Tiến bộ nghiên cứu về phản ứng viêm miễn dịch qua trung gian pyroptosis trong đột quỵ do thiếu máu cục bộ và vai trò của các thành phần thực vật tự nhiên trong việc điều chỉnh bệnh pyroptosis: Đánh giá

2.1. Đặc điểm của bệnh pyroptosis

2.2. Cơ chế phân tử của bệnh pyroptosis

Sự hình thành của gây sốt là chất chủ yếu gây pyroptosis sau chấn thương. Khi bị thương, cơ thể có thể kích hoạt tín hiệu mẫu liên quan đến mẫu phân tử liên quan đến mầm bệnh (PAMP) và mẫu phân tử liên quan đến tổn thương (DAMP) [48]. Khi kích thích tín hiệu xảy ra, nội bào protein thúc đẩy thụ thể giống miền oligome hóa liên kết với nucleotide miền pyrin chứa 3 (NLRP3) có thể tuyển dụng một lượng lớn Procaspase-1 bằng cách sử dụng phân tử bộ chuyển đổi hồng cầu ASC thông qua quá trình oligome hóa [49], sự hình thành các protein tổng hợp hồng cầu. Procaspase-1 là tiền thân của caspase-1 và thông thường Procaspase-1 tồn tại trong cơ thể dưới dạng zymogen. Khi tín hiệu kích thích được truyền đến Procaspase-1, nó sẽ tạo ra các tiểu đơn vị P20 và P10 bằng quá trình tự thủy phân. Tiểu đơn vị này đầu tiên tạo thành một chất dị vòng không thể hoạt động và sau đó tập hợp lại để tạo thành một tứ giác thúc đẩy hoạt động caspase-1, dẫn đến kích hoạt caspase-1 [50]. Khi caspase-1 được kích hoạt, caspase-1 hoạt động chịu trách nhiệm hình thành các lỗ màng tế bào và phân giải nhanh màng tế bào để hình thành phản ứng viêm. Trong khi đó, caspase-1 cũng có thể tạo ra tiền chất của IL-1β và IL-18, pro-IL-1β và pro-IL-18, để đẩy nhanh quá trình trưởng thành. IL-1β và IL-18 trưởng thành được giải phóng ngoại bào, do đó thu hút nhiều hồng cầu hơn. Sau khi tập hợp các hồng cầu, phản ứng viêm sẽ trở nên trầm trọng hơn và tổn thương mô sẽ trầm trọng hơn. Sau khi IL-1β được giải phóng khỏi tế bào, các yếu tố gây viêm sẽ lan sang các mô lân cận cùng với dòng bạch huyết, làm trầm trọng thêm phản ứng viêm. Sự tiết ra một lượng lớn IL-18 gây ra phản ứng miễn dịch Th1 và Th2, đồng thời kích thích phản ứng miễn dịch đóng vai trò [51].

