Gliiarakud: palju rohkem kui neuronite liim

On väga tavaline, et inimese intelligentsusest rääkides viidame konkreetselt väga spetsiifilisele rakutüübile: neuronitele. Seega on normaalne nimetada mononeuronaalseks neid, kes omistavad halvustavalt madalat intelligentsust. Kuid, idee, et aju on põhimõtteliselt samaväärne neuronite kogumiga, on üha enam vananenud.

Inimese ajus on üle 80 miljardi neuroni, kuid see moodustab ainult 15% selle elundite kogu rakkudest.

Ülejäänud 85% hõivab teist tüüpi mikroskoopiline keha: nn gliiarakud.. Tervikuna need rakud moodustavad aine nimega glia või neuroglia, mis ulatub läbi kõigi närvisüsteemi süvendite.

Praegu on glia üks uurimisvaldkondadest, kus neuroteadused on kõige paremini arenenud, kõik oma ülesanded paljastada ja vastastikmõjud, mida nad teostavad, nii et närvisüsteem töötab nii nagu see töötab. Ja see on see, et aju ei saa praegu mõista ilma glia kaasamisest aru saamata.

Gliiarakkude avastamine

Termini neuroglia lõi 1856. aastal saksa patoloog Rudolf Virchow. See on sõna, mis kreeka keeles tähendab "neuronaalset (neuro) liimi (glia)", kuna selle avastamise ajal

arvati, et neuronid on närvide moodustamiseks omavahel ühendatud ja see on rohkem kui akson see oli rakkude kogu neuroni osa asemel. Sel põhjusel eeldati, et need neuronite lähedalt leitud rakud olid selleks, et aidata närvi struktureerida ja hõlbustada nende omavahelist liitumist, ega midagi muud. Ühesõnaga üsna passiivne ja abistav roll.

1887. aastal jõudis kuulus uurija Santiago Ramón y Cajal järeldusele, et neuronid olid iseseisvad üksused ja mida eraldas teistest väike ruum, mis hiljem sai teatavaks Mida sünaptiline ruum. See lükkas ümber idee, et aksonid olid midagi enamat kui lihtsalt sõltumatute närvirakkude osad. Gliaalse passiivsuse idee jäi siiski alles. Täna aga avastatakse, et selle tähtsus on palju suurem, kui varem oletati.

Mõnes mõttes on irooniline, et neurogliale on antud see nimi. On tõsi, et see aitab struktuuris, kuid see mitte ainult ei täida seda funktsiooni, vaid on mõeldud ka teie kaitsmiseks, kahjustab, parandab närviimpulssi, pakub energiat ja isegi kontrollib infovoogu paljude muude funktsioonide hulgas avastatud. Need on võimas vahend närvisüsteemile.

Gliiarakkude tüübid

Neuroglia on hulk erinevat tüüpi rakke, millel on ühine see, et neid leidub närvisüsteemis ega ole neuronid.

Gliiarakke on üsna palju, kuid keskendun rääkimisele neljast klassist peetakse olulisemaks, samuti selgitatakse silmapaistvamaid funktsioone kuni täna. Nagu ma ütlesin, areneb see neuroteaduste valdkond iga päevaga rohkem ja kindlasti on tulevikus uusi detaile, mis pole täna teada.

1. Schwanni rakud

Selle glia raku nimi on selle avastaja auks, Theodore Schwann, kes on tuntud kui rakuteooria üks isasid. Seda tüüpi gliiarakk on ainus, mida leidub perifeerses närvisüsteemis (PNS), see tähendab kogu keha läbivates närvides.

Loomade närvikiudude anatoomiat uurides täheldas Schwann mõningaid rakud, mis olid piki aksonit kinnitatud ja tekitasid tunde, nagu oleksid midagi väikest "Pärlid"; Peale selle ei omistanud ta neile suuremat tähtsust. Edasistes uuringutes avastati, et need mikroskoopilised helmekujulised elemendid olid tegelikult müeliinikestad, oluline toode, mis seda tüüpi rakke genereerib.

