Մեթիլեն կապույտը և ուղեղի աջակցող բջիջները․ աստրոցիտներ, միկրոգլիա և բորբոքում

Ենթադրենք՝ նույն կապույտ ներկանյութով երկու փորձ եք կատարում և երկու հուսադրող արդյունք ստանում։ Մի փորձանոթում աստղաձև աջակցող բջիջները վերապրում են թթվածնի և գլյուկոզի պակասը։ Մյուսում ուղեղի իմունային բջիջները պահպանում են իրենց հանգիստ, ճյուղավորված ձևը՝ չնայած բակտերիալ տոքսինին։ Գայթակղիչ է այս երկու արդյունքը միավորել մեկ պնդման մեջ․ ներկանյութը մեղմում է ուղեղի բորբոքումը և պաշտպանում ուղեղը։ Հենց այս միավորումն է, որին ուշադիր ընթերցողները պետք է զգուշությամբ վերաբերվեն։

Ուղեղն ունի տարբեր գործառույթներով աջակցող բջիջների երկու խումբ, և մեթիլեն կապույտի ազդեցությունը դրանցից յուրաքանչյուրի վրա ուսումնասիրվում է տարբեր փորձարարական ազդակի պայմաններում։ Աստրոցիտները նյութափոխանակային աջակցություն ապահովող բջիջներ են։ Դրանք տեղակայված են արյունատար անոթների և նեյրոնների միջև, հեռացնում են ավելորդ գլուտամատը, կարգավորում կալիումի մակարդակը, կուտակում գլիկոգեն և նեյրոններին էներգիայի աղբյուր են մատակարարում, երբ պահանջարկը կտրուկ աճում է։ Միկրոգլիան հյուսվածքում մշտապես բնակվող իմունային հսկող բջիջներն են։ Դրանց նուրբ ելուստները հսկում են հյուսվածքը, հայտնաբերում բակտերիալ և վնասման ազդանշաններ, իսկ տագնապի դեպքում հետ են քաշվում՝ բջջին տալով կլորավուն ամեոբաձև տեսք, որը հարմարեցված է տեղաշարժին և կլանմանը։ Միաժամանակ բջիջներն արտազատում են ազդանշանային մոլեկուլներ։ Մի խմբում ստացված արդյունքը չի տարածվում մյուսի վրա, իսկ յուրաքանչյուր դեպքում կիրառված չափումն է որոշում, թե իրականում ինչ է ցույց տրվել։

Աստրոցիտները նյութափոխանակային սթրեսի պայմաններում․ արդյունքը կախված է ժամանակից

Աստրոցիտների փորձը սկսվում է զրկման պայմաններից։ Հետազոտողները նորածին մկների գլխուղեղի կեղևից ստացված աստրոցիտներ են աճեցրել, վեց ժամով հեռացրել գլյուկոզը և գրեթե ամբողջ թթվածինը, ապա երկուսն էլ վերականգնել քսանչորս ժամով։ Սա կաթվածի և դրան հաջորդող արյունամատակարարման վերականգնման լաբորատոր մոդել է։ Երբ մեթիլեն կապույտն առկա էր զրկման փուլում, բջիջների գոյատևումը վատացել է։ Երբ այն ավելացվել է միայն թթվածնով վերաապահովման փուլում՝ 0.1 և 1 միկրոմոլար կոնցենտրացիաներով, կալցեինով կենսունակության թեստը ցույց է տվել գոյատևման նշանակալի բարելավում։ Մկների աստրոցիտների ուսումնասիրությունը նկարագրում է ժամանակային այս տարբերությունը՝ շնչառության տվյալների հետ միասին։

