Γλοιακά κύτταρα: πολύ περισσότερο από την κόλλα των νευρώνων

Είναι πολύ κοινό ότι, όταν μιλάμε για τη νοημοσύνη ενός ατόμου, αναφερόμαστε συγκεκριμένα σε έναν πολύ συγκεκριμένο τύπο κυττάρων: νευρώνες. Επομένως, είναι φυσιολογικό να καλείτε μονοφωνικό σε όσους αποδίδουν χαμηλή νοημοσύνη με υποτιμητικό τρόπο. Ωστόσο, η ιδέα ότι ο εγκέφαλος είναι ουσιαστικά ισοδύναμος με ένα σύνολο νευρώνων είναι όλο και πιο ξεπερασμένος.

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος περιέχει περισσότερα από 80 δισεκατομμύρια νευρώνες, αλλά αυτό αντιπροσωπεύει μόνο το 15% των συνολικών κυττάρων σε αυτό το σύνολο οργάνων.

Το υπόλοιπο 85% καταλαμβάνεται από έναν άλλο τύπο μικροσκοπικού σώματος: τα λεγόμενα γλοιακά κύτταρα.. Συνολικά, αυτά τα κύτταρα σχηματίζουν μια ουσία που ονομάζεται glia ή νευρογλοία, που εκτείνεται σε όλες τις εσοχές του νευρικού συστήματος.

Επί του παρόντος, το glia είναι ένας από τους τομείς σπουδών με τη μεγαλύτερη πρόοδο στις νευροεπιστήμες, ψάχνει να αποκαλύψει όλα τα καθήκοντά του και αλληλεπιδράσεις που πραγματοποιούν έτσι ώστε το νευρικό σύστημα να λειτουργεί όπως κάνει. Και είναι ότι ο εγκέφαλος επί του παρόντος δεν μπορεί να γίνει κατανοητός χωρίς να καταλάβει τη συμμετοχή του glia.

Η ανακάλυψη των γλοιακών κυττάρων

Ο όρος neuroglia επινοήθηκε το 1856 από τον Γερμανό παθολόγο Rudolf Virchow. Αυτή είναι μια λέξη που στα ελληνικά σημαίνει "νευρωνική (neuro) κόλλα (glia)", δεδομένου ότι τη στιγμή της ανακάλυψής της Οι νευρώνες πιστεύεται ότι συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν νεύρα και, είναι περισσότερο από το άξονας ήταν μια συλλογή κυττάρων αντί για ένα μέρος του νευρώνα. Για το λόγο αυτό, θεωρήθηκε ότι αυτά τα κύτταρα που βρήκαν κοντά στους νευρώνες ήταν εκεί για να βοηθήσουν στη δομή του νεύρου και να διευκολύνουν την ένωση μεταξύ τους, και τίποτα άλλο. Εν συντομία, ένας αρκετά παθητικός και βοηθητικός ρόλος.

Το 1887, ο διάσημος ερευνητής Santiago Ramón y Cajal κατέληξε στο συμπέρασμα ότι οι νευρώνες ήταν ανεξάρτητες μονάδες και που χωρίστηκαν από τις άλλες από έναν μικρό χώρο που αργότερα έγινε γνωστός Τι συνοπτικός χώρος. Αυτό χρησίμευσε για να διαψεύσει την ιδέα ότι οι άξονες ήταν κάτι περισσότερο από απλά μέρη ανεξάρτητων νευρικών κυττάρων. Ωστόσο, παρέμεινε η ιδέα της παθητικότητας της γλοίας. Σήμερα, ωστόσο, Ανακαλύπτεται ότι η σημασία του είναι πολύ μεγαλύτερη από ό, τι υποτίθεται προηγουμένως.

Κατά κάποιο τρόπο, είναι ειρωνικό ότι το όνομα που δόθηκε στη νευρογλοία είναι αυτό. Είναι αλήθεια ότι βοηθά στη δομή, αλλά όχι μόνο εκτελεί αυτήν τη λειτουργία, αλλά είναι επίσης για την προστασία σας, την επισκευή βλάπτει, βελτιώνει την ώθηση των νεύρων, προσφέρει ενέργεια και ελέγχει ακόμη και τη ροή πληροφοριών, μεταξύ πολλών άλλων λειτουργιών ανακαλύφθηκε. Είναι ένα ισχυρό εργαλείο για το νευρικό σύστημα.

