Microglia
Celulele Microglia sunt un tip de celule glia care au grijă de prima și mai importantă apărare imună activă în sistemul nervos central (SNC). Microglia reprezintă 20% din populația totală de celule gliale din creier. Spre deosebire de astrocite , celulele microglia individuale sunt distribuite în regiuni mari din creier și măduva spinării care nu se suprapun reciproc. [1] Microglia mișcă și scanează în mod constant SNC pentru a găsi neuroni, plăci și agenți infecțioși deteriorați. [2] Creierul și măduva spinării sunt considerate organe „imun-privilegiate” deoarece sunt separate de restul corpului printr-o serie de celule endoteliale cunoscute sub numele de Bariera sângelui-creierului . Această barieră împiedică majoritatea infecțiilor să ajungă la țesutul nervos vulnerabil. Când agenții infecțioși sunt introduși direct în creier sau reușesc să traverseze bariera hematoencefalică, depinde de microglie să reacționeze rapid pentru a crește inflamația și a distruge agenții infecțioși înainte de a deteriora țesutul. Din cauza lipsei de anticorpi (sunt prea mari pentru a trece prin barieră), microglia trebuie să fie capabilă să recunoască corpuri străine, să le înghită și să acționeze ca celule APC , adică celule care prezintă antigeni la limfocitele T prin activarea lor. Deoarece acest proces trebuie să aibă loc rapid pentru a preveni deteriorarea potențial fatală, celulele microglia sunt extrem de sensibile chiar și la cele mai mici modificări patologice care au loc în SNC. [3] Acestea ating parțial această sensibilitate prin posesia unor canale unice de potasiu care răspund chiar și la cea mai mică variație a concentrației extracelulare de potasiu. [2]
Origine
Celulele Microglia se diferențiază de celulele stem hematopoietice găsite în măduva osoasă , în special de celulele progenitoare mieloide. În timpul dezvoltării embrionare, un grup din aceste celule migrează de la măduva osoasă nou formată la creier, unde celulele se așează și se diferențiază. [4] Celulele mieloide se pot diferenția și în celule dendritice și macrofage în sistemul periferic. La fel ca macrofagele din restul corpului, microglia utilizează în primul rând mecanismele fagocitozei și citotoxicității pentru a distruge materialele străine din corp. Microglia și macrofagele contribuie la mecanismele pro-inflamatorii și la menținerea homeostaziei interne prin secreția de citokine și alte molecule de semnal. Sunt, de asemenea, ambele celule APC, dar macrofagele sunt considerate celule APC „profesionale” datorită faptului că sunt întotdeauna gata și capabile să desfășoare această activitate, în timp ce celulele microglia sunt considerate „neprofesionale” deoarece trebuie să fie „activate” anterior ”. În forma lor neactivată, microglia nu are proteinele citokinelor MHC-I , MHC-II , IFN-γ, antigenelor CD45 și a multor alți receptori de membrană prezenți în mod normal pe macrofage și necesari pentru a prezenta antigenul limfocitelor, pentru citotoxicitate și pentru fagocitoză. Microglia este, de asemenea, diferită de macrofage, deoarece sunt mult mai reglementate spațial și temporal pentru a menține un răspuns imun precis. [5] O altă diferență între microglia și alte celule care diferențiază de progenitorii mieloizi este timpul de rotire . Macrofagele și celulele dendritice se uzează constant și sunt apoi înlocuite de celule mieloide, care se diferențiază în tipul celular necesar. Datorită barierei hematoencefalice, ar fi destul de dificil pentru sânge să înlocuiască frecvent celulele microglia. Deci, în loc de o rotație constantă, microglia își păstrează status quo-ul în timp ce se află în starea de repaus, odată activate, acestea proliferează rapid. Unele studii asupra ființelor himerice au arătat însă că, în cazul infecțiilor foarte grave, bariera hematoencefalică slăbește, iar microglia poate fi înlocuită de celule progenitoare mieloide și macrofage. [6]
Istorie
Capacitatea de a distinge și caracteriza diferite celule neuronale a fost posibilă în 1880 datorită petei Nissl , inventată de Franz Nissl . Franz Nissl și F. Robertson au fost primii care au descris celulele microglia în timpul experimentelor lor histologice. În anii următori, tehnicile de colorare celulară au arătat asemănările dintre microglia și macrofage . Activarea microgliei și formarea apofizelor au fost descoperite de bebelușii care studiau un caz de rabie în 1897. Bebelușii au observat că microglia se poate găsi în creier în timpul multor infecții virale , dar nu poate înțelege semnificația apofizelor . [7] Pio del Rio-Hortega, student al lui Santiago Ramón y Cajal, a inventat termenul „microglia” în jurul anului 1920. Rio-Hortega a continuat să descrie răspunsurile microgliei la leziunile cerebrale și în 1927 a descris „fântânile microglia” prezente în corpus calos și alte zone perinatale de substanță albă în 1932. După mulți ani de cercetări Rio-Hortega a devenit universal considerat „Tatăl microgliei”. [8] [9] Pe o perioadă lungă de timp, cunoștințele noastre despre microglia s-au îmbunătățit foarte lent. Mai târziu, în 1988, Hickey și Kimura au demonstrat că celulele microgliale perivasculară derivă din măduva osoasă și exprimă niveluri ridicate ale proteinelor MHC-II tipice celulelor APC . Aceste descoperiri au confirmat ipoteza Rio-Hortega conform căreia celulele microgliale au jucat un rol similar cu cel al macrofagelor , tratând fagocitoza și prezentând antigen limfocitelor.
