Gliálne bunky: oveľa viac ako lepidlo neurónov

Je veľmi bežné, že keď hovoríme o inteligencii človeka, máme na mysli konkrétne veľmi špecifický typ buniek: neuróny. Je teda normálne nazývať mononeuronálnych tých, ktorí prisudzujú nízku inteligenciu hanlivým spôsobom. Avšak predstava, že mozog je v podstate ekvivalentný množine neurónov, je čoraz viac zastaraná.

Ľudský mozog obsahuje viac ako 80 miliárd neurónov, ale to predstavuje iba 15% z celkového počtu buniek v tejto skupine orgánov.

Zvyšných 85% zaberá iný typ mikroskopického tela: takzvané gliové bunky.. Ako celok, tieto bunky tvoria látku zvanú glia alebo neuroglia, ktorá sa rozširuje na všetky zákutia nervového systému.

V súčasnosti je glia jedným z študijných odborov s najväčším pokrokom v neurovedách, chce odhaliť všetky svoje úlohy a interakcie, ktoré vykonávajú, aby nervový systém fungoval tak, ako pracuje. A je to tak, že mozog v súčasnosti nemožno pochopiť bez porozumenia zapojenia glie.

Objav gliových buniek

Pojem neuroglia zaviedol v roku 1856 nemecký patológ Rudolf Virchow. Toto je slovo, ktoré v gréčtine znamená „neuronálne (neuro) lepidlo (glia)“, pretože v čase jeho objavenia

Predpokladalo sa, že neuróny sú navzájom spojené a vytvárajú nervy a je to viac ako axón bola to zbierka buniek namiesto časti neurónu. Z tohto dôvodu sa predpokladalo, že tieto bunky, ktoré našli v blízkosti neurónov, tam boli, aby pomohli štruktúrovať nerv a uľahčili spojenie medzi nimi a nič iné. Skrátka dosť pasívna a pomocná rola.

V roku 1887 dospel slávny bádateľ Santiago Ramón y Cajal k záveru, že neuróny sú samostatné jednotky a ktoré od ostatných oddeľoval malý priestor, ktorý sa stal neskôr známym Čo synaptický priestor. To slúžilo na vyvrátenie myšlienky, že axóny boli viac než len časti nezávislých nervových buniek. Myšlienka gliovej pasivity však zostala. Dnes však objavuje sa oveľa väčší význam, ako sa doteraz predpokladalo.

Svojím spôsobom je ironické, že meno, ktoré sa dalo neuroglii, je také. Je pravda, že to pomáha v štruktúre, ale plní nielen túto funkciu, ale slúži aj na vašu ochranu, opravu poškodzuje, zlepšuje nervové impulzy, ponúka energiu a dokonca riadi tok informácií medzi mnohými ďalšími funkciami objavené. Sú silným nástrojom pre nervový systém.

Typy gliových buniek

Neuroglia je súbor rôznych typov buniek, ktoré majú spoločné to, že sa nachádzajú v nervovom systéme a nie sú to neuróny.

Existuje pomerne veľa rôznych typov gliových buniek, ale zameriam sa na rozprávanie o týchto štyroch triedach sa považujú za dôležitejšie, ako aj pri vysvetľovaní najvýznamnejších funkcií, ktoré sa doteraz zistili dnes. Ako som už povedal, táto oblasť neurovied napreduje každým dňom viac a určite v budúcnosti prídu nové podrobnosti, ktoré dnes nie sú známe.

1. Schwannove bunky

Názov tejto bunky glia je na počesť jej objaviteľa, Theodore Schwann, známy predovšetkým ako jeden z otcov teórie buniek. Tento typ gliových buniek je jediný, ktorý sa nachádza v Periférnom nervovom systéme (PNS), teda v nervoch, ktoré prechádzajú celým telom.

Pri štúdiu anatómie nervových vlákien u zvierat Schwann niektoré pozoroval bunky, ktoré boli pripevnené pozdĺž axónu a dávali pocit, že sú niečo ako malé "Perly"; Okrem toho im už nedával väčší význam. V budúcich štúdiách sa zistilo, že tieto mikroskopické prvky v tvare guľôčok boli v skutočnosti myelínové obaly, dôležitý produkt, ktorý generuje tento typ buniek.

