백질 손상의 성상교세포 미토콘드리아 2부

성상교세포의 다양한 생리적 기능과 다른 성상교세포 및 다른 유형의 세포와의 광범위한 연결, 성상교세포가 손상 후 반응성을 갖게 되는 경우, 성상교세포와 다른 뇌세포와의 상호작용이 어떻게 변화하는지는 건강과 질병에서 이들 세포의 중요성을 나타냅니다.

성상세포는 뇌의 비뉴런 세포로, 주요 기능에는 지지 제공, 뉴런의 건강과 기능 유지, 물질 교환 참여, 신경 신호 조절 등이 포함됩니다. 최근 연구에서 과학자들은 성상교세포가 기억과도 밀접한 관련이 있다는 사실을 발견했습니다.

연구에 따르면 성상교세포는 신경영양인자라는 물질을 분비할 수 있는데, 이는 뉴런의 성장과 연결을 촉진하여 기억력과 학습 능력을 향상시킬 수 있습니다. 또한 성상교세포는 과도한 신경전달물질을 포함한 뇌의 노폐물을 제거하여 뉴런의 정상적인 작동을 보장하고 기억력을 향상시킬 수 있습니다.

또한 성상교세포는 뇌의 면역 반응과 신경 염증 조절에도 참여하여 뉴런을 손상으로부터 보호하고 뇌 건강과 활력을 유지하며 기억력과 학습 능력을 더욱 향상시킵니다.

요약하자면, 성상교세포는 기억과 밀접한 관련이 있습니다. 뉴런의 성장과 연결을 촉진하고 노폐물을 제거하며 면역 반응과 염증을 조절함으로써 뇌 건강을 보호하고 사람들의 기억력을 향상시킵니다. 그러므로 우리는 성상교세포의 역할에 더 많은 관심을 기울이고, 건강한 생활습관을 유지하고, 긍정적인 태도를 유지하며, 뇌 운동을 신속히 수행하여 성상교세포의 정상적인 작동을 촉진하고, 기억력을 향상시키며, 더 건강하고 활동적이며 건강한 생활을 할 수 있도록 해야 합니다. 그리고 행복한 삶. 기억력 향상이 필요하다는 것을 알 수 있는데, 시스탄체 데저티콜라에는 항산화, 항염증, 항노화 효과가 있어 뇌의 산화 및 염증 반응을 감소시켜 뇌를 보호할 수 있기 때문에 기억력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 신경계의 건강. 또한 Cistanche Deserticola는 신경 세포의 성장과 복구를 촉진하여 신경 네트워크의 연결성과 기능을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 효과는 기억력, 학습 능력, 사고 속도를 향상시키는 데 도움이 될 수 있으며, 인지 기능 장애 및 신경퇴행성 질환의 발병을 예방할 수도 있습니다.

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실제로, 이들의 유전자 발현 및 전사 변화는 집합적으로 "성상교세포 반응성"으로 알려진 공간적 위치, 손상 유형, 질병, 성별 및 연령별 변화를 보여줍니다(그림 2). 성상교세포 반응성은 CNS 손상에 대한 반응으로 분자 발현, 기능, 비대 및 증식의 변화 양상을 합한 것입니다. 반응성 성상교세포는 휴면 성상교세포와 형태학적으로 구별되며 더 크고 길고 갈라진 가지를 특징으로 합니다[74-77].

성상세포 기능의 변화는 기능 상실 또는 기능 획득일 수 있으며, 이는 뇌 조직에 유익하거나 해로울 수 있지만 이러한 변화는 전부 또는 전무 반응은 아닙니다[78, 79]. 증가된 활성 산소 종( ROS) 및 케모카인 생산[80-83]은 손상된 Ca{10}}[84], 글루타메이트[85-87] 및 시냅스 항상성[88-90]과 함께 신경퇴행성 질환에 이르기까지 다양한 임상 결과를 초래합니다. , 간질, 뇌졸중 및 인지 저하 [91].

