Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жүйке және иммундық жүйелер арасындағы қарым-қатынасты зерттеу
Study of relationships between nervous and immune systems
Нейроиммунология – жүйке жүйесін зерттейтін нейронаука және иммундық жүйеге арналған иммунология салаларын біріктіретін ғылым. Нейроиммунологтар осы екі күрделі жүйенің даму, гомеостаз және жарақаттарға реакция кезіндегі өзара әрекеттесуін жақсырақ түсінуге ұмтылады. Осы қарқынды дамып келе жатқан зерттеу саласының басты мақсаты – кейбір неврологиялық аурулардың патологиясын, олардың себептері әлі анықталмағандарын, одан әрі зерттеу. Осы арқылы нейроиммунология бірнеше неврологиялық жағдайларға арналған жаңа фармакологиялық емдеулерді әзірлеуге көмектеседі. Жүйке және иммундық жүйелердің өзара әрекеттесуінің көптеген түрлері бар, оларға екі жүйенің де денсаулық және ауру кезіндегі физиологиялық қызметі, біреуі немесе екеуінің де бұзылуынан туындайтын аурулар, сондай-ақ екі жүйеге күнделікті әсер ететін физикалық, химиялық және қоршаған ортаның стресстік факторлары кіреді.
Neuroimmunology is a field combining neuroscience, the study of the nervous system, and immunology, the study of the immune system. Neuroimmunologists seek to better understand the interactions of these two complex systems during development, homeostasis, and response to injuries. A long term goal of this rapidly developing research area is to further develop our understanding of the pathology of certain neurological diseases, some of which have no clear etiology. In doing so, neuroimmunology contributes to development of new pharmacological treatments for several neurological conditions. Many types of interactions involve both the nervous and immune systems including the physiological functioning of the two systems in health and disease, malfunction of either and or both systems that leads to disorders, and the physical, chemical, and environmental stressors that affect the two systems on a daily basis.
Шолу
Эпигенетикалық медицина – ми мен мінез-құлықты зерттейтін нейроиммунологияның жаңа саласын қамтиды және ми дамуының, эволюцияның, нейрондық және желілік пластикалық қасиеттері мен гомеостаздың, қартаюдың, түрлі неврологиялық аурулардың себептерін және нейрондық жаңару процестерін түсіндіретін механизмдер туралы жаңа түсініктер берді. Ол белгілі бір неврологиялық ауруларды бастауға және нақты ауру биомаркерлерін анықтауға әсер ететін қоршаған ортаның стресс факторларын анықтауға көмектеседі. Мақсаты – "эпигенетикалық қайта бағдарламалау арқылы бұзылған және көрінеу қайта келтірілмейтін когнитивтік, мінез-құлық, сенсомоторлық функцияларды жеделдетілген түрде қалпына келтіруге қолдау көрсету".
Epigenetic medicine encompasses a new branch of neuroimmunology that studies the brain and behavior, and has provided insights into the mechanisms underlying brain development, evolution, neuronal and network plasticity and homeostasis, senescence, the etiology of diverse neurological diseases and neural regenerative processes. It is leading to the discovery of environmental stressors that dictate initiation of specific neurological disorders and specific disease biomarkers. The goal is to "promote accelerated recovery of impaired and seemingly irrevocably lost cognitive, behavioral, sensorimotor functions through epigenetic reprogramming of endogenous regional neural stem cells".
Нейросымыр жасушалар тағдыры
Бірнеше зерттеулер шешуші жасушаларды сақтауды реттеу және одан кейінгі тағдырын анықтаудың өте күрделі екенін көрсетті. Шешуші жасуша тағдырын анықтаудың күрделілігін "шешуші жасушаларды күтіп-ұстау және прогрессивті нейрондық тағдыр шешімдерін ұйымдастыруға қолданылатын жүйелерді" білу арқылы жақсы түсінуге болады. Нейрондық тағдыр шешімдері эпигенетикалық реттеушілерді пайдаланумен қатар, бірнеше нейротрансмиттерлік сигнал жолдарын пайдалануды қамтиды. Нейрондық шешуші жасушалардың дифференциациялануының дамуы мен глиалды тағдыр шешімдері, субтиптің нақтылануы және миелиндінін қоса алғанда, одан кейінгі жетілу процестерін анықтау үшін уақтылы түрде ұйымдастырылуы керек.
