Mitokondria Astrosit dalam Cedera Materi Putih Bagian 1

Abstrak

Tinjauan ini merangkum beragam struktur dan fungsi astrosit untuk menggambarkan keserbagunaan bioenergi yang dibutuhkan astrosit yang terletak di lokasi berbeda. Domain antar sel mitokondria astrosit menentukan perannya dalam mendukung dan mengatur penggabungan astrosit-neuron dan kelangsungan hidup melawan iskemia.

Hubungan antara penggabungan saraf dan memori selalu menarik banyak perhatian. Kopling neuron mengacu pada koneksi dan interaksi antar neuron melalui sinapsis, sedangkan memori adalah kemampuan otak manusia untuk menyimpan dan mengingat informasi tentang peristiwa atau aktivitas tertentu setelah mengalaminya.

Dampak kopling saraf pada memori terutama tercermin dalam aspek-aspek berikut:

Pertama, penggabungan saraf dapat memfasilitasi penyimpanan memori. Selama proses pembelajaran atau pengalaman yang berbeda, setelah koneksi antar neuron terjadi, koneksi ini akan diperkuat, mendorong transmisi dan penyimpanan informasi antar neuron. Oleh karena itu, ketika kita perlu mengingat suatu peristiwa yang kita alami, hubungan antar neuron ini dapat membantu kita menemukan informasi relevan dengan lebih cepat dan akurat, sehingga meningkatkan penyimpanan memori.

Kedua, penggabungan saraf juga dapat mempercepat pengambilan memori. Ketika kita perlu mengingat suatu peristiwa, hubungan antar neuron akan diaktifkan, memungkinkan kita mengekstrak informasi relevan dengan cepat dan memungkinkan kita mengingat apa yang telah kita alami dengan lebih jelas. Oleh karena itu, penggandengan antar neuron juga dapat membantu kita mengambil dan mengingat informasi dengan lebih cepat.

Selain itu, penggabungan saraf dapat meningkatkan pelestarian memori jangka panjang. Saat kita mengingat suatu peristiwa atau informasi, hubungan antar neuron diperkuat dan membentuk cara koneksi dan penyimpanan jangka panjang. Koneksi ini tidak hanya memastikan bahwa informasi dapat diambil dan dipanggil kembali dengan cepat dalam jangka pendek tetapi juga memungkinkan informasi tersebut disimpan dalam memori jangka panjang.

Singkatnya, hubungan antar neuron memiliki dampak yang sangat penting pada memori kita. Dengan memperkuat hubungan antar neuron, kita dapat menyimpan dan mengambil informasi dengan lebih cepat, akurat, dan berjangka panjang, membantu kita mengatasi tantangan yang kita hadapi dalam pembelajaran, pekerjaan, dan kehidupan dengan lebih baik. Terlihat bahwa kita perlu meningkatkan daya ingat, dan Cistanche deserticola dapat meningkatkan daya ingat secara signifikan karena Cistanche deserticola merupakan bahan obat tradisional Tiongkok yang memiliki banyak khasiat unik, salah satunya meningkatkan daya ingat. Khasiat Cistanche deserticola berasal dari berbagai bahan aktif yang dikandungnya, antara lain asam tanat, polisakarida, glikosida flavonoid, dll. Bahan-bahan tersebut dapat meningkatkan kesehatan otak melalui berbagai jalur.

Klik Tahu10 Cara Meningkatkan Daya Ingat

Heterogenitas astrositimitokondria, dan bagaimana subpopulasi mitokondria astrosit beradaptasi untuk berinteraksi dengan glia lain dan mengatur fungsi akson, memerlukan penyelidikan lebih lanjut.

Telah menjadi jelas bahwa pori-pori transisi permeabilitas mitokondria memainkan peran penting dalam berbagai macam penyakit manusia, yang patologi umumnya mungkin didasarkan pada disfungsi mitokondria yang dipicu oleh Ca2+ dan diperkuat oleh stres oksidatif. Spesies oksigen reaktif menyebabkan degenerasi aksonal dan penurunan transpor inaksonal, menyebabkan distrofi aksonal dan degenerasi saraf termasuk penyakit Alzheimer, sklerosis lateral amiotrofik, penyakit Parkinson, dan penyakit Huntington.

Mengembangkan alat baru untuk memungkinkan penyelidikan yang lebih baik terhadap struktur dan fungsi mitokondria pada astrosit dan teknik yang secara khusus menargetkan mitokondria astrosit, dapat membantu mengungkap peran kesehatan dan disfungsi mitokondria dalam konteks yang lebih inklusif di luar sel saraf.

Secara keseluruhan, tinjauan ini akan menilai nilai mitokondria astrosit sebagai target terapi untuk mengurangi cedera akut dan kronis pada SSP.

Kata kunci

sel glial; Dinamika mitokondria; Cedera neurovaskular; Penyakit neurodegeneratif; Interaksi astroglial; Degenerasi aksonal.

