Мікроглія сітківки та головного мозку при розсіяному склерозі та нейродегенерації. Частина 2

3.3. Очні прояви розсіяного склерозу

Посмертні дослідження та дослідження зображень сітківки виявили патології, пов’язані з РС, такі як пошкодження зорового нерва через демієлінізацію та атрофію та витончення GCL, IPL та RNFL (рис. 2), де можна знайти RGC та мікроглію [79,80]. Існує теорія, що витончення сітківки є наступним ефектом зорового нерва та дегенерації RGC після імунної відповіді, опосередкованої мікроглією [79,81].

У сучасному суспільстві пошкодження зорового нерва є поширеною та тривожною проблемою. Зоровий нерв — це нерв, який з’єднує очі з мозком, і якщо його пошкодити, ми можемо зіткнутися з низкою труднощів і проблем, таких як втрата зору та пам’яті.

Однак ми не повинні падати духом перед обличчям викликів. Пошкодження зорового нерва безпосередньо не вплинуло на пам'ять. Пам'ять - це функція мозку, а зоровий нерв - це лише канал для передачі сигналів. Якщо ми активно підтримуємо здоров’я нашого мозку, ми можемо зберегти хорошу пам’ять.

Існує багато способів покращити здоров’я мозку. Наприклад, займаючись фізичними вправами, ми можемо посилити кровообіг у мозку, тим самим покращуючи здоров’я мозку. Крім того, ми також можемо підтримувати правильну дієту та активізувати соціальну активність, ці методи можуть ефективно підтримувати здоровий стан мозку.

Крім того, в разі пошкодження зорового нерва ми також можемо застосувати деякі позитивні методи боротьби. Наприклад, ми можемо знайти відповідні методи лікування, які допоможуть нам відновити зір. Ми також можемо розвинути нові хобі та заняття, щоб підтримувати здоров’я нашої пам’яті та мозку.

Підсумовуючи, хоча пошкодження зорового нерва може спричинити багато проблем, ми не повинні втрачати віру. Активно підтримуючи здоровий мозок, ми можемо підтримувати хорошу пам’ять і краще справлятися з життєвими труднощами. Це свідчить про те, що нам потрібно вдосконалювати пам'ять. Цистанхе може покращити нашу пам’ять, оскільки цистанхе також може регулювати баланс нейромедіаторів, наприклад підвищувати рівень ацетилхоліну та факторів росту, які дуже важливі для пам’яті та навчання. Крім того, м’ясо також може покращити кровообіг і сприяти доставці кисню, що може гарантувати, що мозок отримує достатнє харчування та енергію, тим самим покращуючи життєву силу та витривалість мозку.

Клацніть «Знай, як покращити роботу мозку».

Цікаво, що ці ознаки симптоматично присутні більш ніж у 20% випадків ПМС і безсимптомно присутні в більш ніж 68% випадків ПМС, що становить майже приголомшливі 90% ПМС, які, за оцінками, мають такі патології сітківки. Типові симптоматичні ознаки включають фотопсію, монокулярну втрату гостроти зору та кольорове бачення з помірним болем в очах, тоді як деякі атипові ознаки включають світлобоязнь, бінокулярну тривалу втрату зору та сильний біль або його відсутність [62,67,82]. Ці симптоми можуть розвиватися від кількох годин до днів, досягаючи піку приблизно через 2–3 тижні після початкових ознак, після чого настає одужання [83].

Клініцистам рекомендовано використовувати методи нейровізуалізації, такі як магнітно-резонансна томографія (МРТ), для підтвердження діагнозів, пов’язаних із РС [63,79]. Такі методи нейровізуалізації можна використовувати для зображення всієї ЦНС, включаючи зоровий шлях.

Наприклад, МРТ пацієнта показало збільшення шлуночків мозку та атипове потовщення зорового нерва, що свідчило про атрофію мозку та демієлінізацію зорового нерва [84]. Оптична когерентна томографія (ОКТ) і оцінка сприйняття руху, які досліджують зорову систему, також можуть використовуватися як доповнення до МРТ [85]. Більшість методів нейровізуалізації можуть бути складними, маловідтворюваними, незручними та надзвичайно дорогими (наприклад, МРТ) [63,79,80]. Навпаки, ОКТ-візуалізація сітківки пропонує неінвазивну, простішу та менш дорогу техніку для отримання зображень високої роздільної здатності з детальним аналізом окремих шарів сітківки [63,79,80,83].

У той час як складні методи МРТ можна використовувати для ідентифікації динамічного запалення, яке зазвичай спостерігається на ранніх стадіях РС, стандартні параметри МРТ можна співвіднести з доказами ОКТ, що вказують на незворотну нейродегенерацію і, отже, значне зменшення товщини сітківки [79]. Незважаючи на недоліки обох методів, кожен з них надає унікальну інформацію, що стосується окремих аспектів патогенезу РС. Це підкреслює, що як МРТ, так і ОКТ слід використовувати разом, щоб максимізувати вилучення життєво важливої ​​інформації, дозволяючи проводити поглиблений моніторинг атипових патологій, пов’язаних із РС, і робити прогнози траєкторії РС.