Several studies have shown that regulation of stem cell maintenance and the subsequent fate determinations are quite complex. The complexity of determining the fate of a stem cell can be best understood by knowing the "circuitry employed to orchestrate stem cell maintenance and progressive neural fate decisions". Neural fate decisions include the utilization of multiple neurotransmitter signal pathways along with the use of epigenetic regulators. The advancement of neuronal stem cell differentiation and glial fate decisions must be orchestrated timely to determine subtype specification and subsequent maturation processes including myelination.
Нейрологиялық дамудың бұзылуы
Нейрологиялық даму бұзылыстары ми мен жүйке жүйесінің өсуі мен дамуындағы кемшіліктерден туындайды және көптеген ауруларға алып келеді. Осы бұзылыстардың мысалдары: Аспергер синдромы, мидың жарақаты, коммуникация, сөйлеу және тіл бұзылыстары, генетикалық бұзылыстар, мысалы, Х-хромосомасының нәжіс синдромы, Даун синдромы, эпилепсия және жүктілік кезінде алкогольден туындаған синдром. Зерттеулер көрсеткендей, аутизм спектрінің бұзылыстары (АСБ) эпигенетикалық реттеудің негізгі бұзылуынан пайда болуы мүмкін. Басқа нейроиммунологиялық зерттеулер АСБ-дегі эпигенетикалық процестердің бұзылуы себеп-салдар байланысына оңай жатқызылатын классикалық генетикалық зақымдануларды тудырмай, гендік экспрессияны және мидың жұмысын өзгерте алатынын көрсетті. Бұл жаңалықтар – гендердің бұрыс экспрессиясы туралы бұрын белгісіз болған көптеген жаңалықтардың бірі.
Neurodevelopmental disorders result from impairments of growth and development of the brain and nervous system and lead to many disorders. Examples of these disorders include Asperger syndrome, traumatic brain injury, communication, speech and language disorders, genetic disorders such as fragile X syndrome, Down syndrome, epilepsy, and fetal alcohol syndrome. Studies have shown that autism spectrum disorders (ASDs) may present due to basic disorders of epigenetic regulation. Other neuroimmunological research has shown that deregulation of correlated epigenetic processes in ASDs can alter gene expression and brain function without causing classical genetic lesions which are more easily attributable to a cause and effect relationship. These findings are some of the numerous recent discoveries in previously unknown areas of gene misexpression.
Нейродегенеративті аурулар
Нейродегенеративті аурулардың эпигенетикалық механизмдердің қателіктерімен байланысты екенін көрсететін дәлелдер артып келеді. Нейродегенеративті ауруларға Хантингтон ауруы және Альцгеймер ауруы жатады. Осы аурулар бойынша нейроиммунологиялық зерттеулер қарапайым Мендельдік мұрагерлік үлгілерінің болмауы, жалпы транскрипциялық бұзылыстар, патогендік РНК түрлерінің көптеген өзгерістері және тағы да басқа дәлелдерді ұсынды. Бір экспериментте Хантингтон ауруын гистон деацетилазаларымен (HDAC) – лизиннен ацетил тобын алып тастайтын фермент, және нуклеосомалардың орналасуына әсер ететін ДНК/РНК байланысатын антрацилиндермен емдеу, мінез-құлық көрсеткіштеріне, нейроқорғанысқа, нуклеосомаларды қайта құруға және байланысты хроматин динамикасына жағымды әсер етті. Нейродегенеративті аурулар туралы тағы бір жаңа жаңалық – HDAC6-ның жоғары экспрессиясы жануарлар моделінде Альцгеймер ауруы патологиясымен байланысты нейродегенеративті фенотипті басады. Басқа зерттеулер Хантингтон ауруындағы "транскрипциялық және посттранскрипциялық бұзылыстар мен күрделі хроматин аномалияларына" қосымша механизмдер жауапты екенін көрсетіп тұр.
Increasing evidence suggests that neurodegenerative diseases are mediated by erroneous epigenetic mechanisms. Neurodegenerative diseases include Huntington's disease and Alzheimer's disease. Neuroimmunological research into these diseases has yielded evidence including the absence of simple Mendelian inheritance patterns, global transcriptional dysregulation, multiple types of pathogenic RNA alterations, and many more. In one of the experiments, a treatment of Huntington’s disease with histone deacetylases (HDAC), an enzyme that removes acetyl groups from lysine, and DNA/RNA binding anthracylines that affect nucleosome positioning, showed positive effects on behavioral measures, neuroprotection, nucleosome remodeling, and associated chromatin dynamics. Another new finding on neurodegenerative diseases involves the overexpression of HDAC6 suppresses the neurodegenerative phenotype associated with Alzheimer’s disease pathology in associated animal models. Other findings show that additional mechanisms are responsible for the "underlying transcriptional and post transcriptional dysregulation and complex chromatin abnormalities in Huntington's disease".
