Типы, функции и заболевания глиальных клеток

глиальные клетки они являются опорными клетками, которые защищают нейроны и удерживают их вместе. В нашем мозгу больше глиальных клеток, чем нейронов.

Множество глиальных клеток называется глией или глией. Термин «глия» происходит от греческого и означает «клей». Вот почему времена называют «нервным клеем».

Глиальные клетки продолжают расти после рождения. По мере взросления их число уменьшается. На самом деле, глиальные клетки проходят больше изменений, чем нейроны.

В частности, некоторые глиальные клетки трансформируют свои паттерны экспрессии генов с возрастом. Например, какие гены активируются или деактивируются, когда это достигает 80 лет. Они в основном изменяются в областях мозга, таких как гиппокамп (память) и черная субстанция (движение). Даже количество глиальных клеток у каждого человека может быть использовано для определения его возраста.

Основные различия между нейронами и глиальными клетками заключаются в том, что последние не участвуют непосредственно в синапсах и электрических сигналах. Они также меньше нейронов и не имеют аксонов или дендритов.

Нейроны имеют очень высокий метаболизм, но не могут хранить питательные вещества. Вот почему им нужен постоянный запас кислорода и питательных веществ. Это одна из функций, выполняемых глиальными клетками. Без них наши нейроны умерли бы.

Исследования на протяжении всей истории были сосредоточены практически исключительно на нейронах. Однако глиальные клетки имеют много важных функций, которые ранее были неизвестны. Например, недавно было обнаружено, что они участвуют в коммуникации между клетками головного мозга, кровотока и интеллекта..

Однако многое из глиальных клеток можно обнаружить, поскольку они выделяют много веществ, функции которых еще не известны и, по-видимому, связаны с различными неврологическими патологиями..

Краткая история глиальных клеток

3 апреля 1858 года Рудольф Вирхов объявил о концепции нейроглии на конференции в Институте патологии Берлинского университета. Эта конференция называлась «Спинной мозг и мозг». Вирхов говорил о глие как о соединительной ткани мозга или "нервном цементе".

Эта конференция была опубликована в книге под названием «Клеточная патология». Это стало одним из самых влиятельных медицинских публикаций девятнадцатого века. Благодаря этой книге концепция нейроглии распространилась по всему миру..

В 1955 году, когда умер Альберт Эйнштейн, его мозг был удален, чтобы внимательно его изучить. Для этого они хранили его в контейнере, полном формальдегида. Ученые исследовали порезы в его мозгу, пытаясь ответить на причину его исключительных способностей.

Широко распространено мнение, что мозг был больше, чем обычно, но это не так. Ни они не нашли больше нейронов счета, ни они были больше.

После многих исследований, в конце 1980-х годов они обнаружили, что мозг Эйнштейна имел большее количество глиальных клеток. Прежде всего, в структуре, называемой ассоциативной коры. Это ответственно за интерпретацию информации. Участвуйте в сложных функциях, таких как память или язык.

Это удивило ученых, так как они всегда думали, что глиальные клетки служат только для удержания нейронов вместе.

Исследователи долгое время игнорировали глиальные клетки из-за отсутствия связи между ними. Вместо этого нейроны общаются через синапс, используя потенциалы действия. То есть электрические импульсы, которые передаются между нейронами для отправки сообщений.

Однако глиальные клетки не продуцируют потенциалы действия. Хотя последние результаты показывают, что эти клетки обмениваются информацией не электрическими средствами, а химическими.

Кроме того, не только общаются друг с другом, но и с нейронами, усиливая информацию, которую последние передают.

функции

Основными функциями глиальных клеток являются следующие:

- Держать привязанным к центральной нервной системе. Эти клетки расположены вокруг нейронов и удерживают их на месте.

- Глиальные клетки ослабляют физическое и химическое воздействие, которое остальная часть организма может оказывать на нейроны..

- Они контролируют поток питательных веществ и других химических веществ, необходимых нейронам для обмена сигналами друг с другом..

- Они изолируют нейроны от других, предотвращая смешивание нейронных сообщений.

- Устранить и нейтрализовать отходы нейронов, которые умерли.

- Они усиливают нейрональные синапсы (связи). Некоторые исследования показали, что при отсутствии глиальных клеток нейроны и их связи разрушаются. Например, в исследовании с грызунами было отмечено, что сами нейроны делали очень мало синапсов.

Однако, когда они добавили класс глиальных клеток, называемых астроцитами, количество синапсов заметно увеличилось, а синаптическая активность увеличилась в 10 раз..

Они также обнаружили, что астроциты выделяют вещество, известное как тромбоспондин, которое облегчает образование нейрональных синапсов.

- Они способствуют нейрональной обрезке. Когда наша нервная система развивается, создаются нейроны и связи (синапсы), чтобы сэкономить.

