Nevroprotektivno in imunomodulatorno delovanje endokanabinoidnega sistema pri nevrovnetju 2. del

N-acil nevrotransmitorji in lipo aminokisline predstavljajo ločen grozd znotraj endokanabinoidoma, ki nosi potencial za identifikacijo novih tarč receptorjev v tem sistemu.

Acilni nevrotransmiterji so vrsta nevrotransmiterjev, sintetiziranih iz glutamata in acetil koencima A. So široko porazdeljeni v možganih in so vključeni v različne fiziološke in patološke procese, kot so kognitivne funkcije, pozornost, inhibicija itd. V zadnjih letih je več več študij je pokazalo, da so acilni nevrotransmiterji tesno povezani s spominom.

Prvič, acilni nevrotransmiterji igrajo pomembno vlogo v spominskem procesu. Sodeluje pri sinaptičnem prenosu med nevroni in uravnava vzdraženost in inhibicijo nevronov, igra pomembno vlogo pri oblikovanju spomina, shranjevanju in priklicu. Študije so pokazale, da je raven acilnih nevrotransmiterjev pozitivno povezana s spominom, in ko se njegova raven poveča, se izboljša tudi spomin.

Drugič, acilni nevrotransmiterji so tesno povezani s kognitivno funkcijo. Pri kognitivnih nalogah acilni nevrotransmiterji uravnavajo vzdražljivost in inhibicijo nevronov z uravnavanjem kalcijevih ionskih kanalov v presinaptični membrani in prenosa kalcijevih ionov v postsinaptični membrani, s čimer vplivajo na delovanje kognitivne funkcije. Študije so pokazale, da ko se raven acilnih nevrotransmiterjev zmanjša, se zmanjša tudi kognitivna funkcija.

Poleg tega so acilni nevrotransmiterji povezani tudi s čustveno regulacijo. Študije so pokazale, da lahko acilni nevrotransmiterji vplivajo na čustvena stanja in čustveno regulacijo z uravnavanjem ravni nevrotransmiterjev, kot so dopamin, serotonin in norepinefrin. Ko se raven acilnih nevrotransmiterjev poveča, se bo povečala tudi čustvena stabilnost.

Skratka, acilni nevrotransmiterji so tesno povezani s spominom, kognitivnimi funkcijami in čustveno regulacijo. Raven acilnih nevrotransmiterjev lahko povečamo s pravilno prehrano, vadbo in počitkom, s čimer spodbujamo izboljšanje spomina in kognitivnih funkcij ter ohranjamo čustveno stabilnost in srečno stanje duha. Vidimo lahko, da moramo izboljšati spomin, Cistanche pa lahko bistveno izboljša spomin, ker ima Cistanche antioksidativne, protivnetne učinke in učinke proti staranju, kar lahko pomaga zmanjšati oksidativne in vnetne reakcije v možganih, s čimer ščiti zdravje živčnega sistema. Poleg tega lahko Cistanche spodbuja tudi rast in popravilo živčnih celic ter tako izboljša povezljivost in delovanje nevronskih mrež. Ti učinki lahko pomagajo izboljšati spomin, sposobnost učenja in hitrost razmišljanja ter lahko tudi preprečijo pojav kognitivnih motenj in nevrodegenerativnih bolezni.

Kliknite zdaj za izboljšanje delovanja možganov

Med temi spojinami so N-acildopamini agonisti CB1 in TRPV1, medtem ko so N-acilserotonini antagonisti TRPV1 in N-arahidonoil- -aminobutiricacid (NAGABA) aktivira receptor GPR92. Sprostitev prostih nevrotransmiterjev po razgradnji N-acilnih nevrotransmiterjev naredi njihovo delovanje bolj zapleteno.

3.3. Vpletenost endokanabinoidnega sistema v odziv na nevropatologijo

Endokanabinoidi in sorodni NAE se proizvajajo na zahtevo in igrajo ključno regulativno vlogo pri presnovnih procesih, vedenju in imunosti. V zdravih pogojih je teh lipidnih mediatorjev največ v možganih in jih komaj najdemo v obtoku in perifernih tkivih [55].

Med različnimi patološkimi stanji CNS so profili eCB in njihovih sorodnikov podvrženi pomembnim spremembam, ki so povezane z modulacijo vnetja, analgetično in nevroprotektivno aktivnostjo teh spojin (povzeto v tabeli 2).

