Гліальні клітини: набагато більше, ніж клей нейронів

Дуже часто, говорячи про інтелект людини, ми маємо на увазі цілком певний тип клітин: нейрони. Таким чином, нормально називати мононейрон тими, хто принижує низький рівень інтелекту. Однак думка про те, що мозок по суті еквівалентний набору нейронів, все частіше застаріла.

Мозок людини містить понад 80 мільярдів нейронів, але це становить лише 15% від загальної кількості клітин у цьому наборі органів.

Решта 85% займає інший тип мікроскопічного тіла: так звані гліальні клітини.. В цілому ці клітини утворюють речовину, яка називається глією або нейроглією, яка простягається через усі поглиблення нервової системи.

В даний час глія є однією з галузей дослідження з найбільшим прогресом у нейронауках, прагне розкрити всі свої завдання та взаємодії, які вони здійснюють, щоб нервова система працювала так, як працює. І це те, що в даний час мозок неможливо зрозуміти, не розуміючи участі глії.

Відкриття гліальних клітин

Термін нейроглія був введений у 1856 році німецьким патологоанатомом Рудольфом Вірховом. Це слово, яке по-грецьки означає "нейрональний (нейро) клей (глія)", оскільки на момент його відкриття

Вважалося, що нейрони зв’язані між собою, утворюючи нерви і, це більше, ніж аксон це була сукупність клітин замість частини нейрона. З цієї причини передбачалося, що ці клітини, знайдені поблизу нейронів, існують там, щоб допомогти структурувати нерв і полегшити з’єднання між ними, і нічого іншого. Коротше, досить пасивна та допоміжна роль.

У 1887 р. Відомий дослідник Сантьяго Рамон-і-Кахаль дійшов висновку, що нейрони є незалежних підрозділів і які були відокремлені від інших невеликим простором, який згодом став відомим Що синаптичний простір. Це послужило спростуванню думки, що аксони - це не просто частини незалежних нервових клітин. Однак ідея гліальної пасивності залишилася. Однак сьогодні виявляється, що його значення набагато більше, ніж передбачалося раніше.

Певним чином, іронічно, що ім’я, яке було дано нейроглії, саме це. Це правда, що це допомагає в конструкції, але воно не тільки виконує цю функцію, але і для вашого захисту, ремонту пошкоджує, покращує нервовий імпульс, пропонує енергію і навіть контролює потік інформації, серед багатьох інших функцій виявив. Вони є потужним інструментом для нервової системи.

Типи гліальних клітин

Нейроглія являє собою сукупність різних типів клітин, що мають спільне, що вони знаходяться в нервовій системі і не є нейронами.

Існує досить багато різних типів гліальних клітин, але я зупинюсь на розмові про чотири класи вважаються більш важливими, а також у поясненні найвидатніших функцій, виявлених до сьогодні. Як я вже говорив, ця область нейронауки прогресує з кожним днем, і, безумовно, у майбутньому будуть нові деталі, які сьогодні невідомі.

1. Клітини Швана

Назва цієї клітини глії на честь її першовідкривача, Теодор Шванн, найбільш відомий як один з батьків теорії клітин. Цей тип гліальних клітин - єдиний, який міститься в периферичній нервовій системі (ПНС), тобто в нервах, які проходять по всьому тілу.

Вивчаючи анатомію нервових волокон у тварин, Шванн спостерігав деякі клітини, які були прикріплені вздовж аксона і створювали відчуття, що вони є чимось на зразок маленьких «Перлини»; Крім цього, він не надавав їм більше значення. У подальших дослідженнях було виявлено, що ці мікроскопічні елементи у формі бісеру насправді були мієліновими оболонками, важливим продуктом, що генерує цей тип клітин.

Мієлін є ліпопротеїном, який забезпечує ізоляцію від електричного імпульсу аксону, тобто це дозволяє утримувати потенціал дії довше і на більшій відстані, завдяки чому електричні постріли йдуть швидше і не розсіюються через нейронну мембрану. Тобто вони діють як гума, яка покриває кабель.

Клітини Швана вони мають здатність виділяти різні нейротрофічні компоненти, включаючи "Фактор росту нервів" (NCF), перший фактор росту, виявлений у нервовій системі. Ця молекула служить для стимулювання росту нейронів під час розвитку. Крім того, оскільки цей тип нейроглії оточує аксон подібно трубі, він також має вплив на позначення напрямку, в якому він повинен рости.

Крім цього, було виявлено, що коли пошкоджений нерв ПНС, FCN секретується, щоб нейрон міг відростати і відновити свою функціональність. Це пояснює процес тимчасового паралічу, який страждають м’язи після переривання сліз.

