Netthinne- og hjernemikroglia i multippel sklerose og nevrodegenerasjon del 2

3.3. Okulære manifestasjoner av multippel sklerose

Post-mortem- og netthinneavbildningsstudier har avslørt MS-relaterte patologier som synsnerveskade ved demyelinisering og atrofi og GCL, IPL og RNFL-tynning (Figur 2) hvor RGC og mikroglia kan finnes [79,80]. Det er teoretisert at retinal tynning er en nedstrøms effekt av synsnerven og RGC-degenerasjon etter mikroglia-mediert immunrespons [79,81].

I det moderne samfunnet er skade på synsnerven et vanlig og bekymringsfullt problem. Synsnerven er nerven som forbinder øynene med hjernen, og hvis den blir skadet, kan vi møte en rekke vanskeligheter og utfordringer, som tap av syn og hukommelsestap.

Vi bør imidlertid ikke miste motet i møte med utfordringer. Optisk nerveskade påvirket ikke hukommelsen direkte. Hukommelse er en funksjon av hjernen, og synsnerven er bare en kanal for overføring av signaler. Hvis vi aktivt holder hjernen sunn, kan vi opprettholde god hukommelse.

Det er mange måter å fremme hjernens helse på. For eksempel kan vi ved å trene øke blodsirkulasjonen til hjernen, og dermed forbedre hjernens helse. I tillegg kan vi også opprettholde et riktig kosthold og øke sosiale aktiviteter, disse metodene kan effektivt opprettholde den sunne tilstanden til hjernen.

I tillegg, i møte med skade på synsnerven, kan vi også ta noen positive mestringsmetoder. For eksempel kan vi finne passende behandlinger som vil hjelpe oss å gjenopprette synet. Vi kan også utvikle noen nye hobbyer og aktiviteter for å holde hukommelsen og hjernen frisk.

Oppsummert, mens skade på synsnerven kan by på mange utfordringer, bør vi ikke miste troen. Ved aktivt å opprettholde en sunn hjerne kan vi opprettholde en god hukommelse og bedre takle livets utfordringer. Dette viser at vi må forbedre hukommelsen. Cistanche kan forbedre hukommelsen vår, fordi Cistanche også kan regulere balansen av nevrotransmittere, som å øke nivået av acetylkolin og vekstfaktorer, som er svært viktige for hukommelse og læring I tillegg kan kjøtt også forbedre blodstrømmen og fremme oksygentilførsel, som kan sikre at hjernen får tilstrekkelig næring og energi, og dermed forbedre vitaliteten og utholdenheten til hjernen.

Klikk vet måter å forbedre hjernefunksjonen på

Interessant nok er disse kjennetegnene symptomatisk tilstede i mer enn 20 % av pMS og asymptomatisk tilstede i mer enn 68 % av pMS, noe som gjør nesten svimlende 90 % av pMS som anslås å ha slike retinale patologier. De typiske symptomatiske trekkene består av fotopsi, monokulært tap av synsskarphet og fargesyn med milde øyesmerter, mens noen atypiske trekk består av fotofobi, kikkertforlenget synstap og alvorlig eller fravær av smerte [62,67,82]. Disse symptomene kan utvikle seg fra et par timer til dager, og topper seg ved omtrent 2–3 uker fra de første tegnene etterfulgt av bedring [83].

Klinikere har blitt oppfordret til å bruke nevroimaging-teknikker som magnetisk resonansavbildning (MRI) for å bekrefte MS-assosierte diagnoser [63,79]. Slike neuroimaging-metoder kan brukes til å avbilde hele CNS, inkludert den visuelle banen.

For eksempel, en ON-pasient MR viste ventrikulær hjerneforstørrelse og atypisk fortykkelse av synsnerven, noe som tydet på hjerneatrofi og demyelinisering av synsnerven [84]. Optisk koherenstomografi (OCT) og bevegelsespersepsjonsvurderinger, som begge undersøker det visuelle systemet, kan også brukes som tillegg til MR [85]. Flertallet av nevrobildeteknikker kan være komplekse, lav reproduserbarhet, ubehagelige og ekstremt kostbare (f.eks. MR) [63,79,80]. I motsetning til dette tilbyr OCT netthinneavbildning en ikke-invasiv, enklere og rimeligere teknikk for å gi høyoppløselige bilder med detaljert analyse av distinkte netthinnelag [63,79,80,83].

Mens sofistikerte MR-teknikker kan brukes til å identifisere dynamisk betennelse, typisk sett i tidligere stadier av MS, kan standard MR-parametere korreleres med OCT-bevis som indikerer irreversibel nevrodegenerasjon og derfor betydelige reduksjoner i retinaltykkelse [79]. Til tross for manglene ved begge metodene, gir hver enkelt unik informasjon knyttet til forskjellige aspekter ved MS-patogenesen. Dette understreker at både MR og OCT bør brukes sammen for å maksimere vital informasjonsutvinning, muliggjør grundig overvåking av MS-assosierte atypiske patologier og forutsi MS-bane.