Հենց այս տարբերությունն է ամենակարևոր արդյունքը։ Զրկման ընթացքում էլեկտրոններն ընդունելու համար գրեթե թթվածին չկա, ուստի էլեկտրոնների փոխանցման միջնորդը դրանք հասցնելու տեղ չունի։ Թթվածնով վերաապահովման ընթացքում մեխանիզմը կրկին գործարկվում է, և ներկանյութն արդեն կարող է դեր ունենալ։ Մեթիլեն կապույտով մշակված աստրոցիտներն ավելի շատ թթվածին են սպառել, ավելի շատ գլյուկոզ են կլանել, ավելի շատ ATP են արտադրել և վերականգնել գլիկոգենի պաշարները։ Միաժամանակ հեքսոկինազի ակտիվությունն ավելի բարձր է եղել, իսկ միտոքոնդրիալ սուպերօքսիդը չի ավելացել։ Առաջարկվող բացատրությունը ծանոթ է մեթիլեն կապույտը որպես միտոքոնդրիալ էլեկտրոնափոխադրիչ ներկայացնող նկարագրությունից․ այն էլեկտրոնները տեղափոխում է շնչառական շղթայի արգելափակված հատվածները շրջանցելով, որպեսզի շնչառությունը վերագործարկվի՝ առանց էլեկտրոնների արտահոսքի և ռեակտիվ մասնիկների առաջացման։

Ուշադրություն դարձրեք, թե ինչ տեսակի ապացույց է սա։ Սա գոյատևման և նյութափոխանակության արդյունք է մեկ մեկուսացված բջջատեսակում՝ հստակ նշված արդյունավետ ժամանակային պատուհանով՝ վերականգնում, ոչ թե զրկում, և հստակ նշված կոնցենտրացիաների միջակայքով։ Այն ոչինչ չի ասում իմունային ազդանշանների կամ վարքի մասին։

Միկրոգլիան բակտերիալ տագնապի պայմաններում․ վերածրագրավորված նյութափոխանակություն

Միկրոգլիայի փորձերը սկսվում են հակառակ ազդակից՝ ոչ թե սննդանյութերի պակասից, այլ վարակի կեղծ ազդանշանից։ Լիպոպոլիսախարիդը՝ բակտերիաների արտաքին թաղանթի մի բաղադրիչ, կապվում է բնածին իմունային համակարգի ընկալիչներին և միկրոգլիային ազդարարում ախտածինների առկայություն, թեև կենդանի բակտերիաներ չկան։ Լիպոպոլիսախարիդ ստացած մկներում և միկրոգլիայի բջջային գծի կուլտուրայում արդյունքը ծանոթ բորբոքային ծրագիրն է․ բորբոքումը խթանող գործոններն ավելանում են, միկրոգլիան բևեռացվում է դեպի ագրեսիվ M1 վիճակ, հարևան նեյրոնները մահանում են, իսկ կենդանիներն ավելի վատ են կատարում ուսուցման և հիշողության առաջադրանքները։

Մկների մոտ այս արձագանքի ուսումնասիրությունն այն կապում է թթվածինը զգացող ազդանշանային ուղու հետ․ լիպոպոլիսախարիդը վերին օղակի Siah2/Morg1 շղթայի միջոցով խթանում է PHD3-ի գերարտահայտումը։ PHD3-ը պրոլիլհիդրօքսիլազի երեք ֆերմենտներից մեկն է։ Միաժամանակ բջիջներն իրենց էներգիայի օգտագործումը վերածրագրավորում են դեպի աերոբ գլիկոլիզ՝ միտոքոնդրիալ թթվածնի ռեակտիվ ձևերի ավելացմամբ։ Հեղինակներն այս տեղաշարժն ուղղակիորեն չափել են Seahorse նյութափոխանակային թեստերով՝ գնահատելով թթվածնի սպառումն ու արտաբջջային միջավայրի թթվայնացումը։ Մեթիլեն կապույտը հակադարձել է թե՛ նյութափոխանակային տեղաշարժը, թե՛ PHD3-ի գերարտահայտումը, նվազեցրել բորբոքային գործոններն ու նեյրոնների մահը և բարելավել վարքային ցուցանիշները։ Պոզիտրոնային էմիսիոն տոմոգրաֆիան ավելացրել է նաև պատկերային տվյալներ․ լիպոպոլիսախարիդը FDG-PET հետազոտությամբ բարձրացրել է հիպոկամպում գլյուկոզի կլանումը, իսկ բուժումը կրկին իջեցրել է այն։ Սա համահունչ է կենդանի ուղեղում բորբոքային նյութափոխանակության ավելի ցածր ակտիվությանը։

