Глија ћелије: много више од лепка неурона

Врло је често да се, када говоримо о човековој интелигенцији, посебно позивамо на врло специфичну врсту ћелија: неуроне. Стога је нормално мононеуронално називати оне који приписују низак ниво интелигенције на погрдан начин. Међутим, идеја да је мозак у суштини еквивалентан скупу неурона све је више застарела.

Људски мозак садржи више од 80 милијарди неурона, али ово чини само 15% укупних ћелија у овом скупу органа.

Преосталих 85% заузима друга врста микроскопског тела: такозване глија ћелије.. Као целина, ове ћелије чине супстанцу која се назива глиа или неуроглиа, који се протеже на све удубљења нервног система.

Тренутно је глија једно од подручја проучавања са највећим напретком у неуронаукама, гледајући да открије све своје задатке и интеракције које они спроводе тако да нервни систем ради онако како ради. А то је да се мозак тренутно не може разумети без разумевања умешаности глије.

Откриће глија ћелија

Термин неуроглија сковао је 1856. године немачки патолог Рудолф Вирцхов. Ово је реч која на грчком значи „неуронски (неуро) лепак (глиа)“, јер је у време њеног открића

Сматрало се да су неурони повезани заједно да би створили живце и, више је од аксон то је била збирка ћелија уместо дела неурона. Из тог разлога се претпостављало да су ове ћелије које су пронашли у близини неурона ту да помогну структурирању нерва и олакшају њихово спајање, и ништа друго. Укратко, прилично пасивна и помоћна улога.

1887. године познати истраживач Сантиаго Рамон и Цајал закључио је да су неурони независне јединице и које је од осталих одвајао мали простор који је касније постао познат Шта синаптички простор. Ово је послужило оповргавању идеје да су аксони више него само делови независних нервних ћелија. Међутим, идеја глијазне пасивности је остала. Данас, међутим, открива се да је његов значај много већи него што се раније претпостављало.

На неки начин, иронично је да је име које је дато неуроглији то. Тачно је да помаже у структури, али не само да врши ову функцију, већ су и за вашу заштиту, поправку оштећује, побољшава нервни импулс, нуди енергију, па чак и контролише проток информација, међу много више функција открио. Моћни су алат за нервни систем.

Типови глија ћелија

Неуроглиа је скуп различитих врста ћелија којима је заједничко да се налазе у нервном систему и да нису неурони.

Постоји подоста различитих врста глија ћелија, али фокусираћу се на разговор о четири класе које сматрају важнијим, као и у објашњавању најистакнутијих функција откривених до данас. Као што сам рекао, ово поље неурознаности напредује сваким даном и сигурно ће у будућности бити нових детаља који су данас непознати.

1. Сцхваннове ћелије

Име ове ћелије глије је у част свог откривача, Тхеодоре Сцхванн, најпознатији као један од очева теорије ћелија. Ова врста глија ћелија је једина која се налази у периферном нервном систему (ПНС), односно у нервима који пролазе кроз тело.

Током проучавања анатомије нервних влакана код животиња, Шван је приметио нека ћелије које су биле причвршћене дуж аксона и стварале осећај да су нешто слично „Бисери“; Поред овога, није им придавао већу важност. У будућим студијама откривено је да су ови микроскопски елементи у облику зрна заправо мијелински омотачи, важан производ који генерише ову врсту ћелија.

Миелин је липопротеин који обезбеђује изолацију од електричног импулса аксону, односно омогућава да се акциони потенцијал одржи дуже време и на већој удаљености, чинећи да електрични хици иду брже и да се не распршују кроз неуронску мембрану. Односно, понашају се попут гуме која прекрива кабл.

Сцхваннове ћелије имају способност лучења неколико неуротрофних компонената, укључујући „Фактор раста нерва“ (ЦНФ), први фактор раста пронађен у нервном систему. Овај молекул служи за подстицање раста неурона током развоја. Поред тога, пошто ова врста неуроглије окружује аксон попут цеви, она такође има утицај да означи правац у којем треба да расте.

Поред овога, примећено је да када је оштећен нерв ПНС-а, ФЦН се лучи тако да неурон може поново да порасте и поврати своју функционалност. Ово објашњава процес којим привремена парализа коју трпе мишићи након сузе нестаје.

