Typy gliálnych buniek, funkcie a ochorenia

gliových buniek sú to podporné bunky, ktoré chránia neuróny a držia ich pohromade. V mozgu je viac gliových buniek ako neurónov.

Súbor gliálnych buniek sa nazýva glia alebo glia. Termín "glia" pochádza z gréčtiny a znamená "lepidlo". To je dôvod, prečo sa hovorí o „nervovom lepidle“.

Gliálne bunky rastú aj po narodení. Ako starneme, ich počet klesá. V skutočnosti, gliálne bunky prechádzajú viacerými zmenami ako neuróny.

Konkrétne, niektoré gliové bunky transformujú svoje vzory génovej expresie s vekom. Napríklad, ktoré gény sú aktivované alebo deaktivované, keď dosiahne 80 rokov. Menia sa hlavne v oblastiach mozgu, ako je hipokampus (pamäť) a substantia nigra (pohyb). Aj množstvo gliálnych buniek v každej osobe môže byť použité na odvodenie ich veku.

Hlavnými rozdielmi medzi neurónmi a gliovými bunkami sú tie, ktoré sa nezúčastňujú priamo na synapsiach a elektrických signáloch. Sú tiež menšie ako neuróny a nemajú žiadne axóny ani dendrity.

Neuróny majú veľmi vysoký metabolizmus, ale nemôžu uchovávať živiny. Preto potrebujú neustály prísun kyslíka a živín. To je jedna z funkcií gliových buniek. Bez nich by naše neuróny zomreli.

Štúdie v histórii sa zamerali prakticky výlučne na neuróny. Avšak gliálne bunky majú mnoho dôležitých funkcií, ktoré predtým neboli známe. Nedávno sa napríklad zistilo, že sa podieľajú na komunikácii medzi mozgovými bunkami, prietokom krvi a inteligenciou.

Existuje však veľa objavov gliálnych buniek, pretože uvoľňujú mnoho látok, ktorých funkcie ešte nie sú známe a zdá sa, že súvisia s rôznymi neurologickými patológiami..

Stručná história gliálnych buniek

Dňa 3. apríla 1858 Rudolf Virchow oznámil koncept neuroglia na konferencii na Patologickom inštitúte Univerzity v Berlíne. Táto konferencia bola nazvaná "Miech a mozog". Virchow hovoril o gliu ako spojivovom tkanive mozgu alebo „nervovom cemente“.

Táto konferencia bola publikovaná v knihe "Cell Pathology". Stala sa jednou z najvplyvnejších lekárskych publikácií z devätnásteho storočia. Vďaka tejto knihe sa koncept neuroglia šíri po celom svete.

V roku 1955, keď zomrel Albert Einstein, bol jeho mozog odstránený, aby ho pozorne sledoval. Za týmto účelom ho uložili do nádoby naplnenej formaldehydom. Vedci skúmali škrty v jeho mozgu a snažili sa odpovedať na dôvod jeho výnimočných schopností.

Populárna viera je, že mozog bol väčší ako normálny, ale nebol. Ani oni nenašli viac neurónov účtu, ani títo neboli väčší.

Po mnohých štúdiách na konci 80. rokov zistili, že Einsteinov mozog mal vyšší počet gliálnych buniek. Predovšetkým v štruktúre nazývanej asociatívna kôra. Zodpovedá za interpretáciu informácií. Zúčastnite sa komplexných funkcií, ako je pamäť alebo jazyk.

To vedcov prekvapilo, pretože si vždy mysleli, že gliálne bunky slúžia len na udržanie neurónov v ich rukách.

Výskumníci dlhú dobu ignorovali gliové bunky kvôli nedostatku komunikácie medzi nimi. Namiesto toho neuróny komunikujú prostredníctvom synapsie pomocou akčných potenciálov. To znamená, že elektrické impulzy, ktoré sa prenášajú medzi neurónmi na posielanie správ.

Gliové bunky však nevytvárajú akčný potenciál. Hoci najnovšie zistenia ukazujú, že tieto bunky si vymieňajú informácie nie elektrickými prostriedkami, ale chemickými látkami.

