Метилен зәңгәре һәм баш миенең терәк күзәнәкләре: астроцитлар, микроглия һәм ялкынсыну

Әйтик, сез бер үк зәңгәр буяу белән ике тәҗрибә үткәрәсез һәм өметләндерүче ике нәтиҗә аласыз. Бер савытта йолдызсыман терәк күзәнәкләр кислород һәм глюкоза җитмәгәндә исән кала. Икенчесендә баш миенең иммун күзәнәкләре, бактериаль токсинга карамастан, тыныч, тармакланган формасын саклый. Бу икесен бер раслауга берләштерү теләге туа: буяу баш миендәге ялкынсынуны баса һәм баш миен саклый. Нәкъ шушы берләштерү урынында игътибарлы укучы ашыкмаска тиеш.

Баш миендә төрле эшләр башкаручы ике терәк күзәнәк төркеме бар, һәм метилен зәңгәре аларның һәрберсе белән төрле тәҗрибә этәргече аша очраша. Астроцитлар — метаболик терәк күзәнәкләр. Алар кан тамырлары белән нейроннар арасында урнаша, артык глутаматны чыгара, калий дәрәҗәсен тотрыклы тота, гликоген туплый һәм ихтыяҗ кискен артканда нейроннарга энергия чыганакларын ташый. Микроглия — тукымада даими яшәүче иммун күзәтүчеләр. Аларның нечкә үсентеләре тукыманы күзәтә, бактерияләр һәм зарарлану сигналларын таный; хәвеф сигналы булганда исә үсентеләрен тартып алып, күчеп йөрү һәм йоту өчен җайлашкан түгәрәк амебасыман формага күчә, шул ук вакытта сигнал молекулаларын бүлеп чыгара. Бер төркемдә алынган нәтиҗә икенчесенә күчми, һәм һәр очракта кулланылган үлчәү чынлыкта нәрсә күрсәтелгәнен билгели.

Метаболик стресс астындагы астроцитлар: төп нәтиҗә — вакыт

Астроцитлар белән тәҗрибә кислород һәм глюкозадан мәхрүм итүдән башлана. Тикшеренүчеләр яңа туган тычканнарның баш мие кабыгыннан алынган астроцитларны культурада үстергән, алты сәгатькә глюкозаны һәм кислородның диярлек барысын алып ташлаган, аннары икесен дә егерме дүрт сәгатькә кире кайтарган. Бу — инсульттан соңгы реперфузиянең лаборатория моделе. Метилен зәңгәре мәхрүм итү этабында булганда, күзәнәкләрнең исән калуы начарайган. Аны кислород яңадан бирелү этабында гына, 0.1 һәм 1 микромоляр концентрацияләрдә өстәгәндә, кальцеин белән яшәүчәнлекне тикшерү буенча исән калу шактый яхшырган. Тычкан астроцитлары турындагы тикшеренүдә вакытка бәйле бу аерма сулыш мәгълүматлары белән бергә китерелә.

Нәкъ шушы аерма — иң мөһим нәтиҗә. Мәхрүм итү вакытында электроннарны кабул итәрлек кислород диярлек юк, шуңа күрә электрон күчерү механизмының аларны илтер урыны булмый. Кислород яңадан бирелгәндә механизм кабат эшли башлый һәм буяуга эш табыла. Метилен зәңгәре белән эшкәртелгән астроцитлар күбрәк кислород кулланган, күбрәк глюкоза үзләштергән, күбрәк ATP җитештергән һәм гликоген запасларын торгызган; гексокиназа активлыгы югарырак булган, ә митохондрияләрдәге супероксид артмаган. Тәкъдим ителгән аңлатма метилен зәңгәренең митохондрияләрдә электрон ташучы булуы турындагы язмадан таныш: ул электроннарны сулыш чылбырындагы томаланган урыннарны урап күчерә, шуның аркасында сулыш электроннарны реактив кисәкчәләр барлыкка китерүгә югалтмыйча яңадан эшли башлый.

Бу дәлилнең нинди төргә каравына игътибар итегез. Ул — бер аерымланган күзәнәк төрендә исән калу һәм метаболизм нәтиҗәсе; анда нәтиҗәле вакыт аралыгы да — мәхрүм итү түгел, ә торгызылу — һәм концентрацияләр диапазоны да күрсәтелгән. Ул иммун сигналлары турында да, үз-үзеңне тоту турында да берни әйтми.

