Napredek raziskav o procesu in mehanizmu vnetnega odziva po cerebralni ishemiji-reperfuzijski poškodbiⅡ

3 celice vnetnega odziva

Vnetni odziv po cerebralni ishemiji vključuje aktivacijo prirojenega imunskega sistema in adaptivnega imunskega sistema, ki sta 2 glavni veji imunskega sistema vretenčarjev [14]. Prirojeni imunski sistem se lahko hitro aktivira, vendar njegova specifičnost ni močna in je receptor za prepoznavanje vzorcev s širokim spektrom funkcij. Prilagodljivi imunski sistem je zelo specifičen in deluje predvsem na receptorje z visoko afiniteto, in sicer receptorje celic T in imunoglobuline. Celice postishemične vnetne reakcije so vključene v oba imunska sistema.

3.1 Nevtrofilci

Nevtrofilci imajo zelo pomembno vlogo v prirojenem imunskem sistemu in so glavne sekretorne in fagocitne celice prirojenih imunskih celic. Nevtrofilci vsebujejo različne vrste celičnih granul in sekretornih veziklov. Primarno shranjevanje glavnih protivnetnih molekul v granulah in vezikulih, vključno z inducibilno sintazo dušikovega oksida, NADPH oksidazo, mieloperoksidazo, MMP-8, MMP-9, tripsinom in katepsini. Po cerebralni ishemiji se nevtrofilci prilepijo na cerebralne vaskularne endotelne celice na ishemičnem mestu in migrirajo v tkivo ter tako sprožijo akutni vnetni odziv [15]. Nevtrofilci se infiltrirajo v ishemično možgansko tkivo v 30 minutah do nekaj urah po žariščni možganski ishemiji, vrh infiltracije pa se pojavi 3. do 7. dan, nato pa se hitro zmanjša in izgine [16].

Kliknite na organski Cistanche za cerebralno ishemijo-reperfuzijsko poškodbo

V živalskih modelih cerebralne ishemije lahko zaviranje adhezije in delovanja nevtrofilcev zmanjša velikost infarkta in izboljša nevrološko funkcijo v kasnejši fazi. Protein kinaza C ima izjemno pomembno vlogo v procesu adhezije nevtrofilcev, degranulacije in tvorbe superoksida. Po prehodni cerebralni ishemiji se je območje infarkta pri podganah, ki so izločile protein kinazo C, zmanjšalo v primerjavi s kontrolno skupino [17].

3.2 Mikroglija

Mikroglija v glavnem izhaja iz hematopoetskega sistema in je prirojena imunska celica centralnega živčnega sistema [18]. Mikroglija lahko proizvaja TNF, IL-1, reaktivne kisikove vrste (reaktivne kisikove vrste, ROS) in druge vnetne mediatorje. TNF in IL-1 lahko spodbujata migracijo in infiltracijo belih krvnih celic čez steno krvnih žil, poslabšata vnetni odziv in poslabšata uničenje krvno-možganske pregrade. Poleg tega lahko mikroglija izloča tudi IL-10, transformirajoči rastni faktor (TGF-) in rastne faktorje, ki prispevajo k razrešitvi vnetnih odzivov in obnavljanju tkiva. Celice mikroglije imajo vrh proliferacije v 2-3 dneh po žariščni možganski ishemiji in lahko vztrajajo več tednov [5, 19].

3.3 Makrofagi

Makrofagi so omejeni med vaskularno bazalno membrano in površino možganov (glialna omejevalna membrana). Za razliko od mikroglije se makrofage nenehno rekrutirajo s hematopoetskimi prekurzorskimi celicami. Makrofage lahko razdelimo v dve skupini: makrofagi tipa M1- proizvajajo provnetne citokine (IL-1, IL-12, IL-23 in TNF), kemokine, ROS in NO, s čimer se spodbuja imunski odziv tipa Th1-. Nasprotno pa so makrofagi M2 proizvajali protivnetne citokine (IL-10 in TGF-), antagoniste receptorjev IL-1 in arginazo [20]. Po možganski ishemiji citokini, ki jih proizvajajo perivaskularni makrofagi, spodbujajo infiltracijo vnetnih celic in ustrezne odzive[21], več makrofagov pa se infiltrira v poškodovano možgansko tkivo kot 3-7 dni po ishemiji[22].