3.4. Мікроглія та розсіяний склероз

Подібно до інших нейродегенеративних розладів, зміни в активації мікроглії також спостерігалися як на моделях MS, так і на pMS. Експериментальний аутоімунний енцефаломієліт (ЕАЕ) часто використовується в наукових дослідженнях для моделювання РС та ОН [48]. Хоча всі експериментальні моделі захворювань не є повністю репрезентативними, дослідження показали схожість між дослідженнями на людях і тваринах. Наприклад, було виявлено, що порівняно зі здоровими мишами, індукованим ЕАЕ, більше «дерозгалуженої» амебоїдної мікроглії в зоровому нерві та спинному мозку [86]. Horstmann та ін. виявили у мишей, змодельованих РС, шляхом ін’єкції MOG35-55 (енцефалітогенний пептид, який індукує ЕАЕ), що мікроглія сітківки була значно більшою, ніж у здорових мишей, яким вводили PBS [87]. Те саме дослідження також виявило, що через 60 днів після імунізації миші, індуковані РС, мали незначно, але трохи більше амебоїдної мікроглії, але значно більше розгалуженої мікроглії порівняно з контрольними мишами [87]. Інше дослідження також використовувало MOG35-55 для індукції ЕАЕ у мишей [88]. '

Протягом першого тижня імунізації щільність мікроглії сітківки значно зросла [88]. У цьому дослідженні також було виявлено, що амебоїдна мікроглія була більш поширеною через 7 і 28 днів після MOG35-55-імунізації; однак статистичний аналіз не проводився. Ці варіації морфотипів мікроглії вказують на те, що мікроглія сітківки може поводитися динамічно, стаючи «активованою» та «дезактивованою» протягом прогресування ЕАЕ. Це може корелювати зі змінами в активації мікроглії, які можуть виникати під час коливань демієлінізації та ремієлінізації, що спостерігаються при РС. Крім того, на здорових мишах, індукованих ЕАЕ, було проведено більш складний шар-специфічний аналіз сітківки, щоб знайти мікрогліальні морфотипи [86].

Хоча як EAE, так і здорові миші складалися з розгалуженої мікроглії в IPL та OPL, амебоїдна мікроглія була знайдена лише в шарі GCL мишей, індукованих EAE [86]. Цікаво, що це співвідноситься з ознаками витончення GCL та IPL при РС, хоча ще не було досліджено, чи ця патологія витончення безпосередньо пов’язана з активацією мікроглії. Зрештою, це свідчить про те, що мікроглія сітківки може реагувати та активуватися певним чином у часі та шарі [32, 86].

Подібні наслідки також можна спостерігати в дослідженнях на людях, де спостерігалося суттєво знижена експресія P2RY12 (маркера гомеостатичної мікроглії) і суттєво підвищена експресія CD68 як у нормальній білій речовині, так і в зонах активних уражень головного мозку при РС порівняно зі здоровим мозком [89]. ]. Оскільки ці маркери були пов’язані зі специфічними функціями та морфотипами мікроглії, результати Zrzavy et al. припускають, що головний мозок із розсіяним склерозом має менше спостережуваної розгалуженої мікроглії, водночас має більше фагоцитарного амебоїду [32,36,89].

Мієліновий фагоцитоз є додатковою патологічною ознакою РС [51]. Коли Hendrickx та ін. досліджували фагоцитарну здатність мієліну мікроглії за допомогою проточної цитометрії, мікроглія, отримана з білої речовини посмертного мозку нормального вигляду, здавалося, поглинала більше мієліну від донорів MS порівняно з мікроглією від здорових донорів [51]. Крім того, переробка уламків мієліну була пов’язана з мікроглією, яка набуває інших «дистрофічних» морфологій [51,90]. Купризон (CPZ) є токсичним і системним хелатором міді, який можна вводити внутрішньовенно та перорально для моделювання РС та демієлінізуючих захворювань [90,91].

Кантоні та ін. досліджували характеристики демієлінізації та мікроглії у здорових або CPZ [90]. Гістологічні спостереження показали, що у здорових тварин цілісність мієліну не вплинула, тоді як більшість мікроглії виглядала розгалуженою. Навпаки, тварини, яким вводили CPZ, демонстрували демієлінізацію нейронів гіпокампу та мозолистого тіла (CC), яка ставала більш «глибокою» очевидною при тривалому впливі CPZ [90]. Цікаво, що амебоїдна мікроглія була у великій кількості до 4 тижнів введення CPZ, але коли це збільшилося до 6 або 12 тижнів, спостерігалося більше розгалуженої мікроглії [90]. Це свідчить про те, що активація мікроглії відіграє більш активну роль на ранніх стадіях демієлінізації або демієлінізуючих захворювань, таких як MS. Це додатково підтверджується клінічними даними, які показують, що молодші пацієнти з РС на ранніх стадіях захворювання краще реагують на терапевтичні втручання, такі як ритуксимаб, який може зменшити активацію мікроглії [92,93]. Навпаки, дослідження транскрипції в мікроглії білої (NAWM) і сірої речовини (NAGM) нормального вигляду у MS і здорових добровольців показали деякі цікаві відмінності [94].

По-перше, виявлено, що експресія спостережуваних маркерів мікроглії, таких як P2RY12, подібна в NAGM і NAWM [94]. По-друге, порівняно з NAGM, NAWM мав вищі рівні генів, залучених у шлях NF-κB, який бере участь в імуномодулюючих відповідях при патології MS [94]. На відміну від результатів моделей CPZ MS [90], van der Poel et al. [94] припускають, що наглядові властивості мікроглії можуть залишатися незмінними на початкових стадіях РС, тоді як транскрипційний профіль людської мікроглії є регіоноспецифічним. Хоча докази досліджень на людях забезпечили б цінне трансляційне порівняння, на сьогоднішній день немає звітів про дослідження морфологічних характеристик мікроглії сітківки у пацієнтів з РС.

