Кіріспе

Микроглия – ми мен жұлынның барлық бөлігінде орналасқан глиальды жасушалар. Микроглиялар мидағы жасушалардың шамамен 10-15% құрайды. Тұрғын макрофаг жасушалары ретінде, олар орталық нерв жүйесіндегі (ОНЖ) белсенді иммундық қорғаныстың бірінші және негізгі түрі болып табылады. Микроглия қатаң реттелген молекулалық процесте сарыуыз қапшығында пайда болады. Бұл жасушалар (және астроциттер сияқты басқа нейроглиялар) ОНЖ-ның ірі, бірін-бірі жаппай баспайтын аймақтарында таралады. Микроглия – миды күтіп-ұстауда маңызды жасушалар. Олар ОНЖ-де плактарды, зақымдалған немесе қажетсіз нейрондарды, синапстарды және инфекциялық агенттерді үнемі іздеп отырады. Бұл процестер өлімге әкелетін зақымданудың алдын алу үшін тиімді болуы керек болғандықтан, микроглиялар ОНЖ-дегі тіпті ең кішкентай патологиялық өзгерістерге де өте сезімтал. Бұл сезімталдыққа, ішінара, жасушадан тыс калийдің шағын өзгерістеріне де жауап беретін бірегей калий арналарының болуы себеп. Микроглия сонымен қатар тікелей соматикалық байланыстар арқылы нейрондық функцияларды үнемі бақылап отырады және қажет болған кезде нейроқорғау әсерін көрсетеді. Дене циркуляциясындағы патогендік факторлар, әдетте, қан-ми тосқауылы (ҚМТ) деп аталатын эндотелийлі жасушалардың қатары арқылы тікелей ми мен жұлынға еніп таралмайды. ҚМТ көптеген инфекциялардың осал жүйке тіндеріне жетуіне кедергі келтіреді. Егер инфекциялық агенттер миға тікелей еніп немесе ҚМТ-ны кесіп өтсе, микроглия жасушалары сезімтал жүйке тінін зақымдамас бұрын тез әрекет етіп, қабынуды азайту және инфекциялық агенттерді жоюы керек. Денедегі антиденелердің жетіспеуіне (антиденелердің азы қан-ми тосқауылын кесіп өте алады) байланысты, микроглия бөгде денелерді тани білуге, оларды жұтып алуға және Т-жасушаларын белсендіретін антигенді ұсынатын жасуша ретінде әрекет етуге қабілетті болуы керек.

Тарих

Микроглияны қоса алғанда, әртүрлі нейрондық жасушаларды көру және сипаттау мүмкіндігі 1880 жылы Франц Нисльдің Нисль бояуын жасауымен басталды. Франц Нисль мен Уильям Форд Робертсон алғаш рет гистологиялық тәжірибелер кезінде микроглиялық жасушаларды сипаттады. 1880 жылдардағы жасушаларды бояу әдістері микроглияның макрофагтармен байланысты екенін көрсетті. Микроглияның белсенділігі және тарамдалған микроглиялық кластерлердің қалыптасуын алғаш рет Виктор Бабеш 1897 жылы құтыру ауруын зерттеген кезде байқады. Бабеш бұл жасушалар мидың әртүрлі вирустық инфекцияларында табылғанын, бірақ ол көрген микроглиялық кластерлердің не екенін білмейтінін айтты. Испан ғалымы Сантьяго Рамон и Кахал нейрондар мен астроциттерден басқа "үшінші элемент" (жасуша түрі) деп анықтады. Сантьяго Рамон и Кахалдың шәкірті Пио дель Рио Хортега шамамен 1920 жылы жасушаларды алғаш рет "микроглия" деп атады. Ол 1927 жылы мидың зақымдануына микроглиялық жауапты сипаттады және 1932 жылы корпус каллозумда және басқа перинатальді ақ зат аймақтарында "микроглия бұлақтары" бар екенін атап өтті. Көп жылдық зерттеулерден кейін Рио Хортега "Микроглияның әкесі" деп есептелді. Ұзақ жылдар бойы микроглия туралы біліміміз аз болды. Содан кейін, 1988 жылы Хики мен Кимура периваскулярлық микроглиялық жасушалардың сүйек бағасынан пайда болатындығын және антигенді ұсыну үшін қолданылатын жоғары деңгейдегі MHC II класты ақуыздарды экспресс ететіндігін көрсетті. Бұл Пьо Дель Рио Хортеганың микроглиялық жасушалар фагоцитоз және антигенді ұсыну арқылы макрофагтар сияқты жұмыс істейтінін растады.

