Bardzo często mówi się o inteligencji osoby, a konkretnie o bardzo specyficznym rodzaju komórek: neuronach. Tak więc normalne jest nazywanie mononeuronalnego, któremu przypisujemy niską inteligencję w uwłaczający sposób. Jednak, idea, że ​​mózg jest zasadniczo zestawem neuronów, jest coraz bardziej przestarzała.

Ludzki mózg zawiera ponad 80 miliardów neuronów, ale stanowi to tylko 15% wszystkich komórek w tym zestawie narządów.

Pozostałe 85% zajmuje inny rodzaj mikroskopijnego ciała: tak zwane komórki glejowe. Jako całość, te komórki tworzą substancję zwaną glia lub neuroglia, który rozciąga się przez wszystkie zakamarki układu nerwowego.

Obecnie glej jest jedną z dziedzin nauki o największym postępie w neuronaukach, w poszukiwaniu ujawnienia wszystkich swoich zadań oraz interakcje, które powodują, aby układ nerwowy działał tak samo jak on. I że mózg nie może być obecnie zrozumiany bez zrozumienia wpływu glejów.

Odkrycie komórek glejowych

Termin neuroglia został ukuty w 1856 r. Przez niemieckiego patologa Rudolfa Virchowa. To słowo w języku greckim oznacza „klej (glej) neuronalny (neuro)”, ponieważ w momencie jego odkrycia sądzono, że neurony są połączone ze sobą, tworząc nerwy a ponadto, że akson był zbiorem komórek zamiast części neuronu. Z tego powodu założono, że te komórki, które znaleziono w pobliżu neuronów, miały pomóc w ukształtowaniu nerwu i ułatwić połączenie między nimi, i nic więcej. Krótko mówiąc, raczej bierna i pomocnicza rola.

W 1887 roku słynny badacz Santiago Ramón y Cajal doszedł do wniosku, że neurony są niezależnymi jednostkami i że są oddzielone od innych niewielką przestrzenią, która później była znana jako przestrzeń synaptyczna. Służyło to obaleniu koncepcji, że aksony są czymś więcej niż tylko częściami niezależnych komórek nerwowych. Jednak idea pasywności glejalnej pozostała. Dziś jednak, odkrywa się, że jego znaczenie jest znacznie większe niż przypuszczano.

W pewnym sensie to ironiczne, że nazwa nadana neuroglii jest taka. Prawdą jest, że pomaga w strukturze, ale nie tylko pełni tę funkcję, ale także dla ich ochrony, naprawy uszkodzeń, poprawy impulsu nerwowego, oferowania energii, a nawet kontrolowania przepływu informacji, wśród wielu odkrytych funkcji. Są potężnym narzędziem dla układu nerwowego.

Rodzaje komórek glejowych

Neuroglia jest zbiorem różnych typów komórek, które mają wspólne cechy w układzie nerwowym i nie są neuronami.

Istnieje kilka różnych typów komórek glejowych, ale skupię się na omówieniu czterech klas, które są uważane za najważniejsze, a także wyjaśnieniu najważniejszych funkcji odkrytych do dzisiaj. Jak już powiedziałem, ta dziedzina neurobiologii postępuje z każdym dniem coraz bardziej, aw przyszłości pojawią się nowe, nieznane dzisiaj szczegóły..

1. Komórki Schwanna

Nazwa tej komórki glejowej ma uhonorować jej odkrywcę, Theodore Schwann, lepiej znany jako jeden z ojców teorii komórki. Ten typ komórek glejowych jest jedynym, który można znaleźć w obwodowym układzie nerwowym (SNP), czyli w nerwach, które biegną w całym ciele.

Badając anatomię włókien nerwowych u zwierząt, Schwann obserwował komórki połączone wzdłuż aksonu, co dawało uczucie bycia jak małe „perły”; poza tym nie nadawał im większej wagi. W przyszłych badaniach odkryto, że te mikroskopijne elementy w postaci kulek były w rzeczywistości osłonkami mielinowymi, ważnym produktem generującym ten typ komórek.