Slika 3. Signalna pot in protivnetno delovanje NAE. Arahidonoiletanolamid (AEA) signalizira prek kanabinoidnih receptorjev CB1/2, nekanabinoidnega receptorja G, vezanega na protein (GPR)55, prehodnega receptorskega potencialnega kationskega kanala poddružine V, član 1 (TRPV1) in receptorja, aktiviranega s proliferatorjem peroksisoma (PPAR)- in .

Pokazalo se je, da palmitoiletanolamid (PEA) zavira hidrolazo amida maščobnih kislin (FAAH) in signalizira prek GPR55, TRPV1 in PPAR-, medtem ko je vezava CB1/2 še vedno sporna.

Oleoiletanolamid (OEA) aktivira TRPV1 in PPAR-, medtem ko stearoiletanolamid (SEA) zavira FAAH in aktivira PPAR-. Pokazalo se je, da linolejletanolamid (LEA) aktivira TRPV1, GPR119 in zavira FAAH, medtem ko signalizacija dokozaheksaenoiletanolamida (DHEA) vključuje aktivacijo GPR110.

4. Nevrotoksičnost, posredovana z glutamatnimi receptorji

4.1. Glutamat kot glavni ekscitatorni nevrotransmiter pri sesalcih in potencialni nevrotoksin

Aktivacija postsinaptičnih nevrotransmiterskih receptorjev in dotok Ca2+ v postsinaptični terminal inducirata sintezo eCB in sorodnih spojin. Ta od dejavnosti odvisna proizvodnja eCB je bistvena za fino regulacijo nevrotransmisije.

V možganih sesalcev je glutamat glavni ekscitatorni nevrotransmiter, ki je vpleten v učenje in oblikovanje spomina. Glutamatergična nevrotransmisija posreduje sinaptičnoplastičnost, pri čemer imajo ionotropni in metabotropni (mGluRs) glutamatni receptorji primarno vlogo.

Med kvantnimi sproščanji nevrotransmiterjev je raven glutamata v sinaptični špranji ocenjena na<1 µM. This low basal level is maintained by rapid reuptake of glutamate from the extracellular space into the cytosol by high-affinity glutamate transporters EAATs (excitatory amino acid transporters). EAATs are localized on neurons (primarily EAAT4 and EAAT3 (EAAC1, Excitatory Amino Acid Carrier)) and astrocytes (primarily glutamate transporter GLT-1 and glutamate-aspartate transporter GLAST), and co-transport one molecule of L-glutamate (or L-/D-aspartate) with 3Na+ and 1H+ in exchange of 1K+ [66]. 

Zaradi odvisnosti tega transportnega sistema od gradientov Na+ in K+ preko plazemske membrane je zelo ranljiv za izčrpavanje ATP s kasnejšim zaviranjem privzema glutamata ali obračanjem transporterjev [67].

Drug dejavnik, ki vpliva na učinkovitost odstranjevanja glutamata iz sinaptične špranje, je translacijski nadzor EAAT ali posttranslacijska modifikacija transportnih molekul, ki vpliva na raven aktivnih transporterjev. Glutamat se nadalje kopiči v sinaptičnih veziklih preko avezikularnih prenašalcev glutamata VGLUT z uporabo gradienta ∆µH+.

Ob upoštevanju visoko energijsko odvisne razdelitve glutamata in njegovega gradienta po sinaptičnem krogu, tj. od sinaptičnih veziklov (~200 mM [68]) do sinaptične špranje (<1 µM between release events, around 1 mM during the peak of SV release [69]), any factors affecting the efficiency of high-affinity glutamate uptake represent a potential risk of neurotoxic neuronal damage. 

Patofiziološka stanja, ki so podlaga za dolgoročno zvišanje glutamata v sinaptični špranji in ekstrasinaptično prelivanje glutamata, so travmatska poškodba možganov, ishemija in drugi vzroki hipoksije, kapi in oksidativnega stresa, ki vodijo do prehoda pomembnih delov EAAT v obratni način, ko je glutamat sprosti iz citosola v zunajcelični prostor. Nevrotoksičnost, ki jo povzroča glutamat, izvira iz prekomerne stimulacije ionotropnih glutamatnih receptorjev, predvsem receptorjev N-metil-D-aspartata (NMDA), in velikega toka Ca2+ v postsinaptični terminal.

Visoke zunajcelične koncentracije glutamata vodijo do podaljšane ko-aktivacije sinaptičnih in ekstrasinaptičnih (lokaliziranih na nesinaptičnih mestih) NMDA receptorjev, nevrotoksičnosti, ki jo povzroča glutamat [70], in so vključeni v patogenezo Alzheimerjeve bolezni, amiotrofične lateralne skleroze (ALS) , in Huntingtonova bolezen. Zaradi prepustnosti Ca2+ in visoke afinitete za glutamat so receptorji NMDA med primarnimi molekularnimi tarčami, vpletenimi v patogenezo ekscitotoksičnosti.

