เซลล์ Glial: มากกว่ากาวของเซลล์ประสาท

เป็นเรื่องปกติมากที่เมื่อพูดถึงความฉลาดของบุคคล เราหมายถึงเซลล์ประเภทหนึ่งโดยเฉพาะ นั่นคือ เซลล์ประสาท ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่จะเรียกผู้ที่มีภาวะสมองเสื่อมเพียงอย่างเดียวว่าสติปัญญาต่ำในลักษณะที่เสื่อมเสีย อย่างไรก็ตาม ความคิดที่ว่าสมองโดยพื้นฐานแล้วเทียบเท่ากับชุดของเซลล์ประสาทนั้นล้าสมัยมากขึ้นเรื่อย ๆ.

สมองของมนุษย์มีเซลล์ประสาทมากกว่า 80 พันล้านเซลล์ แต่มีเพียง 15% ของเซลล์ทั้งหมดในอวัยวะชุดนี้

ส่วนที่เหลืออีก 85% ถูกครอบครองโดยร่างกายด้วยกล้องจุลทรรศน์อีกประเภทหนึ่ง: เซลล์เกลียที่เรียกว่า. โดยรวมแล้วเซลล์เหล่านี้ สร้างสารที่เรียกว่า glia หรือ neurogliaซึ่งขยายไปตามส่วนต่าง ๆ ของระบบประสาท

ปัจจุบัน glia เป็นหนึ่งในสาขาวิชาที่มีความก้าวหน้ามากที่สุดในด้านประสาทวิทยา ต้องการเปิดเผยงานทั้งหมดของเขา และปฏิสัมพันธ์ที่กระทำเพื่อให้ระบบประสาททำงานได้ตามปกติ และขณะนี้สมองไม่สามารถเข้าใจได้หากไม่เข้าใจถึงการมีส่วนร่วมของเกลีย

การค้นพบเซลล์เกลีย

คำว่า neuroglia ถูกสร้างขึ้นในปี ค.ศ. 1856 โดยนักพยาธิวิทยาชาวเยอรมันชื่อ Rudolf Virchow นี่เป็นคำที่ในภาษากรีกหมายถึง "กาวประสาท (neuro) (glia)" เนื่องจากในช่วงเวลาของการค้นพบ

เซลล์ประสาทถูกคิดว่าจะเชื่อมโยงกันเพื่อสร้างเส้นประสาท และเป็นมากกว่า แอกซอน มันเป็นกลุ่มของเซลล์แทนที่จะเป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ประสาท ด้วยเหตุนี้ จึงสันนิษฐานว่าเซลล์เหล่านี้ที่พบใกล้เซลล์ประสาทอยู่ที่นั่นเพื่อช่วยจัดโครงสร้างเส้นประสาทและอำนวยความสะดวกในการรวมกันระหว่างเซลล์เหล่านี้ และไม่มีอะไรอื่น บทบาทที่ค่อนข้างเฉื่อยและช่วยในระยะสั้น

ในปี พ.ศ. 2430 นักวิจัยที่มีชื่อเสียง Santiago Ramón y Cajal สรุปว่าเซลล์ประสาทเป็น หน่วยอิสระและที่แยกออกจากหน่วยอื่น ๆ โดยพื้นที่เล็ก ๆ ที่ต่อมากลายเป็นที่รู้จัก อะไร พื้นที่ synaptic. นี่เป็นการพิสูจน์หักล้างความคิดที่ว่าซอนเป็นมากกว่าส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ประสาทอิสระ อย่างไรก็ตาม ความคิดของ glial passivity ยังคงอยู่. อย่างไรก็ตาม วันนี้ มันถูกค้นพบว่ามีความสำคัญมากกว่าที่เคยสันนิษฐานไว้มาก.