Τύποι γλοιακών κυττάρων

Νευρογλία είναι ένα σύνολο διαφορετικών τύπων κυττάρων που έχουν κοινά ότι βρίσκονται στο νευρικό σύστημα και δεν είναι νευρώνες.

Υπάρχουν αρκετοί διαφορετικοί τύποι γλοιακών κυττάρων, αλλά θα επικεντρωθώ στο να μιλήσω για τις τέσσερις κατηγορίες που θεωρούνται πιο σημαντικές, καθώς και στην εξήγηση των πιο σημαντικών λειτουργιών που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα. Όπως έχω πει, αυτός ο τομέας της νευροεπιστήμης εξελίσσεται περισσότερο κάθε μέρα και σίγουρα στο μέλλον θα υπάρχουν νέες λεπτομέρειες που είναι άγνωστες σήμερα.

1. Κύτταρα Schwann

Το όνομα αυτού του glia cell είναι προς τιμήν του ανακριτή του, Theodore Schwann, γνωστός ως ένας από τους πατέρες της θεωρίας των κυττάρων. Αυτός ο τύπος γλοιακού κυττάρου είναι ο μόνος που βρίσκεται στο Περιφερικό Νευρικό Σύστημα (PNS), δηλαδή στα νεύρα που τρέχουν σε όλο το σώμα.

Κατά τη μελέτη της ανατομίας των νευρικών ινών σε ζώα, ο Schwann παρατήρησε ορισμένα κύτταρα που ήταν προσκολλημένα κατά μήκος του άξονα και έδωσαν την αίσθηση ότι είναι κάτι σαν μικρό "Μαργαριτάρια"; Πέρα από αυτό, δεν τους έδωσε μεγαλύτερη σημασία. Σε μελλοντικές μελέτες, ανακαλύφθηκε ότι αυτά τα μικροσκοπικά στοιχεία σε σχήμα σφαιριδίου ήταν στην πραγματικότητα θήκες μυελίνης, ένα σημαντικό προϊόν που δημιουργεί αυτόν τον τύπο κυττάρου.

Μυελίν είναι μια λιποπρωτεΐνη που παρέχει μόνωση έναντι ηλεκτρικής ώθησης στον άξονα, δηλαδή, επιτρέπει τη διατήρηση του δυναμικού δράσης για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα και σε μεγαλύτερη απόσταση, κάνοντας τα ηλεκτρικά πλάνα να γίνονται πιο γρήγορα και να μην διασκορπίζονται μέσω της μεμβράνης του νευρώνα. Δηλαδή, δρουν σαν το καουτσούκ που καλύπτει ένα καλώδιο.

Κύτταρα Schwann έχουν την ικανότητα να εκκρίνουν πολλά νευροτροφικά συστατικά, συμπεριλαμβανομένου του "Nerve Growth Factor" (CNF), ο πρώτος παράγοντας ανάπτυξης που βρέθηκε στο νευρικό σύστημα. Αυτό το μόριο χρησιμεύει για την τόνωση της ανάπτυξης των νευρώνων κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης. Επιπλέον, καθώς αυτός ο τύπος νευρογλοίας περιβάλλει τον άξονα σαν σωλήνα, έχει επίσης επιρροή να σηματοδοτήσει την κατεύθυνση στην οποία πρέπει να αναπτυχθεί.

Πέρα από αυτό, έχει φανεί ότι όταν ένα νεύρο του PNS έχει υποστεί βλάβη, Το FCN εκκρίνεται έτσι ώστε ο νευρώνας να μπορεί να αναπτυχθεί και να ανακτήσει τη λειτουργικότητά του. Αυτό εξηγεί τη διαδικασία με την οποία εξαφανίζεται η προσωρινή παράλυση που υφίστανται οι μύες μετά από ένα δάκρυ.

