الميتوكوندريا النجمية في إصابة المادة البيضاء الجزء 2

إن الوظائف الفسيولوجية المتنوعة للخلايا النجمية وارتباطاتها الواسعة بالخلايا النجمية الأخرى وأنواع الخلايا الأخرى، عندما تتفاعل الخلايا النجمية بعد التعرض لإهانة، وكيف تتغير تفاعلاتها مع خلايا الدماغ الأخرى، توضح أهمية هذه الخلايا في الصحة والمرض.

الخلايا النجمية هي خلايا غير عصبية في الدماغ تشمل وظائفها الرئيسية تقديم الدعم، والحفاظ على صحة ووظيفة الخلايا العصبية، والمشاركة في تبادل المواد، وتنظيم الإشارات العصبية. وفي الدراسات الحديثة، اكتشف العلماء أن الخلايا النجمية ترتبط أيضًا ارتباطًا وثيقًا بالذاكرة.

تظهر الأبحاث أن الخلايا النجمية يمكن أن تفرز مادة تسمى عامل التغذية العصبية، والتي يمكن أن تعزز نمو الخلايا العصبية واتصالها، وبالتالي تحسين الذاكرة وقدرات التعلم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للخلايا النجمية أيضًا إزالة النفايات من الدماغ، بما في ذلك الناقلات العصبية الزائدة، وبالتالي ضمان التشغيل الطبيعي للخلايا العصبية وتعزيز الذاكرة.

بالإضافة إلى ذلك، تشارك الخلايا النجمية أيضًا في تنظيم الاستجابة المناعية للدماغ والتهاب الأعصاب، وحماية الخلايا العصبية من التلف، والحفاظ على صحة الدماغ وحيويته، وتحسين الذاكرة وقدرات التعلم.

خلاصة القول، ترتبط الخلايا النجمية ارتباطًا وثيقًا بالذاكرة. إنها تحمي صحة الدماغ وتعزز ذاكرة الناس من خلال تعزيز نمو الخلايا العصبية واتصالها، وإزالة النفايات، وتنظيم الاستجابة المناعية والالتهابات. لذلك، يجب علينا أن نولي المزيد من الاهتمام لدور الخلايا النجمية، والحفاظ على نمط حياة صحي، والحفاظ على موقف إيجابي، وأداء تمارين الدماغ على الفور لتعزيز التشغيل الطبيعي للخلايا النجمية، وتحسين الذاكرة، والسماح لنا بالحصول على حياة صحية ونشطة أفضل. وحياة سعيدة. يمكن أن نرى أننا بحاجة إلى تحسين الذاكرة، ويمكن أن تحسن Cistanche deserticola الذاكرة بشكل كبير، لأن Cistanche deserticola لها تأثيرات مضادة للأكسدة ومضادة للالتهابات ومضادة للشيخوخة، والتي يمكن أن تساعد في تقليل الأكسدة والتفاعلات الالتهابية في الدماغ، وبالتالي حماية البشرة. صحة الجهاز العصبي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لـ Cistanche deserticola أيضًا تعزيز نمو وإصلاح الخلايا العصبية، وبالتالي تعزيز اتصال الشبكات العصبية ووظيفتها. يمكن أن تساعد هذه التأثيرات في تحسين الذاكرة والقدرة على التعلم وسرعة التفكير، وقد تمنع أيضًا تطور الخلل المعرفي والأمراض التنكسية العصبية.

انقر فوق "معرفة" لتحسين الذاكرة قصيرة المدى

في الواقع، يُظهر التعبير الجيني والتغيرات النصية تغيرات في الموقع المكاني ونوع الإصابة والمرض والجنس والعمر [73]، والمعروفة مجتمعة باسم "تفاعل الخلايا النجمية" (الشكل 2). تفاعل الخلايا النجمية هو مجموع جوانب التغيرات في التعبير الجزيئي، والوظيفة، والتضخم، والتكاثر استجابة لإصابة الجهاز العصبي المركزي. تختلف الخلايا النجمية التفاعلية من الناحية الشكلية عن الخلايا النجمية المستقرة وتتميز بفروع أكبر وأطول ومتشعبة [74-77].

