Glijske celice: veliko več kot lepilo nevronov

Zelo pogosto je, da ko govorimo o človekovi inteligenci, posebej omenjamo zelo specifičen tip celic: nevrone. Tako je normalno, da mononevronal imenujemo tiste, ki slabše pripisujejo nizko inteligenco. Vendar ideja, da so možgani v bistvu enakovredni nizu nevronov, je vedno bolj zastarela.

Človeški možgani vsebujejo več kot 80 milijard nevronov, vendar to predstavlja le 15% vseh celic v tej skupini organov.

Preostalih 85% zaseda druga vrsta mikroskopskega telesa: tako imenovane glijske celice.. Kot celota te celice tvorijo snov, imenovano glia ali nevroglija, ki se razteza skozi vse vdolbine živčnega sistema.

Trenutno je glia eno od področij preučevanja z največjim napredkom na področju nevroznanosti, želi razkriti vse svoje naloge in interakcije, ki jih izvajajo, tako da živčni sistem deluje tako, kot deluje. In možganov trenutno ni mogoče razumeti, ne da bi razumeli vpletenost glije.

Odkritje glijskih celic

Izraz nevroglija je leta 1856 skoval nemški patolog Rudolf Virchow. To je beseda, ki v grščini pomeni "nevronsko (nevro) lepilo (glia)", saj je bila v času odkritja

Nevroni naj bi bili med seboj povezani in tvorili živce in je več kot akson to je bila zbirka celic namesto dela nevrona. Iz tega razloga se je domnevalo, da so te celice, ki so jih našli v bližini nevronov, tam, da pomagajo strukturirati živec in olajšajo zvezo med njimi in nič drugega. Skratka dokaj pasivna in pomožna vloga.

Leta 1887 je slavni raziskovalec Santiago Ramón y Cajal ugotovil, da so nevroni samostojne enote in ki jih je od drugih ločeval majhen prostor, ki je pozneje postal znan Kaj sinaptični prostor. To je ovrglo idejo, da so aksoni več kot le deli neodvisnih živčnih celic. Vendar je ideja glialne pasivnosti ostala. Danes pa odkrije se, da je njen pomen veliko večji, kot smo domnevali prej.

Na neki način je ironično, da je ime, ki je bilo dano nevrogliji, to. Res je, da sicer pomaga pri strukturi, vendar ne samo, da opravlja to funkcijo, ampak so tudi za vašo zaščito, popravilo med številnimi funkcijami poškoduje, izboljša živčni impulz, ponuja energijo in celo nadzoruje pretok informacij odkriti. So močno orodje za živčni sistem.

Vrste glialnih celic

Nevroglia je sklop različnih vrst celic, ki jim je skupno, da jih najdemo v živčnem sistemu in niso nevroni.

Obstaja kar nekaj različnih vrst glijskih celic, vendar se bom osredotočil na pogovor o štirih razredih, ki se štejejo za pomembnejše, pa tudi pri razlagi najodličnejših funkcij, odkritih do danes. Kot sem že dejal, to področje nevroznanosti napreduje vsak dan bolj in zagotovo bodo v prihodnosti nove podrobnosti, ki so danes neznane.

1. Schwannove celice

Ime te celice glia je v čast njegovemu odkritelju, Theodore Schwann, najbolj znan kot eden od očetov teorije celic. Ta vrsta glialnih celic je edina v perifernem živčnem sistemu (PNS), to je v živcih, ki potekajo po telesu.

Med preučevanjem anatomije živčnih vlaken pri živalih je Schwann opazil nekaj celice, ki so bile pritrjene vzdolž aksona in so dajale občutek, da so nekaj podobnega majhnim "Biseri"; Poleg tega jim ni dal večjega pomena. V prihodnjih študijah so ugotovili, da so bili ti mikroskopski elementi v obliki kroglic dejansko mielinski ovoji, pomemben izdelek, ki ustvarja to vrsto celic.

Myelin je lipoprotein, ki zagotavlja izolacijo pred električnim impulzom do aksona, to pomeni, da omogoča, da se akcijski potencial zadrži dlje časa in na večji razdalji, tako da električni posnetki gredo hitreje in se ne razpršijo skozi nevronsko membrano. Se pravi, delujejo kot guma, ki pokriva kabel.

Schwannove celice lahko izločajo več nevrotrofnih komponent, vključno z "živčnim faktorjem rasti" (CNF), prvi rastni faktor v živčnem sistemu. Ta molekula služi za spodbujanje rasti nevronov med razvojem. Poleg tega, ker ta vrsta nevroglije obdaja akson kot cev, ima tudi vpliv, da označi smer, v katero naj raste.

Poleg tega je bilo ugotovljeno, da ko je poškodovan živčni sistem PNS, FCN se izloča, da lahko nevron zraste nazaj in ponovno pridobi svojo funkcionalnost. To pojasnjuje postopek, s katerim začasna paraliza, ki jo trpijo mišice po solzi, izgine.

