Cellule gliali: molto più della colla dei neuroni

È molto comune che, quando si parla di intelligenza di una persona, ci si riferisca specificamente a un tipo di cellule molto specifico: i neuroni. Pertanto, è normale chiamare mononeuronale coloro che attribuiscono una bassa intelligenza in modo dispregiativo. Tuttavia, l'idea che il cervello sia essenzialmente equivalente a un insieme di neuroni è sempre più superata.

Il cervello umano contiene più di 80 miliardi di neuroni, ma questo rappresenta solo il 15% delle cellule totali in questo insieme di organi.

Il restante 85% è occupato da un altro tipo di corpo microscopico: le cosiddette cellule gliali.. Nel complesso, queste cellule formano una sostanza chiamata glia o neuroglia, che si estende attraverso tutti i recessi del sistema nervoso.

Attualmente, la glia è uno dei campi di studio con i maggiori progressi nelle neuroscienze, cercando di rivelare tutti i suoi compiti e le interazioni che svolgono in modo che il sistema nervoso funzioni come funziona. Ed è che il cervello attualmente non può essere compreso senza comprendere il coinvolgimento della glia.

La scoperta delle cellule gliali

Il termine neuroglia fu coniato nel 1856 dal patologo tedesco Rudolf Virchow. Questa è una parola che in greco significa "colla (glia) neuronale (neuro)", poiché al momento della sua scoperta si pensava che i neuroni fossero collegati tra loro per formare i nervi e, è più, del assone era un insieme di cellule invece di una parte del neurone. Per questo motivo si è ipotizzato che queste cellule che hanno trovato vicino ai neuroni fossero lì per aiutare a strutturare il nervo e facilitare l'unione tra di loro, e nient'altro. Un ruolo abbastanza passivo e ausiliario, insomma.

Nel 1887, il famoso ricercatore Santiago Ramón y Cajal concluse che i neuroni erano unità indipendenti e che erano separate dalle altre da un piccolo spazio che in seguito divenne noto Che cosa spazio sinaptico. Ciò è servito a confutare l'idea che gli assoni fossero più che semplici parti di cellule nervose indipendenti. Tuttavia, l'idea della passività gliale è rimasta. Oggi, però, si sta scoprendo che la sua importanza è molto maggiore di quanto precedentemente ipotizzato.

In un certo senso, è ironico che il nome che è stato dato alla neuroglia sia così. È vero che aiuta nella struttura, ma non solo svolge questa funzione, ma sono anche per la tua protezione, riparazione di danneggia, migliora l'impulso nervoso, offre energia e controlla persino il flusso di informazioni, tra molte altre funzioni scoperto. Sono un potente strumento per il sistema nervoso.

Tipi di cellule gliali

Neuroglia è un insieme di diversi tipi di cellule che hanno in comune il fatto che si trovano nel sistema nervoso e non sono neuroni.

Esistono diversi tipi di cellule gliali, ma mi concentrerò sulle quattro classi che classes sono considerati più importanti, oltre che nello spiegare le funzioni più importanti scoperte fino a oggi. Come ho detto, questo campo delle neuroscienze avanza ogni giorno di più e sicuramente in futuro ci saranno nuovi dettagli che oggi sono sconosciuti.

1. cellule di Schwann

Il nome di questa cella glia è in onore del suo scopritore, Theodore Schwann, meglio conosciuto come uno dei padri della teoria cellulare. Questo tipo di cellula gliale è l'unico che si trova nel Sistema Nervoso Periferico (PNS), cioè nei nervi che corrono in tutto il corpo.

Mentre studiava l'anatomia delle fibre nervose negli animali, Schwann osservò alcuni cellule che erano attaccate lungo l'assone e davano la sensazione di essere qualcosa di piccolo "Perle"; Oltre a questo, non dava loro più importanza. In studi futuri, si è scoperto che questi elementi microscopici a forma di perline erano in realtà guaine mieliniche, un prodotto importante che genera questo tipo di cellula.

mielina è una lipoproteina che fornisce isolamento contro l'impulso elettrico all'assone, cioè permette di mantenere il potenziale d'azione per un tempo più lungo ea una distanza maggiore, facendo andare più veloci i colpi elettrici e non disperdendosi attraverso la membrana del neurone. Cioè, si comportano come la gomma che copre un cavo.

cellule di Schwann hanno la capacità di secernere diversi componenti neurotrofici, incluso il "Fattore di Crescita Nervosa" (CNF), il primo fattore di crescita trovato nel sistema nervoso. Questa molecola serve a stimolare la crescita dei neuroni durante lo sviluppo. Inoltre, poiché questo tipo di neuroglia circonda l'assone come un tubo, ha anche un'influenza per segnare la direzione in cui dovrebbe crescere.

Oltre a ciò, si è visto che quando un nervo del SNP è stato danneggiato, L'FCN viene secreto in modo che il neurone possa ricrescere e riacquistare la sua funzionalità. Questo spiega il processo attraverso il quale scompare la paralisi temporanea che i muscoli soffrono dopo aver subito una lacrima.