เป็นเรื่องน่าขันที่ชื่อที่ได้รับกับ neuroglia เป็นเช่นนั้น มันเป็นความจริงที่มันช่วยในโครงสร้าง แต่ไม่เพียงทำหน้าที่นี้ แต่ยังสำหรับการป้องกัน ซ่อมแซมของ ทำลาย, ปรับปรุงแรงกระตุ้นเส้นประสาท, ให้พลังงาน, และแม้กระทั่งควบคุมการไหลของข้อมูล, ท่ามกลางการทำงานอื่น ๆ อีกมากมาย ค้นพบ พวกเขาเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับระบบประสาท

ชนิดเซลล์เกลีย

Neuroglia เป็นชุดของเซลล์ต่าง ๆ ที่เหมือนกันซึ่งพบในระบบประสาทและไม่ใช่เซลล์ประสาท.

เกลียเซลล์มีหลายประเภท แต่ฉันจะเน้นที่การพูดถึงสี่คลาสที่ ถือว่ามีความสำคัญมากกว่ารวมทั้งในการอธิบายหน้าที่ที่โดดเด่นที่สุดที่ค้นพบได้ถึง วันนี้. ดังที่ฉันได้กล่าวไปแล้ว สาขาวิชาประสาทวิทยานี้ก้าวหน้ามากขึ้นทุกวัน และแน่นอนว่าในอนาคตจะมีรายละเอียดใหม่ๆ ที่ไม่เป็นที่รู้จักในปัจจุบัน

1. เซลล์ชวาน

ชื่อเซลล์เกลียนี้เป็นเกียรติแก่ผู้ค้นพบ ธีโอดอร์ ชวานน์ หนึ่งในบรรพบุรุษของทฤษฎีเซลล์. เซลล์เกลียชนิดนี้เป็นเซลล์เดียวที่พบในระบบประสาทส่วนปลาย (PNS) นั่นคือในเส้นประสาทที่วิ่งไปทั่วร่างกาย

ขณะศึกษากายวิภาคของเส้นใยประสาทในสัตว์ Schwann สังเกตบางอย่าง เซลล์ที่เกาะติดกับแอกซอนและให้ความรู้สึกเหมือนเป็นเซลล์เล็กๆ "ไข่มุก"; ยิ่งไปกว่านั้น เขาไม่ได้ให้ความสำคัญกับพวกเขามากไปกว่านี้ ในการศึกษาในอนาคต พบว่าองค์ประกอบรูปลูกปัดด้วยกล้องจุลทรรศน์เหล่านี้เป็นปลอกไมอีลิน ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์สำคัญที่สร้างเซลล์ประเภทนี้

ไมอีลิน เป็นไลโปโปรตีนที่ เป็นฉนวนป้องกันแรงกระตุ้นไฟฟ้าให้กับแอกซอนกล่าวคือ ช่วยให้สามารถจับศักย์การเคลื่อนไหวได้นานขึ้นและในระยะทางที่ไกลขึ้น ทำให้ช็อตไฟฟ้าไปเร็วขึ้นและไม่กระจายผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ประสาท กล่าวคือ พวกมันทำหน้าที่เหมือนยางที่หุ้มสายเคเบิล

เซลล์ชวาน พวกเขามีความสามารถในการหลั่งส่วนประกอบ neurotrophic หลายอย่างรวมถึง "Nerve Growth Factor" (CNF)ปัจจัยการเจริญเติบโตครั้งแรกที่พบในระบบประสาท โมเลกุลนี้ทำหน้าที่กระตุ้นการเจริญเติบโตของเซลล์ประสาทในระหว่างการพัฒนา นอกจากนี้ เนื่องจาก neuroglia ประเภทนี้ล้อมรอบแอกซอนเหมือนหลอด มันจึงมีอิทธิพลในการทำเครื่องหมายทิศทางที่มันควรจะเติบโต

นอกจากนี้ จะเห็นได้ว่าเมื่อเส้นประสาทของ PNS ได้รับความเสียหาย FCN ถูกหลั่งออกมาเพื่อให้เซลล์ประสาทสามารถเติบโตและฟื้นการทำงานได้in. สิ่งนี้อธิบายกระบวนการที่ทำให้อัมพาตชั่วคราวที่กล้ามเนื้อต้องทนทุกข์ทรมานหายไป