Нейроиммунологиялық аурулар
Жүйке және иммундық жүйелердің өзара әрекеттесуі организмнің жалпы денсаулығын анықтайды. Жүйке жүйесі адаптивті және туа біткен иммундық жүйелердің үнемі бақылауында болады. Даму кезеңінде де, ересек жаста да иммундық жүйе жасушалардың ерекшелігіндегі және нейрондық байланыстардағы өзгерістерді анықтап, оларға жауап береді. Адаптивті және икемделген иммундық жауаптардың бұзылуы, осы екі жүйе арасындағы байланыстың нашарлауы, сондай-ақ туа біткен иммундық механизмдердің жұмысындағы өзгерістер орталық жүйке жүйесін (ОЖЖ) аутоиммундық аурулар мен нейродегенерацияға ұшыратады. Басқа да дәлелдер көрсеткендей, жасушалық және жүйелік деңгейдегі функционалдық тұтастыққа қатысты стресс факторларына жауап ретінде туа біткен және икемделген иммундық жүйелердің дамуы мен жұмысы, сондай-ақ аутоиммунитет эволюциясы эпигенетикалық механизмдер арқылы жүзеге асырылады. Аутоиммунитет эпигенетикалық механизмдердің бұзылуымен байланысты, сондықтан эпигенетикалық терапиялық препараттарды қолдану күрделі патогендік процестерді кері қайтаруға көмектесуі мүмкін. Көптеген адамдарға әсер ететін нейроиммунологиялық аурудың бір түрі – көп склероз (МС). МС-тің ерекшеліктері – ОЖЖ қабынуы, иммундық медиацияланған демиелинизация және нейродегенерация. Миалгиялық энцефаломиелит (сонымен қатар созылмалы шаршау синдромы деп те аталады) – неврологиялық, иммундық, эндокриндік және энергия метаболизмі жүйелерінің дисфункциясына алып келетін көп жүйелі ауру. Көптеген науқастарда нейроиммунологиялық дегенерация байқалатын болса да, МЭ/КФС-тің нақты себептері әлі белгісіз. МЭ/КФС симптомдары: күнделікті іс-әрекеттерге қатысу қабілетінің айтарлықтай төмендеуі, тік тұру немесе отыру қиындығы, сөйлеу қабілетінің жоғалтылуы, ұйқы бұзылыстары, жарыққа, дыбысқа немесе сезінуге жоғары сезімталдық және/немесе ойлау және есте сақтау қабілетінің нашарлауы (танымдық функцияның бұзылуы). Басқа жиі кездесетін симптомдар: бұлшықеттер мен буындардағы ауырсыну, тамақ ауруы немесе түнгі терлеу. Тиімді ем жоқ, бірақ симптомдарды басуға болады. Көбінесе, көбелекке сезімтал науқастар құрғақ аудандарға көшкеннен кейін жақсаруды сезінеді. Кейбір науқастарда МЭ жеңіл түрінде өтеді, ал басқалары өмір бойы төсекке тігілуі мүмкін.
The nervous and immune systems have many interactions that dictate overall body health. The nervous system is under constant monitoring from both the adaptive and innate immune system. Throughout development and adult life, the immune system detects and responds to changes in cell identity and neural connectivity. Deregulation of both adaptive and acquired immune responses, impairment of crosstalk between these two systems, as well as alterations in the deployment of innate immune mechanisms can predispose the central nervous system (CNS) to autoimmunity and neurodegeneration. Other evidence has shown that development and deployment of the innate and acquired immune systems in response to stressors on functional integrity of cellular and systemic level and the evolution of autoimmunity are mediated by epigenetic mechanisms. Autoimmunity has been increasingly linked to targeted deregulation of epigenetic mechanisms, and therefore, use of epigenetic therapeutic agents may help reverse complex pathogenic processes. Multiple sclerosis (MS) is one type of neuroimmunological disorder that affects many people. MS features CNS inflammation, immune mediated demyelination and neurodegeneration. Myalgic Encephalomyelitis (also known as Chronic fatigue syndrome), is a multi system disease that causes dysfunction of neurological, immune, endocrine and energy metabolism systems. Though many patients show neuroimmunological degeneration, the correct roots of ME/CFS are unknown. Symptoms of ME/CFS include significantly lowered ability to participate in regular activities, stand or sit straight, inability to talk, sleep problems, excessive sensitivity to light, sound or touch and/or thinking and memory problems (defective cognitive functioning). Other common symptoms are muscle or joint pain, sore throat or night sweats. There is no treatment but symptoms may be treated. Patients that are sensitive to mold may show improvement in symptoms having moved to drier areas. Some patients in general have less severe ME, whereas others may be bedridden for life.