3.5. Імунологічні маркери

Мікроглія сітківки також несподівано залучена до увеїту, нечастого прояву РС. Експериментальний аутоімунний увеїт (EAU) є широко використовуваною моделлю увеїту, який може бути індукований імунізацією міжфоторецепторного ретиноїд-зв'язуючого білка (IRBP) [95]. Виявлено, що сітківка сітківки мишей, індукованих EAU, була виявлена ​​з P2RY12 позитивною мікроглією, яка зазнала морфологічної активації від розгалуженої до амебоїдної морфології протягом 7 днів після імунізації IRBP, що вказує на раннє залучення мікроглії сітківки до патології EAU [95]. Цікаво, що абляція мікроглії за допомогою антагоніста PLX5622 у імунізованих IRBP пригнічує EAU. Це спостерігалося за зменшенням кількості інфільтрованих запальних клітин, відсутністю фоторецепторних складок і гранульом сітківки порівняно з нелікованими тваринами [95]. Крім того, тривимірні зображення були побудовані із зображень реноваскулярних лейкоцитів, включаючи Т-клітини та мікроглію, мічені CD11b, CD4/CD8, MHCII та P2RY12 [95]. Експресію всіх маркерів можна виявити спільно з лектином, маркером кровоносних судин. Разом ці результати підкреслюють активну роль активації мікроглії в ініціації транспорту лейкоцитів між гемато-ретинальним бар’єром [95]. Чи мав морфологічний зсув пряму кореляцію з патогенезом EAU, не було досліджено.

3.6. Позаклітинні везикули: вплив на розсіяний склероз

Модель ЕАЕ та пацієнти з РС були досліджені паралельно, щоб спостерігати EV, отримані з мікроглії мікровезикул (M-MV) у патології головного мозку РС/ЕАЕ [96]. По-перше, було виявлено, що M-MV є нейрозапальними, про що свідчить посилення запальних маркерів, таких як CD86 (ліганд Т-клітинного рецептора), iNOs та IL1ß, шляхом перенесення везикулярних компонентів із початкової мікроглії осередку до реципієнта [96]. Крім того, миші EAE, яким вводили M-MV у мозолисте тіло, мали багато амебоїдної мікроглії, яку не спостерігали у контрольних мишей EAE (яким вводили фізіологічний розчин, ліпосоми або мезенхімальні стовбурові клітини). Мишей з або без нокауту кислотної сфінгомієлінази (ASKO) індукували ЕАЕ [96]. Миші ASKO-EAE продемонстрували значно знижені M-MV в спинномозковій рідині, CD45lowCD11b+ мікроглії та запальні Т-клітини в спинному мозку, тоді як у жодної миші ASKO-EAE не розвинулася патологія EAE [96]. Було виявлено, що здорові учасники мають M-MV у спинномозковій рідині з підвищеними концентраціями в MS: значно більші в CIS порівняно з RRMS. Ці результати свідчать про те, що M-MV по-різному присутні у пацієнтів з РС та у моделях EAE, що може спричинити активацію мікроглії та зміни морфотипу, тоді як ці відповіді можуть бути знижені шляхом запобігання виділенню M-MV [96]. Це також розкриває потенціал націлювання на M-MV для моніторингу захворювання та його терапевтичних стратегій. Їх роль у сітківці ще належить встановити, хоча якщо буде виявлено, що вони впливають на морфологію мікроглії сітківки, це може мати значні наслідки для використання ока як інструменту моніторингу та ефективності лікування.

3.7. Генетичні фактори: вплив на мікроглію сітківки при розсіяному склерозі

MOG35-55-індукована модель EAE MS була використана для визначення генетичних і морфологічних відмінностей мікроглії сітківки між 8-тижневими мишами C57BL/6 і здоровими контрольними [97]. Фарбування Iba-1 поперечних зрізів сітківки виявило в основному розгалужену мікроглію у здорових контрольних осіб, у той час як була більш округла та амебоїдноподібна мікроглія з вищою експресією iNOS у ранніх мишей EAE (16 днів після MOG35-55 індукція — 16DPI) [97]. Ця експресія iNOS була знижена на 41 DPI, хоча все ще вище, ніж у здорових осіб контролю. Крім того, була підвищена експресія C1q і TNF-альфа в EAE [97]. Це може припустити, що ранні транскрипційні зміни в мікроглії сітківки, відображені морфологічними змінами, можуть бути патологічними ознаками нейропатій зорового нерва.

Крім того, Bell et al. досліджували транскрипційний профіль мікроглії сітківки мишей Cx3cr1CreER: R26-tdTomato C57BL/6, які були індуковані ендотоксин-індукованим увеїтом (EIU) одноразовою інтравітреальною ін’єкцією LPS [98]. Ізольовану мікроглію сітківки аналізували за допомогою проточної цитометрії, флуоресцентно-активованого сортування клітин (FACS), секвенування мРНК і кількісної ПЛР, щоб виявити загалом 1069 диференціально експресованих генів (DEG) [98]. Було виявлено 613 DEG через 4 години після EIU, 537 DEG через 18 годин і жодного через 2 тижні [98]. Спочатку маркери активації, такі як Fas і CD44, були активовані, тоді як гомеостатичні маркери, такі як P2rY12 і Mertk, були знижені в EIU-індукованих зразках, тоді як здорові контрольні особи не показали подібного профілю, наприклад, високих рівнів P2RY12 у всьому [98]. Крім того, конфокальна мікроскопія мікрогліальних клітин tdTomato+ у наївних була розгалуженою, тоді як клітини EIU зазнали морфологічних змін від розгалужених через 4 години до амебоїдних через 18 годин, які повернулися до розгалужених через 2 тижні після ін’єкції [98]. Разом ці результати вказують на те, що увеїт може характеризуватися деякими початковими змінами транскрипції, які можуть бути відображені змінами морфології мікроглії сітківки [98]. Подібні дослідження в клітинах пацієнтів були б корисними для визначення клінічної транслятивності цих знахідок.