3.4. Mikroglia og multippel sklerose

Som andre nevrodegenerative lidelser har endringer i mikroglial aktivering også blitt observert både i modeller av MS og i pMS. Eksperimentell autoimmun encefalomyelitt (EAE) brukes ofte i vitenskapelige undersøkelser for å modellere MS og ON [48]. Selv om alle eksperimentelle modeller av sykdommer ikke er helt representative, har studier vist likheter mellom menneske- og dyreundersøkelser. For eksempel, sammenlignet med friske, EAE-induserte mus ble det funnet å ha mer "avforgrenede" amøbiske mikroglia i synsnerven og ryggmargen [86]. Horstmann et al. funnet i MS-modellerte mus ved injeksjon av MOG35-55 (encefalitogent peptid som induserer EAE) at netthinnemikroglia var signifikant mer tallrike sammenlignet med det til friske mus injisert med PBS [87]. Den samme undersøkelsen fant også at 60 dager etter immunisering hadde de MS-induserte musene ikke-signifikant, men litt mer amøbiske mikroglia, men signifikant mer forgrenede mikroglia sammenlignet med kontrollmusene [87]. En annen undersøkelse brukte også MOG35-55 for å indusere EAE hos mus [88]. '

I løpet av den første uken etter immunisering hadde retinal mikroglia tetthet økt betydelig [88]. I denne undersøkelsen ble det også funnet at amøboid mikroglia var mer rikelig 7 og 28 dager etter MOG35-55-immunisering; Det ble imidlertid ikke utført statistiske analyser. Disse variasjonene av mikrogliale morfotyper indikerer at netthinnemikroglia kan oppføre seg dynamisk, og bli "aktivert" og "deaktivert" gjennom utviklingen av EAE. Dette kan korrelere med endringer i mikroglial aktivering, som kan oppstå under fluktuasjoner av demyelinisering og remyelinisering sett ved MS. I tillegg ble mer sofistikerte netthinnelagspesifikke analyser utført på EAE-induserte og friske mus for å finne lagspesifikke mikrogliale morfotyper [86].

Mens både EAE og friske mus besto av forgrenede mikroglia i IPL og OPL, ble amøbiske mikroglia bare funnet i GCL-laget til EAE-induserte mus [86]. Dette korrelerer interessant nok med GCL- og IPL-tynningskjennetegnene ved MS, selv om det ennå ikke er undersøkt om denne tynningspatologien er direkte knyttet til mikroglial aktivering. Til syvende og sist antyder dette at retinal mikroglia kan reagere og aktiveres på en tidsspesifikk og lagspesifikk måte [32,86].

Lignende implikasjoner kan også sees i studier på mennesker hvor det var et signifikant redusert uttrykk av P2RY12 (homeostatisk mikroglia-markør) og signifikant økt uttrykk av CD68 i både normal-tilsynelatende hvit substans og områder med aktive lesjoner av MS-hjerner sammenlignet med friske hjerner [89 ]. Siden disse markørene har vært assosiert med spesifikke funksjoner og mikroglia-morfotyper, har resultatene fra Zrzavy et al. tyder på at MS-hjerner har færre overvåkende forgrenede mikroglia mens de har mer fagocytisk amøboid [32,36,89].

Myelinfagocytose er et ekstra patologisk trekk ved MS [51]. Når Hendrickx et al. undersøkte de fagocytiske egenskapene til myelin ved hjelp av mikroglia gjennom flowcytometri, mikroglia avledet fra normalt utseende hvit substans av post-mortem hjerner så ut til å oppsluke mer myelin fra MS-donorer sammenlignet med det fra friske donorer [51]. Videre har myelinavfallsbehandling vært korrelert til mikroglia som tar på seg andre "dystrofiske" morfologier [51,90]. Cuprizon (CPZ) er en giftig og systemisk kobberkelator som kan administreres intravenøst ​​og oralt for å modellere MS og demyeliniserende sykdommer [90,91].

Cantoni et al. undersøkte demyelinisering og mikroglia-karakteristikker hos friske eller administrerte CPZ [90]. Histologiske observasjoner avslørte at friske dyr var upåvirket av myelinintegriteten deres, mens de fleste mikroglia virket forgrenede. Motsatt viste CPZ-administrerte dyr hippocampal og corpus callosum (CC) nevrondemyelinisering som ble mer "dypende" tydelig med lengre eksponering for CPZ [90]. Interessant nok var amøboide mikroglia rikelig i opptil 4 uker med CPZ-administrasjon, men da dette økte til 6 eller 12 uker, ble mer forgrenede mikroglia observert [90]. Dette antyder at mikroglial aktivering spiller en mer aktiv rolle i de tidligere stadiene av demyelinisering eller demyeliniserende sykdommer som MS. Dette støttes videre av klinisk bevis som viser at yngre MS-pasienter i tidligere stadier av sykdommen er mer responsive på terapeutiske intervensjoner som Rituximab som kan redusere mikroglial aktivering [92,93]. Omvendt viste transkripsjonelle undersøkelser i mikroglia fra normalt utseende hvit (NAWM) og grå substans (NAGM) av MS og friske frivillige noen interessante forskjeller [94].

For det første ble uttrykket av overvåkende mikroglia-markører som P2RY12 funnet å være likt i NAGM og NAWM [94]. For det andre, sammenlignet med NAGM, hadde NAWM høyere nivåer av gener involvert i NF-KB-banen, som er involvert i de immunmodulerende responsene i MS-patologi [94]. I motsetning til funnene fra CPZ MS-modellene [90], van der Poel et al. [94] tyder på at overvåkingsegenskapene til mikroglia kan forbli upåvirket i de innledende stadiene av MS, mens transkripsjonsprofilen til menneskeavledede mikroglia er regionspesifikk. Selv om bevis fra menneskelige studier ville gi en verdifull translasjonssammenligning, er det til dags dato ingen rapporter som undersøker de morfologiske egenskapene til retinal mikroglia hos pasienter med MS.