Müeliin on lipoproteiin, mis tagab aksoni elektriimpulsside eest isolatsioonisee tähendab, et see võimaldab tegutsemispotentsiaali hoida pikemat aega ja suurema vahemaa tagant, pannes elektrilised kaadrid kiiremini käima ja mitte neuronimembraani kaudu laiali. See tähendab, et nad toimivad nagu kaabel katva kumm.

Schwanni rakud neil on võime eritada mitut neurotroofset komponenti, sealhulgas "närvide kasvufaktorit" (CNF), esimene närvisüsteemis leitud kasvufaktor. See molekul stimuleerib neuronite kasvu arengu ajal. Lisaks, kuna seda tüüpi neuroglia ümbritseb aksoni nagu toru, on sellel ka mõju, et tähistada suunda, milles see peaks kasvama.

Peale selle on nähtud, et kui PNS-i närv on kahjustatud, FCN sekreteeritakse, et neuron saaks tagasi kasvada ja oma funktsionaalsuse taastada. See seletab protsessi, mille käigus kaob ajutine halvatus, mida lihased pärast pisara kannatamist kannatavad.

Kolm erinevat Schwanni rakku

Varasemate anatoomide jaoks ei olnud Schwanni rakkudes erinevusi, kuid arenguga mikroskoopia abil on suudetud eristada kuni kolme erinevat tüüpi, struktuuride ja funktsioonidega hästi diferentseeritud. Need, mida olen kirjeldanud, on "müeliinsed", kuna need toodavad müeliini ja on kõige levinumad.

Kuid, lühikeste aksonitega neuronites leitakse teist tüüpi Schwanni rakud, mida nimetatakse "müeliseerimata"kuna see ei tekita müeliinikestasid. Need on suuremad kui eelmised ja nende sees on korraga rohkem kui üks akson. Tundub, et need ei tooda müeliinikestasid, kuna oma membraaniga on see juba nende väiksemate aksonite isolatsiooniks.

Selle neuroglia vormi viimane tüüp on leitud neuronite ja lihaste vahelises sünapsis. Neid tuntakse terminaalsete või perisünaptiliste Schwanni rakkudena. (sünapsi vahel). Selle praegune roll ilmnes Montreali ülikooli neurobioloogi Richard Robitaille korraldatud katses. Test seisnes vale messengeri lisamises nendesse lahtritesse, et näha, mis juhtus. Tulemuseks oli see, et lihase väljendatud reaktsioon muutus. Mõnel juhul vähenes kokkutõmbumine, mõnel juhul vähenes. Järeldus oli see seda tüüpi glia reguleerib infovoogu neuroni ja lihase vahel.

2. Oligodendrotsüüdid

Kesknärvisüsteemis (KNS) ei ole Schwanni rakke, kuid neuronitel on tänu gliiarakkude alternatiivsele tüübile veel üks müeliini kattekiht. See funktsioon on täidetud viimane avastatud suurt tüüpi neurogliatest: see, mis koosneb oligodendrotsüütidest.

Nende nimi viitab sellele, kuidas esimesed neid leidnud anatoomid neid kirjeldasid; lahter, millel on palju väikesi laiendusi. Kuid tõsi on see, et see nimi ei käi nendega eriti kaasas, sest mõni aeg hiljem oli Ramoni ja Cajal, Pío del Río-Hortega, kavandas parajasti kasutatud pleki parendusi, paljastades tõelise morfoloogia: paari pika pikendusega rakk, nagu käsivarred.

Müeliin kesknärvisüsteemis

Üks erinevus oligodendrotsüütide ja müeliniseeritud Schwanni rakkude vahel on see, et esimesed ei haara aksonit oma kehaga, vaid nad teevad seda oma pikkade pikendustega, nagu oleksid nad kaheksajala kombitsadja nende kaudu eritub müeliin. Lisaks ei ole kesknärvisüsteemi müeliin ainult neuroni isoleerimiseks.