유익한 성상교세포는 시냅스를 발달적으로 조정하고, 부상 후 시냅스를 복구 및 재배선하고, 미세아교세포가 세포 잔해를 제거하도록 돕고, 글리코겐 저장을 조절하여 기억 형성을 유지하고, 혈당증 동안 신경 생존을 돕는 다양한 요소를 방출합니다[92-95].

더 논쟁의 여지가 있는 성상교세포의 역할은 손상 경계를 제한하고 반그림자 영역을 보호 세포로 보호하는 반흔 형성의 역할에서 나타납니다. 반면에 성상교세포는 장벽을 형성하고 부상 영역 전체에 걸쳐 축삭 재성장을 방지함으로써 해로울 수 있습니다. 음 [99-102].

부상에 대한 성상교세포의 반응은 뇌 기능을 밀접하게 조절하고, 부상 정도를 형성하며, 복구를 촉진하거나 방해하기 때문에 성상교세포를 유지하는 에너지는 성능에 매우 중요합니다. 성상세포는 에너지를 얻기 위해 해당과정에 크게 의존합니다. 그러나 그들은 성상교세포 미토콘드리아 내에서 아데노신 삼인산(ATP)을 생성하기 위해 산화적 인산화 과정에서 뇌 산소의 ~20%를 소비합니다.

미토콘드리아 뉴런이 광범위하게 연구되었지만, 성상세포 미토콘드리아 성상교세포 기능과 부상에 대한 반응의 구체적인 역할은 이제 막 조사되기 시작했습니다. 성상교세포 미토콘드리아의 역할을 이해하는 것이 지연되는 이유 중 하나는 성상교세포 과정이 미토콘드리아를 수용하기에는 너무 작다는 잘못된 인식 때문입니다.

성상세포는 거의 뉴런만큼 많은 미토콘드리아를 보유하고 있으며[104] 최근 연구에서는 미토콘드리아가 말단 성상교세포 과정에서도 발견된다는 생체 내 및 시험관 내 증거가 축적되어 성상교세포 미토콘드리아 기능에 대한 더 많은 관심을 불러일으켰습니다[105-111]. 관심이 증가하는 또 다른 이유는 성상세포 미토콘드리아가 허혈에 반응하여 독특한 역할을 할 수 있음을 보여준 예비 연구에 근거합니다.

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성상교세포는 허혈에 대한 회복력이 있는 것으로 일관되게 나타났으며, 성상교세포 미토콘드리아의 분포와 특정 임무는 산소나 포도당이 없는 환경에 대한 이러한 적응성의 기초가 될 수 있습니다. 이 리뷰에서는 먼저 다양한 위치에 위치한 성상교세포에 필요한 생체에너지학적 다양성을 설명하기 위해 성상교세포의 다양한 구조와 기능을 소개할 것입니다.

둘째, 성상교세포-뉴런 및 성상교세포-대뇌 혈관구조 상호작용과 허혈에 대한 생존을 지원하고 조절하는 역할을 정의하기 위해 성상교세포 미토콘드리아의 세포간 도메인을 설명할 것입니다.

마지막으로, 우리는 성상교세포 미토콘드리아의 이질성과 성상교세포 미토콘드리아의 하위 집단이 어떻게 적응하여 다른 교세포와 상호작용하고 백질의 축삭 기능을 조절할 수 있는지를 문서화한 문헌을 검토할 것입니다. 전반적으로, 이 리뷰에서는 CNS의 급성 및 만성 손상을 완화하기 위한 치료 목표로서 성상교세포 미토콘드리아의 가치를 평가할 것입니다.

성상세포 미토콘드리아 역학

성상교세포의 다양한 구조적, 기능적 측면은 성상교세포 내 미토콘드리아의 위치, 크기, 수에 영향을 미칠 것으로 예상됩니다. 따라서 미토콘드리아는 성상교세포 내에 전략적으로 분산되어 에너지 소비와 Ca{0}} 신호를 감지합니다.

예를 들어, 증가된 시냅스 활동은 미토콘드리아를 더 미세한 가지 영역 말단으로 안내하고[112] 이를 고정시켜 Ca2+파를 형성하고 Ca2+ 변동을 조절하여[105,113] 신경교 전달을 조절합니다[72, 110] . 증거에 따르면 성상교세포 미토콘드리아는 글루타메이트 흡수에 반응하여[108] 주로 Na+/Ca{11}}교환체의 역전을 통해 세포내 Ca{9}}가 증가하기 때문에 글루타메이트 수송체와 시냅스 근처에 고정됩니다[114-116].

