Перекрестные помехи между нейронами и глиальными клетками при окислительном повреждении и нейропротекции. Часть 2

3. Астроциты

3.1. Астроциты в мозге

Астроциты — наиболее динамичные и многочисленные клетки головного мозга человека, ответственные за поддержание гомеостаза мозга. Астроциты называются территориальными клетками и имеют несколько протяженных отростков, сообщающихся с соседними клетками; таким образом, они образуют организованные анатомические домены с соответствующими функциональными синцитиями [26].

Астроциты являются важным типом клеток головного мозга. Эти клетки отвечают за защиту и поддержку нейронов, а также за поддержание нормального функционирования всей нервной системы. В последние годы все больше исследований показывают, что астроциты также тесно связаны с формированием и поддержанием памяти человека.

Исследования показали, что астроциты могут влиять на синаптические связи между нейронами, тем самым влияя на формирование и хранение воспоминаний. Эти глиальные клетки также могут удалять мусор и другие вредные вещества из нейронов. Поддерживая здоровье нервной системы, они также помогают улучшить нашу память.

Кроме того, ученые обнаружили, что астроциты производят молекулу под названием FGF2, которая играет важную роль в улучшении обучения и памяти. Эксперименты показали, что увеличение содержания FGF2 в астроцитах может значительно улучшить способность к обучению и память мышей.

Еще более интересно то, что некоторые исследования показали, что поддержание здорового образа жизни может способствовать росту и функционированию астроцитов. Например, регулярные физические упражнения, здоровое питание и достаточный сон могут способствовать росту и функционированию астроцитов, что может помочь улучшить нашу память.

Поэтому, хотя некоторые неблагоприятные факторы в жизни, такие как чрезмерное употребление алкоголя или использование определенных лекарств, влияют на рост и функцию астроцитов, мы все еще можем предпринять множество мер для улучшения их функции. Пока мы сохраняем позитивный настрой и ведем максимально здоровый образ жизни, у нас потенциально может быть более сильная память и лучшее неврологическое здоровье. Видно, что нам необходимо улучшить память, а Cistanche Deserticola может значительно улучшить память, поскольку Cistanche Deserticola обладает антиоксидантным, противовоспалительным и омолаживающим действием, что может помочь уменьшить окислительные и воспалительные реакции в мозге, тем самым защищая здоровье нервной системы. Кроме того, Cistanche Deserticola может также способствовать росту и восстановлению нервных клеток, тем самым улучшая связь и функцию нейронных сетей. Эти эффекты могут помочь улучшить память, скорость обучения и мышления, а также предотвратить развитие когнитивной дисфункции и нейродегенеративных заболеваний.

Нажмите «Знать», чтобы улучшить кратковременную память.

Астроциты проецируют сосудистые отростки (астроцитарные концы) на внутрипаренхимальные кровеносные сосуды и покрывают поверхность сосудов, контролируя движение молекул и клеток между сосудистым отделом и мозгом [27].

Человеческие астроциты обычно подразделяют на четыре подразделения в зависимости от их нейроанатомии [28]. Во-первых, интерламинарные астроциты имеют круглое клеточное тело и короткие отростки и располагаются в I слое коры. Во-вторых, протоплазмикастроциты обнаруживаются в сером веществе и располагаются во II–VI слоях коры. Это самые многочисленные астроциты, имеющие многочисленные отростки и кустистую морфологию.

В-третьих, астроциты варикозной проекции расположены в слоях V–VI и имеют короткие шипистые отростки и от одного до пяти более длинных отростков, которые могут функционировать в дальней связи внутри коры. В-четвертых, фиброзные астроциты расположены в белом веществе и представляют собой более крупные клетки, содержащие меньшее количество отростков. Фиброзные отростки астроцитов посылают многочисленные расширения в контакт с олигодендроглией, которые обертывают миелинизированные аксоны [29].

Астроциты также классифицируются на типы I–III в соответствии с их морфологическими характеристиками, такими как размер тела клетки, количество отростков, толщина отростков, направление отростков и длина отростков.