Nagu Martin Schwab 1988. aastal demonstreeris, takistab müeliini ladestumine aksonile kultiveeritud neuronites nende kasvu. Selgitusi otsides suutsid Schwab ja tema meeskond puhastada mitut müeliini valku, mis põhjustavad seda pärssimist: Nogo, MAG ja OMgp. Naljakas on see, et on nähtud, et aju arengu varases staadiumis on MAG-valk müeliin stimuleerib neuroni kasvu, tehes pöördfunktsiooni neuronile Täiskasvanud. Selle pärssimise põhjus on mõistatus, kuid teadlased loodavad selle rolli peagi teada saada.

Veel üht 90-ndatel leitud valku leidub ka müeliinis, seekord Stanley B. Prusiner: Prioonvalk (PrP). Selle funktsioon normaalses olekus pole teada, kuid muteerunud olekus muutub see Prioniks ja genereerib Creutzfeldt-Jakobi tõve variandi, mida tavaliselt nimetatakse lehmahaiguseks pöörane. Prioon on valk, mis saab autonoomia, nakatades kõiki glia rakke, mis tekitab neurodegeneratsiooni.

3. Astrotsüüdid

Seda tüüpi gliiarakke kirjeldas Ramón y Cajal. Neuronite vaatluste käigus märkas ta, et neuronite lähedal on teisi tähekujulisi rakke; sellest ka selle nimi. See asub kesknärvisüsteemis ja nägemisnärvis ning on tõenäoliselt üks glia, mis täidab suuremat arvu funktsioone. Selle suurus on kaks kuni kümme korda suurem kui neuronil ja sellel on väga erinevad funktsioonid

Vere aju barjäär

Veri ei voola otse kesknärvisüsteemi. Seda süsteemi kaitseb vere seljaaju barjäär (BBB), väga selektiivne läbilaskev membraan. Astrotsüüdid osalevad selles aktiivselt, vastutab filtreerimise eest, mis võib juhtuda teisega ja mis mitte. Peamiselt võimaldavad nad hapnikku ja glükoosi siseneda, et neuroneid toita.

Aga mis juhtub, kui see tõke on kahjustatud? Lisaks immuunsüsteemi tekitatud probleemidele rändavad astrotsüütide rühmad kahjustatud piirkonda ja liituvad üksteisega, moodustades ajutise barjääri ja peatades verejooksu.

Astrotsüütidel on võime sünteesida kiuline valk, mida nimetatakse GFAP-ks, millega nad saavutavad vastupidavuse, lisaks sekreteerivad veel ühe, millele järgnevad valgud, mis võimaldavad neil saada läbitungimatust. Paralleelselt sekreteerivad astrotsüüdid neurotroofe, et stimuleerida piirkonnas regenereerimist.

Kaaliumi aku laadimine

Veel üks astrotsüütide kirjeldatud funktsioonidest on nende aktiivsus potentsiaali säilitamiseks. Kui neuron tekitab elektrilise impulsi, kogub see naatriumioone (Na +), et saada väljastpoolt positiivsemaks. See protsess, mille käigus manipuleeritakse neuronitest väljaspool ja sees olevate elektrilaengutega, tekitab seisundi, mida nimetatakse depolarisatsioon, mis põhjustab neuroni kaudu liikuvate elektriliste impulsside sündimise, kuni need lõpevad sünaptilises ruumis. Reisi ajal rakukeskkond otsib alati tasakaalu elektrilaengus, nii et seekord kaotab see kaaliumioone (K +), võrdsustada rakuvälise keskkonnaga.

Kui see alati juhtuks, tekiks lõpuks väljaspool kaaliumiioonide küllastus, mis tähendaks, et need ioonid lõpetaksid neuronist lahkumise ja see tooks kaasa võimetuse genereerida elektriline impulss. Siin tulevad pildile astrotsüüdid, kes nad neelavad need ioonid rakuvälise ruumi puhastamiseks ja võimaldavad eritada rohkem kaaliumiioone. Astrotsüütidel pole laenguga probleeme, kuna nad ei suhtle elektriimpulsside kaudu.