เซลล์ชวานที่แตกต่างกันสามเซลล์

สำหรับนักกายวิภาคศาสตร์ยุคแรกนั้นไม่มีความแตกต่างในเซลล์ชวาน แต่ด้วยความก้าวหน้าใน จุลทรรศน์สามารถแยกความแตกต่างได้ถึง 3 ประเภท โดยมีโครงสร้างและหน้าที่ที่ดี แตกต่าง สิ่งที่ฉันได้อธิบายไว้คือ "ไมอีลินิก" เนื่องจากพวกมันผลิตไมอีลินและพบได้บ่อยที่สุด

อย่างไรก็ตาม ในเซลล์ประสาทที่มีซอนสั้น จะพบเซลล์ชวานอีกชนิดหนึ่งที่เรียกว่า "unmyelinated"เนื่องจากไม่ได้ผลิตปลอกไมอีลิน เหล่านี้มีขนาดใหญ่กว่ารุ่นก่อน ๆ และภายในมีแอกซอนมากกว่าหนึ่งตัวในแต่ละครั้ง ดูเหมือนว่าพวกมันจะไม่ผลิตปลอกไมอีลิน เนื่องจากมีเมมเบรนของมันเอง มันทำหน้าที่เป็นฉนวนสำหรับซอนที่มีขนาดเล็กกว่าเหล่านี้แล้ว

neuroglia รูปแบบสุดท้ายนี้พบได้ในไซแนปส์ระหว่างเซลล์ประสาทและกล้ามเนื้อ พวกมันเรียกว่าเทอร์มินัลหรือเซลล์ perisynaptic Schwann (ระหว่างไซแนปส์). บทบาทปัจจุบันของมันถูกเปิดเผยในการทดลองที่ดำเนินการโดย Richard Robitaille นักประสาทวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยมอนทรีออล การทดสอบประกอบด้วยการเพิ่มผู้ส่งสารเท็จไปยังเซลล์เหล่านี้เพื่อดูว่าเกิดอะไรขึ้น ผลที่ได้คือการตอบสนองของกล้ามเนื้อเปลี่ยนแปลงไป ในบางกรณีการหดตัวเพิ่มขึ้น ในบางกรณีก็ลดลง ได้ข้อสรุปว่า glia ประเภทนี้ควบคุมการไหลของข้อมูลระหว่างเซลล์ประสาทและกล้ามเนื้อ.

2. oligodendrocytes

ภายในระบบประสาทส่วนกลาง (CNS) ไม่มีเซลล์ชวาน แต่เซลล์ประสาทมีรูปแบบอื่นของการเคลือบไมอีลินด้วยเซลล์เกลียชนิดอื่น ฟังก์ชั่นนี้ดำเนินการ นิวโรเกลียชนิดใหญ่ชนิดสุดท้ายที่ค้นพบ ได้แก่ เซลล์โอลิโกเดนโดรไซต์ (oligodendrocytes).

ชื่อของพวกเขาหมายถึงวิธีที่นักกายวิภาคศาสตร์คนแรกที่พบพวกเขาอธิบายไว้ เซลล์ที่มีส่วนขยายขนาดเล็กจำนวนมาก แต่ความจริงก็คือชื่อนั้นไม่ค่อยตามกันนัก เพราะในเวลาต่อมา ลูกศิษย์ของรามอนและ Cajal, Pío del Río-Hortega ออกแบบการปรับปรุงคราบที่ใช้ในขณะนั้นเผยให้เห็นความจริง สัณฐานวิทยา: เซลล์ที่มีส่วนขยายยาวสองสามอันเช่นแขน.