Τα τρία διαφορετικά κύτταρα Schwann

Για πρώιμους ανατομικούς δεν υπήρχαν διαφορές στα κύτταρα Schwann, αλλά με πρόοδο στο Η μικροσκοπία μπόρεσε να διαφοροποιήσει έως και τρεις διαφορετικούς τύπους, με δομές και λειτουργίες καλά διαφοροποιημένος. Αυτά που έχω περιγράψει είναι τα "μυελινικά", αφού παράγουν μυελίνη και είναι τα πιο συνηθισμένα.

Ωστόσο, Σε νευρώνες με κοντούς άξονες, βρίσκεται ένας άλλος τύπος κυττάρου Schwann που ονομάζεται "μη μυελινωμένο"καθώς δεν παράγει περιβλήματα μυελίνης. Αυτά είναι μεγαλύτερα από τα προηγούμενα και στο εσωτερικό στεγάζουν περισσότερους από έναν άξονες τη φορά. Δεν φαίνεται να παράγουν θήκες μυελίνης, καθώς με τη δική της μεμβράνη χρησιμεύει ήδη ως μόνωση για αυτούς τους μικρότερους άξονες.

Ο τελευταίος τύπος αυτής της μορφής νευρογλοίας βρίσκεται στη σύναψη μεταξύ νευρώνων και μυών. Είναι γνωστοί ως τερματικά ή περιυναππικά κύτταρα Schwann. (μεταξύ της συνάψεως). Ο τρέχων ρόλος του αποκαλύφθηκε σε ένα πείραμα που διεξήγαγε ο Richard Robitaille, νευροβιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Μόντρεαλ. Η δοκιμή συνίστατο στην προσθήκη ενός ψευδούς αγγελιοφόρου σε αυτά τα κελιά για να δούμε τι συνέβη. Το αποτέλεσμα ήταν ότι η απόκριση που εκφράστηκε από τον μυ άλλαξε. Σε ορισμένες περιπτώσεις η συστολή αυξήθηκε, σε άλλες περιπτώσεις μειώθηκε. Το συμπέρασμα ήταν ότι Αυτός ο τύπος γλοίας ρυθμίζει τη ροή πληροφοριών μεταξύ του νευρώνα και του μυός.

2. Ολιγοδενδροκύτταρα

Μέσα στο Κεντρικό Νευρικό Σύστημα (ΚΝΣ) δεν υπάρχουν κύτταρα Schwann, αλλά οι νευρώνες έχουν μια άλλη μορφή επικάλυψης μυελίνης χάρη σε έναν εναλλακτικό τύπο γλοιακών κυττάρων. Αυτή η λειτουργία εκτελείται ανακαλύφθηκε ο τελευταίος από τους μεγάλους τύπους νευρογλοιών: αυτός που σχηματίστηκε από ολιγοδενδροκύτταρα.

Το όνομά τους αναφέρεται στο πώς τους περιέγραψαν οι πρώτοι ανατομικοί που τους βρήκαν. ένα κελί με πολλές μικρές επεκτάσεις. Αλλά η αλήθεια είναι ότι το όνομα δεν τους συνοδεύει πολύ, αφού λίγο καιρό αργότερα, ένας μαθητής του Ραμόν και Ο Cajal, Pío del Río-Hortega, σχεδίασε βελτιώσεις στον λεκέ που χρησιμοποιήθηκε τότε, αποκαλύπτοντας το αληθινό μορφολογία: ένα κελί με μερικές μεγάλες επεκτάσεις, όπως τα χέρια.

Το Myelin στο CNS

Μία διαφορά μεταξύ των ολιγοδενδροκυττάρων και των μυελινωμένων κυττάρων Schwann είναι ότι τα πρώτα δεν τυλίγουν τον άξονα με το σώμα του, αλλά το κάνουν με τις μεγάλες επεκτάσεις τους, σαν να ήταν πλοκάμια ενός χταποδιούκαι μέσω αυτών εκκρίνεται η μυελίνη. Επιπλέον, η μυελίνη στο ΚΝΣ δεν είναι μόνο εκεί για την απομόνωση του νευρώνα.

