Komórki glejowe: znacznie więcej niż klej neuronów

Bardzo często, mówiąc o inteligencji człowieka, odnosimy się konkretnie do bardzo specyficznego typu komórek: neuronów. Tak więc normalne jest nazywanie mononeuronem tych, którzy w uwłaczający sposób przypisują niską inteligencję. Jednak, idea, że ​​mózg jest zasadniczo odpowiednikiem zestawu neuronów, jest coraz bardziej przestarzała.

Ludzki mózg zawiera ponad 80 miliardów neuronów, ale to tylko 15% wszystkich komórek w tym zestawie narządów.

Pozostałe 85% zajmuje inny rodzaj ciała mikroskopowego: tak zwane komórki glejowe.. Jako całość te komórki tworzą substancję o nazwie glej lub neuroglia, który rozciąga się przez wszystkie zakamarki układu nerwowego.

Obecnie glej jest jednym z kierunków studiów o największym postępie w neuronaukach, chce ujawnić wszystkie swoje zadania i interakcje, które przeprowadzają, aby układ nerwowy działał tak, jak działa. Chodzi o to, że mózgu nie można obecnie zrozumieć bez zrozumienia zaangażowania gleju.

Odkrycie komórek glejowych

Termin neuroglia został ukuty w 1856 roku przez niemieckiego patologa Rudolfa Virchowa. Jest to słowo, które po grecku oznacza „neuronowy (neuro) klej (glia)”, ponieważ w momencie jego odkrycia

Uważano, że neurony są połączone ze sobą, tworząc nerwy i to więcej niż akson był to zbiór komórek zamiast części neuronu. Z tego powodu założono, że te komórki, które znaleźli w pobliżu neuronów, miały pomagać w budowie nerwu i ułatwiać połączenie między nimi i nic więcej. Krótko mówiąc, dość pasywna i pomocnicza rola.

W 1887 roku słynny badacz Santiago Ramón y Cajal doszedł do wniosku, że neurony niezależne jednostki i które były oddzielone od pozostałych niewielką przestrzenią, która później stała się znana Co przestrzeń synaptyczna. To obaliło pogląd, że aksony są czymś więcej niż tylko częściami niezależnych komórek nerwowych. Jednak idea bierności glejowej pozostała. Dziś jednak odkrywa się, że jego znaczenie jest znacznie większe niż wcześniej zakładano.

W pewnym sensie to ironiczne, że nazwa została nadana neuroglejowi. Co prawda pomaga w konstrukcji, ale nie tylko spełnia tę funkcję, ale także służy do ochrony, naprawy uszkadza, poprawia impuls nerwowy, dodaje energii, a nawet kontroluje przepływ informacji, wśród wielu innych funkcji odkryty. Są potężnym narzędziem dla układu nerwowego.

Typy komórek glejowych

Neuroglia to zbiór różnych typów komórek, których wspólną cechą jest to, że znajdują się w układzie nerwowym i nie są neuronami.

Istnieje wiele różnych typów komórek glejowych, ale skupię się na omówieniu czterech klas, które: są uważane za ważniejsze, a także w wyjaśnianiu najwybitniejszych funkcji odkrytych do dzisiaj. Jak już powiedziałem, ta dziedzina neuronauki rozwija się z każdym dniem coraz bardziej iz pewnością w przyszłości pojawią się nowe szczegóły, które są dziś nieznane.

1. Komórki Schwanna

Nazwa tej komórki glejowej jest na cześć jej odkrywcy, Theodore Schwann, najbardziej znany jako jeden z ojców teorii komórki. Ten typ komórki glejowej jest jedynym znajdującym się w obwodowym układzie nerwowym (PNS), to znaczy w nerwach biegnących w całym ciele.

Badając anatomię włókien nerwowych u zwierząt, Schwann zaobserwował niektóre: komórki, które były przyczepione wzdłuż aksonu i dawały poczucie bycia czymś małym „Perły”; Poza tym nie nadawał im większego znaczenia. W przyszłych badaniach odkryto, że te mikroskopijne elementy w kształcie kulek były w rzeczywistości osłonkami mielinowymi, ważnym produktem generującym tego typu komórki.