Myelín je lipoproteín, ktorý poskytuje izoláciu proti elektrickému impulzu do axónu, to znamená, že umožňuje udržať akčný potenciál dlhší čas a na väčšiu vzdialenosť, vďaka čomu elektrické strely prechádzajú rýchlejšie a nerozptyľujú sa cez neurónovú membránu. To znamená, že pôsobia ako guma, ktorá zakrýva kábel.

Schwannove bunky majú schopnosť vylučovať niekoľko neurotrofných zložiek, vrátane „nervového rastového faktora“ (CNF), prvý rastový faktor nájdený v nervovom systéme. Táto molekula slúži na stimuláciu rastu neurónov počas vývoja. Navyše, keďže tento typ neuroglie obklopuje axón ako trubica, má tiež vplyv na označenie smeru, ktorým by mal rásť.

Okrem toho bolo vidieť, že keď bol poškodený nerv PNS, FCN sa vylučuje, aby mohol neurón dorásť a získať späť svoju funkčnosť. To vysvetľuje proces, pri ktorom zmizne dočasné ochrnutie, ktorým svaly trpia po slzách.

Tri rôzne Schwannove bunky

Pre raných anatómov neboli žiadne rozdiely v Schwannových bunkách, ale s pokrokom v mikroskopia dokázali rozlíšiť až tri rôzne typy, so štruktúrami a funkciami dobre diferencovaný. Tie, ktoré popisujem, sú tie „myelínové“, pretože produkujú myelín a sú najbežnejšie.

Avšak v neurónoch s krátkymi axónmi sa nachádza iný typ Schwannovej bunky nazývaný „nemyelinizovaný“pretože neprodukuje myelínové obaly. Sú väčšie ako predchádzajúce a vo vnútri ukrývajú viac ako jeden axon súčasne. Zdá sa, že nevytvárajú myelínové obaly, pretože s vlastnou membránou už slúži ako izolácia pre tieto menšie axóny.

Posledný typ tejto formy neuroglie sa nachádza v synapse medzi neurónmi a svalmi. Sú známe ako terminálne alebo perisynaptické Schwannove bunky. (medzi synapsou). Jeho súčasná úloha bola odhalená v experimente, ktorý uskutočnil Richard Robitaille, neurobiológ z Montrealskej univerzity. Test spočíval v pridaní falošného posla do týchto buniek, aby sa zistilo, čo sa stalo. Výsledkom bolo, že sa zmenila odozva vyjadrená svalom. V niektorých prípadoch bola kontrakcia zvýšená, v iných prípadoch poklesla. Záver bol taký tento typ glie reguluje tok informácií medzi neurónom a svalom.

2. Oligodendrocyty

V centrálnom nervovom systéme (CNS) nie sú žiadne Schwannove bunky, ale neuróny majú vďaka alternatívnemu typu gliových buniek inú formu myelínového povlaku. Táto funkcia sa vykonáva posledný z objavených veľkých typov neuroglií: ten, ktorý tvoria oligodendrocyty.

Ich meno odkazuje na to, ako ich opísali prví anatómovia, ktorí ich našli; bunka s množstvom malých rozšírení. Pravdou ale je, že meno ich veľmi nesprevádza, pretože o nejaký čas neskôr bol žiakom Ramóna a Cajal, Pío del Río-Hortega, navrhol vylepšenia v tom čase používaného lazúry, ktoré odhaľujú skutočnú morfológia: bunka s niekoľkými dlhými predĺženiami, ako sú zbrane.

Myelín v CNS

Jeden rozdiel medzi oligodendrocytmi a myelinizovanými Schwannovými bunkami je ten, že prvé neobalujú axón svojim telom, ale robia to so svojimi dlhými predĺženiami, akoby to boli chápadlá chobotnice, a práve prostredníctvom nich sa vylučuje myelín. Myelín v CNS navyše nie je len na izoláciu neurónu.

