白質損傷における星状細胞ミトコンドリア パート 1
Apr 25, 2024
抽象的な
このレビューでは、アストロサイトの多様な構造と機能を要約し、さまざまな場所にあるアストロサイトに求められる生体エネルギーの多様性について説明します。アストロサイトのミトコンドリアの細胞間ドメインは、アストロサイトとニューロンの結合と虚血に対する生存をサポートおよび制御する役割を定義します。
神経結合と記憶の関係は常に大きな注目を集めてきました。 ニューロン結合は、シナプスを介したニューロン間の接続と相互作用を指します。一方、記憶は、特定のイベントや活動を経験した後に、それに関する情報を保存および思い出す人間の脳の能力です。
記憶に対するニューロン結合の影響は、主に次の側面に反映されます。
まず、神経結合により記憶の保存が促進されます。 さまざまな学習または経験のプロセス中に、ニューロン間で接続が発生した後、これらの接続が強化され、ニューロン間の情報の伝達と保存が促進されます。 したがって、私たちが経験した出来事を思い出す必要があるとき、これらのニューロン間の接続は、関連する情報をより迅速かつ正確に見つけるのに役立ち、それによって記憶の保存が強化されます。
第二に、ニューロンの結合によって記憶の検索が高速化されることもあります。 出来事を思い出す必要があるとき、ニューロン間の結合が活性化され、関連する情報を素早く抽出できるようになり、経験したことをより明確に思い出すことができるようになります。 したがって、ニューロン間の結合は、情報をより迅速に取得して思い出すのにも役立ちます。
さらに、神経結合は長期記憶の保存を促進します。 私たちが出来事や情報を思い出すと、ニューロン間の結合が強化され、長期的な接続と保存の方法が形成されます。 この接続により、情報を短期間で迅速に取得および呼び出すことができるだけでなく、情報を長期記憶に保存することもできます。
要約すると、ニューロン間の結合は私たちの記憶に非常に重要な影響を与えます。 ニューロン間の接続を強化することで、情報をより迅速、正確、長期にわたって保存および取得できるようになり、学習、仕事、生活で遭遇する課題にうまく対処できるようになります。 私たちは記憶力を向上させる必要があることが分かります。カンクサは多くのユニークな効果を持つ伝統的な漢方薬素材であり、そのうちの 1 つは記憶力の向上であるため、カンクサは記憶力を大幅に向上させることができます。 カンクサの効能は、タンニン酸、多糖類、フラボノイド配糖体などを含む複数の有効成分に由来しています。これらの成分は、さまざまな経路を通じて脳の健康を促進します。
「知る」をクリックします記憶力を向上させる10の方法
アストロサイトミトコンドリアの不均一性、およびアストロサイトミトコンドリアの部分集団が他のグリアと相互作用して軸索機能を調節するためにどのように適応するかについては、さらなる研究が必要である。
ミトコンドリアの透過性移行孔が、さまざまなヒトの病気において重要な役割を果たしていることが明らかになってきており、その共通の病態は、Ca2+によって引き起こされ、酸化ストレスによって増強されるミトコンドリアの機能不全に基づいている可能性があります。 活性酸素種は軸索変性と軸索輸送の低下を引き起こし、軸索ジストロフィーやアルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病、ハンチントン病などの神経変性を引き起こします。
アストロサイトにおけるミトコンドリアの構造と機能のより良い研究を可能にする新しいツールや、特にアストロサイトのミトコンドリアを標的とする技術を開発することは、神経細胞の外側のより包括的な状況でミトコンドリアの健康と機能不全の役割を解明するのに役立ちます。
全体として、このレビューでは、CNS の急性および慢性損傷を軽減する治療標的としての星状細胞ミトコンドリアの価値を評価します。
キーワード
グリア細胞。 ミトコンドリアの動態。 神経血管損傷; 神経変性疾患;アストログリア相互作用; 軸索変性。
導入
アストロサイトは、中枢神経系（CNS）に最も広く分布しているグリア細胞であり、灰白質および白質全体、硬膜の下、および脳血管の周囲に位置しています（図1）。
