Retinalna i moždana mikroglija u multiploj sklerozi i neurodegeneraciji 1. dio

sažetak:

Mikroglije su rezidentne imunološke ćelije centralnog nervnog sistema (CNS), uključujući retinu. Poput mikroglije mozga, retinalna mikroglija je odgovorna za nadzor retine, brzo reagirajući na promjene okoline promjenom morfotipova i funkcija. Mikroglija se aktivira u upalnim odgovorima kod neurodegenerativnih bolesti, uključujući multiplu sklerozu (MS).

Naš mozak je složen organ koji sadrži širok spektar neurona i neuronskih kola. Međusobne veze između ovih struktura su ključne za funkcioniranje memorije. Kada naučimo nešto novo ili doživimo nešto novo, mozak pohranjuje odgovarajuće informacije u sinapse između neurona. Vremenom se postupno jačaju veze između sinapsi, što je dugoročno pamćenje.

Ako naš centralni nervni sistem nije u ravnoteži, to će uticati na naše pamćenje. Najčešći primjer je gubitak pamćenja kod starijih osoba. Ovo stanje je često uzrokovano odumiranjem neurona i slabljenjem veza između neurona zbog starenja. Osim toga, neke neurološke bolesti također mogu ometati normalnu funkciju mozga i na taj način utjecati na naše pamćenje. Ali ovi problemi nisu nepovratni, a naučne metode se mogu koristiti za poboljšanje i zaštitu pamćenja.

Možemo promovirati zdravlje centralnog nervnog sistema i poboljšati pamćenje tako što ćemo promijeniti svoj način života. Primjeri uključuju redovnu fizičku aktivnost, adekvatan san, zdravu ishranu i vježbe za mozak. Ove mjere ne samo da pomažu u održavanju fizičkog zdravlja, već i promoviraju zdravlje mozga i smanjuju gubitak neurotransmitera, čime se poboljšava pamćenje.

Sve u svemu, postoji jaka veza između centralnog nervnog sistema i pamćenja. Trebali bismo obratiti pažnju na svoje životne navike kako bi naš mozak funkcionirao što je moguće zdraviji i to iskoristiti kao osnovu za održavanje pamćenja. Vidi se da moramo poboljšati svoje pamćenje. Cistanche može značajno poboljšati pamćenje jer je mesna pasta tradicionalni kineski medicinski materijal s brojnim jedinstvenim efektima, od kojih je jedno poboljšanje pamćenja. Efikasnost mljevenog mesa dolazi od raznih aktivnih sastojaka koje sadrži, uključujući karboksilnu kiselinu, polisaharide, flavonoide, itd. Ovi sastojci mogu promovirati zdravlje mozga kroz različite kanale.

Kliknite znati kratkoročnu memoriju kako poboljšati

Kada se aktivira stresnim podražajima, mikroglija retine mijenja svoju morfologiju i aktivnost, sa korisnim ili štetnim posljedicama. U ovom pregledu opisujemo karakteristike mikroglije CNS-a, uključujući one u mrežnjači, s fokusom na njihovu morfologiju, stanja aktivacije i funkciju u zdravlju, starenju, MS-u i drugim neurodegenerativnim bolestima kao što su Alchajmerova bolest, Parkinsonova bolest, glaukom, i retinitis pigmentosa, kako bi se istakla njihova aktivnost u stanju. Takođe razmatramo kontradiktorne nalaze u literaturi i potencijalne načine smanjenja nedoslednosti u budućnosti korišćenjem standardizovane metodologije, npr. automatizovanih algoritama, kako bi se omogućilo sveobuhvatnije razumevanje ove uzbudljive oblasti istraživanja.

Ključne riječi:

Retina; mikroglija; neurodegeneracija; multipla skleroza; mikroglija retine; morfotip mikroglije.

1. Uvod

Microglia su rezidentne imunološke glijalne ćelije centralnog nervnog sistema (CNS). Oni se dinamički prebacuju u različite morfologije, koje su također povezane sa specifičnim stanjima aktivacije koja mogu biti povezana s neuroprotektivnim i/ili neurotoksičnim funkcijama kao odgovor na podražaje, ozljedu ili uvredu [1-6]. Ove morfološke i funkcionalne promjene su ključne za podršku zdravom CNS-u doprinoseći homeostazi [2,7,8]. Međutim, novi dokazi počeli su da pokazuju uključenost mikroglije u bolesti pri čemu mikroglijalna disfunkcija može biti uzrokovana bolešću i/ili uzrokovati proširene patologije povezane s bolešću [2].

