מעטילען־בלוי און די שטיצצעלן פֿונעם מוח: אַסטראָציטן, מיקראָגליאַ און אָנצינדונג

שטעלט אײַך פֿאָר אַז איר פֿירט דורך צוויי עקספּערימענטן מיט דעם זעלבן בלויען פֿאַרבשטאָף און באַקומט צוויי דערמוטיקנדיקע רעזולטאַטן. אין איין קולטור־שיסל בלײַבן שטערן־פֿאָרמיקע שטיצצעלן לעבן נאָך דעם אָנווער פֿון זויערשטאָף און גלוקאָז. אין אַן אַנדערער האַלטן די אימיון־צעלן פֿונעם מוח אָן זייער רויִקע, פֿאַרצווייגטע פֿאָרעם טראָץ אַ באַקטעריעלן טאָקסין. עס איז פֿאַרפֿירעריש צונויפֿצופֿאַסן ביידע אין איין טענה: דער פֿאַרבשטאָף באַרויִקט אָנצינדונג אינעם מוח און באַשיצט דעם מוח. דווקא בײַ דער צונויפֿפֿאַסונג דאַרפֿן אָפּגעהיטע לייענער זיך אָפּשטעלן.

דער מוח האָט צוויי גרופּעס שטיצצעלן מיט פֿאַרשידענע אויפֿגאַבעס, און מעטילען־בלוי ווערט אויסגעפּרוּווט אויף יעדער פֿון זיי אונטער אַן אַנדער עקספּערימענטעלן אויסלייזער. אַסטראָציטן זענען מעטאַבאָלישע שטיצצעלן. זיי געפֿינען זיך צווישן בלוט־כּלים און נעוראָנען, רוימען אַוועק איבעריקע גלוטאַמאַט, בופֿערן קאַליום, לאַגערן גליקאָגען און פֿירן צו ברענשטאָף צו נעוראָנען ווען דער באַדאַרף שפּרינגט אַרויף. מיקראָגליאַ זענען די אָרטיקע אימיון־אויפֿזעער. זייערע פֿײַנע אויסלויפֿן פּאַטראָלירן דעם געוועב און דערקענען באַקטעריעלע סיגנאַלן און סיגנאַלן פֿון שאָדן. בײַ אַן אַלאַרם ציען זיי זיך צונויף אין אַ רונדיקער אַמעבע־ענלעכער פֿאָרעם, וואָס איז צוגעפּאַסט צו באַוועגונג און אַרומנעמען מאַטעריאַל, בעת זיי לאָזן אַרויס סיגנאַל־מאָלעקולן. אַ רעזולטאַט אין איין צעל־גרופּע גייט נישט אויטאָמאַטיש אַריבער אויף דער אַנדערער, און די מעסטונג וואָס מען נוצט אין יעדן פֿאַל באַשטימט וואָס מען האָט טאַקע געוויזן.

אַסטראָציטן אונטער מעטאַבאָלישן דרוק: דער צײַטפּונקט איז דער רעזולטאַט

דער אַסטראָציטן־עקספּערימענט הייבט זיך אָן מיט אַן אָפּשנײַד פֿון צופֿוּר. פֿאָרשער האָבן קולטיווירט אַסטראָציטן פֿונעם מוח־קאָרטעקס פֿון נײַ־געבוירענע מײַז, אַוועקגענומען גלוקאָז און כּמעט אַלע זויערשטאָף אויף זעקס שעה, און דערנאָך צוריקגעשטעלט ביידע אויף פֿיר און צוואַנציק שעה — אַ לאַבאָראַטאָריע־מאָדעל פֿון אַ מוח־שלאַג מיט דערנאָכיקער רעפּערפֿוזיע. ווען מעטילען־בלוי איז געווען פֿאַראַן בעת דער אָפּשנײַד־פֿאַזע, איז דאָס איבערלעבן פֿון די צעלן געוואָרן ערגער. ווען מען האָט עס צוגעגעבן נאָר בעת דער פֿאַזע פֿון באַנײַטער זויערשטאָף־צופֿוּר, בײַ 0.1 און 1 מיקראָמאָלאַר, האָט זיך דאָס איבערלעבן באַדײַטנדיק פֿאַרבעסערט לויט אַ קאַלצעין־טעסט פֿון צעל־לעבנספֿעיִקייט. די שטודיע פֿון מײַז־אַסטראָציטן באַריכטעט וועגן דעם חילוק לויטן צײַטפּונקט צוזאַמען מיט די צעל־אָטעמונג־דאַטן.

