Retinalna i moždana mikroglija u multiploj sklerozi i neurodegeneraciji, 2. dio

3.3. Očne manifestacije multiple skleroze

Post-mortem i retinalne imidžing studije su otkrile patologije povezane s MS-om kao što su oštećenje optičkog živca demijelinizacijom i atrofijom i GCL, IPL i RNFL stanjivanje (Slika 2) gdje se mogu naći RGC i mikroglija [79,80]. Pretpostavlja se da je stanjivanje retine nizvodni efekat optičkog živca i degeneracije RGC-a nakon imunoloških odgovora posredovanih mikrogijom [79,81].

U modernom društvu, oštećenje vidnog živca je čest i zabrinjavajući problem. Optički živac je živac koji povezuje oči s mozgom, a ako je oštećen, možemo se suočiti s nizom poteškoća i izazova, poput gubitka vida i pamćenja.

Međutim, ne treba klonuti duhom pred izazovima. Oštećenje optičkog živca nije direktno uticalo na pamćenje. Memorija je funkcija mozga, a optički živac je samo kanal za prijenos signala. Ako aktivno održavamo svoj mozak zdravim, možemo održati dobro pamćenje.

Postoji mnogo načina za promicanje zdravlja mozga. Na primjer, vježbanjem možemo povećati cirkulaciju krvi u mozgu i tako poboljšati zdravlje mozga. Osim toga, također možemo održavati pravilnu prehranu i povećati društvene aktivnosti, ove metode mogu učinkovito održavati zdravo stanje mozga.

Osim toga, suočeni s oštećenjem optičkog živca, možemo koristiti i neke pozitivne metode suočavanja. Na primjer, možemo pronaći odgovarajuće tretmane koji će nam pomoći da povratimo vid. Također možemo razviti neke nove hobije i aktivnosti kako bismo održali pamćenje i mozak zdravim.

Ukratko, iako oštećenje optičkog živca može predstavljati mnoge izazove, ne bismo trebali gubiti vjeru. Aktivnim održavanjem zdravog mozga možemo održati dobro pamćenje i bolje se nositi sa životnim izazovima. To pokazuje da moramo poboljšati svoje pamćenje. Cistanche može poboljšati naše pamćenje, jer Cistanche također može regulisati ravnotežu neurotransmitera, kao što je povećanje nivoa acetilholina i faktora rasta, koji su veoma važni za pamćenje i učenje. može osigurati da mozak dobije dovoljnu ishranu i energiju, čime se poboljšava vitalnost i izdržljivost mozga.

Kliknite znati načine za poboljšanje funkcije mozga

Zanimljivo je da su ovi znakovi simptomatski prisutni u više od 20% pMS-a i asimptomatski u više od 68% pMS-a, što čini gotovo 90% pMS-a za koje se procjenjuje da imaju takve patologije mrežnice. Tipične simptomatske karakteristike sastoje se od fotopsije, monokularnog gubitka vidne oštrine i vida u boji sa blagim bolom u oku, dok se neke atipične karakteristike sastoje od fotofobije, binokularnog produženog gubitka vida i jakog ili odsustva boli [62,67,82]. Ovi simptomi se mogu razviti od nekoliko sati do dana, a vrhunac dostižu otprilike 2-3 sedmice od početnih znakova nakon čega slijedi oporavak [83].

Kliničari su ohrabreni da koriste tehnike neuroimaginga kao što je magnetna rezonanca (MRI) za potvrdu dijagnoze povezane s MS [63,79]. Takve metode neuroimaginga mogu se koristiti za snimanje cijelog CNS-a, uključujući vizualni put.

Na primjer, ON kod pacijenata MRI je pokazao ventrikularno povećanje mozga i atipično zadebljanje optičkog živca, što je indikativno za atrofiju mozga i demijelinizaciju optičkog živca [84]. Optička koherentna tomografija (OCT) i procene percepcije pokreta, koje ispituju vizuelni sistem, takođe se mogu koristiti kao dodaci magnetnoj rezonanci [85]. Većina tehnika neuroimadžinga može biti složena, niske ponovljivosti, neugodna i izuzetno skupa (npr. MRI) [63,79,80]. Nasuprot tome, OCT snimanje mrežnice nudi neinvazivnu, jednostavniju i jeftiniju tehniku ​​za pružanje slika visoke rezolucije s detaljnom analizom različitih slojeva retine [63,79,80,83].

Dok se sofisticirane MRI tehnike mogu koristiti za identifikaciju dinamičke upale, koja se tipično vidi u ranijim fazama MS, standardni MRI parametri se mogu povezati sa OCT dokazima koji ukazuju na ireverzibilnu neurodegeneraciju i, prema tome, značajno smanjenje debljine retine [79]. Uprkos nedostacima obe metode, svaka pruža jedinstvene informacije koje se odnose na različite aspekte patogeneze MS. Ovo naglašava da bi se i MRI i OCT trebali koristiti zajedno kako bi se maksimizirala ekstrakcija vitalnih informacija, omogućavajući dubinsko praćenje atipičnih patologija povezanih s MS i predviđanje putanje MS.

