Crosstalk ระหว่างเซลล์ประสาทและเซลล์ Glial ในการบาดเจ็บจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นและการป้องกันระบบประสาทตอนที่ 2
Mar 22, 2024
3. แอสโทรไซต์
3.1. แอสโตรไซต์ในสมอง
แอสโตรไซต์เป็นเซลล์สมองของมนุษย์ที่มีพลวัตและอุดมสมบูรณ์ที่สุดซึ่งรับผิดชอบในการรักษาสภาวะสมดุลของสมอง แอสโตรไซต์เรียกว่าเซลล์อาณาเขตและมีกระบวนการขยายหลายอย่างในการสื่อสารกับเซลล์ที่อยู่ติดกัน ดังนั้นพวกเขาจึงจัดรูปแบบโดเมนทางกายวิภาคที่มีการทำงานของ syncytia ที่เกี่ยวข้อง [26]
แอสโตรไซต์เป็นเซลล์ชนิดหนึ่งที่จำเป็นในสมอง เซลล์เหล่านี้มีหน้าที่ในการปกป้องและสนับสนุนเซลล์ประสาทและรักษาการทำงานปกติของระบบประสาททั้งหมด ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการศึกษาจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ที่แสดงให้เห็นว่าแอสโตรไซต์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการก่อตัวและการบำรุงรักษาความทรงจำของมนุษย์
การวิจัยพบว่าแอสโตรไซต์สามารถส่งผลต่อการเชื่อมต่อซินแนปติกระหว่างเซลล์ประสาท ซึ่งส่งผลต่อการสร้างและการจัดเก็บความทรงจำ เซลล์เกลียเหล่านี้ยังสามารถกำจัดขยะและสารอันตรายอื่นๆ ออกจากเซลล์ประสาทได้ นอกจากจะรักษาสุขภาพของระบบประสาทแล้วยังช่วยปรับปรุงความจำของเราด้วย
นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังได้ค้นพบว่าแอสโตรไซต์ผลิตโมเลกุลที่เรียกว่า FGF2 ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงการเรียนรู้และความจำ การทดลองพบว่าการเพิ่มเนื้อหาของ FGF2 ในแอสโตรไซต์สามารถปรับปรุงความสามารถในการเรียนรู้และความจำของหนูได้อย่างมาก
ที่น่าตื่นเต้นยิ่งกว่านั้นคือการศึกษาบางชิ้นแสดงให้เห็นว่าการรักษาวิถีชีวิตที่มีสุขภาพดีสามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตและการทำงานของแอสโตรเจนได้ ตัวอย่างเช่น การออกกำลังกายเป็นประจำ การรับประทานอาหารเพื่อสุขภาพ และการนอนหลับที่เพียงพอสามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตและการทำงานของแอสโตรไซต์ ซึ่งสามารถช่วยปรับปรุงความจำของเราได้
ดังนั้นแม้ว่าปัจจัยที่ไม่พึงประสงค์บางประการในชีวิต เช่น การดื่มมากเกินไปหรือการใช้ยาบางชนิด จะส่งผลต่อการเจริญเติบโตและการทำงานของแอสโตรไซต์ แต่ก็ยังมีมาตรการหลายอย่างที่เราสามารถทำได้เพื่อปรับปรุงการทำงานของพวกมัน ตราบใดที่เรารักษาทัศนคติเชิงบวกและใช้ชีวิตอย่างมีสุขภาพที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เราก็อาจมีความทรงจำที่แข็งแกร่งขึ้นและมีสุขภาพทางระบบประสาทที่ดีขึ้นได้ จะเห็นได้ว่าเราต้องปรับปรุงความจำ และ Cistanche Deserticola