Нысандар

Микроглиялық жасушалар өте икемді және орналасуы мен организмнің қажеттіліктеріне байланысты әртүрлі құрылымдық өзгерістерге ұшырайды. Микроглияның кең ауқымды функцияларын атқару үшін осындай икемділік қажет. Өзгеріп-түрлену қабілеті микроглияны макрофагтардан ажыратады, оларды үнемі алмастыру қажет, сондай-ақ иммундық бұзылыстар тудырмай, ОЖС-ді (Орталық Нерв Жүйесін) өте жылдам қорғауға мүмкіндік береді. Бұл күй тынығу күйі деп есептелсе де, микроглия осы күйде де қоршаған ортаны химиялық тұрғыдан белсенді түрде бақылайды. Тармақталған микроглия жарақат немесе қауіп болғанда кез келген уақытта белсенді күйге өтуі мүмкін.

Реактивті (активтендірілген)

Тарихи түрде жиі қолданылса да, "активтелген" микроглия термині "реактивті" микроглиямен ауыстырылуы керек. Өйткені, сырттай тыныш күйдегі микроглия белсенді функцияларынан толық айырылмайды және "активация" термині шатастырады, себебі ол жасуша реактивтілігінің "толыққанды немесе ештеңе" поляризациясын білдіреді. Реактивті микроглияда өрбуі байқалатын Iba1 маркері осы жасушаларды көру үшін жиі қолданылады.

Фагоциттік емес

Бұл жағдай микроглияның тармақталған түрінен толық белсенді фагоциттік түріне көшкен кездегі кезеңдік жауаптың бір бөлігі болып табылады. Микроглияны әртүрлі факторлар белсендіре алады, соның ішінде: қабынуды күшейтуші цитокиндер, жасушалық некроз факторлары, липополисахаридтер және жасушадан тыс калийдің өзгеруі (жасушалардың зақымдануын көрсетеді). Белсенділенгеннен кейін жасушалар бірнеше маңызды морфологиялық өзгерістерге ұшырайды, оның ішінде бұтақтардың қалыңдауы және кері тартылуы, MHC I/II класты ақуыздардың сіңірілуі, иммуномолекулалардың экспрессиясы, цитотоксикалық факторлардың секрециясы, жарақатқа шақыру молекулаларының секрециясы және қабынуды күшейтуші сигнал молекулаларының секрециясы (нәтижесінде қабынуды күшейтуші сигнал каскады пайда болады). Белсенділенген, фагоциттік емес микроглиялар көбінесе "бұтақты", "тамырша тәрізді" немесе кішкентай амебоидтар түрінде көрінеді, бұл олардың тармақталғаннан толық фагоциттік трансформация континуумында немерейде екендігіне байланысты. Сонымен қатар, микроглиялар санының артуы үшін тез көбейеді. Қатаң морфологиялық тұрғыдан алғанда, микроглиялық форманың континуум бойымен өзгеруі морфологиялық күрделіліктің өзгеруімен байланысты және оны фракталды талдау әдістерін қолдана отырып өлшеуге болады, бұл әдістер әртүрлі патологиялық жағдайлардағы әртүрлі морфологиялармен байланысты тіпті ең ұсақ, көзге көрінбейтін өзгерістерге де сезімтал болып табылады.

Фагоциттік

Белсенділенген фагоциттік микроглия – микроглияның ең жоғары иммундық жауап беретін түрі. Бұл жасушалар көбінесе ірі, амеба тәрізді пішінге ие, бірақ кейбір өзгерістер де байқалған. Белсендірілген фагоциттік емес микроглияның антигенді ұсыну, цитотоксикалық және қабынуға қатысты сигналдау қабілеттерінен өзге, олар сыртқы материалдарды фагоцитоздей алады және нәтижесінде пайда болатын иммуномолекулаларды Т-жасушаларын белсендіру үшін көрсетеді. Фагоциттік микроглия жарақаттанған жерге жетеді, зиян келтірген материалды жұтып қояды және жасушалардың көбеюіне және осыған ұқсас әрекеттерге түрткі беру үшін қабынуға қатысты факторларды бөліп шығарады. Белсенділенген фагоциттік микроглия сондай-ақ астроциттермен және нейрондық жасушалармен өзара әрекеттесіп, инфекциямен немесе қабынумен мүмкіндігінше жылдам күреседі, соның салдарынан мидың сау жасушаларына ең аз зиян тигізеді.