3.4. Mikroglija i multipla skleroza

Poput drugih neurodegenerativnih poremećaja, promjene u mikroglijalnoj aktivaciji su također uočene kako na modelima MS tako i kod pMS-a. Eksperimentalni autoimuni encefalomijelitis (EAE) se često koristi u naučnim istraživanjima za modeliranje MS i ON [48]. Iako svi eksperimentalni modeli bolesti nisu u potpunosti reprezentativni, studije su pokazale sličnosti između istraživanja na ljudima i životinjama. Na primjer, u poređenju sa zdravim, EAE-indukovanim miševima otkriveno je da imaju više "de-razgranate" ameboidne mikroglije u optičkom živcu i kičmenoj moždini [86]. Horstmann et al. pronađeno kod MS modeliranih miševa injekcijom MOG35-55 (encefalitogenog peptida koji indukuje EAE) da je retinalna mikroglija bila značajno bogatija u poređenju sa zdravim miševima kojima je ubrizgan PBS [87]. Ista istraga je također otkrila da, 60 dana nakon imunizacije, miševi izazvani MS-om imaju neznatno, ali nešto više ameboidne mikroglije, ali značajno više razgranate mikroglije u poređenju sa kontrolnim miševima [87]. Drugo istraživanje je također koristilo MOG35-55 za indukciju EAE kod miševa [88]. '

Unutar prve sedmice imunizacije, gustina mikroglije retine se značajno povećala [88]. U ovom istraživanju, takođe je utvrđeno da je ameboidna mikroglija u većoj količini 7 i 28 dana nakon MOG{4}}imunizacije; međutim, nisu vršene statističke analize. Ove varijacije mikroglijalnih morfotipova ukazuju na to da se mikroglija retine može ponašati dinamički, postajući "aktivirana" i "deaktivirana" tokom napredovanja EAE. Ovo bi moglo biti u korelaciji s promjenama u mikroglijalnoj aktivaciji, koje se mogu pojaviti tokom fluktuacija demijelinizacije i remijelinizacije uočene kod MS. Dodatno, sofisticiranije analize specifične za sloj retine izvedene su na EAE-indukovanim i zdravim miševima kako bi se pronašli mikroglijalni morfotipovi specifični za sloj [86].

Dok su se i EAE i zdravi miševi sastojali od razgranate mikroglije u IPL i OPL, ameboidna mikroglija je pronađena samo u GCL sloju miševa izazvanih EAE [86]. Ovo je zanimljivo u korelaciji sa GCL i IPL obilježjima stanjivanja MS, iako još nije istraženo da li je ova patologija stanjivanja direktno povezana s aktivacijom mikroglija. Na kraju, ovo sugerira da mikroglija retine može reagirati i aktivirati se na vremenski specifičan i slojevit način [32,86].

Slične implikacije se također mogu vidjeti u studijama na ljudima gdje je došlo do značajno smanjene ekspresije P2RY12 (homeostatskog mikroglija markera) i značajno povećane ekspresije CD68 u bijeloj tvari koja se normalno pojavljuje i u područjima aktivnih lezija MS mozga u poređenju sa zdravim mozgom [89 ]. Budući da su ovi markeri povezani sa specifičnim funkcijama i morfotipovima mikroglije, rezultati Zrzavy i sur. sugeriraju da MS mozgovi imaju manje razgranate mikroglije, dok imaju više fagocitnih ameboida [32,36,89].

Mijelinska fagocitoza je dodatna patološka karakteristika MS [51]. Kada su Hendrickx et al. istraživali fagocitne sposobnosti mijelina putem mikroglije kroz protočnu citometriju, činilo se da mikroglija izvedena iz bijele tvari postmortalnog mozga normalnog izgleda proguta više mijelina od MS donora u usporedbi s onim od zdravih donora [51]. Nadalje, obrada ostataka mijelina je u korelaciji s mikrogijom koja preuzima druge "distrofične" morfologije [51,90]. Cuprizone (CPZ) je toksičan i sistemski kelator bakra koji se može primijeniti intravenozno i ​​oralno za modeliranje MS i demijelinizirajućih bolesti [90,91].

Cantoni i dr. istraživali karakteristike demijelinizacije i mikroglije kod zdravih ili primijenjenih CPZ [90]. Histološka zapažanja su otkrila da zdrave životinje nisu bile pod utjecajem integriteta mijelina, dok je većina mikroglija izgledala razgranato. Suprotno tome, životinje kojima je davan CPZ pokazivale su demijelinaciju neurona hipokampusa i corpus callosum (CC), koja je postala „dublji“ očigledna s dužom izloženošću CPZ-u [90]. Zanimljivo je da je ameboidna mikroglija bila u izobilju do 4 sedmice primjene CPZ-a, ali kako se ovo povećavalo na 6 ili 12 sedmica, uočeno je više razgranate mikroglije [90]. Ovo sugerira da mikroglijalna aktivacija igra aktivniju ulogu u ranijim fazama demijelinizacije ili demijelinizirajućih bolesti kao što je MS. Ovo je dodatno potkrijepljeno kliničkim dokazima koji pokazuju da mlađi pacijenti s MS-om u ranijim stadijumima bolesti bolje reagiraju na terapijske intervencije kao što je rituksimab koji mogu smanjiti aktivaciju mikroglija [92,93]. Suprotno tome, transkripcijska istraživanja mikroglije iz bijele (NAWM) i sive tvari (NAGM) MS i zdravih dobrovoljaca pokazala su neke zanimljive razlike [94].

Prvo, otkriveno je da je ekspresija nadzornih markera mikroglije kao što je P2RY12 slična u NAGM i NAWM [94]. Drugo, u poređenju sa NAGM, NAWM je imao više nivoe gena uključenih u NF-κB put, koji je uključen u imunomodulatorne odgovore u patologiji MS [94]. Za razliku od nalaza iz CPZ MS modela [90], van der Poel et al. [94] sugeriraju da nadzorna svojstva mikroglije mogu ostati nepromijenjena u početnim stadijumima MS, dok je transkripcijski profil mikroglije dobivene od čovjeka specifičan za regiju. Iako bi dokazi iz studija na ljudima pružili vrijednu translacijsku usporedbu, do danas ne postoje izvještaji koji istražuju morfološke karakteristike mikroglije retine kod pacijenata sa MS.