4. Інші нейродегенеративні захворювання

4.1. Хвороба Альцгеймера

AD є найпоширенішою причиною деменції. Він характеризується прогресуючою втратою нейронів у результаті накопичення позаклітинних бета-амілоїдних (Aß) бляшок і внутрішньоклітинних нейрофібрилярних клубків, що складаються з гіперфосфорильованих білків тау [99–101]. До того часу, коли почнуть з’являтися перші когнітивні симптоми, приблизно 20 років необоротної нейродегенерації вже відбулося [100]. Хоча точний патогенез досі невідомий, активація мікроглії в мозку та сітківці пов’язана з патологією AD [4,13,21,99–103]. Це підкреслює незадоволену потребу в ранньому виявленні патогенезу AD і те, що характеристика мікроглії може бути потенційною відповіддю на цю дилему.

Дослідження AD головного мозку показали більш активовану мікроглію в корі головного мозку та гіпокампі порівняно з контрольною групою відповідного віку [99,103]. Зокрема, Cao et al. виявили значно більший ступінь активації мікроглії в цих областях мишей, змодельованих за AD, у віці 12 місяців порівняно з іншими віковими групами та порівняно зі здоровими контрольними особами відповідного віку або старшими [99]. Крім того, 4-місячні миші, змодельовані за моделюванням AD у родині 5×, показали, що бляшки Aß були оточені активованою мікроглією в корі [103]. Було також виявлено, що ця активована мікроглія локалізується спільно з агрегатами Aß, і в міру накопичення Aß спостерігалася загибель мікрогліальних клітин [103]. Подібним чином було виявлено, що бляшки Aß оточені мікроглією сітківки з великим клітинним тілом і меншою кількістю та товщими розгалуженнями, що свідчить про те, що спостереження за активованою мікроглією можна побачити на сітківці, змодельованій AD [100–102].

Деякі джерела виявили активовану мікроглію сітківки у 3× трансгенних мишей AD у віці 5 постнатальних тижнів, що свідчить про початкову реакцію мікроглії при патології AD [102]. Це свідчить про те, що деякі реакції мікроглії на AD можуть виникати в сітківці перед мозком. Незважаючи на ці висновки, важливо відзначити неоднозначне визначення активованої мікроглії. Наприклад, у деяких літературних джерелах уся мікроглія, що не знаходиться в стані спокою, називається «активованою мікроглією», а деякі можуть використовувати цей термін як «активація» мікроглії, тоді як у більш пізній літературі може використовуватися термін про унікальний морфологічний опис активованої мікроглії.

Паличкоядерна мікроглія може брати участь у патології AD [4,21]. Наприклад, при дослідженні трьох ділянок мозку розтинів пацієнтів з AD паличкоподібна мікроглія була виявлена ​​лише в тім’яній корі, а не в гіпокампі чи скроневій корі [4]. Крім того, не було виявлено жодних значущих спостережень, пов’язаних із стрижневою мікроглією в гіпокампальній та кортикальній областях мозку пацієнтів із черепно-мозковою травмою [4]. Проте було виявлено, що стрижнева мікроглія значно поширена в тім’яній корі головного мозку, але не в гіпокампі пацієнтів з AD порівняно зі здоровими особами контролю [4]. Паличкоядерну мікроглію також спостерігали в осіб із мутованим C9orf72, тоді як вона була відсутня у відповідних за віком контрольних групах, а крім того, висока щільність паличкоядерної мікроглії в сірій речовині пацієнтів із синдромом Дауна AD корелювала з більш серйозними патологічними ознаками порівняно з тими, хто лише мав нашої ери [21].

Нещодавно Grimaldi et al. досліджували патологію сітківки у посмертних пацієнтів з AD [15]. У цих зразках також були бляшки Aß і фосфорильовані зв’язки тау з ознаками ретинально-нейрональної дегенерації, про що свідчить підвищена експресія каспази 3, маркера нейродегенерації, пов’язаної з AD [15]. Крім того, досліджувані зрізи сітківки AD мали значно вищу щільність iba-1 позитивних мікрогліальних клітин, які також експресували вищі рівні маркера DAM, IL-1ß, порівняно зі здоровими зразками [15]. TREM2 також є DAM-асоційованим маркером, хоча він не був активований у iba-1-позитивній мікроглії AD [15]. Незважаючи на це, сітківка AD виражала вищі рівні мРНК TREM2 порівняно зі здоровими особами контролю [15]. Ця несподівана тенденція в мікроглії сітківки AD може бути пов’язана з історичними доказами посмертних зразків сітківки з відкладеннями Aß, що експресують знижену регуляцію TREM2 [15]. Дослідження, які спостерігають за іншими маркерами DAM сітківки паралельно з морфологічними параметрами, можуть дати корисну інформацію про з’ясування патологій сітківки AD.

4.2. Хвороба Паркінсона

Хвороба Паркінсона (ХП) є другим за поширеністю типом нейродегенеративного захворювання, яке вражає понад 10 мільйонів людей у ​​всьому світі [104,105]. Його патологічна ознака складається з агрегатів тілець Леві (LB), що складаються з альфа-синуклеїну (-syn), які накопичуються всередині тіл і аксонів нейронних клітин [104,105]. Після цього відбувається поступова нейродегенерація дофамінергічних нейронів у областях ЦНС, таких як істотна ніагра (SN) pars compacta [6,106,107]. До того часу, коли починають з’являтися початкові клінічні симптоми, такі як тремор, ригідність, акінезія та постуральна стабільність, 50–80% дофамінергічних нейронів уже втрачено [107,108]. Подібно до AD, дослідження PD виявили багато потенційних механізмів патогенезу, включаючи нейрозапалення в результаті активації мікроглії [6,105,109]. Нещодавні дослідження також показали, що до 80% пацієнтів з ХП можуть відчувати деяку дисфункцію зору принаймні один раз протягом прогресування хвороби [105]. Крім того, деякі дослідження показали, що ці зміни сітківки відбуваються раніше, ніж у мозку [110]. Враховуючи ці фактори, вивчення характеристик мікроглії сітківки може слугувати ідеальною відправною точкою для виявлення попередніх біомаркерів БП.