يمكن أن تكون التغييرات في وظيفة الخلايا النجمية عبارة عن فقدان الوظيفة أو اكتساب الوظيفة، مما قد يكون مفيدًا أو ضارًا لأنسجة المخ، على الرغم من أن هذه التغييرات ليست استجابة الكل أو لا شيء [78، 79]. زيادة أنواع الأكسجين التفاعلية ( ROS) وإنتاج الكيموكين [80-83]، جنبًا إلى جنب مع ضعف Ca2+ [84]، والغلوتامات [85-87]، والتوازن التشابكي [88-90]، يؤدي إلى مجموعة متنوعة من العواقب السريرية، بدءًا من الأمراض التنكسية العصبية. والصرع والسكتة الدماغية والتدهور المعرفي [91].

تطلق الخلايا النجمية المفيدة مجموعة كبيرة من العوامل لضبط المشابك العصبية من الناحية التنموية، وإصلاحها وإعادة توصيلها بعد الإصابة، ومساعدة الخلايا الدبقية الصغيرة على إزالة الحطام الخلوي، وتنظيم مخازن الجليكوجين للحفاظ على تكوين الذاكرة، ومساعدة الخلايا العصبية على البقاء أثناء نسبة السكر في الدم [92-95].

يبرز دور أكثر إثارة للجدل للخلايا النجمية من دورها في تكوين الندبة، حيث تحد من حدود الإصابة وتحمي منطقة الظل الجزئي [96-98] كخلايا وقائية، في حين أنها قد تصبح ضارة من خلال تشكيل حاجز ومنع إعادة النمو المحوري عبر منطقة الإصابة حسنًا [99-102].

نظرًا لأن استجابة الخلايا النجمية للإصابة تنظم وظائف المخ بشكل وثيق، وتشكل مدى الإصابة، وتعزز أو تعيق الإصلاح، فإن الطاقة اللازمة للحفاظ على الخلايا النجمية أمر بالغ الأهمية لأدائها. تعتمد الخلايا النجمية بشكل كبير على تحلل السكر لاستخلاص الطاقة؛ ومع ذلك، فإنها تستهلك حوالي 20% من أكسجين الدماغ أثناء الفسفرة التأكسدية لإنتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) [103] داخل الميتوكوندريا النجمية.

على الرغم من أن الخلايا العصبية الميتوكوندريا قد تمت دراستها على نطاق واسع، إلا أن الأدوار المحددة للميتوكوندريا النجمية في وظيفة الخلايا الدبقية والاستجابة للإصابة بدأت للتو في التحقيق. يُعزى جزء من هذا التأخير في تقدير دور الميتوكوندريا في الخلايا النجمية إلى الفهم الخاطئ بأن عمليات الخلايا النجمية أصغر من أن تؤوي الميتوكوندريا.

تمتلك الخلايا النجمية عددًا كبيرًا من الميتوكوندريا تقريبًا مثل الخلايا العصبية [104] وقد قدمت الدراسات الحديثة أدلة متراكمة في الجسم الحي وفي المختبر على أن الميتوكوندريا موجودة حتى في عمليات الخلايا النجمية البعيدة، مما يثير المزيد من الاهتمام بوظيفة الميتوكوندريا في الخلايا النجمية [105-111]. سبب آخر لهذا الاهتمام المتزايد يعتمد على الدراسات الأولية التي أظهرت أن الميتوكوندريا النجمية قد تلعب أدوارًا فريدة في الاستجابة لنقص التروية.

لقد ثبت باستمرار أن الخلايا النجمية قادرة على مقاومة نقص التروية، وقد يكون التوزيع والمهام المحددة للميتوكوندريا في الخلايا النجمية هو السبب وراء هذه القدرة على التكيف مع بيئة خالية من الأكسجين أو الجلوكوز. ستقدم هذه المراجعة أولاً البنية والوظيفة المتنوعة للخلايا النجمية لوصف تنوع الطاقة الحيوية المطلوبة للخلايا النجمية الموجودة في مواقع مختلفة.