3.4 Mastociti

Mastociti v možganih se večinoma nahajajo v talamusu, razporejeni so okoli krvnih žil in so tudi v tesnem stiku z živčnimi vlakni. Zrnca mastocitov vsebujejo številne snovi, kot so vazoaktivne snovi (histamin), citokini (TNF), antikoagulanti (heparin), matrične metaloproteinaze (MMP-2, MMP-9) itd. [23]. Histamin v mastocitih predstavlja 50 odstotkov vseh možganov, histamin pa sodeluje pri uničenju krvno-možganske pregrade in nastanku možganskega edema v zgodnji fazi cerebralne ishemije-reperfuzijske poškodbe. Poleg tega lahko mastociti inducirajo tudi kemotakso levkocitov pod delovanjem svojih vnetnih mediatorjev in tako sprožijo vnetni odziv.

3.5 Monociti

Monociti v krvi so predhodniki tkivnih makrofagov. Pri ljudeh in miših sta bili identificirani vsaj 2 različni vrsti monocitov na podlagi njihovih površinskih markerjev in delovanja. »Protivnetni monociti« proizvajajo protivnetni citokin IL-10, medtem ko »provnetni monociti« proizvajajo TNF. Po cerebralni ishemiji se monociti hitro rekrutirajo na mesto poškodbe, kar bo privedlo do agregacije in infiltracije makrofagov in dendritičnih celic [24].

3.6 Dendritične celice

Dendritične celice so najmočnejše profesionalne antigen predstavitvene celice v telesu. V normalnem možganskem tkivu se lahko dendritične celice pojavijo v možganskih ovojnicah, horoidnem pleksusu in cerebrospinalni tekočini pod stimulacijo antigena. Po cerebralni ishemiji dendritične celice v glavnem izhajajo iz mikroglije in izražajo molekule glavnega histokompatibilnega kompleksa II (glavni histokompatibilni kompleks, MHC) [24]. Poskusi so pokazali, da se lahko v zgodnji fazi cerebralne ishemije število dendritičnih celic poveča na več kot 20-kratno normalno območje [25].

3.7 Limfociti in njihove podskupine

Limfociti so pomembne vnetne celice pri prirojenih in adaptivnih imunskih odzivih po cerebralni ishemiji. Pod stimulacijo z antigenom se lahko limfociti B diferencirajo v plazemske celice, sintetizirajo in izločajo imunoglobuline ter v glavnem izvajajo humoralno imunost telesa [14]. Limfocite T aktivirajo antigeni, da se diferencirajo in razmnožujejo, proizvajajo efektorske celice in izvajajo svoje funkcije celične imunosti. Zaradi izraženega glikoproteina CD4 ali CD8 na površini celic T so njihove funkcije in vloge različne. Celice CD4 plus T kot T-celice pomočnice (Th) nimajo citotoksične funkcije, ampak delujejo kot "pomočniki" za usklajevanje in uravnavanje imunskega odziva [26]. Celice so razdeljene v različne podskupine glede na citokine, ki jih proizvajajo.