Mielina jest lipoproteiną, która zapewnia izolację przed impulsem elektrycznym do aksonu, czyli pozwala utrzymać potencjał czynnościowy przez dłuższy czas i na większą odległość, dzięki czemu strzały elektryczne przebiegają szybciej i nie rozpraszają się przez błonę neuronu. Oznacza to, że działają jak guma, która zakrywa kabel.

Komórki Schwanna mają zdolność wydzielania różnych składników neurotroficznych, w tym „czynnika wzrostu nerwów” (NCF), pierwszy czynnik wzrostu znajdujący się w układzie nerwowym. Ta cząsteczka służy do stymulowania wzrostu neuronów podczas rozwoju. Ponadto, ponieważ ten rodzaj neurogleju otacza akson jak rurka, ma również wpływ na wyznaczenie kierunku, w którym powinien rosnąć.

Poza tym zaobserwowano, że gdy nerw PNS został uszkodzony, FCN jest wydzielany, aby neuron mógł odrosnąć i odzyskać swoją funkcjonalność. Wyjaśnia to proces, w wyniku którego znika tymczasowy paraliż, którego doświadczają mięśnie po łzawieniu.

Trzy różne komórki Schwanna

Dla wczesnych anatomów nie było różnic w komórkach Schwanna, ale z postępami w mikroskopia była w stanie rozróżnić do trzech różnych typów, o dobrej strukturze i funkcjach zróżnicowane. Te, które opisałem, to te „mielinowe”, ponieważ wytwarzają mielinę i są najbardziej powszechne.

Jednak, w neuronach z krótkimi aksonami znajduje się inny typ komórki Schwanna, zwany „niemielinizowanym”ponieważ nie wytwarza osłonek mielinowych. Są one większe niż poprzednie, a wewnątrz mieszczą jednocześnie więcej niż jeden akson. Wydaje się, że nie wytwarzają osłonek mielinowych, ponieważ z własną membraną służy ona już jako izolacja dla tych mniejszych aksonów.

Ostatni typ tej formy neurogleju znajduje się w synapsie między neuronami i mięśniami. Są one znane jako terminalne lub perysynaptyczne komórki Schwanna. (między synapsą). Jego obecna rola została ujawniona w eksperymencie przeprowadzonym przez Richarda Robitaille, neurobiologa z Uniwersytetu w Montrealu. Test polegał na dodaniu fałszywego posłańca do tych komórek, aby zobaczyć, co się stało. W rezultacie odpowiedź wyrażana przez mięsień uległa zmianie. W niektórych przypadkach skurcz był zwiększony, w innych zmniejszył się. Wniosek był taki, że ten typ gleju reguluje przepływ informacji między neuronem a mięśniem.

2. Oligodendrocyty

W ośrodkowym układzie nerwowym (OUN) nie ma komórek Schwanna, ale neurony mają inną formę otoczki mielinowej dzięki alternatywnemu typowi komórek glejowych. Ta funkcja jest realizowana ostatni z wielkich odkrytych typów neurogleju: ten utworzony przez oligodendrocyty.

Ich nazwa odnosi się do tego, jak opisali je pierwsi anatomowie, którzy je znaleźli; komórka z mnóstwem małych rozszerzeń. Ale prawda jest taka, że ​​nazwa nie bardzo im towarzyszy, ponieważ jakiś czas później uczeń Ramóna i Cajal, Pío del Río-Hortega, zaprojektował ulepszenia stosowanej wówczas bejcy, ujawniając prawdziwe morfologia: cela z kilkoma długimi przedłużeniami, jak ramiona.

Mielina w OUN

Jedną z różnic między oligodendrocytami a zmielinizowanymi komórkami Schwanna jest to, że te pierwsze nie otaczają aksonu swoim ciałem, ale robią to swoimi długimi przedłużeniami, jakby były mackami ośmiornicyi to przez nich wydzielana jest mielina. Ponadto mielina w OUN służy nie tylko do izolacji neuronu.

