Retinalna in možganska mikroglija pri multipli sklerozi in nevrodegeneraciji 1. del

Povzetek:

Mikroglija je rezidenčna imunska celica centralnega živčnega sistema (CNS), vključno z mrežnico. Tako kot možganska mikroglija je mikroglija mrežnice odgovorna za nadzor mrežnice in se hitro odziva na okoljske spremembe s spreminjanjem morfotipov in funkcij. Mikroglija se aktivira pri vnetnih odzivih pri nevrodegenerativnih boleznih, vključno z multiplo sklerozo (MS).

Naši možgani so kompleksen organ, ki vsebuje veliko različnih nevronov in nevronskih vezij. Medsebojne povezave med temi strukturami so ključne za delovanje spomina. Ko se naučimo nekaj novega ali izkusimo nekaj novega, možgani shranijo ustrezne informacije v sinapse med nevroni. Sčasoma se postopoma krepijo povezave med sinapsami, kar je dolgoročni spomin.

Če naš centralni živčni sistem ni v ravnovesju, bo to vplivalo na naš spomin. Najpogostejši primer je izguba spomina pri starejših. To stanje je pogosto posledica odmiranja nevronov in oslabitve povezav med nevroni zaradi staranja. Poleg tega lahko nekatere nevrološke bolezni tudi motijo ​​normalno delovanje možganov in s tem vplivajo na naš spomin. Vendar te težave niso nepopravljive in z znanstvenimi metodami je mogoče izboljšati in zaščititi spomin.

S spremembami življenjskega sloga lahko izboljšamo zdravje centralnega živčnega sistema in izboljšamo spomin. Primeri vključujejo redno telesno aktivnost, zadosten spanec, zdravo prehrano in vaje za možgane. Ti ukrepi ne pomagajo samo pri ohranjanju fizičnega zdravja, ampak tudi spodbujajo zdravje možganov in zmanjšujejo izgubo nevrotransmiterjev ter s tem izboljšajo spomin.

Skratka obstaja močna povezava med centralnim živčnim sistemom in spominom. Pozorni moramo biti na svoje življenjske navade, da bodo naši možgani delovali čim bolj zdravo in to uporabiti kot osnovo za ohranjanje spomina. Vidi se, da moramo izboljšati svoj spomin. Cistanche lahko bistveno izboljša spomin, saj je mesna pasta tradicionalna kitajska zdravilna snov s številnimi edinstvenimi učinki, med katerimi je tudi izboljšanje spomina. Učinkovitost mletega mesa izhaja iz različnih učinkovin, ki jih vsebuje, vključno s karboksilno kislino, polisaharidi, flavonoidi itd. Te sestavine lahko spodbujajo zdravje možganov prek različnih kanalov.

Kliknite vedeti, kako izboljšati kratkoročni spomin

Ko se mikroglija mrežnice aktivira s stresnimi dražljaji, spremeni svojo morfologijo in aktivnost s koristnimi ali škodljivimi posledicami. V tem pregledu opisujemo značilnosti mikroglije osrednjega živčevja, vključno s tistimi v mrežnici, s poudarkom na njihovi morfologiji, aktivacijskih stanjih in funkciji pri zdravju, staranju, MS in drugih nevrodegenerativnih boleznih, kot so Alzheimerjeva bolezen, Parkinsonova bolezen, glavkom, in retinitis pigmentosa, da bi poudarili njihovo aktivnost v stanju. Razpravljamo tudi o protislovnih ugotovitvah v literaturi in možnih načinih za zmanjšanje nedoslednosti v prihodnosti z uporabo standardizirane metodologije, npr. avtomatiziranih algoritmov, da bi omogočili celovitejše razumevanje tega vznemirljivega raziskovalnega področja.

Ključne besede:

mrežnica; mikroglija; nevrodegeneracija; multipla skleroza; retinalna mikroglija; morfotip mikroglije.

1. Uvod

Mikroglije so rezidenčne imunske glialne celice centralnega živčnega sistema (CNS). Dinamično se spreminjajo v različne morfologije, ki so bile povezane tudi s specifičnimi aktivacijskimi stanji, ki so lahko povezana z nevroprotektivnimi in/ali nevrotoksičnimi funkcijami kot odziv na dražljaje, poškodbe ali žalitev [1–6]. Te morfološke in funkcionalne spremembe so bistvene za podporo zdravega osrednjega živčevja s prispevanjem k homeostazi [2,7,8]. Vendar pa so novi dokazi začeli kazati vpletenost mikroglije v bolezen, pri čemer lahko disfunkcijo mikroglije povzroči bolezen in/ali povzroči povečane patologije, povezane z boleznijo [2].

