Neuroprotezione: salvataggio dalla morte neuronale nel cervello

Il cervello svolge un ruolo importante nell'elaborazione mentale e nel controllo di altri organi corporei. Tuttavia, il tessuto cerebrale è vulnerabile alle lesioni esogene o endogene. Dopo la lesione, la morte neuronale porta a deficit funzionali e disturbi neurologici.

La morte neuronale si riferisce alla morte o al danneggiamento delle cellule neuronali, che può avere un impatto sulla nostra memoria.

I neuroni svolgono un ruolo vitale nel cervello. Sono responsabili della trasmissione e dell’archiviazione delle informazioni e sono la pietra angolare del nostro apprendimento e della nostra memoria. Tuttavia, alcuni fattori possono innescare la morte neuronale, come l’età avanzata, la malattia, il trauma cranico o l’abuso di farmaci. Se muoiono troppi neuroni, ciò può causare problemi di memoria come l’amnesia.

Nonostante questi rischi, possiamo adottare misure positive per proteggere i nostri neuroni e la memoria. In primo luogo, dovremmo mantenere un atteggiamento positivo, un regolare esercizio fisico e buone abitudini alimentari, che possono aiutare a proteggere i neuroni e promuovere una sana funzione cerebrale.

In secondo luogo, dovremmo evitare cattive abitudini come il fumo, l’alcol e l’abuso di droghe, che possono accelerare la morte neuronale e l’invecchiamento cerebrale. In terzo luogo, possiamo anche stimolare il cervello attraverso l’apprendimento di nuove abilità, la lettura, la socializzazione e i viaggi, che possono promuovere una nuova crescita neuronale e stimolare le parti del cervello a diventare intere.

Pertanto, sebbene la morte neuronale possa avere un impatto sulla nostra memoria, possiamo adottare misure positive per proteggere il nostro cervello e la nostra memoria. Anche se non possiamo prevenire completamente la morte neuronale, possiamo mantenere il nostro cervello sano attraverso buone abitudini di vita e uno stile di vita sano in modo da poter trascorrere senza problemi la vecchiaia.

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Pertanto, la protezione dalla morte neuronale è fondamentale per preservare le funzioni cerebrali. Questo numero speciale mirava a comprendere i meccanismi alla base della neuroprotezione e ad esplorare potenziali strategie terapeutiche per il recupero delle funzioni cerebrali dai disturbi neurologici.

In questo numero speciale sono stati pubblicati diciannove articoli, inclusi tredici articoli originali e sei articoli di revisione che trattano argomenti interessanti correlati a diverse funzioni e disturbi cerebrali.

L'ictus, inclusa l'ischemia, è uno dei principali responsabili della morte e della mortalità neuronale. Una revisione di Dong et al. [1] hanno riassunto l'attuale comprensione dei meccanismi della patogenesi dell'ictus ischemico e gli sviluppi aggiornati di terapie nanomediche come nanoparticelle, liposomi e nanovescicole a base cellulare.

È stato dimostrato che i cotrasportatori cationi-cloruro (Cs) sono espressi nei neuroni e contribuiscono a numerose funzioni fisiologiche. In un articolo di revisione, Josiah et al. [2] hanno introdotto i recenti progressi nella regolazione funzionale dei C e nei loro percorsi di segnalazione nell'ictus.

Utilizzando un modello di ischemia cerebrale globale nei roditori, Kang et al. [3] hanno osservato che l'amiloride, un inibitore dello scambiatore sodio-idrogeno-1, attenua il danno ippocampale riducendo l'accumulo di zinco nei topi. Hong et al. [4] hanno riferito che la somministrazione di N-acetil-L-cisteina, un antiossidante, riduce la morte neuronale indotta dall'ischemia cerebrale e l'eccessiva attivazione dei canali del recettore potenziale transitorio della melastatina 2 (TRPM2) nei ratti.

