Diafonía entre neuronas y células gliales en lesión oxidativa y neuroprotección, parte 4
Mar 27, 2024
La respuesta antioxidante diferencial de neuronas y astrocitos resulta de la expresión astrocítica preferencial de Nrf2, un factor de transcripción sensible a redox.
Los astrocitos son las células no nerviosas más comunes en el sistema nervioso central humano. Tienen diferentes funciones, principalmente relacionadas con el suministro de energía a las células nerviosas y el mantenimiento del equilibrio del entorno nervioso. Estas células desempeñan un papel importante en el inicio de muchas enfermedades neurológicas, como la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson y la esclerosis múltiple, así como en la fase de reparación después de un daño nervioso. Sin embargo, otro papel importante que desempeñan los astrocitos es su papel fundamental en el mantenimiento de la memoria.
Los científicos han descubierto que los astrocitos son más influyentes de lo que se pensaba anteriormente y desempeñan funciones importantes en la memoria, el aprendizaje y la neuroplasticidad. Durante el proceso de aprendizaje, la comunicación entre las neuronas se fortalece y los astrocitos liberan un mensajero químico llamado serotonina neuronal, que puede fortalecer la comunicación entre las neuronas, mejorando así la memoria y las capacidades de aprendizaje. Además, los astrocitos también protegen la salud de las neuronas al engullir los desechos y las células muertas producidas a su alrededor, mejorando así la vitalidad y función general del cerebro.
Además de los beneficios para el aprendizaje y la memoria, los astrocitos tienen otros beneficios. Por ejemplo, pueden mantener el cerebro sano, evitando así la aparición de enfermedades como el Parkinson y el Alzheimer. Además, pueden fortalecer la función del sistema inmunológico humano, ayudando así al cuerpo a combatir enfermedades y respuestas inflamatorias de manera más efectiva.
En conclusión, los astrocitos desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la salud del cerebro y la capacidad de la memoria. No sólo eso, estas células mágicas tienen muchos beneficios potenciales que merecen un mayor estudio. Esto demuestra su importancia y, por tanto, mantener sanos y activos los astrocitos del cerebro es crucial para nuestra salud a largo plazo. Se puede ver que necesitamos mejorar la memoria, y Cistanche deserticola puede mejorar significativamente la memoria porque Cistanche deserticola es un material medicinal tradicional chino que tiene muchos efectos únicos, uno de los cuales es mejorar la memoria. La eficacia de Cistanche deserticola proviene de los múltiples ingredientes activos que contiene, incluidos ácido tánico, polisacáridos, glucósidos flavonoides, etc. Estos ingredientes pueden promover la salud del cerebro a través de una variedad de vías.
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Nrf2-ARE es una vía crítica para la regulación del mecanismo de defensa antioxidante porque regula la expresión de enzimas desintoxicantes de fase II y genes antioxidantes [127].
La mayor susceptibilidad de las neuronas a las ROS se debe a la continua desestabilización y degradación del activador transcripcional antioxidante Nrf2, que regula el sistema GSH, el sistema tiorredoxina y la SOD [128,129].
Nrf2 es más estable en los astrocitos; así, eliminan las ROS en el sistema nervioso. La inducción de Nrf2 de glutamato cisteína ligasa (GCL) aumenta la síntesis de GSH en los astrocitos y los precursores de GSH se exportan posteriormente al medio extracelular [130].
Además, Nrf2-indujo la síntesis de GSH en astrocitosis utilizada para reponer GSH neuronal a través del transbordador astrocito-neurona. Las moléculas inducidas por Nrf2-, como las enzimas relacionadas con GSH y las metalotioneínas, se expresan más en los astrocitos que en las neuronas, lo que indica que la activación de Nrf2 en los astrocitos protege a las neuronas del estrés oxidativo [131,132].
La microglía exhibe un fenotipo de vigilancia a través de una diafonía dinámica entre la microglía y las neuronas en el cerebro sano [133]. La microglía M1 promueve la inflamación al producir citocinas proinflamatorias e inducir la actividad de la NO sintasa.