Mielina to lipoproteina, która oferuje izolację od impulsu elektrycznego do aksonu, to znaczy, że pozwala na utrzymanie potencjału działania przez dłuższy i dłuższy czas, dzięki czemu odpalanie elektryczne przebiega szybciej i nie rozprasza się przez membranę neuronu. Oznacza to, że działają jak guma zakrywająca kabel.

Komórki Schwanna mają zdolność wydzielania kilku składników neurotroficznych, w tym „czynnika wzrostu nerwowego” (FCN), pierwszy czynnik wzrostu występujący w układzie nerwowym. Ta cząsteczka służy do stymulowania wzrostu neuronów podczas rozwoju. Ponadto, ponieważ ten typ gleju otacza akson, jakby był tubą, ma on również wpływ na zaznaczenie kierunku, w którym powinien rosnąć.

Poza tym zaobserwowano, że gdy nerw w SNP został uszkodzony, FCN jest wydzielany, aby neuron mógł odrodzić się i odzyskać swoją funkcjonalność. Wyjaśnia to proces, w którym znika chwilowy paraliż, na który cierpią mięśnie po doznaniu przerwy.

Trzy różne komórki Schwanna

Dla pierwszych anatomów nie było różnic w komórkach Schwanna, ale dzięki postępom w mikroskopii możliwe było rozróżnienie do trzech różnych typów, z dobrze zróżnicowanymi strukturami i funkcjami. Te, które opisuję, to te „mielinowe”, ponieważ produkują mielinę i są najpowszechniejsze.

Jednak, w neuronach z krótkimi aksonami istnieje inny typ komórki Schwanna zwany „unmyelinated”, ponieważ nie wytwarza osłonek mielinowych. Są one większe niż poprzednie, a wewnątrz znajdują się więcej niż jeden akson naraz. Najwyraźniej nie wytwarzają osłonek mielinowych, ponieważ dzięki swojej własnej membranie służą już jako izolacja dla tych mniejszych aksonów.

Ostatni typ tej postaci neuroglii znajduje się w synapsie między neuronami a mięśniami. Są znane jako terminal Schwanna lub komórki perisynaptyczne (pomiędzy synapsami). Funkcja, która jest mu obecnie przyznana, została ujawniona dzięki eksperymentowi zrealizowanemu przez Richarda Robitaille, neurobiologa z Uniwersytetu w Montrealu. Test polegał na dodaniu fałszywego posłańca do tych komórek, aby zobaczyć, co się stało. Wynik był taki, że odpowiedź wyrażona przez mięsień została zmieniona. W niektórych przypadkach skurcz został zwiększony, w innych przypadkach zmniejszył się. Wniosek był taki Ten typ gleju reguluje przepływ informacji między neuronem a mięśniem.

2. Oligodendrocyty

W centralnym układzie nerwowym (OUN) nie ma komórek Schwanna, ale neurony mają inną formę powlekającą mielinę dzięki alternatywnemu typowi komórek glejowych. Ta funkcja jest wykonywana ostatni z wielkich typów odkrytej neurogii: tej utworzonej przez oligodendrocyty.

Jego nazwa odnosi się do tego, jak zostali opisani przez pierwszych anatomów, którzy je znaleźli; komórka z wieloma małymi rozszerzeniami. Ale prawda jest taka, że ​​nazwa ta nie pasuje do nich, ponieważ jakiś czas później uczeń Ramóna y Cajala, Pío del Río-Hortega, zaprojektował ulepszenia w barwieniu stosowanym w tym czasie, ujawniając prawdziwą morfologię: komórka z kilkoma długimi przedłużeniami, jakby były ramionami.

Mielina w OUN

Różnica między oligodendrocytami a mielinowanymi komórkami Schwanna polega na tym, że te pierwsze nie otaczają aksonu swoim ciałem, ale robią to swoimi długimi przedłużeniami, jakby były mackami ośmiornicy, i to przez nich wydzielana jest mielina. Ponadto mielina w OUN nie tylko izoluje neuron.