Тип Иастроциты характеризуются небольшим клеточным телом и многочисленными короткими отростками. Астроциты II типа характеризуются биполярной формой и длинными отростками. Астроциты III типа характеризуются звездчатой ​​формой и длинными отростками [30,31].

Функция астроцитоза помогает нейронам, играя вспомогательную роль в синаптической функции и модуляции нейротрансмиссии. Отростки астроцитов окружают синапсы и содержат множество рецепторов нейротрансмиттеров, цитокинов, факторов роста и ионных каналов.

На астроциты влияет внутриклеточное высвобождение Ca2+ внеклеточным глутаматом, и они поддерживают теионный баланс синапсов за счет повышения внутриклеточных уровней Ca2+ после секреции многочисленных глиотрансмиттеров, таких как глутамат, пурины, ГАМК и D-серин. 32,33]Нейроны очень чувствительны к небольшим изменениям в микроокружении мозга, даже несмотря на то, что их метаболическое потребление велико.

Роль астроцитов в нормальном мозге заключается в поддержании внеклеточного гомеостаза посредством поглощения и рециркуляции глутамата, буферизации K+, поставки энергетических субстратов, буферизации pH и защиты от окислительного стресса [28].

3.2. Астроциты при окислительном повреждении

Астроциты существуют в мозге в состоянии покоя или в реактивном состоянии, как показано на рисунке 2. Реактивные астроциты выделяют воспалительные цитокины, включая TNF и ROS, и образуют глиальные рубцы, которые препятствуют регенерации аксонов и росту нейритов [34–36].

Активированные астроциты помогают восстановить функции мозга после травмы, но могут быть нейротоксичными. Реактивные астроциты выделяют оксид азота (NO) во внеклеточное пространство; это может привести к повреждению и гибели нейронов за счет усиления перекисного окисления липидов, нарушения митохондрий и индукции разрывов нитей ДНК [37].

Астроцитарная антиоксидантная система уравновешивает АФК (супероксиды, гидроксирадикалы и монооксид азота), которые естественным образом образуются в ходе кислородного метаболизма в ЦНС [38]. Окислительный стресс в реактивных астроцитах приводит к долговременному воздействию на специфические белки, включая коннексины, транспортеры глутамата и ферменты, которые влияют на взаимодействие между астроцитами и нейронами [39].

Поглощение глутамата астроцитом требует высокого уровня энергии: для одного поглощения глутамата требуется более одной молекулы АТФ. Однако недостаток АТФ связан с механизмами АФК-индуцированной блокады захвата глутамата в астроцитах [40,41]. Блокирование транспортеров глутамата астроцитов увеличивает нейротоксичность за счет усиления возбудимости нейронов и возбуждающей нейротрансмиссии [42].

Окислительный стресс, генерируемый астроцитами, в основном возникает за счет окислительного стресса, вызванного митохондриями, окислительного стресса, вызванного НАДФН, и продукции РНС. Митохондрии распределены в теле клетки, а также в тонких и длинных отростках астроцитов [43]. Нарушение функции митохондрий и увеличение АФК в астроцитах приводит к астроглиозу. Окислительный стресс, вызываемый НАДФН, существенно влияет на физиологическую функцию астроцитов.

Среди семейства NOX NOX2 и NOX4 являются наиболее широко экспрессируемыми изоформами NOX в ЦНС [43]. NOX4, но не NOX2, экспрессируется в астроцитах, и даже низкая экспрессия NOX4 регулирует окислительный стресс в астроцитах [44,45].

Производство астроцитарных РНС также влияет на окислительный стресс, вызываемый астроцитами. Основные изоформы NOS, в том числе Ca2+/кальмодулин-зависимая нейрональная NOS, эндотелиальная NOS и Ca2+-независимая индуцируемая NOS, наблюдаются в астроцитах [5,46]. Астроцитарный NO приводит к индуцированной астроцитами дегенерации нейронов и агрегации супероксиддисмутазы Cu-Zn (SOD1) в астроцитах, что может вызвать ишемическое/реперфузионное повреждение ЦНС [47,48].