3.5. Immunologiske markører

Netthinnemikroglia er også ikke overraskende involvert i uveitt, en sjelden manifestasjon av MS. Eksperimentell autoimmun uveitt (EAU) er en ofte brukt modell av uveitt, som kan induseres ved immunisering av interfotoreseptor retinoid-bindende protein (IRBP) [95]. Helmonterte netthinner av EAU-induserte mus ble funnet med P2RY12 positive mikroglia som gjennomgikk morfologisk aktivering fra forgrenet til amøboid morfologi innen 7 dager etter IRBP-immunisering, noe som indikerer tidlig involvering av retinal mikroglia i EAU-patologi [95]. Interessant nok ble det funnet at ablasjon av mikroglia med antagonisten PLX5622 i IRBP-immunisert undertrykker EAU. Dette ble observert ved en reduksjon i infiltrerende inflammatoriske celler, mangel på fotoreseptorfolder og retinale granulomer sammenlignet med ubehandlede dyr [95]. I tillegg ble tredimensjonale bilder konstruert fra bilder av renovaskulære leukocytter, inkludert T-celler og mikroglia, merket med CD11b, CD4/CD8, MHCII og P2RY12 [95]. Uttrykket av alle markører kunne finnes samlokalisert med lektin, en markør for blodårer. Sammen understreker disse resultatene den aktive rollen til aktivering av mikroglia i å initiere transporten av leukocytter mellom blod-retinalbarrieren [95]. Hvorvidt det morfologiske skiftet hadde en direkte korrelasjon til EAU-patogenesen ble ikke undersøkt.

3.6. Ekstracellulære vesikler: Effekter på multippel sklerose

EAE-modellen og MS-pasienter har blitt undersøkt parallelt for å observere mikroglia-avledede mikrovesikler (M-MV) EVs i MS/EAE hjernepatologi [96]. For det første ble M-MV-er funnet å være nevroinflammatoriske som bevist ved oppregulering av inflammatoriske markører som CD86 (T-cellereseptorligand), iNOs og IL1ß, ved overføring av de vesikulære komponentene fra opprinnelsesmikroglialen celle til mottakeren [96]. I tillegg hadde EAE-mus injisert med M-MV i corpus callosum mange amøbiske mikroglia, som ikke var observerbare i kontroll EAE-mus (injisert med saltvann, liposomer eller mesenkymale stamceller). Mus med og uten sur sfingomyelinase knockout (ASKO) ble indusert med EAE [96]. ASKO-EAE-mus viste signifikant reduserte M-MV i CSF, og CD45lowCD11b+ mikroglia og inflammatoriske T-celler i ryggmargen, mens ingen ASKO-EAE-mus hadde utviklet EAE-patologier [96]. Hos mennesker ble friske deltakere funnet å ha M-MV i CSF med økte konsentrasjoner i MS: signifikant høyere i CIS sammenlignet med RRMS. Disse resultatene antyder at M-MV-er er forskjellig tilstede i MS-pasienter og EAE-modeller, noe som kan forårsake mikroglial aktivering og morfotypeforandringer, mens disse responsene kan reduseres ved å forhindre M-MV-utskillelse [96]. Dette avslører også potensialet ved å målrette M-MV-er for å overvåke sykdom og dens terapeutiske strategier. Deres rolle i netthinnen er fortsatt ikke fastslått, men hvis de viser seg å påvirke retinal mikroglia-morfologi, kan dette ha betydelige implikasjoner for bruk av øyet som et verktøy for overvåking og behandlingseffektivitet.

3.7. Genetiske faktorer: Effekter på netthinnemikroglia ved multippel sklerose

Den MOG35-55-induserte EAE-modellen av MS ble brukt til å identifisere de genetiske og morfologiske forskjellene til netthinnemikroglia mellom 8-ukegamle C57BL/6-mus og friske kontroller [97]. Iba-1-farging av tverrsnitt av netthinnen avslørte for det meste forgrenede mikroglia i friske kontroller, mens det var rundere og amøboidlignende mikroglia med høyere ekspresjon av iNOS i tidlige EAE-mus (16 dager etter MOG35-55 induksjon— 16DPI) [97]. Dette iNOS-uttrykket ble redusert med 41DPI, men fortsatt høyere enn hos friske kontroller. I tillegg var det økt ekspresjon av C1q og TNF-alfa i EAE [97]. Dette kan tyde på at tidlige transkripsjonelle endringer i retinal mikroglia reflektert av morfologiske endringer kan være patologiske trekk ved optiske nevropatier.

I tillegg har Bell et al. undersøkte den retinale mikroglia-transkripsjonsprofilen til Cx3cr1CreER: R26-tdTomato C57BL/6-mus som ble indusert med endotoksinindusert uveitt (EIU) ved en enkelt intravitreal injeksjon av LPS [98]. Isolerte retinale mikroglia ble analysert med flowcytometri, fluorescensaktivert cellesortering (FACS), mRNA-sekvensering og kvantitativ PCR for å oppdage totalt 1069 differensielt uttrykte gener (DEG) [98]. Det ble funnet 613 grader 4 timer etter EIU, 537 grader etter 18 timer, og ingen etter 2 uker [98]. Til å begynne med ble aktiveringsmarkører som Fas og CD44 oppregulert, mens homeostatiske markører som P2rY12 og Mertk ble nedregulert i EIU-induserte prøver mens friske kontroller ikke viste en lignende profil, f.eks. høye P2RY12-nivåer gjennom hele [98]. I tillegg ble konfokal mikroskopi av tdTomato+ mikrogliaceller i naive forgrenede mens EIU-celler gjennomgikk morfologiske endringer fra forgrenet etter 4 timer til amøboid ved 18 timer, som gikk tilbake til forgrenet 2 uker etter injeksjon [98]. Sammen indikerer disse resultatene at uveitt kan være preget av noen innledende transkripsjonelle endringer som kan reflekteres av retinal mikroglia morfologiendringer [98]. Lignende undersøkelser i pasientceller vil være nyttige for å bestemme den kliniske oversettbarheten av disse funnene.

