Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Нейровоспаление - это воспаление нервной ткани. Он может быть инициирован в ответ на различные сигналы, включая инфекцию, черепно-мозговую травму , [1] токсические метаболиты или аутоиммунитет. [2] В центральной нервной системе (ЦНС), включая головной и спинной мозг , микроглия является резидентными клетками врожденного иммунитета, которые активируются в ответ на эти сигналы. [2] ЦНС обычно является иммунологически привилегированным участком, поскольку периферические иммунные клетки обычно блокируются гематоэнцефалическим барьером.(BBB), специализированная структура, состоящая из астроцитов и эндотелиальных клеток. [3] Однако циркулирующие периферические иммунные клетки могут превосходить нарушенный ГЭБ и встречаться с нейронами и глиальными клетками, экспрессирующими молекулы главного комплекса гистосовместимости , что способствует сохранению иммунного ответа. [4] Хотя реакция инициируется для защиты центральной нервной системы от инфекционного агента, эффект может быть токсическим и широко распространенным воспалением, а также дальнейшей миграцией лейкоцитов через гематоэнцефалический барьер. [2]

Причины [ править ]

Нейровоспаление считается хроническим, а не острым воспалением центральной нервной системы . [5] Острое воспаление обычно сразу же следует за повреждением центральной нервной системы и характеризуется воспалительными молекулами, активацией эндотелиальных клеток , отложением тромбоцитов и отеком тканей . [6] Хроническое воспаление - это длительная активация глиальных клеток и привлечение других иммунных клеток в мозг. Это хроническое воспаление, которое обычно связано с нейродегенеративными заболеваниями . Общие причины хронического нейровоспаления включают:

Нейроиммунный ответ [ править ]

Смотрите также: Нейроиммунная система

Глиальные клетки [ править ]

Микроглия признана в качестве врожденных иммунных клеток в центральной нервной системе . [2] Микроглия активно изучает окружающую среду и значительно изменяет морфологию своих клеток в ответ на нервное повреждение. [7] Острое воспаление в головном мозге обычно характеризуется быстрой активацией микроглии. [5] В этот период периферический иммунный ответ отсутствует. Однако со временем хроническое воспаление вызывает деградацию тканей и гематоэнцефалического барьера. В это время микроглия генерирует активные формы кислорода и высвобождает сигналы, чтобы задействовать периферические иммунные клетки для воспалительной реакции. [7]

Астроциты - это глиальные клетки, которые являются наиболее многочисленными клетками мозга. Они участвуют в поддержании и поддержке нейронов и составляют важный компонент гематоэнцефалического барьера. После повреждения мозга, такого как черепно-мозговая травма, астроциты могут активироваться в ответ на сигналы, испускаемые поврежденными нейронами или активированной микроглией. [6] [1] После активации астроциты могут выделять различные факторы роста и претерпевать морфологические изменения. Например, после травмы астроциты образуют глиальный рубец, состоящий из протеогликанового матрикса, который препятствует регенерации аксонов . [6] Однако более поздние исследования показали, что глиальный рубец не вреден, а полезен для регенерации аксонов.[8]

Цитокины [ править ]

Цитокины - это класс белков, которые регулируют воспаление , передачу сигналов между клетками и различные клеточные процессы, такие как рост и выживание. [9] Хемокины - это подмножество цитокинов, которые регулируют миграцию клеток , например, привлекают иммунные клетки к месту инфекции или повреждения. [9] Различные типы клеток мозга могут продуцировать цитокины и хемокины, такие как микроглия, астроциты, эндотелиальные клетки и другие глиальные клетки. Физиологически хемокины и цитокины действуют как нейромодуляторы.регулирующие воспаление и развитие. В здоровом мозге клетки секретируют цитокины, чтобы создать локальную воспалительную среду, привлечь микроглию и устранить инфекцию или травму. Однако при нейровоспалении клетки могут иметь длительное высвобождение цитокинов и хемокинов, что может нарушить гематоэнцефалический барьер. [10] Периферические иммунные клетки вызываются к месту повреждения через эти цитокины и теперь могут мигрировать через нарушенный гематоэнцефалический барьер в мозг. Общие цитокины, вырабатываемые в ответ на повреждение головного мозга, включают: интерлейкин-6 (IL-6), который вырабатывается во время астроглиоза , и интерлейкин-1 бета (IL-1β) и фактор некроза опухоли альфа (TNF-α), которые могут индуцировать нейрональнуюцитотоксичность . Хотя провоспалительные цитокины могут вызывать гибель клеток и вторичное повреждение тканей, они необходимы для восстановления поврежденной ткани. [11] Например, TNF-α вызывает нейротоксичность на ранних стадиях нейровоспаления, но способствует росту тканей на более поздних стадиях воспаления.