Ipak, tačan stepen uključenosti i mehanizmi kako mikroglija može uticati na zdravlje i bolest je nepoznat i trenutno se istražuje. Svrha ovog pregleda bila je prikupljanje informacija o karakteristikama mikroglije CNS-a, uključujući one u retini, s fokusom na njihova aktivacijska stanja, morfologiju i funkciju, o zdravlju i bolesti. U prvom odeljku sastavili smo opširan opis glavnih karakteristika mikroglije u opštem CNS-u i retini.

Također objašnjavamo neke od mikroglijalnih promjena koje se javljaju tijekom normalnog razvoja i procesa starenja. U sljedećem dijelu raspravljamo o trenutnom razumijevanju multiple skleroze (MS) kao autoimune bolesti, iznenađujuće čestim očnim manifestacijama MS-a, mikroglije kod MS-a i konačno, mikroglije kod drugih neurodegenerativnih bolesti. Konačno, pružamo uvid u to zašto mogu postojati kontradiktorni nalazi o karakteristikama CNS-a i mikroglije retine. Ovdje predlažemo različite metode eksperimentiranja kao što je korištenje automatiziranih algoritama u svjetlu proizvodnje uvjerljivijih i konzistentnijih rezultata.

2. Microglia

CNS se sastoji od nekoliko različitih tipova ćelija, od kojih 5-10% čine mikroglija, rezidentne imune ćelije [9]. Prvobitno se smatralo da mikroglija postoji kao mirne ili "odmarajuće" ćelije koje kontinuirano istražuju svoje mikrookruženje u potrazi za bilo kakvim podražajima ili ozljedama koje mogu biti štetne [5]. Suprotno tome, novija otkrića sugerišu objašnjenja za njihova dinamička svojstva. Mikroglija se može prebaciti u različita morfološka stanja, koja se nazivaju morfotipovi. Svaki morfotip je povezan s različitim stanjima aktivacije, koja su također povezana s jedinstvenim funkcijama potrebnim za očuvanje fiziološki "normalnog" okruženja [5].

Kada se mikroglije aktiviraju iz stanja mirovanja, mogu se dalje diferencirati u dva glavna fenotipa: M1 i M2 [6]. Iako postoji nedostatak razumijevanja specifičnih mehanizama koji indukuju ovu diferencijaciju, M1 i M2 mikroglija su također povezane s različitim citokinima, hemokinima i trofičkim faktorima [6]. Proupalni odgovori povezani su s "klasično" aktiviranom M1 mikrogijom, koja potiče neuroinflamaciju kao odgovor na uvredu ili ozljedu, stvarajući neuro-toksično okruženje i uklanjajući disfunkcionalne fragmente ćelijskih ostataka [6]. Ovo se može dogoditi kao rezultat inflamatornih faktora kao što su interleukin-1ß (IL-1ß), faktor tumorske nekroze-alfa (TNFalpha) i inducibilna sintaza dušikovog oksida (iNOS) [6,10] .

Suprotno tome, "alternativno" aktivirana M2 mikroglija je poznato odgovorna za protuupalne odgovore koji potiču neuroprotektivne i restorativne procese [6,10]. Nedavno su pronađena još najmanje tri subfenotipa tipa M2 (M2a-c) [11] pri čemu, tačnije, tip M2a luči protuupalne faktore kao što su IL-10 i insulin poput kao faktor rasta-1 (IGF-1), promoviše uklanjanje ćelijskih ostataka i neuroprotekciju [6,11,12].

Kaže se da je M2b stimuliran inflamatornim faktorima kao što su IL-1ß i lipopolisaharidi (LPS), koji također mogu povećati ekspresiju IL-10 [11]. Utvrđeno je da ove M2b mikroglije imaju fagocitna svojstva u mozgu modeliranom za Alchajmerovu bolest (AD) i izražavaju visoke nivoe CD64 [11]. M2c "deaktivira" IL-10 ili glukokortikoidi, zauzvrat povećavajući ekspresiju faktora rasta kao što je TGFß [11]. Uprkos ovim razlikama, aktivacija M1 i M2 je funkcionalno potrebna da bi se garantovalo uklanjanje disfunkcionalnih ćelija ili štetnih agregata ćelijskih ostataka [6]. M1 mikroglija je obično uključena u čišćenje staničnih ostataka, a ovaj upalni odgovor mora biti kontroliran mikrogijom M2 kako bi se izbjegla nepotrebno produžena upala [6].