Ako demonštroval Martin Schwab v roku 1988, depozícia myelínu na axón v kultivovaných neurónoch bráni ich rastu. Pri hľadaní vysvetlenia Schwab a jeho tím dokázali prečistiť niekoľko myelínových proteínov, ktoré spôsobujú túto inhibíciu: Nogo, MAG a OMgp. Zábavné je, že sa ukázalo, že v počiatočných štádiách vývoja mozgu proteín MAG myelínu stimuluje rast neurónu a robí inverznú funkciu neurónu v Dospelých. Dôvod tejto inhibície je záhadou, ale vedci dúfajú, že jej úloha bude čoskoro známa.

Ďalší proteín nájdený v 90. rokoch sa nachádza aj v myelíne, tentokrát od Stanleyho B. Prusiner: Priónový proteín (PrP). Jeho funkcia v normálnom stave nie je známa, ale v mutovanom stave sa stáva priónom a generuje variant Creutzfeldt-Jakobovej choroby, všeobecne známej ako choroba kráv šialený. Prión je proteín, ktorý získava autonómiu a infikuje všetky bunky glie, čo generuje neurodegeneráciu..

3. Astrocyty

Tento typ gliových buniek opísal Ramón y Cajal. Pri svojich pozorovaniach neurónov si všimol, že v blízkosti neurónov sa nachádzajú ďalšie bunky v tvare hviezdy; odtiaľ pochádza aj jeho názov. Nachádza sa v CNS a optickom nervu a je pravdepodobne jednou z glií, ktoré vykonávajú väčší počet funkcií. Jeho veľkosť je dvakrát až desaťkrát väčšia ako veľkosť neurónu a má veľmi rozmanité funkcie

Krvná mozgová bariéra

Krv netečie priamo do CNS. Tento systém je chránený bariérou krvi (BBB), vysoko selektívnou priepustnou membránou. Astrocyty sa na ňom aktívne podieľajú, zodpovednosť za filtrovanie toho, čo sa môže stať druhej strane a čo nie. Hlavne umožňujú vstup kyslíka a glukózy, aby boli schopné kŕmiť neuróny.

Čo sa však stane, ak je táto bariéra poškodená? Okrem problémov, ktoré vytvára imunitný systém, cestujú do poškodenej oblasti skupiny astrocytov a navzájom sa spájajú, aby vytvorili dočasnú bariéru a zastavili krvácanie.

Astrocyty majú schopnosť syntetizovať vláknitý proteín známy ako GFAP, pomocou ktorého získavajú robustnosť, okrem toho vylučujú ďalší, za ktorým nasledujú proteíny, ktoré im umožňujú získať nepriepustnosť. Súbežne s tým astrocyty vylučujú neurotrofy, ktoré stimulujú regeneráciu v tejto oblasti.

Dobíjanie draselnej batérie

Ďalšou z opísaných funkcií astrocytov je ich aktivita na udržanie akčného potenciálu. Keď neurón generuje elektrický impulz, zhromažďuje ióny sodíka (Na +), aby sa stal pozitívnejším navonok. Tento proces, ktorým sa manipuluje s elektrickými nábojmi mimo a vo vnútri neurónov, vedie k stavu známemu ako depolarizácia, čo spôsobí, že sa elektrické impulzy, ktoré prechádzajú neurónom, rodia, až kým neskončia v synaptickom priestore. Počas vašej cesty bunkové prostredie vždy hľadá rovnováhu v elektrickom náboji, takže tentokrát stráca ióny draslíka (K +), aby sa vyrovnal extracelulárnemu prostrediu.

Keby sa to stalo vždy, nakoniec by sa vonku vytvorila saturácia draselných iónov, ktorá by znamenalo, že tieto ióny prestanú opúšťať neurón, čo by viedlo k neschopnosti generovať elektrický impulz. To je miesto, kde prichádzajú do obrazu astrocyty, kto absorbujú tieto ióny dovnútra, aby vyčistili extracelulárny priestor a umožnili vylučovanie väčšieho množstva iónov draslíka. Astrocyty nemajú žiadny problém s nábojom, pretože nekomunikujú elektrickými impulzmi.