3.3. Антиоксидантная защита, содержащая астроциты

Астроциты являются основными клетками, поддерживающими гомеостаз глутамата, что косвенно влияет на баланс окислительного стресса, регулируя возбуждающие аминокислоты. Астроциты также предотвращают эксайтотоксичность, высвобождая нейротрофические факторы, такие как нейротрофический фактор глиальных клеток (GDNF) и фактор роста нервов (NGF), которые поддерживают выживание нейронов [39,49].

Для нейропротекции во время окислительного стресса астроциты вырабатывают различные антиоксидантные молекулы, включая GSH, аскорбат и витамин Е, и активируют ферменты, детоксицирующие АФК, такие как GSH-S-трансфераза, GSH-пероксидаза, тиоредоксинредуктаза и каталаза, для улучшения выживаемости нейронов [26, 50,51]. Более того, астроциты участвуют в секвестрации металлов в мозге, предотвращая образование свободных радикалов окислительно-восстановительными металлами. Астроциты экспрессируют высокие уровни металлотионеинов и церулоплазмина, которые участвуют в связывании металлов и транспортировке ионов [52].

Астроциты могут синтезировать трипептид GSH с помощью глутаматцистеинлигазы и GSH-синтетазы. Астроциты высвобождают GSH во внеклеточное пространство, а нейроны поглощают GSH напрямую или используют внеклеточную нейрональную аминопептидазу N для образования глицина и цистеина [53].

Снижение защиты нейронов от окислительного повреждения наблюдалось в астроцитах, истощенных GSH, за счет ограничения субстрата для синтеза GSH в нейронах [54]. Астроциты увеличивают способность синтезировать GSH за счет увеличения способности поглощать цистеин, тем самым усиливая нейрозащитный эффект астроцитов против окислительного стресса [5]. Еще одним механизмом антиоксидантной защиты астроцитов является рециркуляция аскорбата, который может напрямую удалять АФК и действовать как кофактор утилизация окисленного витамина Е и GSH [2].

Этот переработанный аскорбат используется внутриклеточно в астроцитах и/или высвобождается во внеклеточное пространство, чтобы нейроны могли использовать его в своем механизме антиоксидантной защиты. Попадая в нейроны, аскорбиновая кислота тормозит потребление глюкозы и стимулирует транспорт лактата. Аскорбиновая кислота регулирует лактатный челнок астроцит-нейрон [55], а нейроны производят глутамат, который стимулирует высвобождение аскорбиновой кислоты из астроцитов во время глутаматергической синаптической активности [56,57].

В пути Nrf2-Keap1-ARE, важной эндогенной антиоксидантной системе в ЦНС, АФК-индуцируемый фактор транскрипции нуклеарный фактор эритроидный 2-родственный фактор 2 (Nrf2) регулирует систему GSH, тиоредоксиновая система и СОД [58]. Nrf2 продуцируется и убиквитинируется для деградации путем связывания с Kelch-подобным ECH-ассоциированным белком 1 (Keap1) в базальных условиях [59].

Однако связывание Keap1 с Nrf2 ингибируется в условиях повышенного окислительного стресса, и это позволяет Nrf2 избежать деградации и взаимодействовать с элементами антиоксидантного ответа (ARE) в генных промоторах [60,61].

Астроциты демонстрируют более высокие базальные и стимулированные уровни связывания ARE с помощью Nrf2, чем нейроны [62]. Кроме того, третичный бутилгидрохинон (tBHQ) активирует Nrf2 и его последующие антиоксидантные ферменты, такие как восстановленный кофермент/хиноноксидоредуктаза1 (NQO1), в астроцитах, но не в нейронах [63].

Астроцитарный Nrf2 является основным регулятором окислительного гомеостаза, что определяется наблюдением, что астроциты Nrf2-/- вызывают более серьезные воспалительные реакции. Кроме того, астроцитарный дофаминовый рецептор D2 регулирует синтез GSH посредством трансактивации Nrf2 in vivo [64,65].

For more information:1950477648nn@gmail.com