В одному дослідженні досліджувалися характеристики СН і мікроглії гіпокампа в трьох групах учасників: пацієнти з ХП, відповідні здорові учасники та учасники продромального ХП (p-PD), з аналізом відповідності за віком (віковий діапазон від 56 до 96 років) [111]. ]. Хоча майже не було виявлено -syn і LBs в обох областях мозку здорових контрольних пацієнтів, їх було трохи в зразках пацієнтів із p-PD і значно більше у пацієнтів з PD [111]. Крім того, у здорових осіб контрольної групи було значно більше розгалуженої мікроглії порівняно з групами p-PD та PD, у p-PD було значно більше амебоїдної мікроглії порівняно зі здоровими учасниками, а у пацієнтів із PD також було значно більше, ніж у p-PD [111]. «Примована» або активована мікроглія помітно спостерігалася в p-PD порівняно з будь-якою іншою групою учасників. Це свідчить про те, що активована мікроглія може бути раннім індикатором, тоді як амебоїдна мікроглія пов’язана з патологією ПД.

Подібним чином здорові сітківки були вільні від -syn, тоді як деякі були в 5-місячних сітківках трансгенних мишей (TgM83), змодельованих для PD, і значно більше в OPL 8-місячних зразків сітківки TgM83 [112]. Лише 8-місячна сітківка мишей вказувала на активацію мікроглії через значне підвищення експресії CD68 (маркер активації мікроглії) і візуальне спостереження амебоїдної мікроглії, тоді як цього не спостерігалося в інших експериментальних групах [112]. Це свідчить про те, що може існувати диференційована експресія активованих мікрогліальних маркерів і морфологічних змін на ранніх і проміжних стадіях патології БП. Однак інші дослідження показують, що, незважаючи на накопичення OPL-syn у мишей, змодельованих для -syn-залежних захворювань (Plp- -syn), в основному розгалужена мікроглія була виявлена ​​в цілих зразках сітківки без ознак активації мікроглії для всіх досліджуваних вікових груп [113]. Можливо, це було пов’язано з відмінностями у використовуваних моделях захворювання, досліджуваних вікових групах і методах аналізу.

4.3. Глаукома

Глаукома є однією з основних причин сліпоти в усьому світі, від якої, за оцінками, до 2040 року страждатиме понад 120 мільйонів людей [114]. Він характеризується поступовою втратою RGCs і, як AD і PD, значна нейродегенерація мала б відбутися ще до початку появи клінічних симптомів [114]. Було розроблено численні методи виявлення активності глаукоми, включаючи підвищений внутрішньоочний тиск і збільшення кількості відмираючих клітин сітківки, які вимірюються шляхом виявлення апоптичних клітин сітківки (DARC) [115,116]. Крім того, активація мікроглії також може відігравати певну роль у патогенезі глаукоми.

Активація мікроглії була ідентифікована як одна з перших подій при глаукоматозному пошкодженні нервової системи, яка може відбутися перед смертю RGC [117,118]. Наприклад, коли швейцарських мишей-альбіносів моделювали за допомогою моделі глаукоми з односторонньою очною гіпертензією (OHT), спостерігалася активація мікроглії [108]. Це спостерігалося у вигляді збільшення розміру клітинного тіла та ретракції клітинних відростків уже на 1-день після операції (PS) і збільшення щільності клітин на 3 дні PS. Рамірес та ін. додатково виявили, що мікроглія сітківки була P2RY12+ на 1 день PS [108]. Ця експресія була знижена на 3 і 5 день PS, який потім повернувся до нормального рівня на 15 день PS [108]. Крім того, ступінь нейродегенерації також може корелювати з ранніми мікрогліальними змінами, включаючи мікрогліоз або мікрогліальну активацію, про що свідчить трансгенна Cx3cr1GFP/+ DBA/2J сітківка миші, змодельована для пігментної глаукоми [117]. Крім того, в іншій експериментальній моделі глаукоми лікування міноцикліном або високі дози опромінення зменшувало мікрогліальну активацію, що призводило до меншої смерті РГК [119,120].

Паличкова мікроглія також була пов'язана з кількома хворобливими станами. На моделі прогресуючої дегенерації RGC у щурів було показано, що трансекція зорового нерва (ONT) індукує формування мікроглії стрижня сітківки [23]. Це спостерігалося протягом перших 7 днів, досягаючи піку на 14 день і зникаючи через 2 місяці [23]. Ці періодичні тенденції були цікаво відображені тенденціями смерті RGC, спричиненої ONT. Крім того, було виявлено, що ці стрижневі мікроглії сітківки орієнтуються вздовж аксона та клітинного тіла RGC, що свідчить про їх активну роль у нейродегенерації, пов’язаній з ONT [23].