4. Andre nevrodegenerative sykdommer

4.1. Alzheimers sykdom

AD er den vanligste årsaken til demens. Det er preget av det progressive tapet av nevroner som et resultat av oppbygging av ekstracellulære amyloid-beta (Aß) plakk og intracellulære nevrofibrillære floker sammensatt av hyperfosforylerte tau-proteiner [99–101]. Da de første kognitive symptomene begynner å dukke opp, ville omtrent 20 år med irreversibel nevrodegenerasjon allerede ha skjedd [100]. Selv om den nøyaktige patogenesen fortsatt er ukjent, har mikroglial aktivering i hjernen og netthinnen blitt assosiert med AD-patologi [4,13,21,99–103]. Dette fremhever det udekkede behovet for tidligere påvisning av AD-patogenese og at karakterisering av mikroglia kan være et potensielt svar på dette dilemmaet.

Hjerne-AD-undersøkelser har vist mer aktiverte mikroglia i cortex og hippocampus sammenlignet med alderstilpassede kontroller [99,103]. Nærmere bestemt, Cao et al. fant en signifikant større grad av mikroglial aktivering i disse områdene av AD-modellerte mus ved 12 måneders alder sammenlignet med andre aldre og sammenlignet med alderstilpassede eller eldre friske kontroller [99]. I tillegg viste 4-måneder gamle 5× familiære AD-modellerte mus at Aß-plakk var omgitt av aktiverte mikroglia i cortex [103]. Disse aktiverte mikroglia ble også funnet å samlokalisere med Aß-aggregater, og etter hvert som Aß akkumulerte ble mikroglialcelledød observert [103]. Tilsvarende ble Aß-plakk funnet omgitt av netthinnens mikroglia med en stor cellekropp og færre og tykkere forgreninger, noe som tyder på at aktiverte mikroglia-observasjoner kunne sees i den AD-modellerte netthinnen [100–102].

Noen kilder har funnet aktivert retinal mikroglia i 3x transgene AD mus så unge som 5 postnatale uker gamle, noe som tyder på en initial mikroglial respons i AD patologi [102]. Dette antyder at noen mikrogliale responser på AD kan oppstå i netthinnen før hjernen. Til tross for disse funnene er det viktig å merke seg den tvetydige definisjonen av aktivert mikroglia. For eksempel refererer noe litteratur til alle ikke-hvilende mikroglia som "aktiverte mikroglia", og noen kan bruke begrepet om hverandre med "aktivering" av mikroglia, mens nyere litteratur kan bruke begrepet om den unike morfologiske beskrivelsen av den aktiverte mikroglia.

Rod mikroglia kan ha en regionspesifikk involvering i AD-patologi [4,21]. For eksempel, når tre hjerneregioner av AD-pasientobduksjoner ble undersøkt, ble stavmikroglia bare sett i parietal cortex og ikke i hippocampus eller temporal cortex [4]. I tillegg var det ingen signifikante observasjoner knyttet til stavmikroglia i hippocampus og kortikale hjerneregioner hos pasienter som hadde traumatisk hjerneskade [4]. Imidlertid ble stavmikroglia funnet å være betydelig rikelig i parietal cortex, men ikke hippocampus hos AD-pasienter sammenlignet med friske kontroller [4]. Stangmikroglia har også blitt observert hos de med mutert C9orf72 mens de var fraværende i alderstilpassede kontroller, mens i tillegg en høy tetthet av stangmikroglia i den grå substansen til de med Downs syndrom AD korrelerte til mer alvorlige patologiske kjennetegn sammenlignet med de som bare hadde AD [21].

Nylig har Grimaldi et al. undersøkte retinal patologi i post-mortem AD pasient retinaer [15]. Disse prøvene hadde også Aß-plakk og fosforylerte tau-floker, med tegn på retinal-nevronal degenerasjon vist ved økt ekspresjon av caspase 3, en markør for AD-assosiert nevrodegenerasjon [15]. I tillegg hadde AD-netthinneskivene som ble undersøkt en signifikant høyere tetthet av iba-1-positive mikrogliaceller som også uttrykte høyere nivåer av DAM-markør, IL-1ß, sammenlignet med friske prøver [15]. TREM2 er også en DAM-assosiert markør, selv om denne ikke ble oppregulert i den iba-1-positive AD-mikroglia [15]. Til tross for dette uttrykte AD netthinnene høyere nivåer av TREM2 mRNA sammenlignet med friske kontroller [15]. Denne uventede trenden i AD retinal mikroglia kan skyldes historiske bevis på postmortem retinalprøver med Aß-avsetninger som uttrykker nedregulert TREM2 [15]. Undersøkelser som observerer andre retinale DAM-markører parallelt med morfologiske parametere kan gi nyttig innsikt i å belyse AD retinal patologi.