Торлы жасушалар

Гиттер жасушалары – микроглия жасушаларының жұқпалы материалды немесе жасушалық қалдықтарды фагоцитоз етуінің соңғы нәтижесі. Белгілі бір көлемдегі материалды жұтқаннан кейін, фагоциттік микроглия жасушасы одан әрі материалды фагоцитоздей алмайды. Соның салдарынан пайда болатын жасушалық масса түйіршікті дене деп аталады, ол өзінің 'түйіршікті' сыртқы түріне байланысты осылай аталған. Патологтар гиттер жасушаларын көрсететін боялған тінді қарастыру арқылы инфекциядан кейінгі жазылған аймақтарды анықтай алады.

Периваскулярлық

Жоғарыда аталған микроглияның басқа түрлерінен өзгеше, "периваскулярлық" микроглия клетканың орналасқан жерін көрсетеді, оның пішініне/қызметіне емес. Периваскулярлық микроглиялар көбінесе базальды мембрана қабырғаларының ішінде қоршалған күйде табылады. Олар қалыпты микроглиялық функцияларды атқарады, бірақ, қалыпты микроглиядан айырмашылығы, олар үнемі сүйек миынан келген алғашқы жасушалармен алмастырылады және қоршаған ортасына қарамастан MHC II класының антигендерін білдіреді. Периваскулярлық микроглия макрофагтардың дифференциациялық антигендеріне де күшті реакция жасайды.

Жақсы тамырлық

Периваскулярлық микроглия сияқты, юкставаскулярлық микроглияны негізінен олардың орналасуымен ажыратуға болады. Юкставаскулярлық микроглиялар қан тамырларының базальды мембранасымен тікелей жанасады, бірақ тамыр қабырғаларының ішінде табылмайды. Осы орналасуы арқасында олар эндотелий жасушаларымен де, перициттермен де өзара әрекеттесе алады. Периваскулярлық жасушалар сияқты, олар қабыну цитокиндерінің төмен деңгейі болғанда да MHC II класының ақуыздарын білдіреді. Периваскулярлық жасушалардан өзгеше, бірақ тұрақты микроглияға ұқсас, юкставаскулярлық микроглиялар миелоидты алғашқы жасушалармен үнемі тез алмасуға түспейді. Дамудан кейін, өлген немесе апоптозға ұшыраған жасушалардың көп бөлігі ми қабығында және қабық асты ақ затта табылады. Бұл мидағы микроглиялардың көпшілігі ми қабығындағы микроглиялардың "бұлақтарында" неге жиі кездесетінін түсіндіруге болады.

Ұяшық сыртындағы сигнализация

Микроглиялық жасушалардың мидағы рөлінің үлкен бөлігі инфекция жұқпаған аймақтарда гомеостазды сақтау және инфекцияланған немесе зақымдалған тіндерде қабынуды күшейту болып табылады. Микроглия бұл қызметті басқа микроглиялармен, астроциттермен, жүйкелермен, Т-жасушаларымен және миелоидты-прогенторлық жасушалармен байланысуға мүмкіндік беретін, өте күрделі клеткадан тыс сигнал молекулаларының тізбегі арқылы іске асырады. Жоғарыда айтылғандай, цитокин IFN γ микроглиялық жасушаларды белсендіру үшін қолданылуы мүмкін. Сонымен қатар, IFN γ арқылы белсендірілгеннен кейін, микроглия клеткадан тыс кеңістікке көбірек IFN γ шығарады. Бұл көбірек микроглияны белсендіреді және цитокинге байланысты белсендіру каскадын бастайды, ол барлық жақын маңдағы микроглияны жылдам белсендіреді. Микроглия өндіретін TNF α нейрондық тіндердің апоптозын тудырады және қабынуды күшейтеді. IL 8 В-жасушаларының өсуін және дифференциациясын ынталандырады, соның арқасында микроглия инфекциямен күресуге көмектеседі. Тағы бір цитокин – IL 1, антигендік презентацияны және қабынуға қарсы сигналды төмендететін IL 10 және TGF β цитокиндерін тежейді. МДК, IL 8 және MIP 3β сияқты хемотаксикалық молекулаларды микроглия өндіру арқылы жарақат орнына қосымша дендриттік жасушалар мен Т-жасушалары тартылады. PGE2 және басқа простаноидтар микроглияның қабыну реакциясын тежеу және Th1 (Т-көмекші жасушалар) реакциясын төмендету арқылы созылмалы қабынудың алдын алады. Культурадағы микроглия "тыныс алулық жарылыс" деп аталатын процесте сутек пероксиді мен азот оксидінің көп мөлшерін бөліп шығарады. Бұл екі химиялық зат та жасушаларға тікелей зақым келтіріп, нейрондық жасушалардың өліміне әкелуі мүмкін. Микроглия бөлетін протеаздар белгілі бір белоктарды катаболизмдейді, бұл тікелей жасушалық зақымдануға себеп болады, ал IL 1 сияқты цитокиндер нейрон аксондарының демиелинизациясын ынталандырады. Соңында, микроглия NMDA рецепторлары арқылы глютамат, аспартат және хинолин қышқылын бөліп, нейрондарға зақым келтіруі мүмкін. Цитотоксикалық секреция инфекцияланған нейрондарды, вирустарды және бактерияларды жоюға бағытталған, бірақ сонымен қатар үлкен мөлшерде жанама нейрондық зақымдануға әкелуі мүмкін. Нәтижесінде, созылмалы қабыну реакциясы микроглия миды басып кіретін инфекцияны жоюға тырысқанда кең ауқымды жүйке зақымдануына әкелуі мүмкін.

