Glija stanice: mnogo više od ljepila neurona

Vrlo je često da se, govoreći o čovjekovoj inteligenciji, posebno pozivamo na vrlo specifičnu vrstu stanica: neurone. Stoga je normalno mononeuronal nazivati ​​onima koji pripisuju nisku inteligenciju na pogrdan način. Međutim, ideja da je mozak u osnovi ekvivalentan skupu neurona sve je više zastarjela.

Ljudski mozak sadrži više od 80 milijardi neurona, ali to čini samo 15% ukupnih stanica u ovom skupu organa.

Preostalih 85% zauzima druga vrsta mikroskopskog tijela: takozvane glija stanice.. U cjelini, ove stanice tvore tvar koja se naziva glia ili neuroglia, koji se proteže kroz sve udubine živčanog sustava.

Trenutno je glija jedno od područja proučavanja s najvećim napretkom u neuroznanostima, u potrazi za otkrivanjem svih svojih zadataka i interakcije koje oni provode kako bi živčani sustav funkcionirao onako kako radi. A to je da se mozak trenutno ne može razumjeti bez razumijevanja uključenosti glije.

Otkriće glija stanica

Pojam neuroglija skovao je 1856. godine njemački patolog Rudolf Virchow. Riječ je koja na grčkom znači "neuronsko (neuro) ljepilo (glia)", budući da je u vrijeme otkrića

Smatralo se da su neuroni povezani zajedno da tvore živce i, više je od akson to je bila zbirka stanica umjesto dijela neurona. Iz tog razloga pretpostavljalo se da su ove stanice koje su pronašli u blizini neurona tu da pomognu strukturiranju živca i olakšaju spajanje između njih, i ništa drugo. Ukratko, prilično pasivna i pomoćna uloga.

1887. godine poznati istraživač Santiago Ramón y Cajal zaključio je da su neuroni neovisne jedinice i koje je od ostalih dijelio mali prostor koji je kasnije postao poznat Što sinaptički prostor. To je poslužilo opovrgavanju ideje da su aksoni više nego samo dijelovi neovisnih živčanih stanica. Međutim, ideja glijazne pasivnosti ostala je. Danas, međutim, otkriva se da je njegova važnost mnogo veća nego što se pretpostavljalo.

Na neki je način ironično da je ime koje je dato neurogliji to. Istina je da pomaže u strukturi, ali ne samo da obavlja ovu funkciju, već su i za vašu zaštitu, popravak oštećuje, poboljšava živčani impuls, nudi energiju, pa čak i kontrolira protok informacija, među mnogim drugim funkcijama otkrio. Moćni su alat za živčani sustav.

Vrste glija stanica

Neuroglia skup je različitih vrsta stanica kojima je zajedničko da se nalaze u živčanom sustavu, a nisu neuroni.

Postoji poprilično različitih vrsta glija stanica, ali usredotočit ću se na razgovor o četiri razreda koji smatraju važnijima, kao i u objašnjavanju najistaknutijih funkcija otkrivenih do danas. Kao što sam rekao, ovo područje neuroznanosti napreduje svakim danom i sigurno će u budućnosti biti novih detalja koji su danas nepoznati.

1. Schwannove stanice

Ime ove stanice glije je u čast svog otkrivača, Theodore Schwann, najpoznatiji kao jedan od očeva teorije stanica. Ova vrsta glija stanica je jedina koja se nalazi u perifernom živčanom sustavu (PNS), odnosno u živcima koji prolaze cijelim tijelom.

Tijekom proučavanja anatomije živčanih vlakana u životinja, Schwann je primijetio neke stanice koje su bile pričvršćene duž aksona i davale su osjećaj kao da su malene "Biseri"; Osim toga, nije im pridavao veću važnost. U budućim istraživanjima otkriveno je da su ti mikroskopski elementi u obliku kuglica zapravo mijelinski omotači, važan proizvod koji generira ovu vrstu stanica.

Mijelin je lipoprotein koji osigurava izolaciju od električnog impulsa na aksonu, to jest, omogućuje zadržavanje akcijskog potencijala dulje vrijeme i na većoj udaljenosti, čineći da elektroinstalacije brže idu i ne raspršuju se kroz neuronsku membranu. Odnosno, ponašaju se poput gume koja prekriva kabel.

Schwannove stanice imaju sposobnost lučenja nekoliko neurotrofnih komponenata, uključujući "Faktor rasta živca" (CNF), prvi faktor rasta pronađen u živčanom sustavu. Ova molekula služi za poticanje rasta neurona tijekom razvoja. Osim toga, budući da ova vrsta neuroglije okružuje akson poput cijevi, ona također ima utjecaj da označi smjer u kojem bi trebala rasti.

Osim toga, vidjelo se da kada je oštećen živac PNS-a, FCN se izlučuje kako bi neuron mogao narasti i povratiti svoju funkcionalnost. To objašnjava proces kojim privremena paraliza koju trpe mišići nakon suze nestaje.