Три различите Сцхваннове ћелије

За ране анатомисте нису постојале разлике у Сцхванновим ћелијама, али са напретком у микроскопија је успела да разликује до три различита типа, са структурама и функцијама диференцирани. Они које сам описао су „мијелински“, јер они производе миелин и најчешћи су.

Међутим, у неуронима са кратким аксонима пронађена је још једна врста Сцхванн-ових ћелија која се назива „немијелинизована“јер не ствара мијелинске овојнице. Они су већи од претходних, а у њима се истовремено налази више аксона. Чини се да не производе мијелинске овојнице, јер са сопственом мембраном већ служи као изолација за ове мање аксоне.

Последња врста овог облика неуроглије налази се у синапси између неурона и мишића. Познате су као терминалне или перисинаптичке Сцхваннове ћелије. (између синапсе). Његова тренутна улога откривена је у експерименту који је спровео Рицхард Робитаилле, неуробиолог са Универзитета у Монтреалу. Тест се састојао од додавања лажног гласника у ове ћелије да би се видело шта се догодило. Резултат је био да је одговор изражен мишићем промењен. У неким случајевима је контракција повећана, у другим је смањена. Закључак је био тај ова врста глије регулише проток информација између неурона и мишића.

2. Олигодендроцити

Унутар Централног нервног система (ЦНС) не постоје Сцхваннове ћелије, али неурони имају други облик миелинске облоге захваљујући алтернативном типу глија ћелија. Ова функција се извршава последња од великих откривених врста неуроглије: она коју су формирали олигодендроцити.

Њихово име се односи на то како су их описали први анатоми који су их пронашли; ћелија са мноштвом малих наставака. Али истина је да их име не прати много, јер је нешто касније ученик Рамона и Цајал, Пио дел Рио-Хортега, дизајнирао је побољшања у мрљи која се тада користила, откривајући праву морфологија: ћелија са неколико дугих наставака, попут руку.

Миелин у ЦНС-у

Једна разлика између олигодендроцита и мијелинизираних Сцхванн-ових ћелија је та што прве не омотају аксон својим тијелом, већ чине то својим дугим продужетцима, као да су пипци хоботнице, и управо се кроз њих излучује мијелин. Поред тога, мијелин у ЦНС-у није само да изолује неурон.

Као што је Мартин Сцхваб показао 1988. године, таложење мијелина на аксон у култивисаним неуронима омета њихов раст. У потрази за објашњењем, Сцхваб и његов тим успели су да пречисте неколико протеина мијелина који узрокују ову инхибицију: Ного, МАГ и ОМгп. Смешно је то што је виђено да је у раним фазама развоја мозга протеин МАГ мијелина стимулише раст неурона, вршећи инверзну функцију на неурону у Одрасли. Разлог ове инхибиције је мистерија, али научници се надају да ће његова улога ускоро бити позната.

Још један протеин пронађен 90-их такође се налази у мијелину, овог пута Станлеи Б. Прусинер: Прион протеин (ПрП). Његова функција у нормалном стању је непозната, али у мутираном стању постаје Прион и генерише варијанту Цреутзфелдт-Јакобове болести, познате као болест крава луда. Прион је протеин који стиче аутономију, заражавајући све ћелије глије, што генерише неуродегенерацију.

3. Астроцити

Ову врсту глија ћелија описао је Рамон и Цајал. Током својих посматрања неурона, приметио је да се у близини неурона налазе и друге ћелије, у облику звезде; отуда и његово име. Налази се у ЦНС-у и оптичком нерву и вероватно је једна од глија која врши већи број функција. Његова величина је два до десет пута већа од величине неурона и има врло разноврсне функције

Крв мождана баријера

Крв не тече директно у ЦНС. Овај систем је заштићен крвно-можданом баријером (БББ), високо селективном пропусном мембраном. Астроцити активно учествују у томе, бити задужен за филтрирање онога што се може догодити другој страни, а шта не. Углавном омогућавају улазак кисеоника и глукозе како би могли да хране неуроне.

Али шта се дешава ако је ова баријера оштећена? Поред проблема које генерише имуни систем, групе астроцита путују до оштећеног подручја и међусобно се спајају да би створиле привремену баријеру и зауставиле крварење.

Астроцити имају способност синтезе влакнастог протеина познатог као ГФАП, помоћу којег добијају робусност, поред тога што луче још један праћен протеинима који им омогућавају да добију непропусност. Паралелно с тим, астроцити луче неуротрофе, како би подстакли регенерацију у том подручју.