Jak wykazał Martin Schwab w 1988 r., Odkładanie mieliny na aksonie w neuronach w kulturze utrudnia jej wzrost. Szukając wyjaśnienia, Schwabowi i jego zespołowi udało się oczyścić kilka białek mielinowych, które powodują to zahamowanie: Nogo, MAG i OMgp. Zabawne jest to, że zaobserwowano, że we wczesnych stadiach rozwoju mózgu białko MAG mieliny stymuluje wzrost neuronu, czyniąc funkcję odwrotną do neuronu u dorosłych.. Powód tego zahamowania jest tajemnicą, ale naukowcy mają nadzieję, że jego rola wkrótce będzie znana.

Inne białko znalezione w latach 90. znaleziono w mielinie, tym razem w Stanley B. Prusiner: Prion Protein (PrP). Jego funkcja w stanie normalnym jest nieznana, ale w stanie zmutowanym staje się Prionem i generuje wariant choroby Creutzfeldta-Jakoba, powszechnie znany jako choroba wściekłych krów. Prion jest białkiem, które zyskuje autonomię, infekując wszystkie komórki glejów, które generują neurodegenerację.

3. Astrocyty

Ten typ komórki glejowej opisał Ramón y Cajal. Podczas obserwacji neuronów zauważył, że w pobliżu neuronów były inne komórki o gwiaździstym kształcie; stąd jego nazwa. Znajduje się w ośrodkowym układzie nerwowym i nerwie wzrokowym oraz prawdopodobnie w glebie, która spełnia większą liczbę funkcji. Jego rozmiar jest dwa do dziesięciu razy większy niż neuronu i ma bardzo zróżnicowane funkcje

Bariera krew-mózg

Krew nie płynie bezpośrednio do OUN. System ten jest chroniony przez barierę krew-mózg (BHE), bardzo selektywną przepuszczalną membranę. Astrocyty są aktywnie zaangażowane w to, jest odpowiedzialny za filtrowanie tego, co może się zdarzyć drugiej stronie, a co nie. Głównie pozwalają na wejście tlenu i glukozy, aby móc zasilać neurony.

Ale co się stanie, jeśli ta bariera zostanie uszkodzona? Oprócz problemów generowanych przez układ odpornościowy, grupy astrocytów przemieszczają się do uszkodzonego obszaru i łączą się, tworząc tymczasową barierę i zatrzymując krwawienie.

Astrocyty mają zdolność syntezy włóknistego białka znanego jako GFAP, dzięki któremu zyskują solidność, a także wydzielają inne, a następnie białka, które pozwalają im uzyskać wodoodporność. Równolegle astrocyty wydzielają neurotrofy, aby stymulować regenerację w okolicy.

Naładuj baterię potasową

Inną z opisanych funkcji astrocytów jest ich aktywność w celu utrzymania potencjału działania. Gdy neuron generuje impuls elektryczny, zbiera jony sodu (Na +), aby stać się bardziej pozytywnym na zewnątrz. Ten proces, za pomocą którego ładunki elektryczne są manipulowane z zewnątrz i wewnątrz neuronów, wytwarza stan znany jako depolaryzacja, która powoduje, że impulsy elektryczne, które biegną przez neuron, trafiają do przestrzeni synaptycznej. Podczas podróży, medium komórkowe zawsze szuka równowagi w ładunku elektrycznym, więc tym razem traci jony potasu (K +), dopasować się do medium zewnątrzkomórkowego.

Gdyby tak się zawsze działo, w końcu na zewnątrz generowane byłoby nasycenie jonów potasu, co oznaczałoby, że te jony przestałyby wychodzić z neuronu, a to spowodowałoby niemożność wygenerowania impulsu elektrycznego. To tam astrocyty wchodzą na scenę, absorbują te jony wewnątrz, aby oczyścić przestrzeń pozakomórkową i pozwolić jej wydzielać więcej jonów potasu. Astrocyty nie mają żadnego problemu z ładunkiem, ponieważ nie komunikują się za pomocą impulsów elektrycznych.