דער חילוק איז דער וויכטיקסטער געפֿינס. בעת דעם אָפּשנײַד איז כּמעט נישטאָ קיין זויערשטאָף צו אָננעמען עלעקטראָנען, אַזוי אַז אַ מעכאַניזם וואָס גיט עלעקטראָנען ווײַטער האָט נישט וווּהין זיי צו ברענגען. בעת דער באַנײַטער זויערשטאָף־צופֿוּר הייבט די מאַשינעריע ווידער אָן אַרבעטן, און דער פֿאַרבשטאָף האָט אַן אויפֿגאַבע. באַהאַנדלטע אַסטראָציטן האָבן פֿאַרנוצט מער זויערשטאָף, אויפֿגענומען מער גלוקאָז, פּראָדוצירט מער ATP און ווידער אויפֿגעבויט גליקאָגען־רעזערוון, מיט העכערער העקסאָקינאַז־אַקטיוויטעט און אָן אַ העכערונג אין מיטאָכאָנדריאַלן סופּעראָקסיד. די פֿאָרגעלייגטע דערקלערונג איז די באַקאַנטע פֿון דער באַשרײַבונג פֿון מעטילען־בלוי ווי אַ מיטאָכאָנדריאַלער עלעקטראָן־טרעגער: עס פֿירט עלעקטראָנען אַרום פֿאַרשטאָפּטע פּונקטן אין דער אָטעמונג־קייט, אַזוי אַז די צעל־אָטעמונג הייבט זיך ווידער אָן ריין, אַנשטאָט אַז עלעקטראָנען זאָלן אַרויסרינען און פֿאָרמירן רעאַקטיווע כעמישע סובסטאַנצן.

באַמערקט וואָס פֿאַר אַ באַווײַז דאָס איז. דאָס איז אַ רעזולטאַט וועגן איבערלעבן און מעטאַבאָליזם אין איין איזאָלירטן צעל־טיפּ, מיט אַן אָנגעגעבענעם ווירקזאַמען צײַט־פֿענצטער — בעת דער אָפּזוך, נישט בעת דעם אָפּשנײַד — און אַן אָנגעגעבענעם קאָנצענטראַציע־געביט. עס זאָגט גאָרנישט וועגן אימיון־סיגנאַליזאַציע און גאָרנישט וועגן אויפֿפֿירונג.

מיקראָגליאַ אונטער באַקטעריעלן אַלאַרם: איבערפּראָגראַמירטער מעטאַבאָליזם

די מיקראָגליאַ־עקספּערימענטן הייבן זיך אָן מיטן פֿאַרקערטן אויסלייזער: נישט הונגער, נאָר אַ פֿאַלשע אינפֿעקציע. ליפּאָפּאָליסאַכאַריד, אַ פֿראַגמענט פֿון דער דרויסנדיקער באַקטעריעלער מעמבראַן, פֿאַרבינדט זיך מיט סענסאָרן פֿון דער געבוירענער אימיון־סיסטעם און ברענגט מיקראָגליאַ צו רעאַגירן ווי קראַנקהייט־דעררעגער וואָלטן אָנגעקומען, כאָטש קיין לעבעדיקע באַקטעריעס זענען נישט פֿאַראַן. אין מײַז וואָס האָבן באַקומען ליפּאָפּאָליסאַכאַריד און אין אַ קולטיווירטער מיקראָגליאַ־צעל־ליניע איז דער רעזולטאַט אַ באַקאַנטע אָנצינדונג־פּראָגראַם: אָנצינדונג־פֿאַרשטאַרקנדיקע פֿאַקטאָרן שטײַגן, מיקראָגליאַ פּאָלאַריזירן זיך אין דער ריכטונג פֿונעם אַגרעסיוון M1־צושטאַנד, שכנותדיקע נעוראָנען שטאַרבן, און די חיות ווײַזן ערגערע רעזולטאַטן אין לערן־ און זכּרון־אויפֿגאַבעס.