Периферический иммунный ответ [ править ]

Гематоэнцефалический барьер представляет собой структуру , состоящая из эндотелиальных клеток и астроцитов , что образует барьер между мозгом и циркулирующей кровью. Физиологически это позволяет защитить мозг от потенциально токсичных молекул и клеток крови. Астроциты образуют плотные контакты и поэтому могут строго регулировать то, что может проходить через гематоэнцефалический барьер и попадать в интерстициальное пространство . [6] После травмы и длительного высвобождения воспалительных факторов, таких как хемокины, гематоэнцефалический барьер может быть нарушен, становясь проницаемым для компонентов циркулирующей крови и периферических иммунных клеток. Клетки, участвующие во врожденных и адаптивных иммунных ответах, таких какмакрофаги , Т-клетки и В-клетки могут затем проникнуть в мозг. Это усугубляет воспалительную среду мозга и способствует хроническому нейровоспалению и нейродегенерации.

Черепно-мозговая травма [ править ]

Черепно-мозговая травма (ЧМТ) - это травма головного мозга, вызванная воздействием значительной силы на голову. [6] После ЧМТ существуют как репаративные, так и дегенеративные механизмы, которые приводят к воспалительной среде. В течение нескольких минут после травмы выделяются провоспалительные цитокины. Провоспалительный цитокин Il-1β является одним из таких цитокинов, который усугубляет повреждение тканей, вызванное ЧМТ. ЧМТ может нанести значительный ущерб жизненно важным компонентам мозга, включая гематоэнцефалический барьер . Il-1β вызывает фрагментацию ДНК и апоптоз , и вместе с TNF-α может вызывать повреждение гематоэнцефалического барьера и инфильтрацию лейкоцитов.. (). Повышенная плотность активированных иммунных клеток была обнаружена в мозге человека после сотрясения мозга. [1]

Травма спинного мозга [ править ]

Травму спинного мозга (ТСМ) можно разделить на три отдельные фазы. Первичная или острая фаза происходит от секунд до минут после травмы, вторичная фаза - от нескольких минут до недель после травмы, а хроническая фаза - от месяцев до лет после травмы. [12] Первичная травма спинного мозга вызвана компрессией или перерезкой спинного мозга, что приводит к эксайтотоксичности глутамата, дисбалансу ионов натрия и кальция и повреждению свободными радикалами. [13] Нейродегенерация посредством апоптоза и демиелинизации нейрональных клеток вызывает воспаление в месте повреждения. [12] Это приводит к вторичной травме спинного мозга, симптомы которой включают отек, кавитацию спинномозговой паренхимы, реактивный глиоз и потенциально необратимую потерю функции. [12]

Во время воспалительной реакции, вызванной SCI, несколько провоспалительных цитокинов, включая интерлейкин 1β (IL-1β), индуцибельную синтазу оксида азота ( iNOS ), интерферон-γ (IFN-γ), IL-6 , IL-23 и фактор некроза опухоли. α (TNFα) секретируются, активируя местную микроглию и привлекая различные иммунные клетки, такие как наивные макрофаги, полученные из костного мозга . [14] Эти активированные микроглия и макрофаги играют роль в патогенезе SCI.