Tri različite Schwannove stanice

Za rane anatomiste nisu postojale razlike u Schwannovim stanicama, ali s napretkom u mikroskopija je uspjela razlikovati do tri različite vrste, sa strukturama i funkcijama diferencirani. Oni koje sam opisao su "mijelinski", jer oni proizvode mijelin i najčešći su.

Međutim, u neuronima s kratkim aksonima pronađena je još jedna vrsta Schwannovih stanica nazvana "nemijelinizirana"jer ne stvara mijelinske ovojnice. Oni su veći od prethodnih, a u njima se istovremeno nalazi više od jednog aksona. Čini se da ne proizvode mijelinske ovojnice, jer s vlastitom membranom već služi kao izolacija za ove manje aksone.

Posljednja vrsta ovog oblika neuroglije nalazi se u sinapsi između neurona i mišića. Poznate su kao terminalne ili perisinaptičke Schwannove stanice. (između sinapse). Njegova trenutna uloga otkrivena je u eksperimentu koji je proveo Richard Robitaille, neurobiolog sa Sveučilišta u Montrealu. Test se sastojao od dodavanja lažnog glasnika u ove stanice kako bi se vidjelo što se dogodilo. Rezultat je bio da je odgovor koji je izrazio mišić promijenjen. U nekim je slučajevima kontrakcija povećana, u drugim slučajevima smanjena. Zaključak je bio takav ova vrsta glije regulira protok informacija između neurona i mišića.

2. Oligodendrociti

U središnjem živčanom sustavu (CNS) nema Schwannovih stanica, ali neuroni imaju drugi oblik mijelinske obloge zahvaljujući alternativnom tipu glija stanica. Ova se funkcija izvršava posljednja od velikih otkrivenih vrsta neuroglije: ona koju čine oligodendrociti.

Njihovo se ime odnosi na to kako su ih opisali prvi anatomi koji su ih pronašli; stanica s mnoštvom malih nastavaka. Ali istina je da ih to ime ne prati puno, jer je nešto kasnije učenik Ramóna i Cajal, Pío del Río-Hortega, dizajnirao je poboljšanja u mrlji koja se tada koristila, otkrivajući istinito morfologija: ćelija s nekoliko dugih nastavaka, poput krakova.

Mijelin u CNS-u

Jedna razlika između oligodendrocita i mijeliniziranih Schwannovih stanica je ta što prve ne obuhvaćaju akson svojim tijelom, već čine to svojim dugim nastavcima, kao da su pipci hobotnice, a preko njih se izlučuje mijelin. Uz to, mijelin u CNS-u nije samo da izolira neuron.

Kao što je Martin Schwab pokazao 1988., taloženje mijelina na aksonu u kultiviranim neuronima koči njihov rast. Tražeći objašnjenje, Schwab i njegov tim uspjeli su pročistiti nekoliko mijelinskih proteina koji uzrokuju ovu inhibiciju: Nogo, MAG i OMgp. Smiješno je što je viđeno da u ranim fazama razvoja mozga MAG protein mijelina potiče rast neurona, radeći inverznu funkciju na neuronu u Odrasli. Razlog ove inhibicije tajnovit je, ali znanstvenici se nadaju da će njegova uloga uskoro biti poznata.

Još jedan protein pronađen 90-ih također se nalazi u mijelinu, ovaj put Stanleyja B. Prusiner: Prion protein (PrP). Njegova je funkcija u normalnom stanju nepoznata, ali u mutiranom stanju postaje Prion i generira varijantu Creutzfeldt-Jakobove bolesti, obično poznate kao bolest krava lud. Prion je protein koji stječe autonomiju, zaražavajući sve stanice glije, što generira neurodegeneraciju.

3. Astrociti

Ovu vrstu glialnih stanica opisao je Ramón y Cajal. Tijekom promatranja neurona primijetio je da se u blizini neurona nalaze i druge stanice u obliku zvijezde; odatle mu i ime. Nalazi se u CNS-u i vidnom živcu, a možda je jedna od glija koja obavlja veći broj funkcija. Njegova je veličina dva do deset puta veća od veličine neurona, a ima vrlo raznolike funkcije

Krvno-moždana barijera

Krv ne teče izravno u CNS. Ovaj sustav zaštićen je krvno-moždanom barijerom (BBB), visoko selektivnom propusnom membranom. Astrociti aktivno sudjeluju u tome, biti zadužen za filtriranje onoga što se može dogoditi drugoj strani, a što ne. Uglavnom omogućavaju ulazak kisika i glukoze kako bi mogli hraniti neurone.

Ali što se događa ako je ova barijera oštećena? Osim problema uzrokovanih imunološkim sustavom, skupine astrocita putuju na oštećeno područje i udružuju se kako bi stvorile privremenu prepreku i zaustavile krvarenje.