2.3. Các RNA không mã hóa tham gia vào quá trình biểu hiện gen pyroptotic trong IS

Trong những năm gần đây, cơ chế điều hòa ở cấp độ gen liên quan đến sự xuất hiện của bệnh pyroptosis cũng đã được phát triển đầy đủ. Các nghiên cứu sinh học phân tử hiện đại cho thấy 98% của bộ gen không liên quan đến việc mã hóa protein. RNA mã hóa chuỗi dài (lncRNA) là các RNA không có chức năng mã hóa protein, được đặt tên như vậy vì chúng có chiều dài hơn 200 nucleotide [75], [76]. Tuy nhiên, mặc dù lncRNA không có chức năng mã hóa protein, là gen được biểu hiện nhiều nhất trong cơ thể và là gen được bảo tồn nhiều nhất trong quá trình phiên mã. Nó tham gia vào các quá trình bệnh lý và sinh lý quan trọng trong cơ thể, đặc biệt là trong các bệnh liên quan đến chấn thương tái tưới máu và đóng vai trò quan trọng [77]. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng ở microglia, mức độ biểu hiện của lncRNA-H19 có mối tương quan thuận với thời gian tái tưới máu [78]. Sự biểu hiện quá mức của LncRNA-H19 đóng vai trò gây viêm khi nó thúc đẩy sự biểu hiện của phân tử tín hiệu xuôi dòng NLRP3/6 và khởi đầu GSDMD [79], [80], [81]. lncRNA-H19 có thể kích hoạt các thành viên của họ protein caspase [82], dẫn đến rối loạn chức năng ty thể, tham gia kích hoạt các tế bào viêm và gây tổn thương tế bào thần kinh [83]. Ngoài việc điều hòa cấu trúc phân tử, lncRNA-H19 còn có thể tuyển dụng thêm các yếu tố phiên mã để điều chỉnh quá trình phiên mã mRNA [84]. Ngoài ra, lncRNA-H19 cũng có thể thúc đẩy quá trình vận chuyển hạt nhân quá trình của các yếu tố phiên mã, từ đó làm tăng sự biểu hiện cụ thể của nhiều gen mục tiêu hơn và tạo ra mạng lưới tầng viêm khi thiếu máu cục bộ xảy ra [84]. Vì vậy, lncRNA-H19 là tín hiệu nguy hiểm mạnh khi CIRI xảy ra và sự ức chế H19 có thể là một khả năng sự đối đãi đối với tổn thương tái tưới máu do thiếu máu cục bộ [84]. Trong bệnh pyroptosis qua trung gian hồng cầu AIM2 có khả năng gây tổn thương tái tưới máu do thiếu máu cục bộ, trục lincRNA MEG3/miR-485/AIM2 thúc đẩy bệnh pyroptosis bằng cách kích hoạt tín hiệu caspase1 trong CIRI, và do đó trục này có thể là mục tiêu điều trị hiệu quả cho LÀ [84]. Cho điều hòa miễn dịch của microglia, Wang và cộng sự. phát hiện ra rằng LncRNA-Fendrr bảo vệ sự phổ biến khắp nơi và sự thoái biến của protein NLRC4 thông qua HERC2 và điều chỉnh bệnh pyroptosis vi mô [85]. Zhang và cộng sự. phát hiện ra rằng trục lncRNA NEAT1/miR-22–3p đã ức chế chứng pyroptosis và làm giảm tổn thương CIRI [86]. Các thí nghiệm gây tổn thương do thiếu oxy-glucose (OGD) trong ống nghiệm sau IS cho thấy OGD làm tăng biểu hiện protein thụ thể giống NOD 3 (NLRP3) để gây ra cái chết do pyroptotic của NSC, được giải cứu bằng cách Điều trị oxy bằng khí áp hyperbaric. LncRNA-H19 được điều hòa hoạt động như một miếng bọt biển phân tử cho miR-423–5p, nhắm mục tiêu NLRP3 sau OGD để gây ra bệnh pyroptosis tế bào gốc thần kinh (NSC). Do đó, người ta đã xác nhận rằng liệu pháp oxy cao áp bảo vệ NSC khỏi bệnh pyroptosis bằng cách ức chế trục lncRNA-H19/miR-423–5p/NLRP3 [87]. miR-21 là một microRNA (miRNA) có liên quan chặt chẽ đến sự xuất hiện của bệnh pyroptosis. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng miR-21 có thể điều chỉnh cụ thể protein NLRP3, kích hoạt protein NLRP3, kích thích bài tiết NLRP3 và biểu hiện trong các đại thực bào thông qua tín hiệu NF-κB thông qua con đường phản hồi viêm [88]. Ngoài việc kích hoạt NLRP3, miR-21 còn có thể điều chỉnh việc kích hoạt caspase-1 ở hạ lưu, thúc đẩy sự tiết IL-1β và thúc đẩy sự xuất hiện của bệnh pyroptosis. Khi thiếu miR-21, biểu hiện của con đường caspase-1 do NLRP3 điều chỉnh sẽ giảm đáng kể. Do đó, mức độ biểu hiện của miR-21 cũng là mắt xích quan trọng trong việc điều chỉnh sự xuất hiện của bệnh pyroptosis [89], [90]. Các nghiên cứu sinh học phân tử hiện đại đã chỉ ra rằng miR-214–3p có vị trí gắn kết với caspase-1, có thể liên kết đặc biệt với sự xuất hiện của caspase-1, từ đó điều chỉnh phản ứng viêm và tăng tỷ lệ mắc bệnh pyroptosis [91].

Cơ chế phân tử của bệnh pyroptosis được tóm tắt trong Hình 1.

1. Tải xuống : Tải xuống hình ảnh có độ phân giải cao (294KB)
2. Tải xuống : Tải xuống hình ảnh kích thước đầy đủ

Hình 1. Cơ chế phân tử của bệnh pyroptosis (Các cơ chế của bệnh pyroptosis bao gồm con đường viêm nhiễm chính tắc và con đường viêm nhiễm không chính tắc. Con đường viêm nhiễm chính tắc được kích hoạt bởi DAMPs hoặc PAMPs. Con đường viêm nhiễm không chính tắc được kích hoạt bởi LPS của vi khuẩn gram âm ngoại bào hoặc kích thích tử vong.Sau khi kích hoạt, pyroptosis được kích hoạt thông qua một loạt các tương tác giữa các phân tử. TLR: Cơ quan thụ cảm giống thu phí; GSDM: Gsdermin; NLRP3: thụ thể giống miền oligome hóa liên kết với nucleotide miền pyrin chứa 3; DAMP: mô hình phân tử liên quan đến thiệt hại; PAMP: mẫu phân tử liên quan đến mầm bệnh).

2.4. Mối quan hệ giữa pyroptosis và tổn thương tế bào khác

Có nhiều cơ chế liên quan đến sự xuất hiện của tổn thương tái tưới máu não do thiếu máu cục bộ. Các cơ chế đã biết có liên quan đến nhiều cơ chế khác nhau như phản ứng viêm, rối loạn kênh canxi, suy giảm chức năng ty thể và bệnh tự thực. Pyroptosis liên quan đến tất cả các khía cạnh của chấn thương tái tưới máu não do thiếu máu cục bộ và liên quan chặt chẽ đến các chấn thương khác.