Այստեղ չափումների հավաքածուն ավելի հարուստ է, քան աստրոցիտների ուսումնասիրությունում՝ ցիտոկիններ, նյութափոխանակություն, պատկերային հետազոտություն և կենդանիների վարք, բայց այն վերաբերում է այլ ազդակի և այլ բջջատեսակի։ Երկուսը համեմատելիս ընթերցողները պետք է տարբերակեն ազդակները․ մի ուսումնասիրությունը վերականգնման ընթացքում փրկում է սննդանյութերից զրկված աջակցող բջիջները, իսկ մյուսը թուլացնում է իմունային բջիջներում վարակի կեղծ տագնապը։

Միկրոգլիան մանրադիտակի տակ․ ձևը որպես ցուցանիշ

Երրորդ փորձը նույն բակտերիալ տագնապը դիտարկում է միայն ձևի միջոցով։ Առնետի գլխուղեղի կեղևից ստացված գլիալ կուլտուրաներում IBA1 մարկերի նկատմամբ ներկված վերահսկիչ միկրոգլիան ունի բազմաթիվ նուրբ ելուստներ՝ հսկող վիճակին բնորոշ ճյուղավորված ձև։ Մեկ միլիլիտրում 10 միկրոգրամ լիպոպոլիսախարիդի ազդեցությունից քսանչորս ժամ անց բջիջները հարթվում են՝ ընդունելով ամեոբաձև տեսք, իսկ դրանց մարմնի մակերեսը մեծանում է, մինչդեռ պարագիծը մնում է մոտավորապես անփոփոխ։ Սա կլորացման երկրաչափական հատկանիշն է։ Տոքսինի հետ միաժամանակ տրված մեթիլեն կապույտը՝ 1 միկրոմոլար կոնցենտրացիայով, պահպանել է ճյուղավորված ելուստները և մարմնի մակերեսն ու պարագիծը պահել վերահսկիչ արժեքներին մոտ։ Առնետի բջջային կուլտուրայի ուսումնասիրությունը ձևի այս պահպանումը քանակապես գնահատում է բջջի մարմնի մակերեսի և պարագծի չափումներով։

Երկու մանրամասն այս ուսումնասիրությունը դարձնում են ավելին, քան պարզապես պատկեր։ Նախ՝ համեմատության համար օգտագործված մենադիոնը՝ նույն կոնցենտրացիայով մեկ այլ օքսիդավերականգնային ակտիվ մոլեկուլ, չի պահպանել ձևը և ինքնուրույն բջիջները մղել է դեպի ակտիվացած ձև։ Այսպիսով, ազդեցությունը բոլոր օքսիդավերականգնային ցիկլեր կատարող նյութերի ընդհանուր հատկությունը չէ։ Երկրորդ՝ հեղինակները ներկանյութի ազդեցությունը կապում են Nrf2-ի ակտիվացման հետ՝ հակաօքսիդանտային և հակաբորբոքային գեների աշխատանքը կարգավորող տրանսկրիպցիոն գործոնի ծրագրի, այլ ոչ միայն ռեակտիվ մասնիկների ուղղակի չեզոքացման հետ։ Օքսիդավերականգնային և բորբոքային ազդանշանային գործընթացների վերաբերյալ հարակից նյութերն այս Nrf2 կապը ներկայացնում են ավելի լայն համատեքստում։

Այնուամենայնիվ, ձևը երեք ցուցանիշներից ամենասահմանափակն է։ Ճյուղավորված բջիջը սովորաբար հսկող բջիջ է, իսկ կլորացածը՝ ակտիվացած, բայց ձևաբանությունն անուղղակի ցուցիչ է, ոչ թե բջջի գործունեության ուղղակի նկարագրություն։ Այս կուլտուրայում չկային արյունից եկող իմունային բջիջներ, նյարդային շղթաներ կամ վարքային արդյունքներ։

Երեք արդյունքների կողք կողքի դիտարկում

Տողերի ընդհանուր օրինաչափությունն այն է, որ յուրաքանչյուր ազդակ ունի իր չափումն ու իր պատասխանը։ Նյութափոխանակային վերականգնումը պատասխանում է նյութափոխանակության հարցին։ Ցիտոկինների և վարքի տվյալները պատասխանում են բորբոքման հարցին։ Ձևը պատասխանում է ձևի հարցին։ Երեքից ոչ մեկը ինքնուրույն չի պատասխանում մյուս հարցերին։