После инфильтрации эпицентра места повреждения макрофаги претерпят переключение фенотипа с фенотипа M2 на фенотип M1-подобный. Фенотип M2 связан с противовоспалительными факторами, такими как IL-10 , IL-4 и IL-13, и способствует заживлению ран и восстановлению тканей. Однако M1-подобный фенотип связан с провоспалительными цитокинами и активными формами кислорода, которые способствуют увеличению повреждений и воспалений. [15] Было показано, что такие факторы, как обломки миелина , которые образуются в результате повреждения в месте повреждения, вызывают изменение фенотипа с M2 на M1. [16] Уменьшение популяции макрофагов M2 и увеличение популяции макрофагов M1 связано с хроническим воспалением. [16]Кратковременное воспаление важно для удаления клеточного мусора из места повреждения, но именно это хроническое длительное воспаление приведет к дальнейшей гибели клеток и повреждению, исходящему от места повреждения. [17]

Старение [ править ]

Старение часто связано с когнитивными нарушениями и повышенной склонностью к развитию нейродегенеративных заболеваний , таких как болезнь Альцгеймера . [18] Повышенные маркеры воспаления, по-видимому, ускоряют процесс старения мозга [19] В одном только старом мозге, без каких-либо явных заболеваний, наблюдается хронически повышенный уровень провоспалительных цитокинов и пониженный уровень противовоспалительных цитокинов. Гомеостатический дисбаланс между противовоспалительными и провоспалительными цитокинами при старении является одним из факторов, повышающих риск нейродегенеративного заболевания. Кроме того, увеличивается количество активированной микроглии.в старом мозге, который имеет повышенную экспрессию главного комплекса гистосовместимости II (MHC II), ионизированного адаптера связывания кальция-1 (IBA1), CD86 , антигена макрофагов ED1, CD4 и общего антигена лейкоцитов . [20] Эти активированные микроглии снижают способность нейронов к длительной потенциации (ДП) в гиппокампе и тем самым снижают способность формировать воспоминания. [21]

Роль в нейродегенеративных заболеваниях [ править ]

Болезнь Альцгеймера [ править ]

Болезнь Альцгеймера (БА) исторически характеризовалась двумя основными отличительными признаками: нейрофибриллярными клубками и бета-амилоидными бляшками. [22] Нейрофибриллярные клубки представляют собой нерастворимые агрегаты тау-белков , а бета-амилоидные бляшки - внеклеточные отложения бета-амилоидного белка. Современные представления о патологии БА выходят за рамки этих двух типичных признаков и позволяют предположить, что значительная часть нейродегенерации при болезни Альцгеймера происходит из-за нейровоспаления. [22] [23] Активированная микроглия в изобилии обнаруживается в головном мозге после вскрытия БА. В настоящее время считается, что активированная воспалительными цитокинами микроглия не может фагоцитозировать. бета-амилоид , который может способствовать накоплению бляшек, а не очищению. [24] Кроме того, воспалительный цитокин IL-1β активируется при AD и связан с уменьшением синаптофизина и, как следствие, синаптической потерей. Дополнительным доказательством того, что воспаление связано с прогрессированием болезни при БА, является то, что у лиц, регулярно принимающих нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП), в более позднем возрасте снижается БА. [ необходима цитата ] Повышенные маркеры воспаления показали связь с ускоренным старением мозга, что может объяснить связь с нейродегенерацией в областях мозга, связанных с БА. [19]

Болезнь Паркинсона [ править ]

Ведущая гипотеза прогрессирования болезни Паркинсона включает нейровоспаление в качестве основного компонента. [25] Эта гипотеза гласит , что 1 -й этап болезни Паркинсона начинается в кишечнике , о чем свидетельствует большое число случаев , которые начинаются с запором [ править ] . Воспалительная реакция в кишечнике может играть определенную роль [ править ] в альфа-синуклеина (& alpha; син) и агрегации, неправильного сворачивания характеристика болезни Паркинсона патологии . Если в кишечнике существует баланс между хорошими и плохими бактериями, бактерии могут оставаться в кишечнике. Однако дисбактериозХорошие бактерии и плохие бактерии могут вызвать «дырявую» кишку, вызывая воспалительную реакцию. Этот ответ способствует неправильному сворачиванию и передаче α-Syn через нейроны, поскольку белок продвигается вверх к ЦНС. [ Править ] стволовой уязвима к воспалению, которое объяснило бы стадия 2, в том числе нарушения сна и депрессии . На стадии 3 гипотезы воспаление поражает черную субстанцию , клетки мозга, продуцирующие дофамин, что приводит к характерному двигательному дефициту при болезни Паркинсона. Стадия 4 болезни Паркинсона включает дефицит, вызванный воспалением в ключевых областях мозга, которые регулируют исполнительную функцию и память.. В качестве доказательства, подтверждающего эту гипотезу, пациенты на стадии 3 (двигательный дефицит), которые не испытывают когнитивных нарушений, уже показывают нейровоспаление коры головного мозга . Это говорит о том, что нейровоспаление может быть предшественником дефицита, наблюдаемого при болезни Паркинсона. [25]

