Метилен көгү жана мээни колдоочу клеткалар: астроциттер, микроглия жана сезгенүү

Бир эле көк боёк менен эки эксперимент жүргүзүп, үмүттөндүргөн эки натыйжа алдыңыз дейли. Бир идиште жылдыз сымал колдоочу клеткалар кычкылтек менен глюкозанын жетишсиздигине карабай тирүү калат. Экинчисинде мээнин иммундук клеткалары бактериялык токсинге карабай тынч абалдагы бутактанган формасын сактайт. Бул экөөнү бир бүтүмгө бириктирүү азгырыгы жаралат: боёк мээдеги сезгенүүнү басаңдатып, мээни коргойт. Дал ушул бириктирүүдө кылдат окурман шашпай карашы керек.

Мээде милдеттери ар башка болгон эки колдоочу клетка тобу бар, ал эми метилен көгү алардын ар бири менен ар башка эксперименттик түрткү аркылуу текшерилет. Астроциттер — метаболизмди колдоочу клеткалар. Алар кан тамырлар менен нейрондордун ортосунда жайгашып, ашыкча глутаматты тазалайт, калийдин деңгээлин туруктуу кармайт, гликогенди сактайт жана муктаждык кескин өскөндө нейрондорго энергия булагын жеткирет. Микроглия — мээде туруктуу жашаган иммундук көзөмөлчү клеткалар. Алардын ичке өсүндүлөрү тканды көзөмөлдөп, бактериялык жана жабыркоо сигналдарын байкайт. Кооптуу сигнал келгенде өсүндүлөрүн жыйнап, көчүүгө жана жутууга ылайыкташкан тоголок амеба сымал формага өтөт да, сигналдык молекулаларды бөлүп чыгарат. Бир топто алынган натыйжа экинчисине автоматтык түрдө тиешелүү болбойт, ал эми ар бир учурда колдонулган өлчөө чынында эмне көрсөтүлгөнүн аныктайт.

Метаболизмдик стресстеги астроциттер: негизги натыйжа — убакыт

Астроциттер боюнча эксперимент керектүү заттардан ажыратуудан башталат. Изилдөөчүлөр жаңы төрөлгөн чычкандардын мээ кыртышынан алынган астроциттерди өстүрүп, глюкозаны жана кычкылтектин дээрлик баарын алты саатка алып салышкан, андан кийин экөөнү тең жыйырма төрт саатка кайра беришкен. Бул — инсульттун жана андан кийинки реперфузиянын лабораториялык модели. Метилен көгү ажыратуу фазасында болгондо, клеткалардын тирүү калуусу начарлаган. Ал кычкылтек кайра берилген фазада гана, 0.1 жана 1 микромоляр концентрацияларда кошулганда, кальцеин менен жашоого жөндөмдүүлүктү баалоо анализинде тирүү калуу кыйла жакшырган. Чычкандын астроциттери боюнча изилдөөдө убакытка байланышкан бул айырма дем алуу маалыматтары менен бирге баяндалат.

Дал ушул айырма — эң маанилүү табылга. Ажыратуу учурунда электрондорду кабыл ала турган кычкылтек дээрлик жок, ошондуктан электрондорду өткөрүүчү ортомчу аларды жеткире турган жер таппайт. Кычкылтек кайра берилгенде механизмдер кайра ишке кирип, боёк аткара турган иш пайда болот. Метилен көгү берилген астроциттер көбүрөөк кычкылтек керектеп, көбүрөөк глюкоза сиңирген, көбүрөөк ATP өндүргөн жана гликоген запастарын калыбына келтирген. Мында гексокиназанын активдүүлүгү жогорулап, митохондриялык супероксид көбөйгөн эмес. Сунушталган түшүндүрмө метилен көгүнүн митохондриядагы электрон ташуучу ролу жөнүндө баяндамада берилген тааныш түшүндүрмөгө дал келет: ал электрондорду дем алуу чынжырындагы бөгөлгөн жерлерди айланып өткөрөт, ошондо электрондор реактивдүү түрлөргө агып кетпестен, дем алуу кайра жөнгө салынып иштей баштайт.

Бул кандай далил экенине көңүл буруңуз. Бул — өзүнчө бөлүнгөн бир клетка түрүндөгү тирүү калуу жана метаболизм боюнча натыйжа. Анын натыйжалуу мезгили так көрсөтүлгөн: ажыратуу эмес, калыбына келүү фазасы; концентрация диапазону да көрсөтүлгөн. Ал иммундук сигналдар жөнүндө да, жүрүм-турум жөнүндө да эч нерсе билдирбейт.