Le tre diverse cellule di Schwann

Per i primi anatomisti non c'erano differenze nelle cellule di Schwann, ma con progressi in la microscopia ha saputo differenziare fino a tre diversi tipi, con ben strutture e funzioni differenziato. Quelli che ho descritto sono quelli "mielinici", poiché producono mielina e sono i più comuni.

Tuttavia, nei neuroni con assoni corti si trova un altro tipo di cellula di Schwann chiamata "non mielinizzata"in quanto non produce guaine mieliniche. Questi sono più grandi dei precedenti e al loro interno ospitano più di un assone alla volta. Non sembrano produrre guaine mieliniche, poiché con la propria membrana funge già da isolante per questi assoni più piccoli.

L'ultimo tipo di questa forma di neuroglia si trova nella sinapsi tra neuroni e muscoli. Sono note come cellule di Schwann terminali o perisinaptiche. (tra la sinapsi). Il suo ruolo attuale è stato rivelato in un esperimento condotto da Richard Robitaille, neurobiologo dell'Università di Montreal. Il test consisteva nell'aggiungere un falso messaggero a queste cellule per vedere cosa fosse successo. Il risultato è stato che la risposta espressa dal muscolo è stata alterata. In alcuni casi la contrazione è aumentata, in altri è diminuita. La conclusione è stata che questo tipo di glia regola il flusso di informazioni tra il neurone e il muscolo.

2. Oligodendrociti

All'interno del Sistema Nervoso Centrale (SNC) non ci sono cellule di Schwann, ma i neuroni hanno un'altra forma di rivestimento mielinico grazie a un tipo alternativo di cellule gliali. Questa funzione viene eseguita scoperto l'ultimo dei grandi tipi di neuroglia: quello formato da oligodendrociti.

Il loro nome si riferisce a come li descrissero i primi anatomisti che li trovarono; una cella con una moltitudine di piccole estensioni. Ma la verità è che il nome non li accompagna molto, poiché qualche tempo dopo, un allievo di Ramón e Cajal, Pío del Río-Hortega, progettò miglioramenti nella macchia usata all'epoca, rivelando il vero morfologia: una cella con un paio di lunghe estensioni, come braccia.

Mielina nel SNC

Una differenza tra oligodendrociti e cellule di Schwann mielinizzate è che le prime non avvolgono l'assone con il suo corpo, ma lo fanno con le loro lunghe estensioni, come se fossero tentacoli di un polpo, ed è attraverso di loro che viene secreta la mielina. Inoltre, la mielina nel SNC non è solo lì per isolare il neurone.

Come ha dimostrato Martin Schwab nel 1988, la deposizione di mielina sull'assone nei neuroni in coltura ne ostacola la crescita. Alla ricerca di una spiegazione, Schwab e il suo team sono stati in grado di purificare diverse proteine ​​​​mieliniche che causano questa inibizione: Nogo, MAG e OMgp. La cosa divertente è che si è visto che nelle prime fasi dello sviluppo del cervello, la proteina MAG della mielina stimola la crescita del neurone, svolgendo una funzione inversa al neurone in Adulti. La ragione di questa inibizione è un mistero, ma gli scienziati sperano che il suo ruolo sarà presto conosciuto.

Un'altra proteina trovata negli anni '90 si trova anche nella mielina, questa volta da Stanley B. Prusiner: proteina prionica (PrP). La sua funzione in uno stato normale è sconosciuta, ma in uno stato mutato diventa un prione e genera una variante della malattia di Creutzfeldt-Jakob, comunemente nota come malattia della mucca pazzo. Il prione è una proteina che acquista autonomia, infettando tutte le cellule della glia, che genera neurodegenerazione.

3. astrociti

Questo tipo di cellula gliale è stato descritto da Ramón y Cajal. Durante le sue osservazioni sui neuroni, notò che c'erano altre cellule vicino ai neuroni, a forma di stella; da qui il suo nome. Si trova nel SNC e lungo il nervo ottico, ed è forse una delle glia che svolge un maggior numero di funzioni. La sua dimensione è da due a dieci volte più grande di quella di un neurone e ha funzioni molto diverse

Barriera emato-encefalica

Il sangue non scorre direttamente nel SNC. Questo sistema è protetto dalla barriera ematoencefalica (BBB), una membrana permeabile altamente selettiva. Gli astrociti vi partecipano attivamente, essere incaricato di filtrare cosa può succedere dall'altra parte e cosa no. Principalmente, consentono l'ingresso di ossigeno e glucosio, per poter alimentare i neuroni.

Ma cosa succede se questa barriera viene danneggiata? Oltre ai problemi generati dal sistema immunitario, gruppi di astrociti viaggiano nell'area danneggiata e si uniscono tra loro per formare una barriera temporanea e fermare il sanguinamento.

Gli astrociti hanno la capacità di sintetizzare una proteina fibrosa nota come GFAP, con la quale acquisiscono robustezza, oltre a secernerne un'altra seguita da proteine ​​che consente loro di acquisire impermeabilità. Parallelamente, gli astrociti secernono neurotrofi, per stimolare la rigenerazione nell'area.

