虚血性脳卒中におけるピロトーシスを介した免疫炎症反応とピロトーシスの調節因子としての天然植物成分の役割に関する研究の進歩：総説

2.1.パイロトーシスの特徴

2.2.パイロトーシスの分子機構

の形成 インフラマソーム 損傷後のパイロトーシスの重要な物質です。損傷を受けると、体は病原体関連分子パターン (PAMP) および損傷関連分子パターン (DAMP) に関連するパターン信号を活性化することがあります。 [48]。信号刺激が起こると、細胞内 プロモータータンパク質 ヌクレオチド結合オリゴマー化ドメイン様受容体 pyrin ドメイン 3 (NLRP3) を含むものは、オリゴマー化を通じてインフラマソーム アダプター分子 ASC を使用して大量のプロカスパーゼ 1 を動員できます。 [49]、インフラマソーム凝集タンパク質の形成。プロカスパーゼ-1 はカスパーゼ-1 の前駆体であり、通常、プロカスパーゼ-1 は次のような形で体内に存在します。 チモーゲン。刺激シグナルがプロカスパーゼ 1 に伝達されると、自己加水分解によって P20 および P10 サブユニットが生成されます。このサブユニットは最初に ヘテロ二量体 それは機能できず、集合して 四量体 カスパーゼ-1の活性を促進し、カスパーゼ-1の活性化をもたらします。 [50]。カスパーゼ-1 が活性化されると、活性型カスパーゼ-1 は細胞膜孔の形成と細胞膜の急速な溶解を引き起こし、炎症反応を形成します。一方、カスパーゼ-1は、IL-1βおよびIL-18の前駆体、プロIL-1βおよびプロIL-18を誘導して、成熟プロセスを促進することもできます。成熟したIL-1βとIL-18は細胞外に放出され、それによってより多くのインフラマソームを動員します。インフラマソームが凝集すると炎症反応はさらに悪化し、組織損傷が悪化します。 IL-1βが細胞から放出されると、リンパの流れに乗って炎症因子が隣接組織に広がり、炎症反応がさらに悪化します。大量の IL-18 の分泌は Th1 および Th2 免疫応答を引き起こし、免疫応答を刺激して役割を果たします [51].