3.5. Imunološki markeri

Retinalna mikroglija je također ne iznenađujuće uključena u uveitis, rijetku manifestaciju MS. Eksperimentalni autoimuni uveitis (EAU) je uobičajeni model uveitisa, koji se može inducirati imunizacijom interfotoreceptorskog retinoid-binding proteina (IRBP) [95]. Cijele retine miševa izazvanih EAU pronađene su s P2RY12 pozitivnom mikrogijom koja je podvrgnuta morfološkoj aktivaciji iz razgranate u ameboidnu morfologiju u roku od 7 dana nakon IRBP-imunizacije, što ukazuje na ranu uključenost retinalne mikroglije u EAU patologiju [95]. Zanimljivo je da je otkriveno da ablacija mikroglije sa antagonistom PLX5622 kod imuniziranih IRBP-om potiskuje EAU. Ovo je uočeno smanjenjem infiltriranja inflamatornih stanica, nedostatkom fotoreceptorskih nabora i retinalnim granulomima u poređenju sa neliječenim životinjama [95]. Pored toga, trodimenzionalne slike su konstruisane od slika renovaskularnih leukocita, uključujući T-ćelije i mikrogliju, obeleženih sa CD11b, CD4/CD8, MHCII i P2RY12 [95]. Ekspresija svih markera može se naći zajedno sa lektinom, markerom krvnih sudova. Zajedno, ovi rezultati naglašavaju aktivnu ulogu aktivacije mikroglije u pokretanju transporta leukocita između krvno-retinalne barijere [95]. Nije istraženo da li je morfološki pomak imao direktnu korelaciju s patogenezom EAU.

3.6. Ekstracelularni vezikuli: Učinci na multiplu sklerozu

EAE model i pacijenti sa MS-om su istraženi paralelno kako bi se promatrali mikrovezikuli (M-MV) mikrovezikuli (M-MV) u MS/EAE moždanoj patologiji [96]. Prvo, otkriveno je da su M-MV neuroinflamatorni, o čemu svjedoči pojačana regulacija inflamatornih markera kao što su CD86 (ligand receptora T-ćelija), iNOs i IL1ß, prijenosom vezikularnih komponenti iz izvorne mikroglije ćelije primaocu [96]. Dodatno, EAE miševi kojima je ubrizgan M-MV u corpus callosum imali su mnogo ameboidnih mikroglija, koje nisu bile uočljive kod kontrolnih EAE miševa (ubrizganih fiziološkim rastvorom, liposomima ili mezenhimskim matičnim ćelijama). Miševi sa i bez kiselog nokauta sfingomijelinaze (ASKO) inducirani su EAE [96]. ASKO-EAE miševi su pokazali značajno smanjene M-MV u likvoru, CD45low CD11b+ mikrogliju i upalne T-ćelije u kičmenoj moždini, dok nijedan ASKO-EAE miševi nisu razvili EAE patologije [96]. Kod ljudi je pronađeno da zdravi učesnici imaju M-MV u CSF sa povećanom koncentracijom u MS: značajno više u CIS u poređenju sa RRMS. Ovi rezultati sugeriraju da su M-MV različito prisutni kod pacijenata s MS i EAE modela, što može uzrokovati mikroglijalnu aktivaciju i promjene morfotipa, dok se ovi odgovori mogu smanjiti sprečavanjem izlučivanja M-MV [96]. Ovo također otkriva potencijal ciljanja M-MV-a za praćenje bolesti i njenih terapijskih strategija. Njihova uloga u retini tek treba utvrditi, iako ako se otkrije da utiču na morfologiju mikroglije retine, to bi moglo imati značajne implikacije za korištenje oka kao alata za praćenje i efikasnost liječenja.

3.7. Genetski faktori: Učinci na mikrogliju retine kod multiple skleroze

MOG35-55-indukovani EAE model MS-a korišten je za identifikaciju genetskih i morfoloških razlika retinalne mikroglije između 8-nedjeljnih C57BL/6 miševa i zdravih kontrola [97]. Iba-1 bojenje poprečnih presjeka mrežnjače otkrilo je uglavnom razgranatu mikrogliju kod zdravih kontrola, dok je bilo okruglijih mikroglia nalik ameboidu sa većom ekspresijom iNOS-a kod ranih EAE miševa (16 dana nakon MOG35-55 indukcija— 16DPI) [97]. Ova iNOS ekspresija je smanjena za 41 DPI, iako je i dalje veća od one kod zdravih kontrola. Dodatno, došlo je do povećane ekspresije C1q i TNF-alfa u EAE [97]. Ovo bi moglo sugerirati da rane promjene transkripcije u mikroglijama retine koje se odražavaju morfološkim promjenama mogu biti patološke karakteristike optičkih neuropatija.

Pored toga, Bell et al. istraživali transkripcijski profil mikroglije retine Cx3cr1CreER: R26-tdTomato C57BL/6 miševa koji su inducirani endotoksinom izazvanim uveitisom (EIU) jednom intravitrealnom injekcijom LPS-a [98]. Izolovana mikroglija retine analizirana je protočnom citometrijom, fluorescentno aktiviranim sortiranjem ćelija (FACS), sekvenciranjem mRNA i kvantitativnim PCR-om da bi se otkrilo ukupno 1069 različito eksprimiranih gena (DEG) [98]. 613 DEG pronađeno je 4 h nakon EIU, 537 DEGS nakon 18 h, a nijedan nakon 2 sedmice [98]. U početku, markeri aktivacije kao što su Fas i CD44 su bili povišeni, dok su homeostatski markeri kao što su P2rY12 i Mertk bili smanjeni u uzorcima izazvanim EIU, dok zdrave kontrole nisu pokazale sličan profil, npr. visoke nivoe P2RY12 u cijelom [98]. Dodatno, konfokalna mikroskopija tdTomato+ mikroglijalnih ćelija u naivnim slučajevima bila je razgranjena, dok su EIU ćelije podvrgnute morfološkim promjenama od razgranatih nakon 4 sata do ameboidnih nakon 18 sati, koje su se vratile u razgranate 2 sedmice nakon injekcije [98]. Ovi rezultati zajedno ukazuju da se uveitis može karakterizirati nekim početnim transkripcijskim promjenama koje se mogu odraziti promjenama morfologije mikroglije retine [98]. Slična istraživanja na ćelijama pacijenata bila bi korisna za određivanje kliničke prevodivosti ovih nalaza.