Tipuri de Microglia
Microglia sunt celule extrem de plastice, iar structura lor poate varia foarte mult în funcție de locația lor și de activitatea pe care o desfășoară. Această caracteristică este necesară pentru a îndeplini marea varietate de funcții imunologice la care sunt atribuite, precum și pentru a menține homeostazia în SNC . Dacă microglia nu ar fi la fel de dinamică, acestea ar trebui înlocuite în mod constant ca macrofagele și nu ar fi disponibile pentru apărarea imună a SNC fără a provoca dezechilibre imunologice. [2]
Amoeboid
Acest tip de celule microgliale se găsesc în principal în zonele de substanță albă perinatale din corpul calos , cunoscute sub numele de „fântâni de microglie”. Această formă permite microgliei să se deplaseze liber în țesutul nervos și, prin urmare, să îndeplinească funcția de „scurgători”. Microglia ameboidă este de fapt capabilă să fagociteze resturile, dar nu poate prezenta antigene la limfocitele T și nu provoacă reacții inflamatorii , cum ar fi microglia activată. Celulele microglia ameboide sunt deosebit de răspândite în timpul dezvoltării neuronale și în cazurile de reconectare a circuitelor cerebrale după traume, adică atunci când există cantități mari de resturi extracelulare și celule apoptotice care trebuie îndepărtate. [2] [10][11]
Ramificat (în repaus)
Microglia în această stare se află în mod normal în zone strategice din sistemul nervos central . Ele pot fi găsite numai în absența materialelor străine sau a celulelor apoptotice. Aceste microglii „în repaus” se caracterizează prin procese lungi de ramificare și un corp cu celule mici. Spre deosebire de celelalte forme amoeboide, corpul celular de tip ramificat rămâne destul de imobil, în timp ce extensiile sale sunt în continuă mișcare pentru a supraveghea zona înconjurătoare. Aceste ramuri sunt foarte sensibile la modificările stării fiziologice și necesită condiții foarte speciale pentru a fi cultivate in vitro . Spre deosebire de microglia activată sau amoebods, microglia ramificată nu poate efectua fagocitoză și prezintă puține sau deloc imunomolecule. Aceasta include proteinele MHC I / II utilizate în mod normal de macrofage și celule dendritice pentru a prezenta antigeni la limfocitele T ; ca rezultat, microglia funcționează extrem de slab ca celule APC . Scopul acestui formular este de a menține un nivel constant de microglie disponibil pentru a detecta și combate o infecție , în timp ce menține în același timp un mediu imunologic silențios. [5][11]
Activat non-fagocitar
Această formă este de fapt o etapă intermediară în care microglia se găsește trecând de la forma ramificată la forma activată și fagocitară. Microglia poate fi activată de un număr mare de factori, inclusiv: agoniști ai receptorilor de glutamat , citokine pro-inflamatorii, factori de necroză , modificări ale concentrației extracelulare de potasiu (indicativ al întreruperii celulare). Odată activate, celulele suferă diverse modificări morfologice, cum ar fi îngroșarea și retragerea ramurilor, expunerea proteinelor MHC I / II, expresia imunomoleculelor, secreția factorilor citotoxici , secreția moleculelor de recrutare, secreția de pro- molecule inflamatorii (provocând o cascadă proinflamatorie). Mai mult, microglia proliferează rapid pentru a crește numărul de celule care pot interveni. Microglia activată non-fagocitară apare în general ca „tufișuri”, „tije” sau ca mică microglie ameboidă în funcție de locul în care se află în transformarea ramificată la fagocitară. [2] [5][11]
Fagocitar activat