Okrem toho nielen komunikujú medzi sebou, ale aj s neurónmi, čím sa rozširujú informácie, ktoré vysielajú.

funkcie

Hlavné funkcie gliálnych buniek sú nasledovné:

- Uchovávajte pripojené k centrálnemu nervovému systému. Tieto bunky sú umiestnené okolo neurónov a udržujú ich na mieste.

- Gliové bunky zmierňujú fyzikálne a chemické účinky, ktoré môže zvyšok organizmu mať na neuróny.

- Riadia tok živín a iných chemikálií potrebných pre neuróny, aby si navzájom vymieňali signály.

- Izolujú neuróny od ostatných, čím zabraňujú miešaniu nervových správ.

- Eliminovať a neutralizovať odpad neurónov, ktoré zomreli.

- Zvyšujú neuronálne synapsie (spojenia). Niektoré štúdie ukázali, že ak nie sú neuróny gliových buniek a ich spojenia zlyhávajú. Napríklad v štúdii s hlodavcami sa zistilo, že neuróny samy o sebe vytvorili veľmi málo synapsií.

Keď však pridali triedu gliálnych buniek nazývaných astrocyty, množstvo synapsií sa výrazne zvýšilo a synaptická aktivita sa zvýšila 10-krát viac..

Tiež zistili, že astrocyty uvoľňujú látku známú ako trombospondín, ktorá uľahčuje tvorbu neuronálnych synapsií.

- Prispievajú k prerezávaniu neurónov. Keď sa vyvíja náš nervový systém, neuróny a spojenia (synapsie) sú vytvorené na to, aby sa ušetrili.

V neskoršom štádiu vývoja sú prebytočné neuróny a spojenia vyrezané, čo je známe ako prerezávanie neurónov. Zdá sa, že gliálne bunky stimulujú túto úlohu spolu s imunitným systémom.

Je pravda, že pri niektorých neurodegeneratívnych ochoreniach dochádza k patologickému prerezávaniu v dôsledku abnormálnych funkcií glia. K tomu dochádza napríklad pri Alzheimerovej chorobe.

- Podieľajú sa na učení, pretože niektoré gliové bunky pokrývajú axóny, ktoré tvoria látku nazývanú myelín. Myelín je izolátor, ktorý spôsobuje, že nervové impulzy sa pohybujú vyššou rýchlosťou.

V prostredí, kde sa stimuluje učenie, sa zvyšuje úroveň myelinizácie neurónov. Preto možno povedať, že gliálne bunky podporujú učenie.

Typy gliálnych buniek

V centrálnom nervovom systéme dospelých sú tri typy gliálnych buniek. Sú to astrocyty, oligodendrocyty a mikrogliálne bunky. Ďalej je opísaný každý z nich.

astrocyt

Astrocyt znamená "bunku vo forme hviezdy". Nachádzajú sa v mozgu a mieche. Jeho hlavnou funkciou je zachovať, rôznymi spôsobmi, vhodné chemické prostredie pre výmenu neurónov.

Okrem toho astrocyty (tiež nazývané astrogliocyty) podporujú neuróny a eliminujú odpad z mozgu. Slúžia tiež na reguláciu chemického zloženia tekutiny obklopujúcej neuróny (extracelulárna tekutina), absorbujúce alebo uvoľňujúce látky.

Ďalšou funkciou astrocytov je kŕmenie neurónov. Niektoré predĺženia astrocytov (ktoré môžeme označiť ako ramená hviezdy) sú obalené okolo ciev, zatiaľ čo iné sa rozširujú okolo určitých oblastí neurónov.

Táto stavba zaujala slávneho talianskeho histologa Camillo Golgiho. Myslel si, že je to preto, že astrocyty podávali živiny do neurónov a oddelili sa od odpadu z krvných kapilár..

Golgi navrhol v roku 1903, aby živiny putovali z krvných ciev do cytoplazmy astrocytov a potom prešli do neurónov. V súčasnosti bola potvrdená Golgiho hypotéza. Toto bolo integrované s novými poznatkami.

Napríklad sa zistilo, že astrocyty prijímajú glukózu z kapilár a konvertujú ju na laktát. Je to chemikália, ktorá sa vytvára v prvej fáze metabolizmu glukózy.