Sự xuất hiện của pyroptosis và apoptosis đều thuộc về một cách chết tế bào, nhưng về cơ bản chúng khác nhau. Apoptosis là một cách chết tế bào sinh lý, trong khi pyroptosis thường liên quan đến chết tế bào bệnh lý sau chấn thương cơ thể [92]. Autophagy là một loại hiện tượng autophagy tồn tại rộng rãi trong tế bào nhân thực. Autophagy thường được chia thành ba loại, đó là autophagy qua trung gian chaperone, microautophagy và macroautophagy. Hiện nay có rất nhiều nghiên cứu về macroautophagy [93]. Autophagy là một phần không thể thiếu trong quá trình trao đổi chất bình thường của tế bào. Việc ức chế quá trình tự thực có thể dẫn đến sự tích tụ các chất có hại trong các mô, cơ quan hoặc tế bào. Việc kích hoạt quá mức quá trình autophagy sẽ phá hủy các bào quan nội bào quan trọng và các protein thiết yếu, gây ra apoptosis autophagic [94].

Pyroptosis và autophagy có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Trong những trường hợp bình thường, sự xuất hiện của bệnh autophagy và pyroptosis in vivo ở trạng thái cân bằng động. Khi cơ thể phản ứng viêm với các kích thích bên ngoài, sự cân bằng giữa quá trình tự thực bào và bệnh pyroptosis bị phá vỡ [95]. Ví dụ, NF-κB là một con đường truyền tín hiệu tham gia vào việc truyền tín hiệu của nhiều đường dẫn tín hiệu để đạt được sự truyền tín hiệu. Nghiên cứu cho thấy ở chuột IS bị loại bỏ gen NF-κB, mTOR hoạt động bị ức chế và mức độ autophagy được tăng cường. Con đường kích hoạt tín hiệu của NF-κB là một số lượng lớn các kích thích để kích hoạt các kinase do NF-κB gây ra, kích hoạt các bộ cắt IκKα, IκKB và IκKγ, dẫn đến sự phosphoryl hóa và suy thoái của IκB, và cuối cùng kích hoạt đường dẫn tín hiệu NF-κB . Sau khi kích hoạt, NF-κB xâm nhập vào tế bào và liên kết đặc biệt với thụ thể DNA tương ứng của nó, từ đó kích thích sự phiên mã của các yếu tố gây viêm và thúc đẩy sự biểu hiện mạnh mẽ của các yếu tố gây viêm TNF-α, IL-1β và IL-6. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng đường truyền tín hiệu NF-κB có liên quan đến việc điều chỉnh sự kích hoạt mức độ trước và sau phiên mã của protein pyroptotic quan trọng NLRP3 để gây ra bệnh pyroptosis. Các yếu tố gây viêm được biểu hiện nhiều có thể gây ra một đợt viêm trong cơ thể, gây ra bệnh pyroptosis và mở rộng hơn nữa phản ứng viêm, do đó làm nặng thêm tổn thương não. [96], [97], [98].

2.5. Cơ chế gây pyroptosis và viêm liên quan đến IS

Các tầng viêm tồn tại ở các giai đoạn khác nhau của IS [99]. Trong giai đoạn đầu của IS, lưu lượng máu trong não chậm lại và bạch cầu trung tính tuân thủ tế bào nội mô mạch máu thiếu máu cục bộ và phản ứng viêm cấp tính ban đầu bắt đầu [100]. Với sự xuất hiện của tái tưới máu sau thiếu máu não, các yếu tố viêm ngoại sinh, tế bào viêm và các yếu tố viêm đi qua hàng rào máu não, dẫn đến hậu quả thứ phát là thiếu máu cục bộ sau tái tưới máu, dẫn đến giải phóng một số lượng lớn các yếu tố oxy hóa và gốc tự do. Vào thời điểm này, microglia trong mô não dần dần được kích hoạt với số lượng lớn và sản xuất nhiều hơn Các trung gian gây viêm. Loại chất trung gian gây viêm này có thể kích hoạt quá mức các tế bào nội mô trong mô não và tạo ra một lượng lớn yếu tố mô tích lũy độc tính của axit amin. Điều này càng làm trầm trọng thêm việc giải phóng các yếu tố oxy hóa, các gốc tự do và cacbon monoxitvà kích hoạt các đường truyền tín hiệu liên quan đến phản ứng viêm như NF-κB, thụ thể giống Toll và thụ thể giống Nod (NLR) [101], [102]. Ví dụ, NLR, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng có 23 thành viên trong họ NLR, chúng chủ yếu biểu hiện ở tế bào chất của tế bào và đóng vai trò chính trong phản ứng miễn dịch bẩm sinh của cơ thể. Các thành viên của gia đình NLR, Nalp1, Nalp3, Nalp5 và Ipaf, có thể kích hoạt kích hoạt caspase-1 thông qua bộ chuyển đổi protein ASC, bắt đầu một loạt các phản ứng viêm và làm trung gian chứng pyroptosis [103], [104]. NLRP3 là thành phần quan trọng của các yếu tố gây viêm. NLRP3 chứa ba miền: PYD, NACHT và LRR, có thể được biểu thị bằng LRR-NACHT-PYD: PYD-CARD: CARD-CARDC một miền spase. Nó phản ứng với các tín hiệu khác nhau của tổn thương nội sinh, do đó, việc kích hoạt dòng siêu nhỏ NLRP3 được coi là loại bệnh pyroptosis chính [105], [106], [107].