Kljub temu natančna stopnja vpletenosti in mehanizmi, kako lahko mikroglija vpliva na zdravje in bolezen, niso znani in se trenutno preiskujejo. Namen tega pregleda je bil zbrati informacije o značilnostih mikroglije CNS, vključno s tistimi v mrežnici, s poudarkom na njihovih aktivacijskih stanjih, morfologiji in funkciji, o zdravju in bolezni. V prvem razdelku smo zbrali obsežen opis glavnih značilnosti mikroglije v splošnem CŽS in mrežnici.

Razložimo tudi nekatere spremembe mikroglije, ki se pojavljajo med normalnim razvojem in procesom staranja. V naslednjem razdelku razpravljamo o trenutnem razumevanju multiple skleroze (MS) kot avtoimunske bolezni, presenetljivo pogostih očesnih manifestacijah MS, mikroglije pri MS in končno mikroglije pri drugih nevrodegenerativnih boleznih. Nazadnje nudimo vpogled v to, zakaj lahko pride do nasprotujočih si ugotovitev o značilnostih CNS in mikroglije mrežnice. Tukaj predlagamo različne metode eksperimentiranja, kot je uporaba avtomatiziranih algoritmov, da bi dosegli bolj prepričljive in dosledne rezultate.

2. Mikroglija

Osrednje živčevje je sestavljeno iz več različnih vrst celic, od katerih je 5–10 % mikroglija, rezidenčnih imunskih celic [9]. Prvotno se je mislilo, da mikroglija obstaja kot mirujoče ali "počivajoče" celice, ki nenehno pregledujejo svoje mikrookolje za kakršne koli dražljaje ali poškodbe, ki bi lahko bile škodljive [5]. Nasprotno pa so novejše ugotovitve predlagale razlago za njihove dinamične lastnosti. Mikroglija se lahko premakne v različna morfološka stanja, ki jih imenujemo morfotipi. Vsak morfotip je bil povezan z različnimi aktivacijskimi stanji, ki so bila povezana tudi z edinstvenimi funkcijami, potrebnimi za ohranitev fiziološko "normalnega" okolja [5].

Ko se mikroglija aktivira iz stanja mirovanja, se lahko nadalje diferencira v dva glavna fenotipa: M1 in M2 [6]. Čeprav obstaja pomanjkanje razumevanja specifičnih mehanizmov, ki inducirajo to diferenciacijo, sta bila mikroglija M1 in M2 povezana tudi z različnimi citokini, kemokini in trofičnimi dejavniki [6]. Provnetni odzivi so povezani s "klasično" aktivirano mikroglijo M1, ki spodbuja nevrovnetje kot odziv na žalitev ali poškodbo, ustvarja nevrotoksično okolje in odstranjuje disfunkcionalne fragmente celičnih ostankov [6]. To se lahko pojavi kot posledica vnetnih dejavnikov, kot so interlevkin-1ß (IL-1ß), faktor tumorske nekroze alfa (TNFalfa) in inducibilna sintaza dušikovega oksida (iNOS) [6,10] .

Nasprotno pa je "alternativno" aktivirana mikroglija M2 znana kot odgovorna za protivnetne odzive, ki spodbujajo nevroprotektivne in obnovitvene procese [6,10]. V zadnjem času so odkrili še vsaj tri podfenotipe tipa M2 (M2a-c) [11], pri čemer, natančneje, tip M2a izloča protivnetne dejavnike, kot so IL-10 in inzulin, kot rastni faktor-1 (IGF-1), ki spodbuja odstranjevanje celičnih ostankov in nevroprotekcijo [6,11,12].

M2b naj bi stimulirali vnetni dejavniki, kot so IL-1ß in lipopolisaharidi (LPS), ki lahko prav tako povečajo izražanje IL-10 [11]. Ugotovljeno je bilo, da imajo te mikroglije M2b fagocitne lastnosti v možganih, modeliranih za Alzheimerjevo bolezen (AD), in izražajo visoke ravni CD64 [11]. M2c "pridobi deaktivacijo" z IL-10 ali glukokortikoidi, kar posledično poveča izražanje rastnih faktorjev, kot je TGFß [11]. Kljub tem razlikam sta aktivaciji M1 in M2 funkcionalno potrebni za zagotovitev odstranitve disfunkcionalnih celic ali škodljivih agregatov celičnih ostankov [6]. Mikroglija M1 je običajno vključena v očistek celičnih ostankov in ta vnetni odziv mora nadzorovati mikroglija M2, da se izognemo nepotrebno dolgotrajnemu vnetju [6].

