Gliální buňky: mnohem víc než lepidlo neuronů

Je velmi běžné, že když mluvíme o inteligenci člověka, odkazujeme konkrétně na velmi specifický typ buněk: neurony. Je tedy normální volat mononeuronální k těm, kteří hanlivým způsobem připisují nízkou inteligenci. Nicméně, myšlenka, že mozek je v podstatě ekvivalentní sadě neuronů, je stále zastaralá.

Lidský mozek obsahuje více než 80 miliard neuronů, ale to představuje pouze 15% z celkového počtu buněk v této sadě orgánů.

Zbývajících 85% je obsazeno jiným typem mikroskopického těla: takzvanými gliovými buňkami.. Jako celek tyto buňky tvoří látku zvanou glia nebo neuroglia, který prochází všemi zářezy nervového systému.

V současné době je glia jedním ze studijních oborů s největším pokrokem v neurovědách, hledá odhalit všechny své úkoly a interakce, které provádějí, aby nervový systém fungoval tak, jak funguje. A je to tak, že mozek v současné době nelze pochopit, aniž bychom porozuměli zapojení glia.

Objev gliových buněk

Termín neuroglia vytvořil v roce 1856 německý patolog Rudolf Virchow. Toto je slovo, které v řečtině znamená „neuronové (neuro) lepidlo (glia)“, protože v době jeho objevení

neurony byly považovány za spojené dohromady za vzniku nervů a je to více než axon byla to sbírka buněk místo části neuronu. Z tohoto důvodu se předpokládalo, že tyto buňky, které našli poblíž neuronů, tam byly, aby pomohly strukturovat nerv a usnadnit spojení mezi nimi a nic jiného. Zkrátka pasivní a pomocná role.

V roce 1887 dospěl slavný badatel Santiago Ramón y Cajal k závěru, že neurony jsou nezávislé jednotky a které byly od ostatních odděleny malým prostorem, který se později stal známým Co synaptický prostor. To sloužilo k vyvrácení myšlenky, že axony byly víc než jen části nezávislých nervových buněk. Myšlenka na gliovou pasivitu však zůstala. Dnes však objevuje se, že jeho význam je mnohem větší, než se dříve předpokládalo.

Svým způsobem je ironické, že název, který se dal neuroglii, je takový. Je pravda, že to pomáhá ve struktuře, ale nejen plní tuto funkci, ale jsou také pro vaši ochranu, opravu poškozuje, zlepšuje nervové impulsy, nabízí energii a dokonce řídí tok informací mezi mnoha dalšími funkcemi objevil. Jsou mocným nástrojem pro nervový systém.

Typy gliových buněk

Neuroglia je soubor různých typů buněk, které mají společné to, že se nacházejí v nervovém systému a nejsou to neurony.

Existuje poměrně málo různých typů gliových buněk, ale já se zaměřím na to, abych mluvil o čtyřech třídách jsou považovány za důležitější, stejně jako při vysvětlování nejvýznamnějších funkcí objevených až dnes. Jak jsem řekl, toto pole neurovědy postupuje každým dnem více a určitě v budoucnu budou existovat nové podrobnosti, které dnes nejsou známy.

1. Schwannovy buňky

Název této buňky glia je na počest jejího objevitele, Theodore Schwann, nejlépe známý jako jeden z otců teorie buněk. Tento typ gliové buňky je jediný v periferním nervovém systému (PNS), tj. V nervech, které procházejí tělem.

Při studiu anatomie nervových vláken u zvířat Schwann některé pozoroval buňky, které byly připojeny podél axonu a dávaly pocit, že jsou něco jako malé „Perly“; Kromě toho jim nepřikládal větší význam. V budoucích studiích bylo zjištěno, že tyto mikroskopické prvky ve tvaru kuliček byly ve skutečnosti myelinové pochvy, důležitý produkt, který generuje tento typ buněk.

Myelin je lipoprotein, který poskytuje izolaci proti elektrickému impulsu do axonuTo znamená, že umožňuje udržovat akční potenciál po delší dobu a na větší vzdálenost, takže elektrické výstřely jdou rychleji a nerozptýlí se přes neuronovou membránu. To znamená, že se chovají jako guma, která pokrývá kabel.

Schwannovy buňky mají schopnost vylučovat různé neurotrofní složky, včetně „Nervového růstového faktoru“ (NCF), první růstový faktor nalezený v nervovém systému. Tato molekula slouží ke stimulaci růstu neuronů během vývoje. Kromě toho, protože tento typ neuroglie obklopuje axon jako trubice, má také vliv na označení směru, kterým by měl růst.

Kromě toho bylo vidět, že když došlo k poškození nervu PNS, FCN se vylučuje, aby mohl neuron dorůst a získat zpět svou funkčnost. To vysvětluje proces, při kterém zmizí dočasná paralýza, kterou svaly trpí po utrpení slzy.