4.4. Спадкове захворювання очей: пігментний ретиніт

Іншою основною причиною спадкової необоротної сліпоти є пігментний ретиніт (ПЗ). Це вражає приблизно 1 з 4000 людей у ​​світі. Як правило, у пацієнтів може спостерігатися втрата паличкоподібних клітин сітківки, тоді як більш запущені випадки можуть бути спричинені втратою колбочок. Хоча точний механізм RP все ще неясний, є докази ранньої активації мікроглії сітківки, що відбувається спочатку в процесі дегенерації фоторецепторів [121]. Наприклад, Di Pierdominico та ін. спостерігали P23H-1 щурів, модель успадкованої дегенерації фоторецепторів [121]. Скорочення рядів ядер фоторецепторів відбулося між P10-21 із більшим скороченням між P15-21 [121]. Це відбулося одночасно зі змінами морфології мікроглії в амебоїдній мікроглії, що спостерігалося за допомогою гістологічного аналізу поперечного зрізу сітківки, який показав, що iba-1 позитивна мікроглія з коротшими відростками на P15, тоді як загальна щільність мікроглії сітківки була значно більшою в P23H-1 щурів порівняно з контролем між P15-45 [121]. У цьому ж дослідженні досліджували щурів Королівського коледжу хірургів (RCS), ще одну модель успадкованої дегенерації фоторецепторів, щоб виявити подібну тенденцію. Найзначніша дегенерація фоторецепторів сталася між P33-60, тоді як мікроглія сітківки набула амебоїдного вигляду за допомогою P21-33 [121]. Ці мікроглії також мігрували до зовнішніх шарів сітківки між P21-60. Сітківка RCS мала значно вищу щільність мікроглії порівняно з контролем P21-60, тоді як спостерігалося значне зниження між P45-60 [121].

5. Периваскулярна мікроглія

Дослідження мікроглії, яка знаходиться в периваскулярній області (ПМ) або навколо неї, стало популярним напрямком досліджень через зв’язки між імунними реакціями на неврологічні захворювання та судинною мережею ЦНС [122]. Ці асоціації спостерігаються, коли пацієнти з діабетичною ретинопатією мали значно підвищену кількість гіперрозгалужених клітин мікроглії сітківки PM порівняно з нормальними суб’єктами [34]. Крім того, кажуть, що мікроглія PM ретельно відстежує будь-які вхідні сполуки з-за гематоенцефалічного бар’єру через судини та в ЦНС [95]. Наприклад, індуковане ліками зменшення мікроглії PM у мишей з експериментальним AD призвело до серцево-судинного накопичення амілоїдних бляшок [122]. Інші дослідження також виявили, що миші з моделюванням глаукоми (модель очної гіпертензії, індукованої лазером) мали стрижневу мікроглію як у ПМ сітківки, так і поруч з аксонами сітківки [22]. Це вказує на те, що морфотипи мікроглії не є специфічними для периваскулярних областей.

6. Візуалізація мікроглії сітківки

Створення надійного методу зображення мікроглії сітківки як неінвазивним, так і in vivo забезпечить безцінний шлях для відстеження патологій мікроглії сітківки, пов’язаних із захворюваннями. Дійсно існують трансгенні миші, наприклад CX3CR-1GFP, яких спеціально вирощують для посилення експресії зеленого флуоресцентного білка (GFP) у гені хемокінового рецептора 1 (CX3CR-1) [123–125]. ]. Як наслідок, скануючі лазерні офтальмоскопи (SLO) і системи ОКТ можуть бути використані для неінвазивного зображення флуоресцентної мікроглії сітківки з клітинною роздільною здатністю, щоб досліджувати їх форму, просторовий розподіл і щільність у реальному часі [37,124–126]. У кожному з цих досліджень можуть використовуватися відмінні методи з унікальними системами SLO/OCT, включаючи багатоколірний конфокальний SLO для виявлення кількох флуоресцентних маркерів [124], широкопольне автофлуоресцентне зображення [125] і 488 нм флуоресцентне зображення з використанням комерційних пристроїв SLO/OCT [126] . Незважаючи на те, що це демонструє універсальність візуалізації мишей Cx3CR-1GFP, генетичні модифікації часто мають небажані побічні ефекти та наразі не піддаються клінічному застосуванню.

Незважаючи на це, також були повідомлення про спроби in vivo та неінвазивних методів візуалізації на людях [127,128]. Наприклад, Liu et al. розробили систему мультимодальної адаптивної оптики (AO), яка об'єднала системи SLO та OCT [127]. Суперлюмінесцентні діоди також використовувалися для отримання променів зображення від кожного з AOSLO та AOOCT з додаванням дзеркал, розташованих точно так, щоб вони були спрямовані в око, дозволяючи отримати зображення сітківки. Хоча вони змогли отримати зображення мікроглії у внутрішній обмежувальній мембрані (ILM), вони були ідентифіковані шляхом суб’єктивної візуальної інтерпретації, і автори наголошують на необхідності вдосконалення через тривалий процес (1 година до зображення) [127]. Хоча AOOCT можуть створювати зображення високої роздільної здатності та клітинного рівня, це скомпрометовано ~6-кратним зменшенням поля зору порівняно з комерційною машиною [128]. Наприклад, Castanos et al. використовували спектральний домен en face ОКТ-зображення в режимі відбиття (OCT-R) для отримання більших зображень сітківки [128]. При дослідженні ILM у здорових учасників спостерігалися рівномірно розподілені розгалужені макрофагоподібні клітини [128]. У пацієнтів з діабетичною ретинопатією, оклюзією центральної вени сітківки та відкритокутовою глаукомою ці клітини виглядали амебоїдними та неоднорідними [128]. Через ці морфологічні характеристики та характеристики розподілу автори інтерпретують ці клітини як мікроглію або гіалоцити. Хоча це відкриває можливість неінвазивної візуалізації людської сітківки in vivo, автори визнають обмеження своєї технології, включаючи ручну суб’єктивну інтерпретацію клітинної морфології та невизначене розрізнення типів клітин [128].