Pri patoloških procesih je lahko pogosto prizadeto tipično ravnovesje polarizacije M1 in M2, ki ga vidimo v normalnih pogojih [6]. To lahko povzroči očistek zdravih celic zaradi čezmernega vnetja M1, učinek dušenja M20 s M1 pa je lahko preobremenjen, kar povzroči nadaljnjo škodo [6]. To se pogosto zgodi pri nevrodegenerativnih boleznih, zato so bili predlagani nekateri terapevtski kandidati, ki ciljajo na polarizacijo M1 in M2 [13]. Kljub temu se pojavljajo tudi dokazi, ki kažejo, da je polarizacija M1/M2 morda zastarela. Prvič je bil predstavljen in uporabljen za lažje metode interpretacije podatkov [14].

Vendar je nedavni tehnološki napredek razkril prekrivajoče se morfološke in genetske značilnosti med tipi M1/M2, kar kaže na potrebo po ponovni oceni tipov mikroglije [14]. Pred kratkim so mikroglijo, povezano z boleznijo (DAM), prav tako prepoznali kot edinstveno vrsto mikroglije, ki jo opazimo pri bolezni [14]. Za DAM je značilna mikroglija, ki izraža nizke ravni nadzornih in homeostatskih genov ter visoke ravni markerjev, povezanih z degeneracijo, kot so sprožilni receptorji, izraženi na mieloidnih celicah 2 (TREM2) [14,15].

Kar zadeva morfologijo, je priznanih približno pet glavnih mikroglialnih morfotipov, vključno z razvejanimi, hiperrazvejanimi, aktiviranimi, ameboidnimi in paličastimi vrstami. V nepripravljenih ali "neaktivnih" pogojih je mikroglija videti "razvejana". Porazdeljene so enakomerno kot "mozaik", pri čemer je vsaka sestavljena iz majhnega in okroglega celičnega telesa, na katerega je pritrjenih več tankih in dolgih izrastkov, ki se nenehno raztezajo in umikajo, da olajšajo njihove funkcije nadzora (slika 1) [2,5,16] .

Eksperimentalno in vivo slikanje možganov je pokazalo, da ti dinamični procesi pridejo v bližino nevronov, glije in krvnih žil, kar nakazuje, da mikroglija aktivno sodeluje z drugimi deli korteksa, da vzdržuje fiziološko normalno okolje CNS [17]. Včasih lahko razvejana mikroglija prepozna spremembe mikrookolja in se odzove tako, da se spremeni v "hiperrazvejano" mikroglijo, ki jo običajno definirajo obilnejši procesi, ki so daljši in debelejši, pritrjeni na večja, lobularna in nepravilno oblikovana celična telesa (slika 1) [16,18]. ]. Večina tipov "nerazvejane" mikroglije, vključno s hiperrazvejanimi celicami, je razpršenih v CŽS v nepravilni in "gručasti" porazdelitvi [2].

Hiperrazvejana mikroglija se lahko tudi premakne v aktivirano obliko po izpostavljenosti izrazito škodljivim dražljajem, ki imajo tudi podobna celična telesa kot hiperrazvejane celice, medtem ko imajo veliko manj procesov, ki so debelejši in krajši (slika 1) [2,16,19] . Ko so škodljivi dražljaji dolgotrajni, se lahko aktivirana mikroglija spremeni v "ameboidno" stanje z bolj okroglo, večjo in bolj pravilno oblikovano celico ter z zelo malo ali brez procesov (slika 1) [16,18]. Nedavno znova odkriti morfotip je "paličasta" mikroglija, za katero je značilno dolgo celično telo v obliki klobase z nekaj procesi, ki morda ne segajo vedno čez dolžino razvejane mikroglije (slika 1) [20,21].

Čeprav nastajajoči dokazi kažejo, da se paličasta mikroglija lokalizira v bližini nevronov in se poravna vzdolž živčnih vlaken, je treba njihovo natančno funkcijo še odkriti [20–23]. Končna vrsta je ameboidna mikroglija, pogosto imenovana fagocitna vrsta, ki se premakne na mesto poškodbe in fagocitozira odmrle ali umirajoče nevrone in celične ostanke (slika 1) [5,24]. Nedavno objavljeni dokazi so pripeljali do teorije, da so lahko hiperrazvejeni, aktivirani in paličasti morfotipi "prehodne" oblike, ki obstajajo med razvejanim in ameboidnim stanjem [5,25].