Tři různé Schwannovy buňky

Pro rané anatomy nebyly žádné rozdíly ve Schwannových buňkách, ale s pokroky v mikroskopie dokázali rozlišit až tři různé typy, se strukturami a funkcemi dobře diferencované. Ty, které jsem popsal, jsou ty „myelinické“, protože produkují myelin a jsou nejčastější.

Nicméně, v neuronech s krátkými axony se nachází další typ Schwannovy buňky zvaný „nemyelinizovaný“protože neprodukuje myelinové pochvy. Jsou větší než předchozí a uvnitř jsou uloženy více než jeden axon najednou. Nezdá se, že by vytvářely myelinové pochvy, protože s vlastní membránou již slouží jako izolace pro tyto menší axony.

Poslední typ této formy neuroglie se nachází na synapse mezi neurony a svaly. Jsou známé jako terminální nebo perisynaptické Schwannovy buňky. (mezi synapse). Jeho současná role byla odhalena v experimentu, který provedl Richard Robitaille, neurobiolog z University of Montreal. Test spočíval v přidání falešného posla do těchto buněk, aby se zjistilo, co se stalo. Výsledkem bylo, že byla změněna odezva vyjádřená svalem. V některých případech došlo ke zvýšení kontrakce, v jiných případech ke snížení. Závěr byl takový tento typ glie reguluje tok informací mezi neuronem a svalem.

2. Oligodendrocyty

V centrálním nervovém systému (CNS) nejsou žádné Schwannovy buňky, ale neurony mají díky alternativnímu typu gliových buněk jinou formu myelinového povlaku. Tato funkce je provedena objeven poslední z velkých typů neuroglií: ten tvořený oligodendrocyty.

Jejich název odkazuje na to, jak je popsali první anatomové, kteří je našli; buňka s množstvím malých rozšíření. Pravdou ale je, že jméno je příliš nesprevádí, protože o nějaký čas později, žák Ramóna a Cajal, Pío del Río-Hortega, navrhl vylepšení v té době používané skvrny, odhalující skutečnou morfologie: buňka s několika dlouhými prodlouženími, jako jsou paže.

Myelin v CNS

Jeden rozdíl mezi oligodendrocyty a myelinizovanými Schwannovými buňkami je ten, že první neobalují axon svým tělem, ale dělají to se svými dlouhými prodlouženími, jako by to byla chapadla chobotnicea právě skrze ně se myelin vylučuje. Myelin v CNS navíc není jen tam, aby izoloval neuron.

Jak v roce 1988 demonstroval Martin Schwab, depozice myelinu na axon v kultivovaných neuronech brání jejich růstu. Při hledání vysvětlení Schwab a jeho tým dokázali vyčistit několik myelinových proteinů, které způsobují tuto inhibici: Nogo, MAG a OMgp. Zábavné je, že bylo vidět, že v raných fázích vývoje mozku byl protein MAG myelinu stimuluje růst neuronu, dělá inverzní funkci neuronu v Dospělí. Důvod této inhibice je záhadou, ale vědci doufají, že její role bude brzy známa.

Další protein nalezený v 90. letech se také nachází v myelinu, tentokrát Stanley B. Prusiner: Prion Protein (PrP). Jeho funkce v normálním stavu není známa, ale v mutovaném stavu se stává Prionem a generuje variantu Creutzfeldt-Jakobovy choroby, běžně známou jako kráva šílený. Prion je protein, který získává samostatnost a infikuje všechny buňky glie, což generuje neurodegeneraci.

3. Astrocyty

Tento typ gliové buňky popsal Ramón y Cajal. Během pozorování neuronů si všiml, že poblíž neuronů jsou další buňky ve tvaru hvězdy; odtud jeho název. Nachází se v CNS a podél optického nervu a je pravděpodobně jednou z glií, které vykonávají větší počet funkcí. Jeho velikost je dvakrát až desetkrát větší než velikost neuronu a má velmi rozmanité funkce

Krevní mozková bariéra

Krev neteče přímo do CNS. Tento systém je chráněn bariérou Blood Brain Barrier (BBB), vysoce selektivní propustnou membránou. Astrocyty se na něm aktivně podílejí, mít na starosti filtrování toho, co se může stát druhé straně a co ne. Hlavně umožňují vstup kyslíku a glukózy, aby mohli krmit neurony.

Co se ale stane, když je tato bariéra poškozena? Kromě problémů, které vytváří imunitní systém, cestují do poškozené oblasti skupiny astrocytů a spojují se navzájem, aby vytvořily dočasnou bariéru a zastavily krvácení.

Astrocyty mají schopnost syntetizovat vláknitý protein známý jako GFAP, díky čemuž získávají robustnost, kromě toho vylučují další a následně proteiny, které jim umožňují získat nepropustnost. Souběžně s tím astrocyty vylučují neurotrofy, aby stimulovaly regeneraci v této oblasti.

