Gliazellen: viel mehr als der Kleber von Neuronen

Es ist sehr üblich, dass wir uns, wenn wir über die Intelligenz eines Menschen sprechen, speziell auf einen ganz bestimmten Zelltyp beziehen: Neuronen. Daher ist es normal, diejenigen, die niedrige Intelligenz abwertend zuschreiben, als mononeuronal zu bezeichnen. Jedoch, die Vorstellung, dass das Gehirn im Wesentlichen einer Reihe von Neuronen entspricht, ist zunehmend veraltet.

Das menschliche Gehirn enthält mehr als 80 Milliarden Neuronen, aber dies macht nur 15 % der gesamten Zellen in dieser Gruppe von Organen aus.

Die restlichen 85% werden von einer anderen Art von mikroskopischen Körpern eingenommen: den sogenannten Gliazellen.. Insgesamt sind diese Zellen bilden eine Substanz namens Glia oder Neuroglia, die sich durch alle Vertiefungen des Nervensystems erstreckt.

Derzeit ist die Glia eines der Forschungsgebiete mit den größten Fortschritten in den Neurowissenschaften, auf der Suche nach all seinen Aufgaben und Interaktionen, die sie ausführen, damit das Nervensystem so funktioniert, wie es funktioniert. Und es ist so, dass das Gehirn derzeit nicht verstanden werden kann, ohne die Beteiligung der Glia zu verstehen.

Die Entdeckung der Gliazellen

Der Begriff Neuroglia wurde 1856 von dem deutschen Pathologen Rudolf Virchow geprägt. Dies ist ein Wort, das auf Griechisch "neuronaler (neuro) Kleber (glia)" bedeutet, da zum Zeitpunkt seiner Entdeckung Es wurde angenommen, dass Neuronen miteinander verbunden sind, um Nerven zu bilden und es ist mehr als die Axon es war eine Ansammlung von Zellen anstelle eines Teils des Neurons. Aus diesem Grund wurde angenommen, dass diese Zellen, die sie in der Nähe der Neuronen fanden, dazu da waren, den Nerv zu strukturieren und die Vereinigung zwischen ihnen zu erleichtern, und nichts anderes. Kurz gesagt, eine ziemlich passive und Nebenrolle.

Im Jahr 1887 kam der berühmte Forscher Santiago Ramón y Cajal zu dem Schluss, dass Neuronen unabhängige Einheiten, die durch einen kleinen Raum, der später bekannt wurde, von den anderen getrennt waren Was synaptischer Raum. Dies diente dazu, die Vorstellung zu widerlegen, dass Axone mehr als nur Teile unabhängiger Nervenzellen seien. Die Idee der glialen Passivität blieb jedoch bestehen. Heute jedoch Es wird festgestellt, dass seine Bedeutung viel größer ist als bisher angenommen.

In gewisser Weise ist es ironisch, dass Neuroglia so genannt wird. Es ist wahr, dass es beim Aufbau hilft, aber es erfüllt nicht nur diese Funktion, sondern dient auch Ihrem Schutz, der Reparatur von schädigt, verbessert den Nervenimpuls, liefert Energie und steuert sogar den Informationsfluss, unter vielen weiteren Funktionen entdeckt. Sie sind ein mächtiges Werkzeug für das Nervensystem.

Gliazelltypen

Neuroglia ist ein Satz verschiedener Zelltypen, die gemeinsam haben, dass sie im Nervensystem vorkommen und keine Neuronen sind.

Es gibt einige verschiedene Arten von Gliazellen, aber ich werde mich auf die vier Klassen konzentrieren, die als wichtiger angesehen werden, sowie bei der Erklärung der wichtigsten Funktionen, die bisher entdeckt wurden heute. Wie gesagt, dieses Gebiet der Neurowissenschaften schreitet jeden Tag weiter voran und in Zukunft wird es sicherlich neue Details geben, die heute noch unbekannt sind.

1. Schwann-Zellen

Der Name dieser Gliazelle ist zu Ehren ihres Entdeckers, Theodore Schwann, bekannt als einer der Väter der Zelltheorie. Diese Art von Gliazellen ist die einzige, die im peripheren Nervensystem (PNS) vorkommt, dh in den Nerven, die durch den Körper verlaufen.