2.3.非コードRNAはISにおけるパイロトーシス遺伝子の発現に関与する

近年では、パイロトーシスの発生に関わる遺伝子レベルでの制御機構も完全に解明されてきました。現代の分子生物学の研究では、ゲノムの 98% がタンパク質のコード化に関与していないことが示されています。長鎖コーディング RNA (lncRNA) は、タンパク質をコードする機能を持たない RNA であり、長さが 200 ヌクレオチドを超えることからそのように名付けられました。 [75], [76]。ただし、 lncRNA タンパク質をコードする機能はありませんが、体内で最も発現され、転写において最も保存された遺伝子です。体内の重要な病理学的および生理学的プロセス、特に再灌流傷害関連疾患に関与し、重要な役割を果たしています。 [77]。研究により、ミクログリアでは、lncRNA-H19 の発現レベルが再灌流の期間と正の相関があることが示されています。 [78]。 LncRNA-H19 の過剰発現は、下流シグナル伝達分子 NLRP3/6 の発現を促進し、GSMDD を開始するときに炎症の役割を果たします。 [79], [80], [81]。 lncRNA-H19 はカスパーゼタンパク質ファミリーのメンバーを活性化することができます [82]ミトコンドリア機能不全を引き起こし、インフラマソームの活性化に関与し、神経損傷を引き起こします。 [83]。分子構造の制御に加えて、lncRNA-H19 はさらに多くの転写因子を動員して mRNA 転写プロセスを制御することもできます。 [84]。さらに、lncRNA-H19 は、 核輸送 転写因子のプロセスを制御し、それによってより多くの標的遺伝子の特異的発現を増加させ、炎症カスケードネットワークを生成します。 虚血 発生する [84]。したがって、lncRNA-H19 は、次のような場合に強い危険信号となります。 シリ H19 の阻害が起こる可能性があります。 処理 虚血再灌流傷害用 [84]。虚血再灌流傷害を引き起こす可能性のある AIM2 インフラマソーム媒介ピロトーシスでは、lincRNA MEG3/miR-485/AIM2 軸が CIRI 中にカスパーゼ 1 シグナル伝達を活性化することでパイロトーシスを促進するため、この軸は虚血再灌流障害の効果的な治療標的となる可能性があります。 は [84]。のために 免疫調節 ミクログリアの研究、Wang et al. LncRNA-Fendrr が ユビキチン化 HERC2 を介した NLRC4 タンパク質の分解とミクログリアのパイロトーシスの制御 [85]。張ら。 lncRNA NEAT1/miR-22–3p 軸がピロトーシスを抑制し、CIRI 損傷を軽減することを発見 [86]。 IS後のin vitro酸素グルコース欠乏（OGD）損傷実験では、OGDがNOD様受容体タンパク質3（NLRP3）の発現を増加させ、NSCのパイロトーシス死を誘導し、NSCは回復したことが示された。 高圧酸素療法。上方制御された lncRNA-H19 は miR-423-5p の分子スポンジとして機能し、OGD 後に NLRP3 を標的にして神経幹細胞 (NSC) ピロトーシスを誘導します。したがって、高圧酸素療法は、lncRNA-H19/miR-423–5p/NLRP3 軸を阻害することにより、NSC をピロトーシスから保護することが確認されました。 [87]。 miR-21は、 マイクロRNA (miRNA) パイロトーシスの発生と密接に関係しています。研究により、miR-21 は、炎症性フィードバック経路を介した NF-κB シグナル伝達を介して、NLRP3 タンパク質を特異的に制御し、NLRP3 タンパク質を活性化し、NLRP3 分泌を刺激し、マクロファージ内で発現できることが示されています。 [88]。 NLRP3 の活性化に加えて、miR-21 は下流のカスパーゼ-1 の活性化を調節し、IL-1β の分泌を促進し、パイロトーシスの発生を促進することもできます。 miR-21 が欠損すると、NLRP3 によって調節されるカスパーゼ 1 経路の発現が大幅に減少します。したがって、miR-21 の発現レベルもパイロトーシスの発生を制御する重要な要素となります。 [89], [90]。最新の分子生物学の研究では、miR-214–3p にはカスパーゼ 1 の結合部位があり、カスパーゼ 1 の発生に特異的に結合することで炎症反応を制御し、ピロトーシスの発生率を増加させることが示されています。 [91].

パイロトーシスの分子機構は次のように要約されています。 図1.

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図1。ピロトーシスの分子機構 (ピロトーシスの機構には、標準的なインフラマソーム経路と非標準的なインフラマソーム経路が含まれます。標準的なインフラマソーム経路は、DAMP または PAMP によって引き起こされます。非標準的なインフラマソーム経路は、細胞外グラム陰性菌の LPS によって引き起こされます)トリガー後、一連の分子間相互作用を通じてパイロトーシスがトリガーされます。 TLR：トール様受容体。 GSDM: グスデルミン。 NLRP3: ヌクレオチド結合オリゴマー化ドメイン様受容体 pyrin ドメイン 3個を含む。 DAMP: 損傷に関連する分子パターン。 PAMP: 病原体関連分子パターン)。

2.4.パイロトーシスと他の細胞損傷との関係

脳虚血再灌流障害の発生には多くのメカニズムが関与しています。既知のメカニズムは、炎症反応、カルシウムチャネル障害、ミトコンドリア機能障害、オートファジーなどのさまざまなメカニズムに関連しています。パイロトーシスは脳虚血再灌流損傷のあらゆる側面に関与しており、他の損傷と密接に関連しています。

パイロトーシスとアポトーシスの発生はどちらも細胞死に属しますが、根本的に異なります。アポトーシスは細胞死の生理学的方法ですが、パイロトーシスは身体損傷後の病理学的細胞死に関連することがよくあります。 [92]。オートファジーとは、世界に広く存在するオートファジー現象の一種です。 真核細胞。オートファジーは一般に、シャペロン媒介オートファジー、マイクロオートファジー、マクロオートファジーの3種類に分類されます。現在、マクロオートファジーについては多くの研究が行われています。 [93]。オートファジーは、細胞の正常な代謝プロセスに不可欠な部分です。オートファジーが阻害されると、組織、器官、または細胞に有害な物質が蓄積する可能性があります。オートファジーが過剰に活性化すると、重要な細胞内小器官や必須タンパク質が破壊され、オートファジーアポトーシスが引き起こされます。 [94].