La microglía M2 regula la función inmune y promueve la reparación mediante la secreción de citocinas antiinflamatorias [134,135].
La función de los reguladores redox en la microglía no está clara, pero muchas proteínas antioxidantes están relacionadas con la inflamación a través de la microglía funcional. En la interferencia entre la microglía y las neuronas descrita en la Figura 3, la expresión de proteínas antioxidantes clásicas está controlada por Nrf2 en la microglía [6]. La deficiencia de Nrf2 exacerba el deterioro cognitivo y la microgliosis reactiva tras el tratamiento con LPS in vivo [136].
La hemooxigenasa-1 (HO-1), una enzima antioxidante regulada positivamente por Nrf2, inhibe la activación de NOX2 tras la estimulación con LPS [137]. HO-1, que puede facilitar la atenuación de la señalización de TLR4 mediante la inhibición de NOX, es responsable de la conversión de hemo en biliverdina y monóxido de carbono y funciona como una enzima antioxidante [138]. La sobreexpresión de HO-1 en la microglía redujo la acumulación de hierro neurotóxico en ratones de edad avanzada [139].
La eliminación genética de proteínas microgliales específicas y la interrupción mecanística de la actividad neuronal mediante la manipulación de la microglía mostraron que la microglía modula la actividad neuronal. La fractalquina (FKN) se expresa predominantemente en el SNC y se localiza en las células neuronales.
El receptor FKN (CX3CR1) se expresa exclusivamente en la microglía y las neuronas y es un interesante eje de señalización para la comunicación entre la microglía y las neuronas [69,140]. Una deficiencia de CX3CR1 se relacionó con la alteración de la neurogénesis y la conectividad neuronal [141].
DAP12 es otra proteína específica de la microglia que se produce como resultado de alteraciones en el contenido del receptor de glutamato en la sinapsis a través del BDNF microglial [142]. En la neurotransmisión con manipulación específica de la microglía, los medios condicionados por la microglía mejoraron los potenciales y corrientes postsinápticos excitadores en cultivos de células disociadas [143].
La inhibición de la activación microglial por aminociclina redujo la muerte de las células neuronales y las convulsiones recurrentes espontáneas en el modelo ratlitio-pilocarpina [144].
6. Conclusiones
Las neuronas, que tienen altas demandas de energía, participan en interferencias metabólicas y redox con las células circundantes para el funcionamiento normal del cerebro. Glia juega un papel esencial en las necesidades redox y metabólicas de las neuronas para la neurotransmisión y la supervivencia.
Varios estudios previos han demostrado los aspectos moleculares y celulares de este acoplamiento glial-neuronal y han utilizado terapias antioxidantes para frenar la progresión de la neurodegeneración [139,145-147].
Revisamos los sistemas oxidantes y antioxidantes activados debido a la señalización redox paracrina y el papel crucial de la comunicación entre neuronas y glías contra el estrés oxidativo en el SNC, donde el espacio extracelular y la distancia a las células o estructuras celulares vecinas son extremadamente limitados.
Las células gliales muestran alteraciones morfológicas y moleculares en respuesta a la lesión oxidativa y regulan las actividades neuronales en estas condiciones. Esta comunicación entre neurona y glía desempeña un papel fundamental en las condiciones oxidativas al retrasar la neurodegeneración y la neurogénesis aberrante a través de mecanismos de equilibrio redox.
Contribuciones de autor:
Todos los autores contribuyeron sustancialmente. KHL diseñó y redactó el manuscrito. MC ayudó con la redacción del manuscrito y la preparación de las figuras. BHL supervisó todo el proyecto y preparó el borrador del manuscrito. Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada del manuscrito.
Fondos:
Este trabajo fue apoyado por el Programa de Investigación en Ciencias Básicas a través de la subvención de la Fundación Nacional de Investigación de Corea (NRF) financiada por el gobierno coreano (MSIT) (NRF-2016R1D1A3B2008194,NRF-2020R1A2C3008481).
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