2.1. Retinalna mikroglija

Mrežnica je bistveni del CNS. Zaradi svoje prosojnosti za svetlobo je mogoče za vizualizacijo mrežnice uporabiti manj invazivne načine slikanja z visoko ločljivostjo [26, 27]. Znan je predvsem po svoji vpletenosti v pretvorbo svetlobne energije v električne signale [28]. Pri ljudeh se mrežnica razvija od prvega meseca embriološko do konca prvega leta in izvira iz nevroektoderma [28,29]. Mrežnica je sestavljena iz več različnih plasti, pri čemer je najbolj notranja plast retinalnih živčnih vlaken (RNFL), nato plast ganglijskih celic (GCL), notranja pleksiformna plast (IPL), notranja jedrska plast (INL), zunanja pleksiformna plast (OPL), zunanjo jedrno plast (ONL) in končno plast retinalni pigmentni epitelij (RPE) (slika 2) (29). Skozi te plasti obstaja več vrst celic, vključno z amakrinskimi celicami, Mullerjevimi celicami, astrociti, vodoravnimi celicami. , paličaste in stožčaste fotoreceptorje ter bipolarne celice, ki jih lahko najdemo tudi v preostalem delu CŽS [29].

Približno 0,2 % vseh celic mrežnice je sestavljenih iz mikroglije, od tega jih 50 % običajno prebiva v IPL, preostali del pa v OPL (slika 2) [2]. Skozi razvoj in homeostazo se mikroglija dinamično premika skozi različne plasti mrežnice, čeprav se izogiba ONL [2]. Poleg tega so številne bolezni mrežnice in modeli poškodb mrežnice pokazali, da lahko mikroglija migrira proti območju degeneracije, se aktivira in razmnoži [30,31], kot je podrobneje opisano kasneje. Čeprav sta mikroglija mrežnice in možganov razvita iz primitivne rumenjakove vrečke, se lahko videz vsakega morfotipa razlikuje glede na regijo CNS [10].

Na primer, mikroglija v striatumu, hipokampusu in čelni korteksu ima večja celična telesa z več procesi v primerjavi s tistimi v malih možganih [32]. Poleg tega obstajajo dokazi, da različne plasti možganske skorje vsebujejo mikroglijo različnih velikosti [32]. Videz morfotipa se lahko razlikuje tudi glede na uporabljene metode ali osi disekcije. Na primer, razvejana mikroglija je lahko videti vodoravno razvejana, kar je pri opazovanju v prečnem prerezu videti kot ena vodoravno dolga celica, medtem ko je pri opazovanju celega vzorca videti kot prej omenjeni standardni morfološki opis razvejane mikroglije [2,33]. ].

Ko so mikroglije pripravljene in postanejo hiperrazvejane, se njihovi procesi razširijo radialno in segajo čez različne plasti, kar je bolje vidno v presečni disekciji v primerjavi s celotnimi opazovanji [2,33]. Kljub tem razlikam je bilo ugotovljeno, da retinalna in možganska mikroglija izražata več transkripcijskih faktorjev [2]. Številne študije so prav tako lahko opazovale vsak morfotip v možganih in mrežnici [2,4,5,22,33,34]. Vendar še vedno ni jasno, ali ima vsak morfotip v obeh regijah CŽS enake značilnosti [2].

2.2. Molekularni markerji in dražljaji, ki vplivajo na mikroglialno morfologijo

Podobno kot v možganih lahko posamezni morfotipi mikroglije v mrežnici izhajajo iz odzivov mikroglije na različne citokine, kemokine ali molekularne vzorce, povezane s poškodbami, ki so prisotni v njenem mikrookolju, kar kaže na heterogenost v genskem izražanju mikroglije [9]. Na primer, razvejana mikroglija naj bi imela visoko izraženost P2RY12, ki je pogosto povezana z nadzornimi funkcijami, medtem ko je bilo ugotovljeno, da ameboidna mikroglija izraža visoke ravni CD68 - zloglasnega markerja fagocitoze [35,36].

Diferencialne ravni izražanja mikroglialnih ionskih kanalov in površinskih receptorjev lahko medsebojno delujejo tudi s takšnimi molekulami (npr. citokini) v mikroglialnem mikrookolju, kar povzroči mikroglialne spremembe, vključno z gostoto, prostorsko porazdelitvijo, aktivacijskim stanjem in morfotipom ter patogenezo bolezni [9,37]. Na primer, transformirajoči rastni faktor beta (TGFß) je pomemben mikroglialni citokin, pleiotropno vključen v fiziološki razvoj nevronov in žil mrežnice [37]. Ma in sod. so opazovali iba-1 pozitivno mikroglijo iz celih mrežnic s tamoksifenom povzročeno ablacijo TGFßR2 (receptor TGFß) pri 2-mesečnih miših Cx3cr1CreER/+, Tgfbr2flox/flox [37 ].