Бактериаль хәвеф сигналы астындагы микроглия: метаболизмның яңадан программалашуы

Микроглия тәҗрибәләре капма-каршы этәргечтән башлана: ачлыктан түгел, ә ялган инфекциядән. Бактерияләрнең тышкы мембранасы кисәге булган липополисахарид тумыштан килгән иммунитет сенсорларына бәйләнә һәм, тере бактерияләр булмаса да, микроглиягә патогеннар килгән дигән сигнал бирә. Липополисахарид бирелгән тычканнарда һәм культурада үстерелгән микроглия күзәнәк линиясе эчендә таныш ялкынсыну программасы күзәтелә: ялкынсынуга этәрүче факторлар арта, микроглия агрессив M1 халәтенә таба полярлаша, күрше нейроннар үлә, ә хайваннар өйрәнү һәм хәтер биремнәрен начаррак үти.

Бу җавапны тычканнарда тикшергән эш аны кислородны сизүче сигнал юлы белән бәйли: липополисахарид өске дәрәҗәдәге Siah2/Morg1 чылбыры аша өч пролилгидроксилаза ферментының берсе булган PHD3 нең артык экспрессиясен китереп чыгара. Шул ук вакытта күзәнәкләр энергия куллануын аэроб гликолизга таба яңадан программалаштыра, митохондрияләрдә кислородның реактив формалары арта. Авторлар бу күчешне Seahorse метаболик анализларында кислород куллануны һәм күзәнәктән тыш тирәлекнең әчеләнүен турыдан-туры үлчәп бәяләгән. Метилен зәңгәре метаболик күчешне дә, PHD3 нең артык экспрессиясен дә кирегә кайтарган, ялкынсыну факторларын киметкән, нейроннар үлемен азайткан һәм үз-үзеңне тоту күрсәткечләрен яхшырткан. Позитрон-эмиссия томографиясе сурәтләү мәгълүматын да өстәгән: FDG-PET буенча липополисахарид гиппокампта глюкоза үзләштерүне арттырган, ә эшкәртү аны кире киметкән. Бу тере баш миендә ялкынсынуга бәйле метаболизмның тынычрак булуы белән туры килә.

Монда үлчәүләр җыелмасы астроцитлар тикшеренүендәге белән чагыштырганда баерак: цитокиннар, метаболизм, сурәтләү, хайваннарның үз-үзен тотуы. Әмма ул башка этәргечкә һәм башка күзәнәккә карый. Ике эшне чагыштырганда укучылар этәргечләрне аерым тотарга тиеш: бер тикшеренү торгызылу вакытында ач калган терәк күзәнәкләрне коткара, икенчесе иммун күзәнәкләрендәге ялган инфекция сигналын баса.

Микроскоп астындагы микроглия: форма — үлчәү күрсәткече

Өченче тәҗрибә шул ук бактериаль хәвеф сигналын бары тик форма аша гына карый. Күселәрнең баш мие кабыгыннан алынган глия культураларында IBA1 маркерына буялган контроль микроглиядә күп кенә нечкә үсентеләр күренә — бу тармакланган күзәтүче форма. Липополисахаридның миллилитрга 10 микрограмм концентрациясендә егерме дүрт сәгатьтән соң күзәнәкләр яссыланып, амебасыман формага күчә; күзәнәк тәне мәйданы үсә, ә периметры якынча үзгәрешсез кала. Бу — түгәрәкләнүнең геометрик билгесе. Токсин белән бергә 1 микромоляр концентрациядә бирелгән метилен зәңгәре тармакланган үсентеләрне саклаган һәм тән мәйданы белән периметрны контроль күрсәткечләргә якын тоткан. Күсе күзәнәкләре культурасы турындагы тикшеренү бу форманы саклауны күзәнәк тәне мәйданы һәм периметр үлчәүләре белән сан ягыннан бәяли.

Ике деталь бу тикшеренүне гади рәсемнән кыйммәтлерәк итә. Беренчедән, чагыштыру өчен алынган менадион — шул ук концентрациядәге башка оксидлашу-кайтарылу активлыгына ия молекула — форманы сакламаган һәм үзе генә дә күзәнәкләрне активлашкан формага этәргән. Димәк, бу тәэсир оксидлашу-кайтарылу циклларында катнашучы барлык матдәләрнең уртак үзлеге түгел. Икенчедән, авторлар буяуның тәэсирен реактив кисәкчәләрне турыдан-туры нейтральләштерү белән генә түгел, ә Nrf2 активлашуы белән бәйли. Бу транскрипция факторы антиоксидант һәм ялкынсынуга каршы геннар программасын идарә итә. Оксидлашу-кайтарылу процесслары һәм ялкынсыну сигналлары турындагы бәйле язмалар Nrf2 белән бу бәйләнешне киңрәк контекстта күрсәтә.