4.2. Parkinsons sykdom

Parkinsons sykdom (PD) er den nest vanligste typen nevrodegenerativ sykdom, og påvirker over 10 millioner mennesker over hele verden [104,105]. Dens patologiske kjennetegn består av Lewy body (LB) aggregater sammensatt av alfa-synuklein (-syn) som samler seg inne i nevroncellelegemene og aksonene [104,105]. Dette etterfølges av den gradvise nevrodegenerasjonen av dopaminerge nevroner i CNS-regioner som den betydelige niagra (SN) pars compacta [6,106,107]. Innen de første kliniske symptomene som skjelving, rigiditet, akinesi og postural stabilitet begynner å vises, har 50–80 % av dopaminerge nevroner allerede gått tapt [107,108]. I likhet med AD, har PD-forskning avslørt mange potensielle mekanismer for patogenese, inkludert nevroinflammasjon som et resultat av mikroglial aktivering [6,105,109]. Nyere studier har også avslørt at opptil 80 % av PD-pasienter kan oppleve noen visuell dysfunksjon minst én gang gjennom sykdomsprogresjonen [105]. I tillegg har noen studier rapportert at disse netthinneforandringene skjer før hjernens [110]. Tatt i betraktning disse faktorene, kan å utforske netthinnens mikroglia-karakteristika tjene som et ideelt utgangspunkt for å identifisere tidligere biomarkører for PD.

En studie undersøkte egenskapene til SN og hippocampus mikroglia i tre deltakergrupper: PD-pasienter, matchende friske deltakere og prodromal PD (p-PD) deltakere, med aldersmatchede analyser utført (aldersspenn fra 56 til 96 år) [111 ]. Mens det nesten ikke ble funnet -syn og LBs i begge hjerneregionene til friske kontroller, var det noen i p-PD-pasientprøvene og betydelig flere i PD [111]. I tillegg hadde friske kontroller signifikant mer forgrenede mikroglia sammenlignet med p-PD- og PD-grupper, p-PD hadde signifikant flere amøbiske mikroglia sammenlignet med friske deltakere, og PD-pasienter hadde også signifikant mer enn p-PD [111]. "Primede" eller aktiverte mikroglia ble fremtredende sett i p-PD sammenlignet med en hvilken som helst annen deltakergruppe. Dette antyder at aktivert mikroglia kan være en tidlig indikator mens amøboide mikroglia er assosiert med PD-patologi.

På samme måte var sunne netthinner fri for -syn, mens det var noen i 5-måned gamle netthinner fra transgene mus (TgM83) modellert for PD og betydelig flere i OPL av 8-måned gamle TgM83 netthinneprøver [112]. Bare 8-måneder gamle musenetthinner indikerte mikroglial aktivering på grunn av signifikant økning i CD68-ekspresjon (mikroglial aktiveringsmarkør) og visuell observasjon av amøboide mikroglia, mens dette ikke ble sett i andre eksperimentelle grupper [112]. Dette antyder at det kan være et differensielt uttrykk for aktiverte mikrogliale markører og morfologiske endringer gjennom de tidlige til mellomstadier av PD-patologi. Andre studier viser imidlertid at selv om det var OPL -syn akkumulering i mus modellert for -syn-avhengige sykdommer (Plp- -syn), var det for det meste forgrenede mikroglia funnet i helmonterte netthinneprøver uten tegn til mikroglial aktivering for alle undersøkte aldersgrupper [113]. Dette kan ha vært på grunn av forskjeller i sykdomsmodeller som er brukt, aldersgrupper undersøkt og analysemetoder.

4.3. Grønn stær

Grønn stær er en av hovedårsakene til blindhet over hele verden, som anslås å påvirke mer enn 120 millioner mennesker innen 2040 [114]. Det er preget av gradvis tap av RGC-er, og i likhet med AD og PD, ville betydelig nevrodegenerasjon allerede ha oppstått før kliniske symptomer begynner å dukke opp [114]. Det er utviklet en rekke metoder for å påvise aktiviteten til glaukom, inkludert forhøyet intraokulært trykk og et økt antall døende retinale celler, som måles ved å påvise apoptotiske retinale celler (DARC) [115,116]. I tillegg kan mikroglial aktivering også spille en rolle i glaukompatogenesen.

Microglia-aktivering har blitt identifisert som en av de første hendelsene i glaukomatøs nevrale skade, som kan oppstå før RGC-død [117,118]. For eksempel, når sveitsiske albinomus ble modellert med den unilaterale okulær hypertensjon (OHT) modellen for glaukom, var det mikroglial aktivering [108]. Dette ble sett i form av økt cellekroppsstørrelse og tilbaketrekking av celleprosesser så tidlig som 1-dag etter kirurgi (PS) og økt celletetthet med 3 dager PS. Ramírez et al. fant i tillegg at retinal mikroglia var P2RY12+ ved 1 dag PS [108]. Dette uttrykket ble redusert ved 3 og 5 dager PS, som deretter returnerte til normale nivåer med 15 dager PS [108]. Videre kan omfanget av nevrodegenerasjon også være korrelert med tidlige mikrogliale endringer, inkludert mikrogliose eller mikroglial aktivering, som vist i transgene Cx3cr1GFP/+ DBA/2J musenetthinner modellert for pigmentær glaukom [117]. I tillegg, i en annen eksperimentell glaukommodell, reduserte behandling med minocyklin eller med en høy dose bestråling mikroglialaktivering, noe som resulterte i lavere RGC-død [119,120].

Rod microglia har også vært assosiert med flere sykdomstilstander. I en modell for progressiv RGC-degenerasjon hos rotter, har det blitt vist at synsnervetranseksjon (ONT) induserte retinal stang-mikrogliadannelse [23]. Dette var observerbart i løpet av de første 7 dagene, toppet ved 14 dager og forsvant etter 2 måneder [23]. Disse periodiske trendene ble interessant reflektert av trendene med ONT-indusert RGC-død. I tillegg ble disse netthinnestangmikrogliaene funnet å orientere seg langs aksonet og cellekroppen til RGC-er, noe som tyder på deres aktive rolle i ONT-assosiert nevrodegenerasjon [23].