Perkenalan

Astrosit adalah sel glial yang paling banyak didistribusikan di Sistem Saraf Pusat (SSP) dan terletak di seluruh materi abu-abu dan putih, di bawah materi dura, dan di sekitar pembuluh darah otak (Gbr. 1).

Selanjutnya, astrosit berspesialisasi dalam berbagai fungsi utama berdasarkan lokasinya seperti menjaga homeostatis otak, mengatur lingkungan ekstraseluler, membentuk dan memelihara sawar darah-otak (BBB) ​​dan unit neurovaskular (NVU) [1], mengatur aliran darah otak [2–4] , dan mengatur pH [5].

Karena astrosit menyeimbangkan penyerapan dan pelepasan glutamat, mereka memantau aktivitas saraf dan fungsi sinaptik serta sinapsis tripartit untuk memfasilitasi pembelajaran dan memori [6]. Astrosit dapat menyimpan glukosa sebagai glikogen, dan mempertahankan penyimpanan glikogen untuk mengubahnya menjadi laktat ketika glukosa rendah atau peningkatan aktivitas [7, 8] dan memindahkan laktat untuk mendukung metabolisme neuron dan glial [9-11].

Mengontrol pelepasan ATP [12] dan jaringan Ca2+, astrosit menyesuaikan siklus tidur-bangun [13], dan memfasilitasi transfer dan pertukaran substrat larut antara cairan serebrospinal dan cairan interstitial [14-16]. Astrosit juga secara aktif memodulasi konduksi akson [17] serta pembentukan dan pemangkasan sinapsis [18, 19].

Repertoar fungsional yang luas ini bahkan lebih berkembang di otak manusia karena kompleksitas astrosit manusia yang signifikan dibandingkan dengan hewan pengerat (20). Peningkatan kerumitan astrosit manusia, bersama dengan oligodendrosit dan perluasan volume materi putih [21], diusulkan menjadi salah satu alasan utama untuk fungsi kognitif yang lebih tinggi pada manusia dibandingkan dengan hewan pengerat.

Karena astrosit berintegrasi ke dalam banyak unit yang menjalankan fungsi khusus di otak, astrosit diharapkan beradaptasi secara struktural dengan lokasi dan fungsinya [22]. Di SSP, astrosit terutama berasal dari sel glial radial dan beberapa dari sel progenitor di sumsum tulang belakang [23-26], sementara ada generasi astrosit yang berkelanjutan di otak orang dewasa di sel subventrikular [25].

Asal usul astrosit juga dapat berkontribusi terhadap heterogenitas morfologi dan tujuan anatomi astrosit, yang pada akhirnya menentukan fungsinya.

Sesuai dengan konsep ini, transplantasi astrosit yang berasal dari sel progenitor glial manusia yang belum matang ke dalam otak hewan pengerat menghasilkan pembentukan astrosit dengan kompleksitas morfologi otak manusia yang kompleks, menunjukkan bahwa ukuran dan arsitektur struktural astrosit bersifat intrinsik terhadap asal selnya [6] . Menariknya, sel-sel ini mempunyai karakteristik lokasi dan fungsinya, menunjukkan sifat astrosit yang kondusif terhadap adaptasi [6].

Astrosit menunjukkan perbedaan yang luar biasa antar wilayah otak [22]. Misalnya, astrosit menunjukkan perbedaan yang jelas antara materi abu-abu dan putih [22]. Berdasarkan karakteristik morfologinya, astrosit diberi nama astrosit protoplasma pada materi abu-abu dan fibrousastrosit pada materi putih [1] (Gbr. 1). Astrosit berserat dicirikan oleh inti yang lebih kecil, dan cabang-cabangnya memanjang di sepanjang akson secara paralel, sehingga memberikan morfologi yang memanjang [1].

Astrosit berserat mengandung lebih banyak filamen dibandingkan astrosit protoplasma [27] untuk secara struktural mendukung cabangnya yang memanjang dan memanjang [28-30]; oleh karena itu, Glial Acidic Fibrillary Protein (GFAP) lebih menonjol pada sel-sel ini.

Astrosit protoplasma berukuran lebih besar dengan cabang-cabang halus dan rumit yang tersebar di seluruh badan sel, mencapai karakteristik bentuk "seperti bintang". Menariknya, spesifisitas astrosit yang bergantung pada lokasi ini juga terpelihara dengan baik di otak manusia, hanya saja ukurannya lebih besar, dan astrosit protoplasma memiliki detail arsitektur yang lebih kompleks (31).

Akibatnya, partisipasi astrosit dalam sinapsis tripartit meningkatdi otak manusia. Sesuai dengan beragam morfologi yang mencerminkan beragam fungsi, astrosit protoplasma dan berserat memiliki profil ekspresi protein yang berbeda. Misalnya, kelompok protein diferensiasi 44 (CD44; [32] seperti vimentin dan GFAP [33] banyak diekspresikan oleh astrosit berserat di materi putih.