ثانيًا، سنصف المجال بين الخلايا لميتوكوندريا الخلايا النجمية لتحديد أدوارها في دعم وتنظيم تفاعلات الأوعية الدموية الدماغية بين الخلايا النجمية والخلايا العصبية والتفاعلات الوعائية الدماغية والبقاء على قيد الحياة ضد نقص التروية.

أخيرًا، سنراجع الأدبيات التي توثق عدم تجانس الميتوكوندريا النجمية وكيف يمكن للمجموعات السكانية الفرعية من الميتوكوندريا النجمية التكيف مع التفاعل مع الخلايا الدبقية الأخرى وتنظيم وظيفة المحور العصبي في المادة البيضاء. بشكل عام، ستقوم هذه المراجعة بتقييم قيمة الميتوكوندريا النجمية كهدف علاجي للتخفيف من الإصابات الحادة والمزمنة في الجهاز العصبي المركزي.

ديناميات الميتوكوندريا النجمية

من المتوقع أن يؤثر مدى الجوانب الهيكلية والوظيفية المتنوعة للخلايا النجمية على موقع وحجم وعدد الميتوكوندريا في الخلايا النجمية. لذلك، يتم توزيع الميتوكوندريا بشكل استراتيجي داخل الخلايا النجمية لاستشعار استهلاك الطاقة وإشارات Ca2+.

على سبيل المثال، يؤدي النشاط المتشابك المتزايد إلى توجيه الميتوكوندريا إلى المناطق الفرعية الدقيقة الطرفية [112] ويثبط حركتها لتشكيل موجات Ca2+ وتنظيم تقلبات Ca2+ [105,113] لتنظيم انتقال الخلايا الدبقية [72، 110] . تشير الدلائل إلى أن الميتوكوندريا النجمية تصبح مجمدة بالقرب من ناقلات الغلوتامات والمشابك العصبية استجابة لامتصاص الغلوتامات [108] ويرجع ذلك في المقام الأول إلى زيادة الكالسيوم داخل الخلايا 2+ عبر عكس مبادل Na+/Ca2+ [114–116].

يُقترح إرساء الميتوكوندريا بالقرب من ناقلات الغلوتامات لتسهيل استقلاب الغلوتامات وتوليد ATP لتلبية الطاقة المتزايدة أثناء تخزين التغييرات الأيونية بوساطة امتصاص الغلوتامات [117].

من المتوقع أن يؤدي عدم تطابق توزيع الميتوكوندريا داخل الخلايا النجمية إلى مقاطعة تزامن الخلايا النجمية العصبية واستقلابها، مما يهدد حيوية الخلايا العصبية [118]. ومن الثابت الآن أن أعداد الخلايا النجمية تظل مستقرة بعد نقص التروية؛ ولذلك، يبدو أن عدم التطابق في توزيع وديناميكيات الميتوكوندريا النجمية عند الوصلة العصبية للخلايا النجمية يسبب إصابة لا رجعة فيها.

كانت الفكرة السائدة هي أن انهيار إمكانات غشاء الميتوكوندريا يؤدي إلى موت الخلايا النجمية [119]؛ ومع ذلك، تظهر الخلايا النجمية قدرتها على مقاومة نقص التروية على الرغم من استقطاب غشاء الميتوكوندريا العميق.

على سبيل المثال، حافظت الخلايا النجمية على إمكانات غشاء الميتوكوندريا لمدة ساعتين بعد تطبيق الفلوروسيترات (FC)، وهو مثبط الميتوكوندريا التنافسي جزئيًا [120، 121]. حتى بعد استخدام FC لفترات طويلة، والتي استنفدت في نهاية المطاف إمكانات الميتوكوندريا، كان هناك حد أدنى من إصابة الخلايا النجمية أو الوفاة [120]. وبالمثل، في التجارب المختبرية باستخدام الحرمان من الجلوكوز والأكسجين (OGD) إمكانات الغشاء النجمي الميتوكوندريا منزوع الاستقطاب دون موت الخلايا لاحقًا [122].