Pri potencialu membrane v mirovanju je tok skozi kanale receptorjev NMDA skoraj v celoti blokiran z Mg2+, ki preprečuje prevodnost med dražljaji. Med kvantnim sproščanjem nevrotransmiterjev sta izpolnjena dva pogoja za dotok Ca2+ skozi receptorje NMDA:* koncentracije glutamata hitro narastejo in ** depolarizacija sinaptičnih membran odstrani blokado Mg2+ iz kanalov receptorjev NMDA.

Terapevtske koncentracije (1–10 µM) antagonista receptorjev NMDA memantina, ki se uporablja za zdravljenje Alzheimerjeve bolezni, prednostno blokirajo ekstrasinaptične kot sinaptične tokove skozi receptorje NMDA v istem nevronu [71].

Način delovanja memantina omogoča učinkovito preprečevanje čezmerne ekstrasinaptične stimulacije receptorjev NMDA z veliko manjšim učinkom na sinaptično aktivnost, ki jo posreduje receptor NMDA, ko je glutamat povišan le za milisekunde [72].

Pod izrazitim dvigom intracelularnih ravni Ca2+ je vezikularno sproščanje glutamata še en dejavnik, ki prispeva k povišani zunajcelični koncentraciji glutamata in ekscitotoksični poškodbi.

Pri podganah in miših ishemična stanja, ki jim sledi sproščanje aksonskega vezikularnega glutamata v periaksonski prostor pod mielinsko ovojnico, sprožijo aktivacijo receptorjev NMDA, ki vsebujejo mielinski GluN2C/D [73], ki so na splošno ekstrasinaptični [74].

4.2. Ekscitotoksičnost kot predpogoj in posledica nevrovnetja in nevrodegeneracije

Zaradi sposobnosti Ca2+, da aktivira vrsto encimov, deksitotoksičnost, posredovana z glutamatnim receptorjem, povzroči nekrotično in apoptotično smrt nevronov. Ogromen dotok Ca2+ preobremeni znotrajcelične puferske sisteme za ta ion, izzove mitohondrijsko disfunkcijo in aktivacijo vrste proteaz, vključno s kaspazami in kalpainom, kar vodi v poznejšo razgradnjo komponent nevronskega citoskeleta in sproščanje apoptotičnega Eden od primerov aktivnega sodelovanja ECS pri posredovanju celične komunikacije je funkcionalno spajanje mikroglije in sinaps med normalno sinaptično aktivnostjo kot tudi ekscitotoksična poškodba.

Kot je bilo že predlagano, je mikroglija ključni vir na novo proizvedenih AEA in 2-AG v bazalnih pogojih in med vnetjem nevrona [75–77]; vendar visoka uporaba glutamata povzroči izrazito prekomerno proizvodnjo 2-AG v nevronih [76,78].

Pod temi pogoji se nevronska proizvodnja AEA le rahlo poveča, medtem ko proizvodnja dveh domnevnih endokanabinoidov, homogama-linoleniletanolamida in dokozatetraeniletanolamida, ostane nespremenjena [76].

Sistemsko vnetje, ki ga povzroča LPS pri miših, spremlja povečanje bazalnih ravni glutamata v prefrontalnem korteksu [47]. Povišan glutamat lahko izvira iz zmanjšanja privzema, povezanega z vnetjem, ter nevronskega in nenevronskega (iz astrocitov in mikroglije) sproščanja glutamata. Tok glutamata daje prednost prostorskemu sodelovanju med dendritičnimi bodicami in razvejanimi mikroglialnimi celicami ter inducira razširitev mikroglijskega procesa proti nevronom (slika 4).

2-AG inducira kemokinezo (naključno gibanje, povečano s kemičnim dražljajem) in kemotakso (usmerjeno celično migracijo vzdolž kemijskega gradienta) v celicah mikroglije [76,79].

V skladu s tem aktivirana mikroglija izraža receptorje CB2 na sprednjem robu svojih gibljivih izboklin [76]. Z arahidonilciklopropilamidom (ACPA) inducirano migracijo mikroglije BV-2 bi lahko blokiral visoko selektivni antagonist CB2 SR145528 [80]. Podobno so bili migracijski odzivi proti 2-AG in sintetičnemu kanabinoidu CP 55,940 zavrti z antagonizmom receptorja CB2 [76,79].