Рассеянный склероз [ править ]

Рассеянный склероз - наиболее частое неврологическое заболевание, приводящее к инвалидности среди молодых людей. [26] Он характеризуется демиелинизацией и нейродегенерацией , которые способствуют распространенным симптомам когнитивного дефицита, слабости конечностей и утомляемости. [27] При рассеянном склерозе воспалительные цитокины нарушают гематоэнцефалический барьер и способствуют миграции периферических иммунных клеток в центральную нервную систему . Когда они мигрируют в центральную нервную систему , В-клетки и плазматические клетки вырабатывают антитела противмиелиновая оболочка, которая изолирует нейроны, разрушая миелин и замедляя проводимость в нейронах. Кроме того, Т-клетки могут проникать через гематоэнцефалический барьер, активироваться местными антиген-представляющими клетками и атаковать миелиновую оболочку. Это имеет тот же эффект разрушения миелина и замедления проводимости. Как и при других нейродегенеративных заболеваниях, активированная микроглия производит воспалительные цитокины, которые способствуют распространению воспаления. Было показано, что подавление микроглии снижает тяжесть рассеянного склероза. [25]

Роль как терапевтическая цель [ править ]

Медикаментозная терапия [ править ]

Поскольку нейровоспаление связано с множеством нейродегенеративных заболеваний, возрастает интерес к определению того, сможет ли уменьшение воспаления обратить вспять нейродегенерацию . Ингибирование воспалительных цитокинов , таких как IL-1β , снижает потерю нейронов, наблюдаемую при нейродегенеративных заболеваниях. Современные методы лечения рассеянного склероза включают интерферон-B, глатирамера ацетат и митоксантрон, которые действуют путем снижения или ингибирования активации Т-клеток , но имеют побочный эффект системной иммуносупрессии [28].При болезни Альцгеймера использование нестероидных противовоспалительных препаратов снижает риск развития болезни. Современные методы лечения болезни Альцгеймера включают НПВП и глюкокортикоиды. НПВП действуют, блокируя превращение простагландина H2 в другие простагландины (PG) и тромбоксан (TX). Простогландины и тромбоксан действуют как медиаторы воспаления и увеличивают проницаемость микрососудов.

Упражнение [ править ]

Физические упражнения - многообещающий механизм профилактики и лечения различных заболеваний, характеризующихся нейровоспалением. [20] Аэробные упражнения широко используются для уменьшения воспаления на периферии. Было показано, что упражнения уменьшают пролиферацию микроглии в головном мозге, снижают экспрессию в гиппокампе иммунных генов и снижают экспрессию воспалительных цитокинов, таких как TNF-α .