Efektorske celice tipa Th1- večinoma izločajo pro-vnetne dejavnike, kot so IFN-, TNF in IL-12, da izvajajo svoj citotoksični odziv v ishemičnem možganskem tkivu. Celice Th2 v glavnem izločajo protivnetne dejavnike, kot so IL-4, IL-5, IL-9, IL-10 in IL-13, spodbujajo humoralno imunost in se neposredno bori proti patogenom zunaj telesa in ščiti ishemično možgansko tkivo [26]. Študije so pokazale, da lahko IL-4 pod delovanjem transkripcijskega faktorja GATA-3 spodbuja diferenciacijo celic Th2 [26]. Regulativne T celice (regulativne T celice, Treg) so naravno prisotne v telesu ali pa jih proizvajajo drugi podtipi Th celic pod delovanjem TGF-. Navzgornji transkripcijski faktor celic Treg je FoxP3 in celice Treg lahko izločajo IL-10 in TGF ter tako inducirajo imunsko supresijo [26]. Zato imajo celice Treg ključno vlogo pri vzdrževanju homeostaze imunskega sistema z zaviranjem čezmernega pojava vnetnih odzivov in imajo določeno zaščitno vlogo pri cerebralnih ishemičnih vnetnih odzivih.

4 Zmanjšanje vnetnega odziva in obnova tkiva

Postishemični vnetni odziv je samoomejujoč proces, ki sčasoma razreši in razširi obseg za strukturno in funkcionalno reorganizacijo poškodovanih možganov. Vse več dokazov kaže, da regresija vnetnega odziva ni pasivno zmanjšanje izražanja signala vnetnega odziva, temveč zaviranje vnetnega odziva z uravnavanjem vnetnih mediatorjev [27-28]. Poti za učinkovito zaviranje vnetnega odziva vključujejo predvsem odstranitev apoptotičnih celic, učinkovito protivnetno okolje in rastne faktorje, ki spodbujajo rekonstrukcijo in popravilo tkiva [27-28].

4.1 Očiščenje apoptotičnih celic

Očistek apoptotičnih celic ima pomembno vlogo pri popravljanju možganske poškodbe po ishemiji. Mikroglija in makrofagi so glavne sestavine fagocitov. Glavna funkcija teh fagocitov je odstraniti apoptotične celice in nekrotična tkiva po možganski kapi [29], ta proces pa zahteva sproščanje signalov "lokalizacije" in "fagocitoze". "Lokacijski signal" se nanaša na sproščanje purinov s strani poškodovanih celic in kemokinov, kot sta uridin trifosfat (UTP) in adenozin trifosfat (ATP), ki pritegnejo mikroglijo in makrofage na mesto poškodbe prek purinskih receptorjev P2Y2 [30- 31] . Te fagocitne celice komunicirajo z umirajočimi ali umirajočimi celicami s sproščanjem "fagocitnih signalov".

"Signal fagocitoze", vključno z uridin fosforilazo (UDP) in fosfatidilserinom (PtdSer), se UDP veže na purinske receptorje P2Y6, da aktivira mikroglijo, in izvaja svojo fagocitozo, da odstrani apoptotične celice. PtdSer je razred vseprisotnih fosfolipidov, ki se običajno nahajajo v notranji plasti celične membrane in se po apoptozi prenesejo na zunanjo plast celične membrane. PsdSer lahko očisti apoptotične celice, potem ko jih združi s sorodnimi proteini. Imunoglobulinska protitelesa osrednjega živčnega sistema, ki nastanejo po ishemični možganski kapi, dodatno spodbujajo njihovo fagocitozo apoptotičnih celic z vezavo na Fc receptorje na fagocitih.

4.2 Vnetni dejavniki, kot sta TGF in IL-10

TGF in IL-10 sta pleiotropna imunomodulatorna citokina, ki imata ključno vlogo pri obnavljanju tkiv in proti vnetju. Fagne celice, ki fagocitirajo in čistijo apoptotične celice, lahko spodbujajo proizvodnjo citokinov [28]. Po ishemiji se uravnavanje TGF pojavi predvsem v mikrogliji in makrofagih. Poleg zaščite živcev vpliva tudi na imunske celice. Čeprav se je izkazalo, da ima provnetne učinke, ima TGF tudi protivnetne učinke z zaviranjem imunskih odzivov Th1 in Th2 ter spodbujanjem nastajanja celic Treg [32].