สามารถปรับปรุงความจำได้อย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจาก Cistanche Deserticola มีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ ต้านการอักเสบ และต่อต้านวัย ซึ่งสามารถช่วยลดปฏิกิริยาออกซิเดชันและการอักเสบในสมอง จึงช่วยปกป้อง สุขภาพของระบบประสาท นอกจากนี้ Cistanche Deserticola ยังสามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตและการซ่อมแซมเซลล์ประสาท ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการเชื่อมต่อและการทำงานของโครงข่ายประสาทเทียม ผลกระทบเหล่านี้สามารถช่วยปรับปรุงความจำ การเรียนรู้ และความเร็วในการคิด และยังอาจป้องกันการพัฒนาของความผิดปกติทางสติปัญญาและโรคทางระบบประสาทอีกด้วย
คลิกรู้เพื่อปรับปรุงหน่วยความจำระยะสั้น
แอสโตรไซต์ฉายกระบวนการหลอดเลือด (ปลายเท้าแอสโทรไซติก) ไปยังหลอดเลือดในหลอดเลือดและหุ้มพื้นผิวหลอดเลือดเพื่อควบคุมการเคลื่อนไหวของโมเลกุลและเซลล์ระหว่างช่องหลอดเลือดและสมอง [27]
แอสโตรไซต์ของมนุษย์มักถูกจำแนกออกเป็นสี่แผนกตามกายวิภาคศาสตร์ของพวกมัน [28] ประการแรก แอสโตรไซต์ในอินเทอร์ลามินาร์มีเซลล์ลำตัวกลมและมีกระบวนการสั้นๆ และอยู่ในชั้นที่ 1 ของเยื่อหุ้มสมอง ประการที่สอง พบโปรโตพลาสมิแอสโตรไซต์ในสสารสีเทาและอยู่ในชั้น II–VI ของเยื่อหุ้มสมอง พวกมันเป็นแอสโตรไซต์ที่มีจำนวนมากที่สุดและมีกระบวนการมากมายและมีรูปร่างเป็นพวง
ประการที่สาม แอสโตรไซต์ฉายภาพเส้นเลือดขอดอยู่ในชั้น V-VI และมีกระบวนการหนามสั้นด้วยกระบวนการที่ยาวกว่าหนึ่งถึงห้ากระบวนการที่อาจทำงานในการสื่อสารระยะไกลภายในเยื่อหุ้มสมอง ประการที่สี่ แอสโตรไซต์ที่มีเส้นใยอยู่ในสสารสีขาวและเป็นเซลล์ขนาดใหญ่ที่มีกระบวนการน้อยกว่า กระบวนการแอสโตรไซต์แบบเส้นใยส่งส่วนขยายจำนวนมากไปสัมผัสกับโอลิโกเดนโดรเลียที่ห่อหุ้มแอกซอนที่มีไมอีลิน (29)
แอสโตรไซต์ยังถูกจำแนกเป็นประเภท I–III ตามลักษณะทางสัณฐานวิทยา เช่น ขนาดของร่างกายเซลล์ จำนวนกระบวนการ ความหนาของกระบวนการ ทิศทางของกระบวนการ และความยาวของกระบวนการ
Type Iastrocytes มีลักษณะเป็นเซลล์ขนาดเล็กและมีกระบวนการสั้นๆ มากมาย Type IIastrocytes มีลักษณะรูปร่างสองขั้วและกระบวนการที่ยาวนาน แอสโตรไซต์ประเภทที่ 3 มีลักษณะเป็นรูปดาวและกระบวนการที่ยาวนาน [30,31]
การทำงานของแอสโตรไซต์ซิสเพื่อช่วยเซลล์ประสาทโดยมีบทบาทสนับสนุนในการทำงานของซินแนปติกและการปรับการส่งสัญญาณประสาท กระบวนการของแอสโตรไซต์จะห่อหุ้มไซแนปส์และมีตัวรับหลายชนิดสำหรับสารสื่อประสาท ไซโตไคน์ ปัจจัยการเจริญเติบโต และช่องไอออน
