Gliaalrakkude tüübid, funktsioonid ja haigused

The gliaalrakud need on tugirakud, mis kaitsevad neuroneid ja hoiavad neid koos. Meie ajus on rohkem gliarakke kui neuronid.

Gliaalrakkude kogumit nimetatakse gliaks või gliaks. Termin "glia" pärineb kreeka keelest ja tähendab "liimi". Sellepärast räägitakse aegadest närviliseks liimiks.

Glialrakud kasvavad pärast sündi. Vanemaks muutudes väheneb nende arv. Tegelikult läbivad gliaalrakud rohkem muutusi kui neuronid.

Täpsemalt, mõned gliaalrakud muudavad oma geeniekspressiooni mustrid vanusega. Näiteks, millised geenid aktiveeritakse või deaktiveeritakse, kui see jõuab 80 aastani. Need muutuvad peamiselt aju piirkondades, näiteks hipokampuses (mälu) ja substra nigras (liikumine). Isegi iga inimese gliaalrakkude kogust saab kasutada nende vanuse tuletamiseks.

Peamised erinevused neuronite ja gliaalrakkude vahel on, et viimased ei osale otseselt sünapsis ja elektrisignaalides. Nad on ka neuronitest väiksemad ja neil ei ole aksoneid ega dendriite.

Neuronitel on väga suur ainevahetus, kuid nad ei saa toitaineid säilitada. Sellepärast vajavad nad pidevat hapniku- ja toitainete tarnimist. See on üks funktsioone, mida täidavad gliiarakud. Ilma nendeta sureksid meie neuronid.

Ajalugu läbi viidud uuringud on keskendunud praktiliselt ainult neuronitele. Glialrakkudel on siiski palju olulisi funktsioone, mis olid varem tundmatud. Näiteks on hiljuti avastatud, et nad osalevad aju rakkude, verevoolu ja luure vahelises suhtluses.

Gliaalirakud on aga palju avastatavad, sest nad vabastavad paljusid aineid, mille funktsioonid ei ole veel teada ja mis on seotud erinevate neuroloogiliste patoloogiatega..

Gliaalrakkude lühike ajalugu

3. aprillil 1858 teatas Rudolf Virchow neurogliumi kontseptsioonist Berliini Ülikooli Patoloogia Instituudi konverentsil. See konverents oli pealkirjaga "Seljaaju ja aju". Virchow rääkis gliast aju sidekoe või närvitsemendi kohta..

Konverents avaldati raamatus "Cell Pathology". See sai üheksateistkümnenda sajandi üks mõjukamaid meditsiinilisi väljaandeid. Tänu sellele raamatule levis neuroglia kontseptsioon kogu maailmas.

1955. aastal, kui Albert Einstein suri, eemaldati tema aju, et seda hoolikalt uurida. Selleks hoidsid nad seda formaldehüüdi täis mahutis. Teadlased uurisid oma aju kärpeid, püüdes vastata tema erakordsete võimete põhjusele.

Üldine usk on, et aju oli tavalisest suurem, kuid see polnud. Samuti ei leidnud nad kontol rohkem neuroneid ega suuremaid.

Pärast paljusid uuringuid leidsid nad 1980. aastate lõpus, et Einsteini aju oli rohkem gliaalrakke. Eelkõige struktuuris, mida nimetatakse assotsiatiivseks ajukooreks. See vastutab teabe tõlgendamise eest. Osalege keerulistes funktsioonides nagu mälu või keel.

See üllatas teadlasi, sest nad olid alati arvanud, et gliiarakud olid ainult neuronite hoidmiseks.

Teadlased olid pikka aega ignoreerinud gliarakke, kuna nende vahel puudub suhtlus. Selle asemel suhtlevad neuronid sünapsi kaudu toimepotentsiaali kasutades. See tähendab, et elektrilised impulsid, mis edastatakse neuronite vahel sõnumite saatmiseks.

Siiski ei tekita gliiarakud toimepotentsiaali. Kuigi viimased tulemused näitavad, et need rakud vahetavad teavet mitte elektriliste vahendite, vaid keemiliste vahenditega.

Lisaks mitte ainult ei suhtle üksteisega, vaid ka neuronitega, suurendades viimase poolt edastatud informatsiooni.

Funktsioonid

Glialrakkude põhifunktsioonid on järgmised:

- Hoidke kinni kesknärvisüsteemi. Need rakud paiknevad neuronite ümber ja hoiavad neid paigal.

- Glialrakud leevendavad füüsikalisi ja keemilisi toimeid, mida ülejäänud organism võib neuronitele avaldada.