Beim Studium der Anatomie von Nervenfasern bei Tieren beobachtete Schwann einige Zellen, die entlang des Axons befestigt waren und das Gefühl gaben, so etwas wie klein zu sein "Perlen"; Darüber hinaus maß er ihnen keine größere Bedeutung bei. In zukünftigen Studien wurde entdeckt, dass diese mikroskopisch kleinen perlenförmigen Elemente tatsächlich Myelinscheiden waren, ein wichtiges Produkt, das diesen Zelltyp erzeugt.

Myelin ist ein Lipoprotein, das bietet Isolierung gegen elektrische Impulse zum Axond. h., das Aktionspotential kann länger und in größerer Entfernung gehalten werden, wodurch die elektrischen Schüsse schneller gehen und sich nicht durch die Neuronenmembran verteilen. Das heißt, sie wirken wie der Gummi, der ein Kabel bedeckt.

Schwann-Zellen sie haben die Fähigkeit, mehrere neurotrophe Komponenten zu sezernieren, einschließlich des "Nerve Growth Factor" (CNF), dem ersten Wachstumsfaktor im Nervensystem. Dieses Molekül dient dazu, das Wachstum von Neuronen während der Entwicklung zu stimulieren. Da diese Art von Neuroglia das Axon außerdem wie eine Röhre umgibt, hat sie auch einen Einfluss darauf, in welche Richtung es wachsen sollte.

Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass, wenn ein Nerv des PNS geschädigt wurde, FCN wird sezerniert, damit das Neuron nachwachsen und seine Funktionalität wiedererlangen kann. Dies erklärt den Prozess, durch den die vorübergehende Lähmung der Muskeln nach einem Riss verschwindet.

Die drei verschiedenen Schwann-Zellen

Für die frühen Anatomen gab es keine Unterschiede bei den Schwann-Zellen, aber mit Fortschritten in Mikroskopie konnten bis zu drei verschiedene Typen mit guten Strukturen und Funktionen unterscheiden differentiate differenziert. Diejenigen, die ich beschrieben habe, sind die "myelinischen", da sie Myelin produzieren und am häufigsten vorkommen.

Jedoch, in Neuronen mit kurzen Axonen wird eine andere Art von Schwann-Zellen namens "unmyelinisiert" gefundenda es keine Myelinscheiden produziert. Diese sind größer als die vorherigen und beherbergen mehr als ein Axon gleichzeitig. Sie scheinen keine Myelinscheiden zu produzieren, da sie mit ihrer eigenen Membran bereits als Isolierung für diese kleineren Axone dienen.

Der letzte Typ dieser Form von Neuroglia findet sich in der Synapse zwischen Neuronen und Muskeln. Sie werden als terminale oder perisynaptische Schwann-Zellen bezeichnet. (zwischen der Synapse). Seine aktuelle Rolle wurde in einem Experiment von Richard Robitaille, einem Neurobiologen an der Universität von Montreal, enthüllt. Der Test bestand darin, diesen Zellen einen falschen Botenstoff hinzuzufügen, um zu sehen, was passiert ist. Das Ergebnis war, dass die vom Muskel exprimierte Reaktion verändert war. In einigen Fällen wurde die Kontraktion verstärkt, in anderen Fällen verringert. Die Schlussfolgerung war, dass diese Art von Glia reguliert den Informationsfluss zwischen Neuron und Muskel.

2. Oligodendrozyten

Im Zentralnervensystem (ZNS) gibt es keine Schwann-Zellen, aber Neuronen haben dank einer alternativen Art von Gliazellen eine andere Form der Myelinbeschichtung. Diese Funktion wird ausgeführt die letzte der großen entdeckten Neuroglia-Arten: die aus Oligodendrozyten.

Ihr Name bezieht sich darauf, wie die ersten Anatomen, die sie fanden, sie beschrieben haben; eine Zelle mit vielen kleinen Erweiterungen. Aber die Wahrheit ist, dass der Name sie nicht viel begleitet, da einige Zeit später ein Schüler von Ramón und Cajal, Pío del Río-Hortega, entwarf Verbesserungen des damals verwendeten Flecks und enthüllte das Wahre Morphologie: eine Zelle mit ein paar langen Verlängerungen, wie Armen.

Myelin im ZNS

Ein Unterschied zwischen Oligodendrozyten und myelinisierten Schwann-Zellen besteht darin, dass erstere das Axon nicht mit seinem Körper umhüllen, sondern sie tun es mit ihren langen Fortsätzen, als wären sie Tentakel eines Oktopus, und durch sie wird Myelin ausgeschüttet. Darüber hinaus ist das Myelin im ZNS nicht nur dazu da, das Neuron zu isolieren.