Синаптикалық сыпыру

Блинзингер мен Кройцбергтің 1968 жылы омыртқа зақымдануларында алғаш байқалған құбылысында, қабынудан кейін микроглия зақымдалған тіндерге жақын жүйкелердің тармақтарын жояды. Бұл зақымдалған нейрондық тізбектердің қайта өсуіне және жаңадан карталануына көмектеседі.

Жөндеуді қолдау

Қабынудан кейін микроглия жүйке тінінің қайта өсуін қолдау үшін бірнеше қадамдардан өтеді. Оларға синапс жою, қабынуға қарсы цитокиндер шығару, зақымдалған аймаққа нейрондар мен астроциттерді тарту және гиттер жасушаларын құру кіреді. Микроглия жасушалары болмаса, орталық нерв жүйесінің тұрақты аймақтарында қайта өсу мен қайта карталау айтарлықтай баяулайды және ми мен көзді қоршаған көптеген қан тамырлары жүйелерінде мүлдем мүмкін болмас еді.

Даму

Көп уақыт бойы микроглиялық жасушалардың сүйек кемігіндегі гематопоэтикалық дің жасушаларынан – барлық қан жасушаларының алғашқы түбірінен – дифференциалданады деп есептелді. Алайда, соңғы зерттеулер микроглияның эмбриональдық дамудың өте шектеулі кезеңінде сары қабықшада пайда болатынын және ми паренхимасын дәл ұйымдастырылған молекулалық процестермен басқарылатын түрде мекендейтінін көрсетіп тұр. Сонымен қатар, микроглияның қайта толуына ең үлкен үлес оның тұрақты жағдайда да, ауру кезінде де жергілікті түрде өзін-өзі жаңаруымен байланысты, ал қан ағынындағы моноциттер де, әсіресе ауру кезінде, аз үлес қосуы мүмкін. Моноциттер перифериялық жүйелерде миелоидты дендриттік жасушалар мен макрофагтарға айналуы мүмкін. Денедегі басқа макрофагтар сияқты, микроглия да шетелдік материалдарды жою үшін фагоциттік және цитотоксикалық механизмдерді пайдаланады. Микроглия мен макрофагтар антигенді ұсынатын жасушалар ретінде әрекет ете отырып, иммундық жауапқа үлес қосады, сондай-ақ цитокиндер мен басқа да сигналдық молекулаларды бөліп, денедегі қабыну және гомеостаздық механизмдерді күшейтеді. Микроглияның белсенділігі төмендеген күйінде МНС I/МНС II класты ақуыздары, IFN γ цитокиндері, CD45 антигендері және антигенді ұсыну, фагоциттік және цитотоксикалық функцияларды атқару үшін қажетті көптеген басқа да беттік рецепторлары болмайды, бұл оларды қалыпты макрофагтардан ерекшелендіреді. Микроглия нақты иммундық жауапты сақтау үшін кеңістіктік және уақыттық тұрғыдан макрофагтарға қарағанда әлдеқайда қатаң реттеледі. Микроглия мен миелоидты жасушалардан дифференциалданатын басқа жасушалар арасындағы тағы бір айырмашылық – жаңару жылдамдығы. Макрофагтар мен дендриттік жасушалар үнемі тұтынылып, олардың орнына миелоидты жасушалар келіп, қажетті типке дифференциалданады. Қан-ми аралық бөгетіне байланысты микроглияны үнемі ауыстыру организм үшін қиын. Сондықтан, миелоидты жасушалармен үнемі алмасып отырмай, микроглия тыныш күйде өз мәртебесін сақтайды, ал белсендірілгеннен кейін олардың санын ұстап тұру үшін тез көбейеді. Алайда, сүйек химерасын зерттеулер көрсеткендей, өте ауыр инфекция кезінде қан-ми аралық бөгет әлсірейді және микроглия гематогенді, сүйек кемігінен алынған жасушалармен – атап айтқанда миелоидты жас жасушалармен және макрофагтармен алмастырылады. Инфекция басылғаннан кейін перифериялық және орталық жүйелер арасындағы байланыс қайта орнатылады және қалпына келтіру мен өсу кезеңінде тек микроглия ғана қалады.