パイロトーシスとオートファジーは密接に関連しています。通常の状況下では、生体内でのオートファジーとパイロトーシスの発生は動的平衡状態にあります。体が外部刺激に対して炎症反応を起こすと、オートファジーとパイロトーシスのバランスが崩れます。 [95]。たとえば、NF-κB は シグナル伝達経路 多くのシグナル伝達に関与します 信号経路 シグナル伝達を達成します。この研究では、NF-κB遺伝子をノックアウトしたISマウスでは、 mTOR 活性が阻害され、オートファジーレベルが強化されました。 NF-κB のシグナル伝達活性化経路は、NF-κB 誘導キナーゼを活性化する多数の刺激であり、IκKα、IκKB、および IκKγ 三量体を活性化し、その結果 IκB のリン酸化と分解が起こり、最終的に NF-κB シグナル伝達経路が活性化されます。 。活性化後、NF-κB は細胞に入り、対応する DNA 受容体に特異的に結合し、それによって炎症因子の転写を刺激し、炎症因子 TNF-α、IL-1β、IL-6 の大量発現を促進します。研究により、NF-κB シグナル伝達経路が、パイロトーシスを誘導するための重要なパイロトーシスタンパク質 NLRP3 の転写前および転写後レベルの活性化の調節に関与していることが示されています。豊富に発現する炎症因子は、体内で炎症カスケードを誘発し、ピロトーシスを誘発し、さらに炎症反応を拡大させ、それによって脳損傷を悪化させる可能性があります。 [96], [97], [98].

2.5. ISに関与するパイロトーシスと炎症のメカニズム

炎症カスケードはISのさまざまな段階で存在します [99]。 ISの初期段階では、脳内の血流が遅くなり、 好中球 に従う 内皮細胞 虚血血管の損傷が起こり、初期の急性炎症反応が始まります。 [100]。脳虚血後に再潅流が起こると、外因性炎症因子、炎症細胞、炎症因子が血液脳関門を通過し、再潅流後の虚血による副次的な影響が生じ、多数の酸化因子や炎症因子が放出されます。 フリーラジカル。このとき、ミクログリアは 脳組織 徐々に大量に活性化され、より多くの量が生成されます。 炎症メディエーター。このタイプの炎症性メディエーターは、脳組織の内皮細胞を過剰に活性化し、大量の炎症性メディエーターを生成する可能性があります。 組織因子 アミノ酸の毒性が蓄積されます。これにより、酸化因子、フリーラジカル、および 一酸化炭素、NF-κB、Toll 様受容体、Nod 様受容体 (NLR) などの炎症反応関連シグナル伝達経路を活性化します。 [101], [102]。たとえば、NLR に関しては、研究により、NLR には 23 のファミリー メンバーが存在し、主に細胞質で発現され、体の自然免疫応答において重要な役割を果たしていることが示されています。 NLR ファミリーのメンバーである Nalp1、Nalp3、Nalp5、および Ipaf は、 アダプタータンパク質 ASC、炎症反応のカスケードを開始し、ピロトーシスを媒介します [103], [104]。 NLRP3 は炎症因子の重要な構成要素です。 NLRP3 には、PYD、NACHT、および LRR の 3 つのドメインが含まれており、LRR-NACHT-PYD: PYD-CARD: CARD-CARDC で表すことができます。スペース ドメインです。内因性損傷のさまざまなシグナルに反応するため、NLRP3 インフラマソームの活性化がピロトーシスの主なタイプであると考えられています。 [105], [106], [107].

