Sel glial: lebih dari sekadar perekat neuron

Sangat umum bahwa, ketika berbicara tentang kecerdasan seseorang, kami merujuk secara khusus ke jenis sel yang sangat spesifik: neuron. Jadi, adalah normal untuk menyebut mononeuronal mereka yang mengaitkan kecerdasan rendah dengan cara yang menghina. Namun, gagasan bahwa otak pada dasarnya setara dengan satu set neuron semakin ketinggalan zaman.

Otak manusia mengandung lebih dari 80 miliar neuron, tetapi ini hanya menyumbang 15% dari total sel dalam kumpulan organ ini.

85% sisanya ditempati oleh jenis tubuh mikroskopis lain: yang disebut sel glial.. Secara keseluruhan, sel-sel ini membentuk zat yang disebut glia atau neuroglia, yang meluas ke semua relung sistem saraf.

Saat ini, glia adalah salah satu bidang studi dengan kemajuan terbesar dalam ilmu saraf, ingin mengungkapkan semua tugasnya dan interaksi yang mereka lakukan sehingga sistem saraf bekerja sebagaimana mestinya. Dan otak saat ini tidak dapat dipahami tanpa memahami keterlibatan glia.

Penemuan sel glia

Istilah neuroglia diciptakan pada tahun 1856 oleh ahli patologi Jerman Rudolf Virchow. Ini adalah kata yang dalam bahasa Yunani berarti "neuronal (neuro) lem (glia)", karena pada saat penemuannya

neuron dianggap dihubungkan bersama untuk membentuk saraf dan, itu lebih, dari akson itu adalah kumpulan sel, bukan bagian dari neuron. Untuk alasan ini, diasumsikan bahwa sel-sel yang mereka temukan di dekat neuron ada di sana untuk membantu menyusun saraf dan memfasilitasi penyatuan di antara mereka, dan tidak ada yang lain. Peran yang cukup pasif dan tambahan, singkatnya.

Pada tahun 1887, peneliti terkenal Santiago Ramón y Cajal menyimpulkan bahwa neuron adalah unit independen dan yang dipisahkan dari yang lain oleh ruang kecil yang kemudian dikenal Apa ruang sinaptik. Ini berfungsi untuk menyangkal gagasan bahwa akson lebih dari sekadar bagian dari sel saraf independen. Namun, gagasan kepasifan glial tetap ada. Hari ini, bagaimanapun, sedang ditemukan bahwa kepentingannya jauh lebih besar daripada yang diasumsikan sebelumnya.

Di satu sisi, sangat ironis bahwa nama yang diberikan kepada neuroglia adalah demikian. Memang benar bahwa itu membantu dalam struktur, tetapi tidak hanya melakukan fungsi ini, tetapi juga untuk perlindungan Anda, perbaikan kerusakan, meningkatkan impuls saraf, menawarkan energi, dan bahkan mengontrol aliran informasi, di antara banyak fungsi lainnya ditemukan. Mereka adalah alat yang ampuh untuk sistem saraf.

Jenis sel glia

Neuroglia adalah kumpulan berbagai jenis sel yang memiliki kesamaan yang ditemukan dalam sistem saraf dan bukan neuron.

Ada beberapa jenis sel glial yang berbeda, tetapi saya akan fokus berbicara tentang empat kelas yang dianggap lebih penting, serta dalam menjelaskan fungsi paling menonjol yang ditemukan hingga hari ini. Seperti yang telah saya katakan, bidang ilmu saraf ini semakin maju setiap hari dan pasti di masa depan akan ada detail baru yang tidak diketahui hari ini.

1. Sel Schwann

Nama sel glia ini untuk menghormati penemunya, Theodore Schwann, paling dikenal sebagai salah satu bapak Teori Sel. Jenis sel glial ini adalah satu-satunya yang ditemukan di Sistem Saraf Perifer (PNS), yaitu di saraf yang berjalan di seluruh tubuh.