די מײַז־שטודיע פֿון דער דאָזיקער רעאַקציע שפּירט זי צוריק צו אַ זויערשטאָף־דערקענענדיקן סיגנאַל־וועג: ליפּאָפּאָליסאַכאַריד טרײַבט איבעראויסדרוק פֿון PHD3, איינעם פֿון דרײַ פּראָליל־הידראָקסילאַז־ענזימען, דורך אַ פֿריִערדיקער Siah2/Morg1־קייט. אין דער זעלבער צײַט פּראָגראַמירן די צעלן איבער זייער ענערגיע־נוצונג אין דער ריכטונג פֿון אַעראָבער גליקאָליז מיט אַ העכערער מדרגה פֿון מיטאָכאָנדריאַלע רעאַקטיווע זויערשטאָף־סובסטאַנצן. די מחברים האָבן געמאָסטן דעם איבערבײַט דירעקט מיט Seahorse־מעטאַבאָלישע טעסטן פֿון זויערשטאָף־פֿאַרנוץ און אויסערצעליקער פֿאַרזויערונג. מעטילען־בלוי האָט צוריקגעדרייט סײַ דעם מעטאַבאָלישן איבערבײַט, סײַ דעם PHD3־איבעראויסדרוק, פֿאַרקלענערט די אָנצינדונג־פֿאַקטאָרן, פֿאַרמינערט דעם טויט פֿון נעוראָנען און פֿאַרבעסערט די אויפֿפֿירונג־רעזולטאַטן. פּאָזיטראָן־עמיסיע־טאָמאָגראַפֿיע האָט צוגעגעבן אַ שיכט פֿון בילד־באַווײַזן: ליפּאָפּאָליסאַכאַריד האָט געהעכערט די גלוקאָז־אויפֿנעמונג אינעם היפּאָקאַמפּוס אויף FDG-PET, און די באַהאַנדלונג האָט זי ווידער אַראָפּגעבראַכט, אין הסכּם מיט אַ רויִקערער אָנצינדונג־מעטאַבאָליזם אינעם לעבעדיקן מוח.

דאָס איז אַ ברייטערער זאַמלונג מעסטונגען ווי אין דער אַסטראָציטן־שטודיע — ציטאָקינען, מעטאַבאָליזם, בילדער און אויפֿפֿירונג בײַ חיות — אָבער זי געהערט צו אַן אַנדער אויסלייזער און אַן אַנדער צעל. לייענער וואָס פֿאַרגלײַכן די צוויי זאָלן האַלטן די אויסלייזער באַזונדער: איין שטודיע ראַטעוועט הונגערנדיקע שטיצצעלן בעת דער אָפּזוך, די אַנדערע דעמפּט אַ פֿאַלשן אינפֿעקציע־אַלאַרם אין אימיון־צעלן.

מיקראָגליאַ אונטערן מיקראָסקאָפּ: פֿאָרעם ווי אַ מעס־אינדיקאַטאָר

אַ דריטער עקספּערימענט קוקט אויף דעם זעלבן באַקטעריעלן אַלאַרם בלויז דורך דער פֿאָרעם. אין גליאַ־קולטורן פֿונעם מוח־קאָרטעקס פֿון ראַטן ווײַזן קאָנטראָל־מיקראָגליאַ, געפֿאַרבט פֿאַרן מאַרקער IBA1, אַ סך פֿײַנע אויסלויפֿן — די פֿאַרצווייגטע אויפֿזעענדיקע פֿאָרעם. נאָך פֿיר און צוואַנציק שעה מיט ליפּאָפּאָליסאַכאַריד בײַ 10 מיקראָגראַם פּער מיליליטער ווערן די צעלן פֿלאַכער און נעמען אָן די אַמעבע־ענלעכע פֿאָרעם. די שטח פֿון זייער צעל־קערפּער וואַקסט, בעת דער אַרומנעם בלײַבט בערך דער זעלבער — דאָס איז דער געאָמעטרישער סימן פֿון אַ מער רונדיקער פֿאָרעם. מעטילען־בלוי בײַ 1 מיקראָמאָלאַר, געגעבן צוזאַמען מיטן טאָקסין, האָט אָפּגעהיט די פֿאַרצווייגטע אויסלויפֿן און געהאַלטן די קערפּער־שטח און דעם אַרומנעם נאָענט צו די קאָנטראָל־ווערטן. די שטודיע פֿון ראַטן־קולטורן קוואַנטיפֿיצירט דאָס אָפּהיטן פֿון דער פֿאָרעם מיט מעסטונגען פֿון צעל־קערפּער־שטח און אַרומנעם.