Ricarica della batteria al potassio

Un'altra delle funzioni descritte degli astrociti è la loro attività per mantenere il potenziale d'azione. Quando un neurone genera un impulso elettrico, raccoglie ioni sodio (Na+) per diventare più positivo con l'esterno. Questo processo mediante il quale vengono manipolate le cariche elettriche all'esterno e all'interno dei neuroni produce uno stato noto come depolarizzazione, che fa nascere gli impulsi elettrici che viaggiano attraverso il neurone fino a terminare nello spazio sinaptico. Durante il tuo viaggio, l'ambiente cellulare cerca sempre l'equilibrio nella carica elettrica, quindi questa volta perde ioni potassio (K+), per equalizzare con l'ambiente extracellulare.

Se ciò accadesse sempre, alla fine si genererebbe all'esterno una saturazione di ioni potassio, che significherebbe che questi ioni smetterebbero di lasciare il neurone, e questo comporterebbe l'incapacità di generare il impulso elettrico. È qui che entrano in gioco gli astrociti, che assorbono questi ioni all'interno per pulire lo spazio extracellulare e consentire la secrezione di più ioni potassio. Gli astrociti non hanno alcun problema con la carica, poiché non comunicano tramite impulsi elettrici.

4. microglia

L'ultima delle quattro forme principali di neuroglia è la microglia.. Questo è stato scoperto prima degli oligodendrociti, ma si pensava che provenisse dai vasi sanguigni. Occupa tra il 5 e il 20 percento della popolazione glia del SNC, e la sua importanza si basa sul fatto che è alla base del sistema immunitario del cervello. Avendo la protezione della Barriera Ematoencefalica, non è consentito il libero passaggio delle cellule, comprese quelle del sistema immunitario. Così, il cervello ha bisogno di un proprio sistema di difesa, e questo è formato da questo tipo di glia.

Il sistema immunitario del SNC

Questa cellula gliale è altamente mobile, permettendole di reagire rapidamente a qualsiasi problema che incontra nel SNC. Le microglia hanno la capacità di divorare cellule danneggiate, batteri e virus, nonché di rilasciare una serie di agenti chimici con cui combattere gli invasori. Ma l'uso di questi elementi può causare danni collaterali, poiché è tossico anche per i neuroni. Pertanto, dopo il confronto, devono produrre astrociti neurotrofici per facilitare la rigenerazione dell'area interessata.

In precedenza, ho parlato di danni alla BBB, un problema che è generato in parte dagli effetti collaterali della microglia quando i leucociti attraversano la BBB ed entrano nel cervello. L'interno del SNC è un nuovo mondo per queste cellule e reagiscono principalmente in modo sconosciuto come se fosse una minaccia, generando una risposta immunitaria contro di essa. La microglia avvia la difesa, provocando quella che potremmo dire una "guerra civile", che provoca molti danni ai neuroni.

Comunicazione tra glia e neuroni

Come hai visto, le cellule gliali svolgono un'ampia varietà di compiti. Ma una sezione che non è stata chiara è se i neuroni e la glia comunicano tra loro. I primi ricercatori si sono già resi conto che la glia, a differenza dei neuroni, non genera impulsi elettrici. Ma questo è cambiato quando Stephen J. Smith ha verificato come comunicano, sia tra loro che con i neuroni.

Smith ha avuto l'intuizione che la neuroglia utilizza lo ione calcio (Ca2+) per trasmettere informazioni, poiché questo elemento è il più utilizzato dalle cellule in generale. In qualche modo, lui e i suoi compagni di squadra sono saltati in piscina con questa convinzione (dopotutto, la "popolarità" di uno ione non ci dice molto nemmeno sulle sue funzioni specifiche), ma hanno capito bene.

Questi ricercatori hanno progettato un esperimento che consisteva in una coltura di astrociti a cui è stato aggiunto calcio fluorescente, che consente di vedere la loro posizione attraverso la microscopia a fluorescenza. Inoltre, ha aggiunto un neurotrasmettitore molto comune, glutammato. Il risultato è stato immediato. Per dieci minuti sono stati in grado di vedere come la fluorescenza è entrata negli astrociti e ha viaggiato tra le cellule come se fosse un'onda. Con questo esperimento hanno dimostrato che la glia comunica tra di loro e con il neurone, poiché senza il neurotrasmettitore l'onda non parte.

L'ultimo noto sulle cellule gliali

Attraverso ricerche più recenti, è stato scoperto che la glia rileva tutti i tipi di neurotrasmettitori. Inoltre, sia gli astrociti che la microglia hanno la capacità di produrre e rilasciare neurotrasmettitori (sebbene a questi elementi sono chiamati gliotrasmettitori perché hanno origine nella glia), influenzando così le sinapsi del neuroni.

Un attuale campo di studio sta vedendo su dove le cellule gliali influenzano la funzione cerebrale generale e i processi mentali complessi, Che cosa L'apprendimento, la memoria o il sogno.