4. Microglia

Neljast peamisest neuroglia vormist on mikroglia.. See avastati enne oligodendrotsüüte, kuid arvati, et see pärineb veresoontest. See hõivab 5 kuni 20 protsenti kesknärvisüsteemi glia populatsioonistja selle tähtsus põhineb asjaolul, et see on aju immuunsüsteemi alus. Vere-aju barjääri kaitse tõttu ei ole rakkude vaba läbipääs lubatud, see hõlmab ka immuunsüsteemi rakke. Seega aju vajab oma kaitsesüsteemi ja selle moodustab seda tüüpi glia.

Kesknärvisüsteemi immuunsüsteem

See gliarakk on väga liikuv, võimaldades tal kiiresti reageerida kõigile probleemidele, millega KNS kokku puutub. Mikroglia suudab neelata kahjustatud rakke, baktereid ja viirusi ning vabastada rea ​​keemilisi aineid, millega võidelda sissetungijate vastu. Aga nende elementide kasutamine võib põhjustada kõrvalkahjustusi, kuna see on mürgine ka neuronitele. Seetõttu peavad nad pärast vastasseisu tootma neurotroofseid astrotsüüte, et hõlbustada kahjustatud piirkonna taastumist.

Varem rääkisin BBB kahjustamisest - probleemist, mis tekivad osaliselt mikroglia kõrvaltoimete poolt, kui leukotsüüdid ületavad BBB ja sisenevad ajju. Kesknärvisüsteemi sisemus on nende rakkude jaoks uus maailm ja nad reageerivad peamiselt nii tundmatult, nagu oleks see oht, tekitades selle vastu immuunvastuse. Mikroglia algatab kaitse, põhjustades, mida võiksime öelda, "kodusõda", mis põhjustab neuronitele palju kahjustusi.

Suhtlus glia ja neuronite vahel

Nagu nägite, täidavad gliarakud väga erinevaid ülesandeid. Kuid lõik, mis pole olnud selge, on see, kas neuronid ja glia suhtlevad omavahel. Esimesed teadlased mõistsid juba, et glia, erinevalt neuronitest, ei tekita elektrilisi impulsse. Kuid see muutus, kui Stephen J. Smith kontrollis, kuidas nad suhtlevad nii omavahel kui ka neuronitega.

Smithil oli intuitsioon, et neuroglia kasutab teabe edastamiseks kaltsiumi iooni (Ca2 +), kuna seda elementi kasutavad rakud üldiselt kõige rohkem. Kuidagi hüppas ta koos meeskonnakaaslastega selle veendumusega basseini (ei ütle ju ka iooni "populaarsus" selle spetsiifilistest funktsioonidest), kuid said õigeks.

Need teadlased kavandasid katse, mis koosnes astrotsüütide kultuurist, millele lisati fluorestseeriv kaltsium, mis võimaldab nende positsiooni näha fluorestsentsmikroskoopia abil. Lisaks lisas ta keskele väga levinud neurotransmitteri glutamaat. Tulemus oli kohe. Kümme minutit nad suutsid näha, kuidas fluorestsents sisenes astrotsüütidesse ja liikus rakkude vahel nagu laine. Selle katsega näitasid nad, et glia suhtleb omavahel ja neuroniga, kuna ilma neurotransmitterita laine ei alga.

Viimane teada gliiarakkude kohta

Uuemate uuringute kaudu on leitud, et glia tuvastab igat tüüpi neurotransmitterid. Lisaks on nii astrotsüütidel kui ka mikrogliatel võime toota ja vabastada neurotransmittereid (ehkki juures neid elemente nimetatakse gliotransmitteriteks, kuna need pärinevad gliast), mõjutades seega neuronid.

Praegune õppesuund on üles tõusmas kus gliarakud mõjutavad aju üldist toimimist ja keerukaid vaimseid protsesse, Mida Õppimine, mälu või unistus.