Взаимодействие между астроцитами и нейронами в ходе метаболизма глутатиона и защиты от АФК

In vivo различные типы клеток головного мозга находятся в тесном контакте друг с другом. Увеличивается количество данных, указывающих интенсивный метаболический обмен между астроцитами и нейронами. Подобные взаимодействия по видимому являются важным звеном поддержания церебрального гомеостаза глутатиона и защиты мозга от окислительного стресса [15].

В сокультуре астроциты поддерживают другие клетки мозга в борьбе с АФК. В присутствии астроглиальных клеток нейроны защищены от АФК-зависимо токсичности различных соединений и воздействий (Таблица 1). Так как Н2О2 образуется в головном мозге в большом количестве, то защитное действие астроцитов по отношению к нейронам против токсичности перекиси водорода является крайне важной [30, 35]. В сокультуре нейроны защищены от токсичности перекиси водорода даже при соотношении 1 астроцит на 20 нейронов [30]. В свою очередь культура нейронов повреждается внеклеточными АФК, которые детоксифицируются астроглиальными клетками [43]. Глутатион крайне важен для этой функции, так как защитный эффект астроцитов значительно снижается в случае если клетка содержит низкий уровень внутриклеточного глутатиона [44].

Метаболическое взаимодействие между нейронами и астроцитами происходит и в целях синтеза глутатиона. Только доступность цистеина определяет нейрональный уровень глутатиона [26]. Если нейроны культивируются в среде, содержащей астроциты, то содержание глутатиона в нейронах значительно увеличивается, что указывает на то, что в присутствии астроглиальных клеток предшественник цистеина выделяется из астроцитов в нейроы, поддерживая синтез глутатиона. Дипептид ЦисГли, образующийся из внеклеточного глутатиона в ходе ГГТ реакции [21], эффективно используется в микомолярных концентрациях в качестве прекурсора нейронального глутатиона. Ингибирование ГГТ практически полностью отменяло влияние астроцитов на содержание глутатиона в нейронах [26], что указывает на то, что ЦисГли, наиболее вероятно, является предшественником глутатиона, доставляемого астроцитами нейронам (Рис. 3).

Рисунок 3 отражает нашу гипотезу метаболического взаимодействия между астроцитами и нейронами в отношении метаболизма глутатиона. Путем выделения глутамина астроцитами [45] внеклеточным образованием ЦисГли из глутатиона астроглиальные клеткипредоставляют нейронам все 3 составляющие аминокислоты глутатиона. Гипотеза взаимодействия между астроцитами и нейронами в ходе метаболизма глутатиона, представленная здесь, поддерживается также недавними результатами, полученными на срезах мозга [46] и микродиализном исследовании [47]. После начала гипоксии концентрация цистеина в суперфузионном растворе срезов мозга значительно возрастала, что практически полностью предотвращалось в присутствии ингибитора ГГТ ацивицина [46]. После микроинфузии 1-метил-4-фенилпиридина в мозг крысы наблюдалось практически тысячекратное транзиторное увеличение концентрации глутатиона в микродиализатах, что сопровождалось повышением внутриклеточной концентрации цистеина [47]. Степень появления глутатиона и последующего увеличения концентрации цистеина значительно уменьшалась при ингибировании ГГТ [47]. Эти данные показывают, что цистеин, обнаруживаемый в этих экспериментальных моделях скорее всего образован из внеклеточного глутатиона в ходе каскада реакций ГГТ и дипептидазы.

Заключение

Эксперименты на сокультурах клеток показали, что астроциты и нейроны головного мозга в значительной степени вляют друг на друга в плане метаболизма глутатиона и защиты от АФК. Важность астроглиальных клеток в антиоксидантной защите мозга и особенно функции астроглиального метаболизма глутатиона стали очевидны по крайней мере для моделей культур клеток. Подобные результаты позволяют предположить, что in vivo недостаточная активность астроглиальной глутатионовой системы может привести к снижению защитной способности мозга против АФК, а следовательно к повышенной восприимчивости к АФК астроцитов и соседних клеток.

Дата добавления: 2015-10-30