4. Mikroglej

Ostatnia z czterech najważniejszych form neurogli jest mikroglejem. Zostało to odkryte przed oligodendrocytami, ale sądzono, że pochodzą one z naczyń krwionośnych. Zajmuje od 5 do 20 procent populacji glejów w SNC, a jego znaczenie opiera się na fakcie, że stanowi podstawę układu odpornościowego mózgu. Dzięki ochronie bariery krew-mózg, swobodny przepływ komórek jest niedozwolony i obejmuje to również układ odpornościowy. Z tego powodu, mózg potrzebuje własnego systemu obronnego, a ten jest tworzony przez tego typu glej.

Układ odpornościowy SNC

Ta komórka glejowa ma wielką mobilność, która pozwala szybko reagować na każdy problem występujący w OUN. Mikroglej ma zdolność do pożerania uszkodzonych komórek, bakterii i wirusów, a także do uwalniania jednego, a następnie środków chemicznych, dzięki którym może zwalczać najeźdźców. Ale użycie tych elementów może spowodować obrażenia dodatkowe, ponieważ jest również toksyczne dla neuronów. Dlatego po konfrontacji muszą powstać, podobnie jak astrocyty, neurotroficzne, aby ułatwić regenerację dotkniętego obszaru.

Wcześniej mówiłem o uszkodzeniu BBB, problemie, który jest generowany częściowo przez efekty uboczne mikrogleju, gdy leukocyty przechodzą przez BBB i przechodzą do mózgu. Wnętrze CNS jest nowym światem dla tych komórek i reagują głównie tak nieznane, jakby stanowiły zagrożenie, wywołując przeciwko niemu reakcję immunologiczną.. Mikroglej inicjuje obronę, prowokując to, co moglibyśmy powiedzieć „wojnę domową”, powoduje to wiele uszkodzeń neuronów.

Komunikacja między glejami a neuronami

Jak widzieliście, komórki glejów wykonują wiele różnych zadań. Ale część, która nie była jasna, dotyczy tego, czy neurony i neuroglia komunikują się ze sobą. Pierwsi badacze zauważyli już, że gleja, w przeciwieństwie do neuronów, nie generuje impulsów elektrycznych. Ale to się zmieniło, gdy Stephen J. Smith sprawdził, jak się komunikują, zarówno ze sobą, jak iz neuronami.

Smith miał intuicję, że neuroglia wykorzystuje jon wapnia (Ca2 +) do przekazywania informacji, ponieważ ten element jest najczęściej używany przez komórki w ogóle. W jakiś sposób on i jego koledzy rzucili się w pulę z tym przekonaniem (w końcu „popularność” jonu nie mówi nam wiele o jego specyficznych funkcjach), ale mieli rację.

Naukowcy ci zaprojektowali eksperyment, który składał się z hodowli astrocytów, do której dodano fluorescencyjny wapń, co pozwala na obserwację mikroskopii fluorescencyjnej. Ponadto dodano w środku bardzo popularny neuroprzekaźnik, glutaminian. Wynik był natychmiastowy. Przez dziesięć minut widzieli, jak fluorescencja wchodzi do astrocytów i przemieszcza się między komórkami, jakby to była fala. W tym eksperymencie wykazali, że gleja komunikuje się między nią a neuronem, ponieważ bez neuroprzekaźnika fala się nie uruchamia.

Ostatni znany na temat komórek glejowych

Dzięki nowszym badaniom odkryto, że glej wykrywa wszystkie typy neuroprzekaźników. Co więcej, zarówno astrocyty, jak i mikroglej mają zdolność wytwarzania i uwalniania neuroprzekaźników (chociaż elementy te nazywane są gliotransmiterami, ponieważ pochodzą one pierwotnie z glejówki), wpływając tym samym na synapsy neuronów.

Obecnym kierunkiem studiów jest obserwacja gdzie komórki glejowe wpływają na ogólne funkcjonowanie mózgu i złożone procesy umysłowe, jak nauka, pamięć lub sen.