Tri različne Schwannove celice

Za zgodnje anatomiste ni bilo razlik v Schwannovih celicah, vendar z napredkom v mikroskopijo smo lahko ločili do tri različne vrste, z dobro strukturo in funkcijami diferencirano. Tiste, ki jih opisujem, so "mielinske", saj proizvajajo mielin in so najpogostejše.

Vendar v nevronih s kratkimi aksoni najdemo drugo vrsto Schwannovih celic, imenovano "nemielinizirana"saj ne proizvaja mielinskih ovojev. Te so večje od prejšnjih, v njih pa je hkrati več kot en akson. Zdi se, da ne proizvajajo mielinskih ovojnic, saj z lastno membrano že služi kot izolacija za te manjše aksone.

Zadnja vrsta te oblike nevroglije najdemo v sinapsi med nevroni in mišicami. Znane so kot terminalne ali perisinaptične Schwannove celice. (med sinapso). Njegova trenutna vloga je bila razkrita v eksperimentu, ki ga je izvedel Richard Robitaille, nevrobiolog z univerze v Montrealu. Test je bil sestavljen iz dodajanja lažnega sel v te celice, da bi videli, kaj se je zgodilo. Rezultat je bil, da se je odziv mišice spremenil. V nekaterih primerih se je krčenje povečalo, v drugih pa zmanjšalo. Zaključek je bil tak ta vrsta glije uravnava pretok informacij med nevronom in mišico.

2. Oligodendrociti

V centralnem živčnem sistemu (CNS) ni Schwannovih celic, imajo pa nevroni drugo obliko mielinske prevleke, zahvaljujoč alternativni vrsti glijskih celic. Ta funkcija se izvaja zadnja od odkritih velikih vrst nevroglije: tista, sestavljena iz oligodendrocitov.

Njihovo ime se nanaša na to, kako so jih opisali prvi anatomi, ki so jih našli; celica z množico majhnih podaljškov. Toda resnica je, da ju ime ne spremlja veliko, saj je nekaj časa kasneje učenec Ramóna in Cajal, Pío del Río-Hortega, je oblikoval izboljšave takrat uporabljenega madeža in razkril resnično morfologija: celica z nekaj dolgimi podaljški, kot so roke.

Myelin v CNS

Ena razlika med oligodendrociti in mieliniranimi Schwannovimi celicami je ta, da prve ne zajemajo aksona s svojim telesom, temveč to počnejo s svojimi dolgimi podaljški, kot da bi bili lovki hobotnice, in preko njih se izloča mielin. Poleg tega mielin v CNS ni samo za izolacijo nevrona.

Kot je leta 1988 pokazal Martin Schwab, odlaganje mielina na akson v gojenih nevronih ovira njihovo rast. V iskanju razlage sta Schwab in njegova ekipa lahko prečistila več mielinskih beljakovin, ki povzročajo to zaviranje: Nogo, MAG in OMgp. Smešno je, da je bilo ugotovljeno, da v zgodnjih fazah razvoja možganov beljakovine MAG mielina spodbuja rast nevrona, ki deluje inverzno na nevrona v Odrasli. Razlog za to zaviranje je skrivnost, a znanstveniki upajo, da bo njegova vloga kmalu znana.

Še eno beljakovino, ki so jo našli v devetdesetih, najdemo tudi v mielinu, tokrat Stanleyja B. Drobilnik: beljakovine Prion (PrP). Njegova funkcija v normalnem stanju ni znana, v mutiranem stanju pa postane Prion in ustvarja različico Creutzfeldt-Jakobove bolezni, splošno znane kot kravja bolezen noro. Prion je beljakovina, ki pridobi avtonomijo in okuži vse celice glije, kar povzroči nevrodegeneracijo.

3. Astrociti

To vrsto glialnih celic je opisal Ramón y Cajal. Med opazovanjem nevronov je opazil, da so v bližini nevronov druge celice v obliki zvezde; od tod tudi njegovo ime. Nahaja se v CNS in vidnem živcu in je morda ena od glij, ki opravlja večje število funkcij. Njegova velikost je dva do desetkrat večja od velikosti nevrona in ima zelo raznolike funkcije

Krvno-možganska pregrada

Kri ne teče neposredno v CNS. Ta sistem je zaščiten s krvno-možgansko pregrado (BBB), visoko selektivno prepustno membrano. Astrociti pri tem aktivno sodelujejo, odgovoren za filtriranje, kaj se lahko zgodi z drugo stranjo in kaj ne. V glavnem omogočajo vstop kisika in glukoze, da lahko hranijo nevrone.

Toda kaj se zgodi, če je ta ovira poškodovana? Poleg težav, ki jih povzroča imunski sistem, skupine astrocitov potujejo na poškodovano območje in se med seboj združujejo, da tvorijo začasno oviro in ustavijo krvavitev.

Astrociti imajo sposobnost sinteze vlaknastih beljakovin, znanih kot GFAP, s katerimi pridobijo robustnost, poleg tega pa izločajo še druge, ki jim sledijo beljakovine, kar jim omogoča, da dobijo neprepustnost. Vzporedno s tem astrociti izločajo nevrotrofe, da bi spodbudili regeneracijo na tem območju.