แอสโตรไซต์ได้รับผลกระทบจากการปล่อย Ca2+ ในเซลล์โดยกลูตาเมตนอกเซลล์ และรักษาสมดุลทางไอออนิกของไซแนปส์โดยการเพิ่มระดับ Ca2+ ในเซลล์หลังจากการหลั่งของสารสื่อประสาทไกลโอจำนวนมาก เช่น กลูตาเมต พิวรีน GABA และ D-ซีรีน 32,33]เซลล์ประสาทมีความไวสูงต่อการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ในสภาพแวดล้อมระดับจุลภาคของสมอง แม้ว่าการเผาผลาญของพวกมันจะสูงก็ตาม
บทบาทของแอสโตรไซต์ในสมองปกติคือการรักษาสภาวะสมดุลภายนอกเซลล์โดยการดูดซึมกลูตาเมตและการรีไซเคิล การบัฟเฟอร์ K+ การจัดหาพลังงานซับสเตรต การบัฟเฟอร์ pH และการป้องกันความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน [28]
3.2. Astrocytes ในการบาดเจ็บจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่น
แอสโตรไซต์มีอยู่ในสภาวะพักหรือเกิดปฏิกิริยาในสมอง ดังแสดงในรูปที่ 2 แอสโตรไซต์ที่เกิดปฏิกิริยาจะปล่อยไซโตไคน์ที่มีการอักเสบ รวมถึง TNF และ ROS และสร้าง glialscars ที่ขัดขวางการงอกใหม่ของแอกซอนและผลพลอยได้ของเซลล์ประสาท [34–36]
แอกทีฟแอสโทรไซต์กล่าวในการฟื้นตัวของการทำงานของสมองหลังการบาดเจ็บ แต่อาจเป็นพิษต่อระบบประสาทได้ แอสโตรไซต์ที่ทำปฏิกิริยาปล่อยไนตริกออกไซด์ (NO) ออกสู่อวกาศนอกเซลล์ สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การบาดเจ็บของเส้นประสาทและการเสียชีวิตโดยการเพิ่มการเกิด lipid peroxidation การด้อยค่าของไมโตคอนเดรีย และกระตุ้นให้ DNAstrand แตกตัว [37]
ระบบต้านอนุมูลอิสระแอสโตรไซติกปรับสมดุล ROS (ซูเปอร์ออกไซด์ ไฮดรอกซิลเรดิคัล และไนตริกมอนนอกไซด์) ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติระหว่างการเผาผลาญออกซิเจนโดยระบบประสาทส่วนกลาง [38] ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นในแอสโตรไซต์ที่เกิดปฏิกิริยาทำให้เกิดผลระยะยาวต่อโปรตีนจำเพาะ รวมถึงคอนเน็กซิน ตัวขนส่งกลูตาเมต และเอนไซม์ ซึ่งส่งผลต่อปฏิสัมพันธ์ระหว่างแอสโตรไซต์และเซลล์ประสาท [39]
การดูดซึมกลูตาเมตโดยแอสโทรไซต์ต้องใช้พลังงานในระดับสูง โดยต้องการโมเลกุล ATP มากกว่าหนึ่งโมเลกุลสำหรับการดูดซึมกลูตาเมตหนึ่งครั้ง อย่างไรก็ตามการขาด ATP นั้นเกี่ยวข้องกับกลไกของการปิดกั้นการดูดซึมกลูตาเมตที่เกิดจาก ROS ในแอสโตรไซต์ [40,41] การปิดกั้นการขนส่งกลูตาเมตของ astrocyte จะเพิ่มความเป็นพิษต่อระบบประสาทโดยการเพิ่มความตื่นเต้นของเส้นประสาทและการส่งผ่านระบบประสาทแบบกระตุ้น [42]
ความเครียดออกซิเดชันที่สร้างโดยแอสโตรไซต์ส่วนใหญ่เกิดขึ้นผ่านความเครียดจากไมโตคอนเดรีย-อนุพันธ์ออกซิเดชัน, ความเครียดออกซิเดชันจาก NADPH และการผลิต RNS ไมโตคอนเดรียมีการกระจายในร่างกายเซลล์และกระบวนการแอสโตรเจนต์ที่บางและยาว [43] การรบกวนการทำงานของไมโตคอนเดรียและการเพิ่ม ROS ในแอสโตรเจนต์ทำให้เกิดแอสโตรลิโอซิส ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันที่ได้จาก NADPH ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการทำงานทางสรีรวิทยาของแอสโตรไซต์