インフラマソームは、体が感染または細胞損傷のシグナルを受け取った後に組み立てられるタンパク質複合体であり、プロカスパーゼ-1 の補充と活性化のプラットフォームとして機能します。プロモータータンパク質 NLRP3 は、インフラマソームアダプター分子 ASC を使用したオリゴマー化を通じて、大量のプロカスパーゼ 1 を動員できます。 [108]。プロカスパーゼ-1 はカスパーゼ-1 の前駆体であり、活性型カスパーゼ-1 は細胞を急速に溶解して細胞外 IL-1β および IL-18 を活性化して放出する役割を担っており、これにより炎症反応がさらに悪化します。したがって、パイロトーシスの発生は、炎症反応の出現およびインフラマソームの形成と密接に関連しています。脳虚血再灌流損傷の発生は、パイロトーシスと炎症反応の間の相互作用とより密接に関連しています [109], [110]。特に中枢神経系では、アストロサイトはミクログリアの活性化と増殖を誘導し、多数の炎症性メディエーターを生成します。これらの炎症性メディエーターは、内皮細胞を活性化してさまざまな組織因子を生成し、毒性を高める可能性があります。 興奮性アミノ酸のリリースを促進します。 一酸化窒素 そして酸素フリーラジカル。上記の物質はさらに、NF-κB や JNK2/STAT3 などの複数の炎症性シグナル伝達経路の活性化をもたらし、NLRP1 や NLRP3 などのインフラマソームの構築を促進します。活性化されたカスパーゼ-1は細胞のピロトーシスを誘発し、炎症反応を拡大し、脳虚血再灌流傷害を悪化させます [111], [112]。いくつかの研究では、野生型マウスと比較して、AIM2の脳内のAIM2およびIL-1βのレベルが低いことが判明しました。 ノックアウトマウス 脳虚血再灌流が大幅に減少した後、梗塞体積は大幅に減少し、 神経機能 スコアも大幅に向上しました。 AIM2 インフラマソームの活性化を阻害すると、ピロトーシスの発生をある程度抑制できるため、虚血性脳損傷が軽減されます。 [113]。したがって、パイロトーシスは脳虚血再灌流障害の過程で重要な役割を果たします。 NLRP3 インフラマソームはパイロトーシス経路の重要なタンパク質であり、その発現を阻害すると、下流のパイロトーシス経路関連タンパク質の発現も同時に阻害され、炎症反応が制限され、脳虚血再灌流傷害が緩和されます。