Όπως έδειξε ο Martin Schwab το 1988, η εναπόθεση μυελίνης στον άξονα σε καλλιεργημένους νευρώνες εμποδίζει την ανάπτυξή τους. Αναζητώντας μια εξήγηση, ο Schwab και η ομάδα του κατάφεραν να καθαρίσουν αρκετές πρωτεΐνες μυελίνης που προκαλούν αυτήν την αναστολή: Nogo, MAG και OMgp. Το αστείο είναι ότι έχει δει ότι στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης του εγκεφάλου, η πρωτεΐνη MAG της μυελίνης διεγείρει την ανάπτυξη του νευρώνα, κάνοντας μια αντίστροφη λειτουργία στον νευρώνα Ενήλικες. Ο λόγος αυτής της αναστολής είναι ένα μυστήριο, αλλά οι επιστήμονες ελπίζουν ότι ο ρόλος της θα είναι σύντομα γνωστός.

Μια άλλη πρωτεΐνη που βρέθηκε στη δεκαετία του '90 βρίσκεται επίσης στη μυελίνη, αυτή τη φορά από τον Stanley B. Prusiner: Prion Protein (PrP). Η λειτουργία του σε κανονική κατάσταση είναι άγνωστη, αλλά σε μεταλλαγμένη κατάσταση γίνεται Prion και δημιουργεί μια παραλλαγή της νόσου Creutzfeldt-Jakob, κοινώς γνωστή ως ασθένεια αγελάδας τρελός. Το πρίον είναι μια πρωτεΐνη που αποκτά αυτονομία, μολύνοντας όλα τα κύτταρα του glia, η οποία προκαλεί νευροεκφυλισμό.

3. Αστροκύτταρα

Αυτός ο τύπος γλοιακού κυττάρου περιγράφηκε από τον Ramón y Cajal. Κατά τη διάρκεια των παρατηρήσεών του για τους νευρώνες, παρατήρησε ότι υπήρχαν και άλλα κύτταρα κοντά στους νευρώνες, σε σχήμα αστεριού. εξ ου και το όνομά του. Βρίσκεται στο ΚΝΣ και από το οπτικό νεύρο, και είναι πιθανώς ένα από τα glia που εκτελεί μεγαλύτερο αριθμό λειτουργιών. Το μέγεθός του είναι δύο έως δέκα φορές μεγαλύτερο από αυτό ενός νευρώνα και έχει πολύ διαφορετικές λειτουργίες

Φράγμα εγκεφάλου αίματος

Το αίμα δεν ρέει απευθείας στο ΚΝΣ. Αυτό το σύστημα προστατεύεται από το Blood Brain Barrier (BBB), μια εξαιρετικά επιλεκτική διαπερατή μεμβράνη. Τα αστροκύτταρα συμμετέχουν ενεργά σε αυτό, είναι υπεύθυνος για το φιλτράρισμα του τι μπορεί να συμβεί στην άλλη πλευρά και τι όχι. Κυρίως, επιτρέπουν την είσοδο οξυγόνου και γλυκόζης, ώστε να μπορούν να τροφοδοτούν τους νευρώνες.

Αλλά τι συμβαίνει εάν αυτό το φράγμα έχει καταστραφεί; Εκτός από τα προβλήματα που δημιουργούνται από το ανοσοποιητικό σύστημα, ομάδες αστροκυττάρων ταξιδεύουν στην κατεστραμμένη περιοχή και ενώνονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν ένα προσωρινό φράγμα και να σταματήσουν την αιμορραγία.

Τα αστροκύτταρα έχουν την ικανότητα να συνθέσουν μια ινώδη πρωτεΐνη γνωστή ως GFAP, με την οποία αποκτούν αντοχή, εκτός από την έκκριση μιας άλλης ακολουθούμενης από πρωτεΐνες που τους επιτρέπουν να αποκτήσουν στεγανότητα. Παράλληλα, τα αστροκύτταρα εκκρίνουν νευροτροφικά, για να διεγείρουν την αναγέννηση στην περιοχή.