Podobno ima imunoregulacijski citokin IL-10, ki ga proizvajajo celice Treg, tudi nevroprotektivne in protivnetne aktivnosti [33]. Zato lahko TGF in IL-10, ki nastaneta po ishemiji, spodbujata obnovo tkiva, spodbujata razrešitev vnetnega odziva in ščitita preživele celice v ishemičnem območju [34]. Poleg tega so nedavne študije pokazale, da nekateri vnetni dejavniki, kot so lipoksini, resolvini in protektini, prispevajo k razrešitvi vnetnih odzivov in obnovi tkiva. Presnovki arahidonske kisline in omega-3 maščobnih kislin igrajo pomembno vlogo pri razreševanju vnetnih odzivov v drugih organih [27-28]. Vendar pa je treba vlogo teh vnetnih dejavnikov na imunski sistem možganov po možganski kapi še dokazati.

4.3 Faktorji rasti

Povečanje rastnih faktorjev po ishemiji pomaga vzpostaviti okolje, ki je ugodno za kalitev živcev, nevrorazvoj, angiogenezo, regeneracijo glialnih celic in reorganizacijo matriksa [35]. Vnetne celice, nevroni in astrociti lahko proizvajajo velike količine rastnih faktorjev [36-37]. Vaskularni endotelijski rastni faktor (VEGF), ključni rastni faktor za angiogenezo po cerebralni ishemiji, proizvajajo reaktivni astrociti [38]. Aktivacija astrocitov lahko zahteva matrične metaloproteinaze, ki jih proizvajajo nevtrofilci. Vidimo lahko, da obstaja povezava med vnetnimi celicami in angiogenezo. Vendar lahko zgodnja ishemična ali prekomerna ekspresija VEGF poslabša ishemično poškodbo [39].

5 Outlook

Če povzamemo, je razvidno, da imajo vnetne celice imunskega sistema temeljno vlogo pri različnih stopnjah možganske ishemije. Glede na trenutni status raziskav, čeprav razmerje med centralnim živčnim sistemom in imunskim sistemom še vedno ni povsem jasno, je aktivacija imunskega sistema res dvorezen meč s prednostmi in slabostmi za ishemično možgansko poškodbo.

Vnetni odziv po ishemiji lahko spodbudi pojav možganskega edema in stisne normalno možgansko tkivo okoli ishemije, s čimer se poslabša pomanjkanje nevrološke funkcije. Vendar pa imajo v obdobju okrevanja po možganski kapi imunske celice in vnetni odzivi spet pomembno vlogo pri obnavljanju tkiva. Na tej stopnji smo v celoti spoznali nujnost in prednosti protivnetnega zdravljenja zgodnje ishemične možganske kapi. Čeprav lahko protivnetno zdravljenje v akutni fazi zmanjša poškodbe tkiva, lahko vpliva tudi na mehanizem popravljanja možganskega tkiva in s tem ogrozi njegovo dolgoročno okrevanje.

Ker je le malo poskusov, ki bi preučevali učinek protivnetne terapije na obdobje okrevanja po ishemični možganski poškodbi, ni jasnih podatkov, ki bi dokazovali proces postishemične obnove pri intervenciji protivnetne terapije. To zagotavlja osnovo za nadaljnje razumevanje imunskega odziva, nadaljevanje preučevanja ciljnih zdravljenj ishemične možganske poškodbe, selektivno zaviranje škodljivih učinkov vnetnih odzivov in uravnoteženje nevrotoksičnosti in nevroprotektivnih učinkov vnetnih odzivov po cerebralni ishemiji. služil kot vodnik.

Možganska kap je bolezen z visoko smrtnostjo in visoko stopnjo invalidnosti po vsem svetu. Čeprav imunski sistem ni tradicionalna raziskovalna usmeritev za zdravljenje možganske kapi, glede na njegovo tesno povezanost s centralnim živčnim sistemom, še vedno zagotavlja novo pot za prihodnje raziskave strategij zdravljenja možganske kapi. Kliniki so se na primer naučili, da lahko statini zmanjšajo število makrofagov v aterosklerotičnih plakih, ki igrajo protivnetno vlogo, vendar moramo vzpostaviti natančnejšo klinično strategijo za razumno usmerjanje uporabe statinov v akutni fazi možganske kapi.