2.6.パイロトーシスとミトコンドリア損傷はIS後の酸化ストレス損傷を媒介する

ミトコンドリアは主に細胞の好気呼吸に関与しており、好気呼吸が起こる場所です。ミトコンドリアは、細胞間の正常な信号伝達と神経細胞の信号伝達のためのイオン化された基盤を提供します。 [114]。ミトコンドリアの損傷は主に異常によって引き起こされます ミトコンドリア代謝 そして酸化ダメージ [115]。研究により、脳虚血再灌流損傷はミトコンドリア機能不全と密接に関連していることが示されています。 [116]。酸化ストレスは酸化損傷発生の鍵であり、パイロトーシスと密接に関係しています [117], [118]。酸化ストレスは、脳組織損傷、特に脳虚血や脳虚血で発現する可能性が高くなります。 再灌流傷害 脳虚血後 [119]。体が外部からの有害物質の攻撃を受けると、細胞は大量の有害物質を分泌します。 ROS そして 活性炭酸化と抗酸化のバランスを崩し、一連の酸化損傷反応を引き起こします。 [120]。 ROS のほとんどはミトコンドリアによって分泌されます [121]。外部刺激または内因性損傷によって刺激されると、体は高レベルの ROS を誘導し、インフラマソームタンパク質複合体を活性化することにより、NLRP3 へのヌクレオチドの結合を刺激します。 ROS が過剰に活性化すると、体内のシグナル伝達経路の正常な順序が破壊され、その結果、細胞内の遺伝物質、タンパク質、およびさまざまな細胞小器官 (ミトコンドリアを含む) が破壊されます。細胞内のミトコンドリアなどのさまざまな細胞小器官が損傷すると、細胞の栄養や代謝に異常が生じ、活性酸素が細胞の損傷をさらに悪化させる可能性があります。 血管内皮 の撹乱を誘発します。 微小循環 脳の中で。脳の血液脳関門の透過性障害は、 細胞接着分子、それによって脳損傷を悪化させる [122]。その間、 酸化ストレス 細胞が徐々に増加することを特徴とする細胞死モードを示すようになります。 細胞膜透過性 そして細胞内容物の放出 – パイロトーシス [120]。したがって、ピロトーシスとミトコンドリア損傷の両方が脳虚血再灌流損傷の病理学的過程に関与しています。ミトコンドリア運動関連タンパク質Drp1は、ミトコンドリアが正常な生理機能を維持するために必要な重要なタンパク質であることが報告されています。 [123]。 Drp1 の発現が増加すると、 ミトコンドリア分裂 パイロトーシスのレベルを処理して低下させ、それによって損傷の発生を遅らせます。 [124]。身体がさまざまな内因性および外因性の損傷刺激を受けると、体内のシグナル伝達経路の制御プロセスが変化します。 Drp1の分泌低下、ミトコンドリアの損傷、ミトコンドリアの機能不全、アポトーシスやパイロトーシスの増加として現れ、体内のさまざまな疾患を引き起こします。 [125]。最近の研究では、ミトコンドリア機能不全が脳虚血/再灌流損傷中に NLRP3 インフラマソーム活性化を誘導することが示されています。 [126]。ミトコンドリア 脱共役タンパク質 2 (UCP2) 欠損は CIRI 後の脳損傷を悪化させ、新しい研究では、UCP2 欠損が高血糖誘発性 CIRI 増悪後の in vitro および in vivo での NLRP3 インフラマソーム活性化を促進することが示されています。 UCP2 は、高血糖によって誘発される CIRI の悪化に対する潜在的な治療標的となる可能性があります。 UCP2欠損はまた、in vitroおよびin vivoでニューロンにおけるNLRP3インフラマソーム活性化とROS産生を増強した [127]. アディポネクチン は、広範な抗酸化作用と抗炎症作用を持つ脂肪由来のホルモンです。アディポネクチンペプチドはAMPK/GSK-3βを調節することにより脳虚血再灌流障害後の酸化ストレスとNLRP3インフラマソーム活性化を軽減する [128]。したがって、ISでは、パイロトーシスの発生とミトコンドリア損傷の間に密接な関係があり、両者の間には密接な相互作用があります。