Επαναφόρτιση μπαταρίας καλίου

Μια άλλη από τις περιγραφείσες λειτουργίες των αστροκυττάρων είναι η δραστηριότητά τους να διατηρούν το δυναμικό δράσης. Όταν ένας νευρώνας δημιουργεί ηλεκτρική ώθηση, συλλέγει ιόντα νατρίου (Na +) για να γίνει πιο θετικό με το εξωτερικό. Αυτή η διαδικασία με την οποία χειρίζονται τα ηλεκτρικά φορτία έξω και μέσα στους νευρώνες παράγει μια κατάσταση γνωστή ως αποπόλωση, η οποία προκαλεί τη δημιουργία ηλεκτρικών παλμών που ταξιδεύουν μέσω του νευρώνα έως ότου καταλήξουν στο συναπτικό χώρο. Κατά τη διάρκεια του ταξιδιού σας, το κυψελοειδές περιβάλλον αναζητά πάντα την ισορροπία στο ηλεκτρικό φορτίο, οπότε αυτή τη φορά χάνει ιόντα καλίου (K +), για εξισορρόπηση με το εξωκυτταρικό περιβάλλον.

Αν αυτό συνέβαινε πάντα, στο τέλος θα δημιουργούσε έναν κορεσμό ιόντων καλίου έξω, το οποίο θα σήμαινε ότι αυτά τα ιόντα θα σταματούσαν να εγκαταλείπουν τον νευρώνα, και αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα την αδυναμία δημιουργίας του ηλεκτρική ώθηση. Εδώ έρχονται τα αστροκύτταρα στην εικόνα, ποιος απορροφούν αυτά τα ιόντα στο εσωτερικό για να καθαρίσουν τον εξωκυτταρικό χώρο και επιτρέπουν την έκκριση περισσότερων ιόντων καλίου. Τα αστροκύτταρα δεν έχουν κανένα πρόβλημα με τη φόρτιση, καθώς δεν επικοινωνούν με ηλεκτρικούς παλμούς.

4. Μικρογλοία

Η τελευταία από τις τέσσερις κύριες μορφές νευρογλοίας είναι η μικρογλοία.. Αυτό ανακαλύφθηκε πριν από τα ολιγοδενδροκύτταρα, αλλά πιστεύεται ότι προέρχεται από αιμοφόρα αγγεία. Καταλαμβάνει μεταξύ 5 και 20 τοις εκατό του glia πληθυσμού του CNS, και η σημασία του βασίζεται στο γεγονός ότι είναι η βάση του ανοσοποιητικού συστήματος του εγκεφάλου. Έχοντας την προστασία του αιματοεγκεφαλικού φραγμού, δεν επιτρέπεται η ελεύθερη διέλευση των κυττάρων και αυτό περιλαμβάνει αυτά του ανοσοποιητικού συστήματος. Ετσι, ο εγκέφαλος χρειάζεται το δικό του αμυντικό σύστημα, και αυτό σχηματίζεται από αυτόν τον τύπο glia.

Το ανοσοποιητικό σύστημα του ΚΝΣ

Αυτό το glia cell είναι εξαιρετικά φορητό, επιτρέποντάς του να αντιδρά γρήγορα σε οποιοδήποτε πρόβλημα αντιμετωπίζει στο CNS. Τα μικρογλοία έχουν την ικανότητα να καταναλώνουν κατεστραμμένα κύτταρα, βακτήρια και ιούς, καθώς και να απελευθερώνουν μια σειρά χημικών παραγόντων με τους οποίους μπορούν να καταπολεμήσουν τους εισβολείς. Αλλά Η χρήση αυτών των στοιχείων μπορεί να προκαλέσει παράπλευρη βλάβη, καθώς είναι επίσης τοξική για τους νευρώνες. Επομένως, μετά την αντιπαράθεση, πρέπει να παράγουν νευροτροφικά αστροκύτταρα για να διευκολύνουν την αναγέννηση της πληγείσας περιοχής.