Шулай да форма — өч күрсәткечнең иң чиклесе. Тармакланган күзәнәк гадәттә күзәтүче була, ә түгәрәкләнгән күзәнәк гадәттә активлашкан була, ләкин морфология — турыдан-туры транскрипт түгел, ә читләтеп бәяләү билгесе. Бу культурада каннан килгән иммун күзәнәкләр дә, нейрон челтәрләре дә, үз-үзеңне тоту нәтиҗәләре дә булмаган.

Өч нәтиҗәне янәшә карау

Юллар арасындагы уртак күренеш шул: һәр этәргечнең үз үлчәве һәм үз җавабы бар. Метаболик торгызу метаболизм турындагы сорауга җавап бирә. Цитокиннар һәм үз-үзеңне тоту мәгълүматлары ялкынсыну турындагы сорауга җавап бирә. Форма — форма турындагы сорауга. Өчесенең берсе дә үзеннән-үзе башка өлкәгә күчми.

Тынычрак күренгән микроглия нәрсәне исбатламый

Бу тема өчен кирәкле төп җөмлә шушы: азрак активлашкан булып күренгән микроглия яки аның метаболизмының үзгәрүе үзеннән-үзе баш мие эшчәнлегенең яхшыруын исбатламый.

Морфология үзгәрергә мөмкин, ә функция аңа иярмәскә мөмкин. Күзәнәк үсентеләрен саклап та цитокиннар бүлеп чыгара ала, яки түгәрәкләнеп тә күзәнәк калдыкларын файдалы рәвештә чистарта ала. Метаболик күрсәткечләрнең дә шул ук чикләве бар: Seahorse язмасы яки PET сканы энергия белән эш итүне күрсәтә, танып белү сәләтен түгел. Метаболик һәм формага бәйле күрсәткечләрне үз-үзеңне тоту сынаулары белән берләштергән тычканнар тикшеренүе нәкъ менә төрле дәрәҗәдәге дәлилләрне туплаганы өчен көчлерәк; анда бер үлчәүгә генә бөтен нәтиҗәне күтәрү йөкләнми. Әмма анда да гадәти чикләүләр гамәлдә кала: липополисахарид чын инфекцияне түгел, ә стериль хәвеф сигналын модельләштерә, тычканнар кеше түгел, һәм авторлар үзләре дә төрләр арасындагы аермаларны билгели. Дәвам итүче эш планлаштырган һәркем, бу сигнал юлы кеше тукымасында да бер үк рәвештә эшли дип фаразлаганчы, микроглия турындагы нәтиҗәләрнең төрле модельләргә ничек күчерелүен бәяләргә тиеш.

Моннан вакыт сайлау өчен гамәли нәтиҗә чыга. Астроцитлар турындагы нәтиҗә иртә бирүнең начаррак, ә торгызылу вакытында бирүнең яхшырак булуын күрсәтә. Микроглия нәтиҗәләре ялкынсыну этәргече вакыты тирәсендә бирүдән алынган. Чын тормышта баш мие зарарлануы ике этапны да берьюлы куша: энергия җитешмәве һәм иммун хәвеф сигналы берничә сәгать дәвамында үсә. Бер этапны гына аерып алган тәҗрибә алар берләшкән очрак өчен бирү тәртибен билгели алмый. Шуңа күрә бирү вакытлары турында сөйләшкәндә мәхрүм итү һәм ялкынсыну вакыт эзлеклелекләре аерым карала.

Дөрес йомгак бер абзацка сыя. Аерымланган астроцитларда кислород яңадан бирелү вакытында кулланылган метилен зәңгәре сулышны яңадан эшләтеп җибәрә һәм күзәнәкләрне саклап кала. Бактериаль кисәк тәэсиренә дучар ителгән микроглиядә ул билгеле бер PHD3 сигнал юлы аша ялкынсынуга бәйле метаболик программаны кирегә кайтара һәм тыныч халәттәге форманы саклый. Һәр нәтиҗә үз тәҗрибә шартларында чын, һәм аларның берсе дә баш мие ялкынсынуы турында гомуми хөкем түгел. Глия күзәнәкләрен чагыштыру нәкъ менә ике тарихның бергә кушылып буталуына юл куймаганы өчен файдалы.