4.4. Arvelig øyesykdom: Retinitis Pigmentosa

En annen viktig årsak til arvelig irreversibel blindhet er retinitis pigmentosa (RP). Det påvirker omtrent 1 av 4000 mennesker i verden. Vanligvis kan pasienter gjennomgå tap av retinale stavceller, mens mer avanserte tilfeller kan være forårsaket av tap av kjegleceller. Selv om den nøyaktige mekanismen til RP fortsatt er uklar, er det bevis på tidlig netthinneaktivering av mikroglia som innledningsvis forekommer i prosessen med fotoreseptordegenerasjon [121]. For eksempel Di Pierdominico et al. observerte P23H-1-rotter, en modell av arvelig fotoreseptordegenerasjon [121]. En reduksjon i rader med fotoreseptorkjerner skjedde mellom P10-21 med en større reduksjon mellom P15-21 [121]. Dette skjedde samtidig med mikrogliale morfologiendringer til amøbiske mikroglia, observert gjennom retinaltverrsnittshistologianalyser som viser at iba-1 positive mikroglia med kortere prosesser av P15, mens den totale retinale mikroglia-tettheten var betydelig større i P23H-1 rotter sammenlignet med kontroller mellom P15-45 [121]. Den samme studien undersøkte Royal College of Surgeons (RCS) rotter, en annen modell for arvelig fotoreseptordegenerasjon, for å finne en lignende trend. Den mest signifikante fotoreseptordegenerasjonen skjedde mellom P33-60 mens netthinnemikroglia fikk amøboid-utseendet til P21-33 [121]. Disse mikrogliaene migrerte også til de ytre retinallagene mellom P21-60. RCS-netthinnen hadde en signifikant høyere tetthet av mikroglia sammenlignet med kontrollene P21-60, mens det var en signifikant nedgang mellom P45-60 [121].

5. Perivaskulær mikroglia

Å undersøke mikroglia som ligger i eller rundt den perivaskulære regionen (PM) har blitt et populært forskningsfelt på grunn av assosiasjonene som har blitt gjort mellom immunresponser på nevrologiske tilstander og CNS vaskulære nettverk [122]. Disse assosiasjonene sees der pasienter med diabetisk retinopati hadde et signifikant forhøyet antall hyperforgrenede retinale PM-mikrogliaceller sammenlignet med normale forsøkspersoner [34]. I tillegg sies det at PM-mikroglia sporer alle innkommende forbindelser fra utenfor blod-hjerne-barrieren gjennom karene og inn i CNS [95]. For eksempel resulterte medikamentindusert uttømming av PM-mikroglia hos mus med eksperimentell AD i kardiovaskulær akkumulering av amyloidplakk [122]. Andre undersøkelser fant også at glaukom-modellerte mus (okulær hypertensjonsmodell indusert av laser) presenterte stavmikroglia både i retinal PM og ved siden av retinalaksonene [22]. Dette indikerer at mikroglia-morfotyper ikke er spesifikke for perivaskulære regioner.

6. Imaging Retinal Microglia

Etableringen av en robust metode for å avbilde netthinnemikroglia både ikke-invasivt og in vivo ville gi en uvurderlig mulighet for å spore sykdomsassosierte retinale mikrogliapatologier. Det er faktisk transgene, f.eks. CX3CR-1GFP-mus, som er spesielt avlet for å ha forbedret ekspresjon av det grønne fluorescerende proteinet (GFP) i kjemokinreseptor 1 (CX3CR-1)-genet [123–125 ]. Som et resultat kan skannelaseroftalmoskoper (SLO-er) og OCT-systemer brukes til å ikke-invasivt avbilde de fluorescerende netthinnemikrogliaene med en cellulær oppløsning, for å undersøke deres form, romlige fordeling og tetthet i sanntid [37,124–126]. Hver av disse studiene kan bruke særegne metoder med unike SLO/OCT-systemer inkludert flerfarge konfokal SLO for å oppdage flere fluorescerende markører [124], widefield autofluorescensavbildning [125] og 488 nm fluorescensavbildning ved bruk av kommersielle SLO/OCT-enheter [126] . Selv om dette avslører allsidigheten til Cx3CR-1GFP-musene, har genetiske modifikasjoner ofte uønskede bivirkninger og er foreløpig ikke klinisk oversettelige.

Til tross for dette har det også vært rapporter om forsøk på in vivo og ikke-invasive avbildningsmetoder hos mennesker [127,128]. For eksempel, Liu et al. utviklet et multimodalt adaptiv optikk (AO) system som kombinerte SLO- og OCT-systemer [127]. Superluminescerende dioder ble også brukt til å produsere bildestrålene fra hver av AOSLO og AOOCT med tillegg av speil plassert nøyaktig for at den skulle rettes inn i øyet, slik at netthinnen kan avbildes. Selv om de var i stand til å avbilde mikroglia i den indre begrensende membranen (ILM), ble disse identifisert ved subjektiv visuell tolkning, og forfatterne understreker behovet for forbedring på grunn av den lange prosessen (1 time til bildet) [127]. Selv om AOOCT-er kan produsere høyoppløselige og cellulære nivåer av bildebehandling, kompromitteres dette av en ~6-fold reduksjon i synsfeltet sammenlignet med en kommersiell maskin [128]. For eksempel, Castanos et al. brukte spektral-domene en-face OCT-avbildning i reflektansmodus (OCT-R) for å få større bilder av netthinnen [128]. Ved undersøkelse av ILM hos friske deltakere, var jevnt fordelte forgrenede makrofaglignende celler observerbare [128]. Hos pasienter med diabetisk retinopati, sentral retinal veneokklusjon og åpenvinklet glaukom, virket disse cellene amøboid og var ikke ensartede [128]. Gjennom disse morfologiske og distribusjonelle egenskapene tolker forfatterne disse cellene som mikroglia eller hyalocytter. Selv om dette avslører muligheten for ikke-invasiv in vivo-avbildning av den menneskelige netthinnen, anerkjenner forfatterne begrensninger for teknologien deres, inkludert manuelle subjektive tolkninger av cellemorfologi og den ubestemte celletypeskillet [128].