Jung et al. [5] hanno descritto che la carenza di piridossina (una forma di vitamina B6) aumenta la morte neuronale dopo l'ischemia aumentando i livelli sierici di omocisteina e la perossidazione lipidica e riducendo i livelli del fattore 2 (Nrf2) correlato al fattore nucleare eritroide.

La piridossina diminuisce anche i potenziali rigenerativi riducendo i livelli del fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF) nell'ippocampo dei gerbilli. Markosyan et al. [6] hanno riferito che la tripla terapia genica preventiva mediante vettori adenovirali che trasportano geni che codificano per il fattore di crescita vascolare endoteliale (VEGF), il fattore neurotrofico derivato dalle cellule gliali (GDNF) e la molecola di adesione delle cellule neurali (NCAM), o mediante cellule mononucleate del sangue del cordone ombelicale ingegnerizzate geneticamente. esprimendo VEGF, GDNF e NCAM ricombinanti, ha effetti benefici sul recupero dall'ictus nel cervello dei ratti.

Tanioka et al. [7] hanno osservato che l'iniezione intra-arteriosa di emulsione lipidica durante la riperfusione mostra effetti neuroprotettivi in ​​un modello in vivo di danno da riperfusione ischemica nel ratto. Utilizzando colture primarie di astrociti, Mitroshinaet al. [8] hanno dimostrato che condizioni di tipo ischemico diminuiscono la connettività di rete e la stimolazione con ATP in condizioni normali aumenta il numero di connessioni, suggerendo che gli astrociti possono costituire una rete funzionale in risposta ad una stimolazione.

Utilizzando fette di ippocampo organotipiche di cuccioli di topo, Ort et al. [9] hanno scoperto che né la nimodipina (un calcio-antagonista voltaggio-dipendente di tipo L) da sola né in combinazione con l'amiloride (un inibitore dei canali ionici sensibili all'acido) hanno mostrato alcun miglioramento nel modello di ischemia in vitro.

La combinazione di entrambi i componenti disciolti nel dimetilsolfossido (DMSO) ha addirittura aumentato la morte cellulare, sebbene questo effetto non sia stato osservato nella condizione trattata con la sola amiloride. A questo proposito, hanno suggerito che il DMSO dovrebbe essere usato con cautela negli esperimenti neuroprotettivits.

Per quanto riguarda la malattia di Alzheimer (AD) e le funzioni di memoria del cervello, un articolo di revisione di Kim et al. [10] si sono concentrati sulla recente progressione degli effetti benefici dell'adiponectina sull'AD e sui suoi potenziali meccanismi correlati ai diversi farmaci a base di adiponectina nel trattamento dell'AD.

Utilizzando un modello murino di AD, Gonzalo-Gobernado et al. [11] hanno osservato che la somministrazione intraperitoneale del fattore di crescita epatico (LGF) ha ripristinato i deficit cognitivi e ridotto il contenuto di amiloide (A) nei topi APPswe che sovraesprimono la mutazione svedese APP, con depositi di placca A nell'ippocampo e nella corteccia cerebrale.

Ye et al. [12] hanno riferito che la fosfatidilserina derivata dalla soia, un fosfolipide di membrana, migliora la funzione di memoria nei ratti con deficit di memoria mediante trimetilstagno, una neurotossina che colpisce il cervello. In uno studio sull'uomo di Piotrowicz et al. [13], il BDNF è aumentato dopo l'esercizio negli atleti normossici e ipossia, ma le prestazioni cognitive non sono state migliorate dall'aumento acuto del BDNF.

Infatti, il BDNF svolge un ruolo importante nella crescita dei neuroni e nella plasticità delle sinapsi neuronali. I ruoli del BDNF nella plasticità neuronale e nella neuroprotezione sono stati evidenziati in una revisione di Colucci-D'Amato et al. [14].

Le convulsioni deteriorano la funzione del cervello. Huang et al. [15] hanno dimostrato che il coattivatore del recettore attivato dal proliferatore del perossisoma 1- (PGC-1) attivato dallo statusepilepticus regola la via VEGF/VEGFR2 (recettore VEGF 2) attraverso la proteina chinasi chinasi attivata dal mitogeno (MEK)/regolata dal segnale extracellulare chinasi (ERK) e mostra effetti neuroprotettivi contro la morte neuronale nell'ippocampo dei ratti.