Saat mempelajari anatomi serabut saraf pada hewan, Schwann mengamati beberapa sel-sel yang menempel di sepanjang akson dan memberi perasaan seperti sesuatu yang kecil "Mutiara"; Di luar ini, dia tidak menganggap mereka lebih penting. Dalam penelitian selanjutnya, ditemukan bahwa elemen berbentuk manik-manik mikroskopis ini sebenarnya adalah selubung mielin, produk penting yang menghasilkan jenis sel ini.

mielin adalah lipoprotein yang memberikan insulasi terhadap impuls listrik ke akson, yaitu, memungkinkan potensial aksi ditahan untuk waktu yang lebih lama dan pada jarak yang lebih jauh, membuat tembakan listrik lebih cepat dan tidak menyebar melalui membran neuron. Artinya, mereka bertindak seperti karet yang menutupi kabel.

Sel Schwann mereka memiliki kemampuan untuk mengeluarkan berbagai komponen neurotropik, termasuk "Faktor Pertumbuhan Saraf" (NCF), faktor pertumbuhan pertama yang ditemukan dalam sistem saraf. Molekul ini berfungsi untuk merangsang pertumbuhan neuron selama perkembangan. Selain itu, karena jenis neuroglia ini mengelilingi akson seperti tabung, ia juga memiliki pengaruh untuk menandai arah pertumbuhannya.

Di luar ini, telah terlihat bahwa ketika saraf PNS telah rusak, FCN disekresikan sehingga neuron dapat tumbuh kembali dan mendapatkan kembali fungsinya. Ini menjelaskan proses di mana kelumpuhan sementara yang diderita otot setelah menderita robekan menghilang.

Tiga sel Schwann yang berbeda

Untuk ahli anatomi awal tidak ada perbedaan dalam sel Schwann, tetapi dengan kemajuan dalam mikroskop telah mampu membedakan hingga tiga jenis yang berbeda, dengan struktur dan fungsi yang baik dibedakan. Yang telah saya jelaskan adalah yang "mielin", karena mereka menghasilkan mielin dan yang paling umum.

Namun, di neuron dengan akson pendek, jenis sel Schwann lain yang disebut "tidak bermielin" ditemukankarena tidak menghasilkan selubung mielin. Ini lebih besar dari yang sebelumnya, dan di dalamnya menampung lebih dari satu akson sekaligus. Mereka tampaknya tidak menghasilkan selubung mielin, karena dengan membrannya sendiri ia sudah berfungsi sebagai insulasi untuk akson yang lebih kecil ini.

Jenis terakhir dari bentuk neuroglia ini ditemukan di sinaps antara neuron dan otot. Mereka dikenal sebagai sel Schwann terminal atau perisinaptik. (antara sinapsis). Perannya saat ini terungkap dalam percobaan yang dilakukan oleh Richard Robitaille, seorang ahli saraf di Universitas Montreal. Tes terdiri dari menambahkan utusan palsu ke sel-sel ini untuk melihat apa yang terjadi. Hasilnya adalah respons yang diekspresikan oleh otot diubah. Dalam beberapa kasus kontraksi meningkat, dalam kasus lain menurun. Kesimpulannya adalah jenis glia ini mengatur aliran informasi antara neuron dan otot.

2. Oligodendrosit

Di dalam Sistem Saraf Pusat (SSP) tidak ada sel Schwann, tetapi neuron memiliki bentuk lain dari lapisan mielin berkat jenis sel glial alternatif. Fungsi ini dilakukan yang terakhir dari jenis besar neuroglia yang ditemukan: yang terdiri dari oligodendrosit.

Nama mereka mengacu pada bagaimana ahli anatomi pertama yang menemukan mereka menggambarkan mereka; sel dengan banyak ekstensi kecil. Tetapi sebenarnya nama itu tidak banyak menyertai mereka, karena beberapa waktu kemudian, seorang murid Ramón dan Cajal, Pío del Río-Hortega, merancang perbaikan pada pewarna yang digunakan pada saat itu, mengungkapkan yang sebenarnya morfologi: sel dengan beberapa ekstensi panjang, seperti lengan.

Myelin di SSP

Satu perbedaan antara oligodendrosit dan sel Schwann bermielin adalah bahwa yang pertama tidak menyelubungi akson dengan tubuhnya, tetapi mereka melakukannya dengan ekstensi panjang mereka, seolah-olah mereka adalah tentakel gurita, dan melalui mereka myelin disekresikan. Selain itu, mielin di SSP tidak hanya ada untuk mengisolasi neuron.