4. Druge neurodegenerativne bolesti

4.1. Alchajmerova bolest

AD je najčešći uzrok demencije. Karakterizira ga progresivni gubitak neurona kao rezultat nagomilavanja ekstracelularnih amiloid-beta (Aß) plakova i intracelularnih neurofibrilarnih spletova sastavljenih od hiperfosforiliranih tau proteina [99–101]. U vrijeme kada se počnu pojavljivati ​​prvi kognitivni simptomi, već bi se dogodilo otprilike 20 godina ireverzibilne neurodegeneracije [100]. Iako je točna patogeneza još uvijek nepoznata, mikroglijalna aktivacija u mozgu i retini povezana je s AD patologijom [4,13,21,99–103]. Ovo naglašava nezadovoljenu potrebu za ranijim otkrivanjem patogeneze AD i da karakterizacija mikroglije može biti potencijalni odgovor na ovu dilemu.

Istraživanja AD mozga su pokazala više aktivirane mikroglije u korteksu i hipokampusu u poređenju sa kontrolnom populacijom koja odgovara starosti [99,103]. Konkretno, Cao et al. otkrili su značajno veći stepen mikroglijalne aktivacije u ovim područjima AD modeliranih miševa u dobi od 12 mjeseci u odnosu na druge starosne dobi i u poređenju sa istim ili starijim zdravim kontrolama [99]. Dodatno, 4-mjesečni 5× porodični AD modelirani miševi pokazali su da su Aß plakovi okruženi aktiviranom mikrogijom u korteksu [103]. Utvrđeno je da se ove aktivirane mikroglije ko-lokaliziraju sa Aß agregatima, a kako se Aß akumulira, uočena je smrt mikroglijalnih ćelija [103]. Slično, Aß plakovi su pronađeni okruženi retinalnim mikroglijama sa velikim ćelijskim tijelom i manjim brojem debljih grananja, što sugerira da se zapažanja aktivirane mikroglije mogu vidjeti u AD modeliranoj retini [100–102].

Neki izvori su pronašli aktiviranu mikrogliju retine kod 3x transgenih AD miševa starih 5 postnatalnih sedmica, što sugerira početni mikroglijalni odgovor u AD patologiji [102]. Ovo sugerira da se neki mikroglijalni odgovori na AD mogu pojaviti u retini prije mozga. Uprkos ovim nalazima, važno je napomenuti dvosmislenu definiciju aktivirane mikroglije. Na primjer, neka literatura sve mikroglije koja ne miruje naziva "aktiviranom mikrogijom", a neke mogu koristiti termin naizmjenično sa "aktivacijom" mikroglije, dok novija literatura može koristiti izraz o jedinstvenom morfološkom opisu aktivirane mikroglije.

Mikroglija štapića može imati regionalno specifično učešće u patologiji AD [4,21]. Na primjer, kada su ispitana tri područja mozga na autopsijama pacijenata s AD, mikroglija štapića je viđena samo u parijetalnom korteksu, a ne u hipokampusu ili temporalnom korteksu [4]. Osim toga, nisu uočena značajna zapažanja vezana za mikrogliju štapića u hipokampalnim i kortikalnim regijama mozga pacijenata koji su imali traumatsku ozljedu mozga [4]. Međutim, utvrđeno je da je mikroglija štapića značajno zastupljena u parijetalnom korteksu, ali ne i u hipokampusu pacijenata sa AD u poređenju sa zdravim kontrolama [4]. Mikroglija štapića je također primijećena kod onih s mutiranim C9orf72, dok ih nije bilo u kontrolama prilagođenim dobi, dok je, osim toga, visoka gustina mikroglije štapića u sivoj tvari kod onih s Downovim sindromom AD korelirala je s težim patološkim znakovima u poređenju sa onima samo sa AD [21].

Nedavno su Grimaldi et al. istraživali su patologiju mrežnice kod postmortemnih AD pacijenata retina [15]. Ovi uzorci su također imali Aß plakove i fosforilirane tau zaplete, sa znacima retinalno-neuronske degeneracije dokazane povećanom ekspresijom kaspaze 3, markera neurodegeneracije povezane s AD [15]. Dodatno, ispitane AD retinalne kriške imale su značajno veću gustinu iba-1 pozitivnih mikroglijalnih ćelija koje su takođe eksprimirale više nivoe DAM markera, IL-1ß, u poređenju sa zdravim uzorcima [15]. TREM2 je također marker povezan s DAM-om, iako to nije regulirano u iba-1-pozitivnoj AD mikrogliji [15]. Uprkos tome, AD mrežnice su ispoljile više nivoe TREM2 mRNA u poređenju sa zdravim kontrolama [15]. Ovaj neočekivani trend mikroglije mrežnjače AD može biti posljedica povijesnih dokaza o postmortem uzorcima retine s Aß depozitima koji eksprimiraju smanjeni TREM2 [15]. Istraživanja koja promatraju druge retinalne DAM markere paralelno sa morfološkim parametrima mogu pružiti koristan uvid u razjašnjavanje AD retinalnih patologija.

4.2. Parkinsonova bolest

Parkinsonova bolest (PD) je druga najčešća vrsta neurodegenerativne bolesti, koja pogađa preko 10 miliona ljudi širom svijeta [104,105]. Njegovo patološko obeležje sastoji se od agregata Lewyjevog tijela (LB) sastavljenih od alfa-sinukleina (-syn) koji se akumuliraju unutar neuronskih stanica i aksona [104,105]. Nakon toga slijedi postepena neurodegeneracija dopaminergičkih neurona u CNS regijama kao što je supstancijalna niagra (SN) pars compacta [6,106,107]. Dok se početni klinički simptomi kao što su tremor, ukočenost, akinezija i posturalna stabilnost počnu pojavljivati, 50-80% dopaminergičkih neurona je već izgubljeno [107,108]. Slično AD, istraživanje PD je otkrilo mnoge potencijalne mehanizme patogeneze, uključujući neuroinflamaciju kao rezultat mikroglijalne aktivacije [6,105,109]. Nedavne studije su također otkrile da do 80% pacijenata sa PD može doživjeti neku vidnu disfunkciju barem jednom tokom svoje progresije bolesti [105]. Osim toga, neke studije su izvijestile da se ove promjene na mrežnici dešavaju prije nego u mozgu [110]. Uzimajući u obzir ove faktore, istraživanje karakteristika mikroglije retine može poslužiti kao idealna polazna tačka u identifikaciji ranijih biomarkera PD.