ไมอีลินในระบบประสาทส่วนกลาง

ความแตกต่างอย่างหนึ่งระหว่าง oligodendrocytes และ myelinated Schwann cells คือเซลล์แรกไม่ห่อหุ้มซอนด้วยร่างกาย แต่ พวกมันใช้หนวดยาวเหมือนหนวดปลาหมึกและผ่านพวกเขาที่ไมอีลินถูกหลั่งออกมา นอกจากนี้ ไมอีลินในระบบประสาทส่วนกลางไม่ได้มีเพียงเพื่อแยกเซลล์ประสาทเท่านั้น

ดังที่ Martin Schwab แสดงให้เห็นในปี 1988 การสะสมของไมอีลินบนซอนในเซลล์ประสาทที่เพาะเลี้ยงขัดขวางการเติบโตของพวกมัน เมื่อมองหาคำอธิบาย Schwab และทีมของเขาสามารถทำให้โปรตีนจากไมอีลินบริสุทธิ์ซึ่งทำให้เกิดการยับยั้งนี้: Nogo, MAG และ OMgp ที่ตลกคือจะเห็นได้ว่าในช่วงแรกของการพัฒนาสมองนั้นโปรตีน MAG ของไมอีลินกระตุ้นการเจริญเติบโตของเซลล์ประสาท ทำหน้าที่ผกผันกับเซลล์ประสาทใน ผู้ใหญ่. สาเหตุของการยับยั้งนี้เป็นปริศนา แต่นักวิทยาศาสตร์หวังว่าบทบาทของมันจะเป็นที่รู้จักในไม่ช้า.

โปรตีนอีกชนิดที่พบในยุค 90 ยังพบได้ในไมอีลิน คราวนี้โดยสแตนลีย์ บี. พรูซิเนอร์: พรีออนโปรตีน (PrP) หน้าที่ของมันในสภาวะปกติไม่เป็นที่รู้จัก แต่ในสถานะกลายพันธุ์จะกลายเป็นพรีออนและ ทำให้เกิดโรค Creutzfeldt-Jakob หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าโรควัว บ้า. พรีออนเป็นโปรตีนที่ได้รับเอกราช ติดทุกเซลล์ของเกลีย ซึ่งก่อให้เกิดการเสื่อมของระบบประสาท.

3. แอสโทรไซต์

เซลล์เกลียประเภทนี้อธิบายโดย Ramón y Cajal ในระหว่างการสังเกตเซลล์ประสาทของเขา เขาสังเกตเห็นว่ามีเซลล์อื่นๆ ใกล้กับเซลล์ประสาทซึ่งมีรูปร่างคล้ายดาว ดังนั้นชื่อของมัน ตั้งอยู่ใน CNS และเส้นประสาทตาและอาจเป็นหนึ่งใน glia ที่ทำหน้าที่จำนวนมากขึ้น. ขนาดของมันใหญ่กว่าเซลล์ประสาทสองถึงสิบเท่า และมีหน้าที่ที่หลากหลายมาก

อุปสรรคเลือดสมอง

เลือดไม่ไหลเข้าสู่ CNS โดยตรง ระบบนี้ได้รับการปกป้องโดย Blood Brain Barrier (BBB) ​​ซึ่งเป็นเมมเบรนที่ซึมผ่านได้สูง Astrocytes มีส่วนร่วมอย่างแข็งขัน มีหน้าที่กลั่นกรองสิ่งที่จะเกิดขึ้นกับอีกฝ่ายหนึ่งและสิ่งที่ไม่. โดยหลักแล้วพวกมันยอมให้ออกซิเจนและกลูโคสเข้ามาเพื่อให้สามารถเลี้ยงเซลล์ประสาทได้

แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าสิ่งกีดขวางนี้เสียหาย? นอกจากปัญหาที่เกิดจากระบบภูมิคุ้มกันแล้ว กลุ่มของแอสโทรไซต์ยังเดินทางไปยังพื้นที่ที่เสียหายและรวมตัวกันเพื่อสร้างเกราะป้องกันชั่วคราวและห้ามเลือด

แอสโทรไซต์มีความสามารถในการสังเคราะห์โปรตีนเส้นใยที่เรียกว่า GFAP ซึ่งพวกมันได้รับความแข็งแกร่ง นอกเหนือไปจากการคัดหลั่งโปรตีนอื่นๆ ตามด้วยโปรตีนที่ช่วยให้พวกมันซึมผ่านไม่ได้ ในทำนองเดียวกัน astrocytes จะหลั่งนิวโรโทรฟเพื่อกระตุ้นการงอกใหม่ในพื้นที่.