ในบรรดาตระกูล NOX นั้น NOX2 และ NOX4 เป็น NOXisoforms ที่แสดงออกอย่างอุดมสมบูรณ์ที่สุดในระบบประสาทส่วนกลาง [43] NOX4 แต่ไม่ใช่ NOX2 จะแสดงออกมาในแอสโตรไซต์ และแม้แต่การแสดงออกของ NOX4 ก็ควบคุมความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันในแอสโตรไซต์ [44,45]
การผลิต Astrocytic RNS ยังส่งผลต่อความเครียดออกซิเดชันที่ได้จากแอสโตรไซต์ด้วย ไอโซฟอร์มของ NOS หลัก รวมถึง NOS ของเซลล์ประสาทที่ขึ้นกับ Ca2+/calmodulin, NOS ของเยื่อบุผนังหลอดเลือด และ NOS ที่เหนี่ยวนำอย่างอิสระของ Ca2+- นั้นพบได้ในแอสโตรไซต์ [5,46] Astrocytic NO นำไปสู่การเสื่อมของเซลล์ประสาทที่เกิดจากแอสโตรไซต์และการรวมตัวของ Cu-Zn superoxide dismutase (SOD1) ในแอสโตรไซต์ ซึ่งอาจกระตุ้นให้เกิดการบาดเจ็บของระบบประสาทส่วนกลางขาดเลือด/การกลับคืนสู่สภาพเดิม [47,48]
3.3. การป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระด้วยยา Astrocyte
แอสโตรไซต์เป็นเซลล์หลักที่รักษาสภาวะสมดุลของกลูตาเมต ซึ่งส่งผลทางอ้อมต่อความสมดุลของความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่น โดยควบคุมกรดอะมิโนที่ถูกกระตุ้น นอกจากนี้ Astrocytes ยังป้องกันความเป็นพิษต่อระบบประสาทโดยการปล่อยปัจจัยทางระบบประสาท เช่น ปัจจัย glial-cell-line-derivedneurotrophic (GDNF) และปัจจัยการเจริญเติบโตของเส้นประสาท (NGF) ซึ่งสนับสนุนการอยู่รอดของเซลล์ประสาท [39,49]
สำหรับการป้องกันระบบประสาทในระหว่างความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน แอสโตรไซต์ผลิตโมเลกุลของสารต้านอนุมูลอิสระหลายชนิด รวมถึง GSH แอสคอร์เบต และวิตามินอี และกระตุ้นเอนไซม์ล้างพิษ ROS เช่น GSH S-transferase, GSH peroxidase, thioredoxin reductase และ catalase เพื่อปรับปรุงการอยู่รอดของเซลล์ประสาท [26, 50,51]. นอกจากนี้ แอสโตรไซต์ยังมีส่วนร่วมในการกักเก็บโลหะในสมองเพื่อป้องกันการเกิดอนุมูลอิสระโดยรีดอกซ์-แอคทีฟโลหะ Astrocytes แสดงระดับ metallothioneins และ ceruloplasmin ในระดับสูง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการจับโลหะและการค้าไอออน [52]
Astrocytes สามารถสังเคราะห์ GSH tripeptide ด้วยกลูตาเมตซิสเทอีน ligase และ GSH synthetase แอสโตรไซต์ปล่อย GSH ออกสู่พื้นที่นอกเซลล์ และเซลล์ประสาทรับ GSH โดยตรง หรือใช้อะมิโนเพปทิเดส N นอกเซลล์เพื่อสร้างไกลซีนและซิสเทอีน [53]