Jak wykazał Martin Schwab w 1988, odkładanie mieliny na aksonie w hodowanych neuronach hamuje ich wzrost. Szukając wyjaśnienia, Schwab i jego zespół byli w stanie oczyścić kilka białek mielinowych, które powodują to hamowanie: Nogo, MAG i OMgp. Zabawne jest to, że zaobserwowano, że we wczesnych stadiach rozwoju mózgu białko MAG mieliny stymuluje wzrost neuronu, pełniąc funkcję odwrotną do neuronu w Dorośli ludzie. Powód tego zahamowania jest tajemnicą, ale naukowcy mają nadzieję, że jego rola wkrótce zostanie poznana.

Inne białko znalezione w latach 90-tych również znajduje się w mielinie, tym razem przez Stanleya B. Prusiner: białko prionowe (PrP). Jego funkcja w stanie normalnym jest nieznana, ale w stanie zmutowanym staje się Prionem i generuje wariant choroby Creutzfeldta-Jakoba, powszechnie znanej jako choroba krów zwariowany. Prion jest białkiem, które zyskuje autonomię, infekując wszystkie komórki gleju, co generuje neurodegenerację.

3. Astrocyty

Ten typ komórki glejowej opisał Ramón y Cajal. Podczas swoich obserwacji neuronów zauważył, że w pobliżu neuronów znajdują się inne komórki o kształcie gwiazdy; stąd jego nazwa. Znajduje się w OUN i nerwie wzrokowym i jest prawdopodobnie jednym z gleju, który pełni większą liczbę funkcji. Jego rozmiar jest dwa do dziesięciu razy większy niż neuronu i pełni bardzo różnorodne funkcje

Bariera krew-mózg

Krew nie wpływa bezpośrednio do OUN. System ten jest chroniony przez barierę krwi i mózgu (BBB), wysoce selektywną przepuszczalną membranę. Astrocyty aktywnie w nim uczestniczą, bycie odpowiedzialnym za filtrowanie tego, co może się stać po drugiej stronie, a co nie. Głównie umożliwiają dopływ tlenu i glukozy, aby móc zasilać neurony.

Ale co się stanie, jeśli ta bariera zostanie uszkodzona? Oprócz problemów generowanych przez układ odpornościowy, grupy astrocytów przemieszczają się do uszkodzonego obszaru i łączą się, tworząc tymczasową barierę i zatrzymują krwawienie.

Astrocyty mają zdolność syntetyzowania włóknistego białka znanego jako GFAP, dzięki któremu zyskują odporność, oprócz wydzielania innego, po którym następują białka, które pozwalają im uzyskać nieprzepuszczalność. Równolegle astrocyty wydzielają neurotrofy, aby stymulować regenerację w okolicy.

Ładowanie baterii potasowej

Inną z opisanych funkcji astrocytów jest ich aktywność w utrzymaniu potencjału czynnościowego. Kiedy neuron generuje impuls elektryczny, gromadzi jony sodu (Na+), aby na zewnątrz być bardziej dodatni. Ten proces, w którym manipuluje się ładunkami elektrycznymi na zewnątrz i wewnątrz neuronów, wytwarza stan znany jako depolaryzacja, co powoduje narodziny impulsów elektrycznych, które przechodzą przez neuron, aż kończą się w przestrzeni synaptycznej. Podczas Twojej podróży środowisko komórki zawsze szuka równowagi w ładunku elektrycznym, więc tym razem traci jony potasu (K+), aby zrównać się ze środowiskiem zewnątrzkomórkowym.

Gdyby tak się zawsze działo, w końcu na zewnątrz generowane byłyby jony potasu, co oznaczałoby, że te jony przestaną opuszczać neuron, a to skutkowałoby niemożnością wygenerowania impuls elektryczny. W tym miejscu na scenę wkraczają astrocyty, które… absorbują te jony wewnątrz, aby oczyścić przestrzeń pozakomórkową i umożliwić wydzielanie większej ilości jonów potasu potassium. Astrocyty nie mają problemu z ładunkiem, ponieważ nie komunikują się za pomocą impulsów elektrycznych.