その後、アストロサイトは、脳の恒常性の維持、細胞外環境の調節、血液脳関門 (BBB) と神経血管ユニット (NVU) の形成と維持 [1]、脳血流の調整 [2-4] など、その位置に基づいて多くの重要な機能に特化します。 、および pH を調整します [5]。
アストロサイトはグルタミン酸の取り込みと放出のバランスをとっているため、ニューロンの活動とシナプス機能、および三部分シナプスを監視して学習と記憶を促進します[6]。 アストロサイトはグルコースをグリコーゲンとして貯蔵し、低グルコースまたは活動の増加がある場合にグリコーゲン貯蔵を維持して乳酸に変換し[7、8]、ニューロンおよびグリア代謝をサポートするために乳酸を往復させることができる[9-11]。
ATP 放出 [12] と Ca2+ ネットワーキングを制御するアストロ サイトは、睡眠覚醒サイクル [13] を調整し、脳脊髄液と間質液の間の可溶性基質の移動と交換を促進します [14-16]。 星状細胞はまた、軸索伝導 [17] およびシナプスの形成と剪定 [18、19] を積極的に調節します。
この膨大な機能レパートリーは、げっ歯類と比較してヒトの星状膠細胞が非常に複雑であるため、ヒトの脳ではさらに強化されています[20]。 このヒト星状膠細胞の複雑さの増加は、希突起膠細胞および白質体積の拡大とともに[21]、げっ歯類と比較してヒトの認知機能が高い主な理由の一つであると提案されている。
アストロサイトは脳内で特殊な機能を果たす多くのユニットに統合されるため、アストロサイトはその位置と機能に構造的に適応すると予想されます[22]。 CNSでは、アストロサイトは主に放射状グリア細胞に由来し、一部は脊髄の前駆細胞に由来する[23-26]が、成人の脳では脳室下細胞でアストロサイトが継続的に生成されている[25]。
星状細胞の起源は、形態学的不均一性および星状細胞の解剖学的目的にも寄与し、最終的にその機能を決定する可能性がある。
この概念と一致して、ヒトの未熟なグリア前駆細胞に由来するアストロ サイトをげっ歯類の脳に移植すると、ヒトの脳の複雑な形態学的複雑性を備えたアストロ サイトが形成され、アストロ サイトのサイズと構造構造がその細胞の起源に固有のものであることを示唆しています [6] 。 興味深いことに、これらの細胞はその位置と機能の特徴を仮定しており、星状細胞が適応に役立つ性質を示しています[6]。
アストロサイトは脳の領域間で顕著な違いを示します [22]。例えば、アストロサイトは灰白質と白質の間で明確な違いを示します [22]。形態学的特徴に基づいて、アストロサイトは灰白質では原形質アストロサイト、白質では線維性アストロサイトと名付けられています [1] (図 1)。線維性アストロサイトは核が小さいのが特徴で、軸索に沿って平行に枝を伸ばし、細長い形態を形成します [1]。
線維性アストロサイトは、細長く伸びた枝を構造的に支えるために、原形質アストロサイトよりも大量のフィラメントを含んでいます[27]。 したがって、これらの細胞ではグリア酸性線維性タンパク質 (GFAP) がより顕著になります。
原形質アストロサイトはより大きく、細胞体の周りに細かく精巧な枝が分布しており、その特徴的な「星状」の形状を実現しています。 興味深いことに、アストロサイトのこの位置依存の特異性は、ヒトの脳でも同様によく保存されていますが、アストロサイトがより大きく、原形質アストロサイトの方がより複雑な構造的詳細を持っていることが異なります[31]。
その結果、人間の脳では、三部分シナプスへのアストロサイトの関与が強化されます。 多様な機能を反映する多様な形態と一致して、原形質および線維性アストロサイトは異なるタンパク質発現プロファイルを持っています。 例えば、分化クラスター 44 (CD44; [32]、ビメンチンや GFAP などの繊維状タンパク質 [33]) は、白質の線維性星状細胞によって豊富に発現されます。
灰白質星状細胞の大部分は、損傷がない限り GFAP を発現しません [34、35]。
GFAP の発現レベルは、それぞれ灰白質および白質における高速反復シグナル伝導と、より長くても忠実度の高いシグナル伝導を可能にするという点で重要です。 一方、CD44 はヒアルロン酸受容体であり、白質星状細胞と細胞外マトリックスとの間の重要な相互作用を示唆しています。
