Chromatolýza - Chromatolysis

Tato kresba porovnává normální neuron s neuronem podstupujícím chromatolýzu po poškození axonů. Může dojít k regeneraci po poranění axonů.

Chromatolýza je rozpuštění Nissl těla v těle buňky neuronu. Jedná se o indukovanou reakci buňky, kterou obvykle vyvolává axotomie, ischemie toxicita pro buňky, vyčerpání buněk, virové infekce a hibernace u nižších obratlovců. Neuronální zotavení prostřednictvím regenerace může nastat po chromatolýze, ale nejčastěji je předchůdcem apoptóza. Případ chromatolýzy je také charakterizován výraznou migrací jádra směrem k periferii buňky a zvětšením velikosti jádro, jádro a tělo buňky.^[1] Termín „chromatolýza“ byl původně používán ve 40. letech 20. století k popisu pozorované formy buněčné smrti charakterizované postupným rozpadem jaderných složek; proces, který se nyní nazývá apoptóza.^[2] Chromatolýza se stále používá jako termín pro rozlišení konkrétního apoptotického procesu v neuronálních buňkách, kde se látka Nissl rozpadá.

Dějiny

V roce 1885 badatel Walther Flemming popsal umírající buňky v degeneraci savčí ovariální folikuly. Buňky vykazovaly různá stadia pyknotický chromatin. Tyto fáze zahrnovaly kondenzace chromatinu, které Flemming popsal jako „půlměsíc“ ve tvaru a objevuje se jako „chromatinové koule“ nebo struktury připomínající velké, hladké a kulaté elektronově husté chromatinové hmoty. Další fáze zahrnovala frakcionaci buněk do menších těl. Flemming pojmenoval tento degenerativní proces „chromatolýzou“, aby popsal postupný rozpad jaderných složek. Proces, který popsal, nyní odpovídá relativně novému popisu apoptózy buněčná smrt.^[2]

Přibližně ve stejnou dobu Flemmingova výzkumu byla studována také chromatolýza u kojících žen mléčné žlázy a v rakovina prsu buňky. Z pozorování regrese ovariálních folikulů u savců se tvrdilo, že existuje nezbytný buněčný proces, který vyvažuje množení buněk mitózou. V této době bylo navrženo, aby v tomto fyziologickém procesu hrála hlavní roli chromatolýza. Chromatolýza byla také považována za zodpovědnou za nezbytnou eliminaci buněk v různých orgánech během vývoje. Tyto rozšířené definice chromatolýzy jsou opět v souladu s tím, co dnes nazýváme apoptóza.

V roce 1952 výzkum dále podporoval roli chromatolysy při změně fyziologie buněk během procesů buněčné smrti ve vývoji embrya. Bylo také zjištěno, že integrita mitochondrie se udržuje během chromatolysy.

V 70. letech byly identifikovány konzervované strukturní rysy chromatolysy. Mezi konzistentní vlastnosti chromatolýzy patřila kondenzace cytoplazmy a chromatinu, smršťování buněk, tvorba „chromatinových kuliček“, intaktní normální organely a fragmentace buněk pozorovaná pučením fragmentů uzavřených v buněčné membráně. Tyto začínající fragmenty byly nazvány „apoptotická těla“, čímž vznikl název „apoptóza“ k popisu této formy buněčné smrti. Autoři těchto studií, kteří pravděpodobně nebyli obeznámeni se staršími publikacemi o chromatolýze, v podstatě popisovali apoptózu jako proces identický s chromatolýzou.^[2]

Druhy chromatolýzy

Mikrofotografie předního rohu míchy s velkým zvětšením zobrazující motoneurony s centrální chromatolytickou vizualizací pomocí barvení hematoxylinem a eosinem. Chromatolytické buňky na obrázku jsou ty, které vypadají oteklé a chybí jim v interiéru tmavě fialová látka.

Centrální chromatolýza

Centrální chromatolýza je nejběžnější formou chromatolysy a je charakterizována ztrátou nebo disperzí Nisslových těl začínajících v blízkosti jádra ve středu neuronu a poté zasahujících periferně k plazmatické membráně. Pro centrální chromatolýzu je také charakteristické vytěsnění jádro směrem k okraji perikaryon.^[3][4][5] Další buněčné změny jsou pozorovány během procesu centrální chromatolýzy. Proces rozpouštění Nissl je méně patrný směrem k periferii buněčného těla neuronu, kde mohou být přítomna normálně vypadající Nissl těla.^[1] Hyperplazie z neurofilamenty je často pozorován, rozsah se však liší. Počet autofagických vakuol a lysozomálních struktur se během centrální chromatolýzy často zvyšuje. Změny mohou nastat také v jiných organelách, jako je Golgiho aparát a neurotubuly. Přesný význam těchto změn však v současnosti není znám. U neuronů přijímajících axonální transekci je pozorována centrální chromatolyza v oblasti mezi jádrem a Axon Hillock Následující.......^[6]