Domnevamo, da lahko eCB, ki se sproščajo na mestih sinaptične aktivnosti (ali poškodbe), delujejo kot kemoatraktanti za pridobivanje mikroglije na način, ki je odvisen od CB2-, proti mestom vnetnih nevronov. Poleg tega je v organotipskih kulturah rezin hipokampusa 2-AG posredoval nevroprotekcijo pred ekscitotoksičnostjo, ki jo povzroča NMDA, tako da je eksplicitno deloval na receptorje, občutljive na nenormalni kanabidiol (ABN-CBD), domnevni GPR18, na mikroglijskih celicah [81].

kanabinoidi, proizvedeni v glutamatergični sinapsi v ekscitotoksičnih pogojih, pritegnejo mikroglialne celice v bližino bodic. S sprejetjem fenotipa, ki spodbuja vnetje ali spodbuja preživetje, mikroglija v veliki meri določa usodo poškodovanih celic in bodic. Signalizacija eCB zmanjša sproščanje presinaptičnih nevrotransmiterjev, podpira cikel glutamat-glutamin in uravnoteži glutamat/GABAergični prenos.

AMPA, -amino-3-hidroksi-5-metil-4-izoksazolpropionski kislinski receptor; BDNF, možganski nevrotrofični faktor; CB, kanabinoidni receptor; EAAT, ekscitatorni prenašalci aminokislin; eCB, endokanabinoidi; ER, endoplazmatski retikulum; GDNF, nevrotrofični faktor, pridobljen iz glialne celične linije; Gln, glutamin; Glu, glutaminska kislina; IFN, interferon-gama; IL, interlevkin; mGluRs, metabotropni glutamatni receptorji; NGF, živčni rastni faktor; NMDA, N-metil-D-aspartatni receptor; NO, dušikov monoksid; PGD2, prostaglandin D2; QUIN, kinolinska kislina; Slika 4.

Razvoj sinaptične disfunkcije in vpletenost ECS v nevroprotektivne odzive. Endokanabinoidi, proizvedeni v glutamatergični sinapsi v ekscitotoksičnih pogojih, pritegnejo mikroglialne celice v bližino bodic.

S sprejetjem fenotipa, ki spodbuja vnetje ali spodbuja preživetje, mikroglija v veliki meri določa usodo poškodovanih celic in bodic. Signalizacija eCB zmanjša sproščanje presinaptičnih nevrotransmiterjev, podpira glutamat-glutaminski cikel in uravnoteži glutamat/GABAergični prenos.

AMPA, -amino-3-hidroksi-5-metil-4-izoksazolpropionska kislina receptor; BDNF, možganski nevrotrofični faktor; CB, kanabinoidni receptor; EAAT, ekscitatorni prenašalci aminokislin; eCB, endokanabinoidi; ER, endoplazmatski retikulum; GDNF, nevrotrofični faktor, pridobljen iz glialne celične linije; Gln, glutamin; Glu, glutaminska kislina; IFN, interferon-gama; IL, interlevkin; mGluRs, metabotropni glutamatni receptorji; NGF, faktor rasti živcev; NMDA, N-metil-D-aspartatni receptor; NO, dušikov monoksid; PGD2, prostaglandin D2; KVIN, kinolinska kislina; ROS, reaktivne kisikove spojine; TGF, transformirajoči rastni faktor-beta; TNF, faktor tumorske nekroze alfa; VGCC, napetostno odvisni kalcijevi kanali.

Obstaja od aktivnosti odvisna modifikacija stikov mikroglije in sinapse in vivo. Za ishemične možgane je značilen izrazito podaljšan kontaktni čas med mikroglialnimi procesi in sinaptičnimi strukturami ter ovijanje mikroglialnih procesov okoli sinapse, čemur sledi izginotje presinaptičnih gumbov [82].

Eden od mehanizmov, s katerim mikroglija odstrani presinaptične gumbe in aksone, je istrogocitoza [83], proces, opisan v imunskem sistemu kot neapoptotični mehanizem za zajemanje komponent membrane, ki se razlikuje od fagocitoze in vključuje zaužitje in čiščenje celičnih struktur, večjih od 1. µm [84].

V mišjem modelu kortikalne multiple skleroze je in vivo slikanje pokazalo, da kortikalno vnetje moti aktivnost vezja, kar sovpada z razširjeno, a reverzibilno izgubo dendritičnih bodic. V teh okoliščinah se bodice, ki kažejo lokalno kopičenje kalcija, odstranijo z invazijo makrofagov ali rezidentno aktivirane mikroglije [85].