צוויי פּרטים געבן דער שטודיע מער ווערט ווי אַ פּשוט בילד. ערשטנס האָט דער פֿאַרגלײַך־שטאָף מענאַדיאָן, אַן אַנדער רעדאָקס־אַקטיווע מאָלעקול בײַ דער זעלבער קאָנצענטראַציע, נישט אָפּגעהיט די פֿאָרעם און האָט אַליין געשטופּט די צעלן אין דער ריכטונג פֿון דער אַקטיווירטער פֿאָרעם. דעריבער איז די ווירקונג נישט קיין אַלגעמיינע אייגנשאַפֿט פֿון אַלע רעדאָקס־ציקלירנדיקע שטאָפֿן. צווייטנס פֿאַרבינדן די מחברים די ווירקונג פֿונעם פֿאַרבשטאָף מיט Nrf2־אַקטיוואַציע — אַ טראַנסקריפּציע־פֿאַקטאָר־פּראָגראַם הינטער אַנטיאָקסידאַנטישע און אַנטי־אָנצינדונג־גענעס — אַנשטאָט בלויז מיט דירעקטער נייטראַליזירונג פֿון רעאַקטיווע סובסטאַנצן. פֿאַרבונדענע באַשרײַבונגען פֿון רעדאָקס־ און אָנצינדונג־סיגנאַליזאַציע שטעלן דעם Nrf2־פֿאַרבינדונג אין קאָנטעקסט.

פֿונדעסטוועגן איז פֿאָרעם דער שוואַכסטער פֿון די דרײַ מעס־אינדיקאַטאָרן. אַ פֿאַרצווייגטע צעל איז געוויינטלעך אַן אויפֿזעענדיקע צעל, און אַ רונדיקע צעל איז געוויינטלעך אַן אַקטיווירטע, אָבער מאָרפֿאָלאָגיע איז אַן אומדירעקטער סימן, נישט אַ טראַנסקריפּציע־פּראָפֿיל. די קולטור האָט נישט אַנטהאַלטן קיין אימיון־צעלן פֿון בלוט, קיין נעוראָנאַלע קרײַזן און קיין אויסדרוק פֿון אויפֿפֿירונג.

לייענען די דרײַ רעזולטאַטן איינס לעבן צווייטן

דער מוסטער איבער די רייען איז אַז יעדער אויסלייזער באַקומט זײַן אייגענע מעסטונג און זײַן אייגענעם ענטפֿער. מעטאַבאָלישע ראַטעווע ענטפֿערט אויף אַ פֿראַגע וועגן מעטאַבאָליזם. ציטאָקין־ און אויפֿפֿירונג־דאַטן ענטפֿערן אויף אַ פֿראַגע וועגן אָנצינדונג. פֿאָרעם ענטפֿערט אויף אַ פֿראַגע וועגן פֿאָרעם. קיינער פֿון די דרײַ גייט נישט אַליין אַריבער צו אַן אַנדער געביט.

וואָס רויִקער־אויסזעענדיקע מיקראָגליאַ באַווײַזן נישט

דאָס איז דער זאַץ וואָס דער גאַנצער ענין דאַרף: מיקראָגליאַ וואָס זעען אויס ווייניקער אַקטיווירט, אָדער אַ געענדערטער מיקראָגליאַ־מעטאַבאָליזם, באַווײַזן נישט אַליין אַ פֿאַרבעסערטע מוח־פֿונקציע.