Microglia activată fagocitară este în forma cea mai eficientă la implementarea unui răspuns imun. Aceste celule au o formă predominant amoeboidă și sunt de dimensiuni mari, deși au fost observate variante. În plus față de exprimarea proteinelor pentru a prezenta antigeni , pentru citotoxicitate și pentru a media inflamația, cum ar fi microglia activată non-fagocitară, ele sunt, de asemenea, capabile să fagociteze materiale străine și să expună imunomoleculele rezultate pentru activarea limfocitelor T. Microglia fagocitară se deplasează în locul în care a fost detectată insulta, înghite agentul în cauză și secretă factori proinflamatori, astfel încât alte celule să prolifereze și să intervină. Aceste microglii interacționează, de asemenea, cu astrocitele și neuronii pentru a restabili rapid homeostazia fără a deteriora țesutul nervos sănătos. [2] [5]
Celulele compusului granular
Aceste celule sunt rezultatul final al fagocitozei materialului infecțios de către microglia. După ce a încorporat o anumită cantitate de material, microglia fagocitară nu își poate continua activitatea, iar masa celulară rezultată se numește corpuscul granular. Privind țesături special colorate, oamenii de știință pot vedea zonele care au fost vindecate de infecție. [12]
Microglia perivasculară
Spre deosebire de alte tipuri de microglia, identificatorul „perivascular” se referă mai degrabă la localizarea celulei decât la forma sau funcția acesteia. De fapt, microglia perivasculară se găsește în principal în lamina bazală a unui vas de sânge . Funcțiile pe care le îndeplinesc sunt cele ale microgliei normale, dar spre deosebire de aceasta din urmă, microglia perivasculară este înlocuită în mod regulat de celulele progenitoare mieloide ale măduvei osoase și exprimă antigene MHC-II, indiferent de condițiile mediului înconjurător. Mai mult, microglia perivasculară reacționează puternic la antigenele de diferențiere a macrofagelor. [2] Experimentele lui Ritter în rinopatia ischemică au arătat că aceste microglii sunt esențiale pentru repararea pereților vaselor de sânge. Microglia perivasculară promovează proliferarea celulelor endoteliului permițând formarea de noi vase de sânge și repararea celor deteriorate. În timpul acestor procese, celulele mieloide se diferențiază mult mai repede în microglie. [4]
Microglia juxtavasculară
La fel ca microglia perivasculară, juxtavasculară se disting în principal prin poziția lor: sunt localizate extern în contact cu lamina bazală a vasului de sânge . La fel ca celulele perivasculare, ele exprimă proteinele MHC-II chiar și la niveluri scăzute de activitate citokinică inflamatorie, dar spre deosebire de acestea, microglia juxtavasculară nu suferă o rotație rapidă și regulată. [2]
Funcțiile normale ale microgliei
Celulele microgiale îndeplinesc un număr impresionant de sarcini în SNC . Acestea sunt legate în principal de răspunsul imun și de menținerea homeostaziei .
Sonda
Pe lângă faptul că este foarte sensibil la schimbările din mediul lor, fiecare microglie își monitorizează fizic domeniul în mod regulat. Această acțiune se desfășoară în stările ameboide și ramificate. Pe măsură ce se deplasează prin regiunea sa din spațiu, dacă găsește material străin, celule deteriorate, celule apoptotice , încurcături neurofibrilare, fragmente de ADN sau plăci, microglia se va activa și va înghiți materialul sau celula cu care a intrat în contact. În acest fel, celulele microgliale acționează și ca „scuturi”, curățând orice resturi celulare. [5]
Fagocitoză
Rolul principal al microgliei, fagocitoza , este de a ingera diverse materiale. Acestea sunt de obicei resturi celulare, lipide sau celule în apoptoză în stare neactivată sau viruși , bacterii sau alte materiale străine în stare activată. Odată ce celula microglia este „plină”, activitatea de fagocitoză se oprește și microglia devine o celulă compusă granular.