การป้องกันเส้นประสาทที่ลดลงต่อการบาดเจ็บจากปฏิกิริยาออกซิเดชันพบได้ในแอสโตรไซต์ที่พร่อง GSH โดยการจำกัดสารตั้งต้นสำหรับการสังเคราะห์ GSH ในเซลล์ประสาท [54] แอสคอร์เบตจะเพิ่มความสามารถในการสังเคราะห์ GSH โดยการเพิ่มความสามารถในการดูดซึมซิสเทอีน ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการป้องกันระบบประสาทของแอสคอร์ไซต์ต่อความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน [5] กลไกการป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระของแอสคอร์เบตอีกประการหนึ่งคือการรีไซเคิลแอสคอร์เบต ซึ่งสามารถกำจัด ROS ได้โดยตรงและทำหน้าที่เป็นปัจจัยร่วมสำหรับ การรีไซเคิลวิตามิน E และ GSH ที่ถูกออกซิไดซ์ [2]
แอสคอร์เบตที่รีไซเคิลนี้ถูกใช้ภายในเซลล์ในแอสโตรไซต์ และ/หรือปล่อยออกสู่พื้นที่นอกเซลล์เพื่อให้เซลล์ประสาทใช้สำหรับกลไกการป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระ เมื่อกรดแอสคอร์บิกเข้าสู่เซลล์ประสาท มันจะยับยั้งการบริโภคกลูโคสและกระตุ้นการขนส่งแลคเตต กรดแอสคอร์บิกควบคุมกระสวยแอสโตรไซต์-เซลล์ประสาทแลกเตต [55] และเซลล์ประสาทผลิตกลูตาเมต ซึ่งกระตุ้นการปล่อยกรดแอสคอร์บิกจากแอสโตรไซต์ในระหว่างกิจกรรมกลูตามาเทอจิคซินแนปติก [56,57]
ในวิถีทาง Nrf2-Keap1-ARE ซึ่งเป็นระบบต้านอนุมูลอิสระภายนอกที่สำคัญในระบบประสาทส่วนกลาง ปัจจัยการถอดรหัสที่เหนี่ยวนำโดย ROS ปัจจัยนิวเคลียร์อีรีทรอยด์ 2-ปัจจัยที่เกี่ยวข้อง 2 (Nrf2) ควบคุมระบบ GSH ระบบไทโอรีดอกซิน และ SOD [58] Nrf2 ถูกผลิตและแพร่กระจายเพื่อการย่อยสลายโดยการจับกับโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับ ECH ที่คล้าย Kelch 1 (Keap1) ภายใต้สภาวะพื้นฐาน [59]
อย่างไรก็ตาม Keap1binding กับ Nrf2 ถูกยับยั้งโดยสภาวะความเครียดออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้น และทำให้ Nrf2 หลุดพ้นจากการย่อยสลายและมีปฏิกิริยากับองค์ประกอบการตอบสนองของสารต้านอนุมูลอิสระ (AREs) ในโปรโมเตอร์ยีน [60,61]
Astrocytes แสดงระดับพื้นฐานและระดับที่ถูกกระตุ้นของ ARE ที่มีผลผูกพันโดย Nrf2 มากกว่าเซลล์ประสาท [62] นอกจากนี้ tertiary butylhydroquinone (tBHQ) ยังกระตุ้น Nrf2 และเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระที่อยู่ปลายน้ำ เช่น ลดโคเอนไซม์/ควิโนน oxidoreductase1 (NQO1) ในแอสโตรไซต์ แต่ไม่ใช่ในเซลล์ประสาท [63]
Astrocytic Nrf2 เป็นตัวควบคุมหลักของสภาวะสมดุลออกซิเดชั่นตามที่กำหนดโดยการสังเกตว่า astrocytes Nrf2 -/− มีการตอบสนองต่อการอักเสบที่รุนแรงกว่า นอกจากนี้ตัวรับ astrocytic dopamine D2 ยังควบคุมการสังเคราะห์ GSH ผ่านการทำธุรกรรม Nrf2 ในร่างกาย [64,65]
For more information:1950477648nn@gmail.com