Morfologija mikroglije se je zdela razvejana 1 dan po ablaciji TGFßR2 (PTA), ki je nato po 2–5 dneh PTA postala manj razvejana s "kockastimi" procesi in se končno pojavila z dolgotrajnimi procesi, ki so bili poravnani vzdolž krvnih žil mrežnice po 3–10 tednih PTA [37]. Analize verižne reakcije s polimerazo v realnem času (RT-PCR) mikroglije mrežnice z ablacijo TGFßR2 so pokazale zmanjšano izražanje rastnih faktorjev (npr. BDNF, PDGFA) in povečano izražanje označevalcev vnetne aktivacije (npr. MHCII, CD68). Tega pri zdravih mikroglijah ni bilo opaziti.

Poleg tega, medtem ko živali z ablacijo TGFßR2 niso pokazale učinkov na mrežnično žilje, so doživele redčenje mrežnice in povečane stopnje patološke horoidalne neovaskularizacije kot odziv na poškodbo [37].

2.3. Zunajcelični vezikli: učinki na mikroglijo

Retinalna (in možganska) mikroglija izloča tudi zunajcelične vezikle (EV), ki so na membrano vezani delci, sestavljeni iz mRNA, miRNA, DNA, citokinov, lipidov in proteinov, ki veljajo za biopsijo izvorne celice [6,38,39] . EV so vključeni v medcelično komunikacijo s prenašanjem svojih nevro-zaščitnih/strupenih komponent kot odziv na znotrajcelične in zunajcelične znake, ko se premikajo skozi krvni obtok in cerebrospinalno tekočino (CSF), da dosežejo druge celice v bližnji in daljni bližini [6, 38,39].

EVs include exosomes and exosomes, which consist of apoptotic bodies and microvesicles [39]. Firstly, many endosomal vesicular bodies fuse to form exosomes (40–160 nm in size) which are then released for intercellular communication [39]. Secondly, microvesicles instead originate from the plasma membrane undergoing outward budding (100–1000 nm) [38]. Finally, apoptotic bodies are >1000 nm v velikosti in obliki skozi membranske mehurčke razpadajoče, npr. retinalne mikroglije [38]. Komponente apoptotičnih teles, kot je fosfatidil serin, modulirajo mikroglialno fagocitozo [38,39]. Zaradi teh različnih lastnosti so mikroglialne EV nedavno začeli preiskovati za nevrodegenerativne bolezni.

2.4. Mikroglija in staranje

Mikroglialne celice v mrežnici novorojenih in postnatalnih podgan imajo okroglo ali ameboidno obliko in kažejo psevdopodalne procese, ki so vključeni v fagocitozo celičnih ostankov in razvojno preoblikovanje sinapse [2]. Ko se približujeta drugi in tretji teden poporodnega obdobja, se telesa mikroglijskih celic postopoma manjšajo z drobnimi razvejanostmi [2], pri čemer z napredkom v razvoju možganov prevzamejo zelo razvejan fenotip [40]. To napredovanje se odraža tudi v regijah možganov, vključno z malimi možgani, kar nakazuje, da je mikroglija aktivno vključena skozi zorenje CNS.

Študija je preučevala značilnosti kortikalne mikroglije pri starih odraslih miših (24 mesecev) in mladih odraslih miših (6 mesecev), da bi ugotovila zmanjšano gostoto mikroglije in nepravilno porazdeljene grozde [41]. Vendar pa so študije retinalne mikroglije pokazale nekaj protislovnih rezultatov.

Najprej so pregledali podobne starostne skupine miši kot v prejšnji študiji (18–24 mesecev v primerjavi s 3–4 meseci), da bi ugotovili, da so imeli starejši odrasli znatno povečano gostoto mikroglije mrežnice v primerjavi z mlajšimi odraslimi mišmi [42]. To nakazuje, da so mikroglialni odzivi na staranje lahko specifični za regijo. Nadaljnji pregled slikanja mrežnice v realnem času je pokazal, da ima večina mikroglije starih odraslih manj procesov in so krajši, kar kaže na aktivirano ali ameboidno mikroglijo, kot pri mladih miših [42].