A questo proposito, il VEGF svolge un ruolo cruciale come fattore neuroprotettivo nei tessuti nervosi. Una recensione di Silva-Hucha et al. [16] hanno riassunto il contributo del VEGF alle differenze tra il sistema oculomotore e altri motoneuroni riguardo alla vulnerabilità alla degenerazione.

Nel cervello, le specie reattive dell'ossigeno (ROS) aumentano la suscettibilità al danno neuronale cerebrale e ai deficit funzionali. Livelli anormali di ROS sono regolati da meccanismi di difesa cellulare degli antiossidanti nel cervello.

Un articolo di revisione di Lee et al. [17] hanno presentato il ruolo di vari antiossidanti nel cervello e suggerito il potenziale degli antiossidanti per la protezione del cervello dagli insulti ossidativi.

Utilizzando colture organiche di ippocampali (OHSC), Lee et al. [18] hanno scoperto che il trattamento con acido ascorbico (un antiossidante) era efficace per la sopravvivenza dei neuroni negli OHSC dopo l'insulto dell'acido kainico (KA), ma che il suo effetto protettivo era diverso a seconda dell'invecchiamento degli OHSC.

Nella malattia di Parkinson (PD), lo stress ossidativo indotto dai ROS è una delle principali cause di morte delle cellule dopaminergiche.

Imitando la sindrome simile al PD per indurre la morte cellulare attraverso lo stress ossidativo mitocondriale, Haque et al. [19] hanno utilizzato neurotossine tra cui lo ione 1-metil-4-fenilpiridinio (MPP+) e il perossido di idrogeno (H2O2) nelle cellule di neuroblastoma dopaminergico umano e hanno scoperto che l'inibizione farmacologica da parte di un antagonista selettivo del recettore 4 accoppiato alla proteina G (GPR4 ) o la delezione genetica di GPR4 diminuisce la morte cellulare per apoptosi attraverso la modulazione della segnalazione del calcio mediata dal fosfatidilinositolo bifosfato (PIP2).

Come riportato in molti studi precedenti e in questo numero speciale, i meccanismi di neuroprotezione sono complessi.

La comprensione dei meccanismi dettagliati alla base della neuroprotezione può portare allo sviluppo di strategie terapeutiche efficaci per la prevenzione della morte neuronale e il miglioramento del recupero funzionale da lesioni neurali o neurodegenerazione.

Finanziamento: questo lavoro è stato sostenuto dal Programma di ricerca scientifica di base attraverso la National Research Foundation of Korea (NRF) finanziato dal Ministero dell'Istruzione (MOE) (NRF-2020R1A2C3008481).

Dichiarazione del Comitato di Revisione Istituzionale: Non applicabile.

Dichiarazione di consenso informato: non applicabile.

Dichiarazione sulla disponibilità dei dati: non applicabile.

Ringraziamenti: Vorrei ringraziare tutti gli autori per il loro eccezionale contributo a questo numero speciale, i revisori per la loro valutazione dei manoscritti e i membri dello staff editoriale dell'IJMS per la loro assistenza.

Conflitti di interessi: L'autore non dichiara alcun conflitto di interessi.