Inflammasome là các phức hợp protein được tập hợp sau khi cơ thể nhận được tín hiệu nhiễm trùng hoặc tổn thương tế bào và đóng vai trò là nền tảng cho việc tuyển dụng và kích hoạt pro-caspase-1. Protein khởi động NLRP3 có thể huy động một lượng lớn Procaspase-1 thông qua quá trình oligome hóa bằng cách sử dụng phân tử tiếp hợp hồng cầu ASC [108]. Procaspase-1 là tiền thân của caspase-1, và caspase-1 hoạt động chịu trách nhiệm ly giải nhanh các tế bào để kích hoạt và giải phóng IL-1β và IL-18 ngoại bào, điều này càng làm trầm trọng thêm phản ứng viêm. Do đó, sự xuất hiện của bệnh pyroptosis có liên quan chặt chẽ đến sự xuất hiện của phản ứng viêm và sự hình thành các dòng siêu nhỏ. Sự xuất hiện của tổn thương tái tưới máu do thiếu máu cục bộ não có liên quan chặt chẽ hơn đến sự tương tác giữa chứng pyroptosis và phản ứng viêm [109], [110]. Đặc biệt là trong hệ thống thần kinh trung ương, tế bào hình sao kích hoạt và tăng sinh microglia và tạo ra một số lượng lớn các chất trung gian gây viêm. Những chất trung gian gây viêm này có thể kích hoạt các tế bào nội mô để tạo ra nhiều loại yếu tố mô, làm tăng độc tính của axit amin kích thíchvà thúc đẩy việc phát hành oxit nitric và các gốc tự do oxy. Các chất trên còn dẫn đến việc kích hoạt nhiều đường truyền tín hiệu viêm như NF-κB và JNK2/STAT3, đồng thời thúc đẩy sự tập hợp các dòng siêu nhỏ như NLRP1 và NLRP3. Caspase-1 được kích hoạt gây ra hiện tượng pyroptosis của tế bào, mở rộng phản ứng viêm và làm nặng thêm tổn thương tái tưới máu do thiếu máu cục bộ não [111], [112]. Một số nghiên cứu đã phát hiện ra rằng so với chuột hoang dã, nồng độ AIM2 và IL-1β trong não của AIM2 hạ gục chuột sau khi tái tưới máu não do thiếu máu cục bộ giảm đáng kể, thể tích vùng nhồi máu giảm đáng kể và chức năng thần kinh điểm số cũng được cải thiện đáng kể. Việc ức chế kích hoạt hồng cầu AIM2 có thể ức chế sự xuất hiện của bệnh pyroptosis ở một mức độ nhất định, do đó làm giảm chấn thương não do thiếu máu cục bộ [113]. Vì vậy, pyroptosis đóng một vai trò quan trọng trong quá trình chấn thương do thiếu máu cục bộ - tái tưới máu não. Inflammasome NLRP3 là một protein quan trọng trong con đường pyroptotic và việc ức chế biểu hiện của nó có thể đồng thời ức chế sự biểu hiện của các protein liên quan đến con đường pyroptotic ở hạ lưu, hạn chế phản ứng viêm và làm giảm tổn thương tái tưới máu do thiếu máu cục bộ não.