Ugotovljeno je bilo, da so urejeni v mozaični razporeditvi. Novejša študija je proučevala morfološke razlike in razlike v ekspresiji markerjev celotne retinalne mikroglije pri starih (15 mesecev) in mladih (starost ni navedena) miših [43]. Za razliko od rezultatov Damanija et al., ta študija ni odkrila pomembnih razlik v gostoti celic pozitivne mikroglije mrežnice iba-1 in površini, ki jo pokrivajo procesi, med obema starostnima skupinama, medtem ko območje celične some v OPL, IPL, NFL in GCL ter število vertikalnih procesov se je znatno povečalo [42,43].

Poleg tega so mlade celice mikroglije večinoma izražale P2RY12 in ne CD68, medtem ko so bile stare mikroglije CD68+ in so bile videti ameboidne [43]. Ti rezultati namesto tega kažejo, da lahko mikroglija s staranjem spremeni svojo morfologijo in genetski profil, da se prilagodi procesu staranja [43]. FernándezAlbarral et al. pa ne razkrijejo točne starosti, vrste miši ali uporabljenih kvantifikacijskih metod. Takšne razlike med študijami lahko vplivajo na rezultate.

Starejša mikroglija postane manj dinamična in kaže znatno počasnejšo gibljivost procesov v primerjavi s tistimi v svojih mlajših dvojnikih, kar verjetno ogroža njihovo sposobnost nenehnega raziskovanja in interakcije z okoljem [42]. Posmrtne preiskave hipokampusa in kortikalne skorje pri "mladih", "srednjih" ali "starih" (20–69 v primerjavi s 70+ v primerjavi s 90+ let) odraslimi so razkrile bolj regionalno specifične mikroglialne odzive na staranje [4]. Ugotovljeno je bilo, da je mikroglija v obliki palice v "sredini" bistveno bolj razširjena kot pri "mladih" odraslih, čeprav je bilo to opaziti le v hipokampusu, medtem ko so "stari" odrasli imeli samo znatno povečanje paličic v hipokampusu [4]. Druge kortikalne in hipokampalne študije so odkrile podobne trende mikroglije s starostjo, kar nakazuje, da ima lahko stara mikroglija zmanjšane zmožnosti nadzora, ki so potrebne za ohranjanje zdravega centralnega živčnega sistema, kar lahko posledično poveča tveganje za razvoj nevrodegenerativnih bolezni [44–46].

Mielinizirani aksoni nevronov so bistvena lastnost CNS, ki omogoča učinkovito prevodnost akcijskega potenciala [47]. Medtem ko mielin proizvajajo številne oligodendrocitne celice, se ta nenehno obnavlja, pri čemer se ostanki mielina neposredno odstranijo in posredno nadomestijo z mikroglijo [47, 48]. Vendar pa je bilo predlagano, da lahko spremembe v tvorbi mielinskih ostankov s staranjem povzročijo tudi s starostjo povezano disfunkcijo imunskih celic CNS, kot je mikroglija [49]. Zato je s starostjo več okvarjenih molekul, povezanih z mielinom, in potrebna je višja stopnja kroženja mielinskega proteina [49].

To vodi do povečane stopnje razgradnje mielina, kar povzroči obremenjujoče kopičenje mielina, ki nato tvori netopne lizosomske agregate v celicah mikroglije [49]. TREM2 se izraža na površinskih membranah celic mikroglije; vendar lahko njegovo pomanjkanje ali mutacija povzroči bolezen, ki jo povzroči prekomerna demielinizacija [50]. Poliani idr. ugotovili, da imajo "stari" možgani s pomanjkanjem TREM2 demielinizacijo z distrofično in ameboidno mikroglijo [50]. Rečeno je tudi, da se lahko TREM2-pozitivna ameboidna mikroglija nato spremeni v različne oblike, ko začne proizvajati dejavnike, kot sta TNF in IL-1, ki veljata za "pro-regenerativne" dejavnike [48]. ].

Tako se zunajcelični matriks spremeni, da sproži modificiranje zunajceličnega matriksa, da pritegne in aktivira oligodendrocitne prekurzorske celice (OPC), ki nato remielinizirajo akson [48]. Poleg tega je bilo ugotovljeno, da zdravi odzivi mikroglije na demielinizacijo povečajo izražanje genov, povezanih z aktivacijo, fagocitozo in presnovo lipidov, medtem ko je bilo ugotovljeno, da mikroglije s pomanjkanjem TREM2 ne [50]. Druge študije so pokazale, da čeprav je čiščenje drobirja z mikroglialno fagocitozo pomembnejše s starostjo, je bila "mlajša" mielinska fagocitoza uspešnejša kot pri "starejšem" mielinu [51]. Te s starostjo povezane spremembe so bile povezane tudi s pogostejšim pojavom "distrofične" nerazvejane mikroglije [51]. Še ni veliko raziskav retinalne mikroglialne fagocitoze, povezane z ostanki mielina, verjetno zaradi pomanjkanja mielina v sami mrežnici.