Νωρίτερα, μίλησα για βλάβη στο BBB, ένα πρόβλημα που προκαλείται εν μέρει από τις παρενέργειες της μικρογλοίας όταν τα λευκοκύτταρα διασχίζουν το BBB και εισέρχονται στον εγκέφαλο. Το εσωτερικό του ΚΝΣ είναι ένας νέος κόσμος για αυτά τα κύτταρα και αντιδρούν κυρίως ως άγνωστοι σαν να ήταν απειλή, δημιουργώντας μια ανοσοαπόκριση εναντίον του. Το microglia ξεκινά την άμυνα, προκαλώντας αυτό που θα μπορούσαμε να πούμε «εμφύλιο πόλεμο», που προκαλεί μεγάλη ζημιά στους νευρώνες.

Επικοινωνία μεταξύ του glia και των νευρώνων

Όπως έχετε δει, τα κύτταρα glia εκτελούν μια μεγάλη ποικιλία εργασιών. Αλλά μια ενότητα που δεν ήταν ξεκάθαρη είναι αν οι νευρώνες και η γλεία επικοινωνούν μεταξύ τους. Οι πρώτοι ερευνητές έχουν ήδη συνειδητοποιήσει ότι το glia, σε αντίθεση με τους νευρώνες, δεν δημιουργεί ηλεκτρικά ερεθίσματα. Αλλά αυτό άλλαξε όταν ο Stephen J. Ο Σμιθ έλεγξε πώς επικοινωνούν, τόσο μεταξύ τους όσο και με νευρώνες.

Ο Σμιθ είχε τη διαίσθηση ότι η νευρογλοία χρησιμοποιεί το ιόν ασβεστίου (Ca2 +) για να μεταδώσει πληροφορίες, δεδομένου ότι αυτό το στοιχείο χρησιμοποιείται περισσότερο από τα κύτταρα γενικά. Κατά κάποιο τρόπο, αυτός και οι συμπαίκτες του πήδηξαν στην πισίνα με αυτήν την πεποίθηση (τελικά, η «δημοτικότητα» ενός ιόντος δεν μας λέει πολλά για τις συγκεκριμένες λειτουργίες του), αλλά το πήραν σωστά.

Αυτοί οι ερευνητές σχεδίασαν ένα πείραμα που συνίστατο σε μια καλλιέργεια αστροκυττάρων στην οποία προστέθηκε ασβέστιο φθορισμού, το οποίο επιτρέπει τη θέση τους να φαίνεται μέσω μικροσκοπίας φθορισμού. Επιπλέον, πρόσθεσε στη μέση έναν πολύ κοινό νευροδιαβιβαστή, το γλουταμινικό. Το αποτέλεσμα ήταν άμεσο. Για δέκα λεπτά μπόρεσαν να δουν πώς ο φθορισμός εισήλθε στα αστροκύτταρα και ταξίδεψε μεταξύ των κυττάρων σαν να ήταν κύμα. Με αυτό το πείραμα έδειξαν ότι το glia επικοινωνεί μεταξύ τους και με τον νευρώνα, αφού χωρίς τον νευροδιαβιβαστή το κύμα δεν ξεκινά.

Η τελευταία γνωστή για τα γλοιακά κύτταρα

Μέσω πιο πρόσφατης έρευνας, το glia έχει βρεθεί ότι ανιχνεύει όλους τους τύπους νευροδιαβιβαστών. Επιπλέον, τόσο τα αστροκύτταρα όσο και τα μικρογλοία έχουν την ικανότητα να κατασκευάζουν και να απελευθερώνουν νευροδιαβιβαστές (αν και στο αυτά τα στοιχεία ονομάζονται γλοιομεταδότες επειδή προέρχονται από το glia), επηρεάζοντας έτσι τις συνάψεις του νευρώνες.

Ένα τρέχον πεδίο σπουδών βλέπει όπου τα γλαιακά κύτταρα επηρεάζουν τη συνολική λειτουργία του εγκεφάλου και τις πολύπλοκες νοητικές διαδικασίες, Τι Η μάθηση, η μνήμη ή το όνειρο.