2.6. Bệnh pyroptosis và tổn thương ty thể làm trung gian cho tổn thương do stress oxy hóa sau IS

Ty thể chủ yếu tham gia vào quá trình hô hấp hiếu khí của tế bào và là nơi diễn ra quá trình hô hấp hiếu khí. Ty thể cung cấp cơ sở ion hóa để truyền tín hiệu bình thường giữa các tế bào và truyền tín hiệu của tế bào thần kinh [114]. Tổn thương ty thể chủ yếu là do bất thường chuyển hóa ty thể và tổn thương oxy hóa [115]. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tổn thương tái tưới máu do thiếu máu cục bộ não có liên quan chặt chẽ đến rối loạn chức năng ty thể [116]. Căng thẳng oxy hóa, là chìa khóa dẫn đến sự xuất hiện của tổn thương oxy hóa, có liên quan chặt chẽ đến chứng pyroptosis [117], [118]. Căng thẳng oxy hóa có nhiều khả năng được biểu hiện trong tổn thương mô não, đặc biệt là trong thiếu máu não và chấn thương tái tưới máu sau thiếu máu não [119]. Khi cơ thể bị tấn công bởi các chất độc hại bên ngoài, tế bào có thể tiết ra một lượng lớn ROS Và than hoạt tính, phá vỡ sự cân bằng giữa quá trình oxy hóa và chống oxy hóa, dẫn đến một loạt các phản ứng phá hủy oxy hóa [120]. Hầu hết ROS được tiết ra bởi ty thể [121]. Khi bị kích thích bởi các kích thích bên ngoài hoặc xảy ra tổn thương nội sinh, cơ thể sẽ kích thích sự liên kết của nucleotide với NLRP3 bằng cách tạo ra nồng độ ROS cao, kích hoạt phức hợp protein hồng cầu. Khi ROS bị kích hoạt quá mức, trật tự bình thường của các đường truyền tín hiệu trong cơ thể bị gián đoạn, dẫn đến sự phá hủy vật liệu di truyền, protein và các bào quan khác nhau (bao gồm cả ty thể) trong tế bào. Khi các bào quan khác nhau như ty thể trong tế bào bị tổn thương, tế bào có chế độ dinh dưỡng và trao đổi chất bất thường, và ROS có thể làm nặng thêm tình trạng tổn thương của tế bào. nội mạc mạch máu và gây ra sự xáo trộn của vi tuần hoàn trong não. Sự rối loạn tính thấm của hàng rào máu não trong não gây ra sự biểu hiện quá mức của phân tử kết dính tế bào, từ đó làm nặng thêm chấn thương sọ não [122]. Trong khi đó, căng thẳng oxy hóa làm cho các tế bào dần dần biểu hiện chế độ chết tế bào, đặc trưng bởi sự gia tăng tính thấm của màng tế bào và giải phóng nội dung tế bào - pyroptosis [120]. Do đó, cả bệnh pyroptosis và tổn thương ty thể đều liên quan đến quá trình bệnh lý của chấn thương tái tưới máu do thiếu máu cục bộ não. Người ta đã báo cáo rằng protein liên quan đến sự vận động của ty thể Drp1 là protein quan trọng cần thiết để ty thể duy trì các chức năng sinh lý bình thường. [123]. Khi mức độ biểu hiện của Drp1 tăng lên, nó có thể ức chế sự phân hạch của ty thể xử lý và giảm mức độ pyroptosis, do đó làm chậm sự xuất hiện của thiệt hại [124]. Khi cơ thể nhận được nhiều loại kích thích gây tổn thương nội sinh và ngoại sinh, quá trình điều chỉnh các đường truyền tín hiệu trong cơ thể sẽ thay đổi. Nó được biểu hiện bằng việc giảm bài tiết Drp1, tổn thương ty thể, rối loạn chức năng ty thể và tăng apoptosis và pyroptosis, dẫn đến các bệnh khác nhau trong cơ thể [125]. Các nghiên cứu gần đây cho thấy rối loạn chức năng ty thể gây ra sự kích hoạt hồng cầu NLRP3 trong chấn thương do thiếu máu cục bộ / tái tưới máu não [126]. ty thể tách protein 2 (UCP2) làm trầm trọng thêm tổn thương não sau CIRI, và các nghiên cứu mới cho thấy sự thiếu hụt UCP2 giúp tăng cường kích hoạt hồng cầu NLRP3 sau khi làm trầm trọng thêm CIRI do tăng đường huyết trong ống nghiệm và in vivo. UCP2 có thể là mục tiêu điều trị tiềm năng cho tình trạng CIRI xấu đi do tăng đường huyết. Sự thiếu hụt UCP2 cũng tăng cường kích hoạt hồng cầu NLRP3 và sản xuất ROS trong tế bào thần kinh in vitro và in vivo [127]. Adiponectin là một loại hormone có nguồn gốc từ mỡ với tác dụng chống oxy hóa và chống viêm rộng rãi. Adiponectin peptide làm giảm căng thẳng oxy hóa và kích hoạt hồng cầu NLRP3 sau chấn thương tái tưới máu do thiếu máu cục bộ não bằng cách điều chỉnh AMPK / GSK-3β [128]. Do đó, trong IS, có mối quan hệ chặt chẽ giữa sự xuất hiện của bệnh pyroptosis và tổn thương ty thể và có sự tương tác chặt chẽ giữa hai điều này.

2.7. Căng thẳng oxy hóa/căng thẳng nitro hóa làm trung gian cho chứng pyroptosis sau IS

Căng thẳng oxy hóa / nitro hóa và viêm dây thần kinh là chìa khóa quá trình bệnh lý của chấn thương do thiếu máu cục bộ-tái tưới máu não, tổn thương tế bào thần kinh trung gian, tổn thương hàng rào máu não và chuyển dạng xuất huyết trong đột quỵ do thiếu máu cục bộ [129], [130]. Oxit nitric (NO) và peroxynitrit (ONOO-) là các RNS điển hình trong CIRI [130], [131]. Có 3 đồng phân của tổng hợp oxit nitric: tổng hợp oxit nitric nội mô (eNOS) tạo ra nồng độ NO thấp và có chức năng sinh lý; trong khi tổng hợp oxit nitric tế bào thần kinh (nNOS) và tổng hợp oxit nitric cảm ứng (iNOS) tạo ra nồng độ NO cao, gây viêm và tăng tính thấm của hàng rào máu não [132]. Việc sản xuất quá mức ROS/RNS tạo ra một môi trường vi mô căng thẳng và dẫn đến một loạt các tầng tín hiệu tế bào, dẫn đến tình trạng viêm, tăng tính thấm của hàng rào máu não, phù não và cái chết của tế bào thần kinh [133], [134]. Peroxynitrit trung gian sợi DNA phá vỡ và kích hoạt ribozyme poly(ADP-ribose) synthase (PARS), còn được gọi là poly(ADP-ribose) polymerase (PARP) hoặc poly(ADPribose) chất chuyển hóa (pADPRT). ONOO- có thể kích hoạt trực tiếp PARP [135], và các thí nghiệm in vivo và in vitro đã chứng minh vai trò của con đường truyền tín hiệu ONOO-/PARP trong chấn thương não do thiếu máu cục bộ. Các thí nghiệm in vivo cho thấy chuột thiếu NOS biểu hiện ít kích hoạt PARP hơn trong mô hình động vật bị đột quỵ do thiếu máu cục bộ. Các thí nghiệm in vitro cho thấy các nhà tài trợ ONOO, chứ không phải các nhà tài trợ NO, gây ra sự kích hoạt đáng kể PARP ở C6 nuôi cấy tế bào u thần kinh đệm. Sự gián đoạn gen hoặc sự im lặng của PARP làm giảm đáng kể kích thước nhồi máu não, làm giảm bớt độc tính thần kinh, bảo vệ các đơn vị thần kinh mạch máu và cải thiện kết quả thần kinh [136], [137], [138]. Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng ROS/RNS có thể là tác nhân kích hoạt hồng cầu trong CIRI [139]. Inflammasome là một phức hợp đa protein trong tế bào chất của microglia, trong đó thụ thể giống NOD 3 (NLRP3) là thụ thể được nghiên cứu rộng rãi nhất. NLRP3 kích hoạt và kích hoạt caspase-1, kích hoạt IL-1β và IL-18 và giải phóng chúng vào không gian ngoại bào, thúc đẩy sự phát triển của chứng viêm [140]. Các thí nghiệm in vivo cho thấy kích thước vùng nhồi máu não và tổn thương BBB ở chuột bị loại NLPR3 thấp hơn so với chuột hoang dã. Các thí nghiệm tiếp theo cho thấy NLRP3 có thể làm trung gian giải phóng IL-1β và tăng tính thấm của tế bào nội mô mạch máu não [141]. Yếu tố hạt nhân liên quan đến E2 yếu tố 2 (Nrf2) điều chỉnh các phản ứng chống oxy hóa của tế bào và Nrf2 ức chế sản xuất NLRP3 qua trung gian ROS trong microglia BV2 trong điều kiện thiếu oxy và glucose [142]. Người ta phát hiện ra rằng stress oxy hóa/nitrosit gây ra sự hình thành peroxynitrite, có thể là tác nhân chính kích hoạt caspase1/inflammasome [143]. Do đó, các dòng siêu nhỏ qua trung gian ROS/RNS có thể là mục tiêu điều trị tiềm năng cho chấn thương não do thiếu máu cục bộ.