Laktát sa uvoľňuje do extracelulárnej tekutiny, ktorá obklopuje neuróny na absorpciu. Táto látka dodáva neuróny s palivom, ktoré môžu rýchlejšie metabolizovať ako glukóza.

Tieto bunky sa môžu pohybovať v centrálnom nervovom systéme, rozširovať a sťahovať ich rozšírenia, známe ako pseudopodia ("falošné nohy"). Cestujú podobným spôsobom ako améby. Keď nájdu nejaký odpad z neurónu, pohltia ho a strávia ho. Tento proces sa nazýva fagocytóza.

Keď sa musí zničiť veľké množstvo poškodeného tkaniva, tieto bunky sa množia a produkujú dostatok nových buniek na dosiahnutie cieľa. Akonáhle sa tkanivo vyčistí, astrocyty zaberajú prázdny priestor tvorený rámcom. Okrem toho bude špecifická trieda astrocytov tvoriť jazvové tkanivo, ktoré uzavrie oblasť.

oligodendrocytes

Tento typ gliálnej bunky podporuje rozšírenie neurónov (axónov) a produkuje myelín. Myelín je látka, ktorá pokrýva axóny ich izoláciou. To zabraňuje šíreniu informácií do blízkych neurónov.

Myelín pomáha nervovým impulzom rýchlejšie cestovať axónom. Nie všetky axóny sú pokryté myelínom.

Myelinizovaný axón sa podobá náhrdelníku s predĺženými perličkami, pretože myelín nie je distribuovaný kontinuálne. Skôr je distribuovaný v sérii segmentov, vrátane nekrytých častí..

Jeden oligodendrocyt môže produkovať až 50 segmentov myelínu. Keď sa vyvinie náš centrálny nervový systém, oligodendrocyty produkujú predĺženia, ktoré sa následne opakovane otáčajú okolo kusa axónu, čím sa vytvárajú vrstvy myelínu..

Časti, ktoré nie sú myelinizované z axónu, sú ich objavovateľmi nazývané Ranvierove uzliny.

Mikrogliálne bunky alebo mikrogliocyty

Sú to najmenšie gliové bunky. Môžu tiež pôsobiť ako fagocyty, tj požitie a zničenie neurónového odpadu. Ďalšou funkciou, ktorú vyvíjajú, je ochrana mozgu, ochrana pred vonkajšími mikroorganizmami.

Preto hrá dôležitú úlohu ako súčasť imunitného systému. Tieto sú zodpovedné za zápalové reakcie, ktoré sa vyskytujú ako reakcia na poranenie mozgu.

Choroby postihujúce gliálne bunky

Existuje mnoho neurologických ochorení, ktoré prejavujú poškodenie v týchto bunkách. Glia je spojená s poruchami, ako je dyslexia, koktanie, autizmus, epilepsia, problémy so spánkom alebo chronická bolesť. Okrem neurodegeneratívnych ochorení, ako je Alzheimerova choroba alebo roztrúsená skleróza.

Tu sú niektoré z nich:

- Skleróza multiplex: je to neurodegeneratívne ochorenie, pri ktorom imunitný systém pacienta omylom napáda myelínové puzdrá určitej oblasti.

- Amyotrofická laterálna skleróza (ALS): pri tejto chorobe dochádza k progresívnej deštrukcii motorických neurónov, čo spôsobuje problémy so svalovou slabosťou, prehĺtaním a postupujúcim dýchaním.

Zdá sa, že jedným z faktorov, ktoré sa podieľajú na vzniku tohto ochorenia, je zničenie gliálnych buniek, ktoré obklopujú motorické neuróny. To môže vysvetliť dôvod, prečo degenerácia začína v špecifickej oblasti a siaha do priľahlých oblastí.

- Alzheimerova choroba: je neurodegeneratívna porucha charakterizovaná všeobecným kognitívnym poškodením, najmä v dôsledku nedostatku pamäte. Viacnásobné výskumy naznačujú, že gliové bunky môžu hrať dôležitú úlohu pri vzniku tohto ochorenia.

Zdá sa, že dochádza k zmenám v morfológii a funkciách gliálnych buniek. Astrocyty a mikroglie nespĺňajú svoje neuroprotekčné funkcie. Tak neuróny zostávajú predmetom oxidačného stresu a excitotoxicity.