Riferimenti

1. Dong, X.; Gao, J.; Su, Y.; Wang, Z. Nanomedicina per l'ictus ischemico. interno J.Mol. Sci. 2020, 21, 7600. [CrossRef] [PubMed]

2. Giosia, SS; Meor Azlan, NF; Zhang, J. Mira al percorso WNK-SPAK/OSR1 e ai trasportatori di cationi-cloruro per la terapia dell'ictus. interno J.Mol. Sci. 2021, 22, 1232. [CrossRef] [PubMed]

3. Kang, Boston; Choi, DI; Kho, AR; Lee, SH; Hong, Danimarca; Jeong, JH; Kang, DH; Parco, MK; Suh, SW Un inibitore dello scambiatore sodio-idrogeno-1 (NHE-1), amiloride, riduce l'accumulo di zinco e la morte neuronale dell'ippocampo dopo ischemia.Int. J.Mol. Sci. 2020, 21, 4232. [CrossRef] [PubMed]

4. Hong, Danimarca; Kho, AR; Lee, SH; Jeong, JH; Kang, Boston; Kang, DH; Parco, MK; Parco, K.-H.; Lim, M.-S.; Choi, DI; et al. L'inibizione del potenziale recettore transitorio della melastatina 2 (TRPM2) da parte dell'antiossidante N-acetil-L-cisteina riduce la morte neuronale indotta da ischemia cerebrale globale. interno J.Mol. Sci. 2020, 21, 6026. [CrossRef] [PubMed]

5. Jung, HY; Kim, W.; Hahn, KR; Kang, MS; Kim, TH; Kwon, HJ; Nome, SM; Chung, JY; Choi, JH; Yoon, YS; et al. La carenza di piridossina aggrava il danno neuronale dopo l'ischemia aumentando lo stress ossidativo e riducendo le cellule proliferanti e i neuroblasti nell'ippocampo del gerbillo. interno J.Mol. Sci. 2020, 21, 5551. [CrossRef] [PubMed]

6. Markosyan, V.; Safiullov, Z.; Izmailov, A.; Fadeev, F.; Sokolov, M.; Kuznetsov, M.; Trofimov, D.; Kim, E.; Kundakchyan, G.; Gibadullin, A.; et al. La terapia tripla genica preventiva riduce le conseguenze negative dell'ictus post-modellamento del danno cerebrale indotto dall'ischemia in un ratto. interno J.Mol. Sci. 2020, 21, 6858. [CrossRef]

7. Tanioka, M.; Parco, WK; Parco, J.; Lee, JE; Lee, BH L'emulsione lipidica migliora il recupero funzionale in un modello animale di ictus.Int. J.Mol. Sci. 2020, 21, 7373. [CrossRef] [PubMed]

8. Mitroshina, EV; Krivonosov, MI; Burmistrov, DE; Savyuk, MO; Mishchenko, TA; Ivančenko, MV; Vedunova, MVSignature della risposta consolidata degli astrociti ai fattori ischemici in vitro. interno J.Mol. Sci. 2020, 21, 7952. [CrossRef][PubMed]

9. Ort, J.; Kremer, B.; Grüßer, L.; Blaumeiser-Debarry, R.; Clusmann, H.; Coburn, M.; Höllig, A.; Lindauer, U. Neuroprotezione fallita dell'inibizione combinata dei canali del calcio di tipo L e ASIC1a con nimodipina e amiloride. interno J.Mol. Sci. 2020, 21, 8921.[CrossRef] [PubMed]

10. Kim, JY; Barua, S.; Jeong, YJ; Lee, JE Adiponectina: il potenziale regolatore e bersaglio terapeutico dell'obesità e del morbo di Alzheimer. interno J.Mol. Sci. 2020, 21, 6419. [CrossRef]

11. Gonzalo-Gobernado, R.; Perucho, J.; Vallejo-Muñoz, M.; Casarejos, MJ; Reimers, D.; Jiménez-Escrig, A.; Gomez, A.; Ulzurrun deAsanza, GM; Bazán, E. Fattore di crescita del fegato "LGF" come agente terapeutico per la malattia di Alzheimer. interno J.Mol. Sci. 2020, 21, 9201.[CrossRef]

12. Sì, M.; Han, Bosnia-Erzegovina; Kim, JS; Kim, K.; Shim, I. Effetto neuroprotettivo della fosfatidilserina dei fagioli sui deficit di memoria indotti dalla TMT in un modello di ratto. interno J.Mol. Sci. 2020, 21, 4901. [CrossRef] [PubMed]

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