Cistanche je najboljša rastlina za ishemično-reperfuzijsko poškodbo

Cistanche vsebuje različne aktivne sestavine, kot sta ehinakozid in akteozid, za katere se je izkazalo, da imajo močne antioksidativne in protivnetne lastnosti. Ko pride do cerebralne ishemije (pomanjkanje pretoka krvi v možgane), lahko povzroči kopičenje škodljivih prostih radikalov in vnetja, kar povzroči poškodbe celic in smrt. Ko se pretok krvi med reperfuzijo obnovi, lahko povzroči dodatno poškodbo možganskega tkiva zaradi vnetnega odziva, znanega kot reperfuzijska poškodba. Aktivne sestavine zdravila Cistanche lahko pomagajo ublažiti te škodljive učinke tako, da nevtralizirajo proste radikale in zmanjšajo vnetje ter tako zaščitijo možgansko tkivo pred poškodbami in izboljšajo rezultate okrevanja.

Zhang Ping, Ren Changhong, Ji Xunming, Zhu Yuhong

Projekt sklada: National Natural Science Foundation of China (81060102); Capital Health Development Research Project (prva številka 2011-1001-03)

Povezava avtorja: Oddelek za nevrologijo, Druga pridružena bolnišnica medicinske univerze Kunming (Zhang Di, Zhu Yuhong), Kunming 650101, Kitajska; Inštitut za hipoksijo, bolnišnica Xuanwu, prestolnica medicinske univerze (Ren Changhong, Ji Xunming)

Referenca

［14］ Iadecola C, Anrather J． Imunologija možganske kapi: od mehanizmov do prevoda［J］． Nat Med, 2011, 17 (7) 796-808.

［15］ Yilmaz G, Granger DN． Rekrutacija levkocitov in ishemična možganska poškodba［J］． Neuromolecular Med, 2010, 12 (2): 193-204.

［16］ Supanc V, Biloglav Z, Kes VB, et al． Vloga celičnih adhezijskih molekul pri akutni ishemični možganski kapi［J］． Ann Saudi Med, 2011, 31 (4): 365-370.

［17］ Huttemann M, Lee I, Grossman LI, et al． Fosforilacija citokroma c in citokrom c-oksidaze pri sesalcih pri uravnavanju celične usode: dihanje, apoptoza in človeška bolezen ［J］． Adv Exp Med Biol, 2012, 748: 237-264.

［18］ Ginhoux F, Greter M, Leboeuf M, et al． Analiza kartiranja usode razkriva, da mikroglija odraslih izhaja iz primitivnih makrofagov［J］． Science, 2010, 330 (6005): 841-845.

［19］ Neumann J, Saueraweig S, Ronicke R, et al． Celice mikroglije ščitijo nevrone z neposrednim zajetjem invazivnih nevtrofilnih granulocitov: nov mehanizem imunske privilegije CNS［J］． J Neurosci, 2008, 28 (23): 5965-5975.

［20］ Mantovani A, Sica A, Locati M． Polarizacija makrofagov postane stara［J］． Imuniteta, 2005, 23 (4): 344-346.

［21］ Denes A, Vidyasagar R, Feng J, et al． Proliferirajoča rezidenčna mikroglija po žariščni možganski ishemiji pri miših［J］． J Cereb Blood Flow Metab, 2007, 27 (12): 1941-1953.

［22］ Lindsberg PJ, Strbian D, Karjalainen-Lindsberg ML. Mastociti kot zgodnji odzivniki pri uravnavanju akutnih sprememb krvno-možganske pregrade po cerebralni ishemiji in hudomušnem besu［J］． J Cereb Blood Flow Metab, 2010, 30 (4): 689-702.