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Ebert SE, Jensen P, Ozenne B, Armand S, Svarer C, Stenbaek DS et al. Молекулярная визуализация нейровоспаления у пациентов после легкой черепно-мозговой травмы: продольное исследование 123 I-CLINDE SPECT. Eur J Neurol 2019. doi: 10.1111 / ene.13971.
  2. ^ a b c d Гендельман HE (декабрь 2002 г.). «Нейронный иммунитет: друг или враг?». Журнал нейровирологии . 8 (6): 474–9. DOI : 10.1080 / 13550280290168631 . PMID  12476342 .
  3. ↑ Das Sarma J (апрель 2014 г.). «Опосредованное микроглией нейровоспаление является усилителем вирусной невропатологии». Журнал нейровирологии . 20 (2): 122–36. DOI : 10.1007 / s13365-013-0188-4 . PMID 23979705 . 
  4. ^ 't Hart BA, den Dunnen WF (сентябрь 2013 г.). «Комментарий к спецвыпуску: Заболевания ЦНС и иммунная система». Журнал нейроиммунной фармакологии . 8 (4): 757–9. DOI : 10.1007 / s11481-013-9486-0 . PMID 23754135 . 
  5. ^ a b Streit WJ, Mrak RE, Griffin WS (июль 2004 г.). «Микроглия и нейровоспаление: патологическая перспектива» . Журнал нейровоспаления . 1 (1): 14. DOI : 10,1186 / 1742-2094-1-14 . PMC 509427 . PMID 15285801 .  
  6. ^ a b c d e Mayer CL, Huber BR, Peskind E (октябрь 2013 г.). «Черепно-мозговые травмы, нейровоспаление и посттравматические головные боли» . Головная боль . 53 (9): 1523–30. DOI : 10.1111 / head.12173 . PMC 4089888 . PMID 24090534 .  
  7. ^ a b Garden GA (октябрь 2013 г.). «Эпигенетика и модуляция нейровоспаления» . Нейротерапия . 10 (4): 782–8. DOI : 10.1007 / s13311-013-0207-4 . PMC 3805872 . PMID 23963788 .  
  8. Перейти ↑ Anderson MA, Burda JE, Sofroniew MV (апрель 2016 г.). «Образование рубцов астроцитов способствует регенерации аксонов центральной нервной системы» . Природа . 1 (1): 20. DOI : 10.1038 / nature17623 . PMC 5243141 . PMID 27027288 .  
  9. ^ a b Рамеш G, MacLean AG, Филипп MT (июль 2013 г.). «Цитокины и хемокины на перекрестке нейровоспаления, нейродегенерации и невропатической боли» . Медиаторы воспаления . 2013 : 480739. дои : 10,1155 / 2013/480739 . PMC 3753746 . PMID 23997430 .  
  10. ↑ Ren H, Han R, Chen X, Liu X, Wan J, Wang L, Yang X, Wang J (май 2020 г.). «Потенциальные терапевтические цели для воспаления, связанного с внутримозговым кровоизлиянием: обновление». J Cereb Blood Flow Metab . DOI : 10.1177 / 0271678X20923551 . PMID 32423330 . 
  11. ^ Zhu H, Wang Z, Yu J, Yang X, He F, Liu Z, Che F, Chen X, Ren H, Hong M, Wang J (март 2019). «Роль и механизмы цитокинов при вторичном повреждении головного мозга после внутримозгового кровоизлияния». Прог. Neurobiol . 178 : 101610. дои : 10.1016 / j.pneurobio.2019.03.003 . PMID 30923023 . 
  12. ^ a b c Чжоу X, He X, Ren Y (октябрь 2014 г.). «Функция микроглии и макрофагов при вторичном повреждении после травмы спинного мозга» . Исследование нейронной регенерации . 9 (20): 1787–95. DOI : 10.4103 / 1673-5374.143423 . PMC 4239768 . PMID 25422640 .  
  13. Перейти ↑ Garcia E, Aguilar-Cevallos J, Silva-Garcia R, Ibarra A (2016). «Активация цитокинов и факторов роста in vivo и in vitro после травмы спинного мозга» . Медиаторы воспаления . 2016 : 9476020. дои : 10,1155 / 2016/9476020 . PMC 4935915 . PMID 27418745 .  
  14. ^ Cameron MJ, Кельвин DJ (2013). Цитокины, хемокины и их рецепторы . Landes Bioscience.
  15. ^ Мартинес FO, Гордон S (2014-03-03). «Парадигма M1 и M2 активации макрофагов: время для переоценки» . F1000Prime Reports . 6 (13): 13. DOI : 10,12703 / p6-13 . PMC 3944738 . PMID 24669294 .  