7. Motstridende funn: Årsaker og begrensninger

Selv om de nevnte studiene hadde lignende mål om å finne densitometriske eller morfologiske trekk ved mikroglia, var det noen som ga motstridende resultater. Dette kan ha vært fordi mange av analysemetodene som ble brukt var subjektive, varierte og til og med tvetydige. Disse aspektene kunne ha blitt endret for å gi mer konsistente, representative og mindre partiske resultater. For eksempel, når spesifikke regioner av CNS, slik som striatum, SN, hippocampus eller retina, har blitt undersøkt, analyseres tilfeldig valgte "seksjoner" eller "skiver" [86,111,129]. I tillegg tok noen undersøkelser subjektive tiltak for å skille "forgrenede" og "amoeboide" celler, mens de også brukte manuelle tellemetoder [99]. Det er faktisk andre metoder som absolutt kan brukes for å redusere virkningen av disse subjektive og ikke-representative teknikkene. For eksempel kan mer omfattende og effektive avbildningsmetoder oppnås ved å skanne hele netthinnen i stedet for sektorer og inkludere z-stabler av alle lagene og maksimal intensitetsprojeksjoner [24]. På denne måten kan observasjoner av hele netthinnen og alle dens lag analyseres omfattende. Videre kan algoritmer som automatiserer celletelling brukes til å kvantifisere densitometriske parametere [24].

I lys av oppmuntrende fremtidige undersøkelser, har unngåelse av subjektiv kategorisering av mikroglia-morfotyper allerede blitt utført med suksess ved å bruke endringer i 15 parametere definert gjennom forløpet av mikroglial betennelse, noe som muliggjør morfometriske analyser utført av automatisert programvare (Fraclac; ImageJ) [130]. Det er imidlertid viktig å merke seg at Fernández-Arjona et al., manuelt valgte mikrogliacellene som skulle analyseres basert på et sett med kriterier som besto av en fullt synlig cellekropp og prosesser som ikke overlapper med deler av andre tilstøtende celler [130 ]. Derfor var de resulterende dataene ikke helt representative eller fri for skjevhet, selv om dette demonstrerer prinsippet om å bruke kvantitative data for å bestemme de forskjellige morfotypene.

Kliniske og prekliniske studier har ofte kun mannlige forsøkspersoner [60,91]. Dette kan være for å redusere effekten av fysiologiske forskjeller som eggstokksyklusen, og forvirre resultatene av forsøket eller eksperimentet. Imidlertid er det kjente seksuelle dimorfismer for de strukturelle og funksjonelle forskjellene i mikrogliale responser på aldring og sykdom, inkludert MS [131]. Dette kan skyldes X-kromosomer som uttrykker det største antallet immunrelaterte gener i hele det menneskelige genomet og epigenetiske og miljømessige påvirkninger [131,132].

Han et al. tyder også på at hormonelle forskjeller kan påvirke menn som har mer aktivert mikroglia i utviklingsstadier, noe som gir dem høyere risiko for sykdom, mens for kvinner skjer dette i voksen alder [131]. Andre undersøkelser på å formidle overfølsomhet for smerte har vist involvering av mikroglia hos hannmus, mens andre immunceller som T-celler er nødvendige hos hunnmus [133,134]. Selv om det ikke er noen rapporter som undersøker de seksuelle forskjellene i de morfologiske egenskapene til netthinnemikroglia ved MS, har transkriptommikroarray-analyser av hann- og hunnmus i to aldersgrupper (3 eller 24 måneder) vist at aldersassosierte endringer i retinale mikrogliaceller spesifikke genuttrykk er seksuelt dimorfe [135]. Utforming av forsøk/eksperimentelle studier basert på ett kjønn kan begrense muligheten til å identifisere kjønnsassosierte patologiske forskjeller i MS, en sykdom som er mer vanlig hos kvinner [60]. Å bruke stratifiserte analyser i undersøkelser som inkluderer begge kjønn i stedet vil være til nytte for å forstå patologiske forskjeller mellom ulike undergrupper av pasienter i den heterogene MS-populasjonen. Dette vil også gjøre det mulig å undersøke større pasientgruppestørrelser i større multisenter forskningssamarbeid med følgelig større effekt og generaliserbarhet.

