Типи гліальних клітин, функції та хвороби

The гліальні клітини вони є клітинами підтримки, які захищають нейрони і утримують їх разом. У мозку більше гліальних клітин, ніж у нейронів.

Набір гліальних клітин називають глією або глією. Термін "глія" походить від грецького і означає "клей". Тому про часи говорять як про «нервовий клей».

Гліальні клітини продовжують рости після народження. Коли ми стаємо старшими, їх кількість зменшується. Фактично гліальні клітини проходять більше змін, ніж нейрони.

Зокрема, деякі гліальні клітини трансформують свої структури експресії генів з віком. Наприклад, які гени активуються або деактивуються, коли досягають 80 років. Вони в основному змінюються в областях головного мозку, таких як гіпокамп (пам'ять) і чорна субстанція (рух). Навіть кількість гліальних клітин у кожній людині можна використовувати для виведення їх віку.

Основними відмінностями між нейронами і гліальними клітинами є те, що останні не беруть безпосередньої участі в синапсах і електричних сигналах. Вони також менші за нейрони і не мають аксонів або дендритів.

Нейрони мають дуже високий метаболізм, але не можуть зберігати поживні речовини. Ось чому вони потребують постійного постачання киснем і поживними речовинами. Це одна з функцій, що виконуються гліальними клітинами. Без них наші нейрони помруть.

Дослідження протягом всієї історії зосереджувалися, практично, виключно, на нейронах. Однак гліальні клітини мають багато важливих функцій, які раніше не були відомі. Наприклад, нещодавно було виявлено, що вони беруть участь у комунікації між клітинами мозку, кровотоком і інтелекту.

Тим не менш, є багато, щоб виявити гліальних клітин, так як вони вивільняють багато речовин, функції яких ще не відомі і, здається, пов'язані з різними неврологічними патологіями.

Коротка історія гліальних клітин

3 квітня 1858 р. Рудольф Вірхов оголосив про концепцію нейроглії на конференції в Інституті патології Берлінського університету. Ця конференція мала назву "Спинний мозок і мозок". Вірхов говорив про глію як про сполучної тканини мозку або "нервовий цемент".

Ця конференція була опублікована в книзі під назвою "Клітинна патологія". Вона стала однією з найвпливовіших медичних видань ХІХ ст. Завдяки цій книзі концепція нейроглії поширилася по всьому світу.

У 1955 році, коли Альберт Ейнштейн помер, його мозок був вилучений, щоб уважно вивчити його. Для цього вони зберігали його в контейнері з формальдегідом. Вчені дослідили розрізи в його мозку, намагаючись відповісти на причину його виняткових здібностей.

Поширена думка, що мозок був більшим за нормальний, але це не було. Ні вони знайшли більше нейронів обліку, ні вони були більшими.

Після багатьох досліджень, наприкінці 1980-х років вони виявили, що головний мозок Ейнштейна має більшу кількість гліальних клітин. Перш за все, в структурі називається асоціативна кора. Це відповідає за інтерпретацію інформації. Участь у складних функціях, таких як пам'ять або мова.

Це здивувало вчених, оскільки вони завжди вважали, що гліальні клітини служать лише для того, щоб утримувати нейрони разом.

Дослідники довго ігнорували гліальні клітини через відсутність зв'язку між ними. Замість цього нейрони зв'язуються через синапс, використовуючи потенціали дії. Тобто, електричні імпульси, які передаються між нейронами для відправки повідомлень.

Однак гліальні клітини не виробляють потенціалу дії. Хоча останні результати показують, що ці клітини обмінюються інформацією не електричними засобами, а хімічними.

Крім того, не тільки спілкуються один з одним, але і з нейронами, посилюючи інформацію, яку останні передають.

Функції

Основними функціями гліальних клітин є:

- Тримайте прикріплену до центральної нервової системи. Ці клітини розташовані навколо нейронів і утримують їх фіксованими на місці.

- Гліальні клітини послаблюють фізичні та хімічні ефекти, які може мати інший організм на нейрони.

- Вони контролюють потік поживних речовин та інших хімічних речовин, необхідних для обміну сигналів між нейронами.

- Вони ізолюють нейрони від інших, запобігаючи змішуванню нейронних повідомлень.

- Усуньте і нейтралізуйте відходи нейронів, які померли.

- Вони посилюють нейрональні синапси (з'єднання). Деякі дослідження показали, що при відсутності нейронів гліальних клітин і їх невдачі. Наприклад, у дослідженні з гризунами спостерігалося, що самі нейрони роблять дуже мало синапсів.

Однак, коли вони додавали клас гліальних клітин, що називаються астроцитами, кількість синапсів помітно зросла, а синаптична активність збільшилася в 10 разів..

Вони також виявили, що астроцити вивільняють речовину, відому як тромбоспондин, що полегшує утворення нейрональних синапсів.

- Вони сприяють нейрональному обрізку. Коли наша нервова система розвивається, створюються нейрони і зв'язки (синапси) для заощадження.