ชาร์จแบตเตอรี่โพแทสเซียม

หน้าที่อธิบายอีกอย่างหนึ่งของแอสโทรไซต์คือกิจกรรมเพื่อรักษาศักยภาพในการดำเนินการ เมื่อเซลล์ประสาทสร้างแรงกระตุ้นทางไฟฟ้า มันจะรวบรวมโซเดียมไอออน (Na +) เพื่อให้เกิดผลบวกกับภายนอกมากขึ้น กระบวนการนี้ซึ่งประจุไฟฟ้าภายนอกและภายในเซลล์ประสาทถูกจัดการทำให้เกิดสถานะที่เรียกว่า การสลับขั้วซึ่งทำให้แรงกระตุ้นไฟฟ้าที่เดินทางผ่านเซลล์ประสาทเกิดจนสิ้นสุดในช่องว่าง synaptic ระหว่างการเดินทางของคุณ สภาพแวดล้อมของเซลล์มักจะแสวงหาความสมดุลในประจุไฟฟ้า ดังนั้นคราวนี้จะสูญเสียโพแทสเซียมไอออน (K +)เพื่อให้สมดุลกับสภาพแวดล้อมภายนอกเซลล์

หากสิ่งนี้เกิดขึ้นเสมอ ในที่สุด ความอิ่มตัวของโพแทสเซียมไอออนจะถูกสร้างขึ้นภายนอก ซึ่ง หมายความว่าไอออนเหล่านี้จะหยุดออกจากเซลล์ประสาท และจะส่งผลให้ไม่สามารถสร้าง แรงกระตุ้นไฟฟ้า นี่คือจุดที่ astrocytes เข้ามาในรูปภาพใคร พวกมันดูดซับไอออนเหล่านี้ภายในเพื่อทำความสะอาดพื้นที่นอกเซลล์และปล่อยให้โพแทสเซียมไอออนหลั่งออกมามากขึ้น. แอสโตรไซต์ไม่มีปัญหากับประจุ เนื่องจากพวกมันไม่ได้สื่อสารด้วยแรงกระตุ้นทางไฟฟ้า

4. ไมโครเกลีย

รูปแบบสุดท้ายจากสี่รูปแบบที่สำคัญของ neuroglia คือ microglia. สิ่งนี้ถูกค้นพบก่อน oligodendrocytes แต่คิดว่ามาจากหลอดเลือด มันครอบครองระหว่าง 5 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ของประชากร glia ของ CNSและความสำคัญของมันขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่ามันเป็นพื้นฐานของระบบภูมิคุ้มกันของสมอง การมีการป้องกัน Blood-brain Barrier จะทำให้เซลล์ไม่ผ่านอย่างอิสระ ซึ่งรวมถึงเซลล์ของระบบภูมิคุ้มกันด้วย ดังนั้น สมองต้องการระบบป้องกันของตัวเอง และสิ่งนี้ถูกสร้างขึ้นโดยเกลีย.

ระบบภูมิคุ้มกันของระบบประสาทส่วนกลาง

เซลล์ glia นี้มีความคล่องตัวสูง ทำให้สามารถตอบสนองต่อปัญหาที่พบใน CNS ได้อย่างรวดเร็ว ไมโครเกลียมีความสามารถในการกินเซลล์ แบคทีเรีย และไวรัสที่เสียหาย ตลอดจนปล่อยสารเคมีหลายชนิดเพื่อต่อสู้กับผู้บุกรุก แต่ การใช้องค์ประกอบเหล่านี้อาจทำให้เกิดความเสียหายต่อหลักประกันได้ เนื่องจากยังเป็นพิษต่อเซลล์ประสาทอีกด้วย. ดังนั้นหลังจากการเผชิญหน้า พวกเขาต้องผลิตเซลล์ประสาท astrocytes เพื่ออำนวยความสะดวกในการงอกใหม่ของพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบ

