shi ya sa tattaunawar lokutan bayarwa ke ware jerin lokutan hanawa da na kumburi.

Taƙaitawa ta gaskiya tana shiga sakin layi ɗaya. A astrocytes da aka ware, methylene blue da aka bayar a lokacin sake samar da oxygen yana sake kunna numfashin ƙwayoyi kuma yana ceton su. A microglia da aka tayar da martaninsu da wani ɓangaren bacteria, yana mayar da tsarin samar da kuzari mai alaƙa da kumburi baya ta takamaiman hanyar PHD3, kuma yana kiyaye siffar hutawa. Kowane sakamako gaskiya ne a cikin tsarin gwajinsa, kuma babu ɗayansu da yake hukunci na gaba ɗaya kan kumburin kwakwalwa. Kwatanta ƙwayoyin glia yana da amfani musamman saboda yana hana labaran biyu gaurayewa su zama guda.