Polnjenje kalijeve baterije

Druga od opisanih funkcij astrocitov je njihova aktivnost za ohranjanje akcijskega potenciala. Ko nevron ustvari električni impulz, zbira natrijeve ione (Na +), da postane bolj pozitiven od zunaj. Ta postopek, s katerim se manipulira z električnimi naboji zunaj in znotraj nevronov, povzroči stanje, znano kot depolarizacija, zaradi česar se električni impulzi, ki potujejo skozi nevrone, rodijo, dokler se ne končajo v sinaptičnem prostoru. Med potovanjem celično okolje vedno išče ravnotežje v električnem naboju, zato tokrat izgubi kalijeve ione (K +), da se izenači z zunajceličnim okoljem.

Če bi se to vedno zgodilo, bi na koncu zunaj nastala nasičenost kalijevih ionov, ki bi pomenilo, da bi ti ioni prenehali zapuščati nevrone, kar bi povzročilo nezmožnost tvorbe električni impulz. Tu nastopijo astrociti, kdo absorbirajo te ione znotraj, da očistijo zunajcelični prostor in omogočijo, da se izloči več kalijevih ionov. Astrociti nimajo težav s polnjenjem, saj ne komunicirajo z električnimi impulzi.

4. Microglia

Zadnja od štirih glavnih oblik nevroglije je mikroglija.. To so odkrili že pred oligodendrociti, vendar naj bi prihajalo iz krvnih žil. Zavzema od 5 do 20 odstotkov populacije glije v CNS, njegov pomen pa temelji na dejstvu, da je osnova imunskega sistema možganov. Z zaščito krvno-možganske pregrade prosti prehod celic ni dovoljen, kar vključuje tudi imunski sistem. Tako možgani potrebujejo lasten obrambni sistem, ki ga tvori ta vrsta glije.

Imunski sistem CNS

Ta celica glije je zelo mobilna in ji omogoča hitro odzivanje na kakršno koli težavo, ki jo ima v CNS. Mikroglije imajo sposobnost, da požrejo poškodovane celice, bakterije in viruse, pa tudi sproščajo vrsto kemičnih sredstev, s katerimi se borijo proti napadalcem. Ampak uporaba teh elementov lahko povzroči stransko škodo, saj je strupena tudi za nevrone. Zato morajo po spopadu proizvesti nevrotrofne astrocite, da olajšajo regeneracijo prizadetega območja.

Prej sem že govoril o poškodbah BBB, težavi, ki jo deloma povzročajo neželeni učinki mikroglije, ko levkociti prečkajo BBB in vstopijo v možgane. Notranjost osrednjega živčevja je za te celice nov svet, ki se odzove predvsem neznano, kot da bi bil grožnja, in nanj ustvari imunski odziv. Mikroglija sproži obrambo in povzroči, kar bi lahko rekli, "državljansko vojno", ki povzroča veliko škodo na nevronih.

Komunikacija med glijo in nevroni

Kot ste videli, celice glije opravljajo najrazličnejše naloge. Toda del, ki ni jasen, je, ali nevroni in glija komunicirajo med seboj. Prvi raziskovalci so že ugotovili, da glija za razliko od nevronov ne ustvarja električnih impulzov. Toda to se je spremenilo, ko je Stephen J. Smith je preveril, kako komunicirajo tako med seboj kot z nevroni.

Smith je imel intuicijo, da nevroglija za prenos informacij uporablja kalcijev ion (Ca2 +), saj celice na splošno najbolj uporabljajo celice. Nekako je s soigralci s tem prepričanjem skočil v bazen (navsezadnje nam tudi "priljubljenost" iona ne pove veliko o njegovih posebnih funkcijah), vendar so jo prav razumeli.

Ti raziskovalci so zasnovali eksperiment, ki je bil sestavljen iz kulture astrocitov, ki ji je bil dodan fluorescenčni kalcij, kar omogoča, da se njihov položaj vidi s fluorescenčno mikroskopijo. Poleg tega je dodal zelo pogost nevrotransmiter, glutamat. Rezultat je bil takojšen. Za deset minut lahko so videli, kako je fluorescenca vstopila v astrocite in potovala med celicami, kot da gre za val. S tem poskusom so pokazali, da glija komunicira med seboj in z nevronom, saj se brez nevrotransmiterja val ne zažene.

Najnovejše o glialnih celicah

Z novejšimi raziskavami je bilo ugotovljeno, da glija zazna vse vrste nevrotransmiterjev. Poleg tega lahko tako astrociti kot mikroglija proizvajajo in sproščajo nevrotransmiterje (čeprav pri ti elementi se imenujejo gliotransmiterji, ker izvirajo iz glije) in tako vplivajo na sinapse nevroni.

Trenutno področje študija se kaže kjer celice glije vplivajo na splošno delovanje možganov in zapletene duševne procese, Kaj Učenje, spomin ali sanje.