星状細胞はグルタミン酸の恒常性も調節します。 灰白質アストロサイトは5つの主要グルタミン酸トランスポーターを発現しますが、白質アストロサイトはGLT-1とGLASTのみを発現します[36-38]。
グルタミン酸トランスポーターの発現レベルは白質アストロサイトの方が高いにもかかわらず[37]、グルタミン酸トランスポーターの活性は、シナプスの数が多いため灰白質の方が高いようです[39]。
たとえば、皮質に豊富なシナプス数があることを考えると、グルタミン酸輸送活性は脳梁で最も高くなります[39]。 白質星状細胞におけるグルタミン酸からグルタミンへの循環能力の増加とともに、グルタミン酸レベルを灰白質レベルの約半分に保つためには、より効果的なグルタミン酸クリアランスの必要性が明らかになっている[39]。
NMDA受容体[49]ではなく、AMPA受容体およびカイニン酸受容体[40-48]の活性化を介したオリゴデンドロサイトの興奮毒性は、オリゴデンドロサイトと軸索の相互作用を維持し、伝導を維持するために、白質のアストロサイトによるグルタミン酸クリアランスの重要性を強調している。アストロサイトの細胞膜は内部貯蔵からのCa2+放出を引き起こし、これが近くのアストロサイトに広がり、複雑なネットワークを介してギャップ結合を介して伝播するアストロサイト全体にCa2+波を開始する可能性がある[51-53]。高速長距離信号を送信します。
アストロサイトは重複しないドメインを持っていますが [35]、ギャップ結合により近くのアストロサイトを動員するために一斉に作用します。 興味深いことに、この補充は灰白質では直径約 400 μm に達し、約 100 個の星状膠細胞を包含します。 このネットワークは、アストロサイトの高度な結合により視神経で最も精巧であることが示されている[54]が、機能的相関は不明のままである。さらに、Na+シグナル伝達はアストロサイトの恒常性の維持に重要な役割を果たしている。
注目すべきことに、アストロサイトのサイトゾルNa+濃度は通常ニューロンよりも高く[1、55]、アストロサイトへのNa+の流入はプロセスから体細胞へ、そしてギャップ結合を介して隣接する細胞に伝播します[55-57]。
Na+は、カチオン性チャネル（例：P2XおよびNMDA受容体、TRPチャネル、およびNaxチャネルと呼ばれる特定のNa+）またはNa+-依存性トランスポーター（例：興奮性アミノ酸トランスポータータイプ1および2、GABAトランスポータータイプ1および3、グリシン）のいずれかを介してアストロサイトに侵入できます。トランスポーター タイプ 1、ノルアドレナリンおよびドーパミン トランスポーター、Na+- 共役中性アミノ酸トランスポーター) [1、58、59]。
プラズマレンマトランスポーターの大部分は、センサーとして機能するだけでなく、サイトゾル Na+ の修飾因子としても機能します [1]。 一方、Na+/K+ ATPase (NKA) は主に星状細胞からの Na+ 放出に関与しています [60]。 星状細胞NKAは、ニューロンに1つと3つのサブユニットではなく2つのサブユニットを含むため、ニューロンよりもK+に対する親和性が低くなります[61、62]。
したがって、星状細胞のNKAはK + バランスを感知し維持するために重要です。 また、NKA はニューロン活動中に K+ を緩衝することにより、アストロサイトにおける乳酸生成において重要な役割を果たします [63-65]。 さらに、アストロサイトは、Na+ の調節におけるもう 1 つの重要な役割を果たす Na+/Ca2+ 交換体 (NCX) の 3 つのサブタイプすべてを発現します [60、66、67]。
星状細胞の NCX は、星状細胞のイオン恒常性の維持における役割に適した Na+ および Ca2+ のサイトゾル濃度の変化に敏感です [68, 69]。 特に、アストロサイトのミトコンドリアは、Na+ の代わりに Li+ を交換できる NCLX と呼ばれる交換体のユニークなバージョンを発現し、アストロサイトのミトコンドリア機能の維持に大きく貢献します [70-72]。
For more information:1950477648nn@gmail.com