4. Microglia

Poslednou zo štyroch hlavných foriem neuroglie sú mikroglie.. Toto bolo objavené pred oligodendrocytmi, ale predpokladalo sa, že pochádza z krvných ciev. Zaberá medzi 5 až 20 percentami gliovej populácie CNS, a jeho význam je založený na skutočnosti, že je základom imunitného systému mozgu. Ochranou hematoencefalickej bariéry nie je povolený voľný priechod buniek, a to vrátane i imunitného systému. Teda mozog potrebuje vlastný obranný systém a ten je tvorený týmto typom glie.

Imunitný systém CNS

Táto glia bunka je vysoko mobilná, čo jej umožňuje rýchlo reagovať na akýkoľvek problém, s ktorým sa stretne v CNS. Mikroglie majú schopnosť pohltiť poškodené bunky, baktérie a vírusy, ako aj uvoľňovať rad chemických látok, pomocou ktorých môžu bojovať proti útočníkom. ale použitie týchto prvkov môže spôsobiť vedľajšie škody, pretože je tiež toxický pre neuróny. Preto po konfrontácii musia produkovať neurotrofné astrocyty, aby uľahčili regeneráciu postihnutej oblasti.

Predtým som hovoril o poškodení BBB, čo je problém, ktorý je čiastočne spôsobený vedľajšími účinkami mikroglií, keď leukocyty prechádzajú cez BBB a vstupujú do mozgu. Interiér CNS je pre tieto bunky novým svetom a reagujú primárne rovnako neznámo, akoby išlo o hrozbu, a vytvárajú proti nim imunitnú odpoveď. Mikroglia iniciuje obranu a spôsobí to, čo by sme mohli povedať, „občiansku vojnu“, ktorá spôsobuje veľké poškodenie neurónov.

Komunikácia medzi glia a neurónmi

Ako ste videli, bunky glie vykonávajú najrôznejšie úlohy. Ale časť, ktorá nebola jasná, je, či neuróny a glia navzájom komunikujú. Prví vedci si už uvedomili, že glia na rozdiel od neurónov negeneruje elektrické impulzy. Ale toto sa zmenilo, keď Stephen J. Smith skontroloval, ako komunikujú, navzájom aj s neurónmi.

Smith mal intuíciu, že neuroglia používa na prenos informácií vápenatý ión (Ca2 +), pretože tento prvok je bunkami najbežnejšie používaný. On a jeho spoluhráči nejako skočili do bazéna s touto vierou (koniec koncov, „popularita“ iónu nám tiež veľa nehovorí o jeho špecifických funkciách), ale dostali to správne.

Títo vedci navrhli experiment, ktorý pozostával z kultúry astrocytov, do ktorých bol pridaný fluorescenčný vápnik, ktorý umožňuje vidieť ich polohu pomocou fluorescenčnej mikroskopie. Okrem toho do stredu pridal veľmi častý neurotransmiter, glutamát. Výsledok bol okamžitý. Na desať minút boli schopní vidieť, ako sa fluorescencia dostala do astrocytov a putovala medzi bunkami, akoby to bola vlna. Týmto experimentom preukázali, že glia komunikuje medzi sebou navzájom a s neurónom, pretože bez neurotransmiteru sa vlna nezačne.

Posledné známe o gliových bunkách

Prostredníctvom novšieho výskumu sa zistilo, že glia detekuje všetky typy neurotransmiterov. Ďalej majú astrocyty aj mikroglie schopnosť vyrábať a uvoľňovať neurotransmitery (aj keď v tieto prvky sa nazývajú gliotransmitery, pretože pochádzajú z glie), čím ovplyvňujú synapsie neurónov.

Aktuálny študijný odbor sa rozbieha kde glia bunky ovplyvňujú celkovú funkciu mozgu a zložité duševné procesy, Čo Učenie, pamäť alebo sen.