في نماذج الجسم الحي التي تستخدم انسداد الشريان الدماغي الأوسط (MCAO) أكدت أيضًا أن استقلاب طاقة الخلايا النجمية ضعيف بعد نقص التروية، ولكنها لم تؤدي إلى موت الخلايا النجمية أو الارتباط بمنطقة الاحتشاء [123] (بيانات بالتان غير المنشورة الشكل 2).

من ناحية أخرى، تعرض الخلايا العصبية موتًا هائلًا للخلايا عند تعرضها لـ OGD (60 دقيقة) [124، 125] وعندما تتم زراعة الخلايا العصبية باستخدام الخلايا النجمية المعالجة بـ FC، يتم تحفيز إصابة ثنائية الاتجاه معززة بسبب خلل في الميتوكوندريا النجمية، والانعكاس اللاحق للغلوتامات الناقلات، والإثارة السمية الناتجة [126، 127].

ويلاحظ موت عصبي مماثل على نطاق واسع عندما يتم استهداف سلسلة نقل الإلكترون للخلايا النجمية على وجه التحديد [128]. يتناقض هذا مع الملاحظات التقليدية التي تقول أنه عندما تتم زراعة الخلايا النجمية (ظروف التحكم غير المعالجة) مع الخلايا العصبية، تصبح الخلايا العصبية مرنة لأن الميتوكوندريا النجمية تتحول من التمثيل الغذائي الهوائي إلى تحلل السكر لبدء مكوك اللاكتات للخلايا العصبية النجمية وتوصيل اللاكتات إلى الخلايا العصبية لتخفيف فقدان الخلايا العصبية [49، 93، 122، 129].

نظام الدعم هذا محدود بمحتوى تخزين الجليكوجين في الخلايا النجمية ويمكن استنفاده إذا لم يتم توفير الجلوكوز في الوقت المناسب [9، 10، 93، 129]. تشير هذه الملاحظات معًا إلى أن الاقتران الأيضي للمشبك الثلاثي يعتمد بشكل كبير على أداء الميتوكوندريا في الخلايا النجمية. ثانيًا، يقترحون أن قدرة الخلايا النجمية على مقاومة نقص التروية مدعومة جزئيًا بإمدادات الطاقة المستمدة من الميتوكوندريا.

لاحظ أن بعض النتائج في المختبر يصعب استقراءها في ظروف الجسم الحي لأن الخلايا النجمية وزراعة الميتوكوندريا الخاصة بها قد تظهر وظائف متباينة بسبب عدم وجود شبكة متعددة الطبقات بدون نقاط الاشتباك العصبي الثلاثية و/أو تعديلات الجينات وتعبير المستقبلات.

أظهرت الدراسات الحديثة أن الميتوكوندريا لا تقتصر على أجسام الخلايا النجمية، ولكنها موجودة أيضًا في أفضل الفروع والأقدام، والتي كانت تعتبر تقليديًا ذات عيار صغير جدًا بحيث لا يمكنها استيعاب هذه العضيات (الشكل 3). يمكن أن تشكل الميتوكوندريا شبكة معقدة مترابطة من التجمعات المجمعة لتتبدد في بنية فردية واحدة [105، 109، 130، 131].

باستخدام مجموعة متنوعة من الفئران الفلورية ميتو (CFP، GFP) مع مراسل محفز، تبين أن مجموعة غير متجانسة من شبكات الميتوكوندريا المترابطة تشغل جزءًا كبيرًا من هياكل الأقدام المتخصصة (الأشكال 1، 3). في حين أن شبكة كثيفة من الميتوكوندريا الممدودة نموذجية لأجسام الخلايا، فإن الميتوكوندريا الأرق والأقصر تتراوح من 0.2 إلى 0.6 ميكرومتر في الطول تملأ الفروع البعيدة والقدم النهائية [106-108، 110، 132 ].