글루타메이트 수송체 근처에 미토콘드리아를 도킹하는 것은 글루타메이트 흡수 매개 이온 변화를 완충하면서 증가된 에너지를 충족하기 위해 글루타메이트 대사 및 ATP 생성을 촉진하기 위해 제안되었습니다[117].

예상대로 성상교세포 내 미토콘드리아 분포의 불일치는 신경-성상교세포 동기화 및 대사를 방해하여 신경 활력을 위협합니다[118]. 이제 성상교세포 수가 허혈 후에도 안정적으로 유지된다는 것이 잘 확립되었습니다. 따라서 성상세포-뉴런접합에서 성상세포 미토콘드리아의 분포와 역학의 불일치는 돌이킬 수 없는 손상을 일으키는 것으로 보입니다.

지배적인 생각은 미토콘드리아 막 전위의 붕괴가 성상교세포의 죽음으로 이어진다는 것이었습니다[119]. 그러나 성상교세포는 심각한 미토콘드리아 막탈분극에도 불구하고 허혈에 대한 회복력을 보여줍니다.

예를 들어, 성상교세포는 부분적으로 경쟁적인 미토콘드리아 억제제인 플루오로구연산염(FC)을 적용한 후 2시간 동안 미토콘드리아 막 전위를 유지했습니다[120, 121]. 결국 미토콘드리아 잠재력을 고갈시키는 FC의 장기간 적용 후에도 성상교세포 손상이나 사망은 최소화되었습니다[120]. 마찬가지로, 산소-포도당 박탈(OGD)을 사용한 시험관 내 실험에서는 후속 세포 사멸 없이 성상미토콘드리아 막 전위를 탈분극했습니다[122].

중대뇌동맥 폐쇄(MCAO)를 사용한 생체 내 모델은 허혈 후 성상교세포 에너지 대사가 손상되지만 성상교세포 사망을 초래하지 않거나 경색 영역과 상관관계가 없음을 추가로 확인했습니다[123](발탄 미공개 데이터 그림 2).

반면, 뉴런은 OGD(60분)에 노출되었을 때 엄청난 세포 사멸을 나타내며[124, 125], 뉴런이 FC로 처리된 성상교세포와 함께 배양되면 성상교세포 미토콘드리아 기능 장애로 인해 강화된 양방향 손상이 유발되고 이후 글루타메이트가 역전됩니다. 수송체 및 그에 따른 흥분 독성 [126, 127].

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성상교세포 전자 전달 사슬이 특이적으로 표적화될 때 유사하게 광범위한 신경 세포 사멸이 관찰됩니다[128]. 이는 성상교세포(치료되지 않은 대조 조건)가 뉴런과 공동배양될 때 성상교세포 미토콘드리아가 호기성 대사에서 해당작용으로 이동하여 성상교세포-뉴런 젖산 셔틀을 시작하고 젖산염을 뉴런으로 전달하여 신경 손실을 약화시키기 때문에 뉴런이 회복력을 갖게 된다는 기존 관찰과 대조됩니다[49, 93, 122, 129].

이 지원 시스템은 성상교세포 글리코겐 저장 함량에 의해 제한되며 포도당이 적시에 공급되지 않으면 고갈될 수 있습니다[9, 10, 93, 129]. 함께, 이러한 관찰은 첫째, 삼중 시냅스의 대사 결합이 성상교세포 미토콘드리아의 성능에 크게 의존한다는 것을 나타냅니다. 둘째, 그들은 허혈에 대한 성상세포 탄력성이 부분적으로 미토콘드리아에서 파생된 에너지 공급에 의해 뒷받침된다고 제안합니다.

성상교세포와 미토콘드리아 배양은 삼자 시냅스 및/또는 유전자 변형 및 수용체 발현이 없는 다층 네트워크의 부족으로 인해 서로 다른 기능을 나타낼 수 있기 때문에 일부 시험관 내 연구 결과는 생체 내 조건으로 추정하기가 어렵습니다.