2.7.酸化ストレス/ニトロソ化ストレスはIS後のパイロトーシスを媒介する

酸化/ニトロソ化ストレスと 神経炎症 鍵です 病理学的プロセス 虚血性脳卒中における脳虚血再灌流損傷、媒介ニューロン損傷、血液脳関門損傷および出血性変化の研究 [129], [130]。一酸化窒素（NO）と ペルオキシ亜硝酸塩 (ONOO-) は CIRI の典型的な RNS です [130], [131]。の異性体は3つあります 一酸化窒素合成酵素: 内皮一酸化窒素合成酵素 (eNOS) 低濃度の NO を生成し、生理学的機能を持ちます。その間 神経の一酸化窒素合成酵素 (nNOS) および 誘導性一酸化窒素合成酵素 (iNOS) 高濃度の NO を生成し、炎症を誘発し、血液脳関門の透過性を高めます。 [132]。 ROS/RNS の過剰生産はストレスの多い微環境を作り出し、一連の細胞シグナル伝達カスケードを引き起こし、炎症、血液脳関門の透過性亢進、 脳浮腫 そして神経細胞死 [133], [134]。ペルオキシナイトライト媒介 DNA鎖 を破壊してアクティブ化します リボザイム ポリ(ADP-リボース)シンターゼ(PARS)、ポリ(ADP-リボース)ポリメラーゼ(PARP)またはポリ(ADPリボース)としても知られています。 転移酵素 (pADPRT)。 ONOO - PARP を直接アクティブ化できます [135]、そしてインビボおよびインビトロ実験は、虚血性脳損傷におけるONOO-/PARPシグナル伝達経路の役割を実証した。インビボ実験では、虚血性脳卒中の動物モデルにおいて、NOS欠損マウスではPARP活性化が少ないことが示された。インビトロ実験では、ONOOドナーは培養C6においてPARP活性化を有意に誘導するが、NOドナーは誘導しないことが示された 神経膠腫細胞. 遺伝子破壊 またはPARPのサイレンシングにより大幅に減少します 脳梗塞の大きさ、軽減します 神経毒性、神経血管ユニットを保護し、神経学的転帰を改善します。 [136], [137], [138]。研究により、ROS/RNS が CIRI 中のインフラマソームの活性化因子である可能性があることが判明しました。 [139]。インフラマソームはミクログリアの細胞質にある複数のタンパク質複合体であり、その中で NOD 様受容体 3 (NLRP3) が最も広く研究されています。 NLRP3 はカスパーゼ-1 を誘発して活性化し、IL-1β と IL-18 を活性化して体内に放出します。 細胞外空間、炎症の進行を促進する [140]。 in vivo実験では、NLPR3ノックアウトマウスの脳梗塞サイズとBBB損傷が野生型マウスよりも低いことが示された。さらなる実験により、NLRP3がIL-1βの放出を媒介し、脳微小血管内皮細胞の透過性を高めることができることが示されました。 [141]。核因子E2関連 係数2 (Nrf2) は細胞の抗酸化反応を調節し、Nrf2 は酸素およびグルコース欠乏条件下で BV2 ミクログリアにおける ROS 媒介 NLRP3 産生を阻害します。 [142]。酸化/ニトロソ化ストレスがペルオキシ亜硝酸塩の形成を誘導し、これがカスパーゼ1/インフラマソーム活性化の重要なトリガーである可能性があることが判明しました。 [143]。したがって、ROS/RNS 媒介インフラマソームは、虚血性脳損傷の潜在的な治療標的となる可能性があります。

さらに、ROS/RNS は、Toll 様受容体の活性化を仲介します。現在の研究では、Toll 様受容体 (TLR) が先天性受容体として広く研究されていることが示されています。 免疫受容体、TLR4/2 は大脳分野でさらに研究されています。 虚血性損傷. TLR4 IL-1β、MMP-9、iNOS、COX-2の発現を媒介し、酸化ストレス誘発性の脳損傷を悪化させる可能性がある [144]。 TLR4阻害剤の適用 E5564 を再生できることを示しました。 神経保護的な ミクログリアの活性化とROSの産生を阻害することによる役割 [145]。 IS後、TLR4欠損マウスの梗塞サイズは野生型マウスの梗塞サイズよりも有意に小さかった [146]。 TLR4はポストISにも関与 神経新生. 陽電子放出断層撮影 研究では、TLR4欠損マウスがISにおける神経新生を増強し、炎症反応を抑制することが示されています。 [147]。さらに、in vivo 実験研究では、TLR2/4/NF-κB シグナル伝達経路の阻害が、酸化ストレス、炎症反応の調節、虚血性脳組織の保護に一定の効果があることを示しています。 [148]。したがって、TLR4/2 は虚血性脳損傷の治療標的となる可能性があります。