Три різні клітини Швана

Для ранніх анатомів не було відмінностей у клітинах Шванна, але з досягненнями в мікроскопія змогла розрізнити до трьох різних типів, із структурою та функціями диференційований. Те, що я описував, є "мієліновими", оскільки вони виробляють мієлін і є найбільш поширеними.

Однак у нейронах з короткими аксонами зустрічається ще один тип шваннівської клітини, який називається «немієлінізованою»оскільки він не виробляє мієлінових оболонок. Вони більші за попередні, і всередині в них розміщується більше одного аксона одночасно. Здається, вони не виробляють мієлінових оболонок, оскільки за допомогою власної мембрани він вже служить ізоляцією для цих менших аксонів.

Останній тип цієї форми нейроглії виявляється в синапсі між нейронами та м’язами. Вони відомі як термінальні або перисинаптичні клітини Шванна. (між синапсом). Його нинішня роль була виявлена ​​в експерименті, проведеному Річардом Робітайлом, нейробіологом з Монреальського університету. Тест полягав у додаванні фальшивого месенджера до цих комірок, щоб побачити, що сталося. Результатом було те, що реакція, виражена м’язом, була змінена. В одних випадках скорочення було збільшено, в інших - зменшено. Висновок був такий цей тип глії регулює потік інформації між нейроном і м’язом.

2. Олігодендроцити

У центральній нервовій системі (ЦНС) немає клітин Швана, проте нейрони мають іншу форму мієлінового покриття завдяки альтернативному типу гліальних клітин. Ця функція виконується останній з великих типів виявлених нейроглій: той, що складається з олігодендроцитів.

Їх назва стосується того, як їх описували перші анатоми, які їх знайшли; клітина з безліччю малих розширень. Але правда полягає в тому, що назва їх мало супроводжує, оскільки через деякий час вихованець Рамона і Кахал, Піо дель Ріо-Хортега, спроектував вдосконалення фарбування, що використовувалося в той час, виявляючи справжнє морфологія: клітина з парою довгих розширень, як руки.

Мієлін в ЦНС

Одна різниця між олігодендроцитами та мієлінізованими шванновскими клітинами полягає в тому, що перші не обволікають аксон своїм тілом, а вони роблять це своїми довгими розширеннями, ніби це щупальця восьминога, і саме через них виділяється мієлін. Крім того, мієлін у ЦНС не лише там, щоб ізолювати нейрон.

Як продемонстрував Мартін Шваб у 1988 році, відкладення мієліну на аксоні в культивованих нейронах заважає їх зростанню. Шукаючи пояснення, Шваб та його команда змогли очистити кілька білків мієліну, що викликають це гальмування: Nogo, MAG та OMgp. Найцікавіше, що було помічено, що на ранніх стадіях розвитку мозку білок MAG мієліну стимулює ріст нейрона, виконуючи зворотну функцію нейрону в Дорослі. Причина такого гальмування є загадкою, але вчені сподіваються, що його роль скоро стане відомою.

Ще один білок, виявлений у 90-х роках, також міститься в мієліні, цього разу Стенлі Б. Подрібнювач: білок Prion (PrP). Його функція в нормальному стані невідома, але в мутованому стані вона стає Пріоном і генерує варіант хвороби Крейцфельдта-Якоба, широко відомий як хвороба корів божевільний Прион - це білок, який набуває автономності, заражаючи всі клітини глії, що генерує нейродегенерацію.

3. Астроцити

Цей тип гліальних клітин був описаний Рамоном і Кахалом. Під час своїх спостережень за нейронами він помітив, що поруч із нейронами є інші клітини у формі зірки; звідси і його назва. Він знаходиться в ЦНС і вздовж зорового нерва, і, можливо, є однією з глій, яка виконує більшу кількість функцій. Його розмір у два-десять разів більший, ніж у нейрона, і він має дуже різноманітні функції

Гематоенцефалічний бар’єр

Кров не надходить безпосередньо в ЦНС. Ця система захищена гематоенцефалічним бар'єром (BBB), високоселективною проникною мембраною. Астроцити активно в ньому беруть участь, відповідальність за фільтрацію того, що може трапитися з іншою стороною, а що ні. В основному вони дозволяють надходженню кисню та глюкози, щоб мати можливість живити нейрони.

Але що станеться, якщо цей бар’єр пошкоджений? На додаток до проблем, породжених імунною системою, групи астроцитів подорожують до пошкодженої ділянки і з’єднуються між собою, утворюючи тимчасовий бар’єр і зупиняючи кровотечу.

Астроцити мають здатність синтезувати волокнистий білок, відомий як GFAP, за допомогою якого вони набувають стійкості, крім того, що секретують ще один, а потім білки, що дозволяє їм отримати непроникність. Паралельно астроцити виділяють нейротрофи, щоб стимулювати регенерацію в цій місцевості.