Citotoxicitate
Pe lângă faptul că poate distruge agenții patogeni prin fagocitoză, microglia poate elibera și o varietate de substanțe citotoxice . Celulele Microglia secretă cantități mari de apă și monoxid de azot , produse de combustie respiratorie in vitro . Ambele substanțe pot deteriora direct celulele și pot duce la moartea celulelor neuronale. Proteazele secretate de microglia catabolizează proteinele specifice cauzând leziuni directe ale celulelor, în timp ce citokinele precum interleukina 1 promovează demielinizarea axonilor neuronali. În cele din urmă, microglia poate deteriora neuronii prin procesele mediate de receptorii NMDA prin secretarea glutamatului și aspartatului . Secreția citotoxică are ca scop distrugerea neuronilor, virușilor și bacteriilor infectate, dar poate provoca, de asemenea, multe daune colaterale neuronilor. Ca urmare, răspunsul inflamator cronic poate duce la leziuni neuronale pe scară largă, deoarece celulele microgliale deteriorează creierul în încercarea de a elimina infecția. [2]
APC
După cum sa menționat anterior, microglia rezidentă neactivată are o capacitate scăzută de a prezenta antigen la limfocite, din cauza lipsei lor de proteine MHC-I . Cu toate acestea, la activare, microglia expune rapid proteinele MHC-I și devin prezentatori de antigen eficienți. În unele cazuri, microglia poate fi activată de INF-γ, dar nu funcționează la fel de eficient. În timpul inflamației , limfocitele T traversează bariera sânge-creier datorită markerilor de membrană specializați și se leagă direct de microglia, pentru a primi antigenii . Odată ce antigenele sunt primite, limfocitele T îndeplinesc o varietate de sarcini, inclusiv recrutarea pro-inflamatorie, formarea de amintiri imune, secreția de material citotoxic și atacuri directe asupra membranei plasmatice a celulelor străine. [2] [5]
Decuparea sinapselor
Fenomenul a fost observat pentru prima dată în 1968 de Blinzinger și Kreutzberg, în timpul studiului leziunilor măduvei spinării: microglia, după o inflamație, îndepărtează ramurile nervoase din jurul țesutului deteriorat. Această activitate ajută la recreșterea și redistribuirea circuitelor nervoase. [2]
Promovarea reparațiilor
În urma inflamației, microglia întreprinde o serie de acțiuni pentru a promova regenerarea țesutului nervos, inclusiv: dezlipirea sinapselor, secreția citokinelor antiinflamatorii, rechemarea neuronilor și astrocitelor în zona deteriorată și formarea compusului granular. Fără microglia, regenerarea și redistribuirea țesuturilor ar fi considerabil mai lente în SNC și aproape imposibile în sistemele vasculare care înconjoară creierul și ochii. [2] [4]
Semnalele extracelulare
O mare parte din sarcinile microgliei din creier includ menținerea homeostaziei în regiunile neinfectate și promovarea inflamației în țesuturile infectate sau deteriorate. Pentru a face acest lucru posibil, microglia utilizează o serie extrem de complicată de molecule de semnal care, odată eliberate în mediul extracelular, permit microgliei să comunice între ele, cu astrocite , neuroni , limfocite T și progenitori. După cum am menționat deja, INF-γ poate fi utilizat pentru a activa celulele microgliene. Mai mult, dacă este activată în acest fel, microglia eliberează la rândul său o cantitate mai mare de INF-γ în spațiul extracelular. În acest fel, se activează alte microglii și începe o cascadă de activare indusă de citokine, capabilă să activeze rapid toate microglii din apropiere. TNF-α produs de microglia provoacă apoptoza țesutului nervos și crește inflamația . IL-8 promovează creșterea și diferențierea limfocitelor B , permițându-le să ajute microglia să lupte împotriva infecțiilor. IL-1 , pe de altă parte, inhibă IL-10 și TGF-β, care reglează în jos prezentarea antigenului și semnalele pro-inflamatorii. Neuroni suplimentari și limfocite T sunt numite în loc prin producția de molecule chemotactice cum ar fi MDC, IL-8 și MIP-3β de către microglia. În cele din urmă, PGE 2 și alte prostanoide ajută la prevenirea inflamației cronice prin inhibarea răspunsului pro-inflamator al microgliei și reglarea în jos a răspunsului limfocitelor Th1 . [5]
Patologii
Una dintre bolile care afectează microglia este scleroza multiplă , o boală în care teaca de mielină este distrusă de un mecanism necunoscut, cu consecințe neurologice grave, iar reziduurile de mielină sunt fagocitate și degradate de celulele microgliene prin activitatea enzimelor lizozomale și printr-un proces de mediator receptor fagocitoză.
Mai mult, complexul de demență al SIDA este cauzat de infecția sistemului nervos central de virusul HIV-1 . Dovezile experimentale indică faptul că celulele microgliale cu nuclei multipli sunt infectate cu HIV-1. Un număr de citokine, cum ar fi interleukina-1 (IL-1) și factorul de necroză tumorală-α (TNF-α) activează și sporesc replicarea HIV-1 în celulele microgliene.