7. Суперечливі висновки: причини та обмеження

Хоча вищезазначені дослідження мали подібні цілі пошуку денситометричних або морфологічних особливостей мікроглії, деякі з них дали суперечливі результати. Можливо, це було тому, що багато методів аналізу були суб’єктивними, різноманітними та навіть неоднозначними. Ці аспекти можна було б змінити, щоб забезпечити більш послідовні, репрезентативні та менш упереджені результати. Наприклад, коли досліджуються певні ділянки ЦНС, такі як смугасте тіло, SN, гіпокамп або сітківка, аналізуються випадково вибрані «зрізи» або «зрізи» [86,111,129]. Крім того, в деяких дослідженнях проводилися суб’єктивні заходи для розрізнення «розгалужених» і «амебоїдних» клітин, використовуючи також методи ручного підрахунку [99]. Дійсно існують інші методи, які, безперечно, можна використовувати для зменшення впливу цих суб’єктивних і нерепрезентативних методів. Наприклад, більш обширні та ефективні методи візуалізації можуть бути досягнуті шляхом сканування всієї сітківки, а не секторів, і включаючи z-стеки всіх шарів і проекцій максимальної інтенсивності [24]. Таким чином можна комплексно проаналізувати спостереження всієї сітківки та всіх її шарів. Крім того, алгоритми, які автоматизують підрахунок клітин, можна використовувати для кількісної оцінки денситометричних параметрів [24].

У світлі обнадійливих майбутніх досліджень, уникнення суб’єктивної категоризації морфотипів мікроглії вже було успішно виконано за допомогою змін у 15 параметрах, визначених у ході запалення мікроглії, що дозволяє виводити морфометричні аналізи за допомогою автоматизованого програмного забезпечення (Fraclac; ImageJ) [130]. Однак важливо зазначити, що Фернандес-Арджона та ін. вручну відібрали клітини мікроглії для аналізу на основі набору критеріїв, які складалися з повністю видимого тіла клітини та відростків, які не перекривалися з частинами інших суміжних клітин [130]. ]. Таким чином, отримані дані не були повністю репрезентативними або вільними від упередженості, хоча це демонструє принцип використання кількісних даних для визначення різних морфотипів.

У клінічних і доклінічних дослідженнях часто беруть участь лише чоловіки [60,91]. Це може бути зроблено для того, щоб зменшити вплив фізіологічних відмінностей, таких як оваріальний цикл, що вводить в оману результати випробування чи експерименту. Однак відомі статеві диморфізми для структурних і функціональних відмінностей у реакціях мікроглії на старіння та захворювання, включаючи MS [131]. Це може бути пов’язано з Х-хромосомами, які експресують найбільшу кількість генів, пов’язаних з імунною системою, у всьому геномі людини та епігенетичним впливом і впливом середовища [131,132].

Хан та ін. також припускають, що гормональні відмінності можуть впливати на самців, які мають більш активовану мікроглію на стадіях розвитку, піддаючи їх більшому ризику захворювання, тоді як у жінок це відбувається в дорослому віці [131]. Інші дослідження опосередкування підвищеної чутливості до болю показали участь мікроглії у самців мишей, тоді як інші імунні клітини, такі як Т-клітини, необхідні у самок мишей [133,134]. Хоча немає звітів, які б досліджували статеві відмінності в морфологічних характеристиках мікроглії сітківки при РС, аналіз транскриптомних мікрочіпів самців і самок мишей двох вікових груп (3 або 24 місяці) показав, що вікові зміни клітин мікроглії сітківки - специфічна експресія генів є статево диморфними [135]. Планування пробних/експериментальних досліджень на основі однієї статі може обмежити здатність ідентифікувати пов’язані зі статтю патологічні відмінності при РС, захворювання, яке частіше зустрічається у жінок [60]. Натомість використання стратифікованого аналізу в дослідженнях, які включають представників обох статей, допомогло б зрозуміти патологічні відмінності між різними підгрупами пацієнтів у гетерогенній популяції РС. Це також дозволить досліджувати більші групи пацієнтів у більших багатоцентрових дослідницьких колабораціях із, отже, більшим впливом і узагальненням.

Нещодавно також виник інтерес до використання алгоритмів комп’ютерного зору та машинного навчання для автоматизованого розпізнавання та/або категоризації «клітин» або «регіонів інтересу» в даних нейровізуалізації. У біомедичних дослідженнях зазвичай використовуються опорні векторні машини (SVM), які вважаються методами керованого машинного навчання, які можуть класифікувати дані та виконувати регресійний аналіз [136]. Лінійні SVM можуть використовувати вхідні «навчальні» дані для кожної категорії для вилучення ознак, які можуть бути використані для визначення кожної категорії [137]. Потім він використовує вхідні «навчальні» дані для ефективної категоризації кожної точки даних шляхом вивчення зазначених визначальних ознак [137]. Це досягається шляхом автоматичного визначення оптимальної гіперплощини, яка дозволяє відрізнити кожну точку даних в одній категорії від інших. Ці алгоритми машинного навчання вже застосовувалися в дослідженнях для прогнозування деменції у пацієнтів, використовуючи дані МРТ високої роздільної здатності та навіть оцінки психічного стану [136]. Хоча ці дослідження ще не дають алгоритмів зі 100% точністю та точністю, концепція використання доступних автоматизованих алгоритмів є чудовою відправною точкою для вдосконалення обробки та аналізу біомедичних даних [136].