［23］ Rao KN, Brown MA． Mastociti: večplastne imunske celice z različnimi vlogami pri zdravju in boleznih［J］． Ann NY Acad Sci, 2008,1143: 83-104.

［24］ Felger JC, Abe T, Kaunzner UW, et al． Možganske dendritične celice pri ishemični možganski kapi: časovni potek, stanje aktivacije in izvor［J］． Brain Behav Immun, 2010, 24 (5): 724-737.

［25］ Kokovay E, Li L, Cunningham LA． Angiogeno pridobivanje pericitov iz kostnega mozga po možganski kapi［J］． J Cereb Blood Flow Metab, 2006, 26 (4): 545-555.

［26］ Wan YY． Večopravilnost pomožnih celic T［J］． Imunologija, 2010, 130 (2): 166-171.

［27］ Spite M, Serhan CN． Novi lipidni mediatorji spodbujajo razrešitev akutnega vnetja: vpliv aspirina in statinov ［J］． Circ Res,2010,107(10): 1170-1184.

［28］ Nathan C, Ding A． Nerazrešeno vnetje［J］． Cell, 2010,140 (6): 871-882.

［29］ Denes A, Vidyasagar R, Feng J, et al． Proliferirajoča rezidenčna mikroglija po žariščni možganski ishemiji pri miših［J］． J Cereb Blood Flow Metab, 2007, 27 (12): 1941-1953.

［30］ Rappert A, Bechmann I, Pivneva T, et al［ CXCR3-odvisno rekrutiranje mikroglije je bistvenega pomena za izgubo dendrita po možganski leziji［J］． J Neurosci, 2004, 24 (39): 8500-8509.

［31］ Davalos D, Grutzendler J, Yang G, et al． ATP posreduje pri hitrem odzivu mikroglije na lokalno možgansko poškodbo in vivo［J］． Nat Neurosci, 2005, 8 (6): 752-758.

［32］ Taylor A, Verhagen J, Blaser K, et al． Mehanizmi imunske supresije z interlevkinom-10 in transformirajočim rastnim faktorjem-beta: vloga regulatornih celic T［J］． Imunologija, 2006, 117 (4): 433-442.

［33］ Liesz A, Suri-Payer E, Veltkamp C, et al． Regulativne celice T so ključni cerebroprotektivni imunomodulatorji pri akutni eksperimentalni možganski kapi［J］． Nat Med, 2009, 15 (2): 192-199.

［34］ Kamel H, Iadecola C． Možgansko-imunske interakcije in ishemična možganska kap: klinične posledice［J］． Arch Neurol, 2012, 69 (5): 576-581.

［35］ Carmichael ST． Prenos meja popravljanja možganov v zdravljenje: začeti ne kršiti pravil［J］． Neurobiol Dis, 2010, 37 (2): 237-242.

［36］ Hayakawa K, Qiu J, Lo EH［ Dvofazno delovanje signalizacije HMGB1 pri vnetju in okrevanju po možganski kapi［J］． Ann NY Acad Sci, 2010,1207: 50-57.

［37］ Li S, Overman JJ, Katsman D, et al． S starostjo odvisen transkriptom kalitve zagotavlja molekularni nadzor kalitve aksonov po možganski kapi［J］． Nat Neurosci, 2010, 13 (12) : 1496-1504.

［38］ Zhang ZG, Zhang L, Tsang W, et al． Korelacija izražanja VEGF in angiopoetina z motnjami krvno-možganske pregrade in angiogeneze po žariščni možganski ishemiji［J］． J Cereb Blood Flow Metab, 2002, 22 (4): 373-392.

［39］ Manoonkitiwongsa PS, Schultz RL, McCreery DB, et al． Nevrozna zaščita ishemičnih možganov z vaskularnim endotelijskim rastnim faktorjem je kritično odvisna od pravilnega odmerjanja in jo lahko ogrozi angiogeneza［J］． J Cereb Blood Flow Metab, 2004, 24 (6): 693-702.