S staranjem mikroglialne populacije postanejo distrofične in so podvržene strukturnim in morfološkim spremembam. Citoplazma se začne drobiti, njihovi celični procesi pa postopoma izgubijo drobne razvejenosti in kažejo sferoidne otekline [52]. Poleg tega začne njihova konstitutivna funkcija mikroglije upadati in kaže nenormalne odzive na poškodbe mikroglije. Te spremembe v kombinaciji s spremembami staranja na molekularni in genski ekspresiji znotraj mikroglije povzročijo njihovo zmanjšano sposobnost vzdrževanja homeostaze v imunskem okolju, kar lahko prispeva k nevronskim okvaram, kognitivnemu upadu in boleznim, povezanim s starostjo [5,27,53– 55].

2.5. Genetski dejavniki: Učinki na staranje mikroglije

Starost je dobro znan dejavnik tveganja za nevrodegenerativne bolezni [56–58]. Zato je sprememba izražanja genov v starajoči se mrežnici postala zelo zanimiva. Na primer, Chen et al. raziskali skupno RNA mrežnice 3-mesecev in 20-mesecev starih miši C57BL/6 [57]. S starostjo je bilo 298 genov, vključno s tistimi, povezanimi z odzivom na stres in sintezo glikoproteinov, reguliranih več kot dvakrat, medtem ko je bilo 137 genov, vključno s tistimi, povezanimi z imunskimi in obrambnimi odzivi, prav tako znižanih več kot dvakrat [57]. ].

Poleg tega so analize RT-PCR pokazale povečanje genov, povezanih z vnetnimi citokini, kemokini ali aktivacijo komplementa, npr. kemokin (CC motiv) ligand 2 (CCL2), CCL12 ali komponenta komplementa 3 (C3) [57]. Avtorji so nato domnevali, da bi to lahko odražalo aktivacijo mikroglije, kar je bilo podprto z imunohistološkim opazovanjem ameboidne mikroglije izolektina B4+ samo v IPL starih miši [57]. Druga študija je lahko specifično raziskala transkripcijske spremembe v starajoči se retinalni mikrogliji s primerjavo RNA, ekstrahirane iz izolirane retinalne mikroglije 3-, 12-, 18- in 24-mesec- stare miši C57BL/6 [58].

Identificiranih je bilo skupno 719 različno izraženih genov, ki so bili funkcionalno povezani z mikroglialno imunsko regulacijo, npr. IL3 in IL7, angiogenezo, npr. vaskularni endotelijski rastni faktorji, in trofični rastni faktorji, npr. nevrotrofin [58]. Zanimivo je, da se je tako kot Chen et al. ekspresija C3, gena, povezanega s starostno degeneracijo makule (AMD), povečala s starostjo, kar je pomenilo, da lahko transkripcijske spremembe retinalne mikroglije, povezane s staranjem, prispevajo k patogenezi AMD [58].

3. Multipla skleroza

3.1. Multipla skleroza

Multipla skleroza (MS) je kronična vnetna bolezen osrednjega živčevja, ki prizadene približno 100000 bolnikov v Združenem kraljestvu in 2500000 bolnikov po vsem svetu [59]. Zanimivo je, da lahko prizadene do trikrat več žensk kot moških, s povprečno starostjo nastopa v zgodnji odrasli dobi [60]. Medtem ko prvi zapisi o patofizioloških značilnostih, povezanih z multiplo sklerozo, segajo v leto 1838, je Jean-Martin Charcot leta 1863 prvi identificiral njihove patološke in klinične manifestacije kot "MS" [61].

Od takrat so bile razkrite kompleksne patologije MS. Pogosto pojavljajoči se simptomi MS vključujejo očesno pot, kot je redčenje RNFL, optični nevritis (ON), za katerega je značilna vnetna poškodba vidnega živca, in uveitis, za katerega je značilno intraokularno vnetje steklovine, mrežnice in uvealnega trakta [62–66]. Poročali so tudi, da se takšne spremembe mrežnice lahko pojavijo pred spremembami v preostalem delu CNS pri številnih nevrodegenerativnih boleznih, vključno z multiplo sklerozo [26].