Det har også vært en nylig interesse for bruk av datasyn og maskinlæringsalgoritmer for å muliggjøre automatisert gjenkjenning og/eller kategorisering av "celler" eller "interesseområder" i nevrobildedata. Vanligvis brukt i biomedisinsk forskning er støttevektormaskiner (SVM), sett på som overvåket maskinlæringsteknikker som kan kategorisere data og utføre regresjonsanalyser [136]. Lineære SVM-er kan bruke "trenings"-dataene for hver kategori for å trekke ut funksjoner som kan brukes til å definere hver kategori [137]. Deretter bruker den "trenings"-dataene for å effektivt kategorisere hvert datapunkt ved å undersøke nevnte definerende funksjoner [137]. Dette oppnås ved automatisk å identifisere det optimale hyperplanet som gjør at hvert datapunkt kan skilles i en kategori fra de andre. Disse maskinlæringsalgoritmene har allerede blitt implementert i forskning i forsøk på å forutsi demens hos pasienter ved å bruke data fra høyoppløselige MR-er og til og med vurderingsscore for mental tilstand [136]. Selv om disse studiene ennå ikke produserer algoritmer som har 100 % nøyaktighet og presisjon, presenterer konseptet med å bruke delbare automatiserte algoritmer som et utmerket utgangspunkt for å forbedre biomedisinsk databehandling og analyse [136].

8. Avsluttende merknader

Avslutningsvis tilbyr microglia en spennende vei for forskning på nevrodegenerative lidelser, inkludert MS. Det er også økende bevis for å vise noen tidlige retinale mikrogliale endringer som respons på sykdommer, noe som ytterligere støtter ideen om å bruke retinale biomarkører som en tidligere metode for sykdomsdeteksjon. I tillegg er det et økende antall studier som undersøker netthinne- og hjernemikroglia angående deres morfologiske, genetiske og molekylære egenskaper. Nøkkelen til vår forståelse av deres rolle er imidlertid evnen til å utføre nøyaktige og konsistente kvantitative analyser av de dynamiske endringene i strukturen, da morfotyper kan være nært knyttet til mikroglia-funksjonen. Vi vil oppmuntre til utvikling av standardiserte eksperimentelle design og validerte dataanalysealgoritmer, da disse er nødvendige for å avgrense rollen disse viktige cellene har i sykdomspatogenese og alvorlighetsgrad.

Forfatterbidrag:

Skriving – planlegging, SC, LG og MFC; skriving—original utkast forberedelse, SC; skriving – gjennomgang og redigering, SC, LG og MFC; visualisering—SC; tilsyn – LG og MFC Alle forfattere har lest og godtatt den publiserte versjonen av manuskriptet.

Finansiering:

Denne forskningen mottok ingen ekstern finansiering.

Interessekonflikter:

Forfatterne erklærer ingen interessekonflikt. Finansierne hadde ingen rolle i skrivingen av manuskriptet.

Referanser

1.Au, NPB; Ma, CHE Nylige fremskritt i studiet av bipolar/stavformet mikroglia og deres roller i nevrodegenerasjon. Front. Aldrende Neurosci. 2017, 9, 128. [CrossRef]

2. Li, F.; Jiang, D.; Samuel, MA Microglia i den utviklende netthinnen. Neural Dev. 2019, 14, 1–13. [CrossRef]

3. Silverman, SM; Wong, WT Mikroglia i netthinnen: Roller i utvikling, modenhet og sykdom. 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 Stavformet mikroglia-morfologi er assosiert med aldring i to obduksjonsserier av mennesker. Neurobiol. Aldring 2017, 52, 98–105. [CrossRef]

5. Holloway, OG; Canty, AJ; King, AE; Ziebell, JM Rod mikroglia og deres rolle i nevrologiske sykdommer. Semin. Cell Dev. Biol. 2019, 94, 96–103. [CrossRef]

6. Ramirez, AI; De Hoz, R.; Salobrar-Garcia, E.; Salazar, JJ; Rojas, B.; Ajoy, D.; López-Cuenca, I.; Rojas, P.; Triviño, A.; Ramírez, JM Rollen til mikroglia i retinal nevrodegenerasjon: Alzheimers sykdom, Parkinson og glaukom. Front. Aldrende Neurosci. 2017, 9, 214. [CrossRef] [PubMed]

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

8. Laprell, L.; Schulze, C.; Brehme, ML; Oertner, TG Rollen til mikroglia-membranpotensial i kjemotaksi. J. Neuroinflammation 2021, 18, 1–10.

9. Karlstetter, M.; Scholz, R.; Rutar, M.; Wong, WT; Provis, JM; Langmann, T. Netthinnemikroglia: Bare tilskuer eller mål for terapi? Prog. Retin. Eye Res. 2015, 45, 30–57. [CrossRef] [PubMed]

10. Wang, J.; Wang, J.; Wang, J.; Yang, B.; Weng, Q.; He, Q. Targeting Microglia and Macrophages: En potensiell behandlingsstrategi for multippel sklerose. Front. Pharmacol. 2019, 10, 286. [CrossRef]

11. Walker, DG; Lue, L.-F. Immunfenotyper av mikroglia i human nevrodegenerativ sykdom: Utfordringer for å oppdage mikroglial polarisering i menneskelige hjerner. Alzheimers Res. Ther. 2015, 7, 1–9. [CrossRef]

12. Luo, C.; Jian, C.; Liao, Y.; Huang, Q.; Wu, Y.; Liu, X.; Zou, D.; Wu, Y. Rollen til mikroglia i multippel sklerose. Nevropsykiatri. Dis. Behandle. 2017, 13, 1661–1667. [CrossRef]

13. Yao, K.; Zu, H.-B. Mikroglial polarisering: Ny terapeutisk mekanisme mot Alzheimers sykdom. Inflammofarmakologi 2020, 28, 95–110. [CrossRef] 14. Ransohoff, RM Et polariserende spørsmål: Finnes M1 og M2 mikroglia? 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. Nevroinflammatoriske prosesser, A1 astrocyttaktivering og proteinaggregering i netthinnen hos pasienter med Alzheimers sykdom, mulige biomarkører for tidlig diagnose. Front. Neurosci. 2019, 13, 925. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com