Seperti yang ditunjukkan Martin Schwab pada tahun 1988, deposisi mielin pada akson dalam neuron yang dikultur menghambat pertumbuhannya. Mencari penjelasan, Schwab dan timnya mampu memurnikan beberapa protein mielin yang menyebabkan penghambatan ini: Nogo, MAG, dan OMgp. Lucunya, telah terlihat bahwa pada tahap awal perkembangan otak, protein MAG mielin merangsang pertumbuhan neuron, melakukan fungsi terbalik ke neuron di Dewasa. Alasan penghambatan ini adalah sebuah misteri, tetapi para ilmuwan berharap perannya akan segera diketahui.

Protein lain yang ditemukan di tahun 90-an juga ditemukan di mielin, kali ini oleh Stanley B. Prusiner: Protein Prion (PrP). Fungsinya dalam keadaan normal tidak diketahui, tetapi dalam keadaan bermutasi menjadi Prion dan menghasilkan varian penyakit Creutzfeldt-Jakob, umumnya dikenal sebagai penyakit sapi gila. Prion adalah protein yang memperoleh otonomi, menginfeksi semua sel glia, yang menghasilkan neurodegenerasi.

3. Astrosit

Jenis sel glial ini dijelaskan oleh Ramón y Cajal. Selama pengamatannya terhadap neuron, dia memperhatikan bahwa ada sel lain di dekat neuron, berbentuk bintang; maka namanya. Terletak di SSP dan saraf optik, dan mungkin merupakan salah satu glia yang melakukan lebih banyak fungsi.. Ukurannya dua hingga sepuluh kali lebih besar dari ukuran neuron, dan memiliki fungsi yang sangat beragam

Sawar darah otak

Darah tidak mengalir langsung ke SSP. Sistem ini dilindungi oleh Blood Brain Barrier (BBB), membran permeabel yang sangat selektif. Astrosit berpartisipasi aktif di dalamnya, bertugas menyaring apa yang bisa terjadi di sisi lain dan apa yang tidak. Terutama, mereka memungkinkan masuknya oksigen dan glukosa, untuk dapat memberi makan neuron.

Tetapi apa yang terjadi jika penghalang ini rusak? Selain masalah yang ditimbulkan oleh sistem kekebalan, kelompok astrosit melakukan perjalanan ke area yang rusak dan bergabung satu sama lain untuk membentuk penghalang sementara dan menghentikan pendarahan.

Astrosit memiliki kemampuan untuk mensintesis protein berserat yang dikenal sebagai GFAP, yang dengannya mereka memperoleh ketahanan, selain mensekresikan protein lain yang diikuti oleh protein yang memungkinkan mereka memperoleh impermeabilitas. Secara paralel, astrosit mengeluarkan neurotrof, untuk merangsang regenerasi di area tersebut.

Isi Ulang Baterai Kalium

Fungsi lain dari astrosit yang dijelaskan adalah aktivitasnya untuk mempertahankan potensial aksi. Ketika neuron menghasilkan impuls listrik, ia mengumpulkan ion natrium (Na +) menjadi lebih positif dengan luar. Proses dimana muatan listrik di luar dan di dalam neuron dimanipulasi menghasilkan keadaan yang dikenal sebagai depolarisasi, yang menyebabkan impuls listrik yang berjalan melalui neuron dilahirkan sampai berakhir di ruang sinaptik. Selama perjalanan Anda, lingkungan sel selalu mencari keseimbangan dalam muatan listrik, sehingga kali ini kehilangan ion kalium (K+), untuk menyamakan dengan lingkungan ekstraseluler.

Jika ini selalu terjadi, pada akhirnya saturasi ion kalium akan dihasilkan di luar, yang berarti bahwa ion-ion ini akan berhenti meninggalkan neuron, dan ini akan mengakibatkan ketidakmampuan untuk menghasilkan impuls listrik. Di sinilah astrosit memasuki tempat kejadian, yang mereka menyerap ion-ion ini di dalam untuk membersihkan ruang ekstraseluler dan memungkinkan lebih banyak ion kalium disekresikan. Astrosit tidak memiliki masalah dengan muatan, karena mereka tidak berkomunikasi dengan impuls listrik.