Periferní chromatolýza

Periferní chromatolýza je mnohem méně častá, ale byla hlášena po axotomii a ischemie u určitých druhů. Periferní chromatolýza je v podstatě opakem centrální chromatolýzy, při které je rozpad Nisslových těl zahájen na periferii neuronu a zasahuje dovnitř směrem k jádru buňky. Bylo pozorováno, že periferní chromatolýza probíhá při lithiové indukované chromatolýze, a proto by mohla být užitečná při zkoumání a potlačení hypotézy, že vlny enzymatické aktivity vždy postupují z perinukleární oblasti nebo oblasti ležící kolem jádra do periferní buňky.^[7]

Příčiny

Obrázek axotomizované páteře motorický neuron s těly Nissl a lipofuscin. Růžové struktury jsou Nisslova těla a modré a žluté struktury jsou lipofuscinové granule. Při chromatolýze motorických neuronů se tyto růžové struktury rozpouštějí.^[8]

Axotomie

Když axon je zraněn, celý neuron reaguje, aby zajistil zvýšenou metabolickou aktivitu, která je nezbytná pro regeneraci axonu. Část této reakce zahrnuje strukturální alterace způsobené chromatolytickou událostí.^[9] Zvětšení jaderných složek v důsledku axotomie lze vysvětlit změnou buněk cytoskelet. Cytoskelet udržuje jaderné složky buňky a velikost těla buňky v neuronech. Zvýšení obsahu bílkovin v neuronu vede k této změně v cytoskeletu. Například dochází ke zvýšení fosforylované neurofilament bílkoviny a cytoskeletální složky, tubulin a aktin v neuronech podstupujících chromatolýzu.^[4] Zvýšení proteinu lze vysvětlit zvětšením velikosti cytoskeletu. Zdá se, že změny v cytoskeletu buněčného těla jsou odpovědné za zvýšenou jadernou výstřednost po poškození axonů.^[1][3]

Jednou z hypotéz za výskytem chromatolýzy po axotomii je, že zkrácení axonu brání začlenění axonálního cytoskeletu, který prochází tvorbou v poškozeném neuronu. Jadernou výstřednost lze připsat přítomnosti přebytečného axonálního cytoskeletu mezi jádrem a pahorkem axonu, který způsobuje chromatolýzu. Druhá hypotéza navrhuje, že blokování axonálních cytoskeletálních proteinů způsobuje chromatolýzu.^[8]

Axotomie také vyvolává ztrátu bazofilní barvení v případě centrální chromatolýzy neuronové buňky. Ztráta zbarvení začíná blízko jádra a šíří se směrem k axonovému návrší. Bazofilní okraj se tvoří, když chromatolyza stlačuje cytoplazmatickou kostru.^[8]

Intoxikace akrylamidem

Ukázalo se, že intoxikace akrylamidem je činidlem pro indukci chromatolysy. V jedné studijní skupině byly krysám injekčně podány injekce akrylamid po dobu 3, 6 a 12 dnů a A- a B-buňky perikarya jejich L5 hřbetní kořenový ganglion byly zkoumány. U perikarya B-buněk nedošlo k žádné morfologické změně, perikarya A-buněk však vykazovala chromatolýzu u 11% a 23% populace u 6denních a 12denních skupin. Pro účely studie byly A-buňky definovány jako neurony ganglií, jejichž jádro byl velký a centrálně umístěn v jádře, zatímco B-buňky měly mnoho jadérků distribuovaných po obvodu jejich jádra. Intoxikace akrylamidem histologicky a mechanicky připomíná neurální axotomii. V každém případě neuron prochází chromatolytickou a atrofie těla buňky a axonu. Zdá se také, že oba mechanicky souvisejí s narušením dodávky neurofilamentu do axonu v důsledku sníženého transportu trofického faktoru z axonu do těla buňky.^[10]

Lithium

Vystaveni lithium se také používá jako metoda k vyvolání chromatolysy u potkanů. Studie zahrnovala injekci velkých dávek chloridu lithného samicím krys Lewis během několika dnů. Vyšetření trigeminálních a dorzálních kořenových ganglií odhalilo periferní chromatolýzu v těchto buňkách. Buňky vykazovaly snížený počet Nisslových těl v celé buňce, zejména na periferní cytoplazmě, kde byla Nisslova těla zcela nepřítomná. Použití lithia jako metody k indukci periferní chromatolysy by mohlo být užitečné pro budoucí studium chromatolysy kvůli jeho jednoduchosti a skutečnosti, že nezpůsobuje jaderný posun.^[7]