Često u patološkim procesima, tipična ravnoteža M1 i M2 polarizacije koja se vidi u normalnim uslovima može biti narušena [6]. Ovo može dovesti do uklanjanja zdravih ćelija zbog prekomerne upale M1 i M20 s prigušujući efekat M1s može biti preopterećen uzrokujući dalja oštećenja [6]. Ovo se često događa kod neurodegenerativnih bolesti i stoga su predloženi neki terapijski kandidati koji ciljaju na M1 i M2 polarizaciju [13]. Uprkos tome, postoje i dokazi koji sugerišu da je polarizacija M1/M2 možda zastarela. Prvo je uveden i korišten za prilagođavanje lakših metoda interpretacije podataka [14].

Međutim, nedavni tehnološki napredak otkrio je preklapanje morfoloških i genetskih karakteristika između M1/M2 tipova, što ukazuje na potrebu za ponovnom procjenom tipova mikroglije [14]. U skorije vrijeme, mikroglija povezana s bolešću (DAM) također je prepoznata kao jedinstveni tip mikroglije koji se vidi u bolesti [14]. DAM se odlikuju mikroglijama koje eksprimiraju niske razine nadzornih i homeostatskih gena i visoke razine markera povezanih s degeneracijom, kao što su receptori za okidanje eksprimirani na mijeloidnim stanicama 2 (TREM2) [14,15].

Što se tiče morfologije, postoji oko pet glavnih mikroglijalnih morfotipova koji su prepoznati, uključujući razgranate, hiper-razgranate, aktivirane, ameboidne i štapićaste tipove. U neprimiranim ili "neaktivnim" uvjetima, mikroglija izgleda "razgranato". Oni su ravnomjerno raspoređeni poput "mozaika", pri čemu se svaki sastoji od malog i okruglog tijela ćelije za koje je pričvršćeno nekoliko tankih i dugih procesa koji se stalno šire i povlače kako bi olakšali svoje nadzorne funkcije (Slika 1) [2,5,16] .

Eksperimentalno in vivo snimanje mozga pokazalo je da ovi dinamički procesi dolaze u blizinu neurona, glije i krvnih sudova, sugerirajući da mikroglija aktivno surađuje s drugim dijelovima korteksa kako bi održala fiziološki normalno okruženje CNS-a [17]. Ponekad razgranata mikroglija može prepoznati promjene u mikrookruženju i reagirati promjenom u "hiper-razgranatu" mikrogliju tipično definiranu obilnijim procesima koji su duži i deblji, vezani za veća, lobularna i nepravilno oblikovana ćelijska tijela (Slika 1) [16,18 ]. Većina tipova "nerazgranate" mikroglije, uključujući hiper-razgranate ćelije, rasute su u CNS-u u nepravilnoj i "klasterisanoj" distribuciji [2].

Hiperrazgranana mikroglija se također može prebaciti u aktivirani oblik nakon izlaganja značajno štetnim stimulansima, koji također imaju slična ćelijska tijela kao hiper-razgranate stanice, dok imaju mnogo manje procesa koji su deblji i kraći (Slika 1) [2,16,19] . Kada su štetni stimulansi dugotrajni, aktivirana mikroglija se može preobraziti u "ameboidno" stanje sa zaobljenijom, većom i pravilnije oblikovanom stanicom i vrlo malo ili bez procesa (Slika 1) [16,18]. Nedavno ponovo otkriveni morfotip je mikroglija "šipka" koju karakterizira dugačko ćelijsko tijelo u obliku kobasice s nekoliko procesa koji se ne mogu uvijek proširiti preko dužine razgranate mikroglije (Slika 1) [20,21].

Iako novi dokazi pokazuju da se mikroglija štapića nalazi u blizini neurona i da se poravnava duž nervnih vlakana, njihova točna funkcija tek treba biti otkrivena [20-23]. Konačni tip je ameboidna mikroglija, koja se često naziva fagocitni tip koji se kreće do mjesta oštećenja i fagocitira mrtve ili umiruće neurone i ćelijske ostatke (Slika 1) [5,24]. Nedavno su se pojavili dokazi doveli do teorije da hiper-razgranati, aktivirani i štapićasti morfotipovi mogu biti "prijelazni" oblici koji postoje između razgranatog i ameboidnog stanja [5,25].