У більш пізній стадії розвитку, надлишок нейронів і зв'язки вирізаються, що відомо як нейрональна обрізка. Схоже, гліальні клітини стимулюють це завдання разом з імунною системою.

Правда, в деяких нейродегенеративних захворюваннях спостерігається патологічна обрізка, обумовлена ​​аномальними функціями глії. Це відбувається, наприклад, при хворобі Альцгеймера.

- Вони беруть участь у навчанні, оскільки деякі гліальні клітини покривають аксони, утворюючи речовину під назвою мієлін. Мієлін - це ізолятор, який змушує нервові імпульси рухатися з більш високою швидкістю.

У середовищі, де стимулюється навчання, рівень мієлінізації нейронів збільшується. Отже, можна сказати, що гліальні клітини сприяють навчанню.

Типи гліальних клітин

У центральній нервовій системі дорослих існують три типи гліальних клітин. До них відносяться: астроцити, олігодендроцити і мікрогліальні клітини. Далі описується кожна з них.

Астроцити

Астроцит означає "клітина у вигляді зірки". Вони зустрічаються в головному і спинному мозку. Її основна функція полягає у підтримці, по-різному, відповідного хімічного середовища для обміну інформацією нейронів.

Крім того, астроцити (також звані астрогліоцитами) підтримують нейрони і усувають відходи мозку. Вони також служать для регулювання хімічного складу рідини, що оточує нейрони (позаклітинна рідина), що поглинає або вивільняє речовини.

Інша функція астроцитів полягає в тому, щоб годувати нейрони. Деякі подовження астроцитів (які ми можемо називати руками зірки) обертаються навколо кровоносних судин, а інші поширюються навколо певних ділянок нейронів.

Ця структура привернула увагу відомого італійського гістолога Камілло Гольджи. Він думав, що це тому, що астроцити вводять поживні речовини до нейронів і відриваються від відходів з капілярів крові.

Гольджи запропонував в 1903 році, що поживні речовини пройшли від кровоносних судин до цитоплазми астроцитів, а потім перейшли до нейронів. В даний час гіпотеза Гольджі підтверджена. Це було інтегровано з новими знаннями.

Наприклад, було встановлено, що астроцити отримують глюкозу з капілярів і перетворюють її в лактат. Це хімічна речовина, що виробляється на першому етапі метаболізму глюкози.

Лактат виділяється в позаклітинні рідини, що оточує нейрони для поглинання. Ця речовина постачає нейрони паливом, щоб вони могли метаболізуватися швидше, ніж глюкоза.

Ці клітини можуть рухатися по всій центральній нервовій системі, розширюючи і вбираючи свої розширення, відомі як псевдоподы ("фальшиві ноги"). Вони подорожують так само, як і амеби. Коли вони знаходять відходи нейрона, вони зжирають його і перетравлюють. Цей процес називається фагоцитозом.

Коли велика кількість пошкодженої тканини повинна бути знищена, ці клітини будуть розмножуються, виробляючи достатню кількість нових клітин для досягнення мети. Як тільки тканина буде очищена, астроцити займуть порожній простір, утворений рамкою. Крім того, специфічний клас астроцитів утворить рубцеву тканину, яка ущільнює область.

Олігодендроцити

Цей тип гліальної клітини підтримує розширення нейронів (аксонів) і продукує мієлін. Мієлін - це речовина, яка охоплює аксони, ізолюючи їх. Це запобігає поширенню інформації на сусідні нейрони.

Мієлін допомагає нервовим імпульсам швидше пересуватися через аксон. Не всі аксони покриті мієліном.

Мієлінований аксон нагадує намисто з подовженими кульками, оскільки мієлін не розподіляється безперервно. Швидше за все, він поширюється в ряд сегментів, включаючи непокриті частини..

Одиночний олігодендроцит може виробляти до 50 сегментів мієліну. Коли наша центральна нервова система розвивається, олігодендроцити виробляють подовження, які потім згортаються багаторазово навколо шматка аксона, таким чином виробляючи шари мієліну.

Частини, які не мієліновані з аксона, називаються вузликами Ранв'є своїм першовідкривачем.

Мікрогіальні клітини або микроглиоциты

Вони є найменшими гліальними клітинами. Вони також можуть діяти як фагоцити, тобто приймати і руйнувати відходи нейронів. Ще однією функцією, яку вони розвивають, є захист мозку, захищаючи його від зовнішніх мікроорганізмів.

Таким чином, він відіграє важливу роль як компонент імунної системи. Вони є відповідальними за запальні реакції, які відбуваються у відповідь на травму мозку.

Захворювання, які впливають на гліальні клітини

Існують численні неврологічні захворювання, які проявляють пошкодження в цих клітинах. Глія була пов'язана з розладами, такими як дислексія, заїкання, аутизм, епілепсія, проблеми зі сном або хронічний біль. Крім нейродегенеративних захворювань, таких як хвороба Альцгеймера або розсіяний склероз.