Jedna studija je istraživala karakteristike SN i hipokampalne mikroglije u tri grupe učesnika: PD pacijenti, podudarni zdravi sudionici i prodromalni PD (p-PD) sudionici, uz izvršene analize podudarne dobi (raspon starosti od 56 do 96 godina) [111 ]. Iako gotovo da nije bilo -syn i LBs pronađenih u oba područja mozga zdravih kontrola, bilo ih je u uzorcima pacijenata s p-PD i značajno više u PD [111]. Pored toga, zdrave kontrole imale su značajno više razgranate mikroglije u poređenju sa p-PD i PD grupama, p-PD je imao značajno više ameboidne mikroglije u poređenju sa zdravim učesnicima, a pacijenti sa PD takođe su imali značajno više od p-PD [111]. "Primirane" ili aktivirane mikroglije bile su istaknute u p-PD u poređenju sa bilo kojom drugom grupom učesnika. Ovo sugerira da aktivirana mikroglija može biti rani indikator, dok je ameboidna mikroglija povezana s patologijom PD.

Slično tome, zdrave mrežnice su bile bez -syn, dok ih je bilo u 5-mjesečnim retinama transgenih miševa (TgM83) modeliranih za PD i značajno više u OPL 8-mjesečnih TgM83 uzoraka retine [112]. Samo 8-mjesečne mišje retine su pokazale mikroglijalnu aktivaciju zbog značajnog povećanja ekspresije CD68 (marker aktivacije mikroglija) i vizuelnog posmatranja ameboidne mikroglije, dok to nije uočeno u drugim eksperimentalnim grupama [112]. Ovo sugerira da može postojati različita ekspresija aktiviranih mikroglijalnih markera i morfoloških promjena kroz rane do srednje faze patologije PD. Međutim, druge studije pokazuju da, iako je postojala akumulacija OPL -syn kod miševa modeliranih za bolesti zavisne od -syn (Plp- -syn), uglavnom je bilo razgranate mikroglije pronađene u cjelovitim uzorcima retine bez znakova mikroglijalne aktivacije za sve ispitane starosne grupe [113]. Ovo je možda bilo zbog razlika u korištenim modelima bolesti, istraživanim starosnim grupama i metodama analize.

4.3. Glaukom

Glaukom je jedan od glavnih uzroka sljepoće širom svijeta, za koji se procjenjuje da će pogoditi više od 120 miliona ljudi do 2040. godine [114]. Karakterizira ga postepeni gubitak RGC-a i, poput AD i PD, značajna neurodegeneracija bi se već dogodila prije nego što se počnu pojavljivati ​​klinički simptomi [114]. Razvijene su brojne metode za otkrivanje aktivnosti glaukoma, uključujući povišeni intraokularni pritisak i povećan broj umirućih ćelija retine, što se meri detekcijom apoptotičkih ćelija retine (DARC) [115,116]. Osim toga, mikroglijalna aktivacija također može igrati ulogu u patogenezi glaukoma.

Aktivacija mikroglije je identificirana kao jedan od prvih događaja u glaukomatoznom neuralnom oštećenju, koji se može dogoditi prije smrti RGC-a [117,118]. Na primjer, kada su švicarski albino miševi bili modelirani s modelom unilateralne očne hipertenzije (OHT) glaukoma, došlo je do mikroglijalne aktivacije [108]. Ovo se vidjelo u obliku povećane veličine tijela ćelije i povlačenja ćelijskih procesa već 1-dan nakon operacije (PS) i povećane gustine ćelija za 3 dana PS. Ramírez et al. dodatno je otkriveno da je mikroglija retine P2RY12+ na 1 dan PS [108]. Ova ekspresija je smanjena na 3 i 5 dana PS, koja se zatim vratila na normalne nivoe za 15 dana PS [108]. Štoviše, opseg neurodegeneracije također može biti u korelaciji s ranim mikroglijalnim promjenama, uključujući mikrogliozu ili mikroglijalnu aktivaciju, što je dokazano u transgenim Cx3cr1GFP/+ DBA/2J mišjim retinama modeliranim za pigmentni glaukom [117]. Osim toga, u drugom eksperimentalnom modelu glaukoma, liječenje minociklinom ili visokom dozom zračenja smanjilo je mikroglijalnu aktivaciju, što je rezultiralo nižom RGC smrtnošću [119,120].

Mikroglija štapića je također povezana s nekoliko bolesnih stanja. U modelu progresivne RGC degeneracije kod štakora, pokazano je da transekcija optičkog živca (ONT) inducira formiranje mikroglije štapića retine [23]. Ovo je bilo vidljivo u prvih 7 dana, dostižući vrhunac na 14 dana i nestaju nakon 2 mjeseca [23]. Ovi periodični trendovi su se zanimljivo odrazili na trendove smrti od RGC izazvane ONT-om. Dodatno, nađeno je da se ove mikroglije retinalnog štapića orijentiraju duž aksona i ćelijskog tijela RGC-a, što ukazuje na njihovu aktivnu ulogu u neurodegeneraciji povezanoj s ONT [23].