8. Заключні слова

На завершення мікроглія пропонує захоплюючий шлях для дослідження нейродегенеративних розладів, включаючи РС. Також накопичується все більше доказів, які свідчать про деякі ранні зміни мікроглії сітківки у відповідь на захворювання, що ще більше підтверджує ідею використання біомаркерів сітківки як раннього методу виявлення захворювань. Крім того, зростає кількість досліджень, які досліджують мікроглію сітківки та головного мозку щодо їх морфологічних, генетичних та молекулярних характеристик. Однак ключем до нашого розуміння їх ролі є здатність виконувати точний і послідовний кількісний аналіз динамічних змін у структурі, оскільки морфотипи можуть бути тісно пов’язані з функцією мікроглії. Ми заохочуємо розробку стандартизованих експериментальних планів і перевірених алгоритмів аналізу даних, оскільки вони необхідні для всебічного визначення ролі цих важливих клітин у патогенезі та тяжкості захворювання.

Авторські внески:

Написання — планування, SC, LG і MFC; написання—підготовка оригіналу, СК; написання — рецензування та редагування, SC, LG та MFC; візуалізація—SC; нагляд — LG і MFC. Усі автори прочитали та погодилися з опублікованою версією рукопису.

Фінансування:

Це дослідження не отримало зовнішнього фінансування.

Конфлікт інтересів:

Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів. Фундатори не брали участі в написанні рукопису.

Список літератури

1.Au, NPB; Ma, CHE Останні досягнення у вивченні біполярної/паличкоподібної мікроглії та її ролі в нейродегенерації. Фронт. Старіння Neurosci. 2017, 9, 128. [CrossRef]

2. Лі, Ф.; Цзян, Д.; Samuel, MA Мікроглія в сітківці, що розвивається. Neural Dev. 2019, 14, 1–13. [CrossRef]

3. Сільверман С.М.; Вонг, В. Т. Мікроглія в сітківці: роль у розвитку, зрілості та хворобі. Annu. Преподобний Віс. Sci. 2018, 4, 45–77. [CrossRef]

4. Бахштеттер А.Д.; Ігодаро, ET; Хассун, Ю.; Алдейрі, Д.; Neltner, JH; Патель, Е.; Абнер, Е.Л.; Nelson, PT Паличкоподібна морфологія мікроглії пов’язана зі старінням у 2 серіях розтинів людини. нейробіол. Старіння 2017, 52, 98–105. [CrossRef]

5. Холловей, О.Г.; Канті, AJ; Кінг, А.Е.; Ziebell, JM Rod мікроглія та їх роль у неврологічних захворюваннях. Сьомін. Cell Dev. Biol. 2019, 94, 96–103. [CrossRef]

6. Рамірес А.І.; Де Оз, Р.; Salobrar-Garcia, E.; Салазар, Дж. Дж.; Рохас, Б.; Ейджой, Д.; Лопес-Куенка, І.; Рохас, П.; Тривіньо, А.; Ramírez, JM Роль мікроглії в нейродегенерації сітківки: хвороба Альцгеймера, Паркінсона та глаукома. Фронт. Старіння Neurosci. 2017, 9, 214. [CrossRef] [PubMed]

7. Рашид, К.; Ахтар-Шефер, І.; Langmann, T. Мікроглія при дегенерації сітківки. Фронт. Immunol. 2019, 10, 1975. [CrossRef] [PubMed]

8. Лапрел, Л.; Шульце, К.; Бреме, М.Л.; Oertner, TG Роль потенціалу мембрани мікроглії в хемотаксисі. J. Нейрозапалення 2021, 18, 1–10.

9. Карлштеттер, М.; Шольц, Р.; Рутар М.; Вонг, В.Т.; Провіс, Дж.М.; Лангманн, Т. Мікроглія сітківки: просто спостерігач чи мішень для терапії? Прог. Сітківка. Eye Res. 2015, 45, 30–57. [CrossRef] [PubMed]

10. Ван, Дж.; Ван, Дж.; Ван, Дж.; Ян, Б.; Венг, К.; He, Q. Націлювання на мікроглію та макрофаги: потенційна стратегія лікування розсіяного склерозу. Фронт. Pharmacol. 2019, 10, 286. [CrossRef]

11. Уокер, Д.Г.; Лю, Л.-Ф. Імунні фенотипи мікроглії при нейродегенеративних захворюваннях людини: проблеми з виявленням поляризації мікроглії в мозку людини. хвороба Альцгеймера Res. Тер. 2015, 7, 1–9. [CrossRef]

12. Луо К.; Цзянь, К.; Ляо, Ю.; Хуан, К.; Ву, Ю.; Лю, X.; Цзоу, Д.; Wu, Y. Роль мікроглії в розсіяному склерозі. нейропсихіатр. дис. Пригощати. 2017, 13, 1661–1667. [CrossRef]

13. Яо, К.; Зу, Х.-Б. Мікрогліальна поляризація: новий терапевтичний механізм проти хвороби Альцгеймера. Інфламофармакологія 2020, 28, 95–110. [CrossRef] 14. Ransohoff, RM Поляризоване питання: чи існують мікроглії M1 і M2? Нац. Неврологія. 2016, 19, 987–991. [CrossRef]

15. Грімальді, А.; Педіконі, Н.; Оєні, Ф.; Піцареллі, Р.; Розіто, М.; Джубеттіні, М.; Сантіні, Т.; Ліматола, С.; Руокко, Г.; Рагоцціно, Д.; та ін. Нейрозапальні процеси, активація астроцитів А1 та агрегація білків у сітківці пацієнтів із хворобою Альцгеймера — можливі біомаркери для ранньої діагностики. Фронт. Неврологія. 2019, 13, 925. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com