Іздестірудің негізгі тақырыптары
Орталық нерв жүйесі мен иммундық жүйенің өзара әрекеттесуі жақсы белгілі. Күйік салдарынан туындаған органдардың дисфункциясы, вагус нервін стимуляциялау арқылы, органдар мен сарысудағы цитокин деңгейін төмендетуі анықталды. Күйіктер көбінесе бактериялық емес цитокиннің өндірілуіне әкеледі, ал күйіктен кейін парасимпатикалық жүйенің стимуляциясы жүрек-қан тамырларын басаздандыратын медиаторлардың өндірілуін азайтуы мүмкін. Көптеген зерттеушілер күйік салдарынан туындаған стресс жауабының орталық элементі болып табылатын қабынуға қарсы цитокиннің өндірілуін қолдайтын тәжірибелік деректер ұсынды. Басқа топтар вагус нервінің сигналдауы әртүрлі қабыну патологияларына маңызды әсер ететінін көрсетті. Бұл зерттеулер вагус нервін стимуляциялау күйіктен кейінгі иммунологиялық жауаптарға әсер етуі мүмкін екенін зерттеуге негіз салды, соның салдарынан күйік салдарынан туындаған стрестен органдардың зақымдануын және жеткіліксіздігін шектеуге болады. Нейроиммунологиялық аурулар туралы негізгі түсінік соңғы он жылда айтарлықтай өзгерді. Көптеген нейроиммунологиялық аурулар үшін, әсіресе көп sclerosis үшін, жаңа емдеу концепцияларын түсінуді кеңейтетін жаңа деректер алынды, себебі осы аурудың патомеханизмдерінің күрделілігін анықтау үшін көптеген күш-жігер жұмсалды. Жануарлар зерттеулерінен алынған жинақталған деректер МС-тегі депрессия мен шаршаудың кейбір аспектілері қабыну маркерлерімен байланысты болуы мүмкін екенін көрсетеді. Зерттеулер Toll-тәрізді рецептордың (TLR4) мидағы нейровоспаление мен Т-жасушаларын тартуға қатысы бар екенін және мидың зақымдануын күшейтуге ықпал ететінін көрсетті. Иіс, депрессиялық мінез-құлық және аутоиммунитет арасындағы байланысты зерттеу қызықты нәтижелер берді, соның ішінде барлық ауруларда қабыну жиі кездеседі, депрессиялық симптомдар көптеген аурулардың басында пайда болады, иіс сезу қабілетінің бұзылуы да неврологиялық жағдайлардың дамуының ерте кезеңінде байқалады, және барлық аурулар миндаль және гиппокампты қамтиды. Иммундық жүйенің қалай жұмыс істейтінін және оған қандай факторлар әсер ететінін жақсырақ түсіну, жоғарыда аталған сәйкестіктермен бірге, қарқынды зерттелуде. Нейроиммунология да жүйке имплантаттарын жобалау кезінде қарастырылатын маңызды тақырып болып табылады. Жүйке имплантаттары көптеген ауруларды емдеу үшін қолданылады, сондықтан олардың дизайны мен беткі химиясы иммундық жауапты тудырмауы өте маңызды.