4.4. Nasljedna očna bolest: Retinitis Pigmentosa

Drugi glavni uzrok naslijeđenog ireverzibilnog sljepila je retinitis pigmentosa (RP). Pogađa otprilike 1 od 4000 ljudi u svijetu. Obično pacijenti mogu doživjeti gubitak stanica štapića retine, dok napredniji slučajevi mogu biti uzrokovani gubitkom stanica konusa. Iako je tačan mehanizam RP još uvijek nejasan, postoje dokazi o ranoj aktivaciji mikroglije retine koja se u početku javlja u procesu degeneracije fotoreceptora [121]. Na primjer, Di Pierdominico et al. uočeni P23H-1 pacovi, model naslijeđene degeneracije fotoreceptora [121]. Do smanjenja redova jezgara fotoreceptora došlo je između P10-21 sa većom redukcijom između P15-21 [121]. Ovo se dogodilo istovremeno sa promjenama morfologije mikroglije ameboidne mikroglije, uočene histološkim analizama poprečnog presjeka retine koje pokazuju da je iba{10}} pozitivna mikroglija sa kraćim procesima za P15, dok je ukupna gustina mikroglije retine bila značajno veća u P23H-1 štakori u poređenju sa kontrolama između P15-45 [121]. Ista studija istraživala je pacove Royal College of Surgeons (RCS), još jedan model za naslijeđenu degeneraciju fotoreceptora, kako bi se pronašao sličan trend. Najznačajnija degeneracija fotoreceptora dogodila se između P33-60, dok je mikroglija retine poprimila ameboidni izgled od strane P21-33 [121]. Ove mikroglije su također migrirale u vanjske slojeve retine između P21-60. RCS retine su imale značajno veću gustinu mikroglije u poređenju sa kontrolnim P21-60, dok je došlo do značajnog pada između P45-60 [121].

5. Perivaskularna mikroglija

Istraživanje mikroglije koja se nalazi u ili oko perivaskularnog regiona (PM) postalo je popularno polje istraživanja zbog povezanosti imunog odgovora na neurološka stanja i vaskularne mreže CNS-a [122]. Ove asocijacije su vidljive kada su pacijenti sa dijabetičkom retinopatijom imali značajno povećan broj hiper-razgranatih retinalnih PM mikroglija ćelija u poređenju sa normalnim subjektima [34]. Osim toga, kaže se da PM mikroglija pomno prati sve dolazne spojeve izvan krvno-moždane barijere kroz krvne žile i u CNS [95]. Na primjer, smanjenje PM mikroglije uzrokovano lijekovima kod miševa s eksperimentalnim AD rezultiralo je kardiovaskularnom akumulacijom amiloidnih plakova [122]. Druga istraživanja su također otkrila da su miševi modelirani glaukomom (model očne hipertenzije induciran laserom) imali mikrogliju štapića kako u retinalnom PM-u tako iu susjedstvu aksona retine [22]. Ovo ukazuje da morfotipovi mikroglije nisu specifični za perivaskularne regije.

6. Snimanje mikroglije retine

Uspostavljanje robusne metode za snimanje mikroglije retine kako neinvazivno tako i in vivo pružilo bi neprocjenjiv put za praćenje patologija retinalne mikroglije povezane s bolestima. Zaista postoje transgeni, npr., CX3CR-1GFP miševi, koji su posebno uzgajani da imaju pojačanu ekspresiju zelenog fluorescentnog proteina (GFP) u genu hemokinskog receptora 1 (CX3CR-1) [123–125 ]. Kao rezultat toga, skenirajući laserski oftalmoskopi (SLO) i OCT sistemi mogu se koristiti za neinvazivnu sliku fluorescentne retinalne mikroglije u ćelijskoj rezoluciji, kako bi se istražio njihov oblik, prostorna distribucija i gustoća u realnom vremenu [37,124–126]. Svaka od ovih studija mogla bi koristiti karakteristične metode s jedinstvenim SLO/OCT sistemima, uključujući višebojni konfokalni SLO za detekciju više fluorescentnih markera [124], autofluorescentno snimanje širokog polja [125] i fluorescentno snimanje od 488 nm pomoću komercijalnih SLO/OCT uređaja [126] . Iako ovo otkriva svestranost snimanja Cx3CR-1GFP miševa, genetske modifikacije često imaju neželjene štetne efekte i trenutno se ne mogu klinički prevesti.

Uprkos tome, takođe postoje izveštaji o pokušajima in vivo i neinvazivnih metoda snimanja kod ljudi [127,128]. Na primjer, Liu et al. razvio multimodalni adaptivni optički sistem (AO) koji je kombinirao SLO i OCT sisteme [127]. Superluminiscentne diode su također korištene za proizvodnju snopova snimanja iz svakog od AOSLO i AOOCT uz dodatak zrcala koja su precizno postavljena da budu usmjerena u oko, omogućavajući snimanje mrežnice. Iako su bili u mogućnosti da snime mikrogliju u unutrašnjoj limitirajućoj membrani (ILM), one su identificirane subjektivnom vizualnom interpretacijom, a autori naglašavaju potrebu za poboljšanjem zbog dugotrajnog procesa (1 sat do slike) [127]. Iako AOOCT mogu proizvesti visoku rezoluciju i ćelijske nivoe slike, ovo je ugroženo ~6-putostrukim smanjenjem vidnog polja u poređenju sa komercijalnom mašinom [128]. Na primjer, Castanos et al. koristio je OCT snimanje u spektralnoj domeni en face u načinu refleksije (OCT-R) za dobijanje većih slika retine [128]. Prilikom ispitivanja ILM-a kod zdravih učesnika, uočene su ravnomerno raspoređene razgranate ćelije nalik makrofagu [128]. Kod pacijenata sa dijabetičkom retinopatijom, okluzijom centralne retinalne vene i glaukomom otvorenog ugla, ove ćelije su izgledale ameboidne i nisu bile ujednačene [128]. Kroz ove morfološke i distribucijske karakteristike, autori tumače ove ćelije kao mikroglije ili hijalocite. Iako ovo otkriva mogućnost neinvazivnog in vivo snimanja ljudske mrežnice, autori prepoznaju ograničenja njihove tehnologije, uključujući ručno subjektivno tumačenje morfologije ćelije i neodređeno razlikovanje tipova ćelija [128].