Бактериялык кооптуу сигналга кабылган микроглия: метаболизмдин кайра программаланышы

Микроглия боюнча эксперименттер карама-каршы түрткүдөн башталат: ачарчылыктан эмес, жалган инфекциядан. Бактериянын сырткы мембранасынын бөлүгү болгон липополисахарид тубаса иммундук сенсорлор менен байланышып, тирүү бактериялар жок болсо да, микроглияга оору козгогучтар келгендей сигнал берет. Липополисахарид берилген чычкандарда жана өстүрүлгөн микроглия клеткаларынын линиясында тааныш сезгенүү программасы ишке кирет: сезгенүүнү күчөтүүчү факторлор көбөйөт, микроглия агрессивдүү M1 абалына багытталат, жанындагы нейрондор өлөт, ал эми жаныбарлар үйрөнүү жана эс тутум тапшырмаларын начарыраак аткарат.

Чычкандардагы бул жоопту изилдеген эмгек аны кычкылтекти сезүүчү сигналдык жол менен байланыштырат: липополисахарид жогорудагы Siah2/Morg1 чынжыры аркылуу үч пролилгидроксилаза ферментинин бири болгон PHD3түн ашыкча экспрессиясын шарттайт. Ошол эле учурда клеткалар энергияны пайдаланууну аэробдук гликолизге багыттап кайра программалайт жана митохондрияларда кычкылтектин реактивдүү түрлөрү көбөйөт. Авторлор бул өзгөрүүнү кычкылтектин керектелишин жана клеткадан тышкаркы чөйрөнүн кычкылданышын баалаган Seahorse метаболизмдик анализдери менен түздөн-түз өлчөшкөн. Метилен көгү метаболизмдик өзгөрүүнү да, PHD3түн ашыкча экспрессиясын да артка кайтарып, сезгенүү факторлорун азайткан, нейрондордун өлүмүн төмөндөткөн жана жүрүм-турум көрсөткүчтөрүн жакшырткан. Позитрондук-эмиссиялык томография сүрөттөө аркылуу дагы бир далил катмарын кошкон: липополисахарид FDG-PETте гиппокамптын глюкозаны сиңирүүсүн жогорулаткан, ал эми затты берүү аны кайра төмөндөткөн. Бул тирүү мээдеги сезгенүүгө байланышкан метаболизмдин басаңдашына шайкеш келген.

Бул астроциттер боюнча изилдөөгө караганда кеңири өлчөөлөр топтому: цитокиндер, метаболизм, сүрөттөө жана жаныбарлардын жүрүм-туруму. Бирок ал башка түрткүгө жана башка клеткага тиешелүү. Экөөнү салыштырган окурман түрткүлөрдү бөлүп карашы керек: бир изилдөө азыктан ажыраган колдоочу клеткаларды калыбына келүү учурунда сактап калса, экинчиси иммундук клеткалардагы жалган инфекция сигналын басаңдатат.

Микроскоп алдындагы микроглия: форма — көрсөткүч катары

Үчүнчү эксперимент ошол эле бактериялык кооптуу сигналды форма аркылуу гана карайт. Келемиштин мээ кыртышынан алынган глия культураларында IBA1 маркерине боёлгон контролдук микроглиянын көптөгөн ичке өсүндүлөрү көрүнөт — бул көзөмөлдөөчү бутактанган форма. Бир миллилитрге 10 микрограмм липополисахарид менен жыйырма төрт сааттан кийин клеткалар жайылып, амеба сымал формага өтөт. Алардын денесинин аянты чоңоёт, ал эми периметри дээрлик өзгөрбөйт; бул — тоголоктошуунун геометриялык белгиси. Токсин менен бирге 1 микромоляр концентрацияда берилген метилен көгү бутактанган өсүндүлөрдү сактап, клетка денесинин аянты менен периметрин контролдук маанилерге жакын кармаган. Келемиштин клетка культурасы боюнча изилдөө бул форманын сакталышын клетка денесинин аянтын жана периметрин өлчөө менен сандык түрдө баалайт.

Эки жагдай бул изилдөөнү жөн гана сүрөттөн баалуураак кылат. Биринчиден, салыштыруу үчүн колдонулган менадион — ошол эле концентрациядагы башка кычкылдануу-калыбына келүү активдүүлүгү бар молекула — форманы сактаган эмес жана өзү эле клеткаларды активдешкен формага түрткөн. Демек, бул таасир кычкылдануу-калыбына келүү циклине катышкан бардык заттарга мүнөздүү жалпы касиет эмес. Экинчиден, авторлор боёктун таасирин реактивдүү түрлөрдү түздөн-түз кармоо менен гана эмес, Nrf2нин активдешүүсү менен байланыштырышат. Nrf2 — антиоксиданттык жана сезгенүүгө каршы гендерди жөнгө салган транскрипциялык фактор. Кычкылдануу-калыбына келүү жана сезгенүү сигналдары тууралуу байланыштуу материалдар Nrf2 менен бул байланышты кеңири контекстте түшүндүрөт.