Mayoritas astrosit materi abu-abu tidak mengekspresikan GFAP [34, 35] kecuali ada cedera.

Tingkat ekspresi GFAP penting karena memungkinkan konduksi sinyal berulang yang cepat vs. lebih lama namun memiliki ketelitian tinggi di materi abu-abu dan materi putih. CD44, sebaliknya, adalah reseptor hyaluronan, menunjukkan adanya interaksi penting antara astrosit materi putih dan matriks ekstraseluler.

Astrosit juga mengatur homeostasis glutamat. Astrosit materi abu-abu mengekspresikan lima transporter glutamat utama, sedangkan astrosit materi putih hanya mengekspresikan GLT-1 dan GLAST[36–38].

Meskipun tingkat ekspresi transporter glutamat lebih tinggi pada astrosit materi putih (37), aktivitas transporter glutamat tampaknya lebih tinggi pada materi abu-abu karena jumlah sinapsis yang lebih tinggi (39).

Mengingat banyaknya sinapsis di korteks, misalnya, aktivitas transpor glutamat paling tinggi di korpuskallosum [39]. Bersamaan dengan peningkatan kapasitas siklus glutamat menjadi glutamin pada astrosit materi putih, kebutuhan akan pembersihan glutamat yang lebih efektif menjadi jelas untuk menjaga kadar glutamat pada sekitar setengah kadar materi abu-abu [39].

Alat eksitotoksisitas oligodendrosit melalui aktivasi reseptor AMPA dan Kainate [40-48], tetapi tidak pada reseptor NMDA [49], menyoroti pentingnya pembersihan glutamat oleh astrosit dalam materi putih untuk menjaga interaksi oligodendrosit-akson dan untuk mempertahankan konduksi. Aktivasi berbagai reseptor pada membran sel astrosit memicu pelepasan Ca2+ dari simpanan internal, yang dapat menyebar ke astrosit terdekat dan memulai gelombang Ca2+ [50]di seluruh astrosit yang menyebar melalui persimpangan celah melalui jaringan yang rumit [51–53] untuk menyampaikan sinyal cepat jarak jauh.

Astrosit memiliki domain yang tidak tumpang tindih [35] tetapi bertindak secara serempak untuk merekrut astrosit di dekatnya karena gap persimpangannya. Menariknya, rekrutmen ini mencapai diameter ~400 μm di materi abu-abu, mencakup ~100 astrosit. Jaringan ini terbukti paling rumit di saraf optik karena tingginya kopling astrosit [54], meskipun korelasi fungsionalnya masih belum diketahui. Selain itu, sinyal Na+ memainkan peran penting dalam mempertahankan homeostasis astrositik.

Sebagai catatan, konsentrasi Na+ sitosol pada astrosit biasanya lebih tinggi dibandingkan pada neuron[1, 55] dan masuknya Na+ pada astrosit menyebar dari proses ke soma dan ke sel-sel yang berdekatan melalui gap persimpangan [55-57].

Na+ dapat memasuki astrosit melalui saluran kationik (misalnya reseptor P2X dan NMDA, saluran TRP, dan Na+ spesifik yang disebut saluran Nax) atau transporter yang bergantung pada Na+-(misalnya transporter asam amino rangsang tipe 1 dan 2, transporter GABA tipe 1 dan 3, glisin transporter tipe 1, transporter noradrenalin dan dopamin, dan transporter asam amino netral berpasangan Na+-) [1, 58, 59].

Mayoritas transporter plasmalemma tidak hanya bertindak sebagai sensor tetapi juga pengubah sitosolik Na+ [1]. Di sisi lain, Na+/K+ ATPase (NKA) terutama bertanggung jawab atas pelepasan Na+ dari astrosit [60]. NKA astrositik memiliki afinitas yang lebih rendah terhadap K+ dibandingkan dengan neuron karena mengandung 2 subunit, bukan 1 dan 3 subunit dalam neuron [61, 62].

Oleh karena itu, NKA astrositik penting untuk merasakan dan menjaga keseimbangan K+. Selain itu, dengan bufferingK+ selama aktivitas neuron, NKA memainkan peran penting dalam produksi produksi laktat pada astrosit [63-65]. Selain itu, astrosit mengekspresikan ketiga subtipe penukar Na+/Ca2+ (NCX) yang merupakan pemain penting lainnya dalam mengatur Na+ [60, 66, 67].

NCX astrositik sensitif terhadap perubahan konsentrasi Na+ dan Ca2+ sitosol yang sesuai dengan perannya dalam menjaga homeostasis ion astrosit [68, 69]. Secara khusus, mitokondria astrosit mengekspresikan versi unik dari penukar yang disebut NCLX yang dapat menukar Li+ dan bukan Na+ dan berkontribusi secara signifikan untuk mempertahankan fungsi mitokondria pada astrosit [70-72].

For more information:1950477648nn@gmail.com