3.1.パイロトーシスとニューロン

IS後は短時間で虚血中心部に壊死が起こり、死んだ細胞が次のような危険信号を発します。 HMGB1タンパク質, ヒートショックプロテイン, ペルオキシダーゼ これらの危険信号分子はファミリータンパク質などに結合します。 パターン認識受容体、 形状 インフラマソーム、自然免疫反応を開始し、神経細胞死を引き起こす [162], [163]。研究により、脳虚血が NLRP1 と NLRP1 の高発現を引き起こす可能性があることが確認されています。 NLRP3 虚血性脳組織およびニューロンでは、NLRP1 の活性化は主にニューロンに存在します。 [164]。カスパーゼ-1 阻害剤または免疫グロブリン製剤を使用すると、一次皮質ニューロンにおける NLRP1 および NLRP3 の発現が減弱し、神経細胞のサイズが縮小する可能性があります。 脳梗塞、そしてそのメカニズムはNF-κBとMAPK経路の活性化の阻害に関連している可能性があります。 [164]。 IS マウスでは、Li et al. [165] 脳虚血後3日目に、神経細胞質、核、および神経細胞の超微細構造損傷が発見された。 ミトコンドリア膜 が起こり、Caspase-1、GSDMD、IL-1βの発現が有意に増加しました。カスパーゼ-1阻害剤 Vx765 ピロトーシスを抑制し、虚血領域のニューロンの生存を促進し、症状を改善することができます。 脳機能障害 マウスで。リャンら。 [166] は、長い非コーディング RNA 母性発現遺伝子 3 (MEG3) が、AIM2/カスパーゼ-1 経路を活性化することによってピロトーシスと炎症反応を促進し、脳虚血再灌流傷害を引き起こすことを発見しました。 MEG3 遺伝子をノックアウトすると、次のような発現が阻害されます。 AIM2、カスパーゼ-1、GSMDD およびその他のタンパク質が含まれており、虚血性脳損傷を軽減します。これは、MEG3 が虚血性脳卒中に対する効果的な治療標的である可能性があることを示唆しています。

3.2.パイロトーシスとアストロサイト

アストロサイトが最も豊富です グリア細胞 の中に 中枢神経系 血液脳関門の形成、神経代謝の調節、細胞間コミュニケーションの安定化に関与しています。 [167]。 IS後の顕著な病理学的変化は反応性である アストログリア症 虚血性損傷後の早期に神経の可塑性を促進するグリア瘢痕化 [168]。一般に信じられているのは、 海馬 虚血であり、 低酸素症、 抗酸化力 海馬の機能が低下し、多くの炎症因子が放出され、海馬へのダメージが悪化する可能性があります。 [169]。局所脳虚血から 3 時間後 SDラット、IL-1β様免疫反応性陽性細胞が虚血領域に出現し、主に不活化星状細胞が出現した。虚血後 2 か月まで、陽性細胞は虚血半球、特に壊死巣の周囲で検出され、活性化の程度が高くなります。 [170]。活性化されたアストロサイトは、 腫瘍壊死因子、インターロイキン、成長因子、その他の炎症因子または神経毒性メディエーターにより、神経損傷が引き起こされます。 [171]。 NLRP2 は主にアストロ サイトで発現されますが、ニューロンやミクログリアではほとんど発現されません。さらに、NLRP2の発現は、マウス脳虚血モデルおよび星状細胞の酸素およびグルコース欠乏後に有意に上方制御され、NLRP2をサイレンシングすることで、酸素およびグルコース欠乏によって誘発されるピロトーシスを軽減できる可能性がある。 [172]。別の研究では、脳虚血の in vitro モデルにおいて、酸素グルコース欠乏により NLRP3、ASC、カスパーゼ-1、IL-1β、および IL-18 が増加し、星状細胞の生存が減少することがわかりました。 ヒスピドゥリン から単離されたケトン化合物です。 漢方薬。 in vitro および in vivo 実験では、ヒスピジュリンが NLRP3 媒介ピロトーシスを阻害し、脳に保護効果を及ぼすことができ、そのメカニズムは AMPK/GSK-3β の活性化に関連していることが示されています。 シグナル伝達経路 [173]。孟ら。 [174] NLRP6 の発現は、ラットの脳虚血再灌流後 48 時間でピークに達することを発見しました。アストロサイトで酸素とグルコースが欠乏すると、NLRP6 とその活性化産物の産生が増加し、NLRP6 をサイレンシングすると ASC とカスパーゼ 1 が減少し、炎症因子の放出が減少し、ニューロンの活動が増加します。 [175]。したがって、星状細胞におけるインフラマソーム活性化を標的とした介入は、IS の治療に新しいアイデアを提供する可能性があります。