نظرًا لأن الميتوكوندريا عبارة عن عضيات ديناميكية للغاية ولديها القدرة على تغيير ديناميكياتها بسرعة استجابةً لمتطلبات التمثيل الغذائي، فإنها تدخل وتخرج من شبكتها وتغير الموقع بين جسم الخلية والفروع داخل الخلايا النجمية. وفي الواقع، فإن المعدلات النسبية للانشطار والانصهار تحدد شكل الميتوكوندريا وحجمها وتوزيعها.

بروتينات تشكيل الميتوكوندريا، مثل الانصهار الميتوكوندريا -1، (MFN -1)، الانصهار الميتوكوندريا -2 (MFN -2)، والضمور البصري -1 (OPA {{5 }}) دمج الأغشية الخارجية والداخلية للميتوكوندريا أثناء الاندماج، بينما يتوسط بروتين الدينامين التفاعلي -1(Drp-1) وبروتين الانشطار-1 (Fis1) الانشطار. يتيح الاندماج والانشطار تبادل مكونات الميتوكوندريا مثل DNA الميتوكوندريا (mtDNA) والدهون والبروتينات.

يسمح الانشطار معماريا بالدخول إلى المواقع المقيدة ذات النشاط العالي مثل الفروع الدقيقة البعيدة للخلايا النجمية. الميتوكوندريا الأصغر ذات نسب السطح إلى الحجم الأعلى تكون أكثر كفاءة وتولد المزيد من ATP كاستجابة لزيادة النشاط [133]. تماشيًا مع هذا المفهوم، ينظم نشاط الخلايا العصبية انشطار الميتوكوندريا لتعزيز تكوين الميتوكوندريا الأصغر، والتي يمكن توجيهها إلى العمود الفقري العصبي والأرجل الفيلوبية.

بعد ذلك، يؤدي استنفاد Drp-1 إلى تقليل توزيع الميتوكوندريا الصغيرة في المحطات المشبكية، مما يسلط الضوء على أهمية التوازن بين الانشطار والانصهار للميتوكوندريا لتولي البنية المناسبة للموقع والوظيفة.

وبطبيعة الحال، عندما يضطرب هذا التوازن الدقيق، فإن عدم وجود الميتوكوندريا في مواقع الحاجة قد يكون السبب وراء النتائج المرضية.

علاوة على ذلك، فإن زيادة نشاط Drp-1 الذي يؤدي إلى انشطار واسع النطاق يؤدي إلى إزالة استقطاب غشاء الميتوكوندريا، وإطلاق السيتوكروم c، وزيادة إنتاج الجذور الحرة مما يسبب خللًا في الميتوكوندريا.

يعد الاتجار بالميتوكوندريا جانبًا آخر من ديناميكيات الميتوكوندريا التي يتم دعمها بشكل أساسي بواسطة Miro1/2 وTRAKs التي تربط الميتوكوندريا بشكل عكسي بالكينيسين والداينين ​​لتسهيل الحركة التقدمية والرجعية، على التوالي.

على غرار ما تم الإبلاغ عنه في الخلايا العصبية، فإن حوالي 15-30٪ من الميتوكوندريا النجمية متحركة، في حين أن الباقي راكد. يؤدي حجب نشاط الخلايا العصبية باستخدام التيترودوتوكسين إلى زيادة نشاط الميتوكوندريا، في حين أن التطبيق الكهربائي أو الغلوتامات يوقف حركة الميتوكوندريا في عمليات الخلايا النجمية المخصبة في ناقلات الغلوتامات والفروع التي تشكل جزءًا من المشبك الثلاثي.

وبالتالي، تستشعر الخلايا النجمية نشاط الخلايا العصبية وتستجيب لها عن طريق تعديل ديناميكيات الميتوكوندريا الخاصة بها. لذلك ليس من المستغرب أن تخضع ديناميكيات الميتوكوندريا النجمية لتعديلات كبيرة وتلعب أدوارًا حاسمة في العمليات المرضية المختلفة (انظر أدناه).

For more information:1950477648nn@gmail.com