Метилен көгі және мидың тірек жасушалары: астроциттер, микроглия және қабыну

Бір көк бояғышпен екі тәжірибе жүргізіп, үміттендіретін екі нәтиже алдыңыз делік. Бір ыдыста жұлдыз пішінді тірек жасушалары оттек пен глюкоза жетіспегенде тірі қалады. Екіншісінде мидың иммундық жасушалары бактериялық токсинге қарамастан тыныш күйдегі тармақталған пішінін сақтайды. Осы екеуін бір тұжырымға біріктіргіңіз келуі мүмкін: бояғыш мидағы қабынуды бәсеңдетеді және миды қорғайды. Мұқият оқырман дәл осы біріктіру тұсында асықпауы керек.

Мида міндеттері әртүрлі екі тірек жасушалар тобы бар, ал метилен көгі олардың әрқайсысымен бөлек тәжірибелік қоздырғыш жағдайында зерттеледі. Астроциттер — метаболизмді қолдайтын жасушалар. Олар қан тамырлары мен нейрондардың арасында орналасады, артық глутаматты жояды, калий деңгейін тұрақтандырады, гликоген жинайды және қажеттілік күрт артқанда нейрондарға энергия көздерін жеткізеді. Микроглия — мида тұрақты мекендейтін иммундық қадағалаушы жасушалар. Олардың жіңішке өсінділері тінді шолып, бактериялық және зақымдану сигналдарын анықтайды. Қауіп сигналы түскенде өсінділері тартылып, жасушалар қозғалу мен жұтып алуға бейімделген дөңгелек амебатәрізді пішінге көшеді әрі сигналдық молекулалар бөледі. Бір топтағы нәтиже екіншісіне автоматты түрде қолданылмайды, ал әр жағдайда пайдаланылған өлшем нақты ненің көрсетілгенін анықтайды.

Метаболизмдік күйзелістегі астроциттер: негізгі нәтиже — әсер ету кезеңі

Астроциттерге жасалған тәжірибе оттек пен глюкозадан айырудан басталады. Зерттеушілер жаңа туған тышқандардың ми қыртысынан алынған астроциттерді өсіріп, алты сағатқа глюкозаны және оттектің дерлік барлығын алып тастады, содан кейін екеуін де жиырма төрт сағатқа қайта берді. Бұл — инсульт пен одан кейінгі реперфузияның зертханалық моделі. Метилен көгі оттек пен глюкозадан айыру кезеңінде болғанда, жасушалардың тірі қалуы нашарлады. Оны тек қайта оттектендіру кезеңінде, 0.1 және 1 микромоляр концентрацияда қосқанда, кальцеинмен жүргізілген тіршілікке қабілеттілік талдауы бойынша тірі қалу айтарлықтай жақсарды. Тышқан астроциттерін зерттеу осы кезеңдік айырмашылықты тыныс алу деректерімен бірге баяндайды.

Ең маңызды нәтиже — осы айырмашылық. Айыру кезеңінде электрондарды қабылдайтын оттек жоқтың қасы, сондықтан электрон тасымалдаушы оларды жеткізетін орын таппайды. Қайта оттектендіру кезінде механизмдер қайта іске қосылып, бояғышқа атқаратын жұмыс пайда болады. Өңделген астроциттер көбірек оттек тұтынды, көбірек глюкоза сіңірді, көбірек ATP өндірді және гликоген қорларын қалпына келтірді; гексокиназа белсенділігі жоғарылады, ал митохондриялық супероксид мөлшері артпады. Ұсынылған түсіндірме метилен көгінің митохондриялық электрон тасымалдаушы ретіндегі қызметі туралы баяндаудан таныс: ол электрондарды тыныс алу тізбегіндегі бөгелген тұстардан өткізіп, электрондардың реактивті түрлер түзуге ауытқуынсыз тыныс алудың қайта іске қосылуына мүмкіндік береді.

Бұл қандай дәлел екенін ескеріңіз. Бұл — оқшауланған бір жасуша түріндегі тірі қалу мен метаболизм нәтижесі; тиімді кезеңі де (айыру емес, қалпына келу), концентрация аралығы да нақты көрсетілген. Ол иммундық сигналдар туралы да, мінез-құлық туралы да ештеңе айтпайды.