Wie Martin Schwab 1988 zeigte, behindert die Ablagerung von Myelin auf dem Axon in kultivierten Neuronen deren Wachstum. Auf der Suche nach einer Erklärung konnten Schwab und sein Team mehrere Myelinproteine ​​​​aufreinigen, die diese Hemmung verursachen: Nogo, MAG und OMgp. Das Lustige ist, dass in den frühen Stadien der Gehirnentwicklung das MAG-Protein von Myelin stimuliert das Wachstum des Neurons und hat eine inverse Funktion zum Neuron in Erwachsene. Der Grund für diese Hemmung ist ein Rätsel, aber die Wissenschaftler hoffen, dass ihre Rolle bald bekannt wird.

Ein weiteres Protein, das in den 90er Jahren gefunden wurde, findet sich auch im Myelin, diesmal von Stanley B. Prusiner: Prionprotein (PrP). Seine Funktion im Normalzustand ist unbekannt, aber im mutierten Zustand wird es zu einem Prion und erzeugt eine Variante der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit, allgemein bekannt als Kuhkrankheit verrückt. Das Prion ist ein Protein, das Autonomie erlangt und alle Zellen der Glia infiziert, was zu Neurodegeneration führt.

3. Astrozyten

Diese Art von Gliazellen wurde von Ramón y Cajal beschrieben. Während seiner Beobachtungen von Neuronen bemerkte er, dass sich andere Zellen in der Nähe der Neuronen sternförmig befanden; daher der Name. Es befindet sich im ZNS und im Sehnerv und ist möglicherweise eine der Glia, die eine größere Anzahl von Funktionen ausübt. Seine Größe ist zwei- bis zehnmal größer als die eines Neurons und hat sehr unterschiedliche Funktionen

Blut-Hirn-Schranke

Blut fließt nicht direkt in das ZNS. Dieses System wird durch die Blut-Hirn-Schranke (BBB) ​​geschützt, eine hochselektive durchlässige Membran. Astrozyten nehmen aktiv daran teil, die Verantwortung dafür zu haben, zu filtern, was mit der anderen Seite passieren kann und was nicht. Hauptsächlich ermöglichen sie den Eintritt von Sauerstoff und Glukose, um die Neuronen füttern zu können.

Aber was passiert, wenn diese Barriere beschädigt wird? Zusätzlich zu den Problemen, die vom Immunsystem erzeugt werden, reisen Gruppen von Astrozyten in den beschädigten Bereich und verbinden sich miteinander, um eine vorübergehende Barriere zu bilden und Blutungen zu stoppen.

Astrozyten haben die Fähigkeit, ein faseriges Protein namens GFAP zu synthetisieren, mit dem sie robuster werden, zusätzlich zur Sekretion eines weiteren, gefolgt von Proteinen, die es ihnen ermöglichen, Undurchlässigkeit zu erlangen. Parallel dazu sezernieren Astrozyten Neurotrophe, um die Regeneration in der Region zu stimulieren.

Aufladen von Kaliumbatterien

Eine weitere der beschriebenen Funktionen von Astrozyten ist ihre Aktivität zur Aufrechterhaltung des Aktionspotentials. Wenn ein Neuron einen elektrischen Impuls erzeugt, sammelt es Natriumionen (Na +), um nach außen positiver zu werden. Dieser Prozess, bei dem die elektrischen Ladungen außerhalb und innerhalb der Neuronen manipuliert werden, erzeugt einen Zustand, der als. bekannt ist Depolarisation, wodurch die elektrischen Impulse, die durch das Neuron wandern, geboren werden, bis sie im synaptischen Raum enden. Während Ihrer Reise, die zelluläre Umgebung sucht immer das Gleichgewicht in der elektrischen Ladung, daher verliert sie diesmal Kaliumionen (K +), mit der extrazellulären Umgebung auszugleichen.

Wenn dies immer passieren würde, würde am Ende draußen eine Sättigung von Kaliumionen entstehen, die würde bedeuten, dass diese Ionen das Neuron nicht mehr verlassen würden, und dies würde dazu führen, dass die elektrischer Impuls. Hier kommen Astrozyten ins Spiel, die Sie absorbieren diese Ionen im Inneren, um den extrazellulären Raum zu reinigen und mehr Kaliumionen abzusondern. Astrozyten haben kein Problem mit der Ladung, da sie nicht durch elektrische Impulse kommunizieren.