Dobíjení draselné baterie

Další z popsaných funkcí astrocytů je jejich aktivita k udržení akčního potenciálu. Když neuron generuje elektrický impuls, sbírá ionty sodíku (Na +), aby se stal vnějším pozitivnějším. Tento proces, kterým jsou manipulovány elektrické náboje mimo a uvnitř neuronů, produkuje stav známý jako depolarizace, což způsobí, že se elektrické impulsy, které procházejí neuronem, rodí, dokud neskončí v synaptickém prostoru. Během cesty buněčné prostředí vždy hledá rovnováhu v elektrickém náboji, takže tentokrát ztrácí ionty draslíku (K +), k vyrovnání se s extracelulárním prostředím.

Pokud by se to stalo vždy, nakonec by se venku vytvořila saturace ionty draslíku, což by znamenalo, že tyto ionty přestanou opouštět neuron, a to by vedlo k neschopnosti generovat elektrický impuls. To je místo, kde astrocyty přicházejí do obrazu, kdo absorbují tyto ionty uvnitř, aby vyčistily extracelulární prostor a umožnily vylučovat více iontů draslíku. Astrocyty nemají problém s nábojem, protože nekomunikují elektrickými impulsy.

4. Microglia

Poslední ze čtyř hlavních forem neuroglie jsou mikroglie.. To bylo objeveno před oligodendrocyty, ale předpokládalo se, že pochází z krevních cév. Zabírá mezi 5 až 20 procenty glia populace CNSa jeho význam je založen na skutečnosti, že je základem imunitního systému mozku. Díky ochraně hematoencefalické bariéry není povolen volný průchod buněk, a to zahrnuje i imunitní systém. Tím pádem, mozek potřebuje svůj vlastní obranný systém a ten je tvořen tímto typem glie.

Imunitní systém CNS

Tato buňka glia je vysoce mobilní, což jí umožňuje rychle reagovat na jakýkoli problém, se kterým se setká v CNS. Mikroglie mají schopnost pohltit poškozené buňky, bakterie a viry a také uvolňovat řadu chemických látek, pomocí nichž mohou bojovat proti útočníkům. Ale použití těchto prvků může způsobit vedlejší poškození, protože je také toxické pro neurony. Proto po konfrontaci musí produkovat neurotrofní astrocyty, aby usnadnily regeneraci postižené oblasti.

Dříve jsem hovořil o poškození BBB, problému, který je částečně generován vedlejšími účinky mikroglií, když leukocyty procházejí BBB a vstupují do mozku. Vnitřek CNS je pro tyto buňky novým světem a reagují primárně stejně neznámě, jako by to byla hrozba, a vytvářejí proti nim imunitní odpověď. Mikroglie iniciuje obranu a způsobí to, co bychom mohli říci „občanská válka“, což způsobuje velké poškození neuronů.

Komunikace mezi glií a neurony

Jak jste viděli, buňky glia provádějí širokou škálu úkolů. Část, která však nebyla jasná, je, zda neurony a glia spolu komunikují. První vědci si již uvědomili, že glia na rozdíl od neuronů negeneruje elektrické impulsy. Ale toto se změnilo, když Stephen J. Smith zkontroloval, jak komunikují, a to jak mezi sebou, tak s neurony.

Smith měl intuici, že neuroglia používá iont vápníku (Ca2 +) k přenosu informací, protože tento prvek je buňkami obecně nejpoužívanější. On a jeho spoluhráči s touto vírou nějak skočili do bazénu (koneckonců, „popularita“ iontu nám moc neříká ani o jeho specifických funkcích), ale pochopili to správně.

Tito vědci navrhli experiment, který sestával z kultury astrocytů, ke kterým byl přidán fluorescenční vápník, což umožňuje vidět jejich polohu pomocí fluorescenční mikroskopie. Navíc přidal uprostřed velmi běžný neurotransmiter, glutamát. Výsledek byl okamžitý. Na deset minut byli schopni vidět, jak fluorescence vstoupila do astrocytů a cestovala mezi buňkami, jako by to byla vlna. Tímto experimentem ukázali, že glia komunikuje mezi sebou a s neuronem, protože bez neurotransmiteru vlna nezačne.

Poslední známá informace o gliových buňkách

Prostřednictvím novějšího výzkumu bylo zjištěno, že glia detekuje všechny typy neurotransmiterů. Kromě toho mají astrocyty i mikroglie schopnost vyrábět a uvolňovat neurotransmitery (i když v tyto prvky se nazývají gliotransmitery, protože pocházejí z glie), a tím ovlivňují synapse neurony.

Aktuální obor se rozvíjí kde glia buňky ovlivňují celkovou funkci mozku a složité duševní procesy, Co Učení, vzpomínka nebo sen.