2.1. Retinal Microglia

Retina je bitan dio CNS-a. Zbog njegove transparentne prirode prema svjetlosti, moguće je koristiti manje invazivne modalitete snimanja visoke rezolucije za vizualizaciju retine [26,27]. Pretežno je poznat po svom učešću u pretvaranju svjetlosne energije u električne signale [28]. Kod ljudi se retina razvija od prvog mjeseca embriološki do kraja prve godine, nastaje iz neuroektoderma [28,29]. Mrežnica se sastoji od nekoliko različitih slojeva od kojih je unutrašnji sloj sloj nervnih vlakana retine (RNFL), zatim sloj ganglijskih ćelija (GCL), unutrašnji pleksiformni sloj (IPL), unutrašnji nuklearni sloj (INL), spoljašnji pleksiformni sloj. (OPL), vanjski nuklearni sloj (ONL) i završni sloj retinalni pigmentni epitel (RPE) (Slika 2) (29). Kroz ove slojeve postoji nekoliko tipova stanica, uključujući amakrine stanice, Mullerove ćelije, astrocite, horizontalne ćelije , fotoreceptori štapića i čunjića i bipolarne ćelije, a sve se to može naći i u ostatku CNS-a [29].

Otprilike 0,2% ukupnih ćelija retine napravljeno je od mikroglije, od kojih se 50% obično nalazi u IPL-u, dok se ostatak nalazi u OPL-u (Slika 2) [2]. Kroz razvoj i homeostazu, mikroglija se dinamički kreće kroz različite slojeve retine, iako izbjegava ONL [2]. Nadalje, mnoge bolesti mrežnice i modeli ozljede mrežnice su pokazali da mikroglija može migrirati prema području degeneracije, aktivirati se i proliferirati [30,31], kao što je detaljnije opisano kasnije. Iako se mikroglija retine i mozga razvijaju iz primitivne žumančane vrećice, izgled svakog morfotipa može varirati ovisno o regiji CNS-a [10].

Na primjer, mikroglija u striatumu, hipokampusu i frontalnom korteksu imaju veća ćelijska tijela s više procesa u poređenju s onima u malom mozgu [32]. Osim toga, postoje dokazi da različiti slojevi moždane kore sadrže mikrogliju različitih veličina [32]. Izgled morfotipa također može varirati ovisno o korištenim metodama ili osi disekcije. Na primjer, razgranate mikroglije mogu izgledati horizontalno razgranate, koje se, u promatranju poprečnog presjeka, pojavljuju kao jedna horizontalno dugačka ćelija, dok se u promatranju cijele planine pojavljuju kao i kao prethodno spomenuti standardni morfološki opis razgranate mikroglije [2,33 ].

Kada su mikroglije napunjene i postanu hiper-razgranate, njihovi se procesi šire radijalno, sežući kroz različite slojeve, što je vidljivije u disekciji poprečnog presjeka u usporedbi s opservacijama na cijeloj gori [2,33]. Uprkos ovim razlikama, otkriveno je da mikroglija retine i mozga deli ekspresiju nekoliko transkripcionih faktora [2]. Brojne studije su također uspjele promatrati svaki morfotip u mozgu i retini [2,4,5,22,33,34]. Međutim, još uvijek nije jasno da li svaki morfotip u oba CNS regiona dijeli iste karakteristike [2].

2.2. Molekularni markeri i stimulansi koji utječu na mikroglijalnu morfologiju

Slično mozgu, pojedinačni morfotipovi mikroglije u retini mogu biti rezultat mikroglijalnih odgovora na različite citokine, hemokine ili molekularne obrasce povezane s oštećenjem prisutnim u njegovom mikrookruženju, što ukazuje na heterogenost u mikroglijalnoj genetskoj ekspresiji [9]. Na primjer, za razgranate mikroglije se kaže da imaju visoku ekspresiju P2RY12, što je često povezano sa nadzornim funkcijama, dok je otkriveno da ameboidna mikroglija izražava visoke nivoe CD68 – ozloglašenog markera fagocitoze [35,36].