ก่อนหน้านี้ ฉันได้พูดถึงความเสียหายต่อ BBB ซึ่งเป็นปัญหาที่เกิดจากผลข้างเคียงของ microglia เมื่อเม็ดเลือดขาวข้าม BBB และเข้าสู่สมอง ภายในของ CNS เป็นโลกใหม่สำหรับเซลล์เหล่านี้ และพวกมันตอบสนองในขั้นต้นโดยไม่ทราบสาเหตุราวกับว่ามันเป็นภัยคุกคาม สร้างการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันต่อเซลล์เหล่านี้ ไมโครเกลียเริ่มการป้องกัน ทำให้สิ่งที่เราพูดได้ว่าเป็น "สงครามกลางเมือง"ซึ่งทำให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ประสาทเป็นจำนวนมาก

การสื่อสารระหว่างเกลียและเซลล์ประสาท

อย่างที่คุณเห็น เซลล์เกลียทำงานหลายอย่าง แต่ส่วนที่ไม่ชัดเจนก็คือว่าเซลล์ประสาทและเกลียสื่อสารกันหรือไม่ นักวิจัยคนแรกตระหนักดีว่า glia ไม่เหมือนกับเซลล์ประสาท ไม่สร้างแรงกระตุ้นทางไฟฟ้า แต่สิ่งนี้เปลี่ยนไปเมื่อ Stephen J. สมิธตรวจสอบว่าพวกเขาสื่อสารกันอย่างไรและกับเซลล์ประสาท.

สมิธมีสัญชาตญาณว่า neuroglia ใช้แคลเซียมไอออน (Ca2 +) เพื่อส่งข้อมูล เนื่องจากองค์ประกอบนี้เป็นองค์ประกอบที่เซลล์โดยทั่วไปใช้มากที่สุด อย่างไรก็ตาม เขาและเพื่อนร่วมทีมกระโดดลงไปในสระด้วยความเชื่อนี้ (อย่างไรก็ตาม "ความนิยม" ของไอออนไม่ได้บอกเรามากเกี่ยวกับหน้าที่เฉพาะของมันด้วย) แต่ก็ทำให้ถูกต้อง

นักวิจัยเหล่านี้ออกแบบการทดลองที่ประกอบด้วยวัฒนธรรมของ astrocytes ซึ่งเพิ่มแคลเซียมเรืองแสง ซึ่งช่วยให้ตำแหน่งของพวกเขาสามารถมองเห็นได้ผ่านกล้องจุลทรรศน์เรืองแสง นอกจากนี้ เขายังเสริมด้วยสารสื่อประสาทที่พบได้บ่อยมากตรงกลางคือ กลูตาเมต. ผลที่ได้คือทันที สิบนาที พวกเขาสามารถเห็นได้ว่าการเรืองแสงเข้าสู่ astrocytes และเดินทางระหว่างเซลล์ได้อย่างไรราวกับว่ามันเป็นคลื่น. ด้วยการทดลองนี้ พวกเขาแสดงให้เห็นว่า glia ติดต่อสื่อสารระหว่างกันและกับเซลล์ประสาท เนื่องจากหากไม่มีสารสื่อประสาท คลื่นจะไม่เริ่มต้นขึ้น

ความรู้ล่าสุดเกี่ยวกับเซลล์เกลีย

จากการวิจัยล่าสุดพบว่า glia สามารถตรวจจับสารสื่อประสาทได้ทุกประเภท นอกจากนี้ ทั้ง astrocytes และ microglia มีความสามารถในการผลิตและปล่อยสารสื่อประสาท (แม้ว่า at ธาตุเหล่านี้เรียกว่า ไกลโอทรานสมิตเตอร์ เพราะพวกมันมีต้นกำเนิดมาจากเกลีย) ซึ่งมีอิทธิพลต่อไซแนปส์ของ เซลล์ประสาท

สาขาวิชาที่กำลังศึกษาอยู่ขณะนี้กำลังเพิ่มขึ้น โดยที่เซลล์เกลียมีอิทธิพลต่อการทำงานของสมองโดยรวมและกระบวนการทางจิตที่ซับซ้อน, อะไร การเรียนรู้, ความทรงจำ หรือความฝัน