Astrociti imaju sposobnost sinteze vlaknastog proteina poznatog kao GFAP, čime stječu robusnost, uz izlučivanje još jednog praćenog proteinima koji im omogućuju nepropusnost. Paralelno s tim, astrociti luče neurotrofe kako bi potaknuli regeneraciju na tom području.

Punjenje kalijeve baterije

Sljedeća od opisanih funkcija astrocita je njihova aktivnost da održe akcijski potencijal. Kada neuron generira električni impuls, on sakuplja natrijeve ione (Na +) da bi s vanjske strane postao pozitivniji. Ovaj postupak kojim se upravlja električnim nabojima izvan i unutar neurona stvara stanje poznato kao depolarizacija, što uzrokuje rađanje električnih impulsa koji putuju kroz neuron sve dok ne završe u sinaptičkom prostoru. Tijekom vašeg putovanja, stanična okolina uvijek traži ravnotežu u električnom naboju, pa ovaj put gubi kalijeve ione (K +), da bi se izjednačio s izvanstaničnim okolišem.

Ako bi se to uvijek događalo, na kraju bi vani došlo do zasićenja kalijevih iona, koji značilo bi da ovi ioni prestanu napuštati neuron, a to bi rezultiralo nemogućnošću generiranja električni impuls. Tu na scenu stupaju astrociti, tko apsorbiraju te ione iznutra kako bi očistili izvanstanični prostor i omogućili lučenje više kalijevih iona. Astrociti nemaju problema s nabojem, jer ne komuniciraju električnim impulsima.

4. Microglia

Posljednji od četiri glavna oblika neuroglije je mikroglija.. Ovo je otkriveno prije oligodendrocita, ali smatralo se da dolazi iz krvnih žila. Zauzima između 5 i 20 posto populacije glija u CNS-u, a njegova se važnost temelji na činjenici da je osnova imunološkog sustava mozga. Imajući zaštitu krvno-moždane barijere, slobodan prolaz stanica nije dopušten, a to uključuje i imunološki sustav. Tako, mozak treba vlastiti obrambeni sustav, a to tvori ova vrsta glije.

Imunološki sustav CNS-a

Ova je glija stanica vrlo pokretna, što joj omogućuje brzu reakciju na bilo koji problem koji se nađe u CNS-u. Mikroglije imaju sposobnost proždirati oštećene stanice, bakterije i viruse, kao i oslobađati niz kemijskih sredstava kojima se mogu boriti protiv napadača. Ali uporaba ovih elemenata može prouzročiti kolateralnu štetu, jer je također otrovna za neurone. Stoga, nakon sukoba, moraju stvoriti neurotrofne astrocite kako bi olakšali regeneraciju zahvaćenog područja.

Ranije sam govorio o oštećenju BBB-a, problemu koji djelomično generiraju nuspojave mikroglije kada leukociti pređu BBB i uđu u mozak. Unutrašnjost CNS-a novi je svijet za ove stanice i one primarno reagiraju nepoznato kao da je prijetnja, stvarajući imunološki odgovor na njega. Mikroglija pokreće obranu, uzrokujući, kako bismo mogli reći, "građanski rat", koji nanosi veliku štetu neuronima.

Komunikacija između glije i neurona

Kao što ste vidjeli, stanice glije izvršavaju najrazličitije zadatke. Ali dio koji nije jasan jest komuniciraju li neuroni i glija jedni s drugima. Prvi su istraživači već shvatili da glija, za razliku od neurona, ne generira električne impulse. Ali to se promijenilo kad je Stephen J. Smith je provjerio kako komuniciraju, međusobno i s neuronima.

Smith je imao intuiciju da neuroglia koristi kalcijev ion (Ca2 +) za prijenos informacija, jer stanice taj element najviše koriste uopće. Nekako su on i suigrači skočili u bazen s tim uvjerenjem (uostalom, "popularnost" iona ne govori nam puno ni o njegovim specifičnim funkcijama), ali dobro su shvatili.

Ti su istraživači osmislili eksperiment koji se sastojao od kulture astrocita kojoj je dodan fluorescentni kalcij, što omogućava da se njihov položaj vidi fluorescentnom mikroskopijom. Uz to, dodao je vrlo čest neurotransmiter, glutamat. Rezultat je bio neposredan. Deset minuta mogli su vidjeti kako je fluorescencija ušla u astrocite i putovala između stanica kao da je val. Ovim pokusom pokazali su da glija komunicira jedni s drugima i s neuronom, jer bez neurotransmitera val ne započinje.

Najnovije o glijalnim stanicama

Kroz novija istraživanja utvrđeno je da glija otkriva sve vrste neurotransmitera. Nadalje, i astrociti i mikroglija imaju sposobnost proizvodnje i oslobađanja neurotransmitera (iako na ti se elementi nazivaju gliotransmiteri jer potječu iz glije), utječući na taj način na sinapse neuroni.

Trenutačno područje proučavanja se vidi gdje stanice glije utječu na cjelokupnu funkciju mozga i složene mentalne procese, Što Učenje, memorija ili san.