최근 연구에 따르면 미토콘드리아는 성상교세포체에만 국한되지 않고 가장 가는 가지와 말단에도 존재하는데, 전통적으로 이러한 세포 소기관을 수용하기에는 너무 작은 구경이라고 여겨졌습니다(그림 3). 미토콘드리아는 단일 개별 구조로 소멸하기 위해 집합체의 복잡하고 상호 연결된 네트워크를 형성할 수 있습니다 [105, 109, 130, 131].

유도 가능한 리포터와 함께 다양한 미토 형광 마우스(CFP, GFP)를 사용하여 상호 연결된 미토콘드리아 메쉬워크의 이질적인 집단이 특수한 끝-발 구조의 상당 부분을 차지하는 것으로 나타났습니다(그림 1, 3). 길쭉한 미토콘드리아의 촘촘한 그물망은 세포체에서 전형적이지 않지만, 길이가 0.2 ~ 0.6 μm인 더 얇고 짧은 미토콘드리아는 원위 가지와 발 끝을 채웁니다[106-108, 110, 132 ].

미토콘드리아는 대사 요구에 반응하여 역학을 빠르게 변화시키는 능력을 가진 매우 역동적인 소기관이기 때문에 메쉬워크에 들어오고 나가며 세포체와 성상교세포 내 가지 사이의 위치를 변경합니다. 실제로, 핵분열과 융합의 상대적 비율은 미토콘드리아의 모양, 크기 및 분포를 결정합니다.

미토융합-1(MFN-1), 미토융합-2(MFN-2) 및 시신경 위축-1(OPA{{5)과 같은 미토콘드리아 형성 단백질 }}) 융합 중에 미토콘드리아의 외막과 내막을 병합하는 반면 다이나민 반응성 단백질-1(Drp-1)과 핵분열 단백질-1(Fis1)은 핵분열을 중재합니다. 융합과 핵분열은 미토콘드리아 DNA(mtDNA), 지질, 단백질과 같은 미토콘드리아 구성요소의 교환을 가능하게 합니다.

핵분열은 구조적으로 성상교세포의 원위 미세분지와 같이 활동성이 높은 제한된 부위로의 진입을 허용합니다. 표면적 대 부피 비율이 더 높은 작은 미토콘드리아는 더 효율적이며 활동 증가에 대한 반응으로 더 많은 ATP를 생성합니다. 이 개념과 일관되게, 신경 활동은 미토콘드리아 분열을 조절하여 신경 가시와 사상족으로 향할 수 있는 더 작은 미토콘드리아의 형성을 강화합니다.

결과적으로 Drp-1의 고갈은 작은 미토콘드리아 분포 시냅스 말단을 감소시켜 미토콘드리아가 위치와 기능에 적합한 구조를 취하기 위한 핵분열과 융합 사이의 균형의 중요성을 강조합니다.

당연히 이러한 정확한 균형이 교란되면 필요한 부위에 미토콘드리아가 존재하지 않게 되어 병리학적 결과가 초래될 수 있습니다.

또한 Drp-1 활동이 증가하여 광범위한 핵분열이 발생하면 미토콘드리아 막 탈분극, 시토크롬 C 방출 및 자유 라디칼 생산 증가로 인해 미토콘드리아 기능 장애가 발생합니다.

미토콘드리아 트래피킹은 미토콘드리아를 키네신과 디네인에 가역적으로 부착하여 각각 전방 및 역행 운동성을 촉진하는 Miro1/2 및 TRAK에 의해 주로 지원되는 미토콘드리아 역학의 또 다른 측면입니다.

뉴런에서 보고된 것과 유사하게 성상교세포 미토콘드리아의 약 15~30%가 운동성이 있고 나머지는 정체되어 있습니다. 테트로도톡신으로 신경 활동을 차단하면 미토콘드리아 활동이 증가하는 반면, 전기 또는 글루타메이트 적용은 삼자 시냅스의 일부인 글루타메이트 수송체 및 가지가 풍부한 미토콘드리아 운동 성상세포 내 과정을 정지합니다.

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