Ошентсе да форма бул үч көрсөткүчтүн ичинен эң чектелүүсү. Бутактанган клетка көбүнчө көзөмөлдөөчү, ал эми тоголок клетка көбүнчө активдешкен клетка болот. Бирок морфология — кыйыр көрсөткүч, транскрипт эмес. Бул культурада кан аркылуу келген иммундук клеткалар да, нейрондук тармактар да, жүрүм-турум натыйжалары да болгон эмес.

Үч натыйжаны катар коюп кароо

Катарларды салыштырганда көрүнгөн мыйзам ченем — ар бир түрткүнүн өз өлчөөсү жана өз жообу бар. Метаболизмдин калыбына келиши метаболизм тууралуу суроого жооп берет. Цитокиндер жана жүрүм-турум боюнча маалыматтар сезгенүү тууралуу суроого жооп берет. Форма форма тууралуу суроого жооп берет. Бул үчөөнүн эч бири өз алдынча башка деңгээлге өтүп бүтүм чыгарууга негиз болбойт.

Тынчыраак көрүнгөн микроглия эмнени далилдебейт

Бул темага керектүү негизги сүйлөм мындай: активдешүүсү азыраак көрүнгөн микроглия же микроглиянын өзгөргөн метаболизми өзүнөн өзү мээнин функциясы жакшырганын далилдебейт.

Морфология өзгөрүп, функция ошол бойдон калышы мүмкүн. Клетка бутактарын сактап туруп да цитокиндерди бөлүп чыгара алат же пайдалуу калдыктарды тазалап жатып тоголок формага өтүшү мүмкүн. Метаболизмдик көрсөткүчтөрдүн да ушундай чеги бар: Seahorse графиги же PET сканы таанып-билүүнү эмес, энергиянын пайдаланылышын көрсөтөт. Метаболизмдик жана формага байланышкан көрсөткүчтөрдү жүрүм-турум тесттери менен айкалыштырган чычкандар боюнча изилдөө бир өлчөөгө бүтүндөй бүтүмдү жүктөбөй, далилдердин бир нече деңгээлин бириктиргени үчүн күчтүүрөөк. Бирок анда да кадимки чектөөлөр сакталат: липополисахарид чыныгы инфекцияны эмес, стерилдүү кооптуу сигналды моделдейт; чычкандар адам эмес; авторлор өздөрү да түрлөрдүн айырмачылыктарын белгилешет. Кийинки изилдөөлөрдү пландагандар бул жол адамдын тканында дал ошондой иштейт деп божомолдоодон мурда микроглия боюнча табылгалардын ар башка моделдерге канчалык ылайык келерин баалашы керек.

Мындан затты берүү убактысына байланышкан практикалык тыянак чыгат. Астроциттер боюнча натыйжада эрте берүү терс, ал эми калыбына келүү маалында берүү оң натыйжа берген. Микроглия боюнча натыйжалар затты сезгенүүнү козгоочу түрткүгө жакын убакта берүүдөн алынган. Чыныгы жашоодо мээ жабыркаганда эки фаза бир учурда аралашат: энергия менен камсыздоонун бузулушу жана иммундук кооптуу сигнал сааттар бою өзгөрүп өнүгөт. Бир фазаны өзүнчө бөлүп караган эксперимент алардын айкалышкан учуру үчүн берүү графигин аныктай албайт. Ошондуктан затты берүү мезгилдерин талкуулоодо ажыратуунун жана сезгенүүнүн убакыт ырааттуулугу өзүнчө каралат.

Так жыйынтык бир абзацка батат. Өзүнчө бөлүнгөн астроциттерде кычкылтек кайра берилгенде кошулган метилен көгү дем алууну кайра иштетип, клеткаларды сактап калат. Бактериянын бөлүгүнө кабылган микроглияда ал белгилүү PHD3 жолу аркылуу сезгенүүгө байланышкан метаболизмдик программаны артка кайтарып, тынч абалдагы форманы сактайт. Ар бир натыйжа өзүнүн эксперименттик шартында анык, бирок экөөнүн бири да мээдеги сезгенүү тууралуу жалпы бүтүм эмес. Глия клеткаларын салыштыруу дал ушул эки окуянын бир бүтүмгө аралашып кетишине жол бербегени үчүн пайдалуу.