Toezicht Astrocyt reactiviteit en proliferatie in Vitro ischemische-achtige omstandigheden

Beroerte wordt gedefinieerd als “een acute neurologische dysfunctie van vasculaire oorsprong met plotselinge of snelle ontwikkeling van symptomen en tekenen, overeenkomt met de betrokkenheid van de speerpunten in de hersenen”^1,2. Er zijn twee types van een beroerte: hemorragische en ischemische. Wanneer vasculaire dysfunctie wordt veroorzaakt door een aneurysma of een Arterioveneuze storing, vergezeld van verzwakking met posterieure breuk van een slagader, heet dit hemorragische beroerte³ die in de meeste gevallen tot de dood leidt. Wanneer een trombose of een embolus belemmert de bloedstroom, waardoor een tijdelijke vrijheidsberoving van zuurstof en glucose naar een regio van de hersenen, het heet ischemische beroerte⁴. Falen om te voeden cellen rond het getroffen gebied of ischemische kern leidt tot een homeostatische en metabole onbalans, energieke dysfunctie, neuronale dood en ontsteking⁵, die een levenslange handicap voor patiënten⁶kan veroorzaken.

Ischemische beroerte is een multifactoriële verwonding waarbij verschillende soorten cellen die reageren en het uitoefenen van hun effecten op verschillende tijdstippen. Veel interacties maken een moeilijke omgeving om te bestuderen het gedrag van afzonderlijke cellen. Dus, hoe we het bestuderen van de bijdrage van een bepaalde celtype in zo’n complexe omgeving? Een aanvaarde in vitro model van ischemie bestaat voor het blootstellen van cellen aan deprivatie van zuurstof en glucose (OGD), voor een bepaalde periode, gevolgd door het herstel van cellen naar een normoxic omgeving. Dit systeem simuleert een ischemische beroerte gevolgd door bloed reperfusie. Bij deze methode worden de cellen of weefsels blootgesteld aan een glucose-vrije media in een omgeving gezuiverd van zuurstof, met behulp van een gespecialiseerde hypoxische kamer. De incubatietijd van OGD kan variëren van een paar minuten tot 24u, afhankelijk van de hypothese dat wil worden getest. Studies hebben aangetoond dat afhankelijk van de tijden van OGD en normoxic omgeving, specifieke fenotypen van een beroerte (d.w.z., acute of subchronische) kan worden bereikt. Primaire geïsoleerde astrocyten, blootgesteld aan OGD met de achterste restauratie in normoxic voorwaarden, is een goed bestudeerde cellulaire model na te bootsen beroerte in vitro⁷. Met behulp van OGD is mogelijk te onthullen van de onafhankelijke moleculaire mechanismen van geïsoleerde cellen onder een beroerte-achtige omgeving.

Naarmate onze kennis van de Astrocyt biologie toeneemt, is gebleken dat ze zijn van cruciaal belang voor het behoud van de synapsen en Neurale plasticiteit, reparatie en ontwikkeling⁸ondersteunen. Onder normale omstandigheden, astrocyten release en inspelen op de cytokines, gliotransmitters, houden van de metabolismebalans en homeostase binnen synapsen^5,9, chemokines en groeifactoren. In acute neuroinflammation, zoals ischemische beroerte, kunnen deze cellen worden reactieve, tonen een langdurige overexpressie van gliale Fibrillary zuur eiwit (GFAP) en hypertrofie vertonen hun morfologie^{5,10, 11 , 12}. zoals de ischemische infarct ontwikkelt, de homeostase geboden door astrocyten wordt beïnvloed, met betrekking tot normale glutamaat opname, energiemetabolisme, uitwisseling van actieve moleculen en anti-oxidant activiteit¹³.

Opnieuw geactiveerde astrocyten vermenigvuldigen rond het infarct weefsel terwijl leukocyten naar de lesioned gebied^{14 migreren}. Astrocytic proliferatie kan worden gemeten met behulp van markeringen zoals delende cel nucleair antigeen (PCNA), Ki67 en bromodeoxyuridine (BrdU)¹⁵. Deze proliferatieve reactie wordt gegenereerd in een tijd-afhankelijke manier en het helpt vormen het gliale litteken, een matrix van onherroepelijk reactieve astrocyten langs de parenchym van de aangetaste locatie na een letsel-⁹. Een van de oorspronkelijke functies van dit litteken is het beperken van de immuun cel extravasation van dit gebied. Studies hebben echter aangetoond dat het litteken een fysieke belemmering voor axonen uit te breiden wordt, als ze vrijkomen moleculen remming van axonale groei, en maken een fysieke barrière axonen uit te breiden rond de gewonde gebied¹⁶voorkomen. Er is echter wetenschappelijk bewijs waaruit blijkt dat na een dwarslaesie, volledig voorkomen gliale littekenvorming kan afbreuk doen aan de regeneratie van axonen¹⁷. Dus, de context waarin de specifieke astrocytic reactie wordt gemeten, moet rekening worden gehouden bij het kader van het letsel studeerde.

De voorgestelde methodologie kan worden toegepast om te bestuderen van de geïndividualiseerde functie van astrocyten na zuurstof glucose ontbering en het kan worden aangepast afhankelijk van de vragen die de onderzoeker wil beantwoorden. Bijvoorbeeld, naast de morfologische verandering en de markeertekens uitgedrukt op verschillende tijdstippen van OGD, het supernatant van astrocyten blootgesteld aan OGD kunnen worden verder geanalyseerd om te achterhalen oplosbare factoren uitgebracht door deze cellen, of als een geconditioneerde media gebruikt ter beoordeling van de effect in andere hersencellen. Deze aanpak kan studies over Astrocyt reactiviteit die kunnen leiden tot het ontrafelen van de factoren die ten grondslag liggen en moduleren van hun reactie in een scenario met ischemische beroerte.