Перезарядка калієвої батареї

Ще однією з описаних функцій астроцитів є їх активність щодо підтримки потенціалу дії. Коли нейрон генерує електричний імпульс, він збирає іони натрію (Na +), щоб стати більш позитивними ззовні. Цей процес, за допомогою якого маніпулюють електричними зарядами зовні і всередині нейронів, створює стан, відомий як деполяризація, що призводить до того, що електричні імпульси, що проходять через нейрон, народжуються, поки вони не закінчаться в синаптичному просторі. Під час вашої подорожі, клітинне середовище завжди шукає рівноваги в електричному заряді, тому цього разу вона втрачає іони калію (K +), щоб зрівняти з позаклітинним середовищем.

Якби це завжди траплялося, зрештою, надворі утворюється насичення іонами калію, яке означало б, що ці іони перестануть залишати нейрон, і це призведе до неможливості генерувати електричний імпульс. Тут в картину входять астроцити, хто вони поглинають ці іони всередині, щоб очистити позаклітинний простір і дозволяють виділяти більше іонів калію. Астроцити не мають проблем із зарядом, оскільки вони не спілкуються електричними імпульсами.

4. Мікроглія

Остання з чотирьох основних форм нейроглії - мікроглія.. Це було виявлено ще до олігодендроцитів, але вважалося, що воно походить із судин. Він займає від 5 до 20 відсотків популяції глії ЦНС, а його важливість заснована на тому, що він є основою імунної системи мозку. Маючи захист гематоенцефалічного бар’єру, вільний прохід клітин не дозволяється, і це включає імунну систему. Таким чином, мозок потребує власної захисної системи, і це формується цим видом глії.

Імунна система ЦНС

Ця клітина глії дуже рухлива, що дозволяє їй швидко реагувати на будь-які проблеми, з якими вона стикається в ЦНС. Мікроглі мають здатність пожирати пошкоджені клітини, бактерії та віруси, а також виділяти ряд хімічних речовин, за допомогою яких можна боротися проти загарбників. Але використання цих елементів може спричинити побічну шкоду, оскільки це також токсично для нейронів. Тому після протистояння вони повинні виробляти нейротрофічні астроцити, щоб полегшити регенерацію ураженої області.

Раніше я говорив про пошкодження ВВВ, проблему, яка частково породжується побічними ефектами мікроглії, коли лейкоцити перетинають ВВВ і потрапляють у мозок. Внутрішня частина ЦНС - це новий світ для цих клітин, і вони реагують насамперед настільки невідомо, ніби це загроза, створюючи проти цього імунну відповідь. Мікроглія ініціює оборону, викликаючи, як можна сказати, "громадянську війну", що завдає великої шкоди нейронам.

Зв'язок між глією та нейронами

Як ви бачили, клітини глії виконують найрізноманітніші завдання. Але незрозумілий розділ - це взаємодія нейронів та глій між собою. Перші дослідники вже зрозуміли, що глії, на відміну від нейронів, не генерують електричних імпульсів. Але це змінилося, коли Стівен Дж. Сміт перевірив, як вони спілкуються як між собою, так і з нейронами.

Сміт мав інтуїцію, що нейроглія використовує іон кальцію (Ca2 +) для передачі інформації, оскільки цей елемент найбільш використовується клітинами загалом. Якось він із товаришами по команді стрибнув у басейн з такою вірою (врешті-решт, "популярність" іона також не говорить нам багато про його специфічні функції), але вони це правильно зрозуміли.

Ці дослідники розробили експеримент, який складався з культури астроцитів, до якої додавали флуоресцентний кальцій, що дозволяє побачити їх положення за допомогою флуоресцентної мікроскопії. Крім того, він додав посередині дуже поширений нейромедіатор, глутамат. Результат був негайним. На десять хвилин вони змогли побачити, як флуоресценція потрапляє в астроцити і подорожує між клітинами, ніби це хвиля. Цим експериментом вони показали, що глія взаємодіє між собою та з нейроном, оскільки без нейромедіатора хвиля не запускається.

Останні відомі про гліальні клітини

Завдяки недавнім дослідженням було встановлено, що глія виявляє всі типи нейромедіаторів. Крім того, як астроцити, так і мікроглії мають здатність виробляти та вивільняти нейромедіатори (хоча при ці елементи називаються глиотрансмітерами, оскільки вони походять з глії), впливаючи таким чином на синапси нейрони.

Сучасна галузь дослідження спостерігається де клітини глії впливають на загальну роботу мозку та складні психічні процеси, Що Навчання, пам'яті або мрія.