Центральная нервная система (ЦНС) имеет микроглиальную клетку в качестве основного защитного механизма. Микроглия происходит из примитивных макрофагов желточного мешка. В паренхиме ЦНС микроглия составляет 10% от общей популяции глиальных клеток. Они происходят из ЦНС и одинаково распространены в головном и спинном мозге. Они являются основными клетками для поддержки функций мозга и очистки от инфекционных агентов (бактерий, вирусов и т. д.). Они также очищают образование мусора от бляшек нейронов. Они являются наиболее эффективными клетками, а также эффективны при незначительных патологических изменениях в ЦНС.
Микробы или микробные агенты не получают прямого доступа к системе ЦНС из-за защитного слоя эндотелиальных клеток, известного как гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Этот барьер препятствует проникновению возбудителей инфекции в самые нежные ткани нервной системы. Заражение происходит в случае прямого контакта или пересечения ГЭБ.
Образование и распространение микроглии
Во время эмбриогенеза микроглия выводится из желточного мешка и перемещается в центральную нервную систему. Эти клетки размножаются и распространяются в центральной нервной системе в целом. Они демонстрируют ряд структурных особенностей, электрофизиологического содержания, конформации мембран и транскрипции генов в зависимости от профиля инициации. Их профиль экспрессии оказался консервативным в различных областях мозга в отношении иммунных функций, воспалительных сигналов и гомеостаза.
Формы микроглии
Микроглия — это очень гибкие клетки, находящиеся в организме и меняющие форму в зависимости от потребности. Эта пластичность помогает этим клеткам выполнять различные функции. Они приобретают особую структуру в ответ на хемотаксические сигналы или фенотипический ответ.
Функции глиальных клеток
Эти клетки выделяют различные хемокины, цитокины, активные формы кислорода, активные формы азота, а также простагландины в ответ на повреждение или вторжение патогена. И они выделяют противовоспалительные вещества, чтобы уменьшить воспаление.
Презентация микроглиальных антигенов
Непосредственный иммунный ответ запускается только микроглией, обитающей в ЦНС. Презентация антигена требует экспрессии молекулы MHC класса II, которая контролируется рядом веществ. Стимуляторы MHC класса II различаются, например, INF-γ является потенциальным кандидатом в качестве стимулятора. Экспрессия MHC II индуцирует размножение Т-клеток и продукцию IL-2 и INF-γ из клеток Th1. И Ил-4 производит Th2.
Воспалительные и противовоспалительные цитокины
Различные иммунные медиаторы и воспалительные молекулы запускаются при различных состояниях, таких как инфекции, нейродегенеративные заболевания, аутоиммунные нарушения и хроническое воспаление. Цитокины секретируются в результате врожденного и адаптивного иммунного ответа, который варьируется в зависимости от заболеваний и их интенсивности. Микроглия — это первичные клетки, регулирующие воспалительные и иммунные цитокины в ЦНС.
Провоспалительные цитокины
Клетки микроглии генерируют IL-1 и TNF-α во время воспаления центральной нервной системы. Антиген или часть антигена потенциально индуцируют эти цитокины, такие как LPS. IL-1 и TNF-α вызывают воспаление в ЦНС, нарушая ГЭБ, молекулы адгезии, хемокины из астроцитов и эндотелиальных клеток. Эти события способствуют попаданию лейкоцитов в центральную нервную систему.
Противовоспалительная активность микроглии
Противовоспалительные цитокины также продуцируются микроглией, например, TGF-β, IL-10 и антагонистический рецептор IL-1. IL-10 и TGF-β предотвращают стимуляцию микроглиальных клеток для производства цитокинов, реактивных молекул кислорода, хемокинов и презентации антигена, также предотвращаемой этими цитокинами. И антагонистический рецептор IL-1 противодействует, связываясь с IL-1.
Поддержание гомеостаза
Паренхима мозга постоянно проверяется микроглиальными клетками и выполняет обрезку синаптических связей, используя пути иммунного мониторинга. Эти клетки опосредуют физический контакт с синапсами в ответ на нейрональную стимуляцию. Эти действия способствуют совершенствованию нейронной сети, что помогает в процессе обучения и запоминания.
Удаление апоптотических клеток
В нервной системе апоптотические клетки непрерывно производятся во время роста и гомеостаза, и эти клетки удаляются путем поглощения через микроглию. Распознавание апоптотических клеток затруднено из-за их быстрого удаления из организма. Экспрессия рецепторов TREM 2, CD 11, TIM-4 сигнализирует фагоцитарным клеткам о поглощении апоптотических нейронов.
Значение микроглии в старении
Распад миелина и потеря синапсов возрастают с возрастом клеток. Исследования показывают, что с прогрессирующим старением потеря синапсов происходит через систему комплемента и микроглиальные операции. Количество белков C 1 q увеличивается в старом мозге, и дегенерация миелина приводит к образованию дебриса, который регулярно удаляется путем фагоцитоза. В то время как старение начало влиять на очистку от мусора, и накопление мусора вызывает сбои в нейронной передаче сигналов, потерю памяти и т. д.
Нейродегенеративная роль микроглии
Микроглия обладает способностью убивать нейроны против стимула, исходящего от организма, что приводит к нейровоспалению, болезни Альцгеймера, Паркинсона, Хантингтона и прионной болезни. Микроглия способствует нейродегенерации, секретируя провоспалительные молекулы. Сигнальные пути, которые приводят к формированию заболевания, включают системы Trem2, Cx3cr1 и програнулин. Это защищенные барьеры, которые регулируют воспалительную реакцию клеток микроглии и улавливают рецепторы вредных раздражителей, чтобы вызвать повреждение. Нейродегенерация происходит из-за неравномерного функционирования клеток глиальных клеток, и лечение могло быть их контролем или коррекцией.
Болезнь Альцгеймера и функционирование микроглии
Болезнь Альцгеймера возникает из-за образования и агрегации белков бета-амилоида (сенильных бляшек) и скрученных нейронных волокон в ЦНС. Формирование болезни Альцгеймера стимулируется микроглиальными путями и определяется как генетические и транскриптомные связи в функции микроглии и развитии болезни. Предполагается, что инициация астроглии и микроглии является маркером заболевания, и они взаимосвязаны с накопленными белками, которые в конечном итоге вызывают неправильную передачу сигналов и гибель нейронов.
Терапия нейродегенеративных расстройств
Лечение нейродегенеративных заболеваний может заключаться в подавлении активации клеток микроглии, поскольку их длительная активация оказывает нейротоксическое воздействие на ЦНС. Если нейровоспаление предотвратить или уменьшить, оно может замедлить прогрессирование заболевания. Это может быть полезно в фармацевтике для разработки или исследования ингибиторов микроглии для лечения нейродегенерации.