Ось деякі з них:

- Розсіяний склероз: це нейродегенеративне захворювання, при якому імунна система пацієнта помилково атакує мієлінові оболонки певної ділянки.

- Аміотрофічний бічний склероз (ALS): при цьому захворюванні відбувається прогресуюче руйнування рухових нейронів, що викликає м'язову слабкість мовних проблем, ковтання і дихання, які наступають.

Здається, що одним з факторів, що беруть участь у виникненні цього захворювання, є руйнування гліальних клітин, які оточують моторні нейрони. Це може пояснити причину того, чому дегенерація починається в певній області і поширюється на сусідні області.

- Хвороба Альцгеймера: являє собою нейродегенеративне розлад, що характеризується загальними когнітивними порушеннями, головним чином через дефіцит пам'яті. Багаторазові дослідження показують, що гліальні клітини можуть відігравати важливу роль у виникненні цього захворювання.

Мабуть, існують зміни в морфології та функції гліальних клітин. Астроцити і мікроглії не виконують свої функції нейропротекції. Таким чином, нейрони залишаються підданими окислювальному стресу і екситотоксичності.

- Хвороба Паркінсона: це захворювання характеризується руховими проблемами, зумовленими дегенерацією нейронів, які передають допамін на ділянки керування двигуном, такі як субстанція nigra.

Схоже, що ця втрата пов'язана з гліальною реакцією, особливо на мікроглії астроцитів.

- Розлади спектру аутизму: здається, що мозок дітей з аутизмом має більший об'єм, ніж у здорових дітей. Встановлено, що ці діти мають більше нейронів у деяких областях мозку. Вони також мають більше гліальних клітин, які можуть бути відображені в типових симптомах цих розладів.

Крім того, мабуть виникає несправність мікроглії. Як наслідок, ці пацієнти страждають від нейроспалення в різних частинах мозку. Це викликає втрату синаптичних зв'язків і загибель нейронів. Можливо, з цієї причини у цих пацієнтів менше можливостей зв'язку, ніж зазвичай.

- Афективні розлади: В інших дослідженнях виявлено зниження кількості гліальних клітин, пов'язаних з різними порушеннями. Наприклад, Öngur, Drevets і Price (1998) показали, що у мозку пацієнтів, які перенесли афективні розлади, було знижено 24% гліальних клітин.

Зокрема, у префронтальній корі, у пацієнтів з великою депресією, ця втрата більш виражена у тих, хто страждав біполярним розладом. Ці автори вважають, що втрата гліальних клітин може бути причиною зниження активності, що спостерігається в цій області.

Існує багато інших умов, в яких беруть участь гліальні клітини. В даний час розробляються додаткові дослідження для визначення його точної ролі при множинних захворюваннях, головним чином нейродегенеративних розладах.

Список літератури

1. Баррес, Б. А. (2008). Таємниця і магія глії: погляд на їхню роль у здоров'ї та хворобах. Neuron, 60 (3), 430-440.
2. Карлсон, Н.Р. (2006). Фізіологія поведінки 8 р. Мадрид: Пірсон.
3. Дзамба Д., Харантова Л., Бутенко О., & Андерова М. (2016). Гліальні клітини - ключові елементи хвороби Альцгеймера. Current Alzheimer Research, 13 (8), 894-911.
4. Глія: Інші клітини мозку. (15 вересня 2010 року). Отримано з Brainfacts: brainfacts.org.
5. Kettenmann, H., & Verkhratsky, A. (2008). Neuroglia: через 150 років. Тенденції в галузі нейронаук, 31 (12), 653.
6. ,Ngür, D., Drevets, W.C., і Price, J. Л. Гліальне зниження субгенного префронтального кори при порушеннях настрою. Праці Національної академії наук США, 1998, 95, 13290-13295.
7. Purves D, Augustine G.J., Fitzpatrick D., et al., Editors (2001). Неврологія. 2-е видання. Сандерленд (Массачусетс): Sinauer Associates.
8. Rodriguez, J.I., & Kern, J.K. (2011). Докази активації мікроглії в аутизмі та її можливої ​​ролі в підключенні мозку. Біологія Neuron glia, 7 (2-4), 205-213.
9. Soreq, L., Rose, J., Soreq, E., Hardy, J., Trabzuni, D., Cookson, M.R. (2017). Основні зрушення в гліальній регіональній ідентичності є транскрипційною ознакою старіння мозку людини. Cell Reports, 18 (2), 557-570.
10. Vila, M., Jackson-Lewis, V., Guégan, C., Teismann, P., Choi, D.K., Tieu, K., & Przedborski, S. (2001). Роль гліальних клітин у хворобі Паркінсона. Поточна думка в неврології, 14 (4), 483-489.
11. Zeidán-Chuliá, F., Salmina, A.B., Malinovskaya N.A., Noda, M., Verkhratsky, A., & Moreira, J.C.F. (2014). Гліальна перспектива розладів спектра аутизму. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 38, 160-172.