Бактериялық қауіп сигналына ұшыраған микроглия: метаболизмнің қайта бағдарламалануы

Микроглия тәжірибелері қарама-қарсы қоздырғыштан басталады: қорексіз қалудан емес, жалған инфекциядан. Бактерияның сыртқы мембранасының бөлігі болып табылатын липополисахарид туа біткен иммунитеттің сенсорларымен байланысып, тірі бактериялар болмаса да, микроглияға патогендер келгендей сигнал береді. Липополисахарид берілген тышқандарда және өсірілген микроглия жасушаларының желісінде таныс қабыну бағдарламасы байқалады: қабынуды күшейтетін факторлар артады, микроглия агрессивті M1 күйіне қарай полярланады, көршілес нейрондар өледі, ал жануарлар үйрену мен есте сақтау тапсырмаларын нашар орындайды.

Тышқандардағы осы жауапты зерттеу оны оттекті сезетін жолмен байланыстырады: липополисахарид жоғары сатыдағы Siah2/Morg1 тізбегі арқылы үш пролилгидроксилаза ферментінің бірі — PHD3-тің шамадан тыс экспрессиясын туғызады. Сонымен қатар жасушалар энергия пайдалануын аэробты гликолизге қарай қайта бағдарлайды, ал митохондриялық оттектің реактивті түрлері көбейеді. Авторлар бұл ауысуды оттек тұтынуы мен жасушадан тыс ортаның қышқылдануын өлшейтін Seahorse метаболизмдік талдаулары арқылы тікелей өлшеді. Метилен көгі метаболизмдік ауысуды да, PHD3-тің шамадан тыс экспрессиясын да кері қайтарды, қабыну факторларын төмендетті, нейрондардың өлімін азайтты және мінез-құлық көрсеткіштерін жақсартты. Позитрондық-эмиссиялық томография бейнелеу деректерін қосты: липополисахарид FDG-PET арқылы өлшенген гиппокамптағы глюкоза сіңірілуін арттырды, ал емдеу оны қайта төмендетті. Бұл тірі мидағы қабынуға байланысты метаболизмнің бәсеңдеуіне сәйкес келеді.

Бұл астроциттер зерттеуіне қарағанда өлшемдері кеңірек жиынтық (цитокиндер, метаболизм, бейнелеу, жануарлардың мінез-құлқы), бірақ ол басқа қоздырғышқа және басқа жасушаға қатысты. Екеуін салыстыратын оқырман қоздырғыштарды бөлек қарастыруы керек: бір зерттеу қалпына келу кезінде қорексіз қалған тірек жасушаларын сақтап қалады, ал екіншісі иммундық жасушалардағы жалған инфекция дабылын бәсеңдетеді.

Микроскоп астындағы микроглия: пішін — өлшем көрсеткіші

Үшінші тәжірибе сол бактериялық қауіп сигналын тек пішін арқылы қарастырады. Егеуқұйрық ми қыртысынан алынған глия дақылдарында IBA1 маркеріне боялған бақылау тобындағы микроглияда көптеген жіңішке өсінділер көрінеді — бұл тінді қадағалайтын тармақталған пішін. Миллилитріне 10 микрограмм липополисахаридпен жиырма төрт сағат әсер еткеннен кейін жасушалар жайылып, амебатәрізді пішінге ауысады. Олардың жасуша денесінің ауданы ұлғаяды, ал периметрі шамамен тұрақты қалады; бұл — дөңгеленудің геометриялық белгісі. Токсинмен бірге берілген 1 микромоляр метилен көгі тармақталған өсінділерді сақтап, дене ауданы мен периметрін бақылау мәндеріне жақын ұстады. Егеуқұйрық жасушаларының дақылын зерттеу пішіннің осылай сақталуын жасуша денесінің ауданы мен периметрін өлшеу арқылы сандық түрде бағалайды.

Екі жайт бұл зерттеуді жай суреттен құндырақ етеді. Біріншіден, салыстыру үшін қолданылған менадион — сол концентрациядағы басқа тотығу-тотықсыздануға белсенді молекула — пішінді сақтамады және өздігінен жасушаларды белсенген пішінге қарай өзгертті. Демек, бұл әсер барлық тотығу-тотықсыздану циклдеріне қатысатын молекулаларға ортақ қасиет емес. Екіншіден, авторлар бояғыштың әсерін тек реактивті түрлерді тікелей бейтараптандырумен емес, антиоксиданттық және қабынуға қарсы гендердің жұмысын реттейтін транскрипциялық фактор Nrf2-нің белсенуімен байланыстырады. Тотығу-тотықсыздану және қабыну сигналдары туралы байланысты материалдар Nrf2-мен осы байланысты түсінуге негіз береді.