Različiti nivoi ekspresije mikroglijalnih jonskih kanala i površinskih receptora takođe mogu stupiti u interakciju s takvim molekulima (npr. citokini) u mikroglijalnom mikrookruženju, što rezultira mikroglijalnim promjenama uključujući gustinu, prostornu distribuciju, stanje aktivacije i morfotip, te patogenezu bolesti [9,37]. Na primjer, transformirajući faktor rasta beta (TGFß) je važan mikroglijalni citokin, pleiotropski uključen u fiziološki razvoj neurona i krvnih žila retine [37]. Ma i saradnici, uočili su iba-1 pozitivnu mikrogliju, iz čitavih mrežnjača tamoksifenom izazvane ablacije TGFßR2 (TGFß receptora) kod 2-mjesečnih Cx3cr1CreER/+, Tgfbr2flox/flox miševa [37 ].

Morfologija mikroglija je izgledala razgranatom 1 dan nakon ablacije TGFßR2 (PTA), koja je zatim postala manje razgranata sa "uglavljenim" procesima za 2-5 dana PTA i konačno se pojavila sa dugim procesima koji su bili poravnati duž krvnih sudova retine za 3-10 nedelja PTA [37]. Analiza lančane reakcije polimeraze u realnom vremenu (RT-PCR) ablacije retinalne mikroglije TGFßR2 otkrila je smanjenu ekspresiju faktora rasta (npr. BDNF, PDGFA) i povećanu ekspresiju markera inflamatorne aktivacije (npr. MHCII, CD68). Ovo nije bilo uočljivo kod zdravih mikroglija.

Dodatno, dok životinje sa ablacijom TGFßR2 nisu pokazale nikakve efekte na vaskulaturu retine, one su iskusile stanjivanje retine i pojačane stope patološke horoidalne neovaskularizacije kao odgovor na povredu [37].

2.3. Ekstracelularni vezikuli: Učinci na mikrogliju

Retinalna (i moždana) mikroglija također luči ekstracelularne vezikule (EV), koje su čestice vezane za membranu sastavljene od mRNA, miRNA, DNK, citokina, lipida i proteina, koje se smatraju biopsijom stanice njenog porijekla [6,38,39] . EV su uključeni u komunikaciju između stanice tako što prenose svoje neurozaštitne/toksične komponente kao odgovor na unutarćelijske i ekstracelularne znakove dok se kreću kroz krvotok i likvor (CSF) kako bi došli do drugih stanica u neposrednoj i udaljenoj blizini [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 u veličini i obliku kroz membranske mjehuriće dezintegrirajućih, npr. mikroglije retine [38]. Komponente apoptotičkih tijela kao što je fosfatidil serin moduliraju mikroglijalnu fagocitozu [38,39]. Kao rezultat ovih različitih karakteristika, mikroglijalni EV su nedavno počeli da se istražuju za neurodegenerativne bolesti.

2.4. Microglia i starenje

Mikroglijalne ćelije u retini novorođenčadi i postnatalnih štakora imaju okrugli ili ameboidni oblik i pokazuju pseudopodne procese uključene u fagocitozu staničnih debrisa i remodeliranje razvojne sinapse [2]. Postepeno, kako se približava druga i treća sedmica postnatalnog perioda, tijela mikroglijalnih ćelija postaju sve manja s finim granama [2], pretpostavljajući visoko razgranati fenotip s napretkom u razvoju mozga [40]. Ova progresija se također odražava na regije mozga, uključujući mali mozak, što sugerira da je mikroglija aktivno uključena kroz sazrijevanje CNS-a.

Studija je istraživala karakteristike kortikalne mikroglije kod starijih odraslih (24 mjeseca) i mladih odraslih miševa (6 mjeseci) kako bi se pronašla smanjena gustina mikroglije i nepravilno raspoređeni klasteri [41]. Međutim, studije mikroglije retine otkrile su neke kontradiktorne rezultate.

Prvo, ispitane su slične starosne grupe miševa kao u prethodnoj studiji (18-24 mjeseca naspram 3-4 mjeseca) kako bi se otkrilo da stariji odrasli imaju značajno povećanu gustinu mikroglije retine u poređenju sa mlađim odraslim miševima [42]. Ovo sugerira da mikroglijalni odgovori na starenje mogu biti specifični za regiju. Dalja inspekcija retinalne slike u realnom vremenu pokazala je da većina mikroglija starih odraslih osoba ima manje i kraće procese, što ukazuje na aktiviranu ili ameboidnu mikrogliju, od onih kod mladih miševa [42].