Ngoài ra, ROS/RNS làm trung gian cho việc kích hoạt các thụ thể giống Toll. Các nghiên cứu hiện tại đã chỉ ra rằng các thụ thể giống Toll (TLR) đã được nghiên cứu rộng rãi như một thụ thể bẩm sinh. thụ thể miễn dịchvà TLR4/2 đã được nghiên cứu nhiều hơn ở não chấn thương do thiếu máu cục bộ. TLR4 có thể làm trung gian cho sự biểu hiện của IL-1β, MMP-9, iNOS và COX-2, đồng thời làm nặng thêm tổn thương não do stress oxy hóa gây ra [144]. Ứng dụng của chất ức chế TLR4 E5564 cho thấy rằng nó có thể chơi một bảo vệ thần kinh vai trò bằng cách ức chế sự kích hoạt của microglia và sản xuất ROS [145]. Sau IS, kích thước vùng nhồi máu của chuột thiếu TLR4 nhỏ hơn đáng kể so với chuột hoang dã [146]. TLR4 cũng tham gia vào giai đoạn hậu IS sự hình thành thần kinh. Chụp cắt lớp phát xạ positron các nghiên cứu đã chỉ ra rằng những con chuột thiếu TLR4 đã tăng cường sự hình thành thần kinh và ức chế các phản ứng viêm ở IS [147]. Ngoài ra, các nghiên cứu thực nghiệm in vivo đã chỉ ra rằng việc ức chế đường truyền tín hiệu TLR2/4/NF-κB có tác dụng nhất định trong việc điều chỉnh stress oxy hóa, phản ứng viêm và bảo vệ mô não thiếu máu cục bộ. [148]. Do đó, TLR4/2 có thể là mục tiêu điều trị chấn thương não do thiếu máu cục bộ.

3.1. Pyroptosis và tế bào thần kinh

Sau IS, hoại tử xảy ra ở vùng thiếu máu cục bộ trung tâm trong thời gian ngắn và tế bào chết phát ra các tín hiệu nguy hiểm như protein HMGB1, Protein sốc nhiệt, peroxidaza protein gia đình, v.v. Những phân tử tín hiệu nguy hiểm này liên kết với thụ thể nhận dạng mẫu, hình thức hồng cầu, kích hoạt các phản ứng miễn dịch bẩm sinh và gây chết tế bào thần kinh [162], [163]. Các nghiên cứu đã xác nhận rằng thiếu máu não có thể dẫn đến biểu hiện cao của NLRP1 và NLRP3 trong mô não và tế bào thần kinh thiếu máu cục bộ, và việc kích hoạt NLRP1 chủ yếu tồn tại trong tế bào thần kinh [164]. Việc sử dụng các chất ức chế Caspase-1 hoặc các chế phẩm globulin miễn dịch có thể làm giảm sự biểu hiện của NLRP1 và NLRP3 trong các tế bào thần kinh vỏ não nguyên phát và làm giảm kích thước của nhồi máu nãovà cơ chế này có thể liên quan đến sự ức chế kích hoạt đường dẫn NF-κB và MAPK [164]. Ở chuột IS Li et al. [165] phát hiện ra rằng vào ngày thứ 3 sau khi thiếu máu não, tổn thương siêu cấu trúc của huyết tương thần kinh, hạt nhân và màng ty thể đã xảy ra và các biểu hiện của Caspase-1, GSDMD và IL-1β đã tăng lên đáng kể. Chất ức chế Caspase-1 Vx765 có thể ức chế chứng pyroptosis, thúc đẩy sự sống sót của tế bào thần kinh ở những vùng thiếu máu cục bộ và cải thiện rối loạn chức năng não ở chuột. Liang và cộng sự. [166] phát hiện ra rằng gen 3 (MEG3) biểu hiện RNA không mã hóa dài từ mẹ thúc đẩy chứng pyroptosis và phản ứng viêm bằng cách kích hoạt con đường AIM2/Caspase-1, dẫn đến tổn thương tái tưới máu do thiếu máu cục bộ não. Việc loại bỏ gen MEG3 có thể ức chế sự biểu hiện của AIM2, Caspase-1, GSDMD và các protein khác, đồng thời làm giảm chấn thương não do thiếu máu cục bộ. Điều này cho thấy MEG3 có thể là mục tiêu điều trị hiệu quả cho bệnh đột quỵ do thiếu máu cục bộ.