4. Mikroglej

Ostatnią z czterech głównych form neurogleju jest mikroglej.. Zostało to odkryte przed oligodendrocytami, ale uważano, że pochodzi z naczyń krwionośnych. Zajmuje od 5 do 20 procent populacji glejowej OUN, a jego znaczenie wynika z faktu, że jest podstawą układu odpornościowego mózgu. Dzięki ochronie bariery krew-mózg, swobodne przejście komórek nie jest dozwolone, w tym komórek układu odpornościowego. A zatem, mózg potrzebuje własnego systemu obronnego, a ten jest tworzony przez ten typ gleju.

Układ odpornościowy OUN

Ta komórka glejowa jest wysoce mobilna, dzięki czemu może szybko reagować na każdy problem, jaki napotka w OUN. Mikroglej ma zdolność pożerania uszkodzonych komórek, bakterii i wirusów, a także uwalniania szeregu środków chemicznych, za pomocą których można walczyć z najeźdźcami. Ale stosowanie tych pierwiastków może powodować szkody uboczne, ponieważ są one również toksyczne dla neuronów. Dlatego po konfrontacji muszą wytworzyć astrocyty neurotroficzne, aby ułatwić regenerację dotkniętego obszaru.

Wcześniej mówiłem o uszkodzeniu BBB, problemie, który jest częściowo generowany przez skutki uboczne mikrogleju, gdy leukocyty przechodzą przez BBB i dostają się do mózgu. Wnętrze OUN to nowy świat dla tych komórek, które reagują głównie tak nieznane, jakby były zagrożeniem, generując przeciwko niemu odpowiedź immunologiczną. Mikroglej inicjuje obronę, powodując, można by powiedzieć, „wojnę domową”, co powoduje wiele uszkodzeń neuronów.

Komunikacja między glejem a neuronami

Jak widzieliście, komórki glejowe wykonują różnorodne zadania. Ale sekcja, która nie jest jasna, dotyczy tego, czy neurony i glej komunikują się ze sobą. Pierwsi badacze już zdali sobie sprawę, że glej, w przeciwieństwie do neuronów, nie generuje impulsów elektrycznych. Ale to się zmieniło, gdy Stephen J. Smith sprawdził, jak się komunikują, zarówno między sobą, jak i z neuronami.

Smith miał intuicję, że neuroglej wykorzystuje jon wapnia (Ca2 +) do przekazywania informacji, ponieważ ten pierwiastek jest najczęściej używany przez komórki. W jakiś sposób on i jego koledzy z drużyny wskoczyli do puli z tym przekonaniem (w końcu „popularność” jonu nie mówi nam zbyt wiele o jego konkretnych funkcjach), ale dobrze to zrozumieli.

Badacze ci zaprojektowali eksperyment, który składał się z hodowli astrocytów, do których dodano fluorescencyjny wapń, co pozwala zobaczyć ich pozycję za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej. Ponadto dodał bardzo powszechny neuroprzekaźnik, glutaminian. Rezultat był natychmiastowy. Przez dziesiec minut byli w stanie zobaczyć, jak fluorescencja wnika do astrocytów i przemieszcza się między komórkami, jakby była falą. W tym eksperymencie wykazali, że glej komunikuje się ze sobą iz neuronem, ponieważ bez neuroprzekaźnika fala nie zaczyna się.

Najnowsze informacje o komórkach glejowych

Dzięki nowszym badaniom stwierdzono, że glej wykrywa wszystkie rodzaje neuroprzekaźników. Co więcej, zarówno astrocyty, jak i mikroglej mają zdolność wytwarzania i uwalniania neuroprzekaźników (chociaż pierwiastki te nazywane są glioprzekaźnikami, ponieważ pochodzą z gleju), wpływając w ten sposób na synapsy neurony.

Aktualny kierunek studiów jest coraz lepszy! gdzie komórki glejowe wpływają na ogólne funkcjonowanie mózgu i złożone procesy umysłowe, Co Nauka, pamięć lub sen.