3.3.パイロトーシスとミクログリア

ミクログリアは先天的に存在する 免疫細胞 中枢神経系と虚血性脳卒中後の最も初期に活性化された細胞の [176]。脳虚血損傷の急性期では、ミクログリアが急速に病変部位に移動し、炎症因子や細胞傷害性物質を分泌し、組織損傷を悪化させます。 [177]。慢性期では、ミクログリアは抗炎症性サイトカインと成長因子を生成して炎症を促進します。 組織修復 そして改造 [178]。研究により、ミクログリアのピロトーシスが虚血性脳損傷において重要な役割を果たしていることがわかっています。 NLRC4は、ミクログリアが酸素とグルコースを3時間欠乏させたときに有意に増加した最初のインフラマソームであったが、NLRP1、NLRP3、およびAIM2は、酸素グルコース欠乏の6時間後まで有意に増加しなかった。 NLRC4 をサイレンシングすると、GSDMD、IL-1β、IL-18 の産生が減少し、ミクログリアのピロトーシスが抑制される可能性があります。 [179]。徐ら。 [180] は、ドライバー受容体 1 (TREM-1) が次のように発現していることを報告しました。 骨髄細胞 脳虚血再灌流後のミクログリアでは、NLRP3/カスパーゼ-1媒介ピロトーシス経路が活性化され、神経炎症反応が誘導される可能性があります。 TREM-1 を阻害すると、ミクログリアのパイロトーシスと神経損傷が軽減されます。リーら。 [181] 環状グアノシン一リン酸アデノシン合成酵素 (cGAS) の発現が脳虚血後に上方制御され、AIM2 インフラマソームを活性化してミクログリアのピロトーシスを誘導することを確認しました。 cGAS アンタゴニスト A151 は、AIM2 活性化とミクログリアのピロトーシスを阻害し、脳梗塞体積を大幅に減少させ、神経損傷を軽減します。上記の研究は、ミクログリアのパイロトーシスとその媒介性神経炎症反応が虚血性脳損傷を引き起こす重要なメカニズムである可能性があることを示しています。ミクログリアの神経毒性作用を抑制することは、虚血性脳卒中治療の新しい戦略となる可能性があります。

3.4.ピロトーシスと内皮細胞

内皮細胞は血液脳関門の最初の関門を構成し、血液脳関門の足場を提供します。 クローディン, 接着分子 そして 細胞外マトリックス [182]。脳虚血中、免疫炎症反応と酸化ストレスにより損傷が生じる可能性があります。 内皮細胞 血液脳関門の完全性を破壊し、血管原性浮腫、出血性変形、死亡率の増加を引き起こします。 [183], [184]。脳虚血後、NLRP3 はニューロン、ミクログリア、血管内皮細胞で上方制御され、NLRP3 遺伝子をサイレンシングすると、脳虚血マウスの脳梗塞の量を減らすことができます。 中大脳動脈 虚血と血液脳関門の透過性の低下 [185]。王ら。 [186] 脳虚血が微小血管内皮細胞のピロトーシスを誘発し、虚血再灌流傷害を悪化させる可能性があることを確認しました。彼らはまた、ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体ガンマコアクチベーター 1α (PGC-1α) の活性化により、パイロトーシス関連タンパク質の発現が大幅に減少し、ZO-1 および ZO-1 の発現が増加することも発見しました。 オクルディン 血液脳関門の完全性を保護するために、脳微小血管内皮細胞内のタンパク質。さらに、脳微小血管内皮細胞のピロトーシスにより、IS後の出血の可能性が高まり、次のような重篤な合併症を引き起こす可能性があることが研究で判明しています。 脳出血 [187].

脳虚血とパイロトーシスの関連性は次のように要約されています。 図2.

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図2。 IS後の血管神経細胞におけるピロトーシスのメカニズムのまとめ [血管神経細胞（ミクログリア、アストロサイト、ニューロン、神経細胞からなる）におけるピロトーシスの分子機構 血管内皮細胞、周皮細胞）IS後。 IRF: インターフェロン調節因子; IFN: インターフェロン; CASP: カスパーゼ。 GPX4: グルタチオンペルオキシダーゼ 4]。

5.1.天然植物成分

天然植物成分の主な構造は次のとおりです。 図3.

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図3。天然植物成分の主な構造。

5.2.天然植物エキス