7. Kontradiktorni nalazi: razlozi i ograničenja

Iako su prethodno navedene studije imale slične ciljeve pronalaženja denzitometrijskih ili morfoloških karakteristika mikroglije, bilo je nekih koje su dale kontradiktorne rezultate. To je moglo biti zato što su mnoge od korištenih metoda analize bile subjektivne, različite, pa čak i dvosmislene. Ovi aspekti su mogli biti izmijenjeni kako bi omogućili konzistentnije, reprezentativnije i manje pristrasne rezultate. Na primjer, kada su istraženi specifični regioni CNS-a, kao što su strijatum, SN, hipokampus ili retina, analiziraju se nasumično odabrani "odsječci" ili "kriške" [86,111,129]. Pored toga, neka istraživanja su poduzela subjektivne mjere za razlikovanje "razgranatih" i "ameboidnih" ćelija uz korištenje metoda ručnog brojanja [99]. Zaista postoje druge metode koje se sigurno mogu koristiti za smanjenje utjecaja ovih subjektivnih i nereprezentativnih tehnika. Na primjer, opsežnije i efikasnije metode snimanja mogu se postići skeniranjem cijele retine, a ne sektora i uključivanjem z-stackova svih slojeva i projekcija maksimalnog intenziteta [24]. Na taj način se opservacije cijele mrežnice i svih njenih slojeva mogu sveobuhvatno analizirati. Nadalje, algoritmi koji automatiziraju brojanje ćelija mogu se koristiti za kvantifikaciju denzitometrijskih parametara [24].

U svjetlu ohrabrujućih budućih istraživanja, izbjegavanje subjektivne kategorizacije morfotipova mikroglije uspješno je već izvršeno primjenom promjena u 15 parametara definisanih tokom mikroglijalne inflamacije, što omogućava morfometrijske analize izlaza automatskim softverom (Fraclac; ImageJ) [130]. Međutim, važno je napomenuti da su Fernández-Arjona i saradnici ručno odabrali ćelije mikroglije za analizu na osnovu skupa kriterijuma koji se sastojao od potpuno vidljivog ćelijskog tela i procesa koji se ne preklapaju sa delovima drugih susednih ćelija [130 ]. Stoga, rezultirajući podaci nisu bili u potpunosti reprezentativni ili bez pristranosti, iako ovo pokazuje princip korištenja kvantitativnih podataka za određivanje različitih morfotipova.

Klinička i pretklinička ispitivanja često imaju samo muškarce [60,91]. Ovo može biti smanjenje efekata fizioloških razlika kao što je ciklus jajnika, zbunjujući rezultate ispitivanja ili eksperimenta. Međutim, poznati su seksualni dimorfizmi za strukturne i funkcionalne razlike u mikroglijalnim odgovorima na starenje i bolesti, uključujući MS [131]. Ovo može biti zbog X hromozoma koji eksprimiraju najveći broj imuno-srodnih gena u cijelom ljudskom genomu i epigenetskih i okolišnih utjecaja [131,132].

Han et al. također sugeriraju da hormonalne razlike mogu utjecati na muškarce koji imaju više aktivirane mikroglije u fazama razvoja, stavljajući ih u veći rizik od bolesti, dok se kod žena to dešava u odrasloj dobi [131]. Druga istraživanja o posredovanju preosjetljivosti na bol pokazala su uključenost mikroglije kod mužjaka miševa, dok su druge imunološke ćelije kao što su T-ćelije potrebne kod ženki miševa [133,134]. Iako ne postoje izvještaji koji istražuju seksualne razlike u morfološkim karakteristikama retinalne mikroglije kod MS-a, analize transkriptomskih mikromreža mužjaka i ženki miševa dvije starosne grupe (3 ili 24 mjeseca) pokazale su da promjene u mikroglijskim stanicama retine povezane sa starenjem ekspresija specifičnih gena je seksualno dimorfna [135]. Dizajniranje probnih/eksperimentalnih studija zasnovanih na jednom spolu može ograničiti sposobnost identifikacije spolno povezanih patoloških razlika u MS, bolesti koja je češća kod žena [60]. Korištenje stratificiranih analiza u istraživanjima koja uključuju oba spola umjesto toga bi koristilo razumijevanju patoloških razlika između različitih podskupova pacijenata unutar heterogene populacije MS. Ovo bi također omogućilo istraživanje većih grupa pacijenata u većim multicentričnim istraživačkim saradnjama s posljedično većim utjecajem i generalizacijom.

Nedavno je postojao i interes za korištenje kompjuterskog vida i algoritama mašinskog učenja kako bi se omogućilo automatsko prepoznavanje i/ili kategorizacija "ćelija" ili "regija od interesa" u podacima neuroimaginga. Obično se koriste u biomedicinskim istraživanjima mašine za podršku vektorima (SVM), koje se smatraju nadgledanim tehnikama mašinskog učenja koje mogu kategorizovati podatke i izvršiti regresijske analize [136]. Linearni SVM mogu koristiti ulazne podatke "treninga" za svaku kategoriju kako bi izdvojili karakteristike koje se mogu koristiti za definiranje svake kategorije [137]. Zatim, koristi ulazne podatke "treninga" da efektivno kategorizuje svaku tačku podataka ispitivanjem navedenih karakteristika [137]. Ovo se postiže automatskim identifikovanjem optimalne hiperravne koja omogućava da se svaka tačka podataka razlikuje u jednoj kategoriji od one druge. Ovi algoritmi mašinskog učenja već su implementirani u istraživanjima u nastojanjima da se predvidi demencija kod pacijenata koristeći podatke MRI visoke rezolucije, pa čak i rezultate procjene mentalnog stanja [136]. Iako ove studije još ne proizvode algoritme koji imaju 100% tačnost i preciznost, koncept korištenja automatiziranih algoritama koji se mogu dijeliti predstavlja izvrsnu polaznu tačku za poboljšanje obrade i analize biomedicinskih podataka [136].