Дегенмен пішін — үш көрсеткіштің ішіндегі дәлелдік тұрғыдан ең шектеулісі. Тармақталған жасуша әдетте қадағалаушы, ал дөңгеленген жасуша әдетте белсенген болады, бірақ морфология — жанама көрсеткіш, транскрипт емес. Бұл дақылда қаннан келетін иммундық жасушалар да, нейрондық желілер де, мінез-құлық нәтижелері де болған жоқ.

Үш нәтижені қатар салыстыру

Кесте жолдарына ортақ заңдылық — әр қоздырғыштың өз өлшемі және өз жауабы бар. Метаболизмді қалпына келтіру метаболизм туралы сұраққа жауап береді. Цитокиндер мен мінез-құлық деректері қабыну туралы сұраққа жауап береді. Пішін пішін туралы сұраққа жауап береді. Үшеуінің ешқайсысы өздігінен басқа саланың қорытындысын бермейді.

Тынышырақ көрінетін микроглия нені дәлелдемейді

Бұл тақырыпқа қажет негізгі сөйлем мынау: белсенділігі төменірек көрінетін микроглия немесе микроглия метаболизмінің өзгеруі өздігінен ми қызметінің жақсарғанын дәлелдемейді.

Морфология өзгергенімен, қызметі соған сай өзгермеуі мүмкін. Жасуша тармақтарын сақтай отырып цитокиндер бөле беруі немесе дөңгеленіп, пайдалы қалдық тазалау жұмысын атқаруы мүмкін. Метаболизм көрсеткіштерінің де шектеуі осындай: Seahorse жазбасы немесе PET кескіні энергияның пайдаланылуын көрсетеді, когнитивтік қызметті емес. Метаболизмдік және пішінге қатысты көрсеткіштерді мінез-құлық сынақтарымен ұштастырған тышқан зерттеуі дәлелдердің бірнеше деңгейін біріктіргендіктен күштірек; ол бүкіл қорытындыны бір өлшемге сүйемеген. Бірақ мұнда да әдеттегі шектеулер бар: липополисахарид нақты инфекцияны емес, инфекциясыз қауіп дабылын модельдейді, тышқандар адам емес, ал авторлардың өздері түрлер арасындағы айырмашылықтарды атап өтеді. Кейінгі зерттеулерді жоспарлайтын кез келген адам бұл жол адам тінінде дәл солай жұмыс істейді деп болжаудан бұрын, микроглияға қатысты нәтижелердің бір модельден екіншісіне қаншалықты қолданылатынын бағалауы керек.

Бұдан енгізу уақытына қатысты практикалық қорытынды шығады. Астроциттердегі нәтиже ерте енгізудің кері әсерін және қалпына келу кезінде енгізудің пайдалы әсерін көрсетеді. Микроглия нәтижелері затты қабыну қоздырғышы әсер ететін уақытқа жақын енгізуден алынған. Нақты өмірдегі ми зақымында екі кезең қатар жүреді: энергия тапшылығы мен иммундық дабыл бірнеше сағат бойы өзгереді. Бір кезеңді оқшаулайтын тәжірибе осы біріктірілген жағдай үшін енгізу кестесін белгілей алмайды. Сондықтан енгізу уақытын талқылағанда оттек пен глюкозадан айыру және қабыну кезеңдерінің уақыттық барысы бөлек қарастырылады.

Нәтижелерді дәл қорытындылау үшін бір абзац жеткілікті. Оқшауланған астроциттерде қайта оттектендіру кезінде берілген метилен көгі тыныс алуды қайта іске қосып, жасушаларды сақтап қалады. Бактериялық бөлшекпен әсер етілген микроглияда ол нақты PHD3 жолы арқылы қабынулық метаболизм бағдарламасын кері қайтарып, тыныш күйдегі пішінді сақтайды. Әр нәтиже өз тәжірибесінің аясында шынайы, бірақ екеуінің ешқайсысы мидағы қабыну туралы жалпы қорытынды емес. Глия жасушаларын салыстырудың пайдасы — осы екі оқиғаның бір-бірімен араласып кетуіне жол бермеуінде.