Přidružené nemoci

Amyotrofická laterální skleróza (ALS)

U páteře byla pozorována centrální chromatolýza přední roh a motorické neurony pacientů s Amyotrofní laterální skleróza (ALS).^[11] Zdá se, že pacienti s ALS mají významné změny, ke kterým dochází v chromatolyzovaných neuronálních buňkách.^[12][13] Tyto změny zahrnují husté konglomeráty agregovaných tmavých mitochondrií a presynaptické vezikuly, svazky neurofilamenty a výrazné zvýšení presynaptických vezikul. Byly také pozorovány změny funkce motorických neuronů. Nejtypičtější funkční změnou v chromatolytických motorických neuronech je výrazné zmenšení velikosti monosynaptik excitační postsynaptické potenciály (EPSP). Zdá se, že tyto monosynaptické EPSP jsou prodlouženy také v chromatolyzovaných buňkách pacientů s ALS. Tato funkční změna neuronů předního rohu by mohla vést k eliminaci určitých excitačních synaptických vstupů, a tak vést ke zhoršení klinické motorické funkce, které je charakteristické pro onemocnění ALS.^[13]

Alzheimerova choroba a Pickova choroba

Alzheimerova choroba je hlavní neurodegenerativní nemoc, která zahrnuje odumírání neuronů a synapsí. Chromatolýza byla pozorována u neuronů u pacientů s Alzheimerovou chorobou, často jako předzvěst apoptózy. Chromatolytické buňky byly také pozorovány u patologicky podobného onemocnění známého jako Pickova nemoc.^[14] Nejnovější studie pozorovaly chromatolysu v buňkách potkanů, které byly vystaveny toxikaci mědi nebo hliníku, u nichž se předpokládá, že se podílejí na patogenezi Alzheimerovy choroby.^[15][16]

Idiopatická neuronální chromatolýza mozkového kmene

V mozkových kmenech dospělého skotu s neurodegenerativním stavem známým jako idiopatická neuronální chromatolýza (IBNC) byla zjištěna těžká neuronální chromatolýza. Příznaky IBNC u skotu jsou klinicky podobné těm, které charakterizuje bovinní spongiformní encefalopatie, jinak známá jako nemoc šílených krav. Tyto příznaky zahrnovaly třes, nedostatek koordinace pohybů svalů, úzkost a úbytek hmotnosti.^[17] Na buněčné úrovni je IBNC poznamenáno degenerací neuronů a axonů uvnitř mozkový kmen a lebeční nervy. Nemoc má také významnou korelaci s abnormálním označením pro prionový protein (PrP) v mozku. IBNC byla charakterizována těžkými neuronálními, axonální, a degradace myelinu, doprovázené nepodporujícím zánětem a změnami spongiformních různých oblastí šedé hmoty. Byla také pozorována významná ztráta neuronů v důsledku degenerace hipokampu. Degenerované neurony chromatolytické reakce zřídka vykazovaly intracytoplazmatické značení pro PrP.^[18]

Alkoholická encefalopatie

U pacientů s alkoholickými encefalopatiemi byla hlášena chromatolýza. Centrální chromatolýza byla pozorována hlavně u neuronů v mozkovém kmeni, zejména v jádrech pontinu a jádrech mozečku. Rovněž byla ovlivněna jádra hlavových nervů, obloukovitá jádra a buňky zadního rohu. Studie zkoumající pacienty s alkoholickými encefalopatiemi svědčí o centrální chromatolýze. U pacientů s. Byla pozorována mírná až závažná degenerace míchy Marchiafava – Bignamiho choroba a Wernicke – Korsakoffův syndrom, obě formy encefalopatie spojené s alkoholem.^[19]

Budoucí výzkum

Mechanismy a signály pro chromatolýzu byly poprvé podrobně prozkoumány v 60. letech a stále si zaslouží další výzkum.^[9][20] Je zřejmé, že axotomie je jedním z nejpřímějších induktorů chromatolysy a pokud by byl proveden další výzkum k objasnění specifických cest, které spojují axonální poškození chromatolysy, pak by mohly být vyvinuty potenciální terapie pro zastavení chromatolytické odpovědi neuronů a pro zmírnění škodlivých účinků degenerativních onemocnění, jako je Alzheimerova choroba a ALS.^[20]

Reference