4. Mikroglia

Die letzte der vier Hauptformen der Neuroglia ist die Mikroglia.. Dies wurde vor Oligodendrozyten entdeckt, aber es wurde angenommen, dass es aus Blutgefäßen stammt. Es nimmt zwischen 5 und 20 Prozent der Glia-Population des ZNS ein, und seine Bedeutung beruht auf der Tatsache, dass es die Grundlage des Immunsystems des Gehirns ist. Durch den Schutz der Blut-Hirn-Schranke wird die freie Passage von Zellen, auch des Immunsystems, verhindert. So, das Gehirn braucht ein eigenes Abwehrsystem, und das wird durch diese Art von Glia gebildet.

Das ZNS-Immunsystem

Diese Gliazelle ist sehr mobil, sodass sie schnell auf jedes Problem im ZNS reagieren kann. Die Mikroglia haben die Fähigkeit, geschädigte Zellen, Bakterien und Viren zu verschlingen und eine Reihe chemischer Wirkstoffe freizusetzen, mit denen sie Eindringlinge bekämpfen können. Aber die Verwendung dieser Elemente kann Kollateralschäden verursachen, da sie auch für Neuronen toxisch sind. Daher müssen sie nach der Konfrontation neurotrophe Astrozyten produzieren, um die Regeneration des betroffenen Bereichs zu erleichtern.

Zuvor habe ich über die Schädigung der BHS gesprochen, ein Problem, das teilweise durch die Nebenwirkungen von Mikroglia entsteht, wenn Leukozyten die BHS passieren und ins Gehirn gelangen. Das Innere des ZNS ist eine neue Welt für diese Zellen, und sie reagieren vor allem so unbekannt wie auf eine Bedrohung und erzeugen eine Immunantwort dagegen. Die Mikroglia leitet die Abwehr ein und verursacht sozusagen einen "Bürgerkrieg"., die viel Schaden an Neuronen verursacht.

Kommunikation zwischen Glia und Neuronen

Wie Sie gesehen haben, erfüllen die Gliazellen verschiedenste Aufgaben. Unklar ist jedoch, ob Neuronen und Glia miteinander kommunizieren. Die ersten Forscher erkannten bereits, dass die Glia im Gegensatz zu Neuronen keine elektrischen Impulse erzeugen. Dies änderte sich jedoch, als Stephen J. Smith überprüfte, wie sie miteinander und mit Neuronen kommunizieren.

Smith hatte die Intuition, dass die Neuroglia das Calcium-Ion (Ca2 +) zur Informationsübertragung nutzt, da dieses Element von Zellen im Allgemeinen am häufigsten verwendet wird. Irgendwie sind er und seine Teamkollegen mit dieser Überzeugung in den Pool gesprungen (schließlich sagt uns die "Beliebtheit" eines Ions auch nicht viel über seine spezifischen Funktionen), aber sie haben es richtig gemacht.

Diese Forscher entwarfen ein Experiment, das aus einer Kultur von Astrozyten bestand, der fluoreszierendes Kalzium zugesetzt wurde, wodurch ihre Position durch Fluoreszenzmikroskopie erkannt werden kann. Außerdem fügte er in der Mitte einen sehr verbreiteten Neurotransmitter hinzu, den Glutamat. Das Ergebnis war sofort. Für zehn Minuten Sie konnten sehen, wie die Fluoreszenz in die Astrozyten eindrang und sich zwischen den Zellen wie eine Welle bewegte. Mit diesem Experiment zeigten sie, dass die Glia untereinander und mit dem Neuron kommunizieren, da ohne den Neurotransmitter die Welle nicht startet.

Das Neueste über Gliazellen

Neuere Forschungen haben gezeigt, dass die Glia alle Arten von Neurotransmittern erkennt. Darüber hinaus haben sowohl Astrozyten als auch Mikroglia die Fähigkeit, Neurotransmitter herzustellen und freizusetzen (obwohl bei diese Elemente werden Gliotransmitter genannt, weil sie aus der Glia stammen) und beeinflussen so die Synapsen der Neuronen.

Ein aktuelles Studienfach entsteht wo Gliazellen die gesamte Gehirnfunktion und komplexe mentale Prozesse beeinflussen, Was? Das Lernen, die Erinnerung oder der Traum.