Пуњење калијумске батерије

Друга од описаних функција астроцита је њихова активност да одрже акциони потенцијал. Када неурон генерише електрични импулс, он сакупља натријумове јоне (На +) да би постао позитивнији споља. Овај процес којим се манипулише електричним набојима споља и унутар неурона ствара стање познато као деполаризација, због чега се електрични импулси који путују кроз неурон рађају све док се не заврше у синаптичком простору. Током вашег путовања, ћелијско окружење увек тражи равнотежу у електричном набоју, па овог пута губи јоне калијума (К +), да се изједначи са ванћелијским окружењем.

Ако би се то увек догађало, на крају би напољу настало засићење јона калијума, који значило би да ови јони престају да напуштају неурон, а то би резултирало немогућношћу генерисања електрични импулс. Овде астроцити долазе у слику, ко апсорбују ове јоне изнутра како би очистили ванћелијски простор и омогућили излучивање више јона калијума. Астроцити немају проблема са пуњењем, јер не комуницирају електричним импулсима.

4. Мицроглиа

Последњи од четири главна облика неуроглије је микроглија.. Ово је откривено пре олигодендроцита, али се сматрало да потиче из крвних судова. Заузима између 5 и 20 процената глија популације ЦНС-а, а његов значај се заснива на чињеници да је основа имунолошког система мозга. Имајући заштиту крвно-мождане баријере, слободан пролазак ћелија није дозвољен, а то укључује и имунолошки систем. Тако, мозгу је потребан сопствени одбрамбени систем, а ово формира ова врста глија.

Имунски систем ЦНС

Ова глија ћелија је изузетно покретна, омогућавајући јој да брзо реагује на било који проблем који наиђе у ЦНС-у. Микроглије имају способност да прождиру оштећене ћелије, бактерије и вирусе, као и да ослобађају низ хемијских средстава помоћу којих се могу борити против освајача. Али употреба ових елемената може проузроковати колатералну штету, јер је такође токсична за неуроне. Због тога, након сукоба, морају да произведу неуротрофне астроците како би олакшали регенерацију погођеног подручја.

Раније сам говорио о оштећењу БББ-а, проблему који делимично генеришу нежељени ефекти микроглије када леукоцити пређу БББ и уђу у мозак. Унутрашњост ЦНС-а је нови свет за ове ћелије и оне реагују првенствено непознато као да је претња, стварајући имуни одговор на њега. Микроглија покреће одбрану изазивајући, како бисмо могли рећи, „грађански рат“, што наноси велику штету неуронима.

Комуникација између глије и неурона

Као што сте видели, ћелије глије обављају широк спектар задатака. Али део који није јасан јесте да ли неурони и глија комуницирају једни с другима. Први истраживачи су већ схватили да глија, за разлику од неурона, не генерише електричне импулсе. Али ово се променило када је Стивен Џ. Смитх је проверио како комуницирају, како међусобно, тако и са неуронима.

Смитх је имао интуицију да неуроглија користи јоне калцијума (Ца2 +) за пренос информација, јер ћелије тај елемент најчешће користе. Некако су он и његови саиграчи скочили у базен са овим уверењем (уосталом, „популарност“ јона не говори нам много ни о његовим специфичним функцијама), али су то добро схватили.

Ови истраживачи су осмислили експеримент који се састојао од културе астроцита којој је додан флуоресцентни калцијум, што омогућава да се њихов положај види флуоресцентном микроскопијом. Поред тога, додао је врло чест неуротрансмитер, глутамат. Резултат је био одмах. Десет минута могли су да виде како је флуоресценција ушла у астроците и путовала између ћелија као да је талас. Овим експериментом показали су да глија комуницира једни са другима и са неуроном, јер без неуротрансмитера талас не започиње.

Најновије о глијалним ћелијама

Кроз новија истраживања утврђено је да глија открива све врсте неуротрансмитера. Даље, и астроцити и микроглија имају способност производње и ослобађања неуротрансмитера (иако на ови елементи се називају глиотрансмитери, јер потичу из глије), утичући тако на синапсе неурони.

Тренутна област студија се открива где ћелије глије утичу на укупну функцију мозга и сложене менталне процесе, Шта Учење, меморија или сан.