Utvrđeno je da su oni raspoređeni u mozaičkoj distribuciji. Novija studija je proučavala morfološke i markerske ekspresijske razlike mikroglije retine u cijelosti kod starih (15 mjeseci) i mladih (starost nije navedena) miševa [43]. Za razliku od rezultata Damanija et al., ova studija nije pronašla značajne razlike u iba-1 pozitivnoj gustini ćelija mikroglije retine i površini obuhvaćenoj procesima između dvije starosne grupe, dok područje some ćelija u OPL, IPL, NFL, GCL i broj vertikalnih procesa su značajno povećani [42,43].

Pored toga, mlade ćelije mikroglije su uglavnom eksprimirale P2RY12 i nije bilo CD68, dok su stare mikroglije bile CD68+ i izgledale su ameboidno [43]. Ovi rezultati, umjesto toga, impliciraju da sa starenjem mikroglija može promijeniti svoju morfologiju i genetski profil kako bi se prilagodila procesu starenja [43]. FernándezAlbarral i saradnici, međutim, ne otkrivaju tačnu starost, vrstu miševa ili korišćene metode kvantitacije. Takve razlike između studija mogu uticati na rezultate.

Ostarjele mikroglije postaju manje dinamične, pokazujući znatno sporije procesne pokrete u odnosu na one u mlađim kolegama, što vjerovatno ugrožava njihovu sposobnost kontinuiranog istraživanja i interakcije sa okolinom [42]. Post-mortem istraživanja hipokampusa i korteksa kod "mladih", "srednjih" ili "starih" (20–69 vs. 70+ naspram 90+ godina) odraslih su otkrila više regionalno specifičnih mikroglijalnih odgovora na starenje [4]. Utvrđeno je da je mikroglija u obliku štapa značajno zastupljenija u "srednjem" u odnosu na "mlade" odrasle osobe, iako je to viđeno samo u hipokampusu, dok su "stari" odrasli imali samo značajno povećanje štapića u hipokampusu [4]. Druge kortikalne i hipokampalne studije pronašle su slične mikroglijalne trendove s godinama, što sugerira da ostarjela mikroglija može imati smanjene nadzorne sposobnosti potrebne za održavanje zdravog CNS-a, što zauzvrat može povećati rizik od razvoja neurodegenerativnih bolesti [44–46].

Mijelinski aksoni neurona su suštinska karakteristika CNS-a koja omogućava efikasno provođenje akcionog potencijala [47]. Dok mijelin proizvode mnoge ćelije oligodendrocita, on se stalno obnavlja, pri čemu se ostaci mijelina direktno uklanjaju i indirektno zamjenjuju mikrogijom [47,48]. Međutim, predloženo je da promjene u formiranju ostataka mijelina sa starenjem također mogu dovesti do disfunkcije imunoloških stanica CNS-a kao što je mikroglija koja je povezana sa starenjem [49]. Zbog toga s godinama postoji više oštećenih molekula povezanih s mijelinom, a potrebna je i veća brzina mijelina proteina [49].

To dovodi do povećane stope razgradnje mijelina, uzrokujući tešku akumulaciju mijelina, koji zatim formira netopive lizozomske agregate unutar mikroglija ćelija [49]. TREM2 se eksprimira na mikroglijalnim površinskim membranama ćelija; međutim, njegov nedostatak ili mutacija može dovesti do bolesti uzrokovane pretjeranom demijelinizacijom [50]. Poliani et al. otkrili su da "ostarjeli" mozgovi s nedostatkom TREM2 imaju demijelinizaciju s distrofičnom mikrogijom i ameboidnim izgledom [50]. Također se kaže da se TREM2-pozitivna ameboidna mikroglija tada može preobraziti u različite oblike jer počne proizvoditi faktore kao što su TNF i IL-1, koji se smatraju "pro-regenerativnim" faktorima [48 ].

Prema tome, ekstracelularni matriks je modificiran kako bi pokrenuo modifikaciju ekstracelularnog matriksa kako bi privukao i aktivirao prekursorske stanice oligodendrocita (OPC) koje zatim remijeliniziraju akson [48]. Nadalje, nađeno je da zdravi mikroglijalni odgovori na demijelinizaciju povećavaju ekspresiju gena povezanih s aktivacijom, fagocitozom i metabolizmom lipida, dok mikroglije s nedostatkom TREM2 nisu [50]. Druge studije su pokazale da iako je uklanjanje ostataka mikroglijalnom fagocitozom značajnije sa povećanjem starosti, "mlađa" fagocitoza mijelina bila je veštija nego sa "starijim" mijelinom [51]. Ove starosne promene su takođe bile u korelaciji sa češćom pojavom „distrofične“ nerazgranate mikroglije [51]. Još uvijek nema mnogo istraživanja mikroglijalne fagocitoze retine povezane s ostacima mijelina, vjerojatno zbog nedostatka mijelina u samoj mrežnici.