Қартаю

Микроглиялар зақымдану кезінде митоздық белсенділіктің күрт өсуіне ұшырайды; осы көбеюден кейін жасушалардың санын бастапқы деңгейге дейін төмендету үшін апоптоз процесі жүзеге асады. Микроглияның белсендірілуі жасушалардың анаболикалық және катаболикалық жүйесіне қосымша жүктеме түсіреді, нәтижесінде белсендірілген микроглия белсендірілмеген жасушаларға қарағанда ертерек өледі. Микроглияның белсенділігінің және IL-1 экспрессиясының жасқа байланысты созылмалы жоғарылауы, сезімтал пациенттерде нейриттік плак пайда болуына жағдай жасау арқылы, жас ұлғаюымен Альцгеймер ауруының қаупін арттыруы мүмкін.

Клиникалық маңызы

Микроглия – орталық жүйке жүйесінің негізгі иммундық жасушалары, перифериялық макрофагтарға ұқсас. Олар патогендер мен жарақаттарға жауап ретінде морфологиясын өзгертіп, инфекция/жарақат орнына қозғалады, онда патогендерді жойып, зақымдалған жасушаларды алып тастайды. Олардың жауабының бір бөлігі ретінде иммундық жауапты бағыттауға көмектесетін цитокиндерді, хемокиндерді, простагландиндерді және реактивті оттегі түрлерін бөліп шығарады. Сонымен қатар, олар қабынуға қарсы цитокиндерді өндіру арқылы қабыну реакциясының аяқталуына көмектеседі. Микроглия Альцгеймер, Паркинсон, қысқаша айтқанда МС, сондай-ақ жүрек аурулары, глаукома, вирустық және бактериялық инфекциялар сияқты нейродегенеративті аурулардағы зиянды рөлі үшін де кеңінен зерттелген. Иммундық дисрегуляцияның обсессивтік-компульсивтік бұзылудың (ОКБ), Турет синдромының және стрептококк инфекциясымен байланысты педиатриялық аутоиммунды нейропсихиатриялық бұзылыстардың (ПАНДА) патофизиологиясына әсер ететініне қатысты дәлелдер жинақталуда. Микроглия орталық жүйке жүйесінің гомеостазындағы ең кішкентай өзгерістерге де жылдам реакция жасайды, сондықтан оларды неврологиялық дисфункциялар немесе бұзылыстардың сенсоры ретінде қарастыруға болады. Мидың патологиялық жағдайларында микроглиялық фенотип сөзсіз өзгереді. Белгіленген сенсом гендерінің көпшілігі үлгіні тану рецепторларын кодтайды, бірақ олардың құрамында кең ауқымды гендер бар. Микроглияның сенсомы басқа макрофагтарға ұқсас, бірақ 22 бірегей генді қамтиды, олардың 16-сы эндогенді лигандтармен өзара әрекеттесу үшін қолданылады. Бұл айырмашылықтар P2ry12 және HEXB-ді қоса алғанда, 40-тан астам генді қамтитын бірегей микроглиялық биомаркерді құрайды. DAP12 (TYROBP) сенсомдық белоктардың өзара әрекеттесуінде маңызды рөл атқарады, сигнал беру адаптері және реттеуші белок ретінде жұмыс істейді. Осы себептерге байланысты сенсом нейродегенерацияда рөл атқаруы мүмкін деп күдіктенуде. Қартаюмен бірге жоғары реттелетін сенсом гендері көбінесе инфекциялық микробтық лигандтарды сезінуге қатысады, ал төмендетілгендері көбінесе эндогенді лигандтарды сезінуге қатысады. Сенсомның нейродамуды өзгерту қабілеті аурумен күресуге көмектесуі мүмкін. Ретт синдромының кеміргіштердегі модельдерінде жоғары экспрессияланатын CX3CL1 сенсом генінің жойылуы денсаулықты жақсартты және өмір сүру ұзақтығын арттырды. Ретт синдромы жоқ адамдарда Cx3cr1 деңгейінің төмендеуі шизофренияға ұқсас симптомдармен байланысты. Бұл сенсом әртүрлі даму бұзылыстарында ғана емес, сонымен қатар аурусыз күйді сақтау үшін қатаң реттеуді қажет ететінін көрсетеді.