4. Mikroglia

Yang terakhir dari empat bentuk utama neuroglia adalah mikroglia.. Ini ditemukan sebelum oligodendrosit, tetapi diperkirakan berasal dari pembuluh darah. Ini menempati antara 5 hingga 20 persen dari populasi glia SSP, dan pentingnya didasarkan pada fakta bahwa itu adalah dasar dari sistem kekebalan otak. Dengan memiliki perlindungan dari Blood-brain Barrier, sel-sel yang lewat secara bebas tidak diperbolehkan, dan ini termasuk sel-sel dari sistem kekebalan tubuh. Jadi, otak membutuhkan sistem pertahanannya sendiri, dan ini dibentuk oleh jenis glia.

Sistem kekebalan SSP

Sel glia ini sangat mobile, memungkinkannya untuk bereaksi dengan cepat terhadap setiap masalah yang ditemuinya di SSP. Mikroglia memiliki kemampuan untuk melahap sel-sel yang rusak, bakteri dan virus, serta melepaskan serangkaian agen kimia yang dapat digunakan untuk melawan penjajah. Tapi penggunaan elemen-elemen ini dapat menyebabkan kerusakan tambahan, karena juga beracun bagi neuron. Oleh karena itu, setelah konfrontasi, mereka harus menghasilkan astrosit neurotropik untuk memfasilitasi regenerasi daerah yang terkena.

Sebelumnya, saya berbicara tentang kerusakan pada BBB, masalah yang dihasilkan sebagian oleh efek samping mikroglia ketika leukosit melintasi BBB dan memasuki otak. Bagian dalam SSP adalah dunia baru bagi sel-sel ini, dan mereka bereaksi terutama yang tidak diketahui seolah-olah itu adalah ancaman, menghasilkan respons kekebalan terhadapnya. Mikroglia memulai pertahanan, menyebabkan apa yang bisa kita katakan sebagai "perang saudara", yang menyebabkan banyak kerusakan pada neuron.

Komunikasi antara glia dan neuron

Seperti yang telah Anda lihat, sel glia melakukan berbagai macam tugas. Tetapi bagian yang belum jelas adalah apakah neuron dan glia berkomunikasi satu sama lain. Para peneliti pertama sudah menyadari bahwa glia, tidak seperti neuron, tidak menghasilkan impuls listrik. Tapi ini berubah ketika Stephen J. Smith memeriksa bagaimana mereka berkomunikasi, baik satu sama lain maupun dengan neuron neuron.

Smith memiliki intuisi bahwa neuroglia menggunakan ion kalsium (Ca2 +) untuk mengirimkan informasi, karena elemen ini paling banyak digunakan oleh sel pada umumnya. Entah bagaimana, dia dan rekan satu timnya melompat ke kolam dengan keyakinan ini (bagaimanapun juga, "popularitas" ion juga tidak memberi tahu kita banyak tentang fungsi spesifiknya), tetapi mereka melakukannya dengan benar.

Para peneliti ini merancang percobaan yang terdiri dari kultur astrosit yang ditambahkan kalsium fluoresen, yang memungkinkan posisi mereka terlihat melalui mikroskop fluoresensi. Selain itu, ia menambahkan di tengah neurotransmitter yang sangat umum, glutamat. Hasilnya langsung terasa. Selama sepuluh menit mereka dapat melihat bagaimana fluoresensi memasuki astrosit dan berjalan di antara sel-sel seolah-olah itu adalah gelombang. Dengan percobaan ini mereka menunjukkan bahwa glia berkomunikasi satu sama lain dan dengan neuron, karena tanpa neurotransmiter gelombang tidak dimulai.

Yang terbaru diketahui tentang sel glial

Melalui penelitian yang lebih baru, glia telah ditemukan untuk mendeteksi semua jenis neurotransmitter. Selanjutnya, baik astrosit dan mikroglia memiliki kemampuan untuk memproduksi dan melepaskan neurotransmiter (walaupun pada unsur-unsur ini disebut gliotransmitter karena mereka berasal dari glia), sehingga mempengaruhi sinapsis dari neuron.

Bidang studi saat ini sedang naik di mana sel glia memengaruhi fungsi otak secara keseluruhan dan proses mental yang kompleks, Apa Pembelajaran, Ingatan atau mimpi.