Starenjem mikroglijalne populacije postaju distrofične i prolaze kroz strukturne i morfološke promjene. Citoplazma počinje da se fragmentira, a njihovi stanični procesi postepeno gube fine grane i pokazuju sferoidne otoke [52]. Osim toga, njihova konstitutivna mikroglijalna funkcija počinje opadati i pokazuje abnormalne reakcije mikroglijalne ozljede. Ove promjene, u kombinaciji sa promjenama starenja u molekularnoj i genskoj ekspresiji unutar mikroglije, rezultiraju njihovom smanjenom sposobnošću održavanja homeostaze u imunološkom okruženju, a to može doprinijeti oštećenjima neurona, kognitivnom padu i bolestima povezanim sa starenjem [5,27,53- 55].

2.5. Genetski faktori: Učinci na starenje mikroglije

Starost je dobro poznati faktor rizika za neurodegenerativne bolesti [56–58]. Stoga je promjena ekspresije gena u starijoj retini postala od značajnog interesa. Na primjer, Chen et al. istraživali ukupnu retinalnu RNK miševa C57BL/6 starih 3-mjesečnih i 20-mjesečnih [57]. Sa porastom starosti, 298 gena, uključujući one koji se odnose na odgovor na stres i sintezu glikoproteina, je više od dva puta povećano, dok je 137 gena, uključujući one koji se odnose na imunološki i odbrambeni odgovor, također smanjeno više od dva puta [57]. ].

Dodatno, RT-PCR analize su pokazale povećanje inflamatornih gena za citokine, hemokine ili aktivaciju komplementa, npr. hemokinski (CC motiv) ligand 2 (CCL2), CCL12 ili komponentu komplementa 3 (C3) [57]. Autori su zatim pretpostavili da bi to moglo odražavati aktivaciju mikroglija, što je potkrijepljeno imunohistološkim promatranjem ameboidne mikroglije izolektina B4+ u IPL samo ostarjelih miševa [57]. Druga studija je bila u mogućnosti da posebno istraži transkripcijske promjene u starenju retinalne mikroglije upoređivanjem RNK ekstrahirane iz izolirane mikroglije retine za 3-, 12-, 18- i 24- mjesec- stari miševi C57BL/6 [58].

Identifikovano je ukupno 719 različito eksprimiranih gena koji su funkcionalno povezani sa mikroglijalnom imunološkom regulacijom, npr. IL3 i IL7, angiogenezom, npr. faktorima rasta vaskularnog endotela i trofičkim faktorima rasta, npr. neurotrofinom [58]. Zanimljivo je da se, poput Chen et al., ekspresija C3, gena povezanog sa makularnom degeneracijom (AMD), povećava s godinama, što implicira da transkripcione promjene mikroglije retine povezane sa starenjem mogu doprinijeti patogenezi AMD [58].

3. Multipla skleroza

3.1. Multipla skleroza

Multipla skleroza (MS) je hronična inflamatorna bolest CNS-a, koja pogađa oko 100000 pacijenata u UK i 2.500000 pacijenata širom svijeta [59]. Zanimljivo je da može zahvatiti do tri puta više žena nego muškaraca, s prosječnom starošću početka u ranoj odrasloj dobi [60]. Dok početni zapisi o patofiziološkim karakteristikama vezanim za MS datiraju iz 1838. godine, njihove patološke i kliničke prezentacije su prvi put identificirane kao "MS" 1863. od strane Jean-Martin Charcot-a [61].

Od tada su otkrivene složene patologije MS. Često se javljaju simptomi MS-a uključuju očni put kao što je stanjivanje RNFL, optički neuritis (ON) karakteriziran upalnim oštećenjem optičkog živca i uveitis karakteriziran intraokularnom upalom staklastog tijela, retine i uvealnog trakta [62-66]. Također je objavljeno da se takve promjene retine mogu pojaviti prije promjena u ostatku CNS-a u mnogim neurodegenerativnim bolestima, uključujući MS [26].