Ինչ չի ապացուցում ավելի հանգիստ տեսք ունեցող միկրոգլիան

Ամբողջ թեմայի համար անհրաժեշտ միտքն այս է․ ավելի քիչ ակտիվացած տեսք ունեցող միկրոգլիան կամ միկրոգլիայի փոփոխված նյութափոխանակությունն ինքնին չի ապացուցում ուղեղի գործառույթի բարելավում։

Ձևաբանությունը կարող է փոխվել՝ առանց գործառույթի համապատասխան փոփոխության։ Բջիջը կարող է պահպանել իր ճյուղերը և միևնույն ժամանակ շարունակել ցիտոկիններ արտազատել, կամ կլորանալ՝ բջջային մնացորդների օգտակար հեռացում կատարելով։ Նյութափոխանակային չափումներն ունեն նույն սահմանափակումը․ Seahorse-ի գրանցած կորը կամ PET հետազոտությունը ցույց են տալիս էներգիայի օգտագործումը, ոչ թե ճանաչողական կարողությունները։ Մկների ուսումնասիրությունը, որը նյութափոխանակային և ձևին առնչվող ցուցանիշները համադրել է վարքային թեստերի հետ, ավելի ուժեղ է հենց այն պատճառով, որ միավորել է ապացույցների տարբեր մակարդակներ՝ եզրակացությունը մեկ չափման վրա դնելու փոխարեն։ Նույնիսկ այնտեղ գործում են սովորական սահմանափակումները․ լիպոպոլիսախարիդը մոդելավորում է առանց իրական վարակի տագնապ, մկները մարդիկ չեն, և հեղինակներն իրենք էլ նշում են տեսակների տարբերությունները։ Հետագա աշխատանք ծրագրող ցանկացած ոք պետք է գնահատի, թե միկրոգլիայի վերաբերյալ արդյունքներն ինչպես են փոխանցվում տարբեր մոդելների միջև, նախքան ենթադրելը, որ այդ ուղին նույն կերպ է գործում մարդու հյուսվածքում։

Սրանից բխում է կիրառման ժամանակին առնչվող գործնական հետևություն։ Աստրոցիտների արդյունքը ցույց է տալիս վաղ կիրառման բացասական և վերականգնման ընթացքում կիրառման դրական ազդեցություն։ Միկրոգլիայի արդյունքները ստացվել են բորբոքային ազդակի ժամանակի շուրջ կատարված կիրառմամբ։ Իրական կյանքում ուղեղի վնասումը միաժամանակ միավորում է երկու փուլն էլ՝ էներգետիկ անբավարարությունն ու իմունային տագնապը, որոնք զարգանում են ժամերի ընթացքում։ Մեկ փուլը մեկուսացնող փորձը չի կարող սահմանել համակցված դեպքի ժամանակացույցը։ Այդ պատճառով կիրառման ժամանակային պատուհանների քննարկումներում զրկման և բորբոքման ժամանակային ընթացքները դիտարկվում են առանձին։

Ազնիվ ամփոփումը տեղավորվում է մեկ պարբերության մեջ։ Մեկուսացված աստրոցիտներում թթվածնով վերաապահովման ընթացքում տրված մեթիլեն կապույտը վերագործարկում է շնչառությունը և փրկում բջիջները։ Բակտերիալ բաղադրիչի ազդեցությանը ենթարկված միկրոգլիայում այն հատուկ PHD3 ուղու միջոցով հակադարձում է բորբոքային նյութափոխանակային ծրագիրը և պահպանում հանգստի վիճակին բնորոշ ձևը։ Յուրաքանչյուր արդյունք իրական է իր փորձարարական պայմաններում, և ոչ մեկը ուղեղի բորբոքման վերաբերյալ ընդհանուր եզրակացություն չէ։ Գլիալ բջիջների այս համեմատությունն օգտակար է հենց նրանով, որ թույլ չի տալիս երկու տարբեր պատմությունները միաձուլել մեկի մեջ։