Te nedavne ugotovitve so povzročile veliko zanimanje za raziskave mrežnice. Kljub zapletenim procesom, ki so vključeni v razvoj MS, gre za bolezen, ki jo opredeljujejo avtoimunski odzivi z aktivacijo imunskih celic, kot so T-limfociti, B-limfociti, celice mikroglije in makrofagi, demielinizacija, remielinizacija in nevrodegeneracija [12,67–69].

Dobro priznana hipoteza MS je, da se razvije v dveh glavnih fazah. Prvič, T-celice in B-celice posredujejo vnetne odzive s sproščanjem citokinov, ki inducirajo aktivacijo vnetnih celic, kot je mikroglija za "zaprto" krvno-možgansko pregrado (BBB) ​​[68,70–72]. Kronično vnetje lahko nato povzroči mitohondrijsko disfunkcijo, kar povzroči pomanjkanje energije. Drugič, nevroprotektivni signali so preglaseni, kar poslabša sposobnost popravljanja demielinizacije, poškodovanih aksonov in nevrodegeneracije [68,70]. Posledično pride do znatnih blokad aksonske prevodnosti, pri čemer pacient sčasoma ostane z ireverzibilnimi lezijami CŽS, kot je BBB, zaradi česar postane "puščajoč" [68]. Vendar pa to ostaja teorija zaradi nedavnih dokazov, ki kažejo, da se nekateri bolniki bolje odzivajo na terapevtske učinkovine, ki ciljajo na B-celice, v nasprotju s tistimi, ki ciljajo na T-celice [70]. Čeprav je bilo opravljenih več raziskav z uporabo nenehno razvijajočih se metod, ni soglasja zaradi nasprotujočih si znanstvenih rezultatov [73].

3.2. Podvrste multiple skleroze

Obstaja spekter resnosti simptomov in stopnje napredovanja, kar odraža heterogenost MS [70]. Najzgodnejšo predstavitev bolnikov z MS lahko prepoznamo kot klinično izoliran sindrom (CIS) [67]. Bolniki s CIS imajo monofazne in monofokalne simptomatske epizode, ki doživljajo npr. ataksijo, fotofobijo ali arefleksijo, ki trajajo 24 ur v 3 tednih [67]. Primarno progresivna multipla skleroza (PPMS) prizadene približno 15 % bolnikov z multiplo sklerozo, ki običajno doživljajo stalno in progresivno poslabšanje zdravja [74]. Progresivno recidivna MS (PRMS) je najmanj pogosta oblika MS, ki prizadene le približno 5 % bolnikov, ki doživljajo stalno slabšanje zdravja z nepričakovanimi skoki poslabšanja in okrevanja [74]. Relapsno remitentna MS (RRMS) je pogostejša oblika, ki prizadene 80–90 % bolnikov, ki doživijo nepredvidene skoke invalidnosti [70].

Običajno ti skoki sledijo popolnemu okrevanju, toda ko se bolniki starajo in napredujejo v kasnejše faze, postanejo ta okrevanja bolj delna [70,74]. To je lahko upravičeno s tem, da pri mnogih bolnikih z RRMS napreduje razvoj sekundarne progresivne MS (SPMS), kjer lahko bolniki doživijo manj konic okvare in začnejo posnemati potek bolezni PPMS [70,74]. V zadnjem času so širši interesi za genetske študije omogočili prepoznavanje alelov in genskih variant, specifičnih za MS, zlasti s študijo asociacije na celotnem genomu [70,75]. Velike količine podatkov so omogočile bolj sofisticirane analize, ki so pokazale, da so bile specifične genske različice povezane z različnimi vrstami MS [76]. Te genske različice so fizično in funkcionalno večinoma našli v bližini imunomodulatornih genov, povezanih s patogenezo MS [70,75].

Kljub temu so profili teh podtipov le opisni, saj ni dovolj dokazov za natančno patofiziološko razlikovanje [77]. Na primer, velik delež bolnikov z multiplo sklerozo doživi asimptomatske faze, pri katerih se lezije, povezane z MS, in druge patofiziološke spremembe lahko pojavijo tiho [78]. Nekatere postmortem študije možganov so celo pokazale, da so bile opazne posebne patologije, povezane z multiplo sklerozo, pri osebah, ki so v življenju veljale za "zdrave" [78]. Pred kratkim so se zato razvila sklicevanja na te podtipe, ki razlikujejo med aktivnostjo bolezni ali brez nje s podrobnostmi o "navalih" ali enakomernem napredovanju in opažanjih novih lezij CŽS [77].

For more information:1950477648nn@gmail.com