Ova nedavna otkrića dovela su do velikog interesa za istraživanje retine. Unatoč složenim procesima uključenim u razvoj MS-a, to je bolest definirana autoimunim odgovorima kroz aktivaciju imunih stanica kao što su T-limfociti, B-limfociti, mikroglije ćelije i makrofagi, demijelinizacija, remijelinacija i neurodegeneracija [12,67–69].

Dobro poznata hipoteza MS je da se razvija kroz dvije glavne faze. Prvo, T-ćelije i B-ćelije posreduju u inflamatornim odgovorima oslobađanjem citokina koji induciraju aktivaciju inflamatornih ćelija kao što je mikroglija iza "zatvorene" krvno-moždane barijere (BBB) ​​[68,70-72]. Kronična upala tada može dovesti do mitohondrijalne disfunkcije, uzrokujući manjak energije. Drugo, neuroprotektivni signali su nadjačani, što narušava sposobnost popravljanja demijelinizacije, oštećenih aksona i neurodegeneracije [68,70]. Kao rezultat toga, postoje značajne blokade aksonske provodljivosti, pri čemu na kraju pacijent ostaje s ireverzibilnim lezijama CNS-a kao što je BBB, što uzrokuje da on postane "curenje" [68]. Ovo, međutim, ostaje teorija zbog nedavnih dokaza koji pokazuju da neki pacijenti bolje reaguju na terapeutske agense koji ciljaju na B-ćelije za razliku od onih koji ciljaju na T-ćelije [70]. Iako je bilo više istraživanja korištenjem metoda koje se stalno razvijaju, postoji nedostatak konsenzusa zbog kontradiktornih znanstvenih rezultata [73].

3.2. Podtipovi multiple skleroze

Postoji spektar težine simptoma i stopa progresije, što odražava heterogenost MS [70]. Najranija prezentacija pacijenata sa MS može se prepoznati kao klinički izolovani sindrom (CIS) [67]. CIS pacijenti imaju monofazne i monofokalne simptomatske epizode, koje doživljavaju npr. ataksiju, fotofobiju ili arefleksiju, koja traje između 24 h u 3 sedmice [67]. Primarno progresivni MS (PPMS) pogađa oko 15% pacijenata sa MS-om koji obično doživljavaju stabilan i progresivan pad zdravlja [74]. Progresivni relapsirajući MS (PRMS) je najrjeđi oblik MS-a, koji pogađa samo oko 5% pacijenata koji doživljavaju stalni pad zdravlja s neočekivanim skokovima pogoršanja i oporavka [74]. Relapsno remitentna MS (RRMS) je češći oblik, koji pogađa 80-90% pacijenata koji doživljavaju nepredviđene poraste invaliditeta [70].

Obično, ovi skokovi su praćeni potpunim oporavkom, ali kako pacijenti stare i napreduju u kasnijim fazama, ovi oporavci postaju djelomičniji [70,74]. Ovo se može opravdati time što mnogi pacijenti sa RRMS-om nastavljaju da razvijaju sekundarno progresivni MS (SPMS), pri čemu pacijenti mogu iskusiti manje naleta oštećenja i početi oponašati putanju bolesti PPMS-a [70,74]. Nedavno su širi interesi u genetskim studijama omogućili prepoznavanje MS-specifičnih alela i varijanti gena, posebno kroz studiju asocijacije na genomu [70,75]. Velike količine podataka su omogućile sofisticiranije analize koje su otkrile da su specifične varijante gena povezane s različitim tipovima MS [76]. Ove varijante gena su pretežno pronađene fizički i funkcionalno u blizini imunomodulatornih gena povezanih s patogenezom MS [70,75].

Uprkos tome, profili ovih podtipova su samo deskriptivni jer nedostaje dovoljno dokaza da se napravi tačna patofiziološka razlika [77]. Na primjer, veliki dio pacijenata s MS doživljava asimptomatske faze u kojima se lezije povezane s MS-om i druge patofiziološke promjene mogu pojaviti tiho [78]. Neke post-mortem studije mozga čak su pokazale da su postojale karakteristične patologije povezane s MS-om uočene kod subjekata koji su se smatrali "zdravima" tokom svog života [78]. U novije vrijeme, reference na ove podtipove su stoga evoluirale, praveći razliku između aktivnosti bolesti ili bez aktivnosti bolesti s detaljima o "naletima" ili postojanoj progresiji i opažanjima novih lezija CNS-a [77].

For more information:1950477648nn@gmail.com