3.2. Pyroptosis và tế bào hình sao

Tế bào hình sao có nhiều nhất tế bào thần kinh đệm bên trong hệ thống thần kinh trung ương và tham gia vào việc hình thành hàng rào máu não, điều hòa chuyển hóa tế bào thần kinh và ổn định giao tiếp giữa các tế bào [167]. Sau IS, một sự thay đổi bệnh lý nổi bật có tính phản ứng bệnh astrogliosis và sẹo thần kinh đệm, giúp thúc đẩy tính linh hoạt của tế bào thần kinh sớm sau chấn thương do thiếu máu cục bộ [168]. Người ta thường tin rằng khi hồi hải mã là thiếu máu cục bộ và tình trạng thiếu oxy, các khả năng chống oxy hóa của vùng hải mã sẽ bị suy yếu và một số lượng lớn các yếu tố gây viêm có thể được giải phóng, từ đó làm tổn thương vùng hải mã trở nên trầm trọng hơn. [169]. Ba (3) giờ sau khi bị thiếu máu não cục bộ ở chuột SD, các tế bào dương tính phản ứng miễn dịch giống IL-1β xuất hiện ở vùng thiếu máu cục bộ, chủ yếu là tế bào hình sao bất hoạt. Cho đến 2 tháng sau khi thiếu máu cục bộ, các tế bào dương tính vẫn có thể được phát hiện ở bán cầu thiếu máu cục bộ, đặc biệt là xung quanh các ổ hoại tử và mức độ kích hoạt càng cao. [170]. Tế bào hình sao được kích hoạt có thể tạo ra sự giải phóng yếu tố hoại tử khối u, interleukin, yếu tố tăng trưởng và các yếu tố gây viêm khác hoặc các chất trung gian gây độc cho tế bào thần kinh, dẫn đến tổn thương tế bào thần kinh [171]. NLRP2 chủ yếu được biểu hiện ở tế bào hình sao, nhưng hầu như không biểu hiện ở tế bào thần kinh và microglia. Hơn nữa, sự biểu hiện của NLRP2 đã được điều chỉnh tăng đáng kể trong mô hình thiếu máu não ở chuột và sau khi thiếu oxy và glucose trong tế bào hình sao, và việc làm im lặng NLRP2 có thể làm giảm chứng pyroptosis gây ra do thiếu oxy và glucose [172]. Một nghiên cứu khác cho thấy trong mô hình in vitro của thiếu máu não, sự thiếu hụt oxy-glucose dẫn đến sự gia tăng NLRP3, ASC, Caspase-1, IL-1β và IL-18, đồng thời giảm khả năng sống sót của tế bào hình sao. Hispidulin là một hợp chất xeton được phân lập từ Thuốc thảo dược Trung Quốc. Các thí nghiệm in vitro và in vivo đã chỉ ra rằng Hispidulin có thể ức chế bệnh pyroptosis qua trung gian NLRP3 và có tác dụng bảo vệ não, và cơ chế của nó có liên quan đến việc kích hoạt AMPK/GSK-3β đường tín hiệu [173]. Mạnh và cộng sự. [174] nhận thấy rằng biểu hiện của NLRP6 đạt đến đỉnh điểm sau 48 giờ sau khi tái tưới máu não do thiếu máu cục bộ ở chuột. Sau khi thiếu oxy và glucose trong tế bào hình sao, việc sản xuất NLRP6 và các sản phẩm kích hoạt của nó tăng lên, đồng thời việc làm im lặng NLRP6 có thể làm giảm ASC và Caspase-1, giảm sự giải phóng các yếu tố gây viêm và tăng hoạt động của tế bào thần kinh [175]. Do đó, các biện pháp can thiệp nhắm mục tiêu kích hoạt hồng cầu trong tế bào hình sao có thể mang lại những ý tưởng mới cho việc điều trị IS.