8. Završne napomene

Zaključno, mikroglija nudi uzbudljiv put za istraživanje neurodegenerativnih poremećaja, uključujući MS. Također postoji sve više dokaza koji pokazuju neke rane mikroglijalne promjene retine kao odgovor na bolesti, što dodatno podupire ideju korištenja retinalnih biomarkera kao ranije metode otkrivanja bolesti. Osim toga, sve je veći broj studija koje istražuju mikrogliju retine i mozga u pogledu njihovih morfoloških, genetskih i molekularnih karakteristika. Međutim, ključ našeg razumijevanja njihove uloge je sposobnost izvođenja tačnih i konzistentnih kvantitativnih analiza dinamičkih promjena u strukturi, budući da morfotipovi mogu biti usko povezani s funkcijom mikroglije. Podsticali bismo razvoj standardizovanih eksperimentalnih dizajna i validiranih algoritama za analizu podataka, jer su oni neophodni da bi se sveobuhvatno ocrtala uloga koju ove važne ćelije imaju u patogenezi i težini bolesti.

Doprinosi autora:

Pisanje—planiranje, SC, LG i MFC; pisanje—priprema originalnog nacrta, SC; pisanje—pregled i uređivanje, SC, LG i MFC; vizualizacija—SC; nadzor—LG i MFC Svi autori su pročitali i pristali na objavljenu verziju rukopisa.

finansiranje:

Ovo istraživanje nije dobilo vanjsko finansiranje.

Sukobi interesa:

Autori izjavljuju da nema sukoba interesa. Ktitori nisu imali nikakvu ulogu u pisanju rukopisa.

Reference

1.Au, NPB; Ma, CHE Najnovija dostignuća u proučavanju bipolarne/šipkaste mikroglije i njihove uloge u neurodegeneraciji. Front. Aging Neurosci. 2017, 9, 128. [CrossRef]

2. Li, F.; Jiang, D.; Samuel, MA Microglia u retini u razvoju. Neural Dev. 2019, 14, 1–13. [CrossRef]

3. Silverman, SM; Wong, WT Microglia u retini: Uloga u razvoju, zrelosti i bolesti. Annu. Rev. Vis. Sci. 2018, 4, 45–77. [CrossRef]

4. Bachstetter, AD; Ighodaro, ET; Hassoun, Y.; Aldeiri, D.; Neltner, JH; Patel, E.; Abner, EL; Nelson, PT Morfologija mikroglije u obliku štapa povezana je sa starenjem u 2 serije obdukcija ljudi. Neurobiol. Starenje 2017, 52, 98–105. [CrossRef]

5. Holloway, OG; Canty, AJ; King, AE; Ziebell, JM Rod mikroglija i njihova uloga u neurološkim bolestima. Semin. Cell Dev. Biol. 2019, 94, 96–103. [CrossRef]

6. Ramirez, AI; De Hoz, R.; Salobar-Garcia, E.; Salazar, JJ; Rojas, B.; Ajoy, D.; López-Cuenca, I.; Rojas, P.; Triviño, A.; Ramírez, JM Uloga mikroglije u neurodegeneraciji retine: Alchajmerova bolest, Parkinsonova bolest i glaukom. Front. Aging Neurosci. 2017, 9, 214. [CrossRef] [PubMed]

7. Rashid, K.; Akhtar-Schaefer, I.; Langmann, T. Microglia in Retinal Degeneration. Front. Immunol. 2019, 10, 1975. [CrossRef] [PubMed]

8. Laprell, L.; Schulze, C.; Brehme, ML; Oertner, TG Uloga membranskog potencijala mikroglije u hemotaksiji. J. Neuroinflammation 2021, 18, 1–10.

9. Karlstetter, M.; Scholz, R.; Rutar, M.; Wong, WT; Provis, JM; Langmann, T. Retinalna mikroglija: samo posmatrač ili meta za terapiju? Prog. Retin. Eye Res. 2015, 45, 30–57. [CrossRef] [PubMed]

10. Wang, J.; Wang, J.; Wang, J.; Yang, B.; Weng, Q.; He, Q. Ciljanje na mikrogliju i makrofage: potencijalna strategija liječenja multiple skleroze. Front. Pharmacol. 2019, 10, 286. [CrossRef]

11. Walker, DG; Lue, L.-F. Imuni fenotipovi mikroglije u ljudskoj neurodegenerativnoj bolesti: Izazovi za otkrivanje mikroglijalne polarizacije u ljudskom mozgu. Alchajmerova rez. Ther. 2015, 7, 1–9. [CrossRef]

12. Luo, C.; Jian, C.; Liao, Y.; Huang, Q.; Wu, Y.; Liu, X.; Zou, D.; Wu, Y. Uloga mikroglije u multiploj sklerozi. Neuropsychiatr. Dis. Treat. 2017, 13, 1661–1667. [CrossRef]

13. Yao, K.; Zu, H.-B. Mikroglijalna polarizacija: Novi terapeutski mehanizam protiv Alchajmerove bolesti. Inflammofarmakologija 2020, 28, 95–110. [CrossRef] 14. Ransohoff, RM Polarizirajuće pitanje: Da li M1 i M2 mikroglija postoje? Nat. Neurosci. 2016, 19, 987–991. [CrossRef]

15. Grimaldi, A.; Pediconi, N.; Oieni, F.; Pizzarelli, R.; Rosito, M.; Giubettini, M.; Santini, T.; Limatola, C.; Ruocco, G.; Ragozzino, D.; et al. Neuroinflamatorni procesi, aktivacija A1 astrocita i agregacija proteina u retini pacijenata sa Alchajmerovom bolešću, mogući biomarkeri za ranu dijagnozu. Front. Neurosci. 2019, 13, 925. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com