מאָרפֿאָלאָגיע קען זיך ענדערן אָן אַז די פֿונקציע זאָל מיטגיין. אַ צעל קען האַלטן אירע צווייגן און נאָך אַלץ אַרויסלאָזן ציטאָקינען, אָדער ווערן רונדיק בעת זי רוימט נוצלעך אַוועק צעל־רעשטלעך. מעטאַבאָלישע מעסטונגען האָבן דעם זעלבן באַגרענעצונג: אַ Seahorse־קורווע אָדער אַ PET־סקאַן ווײַזט ווי ענערגיע ווערט באַנוצט, נישט קאָגניציע. די מײַז־שטודיע וואָס האָט צוזאַמענגעשטעלט מעטאַבאָלישע און פֿאָרעם־ענלעכע מעס־אינדיקאַטאָרן מיט אויפֿפֿירונג־טעסטן איז שטאַרקער דווקא ווײַל זי האָט צונויפֿגעלייגט פֿאַרשידענע מדרגות באַווײַז, אַנשטאָט צו פֿאָדערן אַז איין מעסטונג זאָל טראָגן דעם אויספֿיר. אַפֿילו דאָרט בלײַבן די געוויינטלעכע באַגרענעצונגען גילטיק: ליפּאָפּאָליסאַכאַריד מאָדעלירט אַ סטערילן אַלאַרם, נישט אַן אמתע אינפֿעקציע; מײַז זענען נישט מענטשן; און די מחברים אַליין באַמערקן אונטערשיידן צווישן מינים. ווער עס פּלאַנירט ווײַטערדיקע פֿאָרשונג זאָל אָפּוועגן ווי מיקראָגליאַ־געפֿינסן לאָזן זיך איבערפֿירן צווישן מאָדעלן, איידער מען נעמט אָן אַז דער סיגנאַל־וועג אַרבעט פּונקט אַזוי אין מענטשלעכן געוועב.

דערפֿון פֿאָלגט אַ פּראַקטישער אויספֿיר וועגן דעם צײַטפּונקט. אינעם אַסטראָציטן־רעזולטאַט פֿירט פֿריִערדיק דאָסירן צו ערגערע רעזולטאַטן, און דאָסירן בעת דער אָפּזוך צו בעסערע. די מיקראָגליאַ־רעזולטאַטן קומען פֿון דאָסירן אַרום דעם אָנצינדונג־אויסלייזער. אַ מוח־פֿאַרוווּנדונג אין דער אמתער וועלט מישט ביידע פֿאַזעס צוזאַמען: אַן ענערגיע־דורכפֿאַל מיט אַן אימיון־אַלאַרם, וואָס אַנטוויקלט זיך במשך פֿון שעה. אַן עקספּערימענט וואָס איזאָלירט איין פֿאַזע קען נישט באַשטימען דעם צײַטפּלאַן פֿאַרן צוזאַמענגעשטעלטן פֿאַל. דערפֿאַר האַלטן דיסקוסיעס וועגן דאָסיר־פֿענצטער די צײַט־פֿאַרלויפֿן פֿון אָפּשנײַד און אָנצינדונג באַזונדער.

דער ערלעכער סך־הכּל פּאַסט אין איין פּאַראַגראַף. אין איזאָלירטע אַסטראָציטן הייבט מעטילען־בלוי, געגעבן בעת דער באַנײַטער זויערשטאָף־צופֿוּר, ווידער אָן צעל־אָטעמונג און ראַטעוועט צעלן. אין מיקראָגליאַ וואָס ווערן אויסגעפֿאָדערט מיט אַ באַקטעריעלן פֿראַגמענט, דרייט עס צוריק אַן אָנצינדונג־מעטאַבאָלישע פּראָגראַם דורך אַ ספּעציפֿישן PHD3־סיגנאַל־וועג און היט אָפּ די רו־פֿאָרעם. יעדער רעזולטאַט איז אמת אין זײַנע עקספּערימענטעלע באַדינגונגען, און קיינער איז נישט קיין אַלגעמיינער אורטייל וועגן אָנצינדונג אינעם מוח. דער גליאַ־פֿאַרגלײַך איז נוצלעך דווקא ווײַל ער האַלט די צוויי געשיכטעס פֿון זיך צונויפֿמישן אין איינס.