- Parkinsonova choroba: toto ochorenie je charakterizované motorickými problémami spôsobenými degeneráciou neurónov, ktoré prenášajú dopamín do oblastí motorickej kontroly, ako je substantia nigra.

Zdá sa, že táto strata je spojená s gliálnou odpoveďou, najmä mikroglií astrocytov.

- Poruchy autistického spektra: Zdá sa, že mozog detí s autizmom má väčší objem ako u zdravých detí. Bolo zistené, že tieto deti majú viac neurónov v niektorých oblastiach mozgu. Majú tiež viac gliových buniek, čo sa môže prejaviť v typických príznakoch týchto porúch.

Okrem toho zjavne dochádza k poruche mikroglie. V dôsledku toho títo pacienti trpia neurozápalmi v rôznych častiach mozgu. To spôsobuje stratu synaptických spojení a smrť neurónov. Možno z tohto dôvodu je u týchto pacientov menšia konektivita ako normálne.

- Afektívne poruchy: V iných štúdiách sa zistil pokles počtu gliálnych buniek spojených s rôznymi poruchami. Napríklad Öngur, Drevets and Price (1998) ukázali, že došlo k 24% redukcii gliálnych buniek v mozgu pacientov trpiacich afektívnymi poruchami.

Konkrétne, v prefrontálnom kortexe, u pacientov s veľkou depresiou, je táto strata výraznejšia u tých, ktorí trpeli bipolárnou poruchou. Títo autori naznačujú, že strata gliálnych buniek môže byť dôvodom na zníženie aktivity pozorovanej v tejto oblasti.

Existuje mnoho ďalších stavov, v ktorých sú zahrnuté gliálne bunky. V súčasnosti sa vyvíja ďalší výskum s cieľom určiť jeho presnú úlohu pri mnohých ochoreniach, najmä neurodegeneratívnych poruchách.

referencie

1. Barres, B. A. (2008). Tajomstvo a mágia glia: pohľad na ich úlohy v zdraví a chorobe. Neuron, 60 (3), 430-440.
2. Carlson, N.R. (2006). Fyziológia správania 8. Ed Madrid: Pearson.
3. Dzamba, D., Harantova, L., Butenko, O., & Anderova, M. (2016). Gliálne bunky - kľúčové prvky Alzheimerovej choroby. Current Alzheimer Research, 13 (8), 894-911.
4. Glia: Iné mozgové bunky. (15. septembra 2010). Zdroj: Brainfacts: brainfacts.org.
5. Kettenmann, H., & Verkhratsky, A. (2008). Neuroglia: 150 rokov po. Trendy v neuroviedach, 31 (12), 653.
6. Óngür, D., Drevets, W. C., a Price, J. L. Gliálna redukcia subgenálneho prefrontálneho kortexu pri poruchách nálady. Zborník Národnej akadémie vied, USA, 1998, 95, 13290-13295.
7. Purves D, Augustine G. J., Fitzpatrick D. a kol., Editors (2001). Neuroscience. 2. vydanie. Sunderland (MA): Sinauer Associates.
8. Rodriguez, J. I., & Kern, J. K. (2011). Dôkazy o mikrogliálnej aktivácii v autizme a jeho možnej úlohe v mozgovom podhustení. Biológia Neuron glia, 7 (2-4), 205-213.
9. Soreq, L., Rose, J., Soreq, E., Hardy, J., Trabzuni, D., Cookson, M. R., ... & UK Brain Expression Consortium. (2017). Významné posuny v regionálnej gliálnej identite sú transkripčným puncom starnutia ľudského mozgu. Cell Reports, 18 (2), 557-570.
10. Vila, M., Jackson-Lewis, V., Guégan, C., Teismann, P., Choi, D. K., Tieu, K., & Przedborski, S. (2001). Úloha gliálnych buniek pri Parkinsonovej chorobe. Aktuálne stanovisko v neurológii, 14 (4), 483-489.
11. Zeidán-Chuliá, F., Salmina, A.B., Malinovskaya, N.A., Noda, M., Verkhratsky, A., & Moreira, J.C. F. (2014). Gliálna perspektíva porúch autistického spektra. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 38, 160-172.