  16. ^ a b Ван X, Цао К, Сунь X, Чен Y, Дуань З., Сун Л, Го Л, Бай П, Сун Д, Фан Дж, Хе Х, Янг В, Рен Y (апрель 2015). «Макрофаги при повреждении спинного мозга: фенотипические и функциональные изменения от воздействия миелиновых остатков» . Глия . 63 (4): 635–51. DOI : 10.1002 / glia.22774 . PMC 4331228 . PMID 25452166 .  
  17. ^ Fehlings М., Нгуен DH (май 2010). «Иммуноглобулин G: потенциальное средство для ослабления нейровоспаления после травмы спинного мозга» . Журнал клинической иммунологии . 30 Дополнение 1 (1): S109–12. DOI : 10.1007 / s10875-010-9404-7 . PMC 2883090 . PMID 20437085 .  
  18. Перейти ↑ Gomes da Silva, Sergio (2013). «Вызванный упражнениями противовоспалительный ответ гиппокампа у старых крыс» . Журнал нейровоспаления . 10 : 61. DOI : 10,1186 / 1742-2094-10-61 . PMC 3657539 . PMID 23663962 .  
  19. ^ a b Яновиц Д., Хабес М., Толедо Дж. Б., Ханнеманн А., Френзель С., Терок Дж., Даватцикос С., Хоффманн В., Грабе Х. Дж. (2019). «Воспалительные маркеры и модели визуализации продвинутого старения мозга в общей популяции». Визуализация мозга и поведение . DOI : 10.1007 / s11682-019-00058-у . PMID 30820858 . 
  20. ^ a b Кохман Р.А., Бхаттачарья Т.К., Войчик Э., Родс Дж.С. (сентябрь 2013 г.). «Физические упражнения снижают активацию микроглии, выделенной из гиппокампа и мозга старых мышей» . Журнал нейровоспаления . 10 : 114. DOI : 10,1186 / 1742-2094-10-114 . PMC 3848770 . PMID 24044641 .  
  21. Перейти ↑ Lynch MA (2010). «Возрастные нейровоспалительные изменения негативно влияют на функцию нейронов» . Границы в старении неврологии . 1 : 6. DOI : 10,3389 / neuro.24.006.2009 . PMC 2874409 . PMID 20552057 .  
  22. ^ a b Мерас-Риос MA, Торал-Риос D, Франко-Боканегра D, Виледа-Эрнандес J, Кампос-Пенья V (август 2013 г.). «Воспалительный процесс при болезни Альцгеймера» . Границы интегративной неврологии . 7 : 59. DOI : 10,3389 / fnint.2013.00059 . PMC 3741576 . PMID 23964211 .  
  23. ^ Culibrk Р.А., Хан МС (2020). «Роль хронических воспалительных заболеваний костей и суставов в патогенезе и прогрессировании болезни Альцгеймера» . Границы в старении неврологии . 12 : 583884. дои : 10,3389 / fnagi.2020.583884 . PMC 7750365 . PMID 33364931 .  
  24. Перейти ↑ Frank-Cannon TC, Alto LT, McAlpine FE, Tansey MG (ноябрь 2009 г.). «Разве нейровоспаление раздувает огонь нейродегенеративных заболеваний?» . Молекулярная нейродегенерация . 4 : 47. DOI : 10.1186 / 1750-1326-4-47 . PMC 2784760 . PMID 19917131 .  
  25. ^ a b c Барнум CJ, Tansey MG (август 2012). «Нейровоспаление и немоторные симптомы: темный пассажир болезни Паркинсона?». Текущие отчеты по неврологии и неврологии . 12 (4): 350–8. DOI : 10.1007 / s11910-012-0283-6 . PMID 22580742 . 
  26. ^ «Рассеянный склероз: надежда через исследования» . Национальный институт неврологических расстройств и инсульта . Проверено 22 августа 2016 .
  27. ^ Зиндлер E, F Zipp (декабрь 2010). «Повреждение нейронов при хроническом воспалении ЦНС». Лучшие практики и исследования. Клиническая анестезиология . 24 (4): 551–62. DOI : 10.1016 / j.bpa.2010.11.001 . PMID 21619866 . 
  28. ↑ McPherson RC, Anderton SM (сентябрь 2013 г.). «Адаптивные иммунные ответы при аутоиммунном заболевании ЦНС: механизмы и терапевтические возможности». Журнал нейроиммунной фармакологии . 8 (4): 774–90. DOI : 10.1007 / s11481-013-9453-9 . PMID 23568718 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Магги П., Макри С.М., Гайтан М.И., Лейбович Э., Уолер Д.Е., Найт Х.Л., Эллис М., Ву Т., Сильва А.С., Массачеси Л., Якобсон С., Уэстморленд С., Рейх Д.С. (октябрь 2014 г.). «Формирование воспалительных демиелинизированных образований в белом веществе головного мозга» . Анналы неврологии . 76 (4): 594–608. DOI : 10.1002 / ana.24242 . PMC  4723108 . PMID  25088017 .