Notă
- ^ Kreutzberg GW, The First Line of Defense in Brain Pathologies , in Drug-Research , vol. 45, n. 1, 1995, pp. 357-360, PMID 7763326 .
- ^ a b c d e f g h i j k l Gehrmann J, Matsumoto Y, Kreutzberg GW, Microglia: celulă intrinsecă imunefectoră a creierului , în Brain Research Reviews , vol. 20, 1995, pp. 269-287, DOI : 10.1016 / 0165-0173 (94) 00015-H , PMID 7550361 .
- ^ Dissing-Olesen L, Ladeby L, Nielsen HH, Toft-Hansen H, Dalmau I, Finsen B,proliferarea microglială indusă de leziunea axonală și formarea clusterului microglial la șoarece , în Neuroscience , vol. 149, nr. 1, 2007, pp. 112–122, DOI : 10.1016 / j.neuroscience.2007.06.037 , PMID 17870248 .
- ^ a b c Ritter MR, Banin E, Moreno SK, Aguilar E, Dorrel MI, Friedlander M ,, progenitorii mieloizi se diferențiază în microglia și promovează repararea vasculară într-un model de retinopatie ischemică , în Journal of Clinical Investigation , vol. 116, nr. 12, 2006, pp. 3266-3276 , DOI : 10.1172 / JCI29683 , PMID 17111048 .
- ^ a b c d e f g Aloisi F, Immune Function of Microglia , în Glia , vol. 36, 2001, pp. 165–179, DOI : 10.1002 / glia . 1106 , PMID 11596125 .
- ^ Gehrmann J, Microglia: un senzor la amenințări în sistemul nervos? , în Research in Virology , vol. 147, 1996, pp. 79–88, DOI : 10.1016 / 0923-2516 (96) 80220-2 , PMID 8901425 .
- ^ Babes VS, Certains caractères des lesions histologiques de la rage , în Ann Inst Pasteur Lille , vol. 6, 1892, pp. 209–223.
- ^ del Rio-Hortega P, Penfield W, Cicatrix Cerebral: the Reaction of Neuroglia and Microglia to Brain Wounds , în Buletinul Spitalului Johns Hopkins , vol. 41, 1892, pp. 278-303.
- ^ del Rio-Hortega P, Microglia , în Citologie și patologie celulară a sistemului nervos , 1937, pp. 481-534.
- ^ Ferrer I, Bernet E, Soriano E, Del Rio T, Fonseca M, Moarte celulară naturală în cortexul cerebral al șobolanului și îndepărtarea celulelor moarte de fagocitele tranzitorii , în Neuroscience , vol. 39, 1990, pp. 451–458, DOI : 10.1016 / 0306-4522 (90) 90281-8 , PMID 2087266 .
- ^ a b c Christensen RN, Ha BK, Sun F, Bresnahan JC, Michael SB., Kainate induce o redistribuire rapidă a citoscheletului Actin în Ameboid Microglia , în Journal of Neuroscience Research , vol. 84, 2006, pp. 170–181, DOI : 10.1002 / jnr . 20865 , PMID 16625662 .
- ^ Rissi DR, Oliveira FN, Rech RR, Pierezen F, Lemos RAA, Barros CSL, Epidemiologie, semne clinice și distribuția leziunilor encefalice la bovine afectate de meningoencefalită cauzată de herpesvirus bovin-5 , în Pesquisa Veterinaria Brasileira , vol. 26, n. 2, 2006, pp. 123-132.
Bibliografie
- Amenta, D'Este, Favia, Panzica, Varano (editat de). 2005. Anatomie . Quarto (NA), Idelson-Gnocchi.
- Înarmat, Ubaldo (editat de). 2001. Compendiu de histologie . Città di Castello, Piccin Nuova Libraria.
- Monesi, Valerio. 1997. Histologie . Nova Milanese (MI), Piccin Nuova Libraria.
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe microglia
linkuri externe
- ( EN ) Microglia , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
- Pagina principală Microglia la microglia.net
- Rolul microgliei în sistemul nervos central - Clinical Microbiology Reviews octombrie 2004, p. 942-964, Vol. 17, Nr. 4
- Creeping in your head - O scurtă introducere în Microglia - O recenzie din Science Creative Quarterly
- Cercetătorii imuni vizează plăcile Alzheimer , la focus.hms.harvard.edu . Adus la 9 mai 2007 (arhivat din original la 18 mai 2007) . - de la Universitatea Harvard
| Controlul autorității | Tezaur BNCF 46591 |
|---|