На более поздней стадии развития лишние нейроны и связи вырезаются, что известно как обрезка нейронов. Похоже, глиальные клетки стимулируют эту задачу вместе с иммунной системой.

Это правда, что при некоторых нейродегенеративных заболеваниях наблюдается патологическая обрезка, обусловленная нарушением функций глии. Это происходит, например, при болезни Альцгеймера.

- Они участвуют в обучении, поскольку некоторые глиальные клетки покрывают аксоны, образуя вещество, называемое миелином. Миелин - это изолятор, который заставляет нервные импульсы двигаться с большей скоростью.

В среде, где стимулируется обучение, уровень миелинизации нейронов увеличивается. Таким образом, можно сказать, что глиальные клетки способствуют обучению.

Типы глиальных клеток

В центральной нервной системе взрослых существует три типа глиальных клеток. Это астроциты, олигодендроциты и клетки микроглии. Далее каждый из них описан.

астроциты

Астроцит означает «клетка в форме звезды». Они находятся в головном и спинном мозге. Его основная функция заключается в том, чтобы различными способами поддерживать подходящую химическую среду для нейронов для обмена информацией..

Кроме того, астроциты (также называемые астроглиоцитами) поддерживают нейроны и устраняют мозговые отходы. Они также служат для регулирования химического состава жидкости, окружающей нейроны (внеклеточная жидкость), поглощая или выделяя вещества.

Другая функция астроцитов - кормить нейроны. Некоторые продолжения астроцитов (которые мы можем обозначить как руки звезды) обернуты вокруг кровеносных сосудов, в то время как другие распространяются вокруг определенных областей нейронов..

Эта структура привлекла внимание известного итальянского гистолога Камилло Гольджи. Он думал, что это потому, что астроциты вводили питательные вещества в нейроны и отделялись от отходов кровеносных капилляров.

В 1903 году Гольджи предположил, что питательные вещества попадают из кровеносных сосудов в цитоплазму астроцитов, а затем попадают в нейроны. В настоящее время гипотеза Гольджи была подтверждена. Это было интегрировано с новыми знаниями.

Например, было обнаружено, что астроциты получают глюкозу из капилляров и превращают ее в лактат. Это химическое вещество, которое производится на первом этапе метаболизма глюкозы.

Лактат выделяется во внеклеточную жидкость, которая окружает нейроны для поглощения. Это вещество снабжает нейроны топливом, которое они могут метаболизировать быстрее, чем глюкоза.

Эти клетки могут перемещаться по всей центральной нервной системе, расширяя и втягивая свои расширения, известные как псевдоподии («ложные ноги»). Они путешествуют так же, как амебы. Когда они находят отходы нейрона, они поглощают его и переваривают. Этот процесс называется фагоцитозом.

Когда большое количество поврежденной ткани должно быть уничтожено, эти клетки будут размножаться, производя достаточно новых клеток, чтобы достичь цели. Как только ткань будет очищена, астроциты займут пустое пространство, образованное каркасом. Кроме того, определенный класс астроцитов сформирует рубцовую ткань, которая уплотняет область.

олигодендроциты

Этот тип глиальных клеток поддерживает расширение нейронов (аксонов) и производит миелин. Миелин - это вещество, которое покрывает аксоны, изолируя их. Это предотвращает распространение информации на соседние нейроны.

Миелин помогает нервным импульсам быстрее проходить через аксон. Не все аксоны покрыты миелином.

Миелиновый аксон напоминает ожерелье с удлиненными бусинами, так как миелин распределяется не непрерывно. Скорее, он распределяется по серии сегментов, включая непокрытые части..

Один олигодендроцит может продуцировать до 50 сегментов миелина. Когда наша центральная нервная система развивается, олигодендроциты производят продолжения, которые впоследствии неоднократно вращаются вокруг куска аксона, в результате чего образуются слои миелина..

Части, которые не являются миелинизированными от аксона, называются конкрециями Ранвье, их первооткрывателем.

Микроглиальные клетки или микроглиоциты

Это самые маленькие глиальные клетки. Они также могут действовать как фагоциты, то есть поглощать и уничтожать нейронные отходы. Еще одна функция, которую они развивают, - это защита мозга, защита его от внешних микроорганизмов..

Таким образом, он играет важную роль в качестве компонента иммунной системы. Они ответственны за воспалительные реакции, возникающие в ответ на травму головного мозга..

Заболевания, которые влияют на глиальные клетки

Есть несколько неврологических заболеваний, которые проявляются повреждением в этих клетках. Глия связана с такими расстройствами, как дислексия, заикание, аутизм, эпилепсия, проблемы со сном или хроническая боль. В дополнение к нейродегенеративным заболеваниям, таким как болезнь Альцгеймера или рассеянный склероз.

Вот некоторые из них:

- Рассеянный склероз: это нейродегенеративное заболевание, при котором иммунная система пациента по ошибке атакует миелиновые оболочки определенной области.