Akutno aktivacijo mikroglije spremlja sproščanje glutamata, kinolinske kisline, vnetnih citokinov (IL-1, TNF-, IL-2, IL-6), kemokinov-makrofagnega vnetnega proteina-1 (MIP-1 ) in monocitni kemoatraktantni protein-1 (MCP-1) ​​ter prosta arahidonska kislina.

Kinolinska kislina, proizvedena izključno v aktiviranih mikroglijah in makrofagih, je agonist receptorja NMDA in posreduje ekscitotoksičnost med imunskim odzivom.

S prispevanjem k destabilizaciji citoskeleta v astrocitih in endotelijskih celicah kinolinska kislina zmanjša celovitost nevrovaskularne enote in poveča dotok neprepustne kinolinske kisline BBB s periferije [86].

Proizvedene ekscitotoksične molekule in proinflamatorni citokini okrepijo nastajanje prostih radikalov in lipidno peroksidacijo, ki izzovejo mitohondrijsko disfunkcijo in dodatno poslabšajo eksitotoksičnost.

Mikroglija v veliki meri določa usodo poškodovanih sinaptičnih stikov in celic ter spodbuja razrešitev nevrovnetja in regeneracijo s sproščanjem možganskega nevrotrofnega faktorja (BDNF) in citokinov z dvojnim (pro- in protivnetnim) potencialom, kot sta TGF- in IL{{4 }}.

5. Vloga retrogradnega endokanabinoidnega signaliziranja pri uravnavanju sinaptične moči

5.1. Sinaptična plastičnost v glutamatergičnih sinapsah

Ko nivoji glutamata dosežejo določeno koncentracijo v sinaptični špranji, se veže na receptorje AMPA in inducira dotok Na+, ki se registrira kot ekscitatorni postsinaptični potencial (EPSP) določenih amplitud.

Zaradi prisotnosti podenote GluR2 je večina receptorjev AMPA v CŽS neprepustnih za Ca2+ [87] in postsinaptični dotok Ca2+, ki ga sproži glutamat, v glavnem posredujejo receptorji NMDA. Pritok Ca2+ skozi kanale receptorjev NMDA aktivira vrsto kinaz, predvsem Ca2+/od kalmodulina odvisno protein kinazo II (CaMKII) [88,89], ki nato aktivira Rho GTPaze, Cdc42, in RhoA [90].

To reorganizira postsinaptično gostoto s * preoblikovanjem aktinskega citoskeleta in prehodno (približno 5 minut) povečanjem hrbtenice (slika 5);** okrepljeno trgovanje z receptorji AMPA na postsinaptična mesta kot rezultat njihove prerazporeditve iz recikliranega endosoma v plazemsko membrano [91,92] in *** povečano enokanalno prevodnost receptorjev AMPA kot rezultat neposredne fosforilacije [93].

Predlaga se tudi, da sinaptično pridobivanje Ca2+-prepustnih receptorjev AMPA prek CaMKI prispeva k signalnim potem, ki poganjajo širjenje hrbtenice s polimerizacijo aktina [94].

Tako se po ponavljajočih se ciklih aktivacije amplituda izzvanega EPSC povečuje, tj potencira (dolgoročno potenciranje, LTP). Ta učinek je tipičen za ekscitatorno nevrotransmisijo in vztraja v sinapsah, odvisno od načina dražljaja. Nasprotno pa je dolgotrajna depresija (LTD) dolgotrajen padec učinkovitosti sinaptičnega prenosa kot posledica zmanjšanja gostote postsinaptičnih receptorjev in/ali presinaptičnih sproščanje nevrotransmiterjev. Medtem ko je za razvoj LTP bistvenega pomena aktivacija določenih protein kinaz, je indukcija LTD odvisna od aktivnosti proteinske fosfataze in ciljne defosforilacije.

Podaljšana 1 Hz stimulacija vodi do dviga Ca2+ in od kalmodulina odvisne aktivacije kalcinevrina (protein fosfataze 2B, PP2B) [95], ki prek serin/treonin protein fosfataz PP1 ali PP2A povzroči defosforilacijo receptorjev AMPA [96] , zmanjšanje prevodnosti njihovih kanalov in zaustavitev njihovega recikliranja [97].

Predvideva se, da je defosforilacija transkripcijskega faktorja cAMP odgovornega elementa, ki veže protein (CREB) v hipokampalnem območju CA1 in vivo, eden od mehanizmov, prek katerega te proteinske fosfataze prispevajo k podaljšanemu vzdrževanju LTD [98].

For more information:1950477648nn@gamil.com