3.3. Bệnh pyroptosis và microglia

Microglia là bẩm sinh tế bào miễn dịch của hệ thần kinh trung ương và các tế bào được kích hoạt sớm nhất sau đột quỵ do thiếu máu cục bộ [176]. Trong giai đoạn cấp tính của tổn thương thiếu máu não, microglia nhanh chóng di chuyển đến vị trí tổn thương và tiết ra các yếu tố gây viêm và chất gây độc tế bào, làm nặng thêm tổn thương mô. [177]. Ở giai đoạn mãn tính, microglia có thể sản xuất ra các cytokine chống viêm và các yếu tố tăng trưởng để thúc đẩy sửa chữa mô và tu sửa [178]. Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng bệnh pyroptosis vi mô đóng một vai trò quan trọng trong chấn thương não do thiếu máu cục bộ. NLRC4 là dòng hồng cầu đầu tiên tăng đáng kể khi microglia bị thiếu oxy và glucose trong 3 giờ, trong khi NLRP1, NLRP3 và AIM2 không tăng đáng kể cho đến sau 6 giờ thiếu glucose oxy. Việc làm im lặng NLRC4 có thể làm giảm việc sản xuất GSDMD, IL-1β và IL-18, đồng thời ức chế bệnh pyroptosis vi mô [179]. Xu và cộng sự. [180] báo cáo rằng thụ thể trình điều khiển 1 (TREM-1) được biểu thị bằng tế bào tủy trong microglia sau khi tái tưới máu não do thiếu máu cục bộ có thể kích hoạt con đường pyroptosis qua trung gian NLRP3/Caspase-1 và gây ra phản ứng viêm thần kinh. Sự ức chế TREM-1 làm giảm chứng pyroptosis vi mô và tổn thương thần kinh. Li và cộng sự. [181] xác nhận rằng sự biểu hiện của guanosine monophosphate-adenosine synthase (cGAS) theo chu kỳ được điều chỉnh tăng sau khi thiếu máu não cục bộ và kích hoạt dòng hồng cầu AIM2 để gây ra bệnh pyroptosis vi mô. Chất đối kháng cGAS A151 có thể ức chế hoạt hóa AIM2 và chứng pyroptosis vi mô, làm giảm đáng kể thể tích nhồi máu não và giảm bớt tổn thương thần kinh. Các nghiên cứu trên chỉ ra rằng chứng pyroptosis microglia và phản ứng viêm thần kinh qua trung gian của nó có thể là một cơ chế quan trọng dẫn đến chấn thương não do thiếu máu cục bộ. Ức chế tác dụng gây độc thần kinh của microglia có thể là một chiến lược mới trong điều trị đột quỵ do thiếu máu cục bộ.

3.4. Pyroptosis và tế bào nội mô

Các tế bào nội mô tạo thành hàng rào đầu tiên của hàng rào máu não, cung cấp giàn giáo cho claudin, phân tử bám dính Và ma trận ngoại bào [182]. Trong quá trình thiếu máu não, phản ứng viêm miễn dịch và stress oxy hóa có thể gây tổn thương tế bào nội mô và phá vỡ tính toàn vẹn của hàng rào máu não, dẫn đến phù mạch, chuyển dạng xuất huyết và tăng tỷ lệ tử vong. [183], [184]. Sau khi bị thiếu máu não, NLRP3 được điều chỉnh tăng trong tế bào thần kinh, microglia và tế bào nội mô mạch máu, và việc làm im lặng gen NLRP3 có thể làm giảm thể tích nhồi máu não ở chuột mắc bệnh Động mạch não giữa thiếu máu cục bộ và làm giảm tính thấm của hàng rào máu não [185]. Vương và cộng sự. [186] xác nhận rằng thiếu máu não có thể gây ra bệnh pyroptosis của các tế bào nội mô vi mạch và làm nặng thêm tổn thương tái tưới máu do thiếu máu cục bộ. Họ cũng phát hiện ra rằng việc kích hoạt hệ số gamma thụ thể được kích hoạt bằng chất tăng sinh peroxisome 1α (PGC-1α) làm giảm đáng kể sự biểu hiện của các protein liên quan đến chứng pyroptosis và tăng biểu hiện của ZO-1 và bịt kín protein trong các tế bào nội mô vi mạch não, để bảo vệ tính toàn vẹn của hàng rào máu não. Ngoài ra, các nghiên cứu còn phát hiện hiện tượng pyroptosis của tế bào nội mô mạch máu não có thể làm tăng khả năng xuất huyết sau IS, dẫn đến các biến chứng nghiêm trọng như xuất huyết não [187].

Mối liên quan giữa thiếu máu não cục bộ và chứng pyroptosis được tóm tắt trong Hình 2.

1. Tải xuống : Tải xuống hình ảnh có độ phân giải cao (274KB)
2. Tải xuống : Tải xuống hình ảnh kích thước đầy đủ

Hình 2. Tóm tắt cơ chế của bệnh pyroptosis ở các đơn vị tế bào thần kinh mạch máu sau IS [Cơ chế phân tử của bệnh pyroptosis trên các đơn vị tế bào thần kinh mạch máu (bao gồm microglia, tế bào hình sao, tế bào thần kinh, tế bào nội mô mạch máu, Pericyte) sau IS. IRF: yếu tố điều hòa interferon; NẾU: Interferon; CASP: Caspase; GPX4: Glutathione peroxidase 4].

5.1. Thành phần thực vật tự nhiên

Cấu trúc chính của các thành phần thực vật tự nhiên được thể hiện ở Hình 3.

1. Tải xuống : Tải xuống hình ảnh có độ phân giải cao (208KB)
2. Tải xuống : Tải xuống hình ảnh kích thước đầy đủ

Hình 3. Cấu trúc chính của các thành phần thực vật tự nhiên.

5.2. Chiết xuất thực vật tự nhiên