- Боковой амиотрофический склероз (БАС): при этом заболевании происходит прогрессирующее разрушение двигательных нейронов, вызывающее мышечную слабость, проблемы с речью, глотание и дыхание, которые прогрессируют.

Кажется, что одним из факторов, вовлеченных в происхождение этого заболевания, является разрушение глиальных клеток, которые окружают двигательные нейроны. Это может объяснить причину, по которой дегенерация начинается в определенной области и распространяется на соседние области..

- Болезнь Альцгеймера: является нейродегенеративным расстройством, характеризующимся общими когнитивными нарушениями, главным образом из-за дефицита памяти. Многочисленные исследования показывают, что глиальные клетки могут играть важную роль в возникновении этого заболевания..

Похоже, что есть изменения в морфологии и функциях глиальных клеток. Астроциты и микроглия не могут выполнять свои функции нейропротекции. Таким образом, нейроны остаются подвержены окислительному стрессу и эксайтотоксичности.

- Болезнь Паркинсона: это заболевание характеризуется двигательными проблемами из-за дегенерации нейронов, которые передают дофамин в области моторного контроля, такие как черная субстанция.

Кажется, что эта потеря связана с глиальной реакцией, особенно с микроглией астроцитов..

- Расстройства аутистического спектра: похоже, что мозг детей с аутизмом имеет больший объем, чем мозг здоровых детей. Было обнаружено, что у этих детей больше нейронов в некоторых областях мозга. У них также больше глиальных клеток, что может быть отражено в типичных симптомах этих расстройств..

Кроме того, по-видимому, существует неисправность микроглии. Как следствие, эти пациенты страдают от нейровоспаления в различных частях мозга. Это приводит к потере синаптических связей и гибели нейронов. Возможно, по этой причине у этих пациентов меньше возможностей подключения, чем обычно..

- Аффективные расстройства: В других исследованиях было обнаружено уменьшение количества глиальных клеток, связанных с различными нарушениями. Например, Öngur, Drevets and Price (1998) показали, что в мозге пациентов, перенесших аффективные расстройства, наблюдалось снижение глиальных клеток на 24%..

В частности, в префронтальной коре у пациентов с большой депрессией эта потеря более выражена у тех, кто страдал биполярным расстройством. Эти авторы предполагают, что потеря глиальных клеток может быть причиной снижения активности, наблюдаемой в этой области..

Есть много других условий, в которых участвуют глиальные клетки. В настоящее время ведутся дополнительные исследования для определения его точной роли при множественных заболеваниях, главным образом нейродегенеративных заболеваниях..

ссылки

1. Баррес, Б. А. (2008). Тайна и магия глии: взгляд на их роль в здоровье и болезни. Нейрон, 60 (3), 430-440.
2. Карлсон, Н.Р. (2006). Физиология поведения 8-е изд. Мадрид: Пирсон.
3. Джамба Д., Харантова Л., Бутенко О., Андерова М. (2016). Глиальные клетки - ключевые элементы болезни Альцгеймера. Текущее исследование болезни Альцгеймера, 13 (8), 894-911.
4. Глия: другие клетки мозга. (15 сентября 2010 г.) Получено с Brainfacts: brainfacts.org.
5. Kettenmann H. & Verhratsky A. (2008). Нейроглия: 150 лет спустя. Тенденции в нейронауках, 31 (12), 653.
6. Онгур Д., Древец В.С. и Прайс Д. L. Глиальное уменьшение субгенной префронтальной коры при расстройствах настроения. Слушания Национальной Академии Наук, США, 1998, 95, 13290-13295.
7. Purves D, Augustine G.J., Fitzpatrick D., et al., Editors (2001). Neuroscience. 2-е издание. Сандерленд (Массачусетс): Sinauer Associates.
8. Rodriguez, J.I. & Kern, J.K. (2011). Свидетельство активации микроглии при аутизме и ее возможная роль в недостаточной связности мозга. Нейрон глии биологии, 7 (2-4), 205-213.
9. Soreq, L., Rose, J., Soreq, E., Hardy, J., Trabzuni, D., Cookson, M.R., ... & UK Brain Expression Consortium. (2017). Основные сдвиги в глиальной региональной идентичности являются отличительным признаком старения мозга человека. Cell Reports, 18 (2), 557-570.
10. Вила, М., Джексон-Льюис, В., Геган, С., Тейсман, П., Цой, Д. К., Тьеу, К. & Пзедборски, С. (2001). Роль глиальных клеток в болезни Паркинсона. Современное мнение в неврологии, 14 (4), 483-489.
11. Зейдан-Чулия, Ф., Салмина, А.Б., Малиновская, Н.А., Нода, М., Верхрацкий, А. и Морейра, Дж. С.Ф. (2014). Глиальная перспектива расстройств аутистического спектра. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 38, 160-172.