The interaction of the CNS and immune system are fairly well known. Burn induced organ dysfunction using vagus nerve stimulation has been found to attenuate organ and serum cytokine levels. Burns generally induce abacterial cytokine generation and perhaps parasympathetic stimulation after burns would decrease cardiodepressive mediator generation. Multiple groups have produced experimental evidence that support proinflammatory cytokine production being the central element of the burn induced stress response. Still other groups have shown that vagus nerve signaling has a prominent impact on various inflammatory pathologies. These studies have laid the groundwork for inquiries that vagus nerve stimulation may influence postburn immunological responses and thus can ultimately be used to limit organ damage and failure from burn induced stress. Basic understanding of neuroimmunological diseases has changed significantly during the last ten years. New data broadening the understanding of new treatment concepts has been obtained for a large number of neuroimmunological diseases, none more so than multiple sclerosis, since many efforts have been undertaken recently to clarify the complexity of pathomechanisms of this disease. Accumulating evidence from animal studies suggests that some aspects of depression and fatigue in MS may be linked to inflammatory markers. Studies have demonstrated that Toll like receptor (TLR4) is critically involved in neuroinflammation and T cell recruitment in the brain, contributing to exacerbation of brain injury. Research into the link between smell, depressive behavior, and autoimmunity has turned up interesting findings including the facts that inflammation is common in all of the diseases analyzed, depressive symptoms appear early in the course of most diseases, smell impairment is also apparent early in the development of neurological conditions, and all of the diseases involved the amygdale and hippocampus. Better understanding of how the immune system functions and what factors contribute to responses are being heavily investigated along with the aforementioned coincidences. Neuroimmunology is also an important topic to consider during the design of neural implants. Neural implants are being used to treat many diseases, and it is key that their design and surface chemistry do not elicit an immune response.
Болашақ бағыттары
Жүйке жүйесі мен иммундық жүйеге клеткалық дифференциацияның, ұйымдық тұтастықтың және нейрондық желі байланысының тиісті деңгейі қажет. Ми мен жүйке жүйесінің осы операциялық ерекшеліктері, ауыр сырқаттарда сигнал беруді қайта жасауды қиындатуы мүмкін. Қазіргі уақытта, аурудың жануарлар модельдерінде де, адамдардың клиникалық сынақтарында да қолданылған үш түрлі терапия бар. Бұл үш топқа ДНК метилирлеу ингибиторлары, HDAC ингибиторлары және РНК-ға негізделген тәсілдер кіреді. ДНК метилирлеу ингибиторлары бұрын үнсіздікке жіберілген гендерді белсендіру үшін қолданылады. HDAC – биохимиялық модификациялардың кең спектрін қамтитын ферменттер класы, ол ДНК деметилденуіне және басқа терапиялық агенттермен синергияға әсер етуі мүмкін. Соңғы терапияда РНК-ға негізделген тәсілдерді қолдану арқылы тұрақтылықты, ерекшелікті және тиімділікті арттыру қарастырылады, әсіресе РНК өзгерістерінен туындаған ауруларда. Эпигеномның күрделілігі мен әмбебаптығына қатысты жаңа тұжырымдамалар геномдық жасушалық процестерді бағыттаудың жолдарын ұсынуы мүмкін. Басқа зерттеулер гаметогенез кезіндегі кең ауқымды эпигенетикалық қайта бағдарламалауға өзгерістер енгізуге мүмкіндік беретін, маңызды регуляторлық нысаналарды анықтауға болады. Көптеген болашақ емдеулер таза терапиялық шеңберден шығып, алдын алу шараларына дейін жете алады, мысалы вакцина түрінде. Жаңа, жоғары өнімді технологиялар, in vivo оптикалық нанотехнологиялар сияқты бейнелеу әдістерімен үйлесімде, геномдық архитектура, ядролық ұйым және иммундық және жүйке жүйелерінің өзара әрекеттесуі туралы одан да терең білім беруге мүмкіндік береді.
The nervous system and immune system require the appropriate degrees of cellular differentiation, organizational integrity, and neural network connectivity. These operational features of the brain and nervous system may make signaling difficult to duplicate in severely diseased scenarios. There are currently three classes of therapies that have been utilized in both animal models of disease and in human clinical trials. These three classes include DNA methylation inhibitors, HDAC inhibitors, and RNA based approaches. DNA methylation inhibitors are used to activate previously silenced genes. HDACs are a class of enzymes that have a broad set of biochemical modifications and can affect DNA demethylation and synergy with other therapeutic agents. The final therapy includes using RNA based approaches to enhance stability, specificity, and efficacy, especially in diseases that are caused by RNA alterations. Emerging concepts concerning the complexity and versatility of the epigenome may suggest ways to target genomewide cellular processes. Other studies suggest that eventual seminal regulator targets may be identified allowing with alterations to the massive epigenetic reprogramming during gametogenesis. Many future treatments may extend beyond being purely therapeutic and may be preventable perhaps in the form of a vaccine. Newer high throughput technologies when combined with advances in imaging modalities such as in vivo optical nanotechnologies may give rise to even greater knowledge of genomic architecture, nuclear organization, and the interplay between the immune and nervous systems.