- Nad kontrollivad toitainete ja muude kemikaalide voolu, mis on vajalikud neuronite omavaheliseks signaalide vahetamiseks.

- Nad isoleerivad teistest neuroneid, takistades neuraalsete sõnumite segunemist.

- Likvideerida ja neutraliseerida surnud neuronite jäätmed.

- Nad suurendavad neuronaalset sünapsi (ühendusi). Mõned uuringud on näidanud, et kui ei esine gliaalrakkude neuroneid ja nende ühendused ebaõnnestuvad. Näiteks närilistega läbiviidud uuringus täheldati, et neuronid ise tegid väga vähe sünapse.

Samas, kui nad lisasid astrotsüütide nimega gliaalrakkude klassi, suurenes sünapside hulk märkimisväärselt ja sünaptiline aktiivsus suurenes 10 korda rohkem.

Samuti on nad avastanud, et astrotsüüdid vabastavad trombospondiinina tuntud ainet, mis hõlbustab neuronite sünapsi teket..

- Nad aitavad kaasa neuronite kärpimisele. Kui meie närvisüsteem areneb, luuakse neuronid ja ühendused (sünapsid).

Hilisemas arengufaasis lõigatakse ülejääk neuronid ja ühendused, mida tuntakse närvirakkude kärpimisena. Tundub, et gliaalrakud stimuleerivad seda ülesannet koos immuunsüsteemiga.

On tõsi, et mõnede neurodegeneratiivsete haiguste korral on glia ebanormaalsete funktsioonide tõttu patoloogiline. See toimub näiteks Alzheimeri tõve korral.

- Nad osalevad õppetöös, kuna mõned gliiarakud katavad aksonid, moodustades müeliini. Müeliin on isolaator, mis põhjustab närviimpulsse liikumiseks suurema kiirusega.

Keskkonnas, kus õppimist stimuleeritakse, suureneb neuronite müeliniseerumise tase. Seetõttu võib öelda, et gliiarakud soodustavad õppimist.

Gliaalrakkude tüübid

Täiskasvanute kesknärvisüsteemis on kolme tüüpi gliiarakke. Need on astrotsüüdid, oligodendrotsüüdid ja mikrogliia rakud. Seejärel kirjeldatakse igaüks neist.

Astrotsüüdid

Astrotsüüt tähendab "rakku tähe kujul". Neid leidub ajus ja seljaajus. Selle peamine ülesanne on säilitada erinevatel viisidel neuronite jaoks sobivat keemilist keskkonda teabe vahetamiseks.

Lisaks toetavad astrotsüüdid (nimetatakse ka astrogliotsüütideks) neuroneid ja kõrvaldavad ajujäätmed. Neid kasutatakse ka neuroneid (ekstratsellulaarset vedelikku) ümbritseva vedeliku keemilise koostise reguleerimiseks, absorbeerivate või vabastavate ainete jaoks..

Teine astrotsüütide funktsioon on neuronite toitmine. Mõned astrotsüütide pikenemised (mida võib nimetada tähe käedeks) ümbritsevad veresooned, samas kui teised ulatuvad neuronite teatud piirkondade ümber.

See struktuur pälvis kuulsa Itaalia histoloogi Camillo Golgi tähelepanu. Ta arvas, et see oli sellepärast, et astrotsüüdid manustasid neuroneid toitaineid ja eraldusid vere kapillaaride jäätmetest.

Golgi tegi 1903. aastal ettepaneku, et toitained kulgesid veresoontest astrotsüütide tsütoplasmasse, et edasi minna neuronitesse. Praegu on Golgi hüpotees kinnitatud. See on integreeritud uute teadmistega.

Näiteks on leitud, et astrotsüüdid saavad kapillaartelt glükoosi ja muundavad selle laktaadiks. See on kemikaal, mis tekib glükoosi ainevahetuse esimeses faasis.

Laktaat vabaneb rakuvälises vedelikus, mis ümbritseb neuroone imendumiseks. See aine varustab neuroneid kütusega, mida nad võivad glükoosist kiiremini metaboliseerida.

Need rakud võivad liikuda kogu kesknärvisüsteemis, pikendades ja sissetõmbades oma pikendusi, mida tuntakse pseudopoodiana ("vale jalad"). Nad reisivad samamoodi nagu amoebas. Kui nad leiavad mõnda neuroni raiskamist, kiskuvad nad üles ja seedivad seda. Seda protsessi nimetatakse fagotsütoosiks.

Kui suur hulk kahjustatud kudesid tuleb hävitada, siis need rakud paljunevad, saades sihtmärgi saavutamiseks piisavalt uusi rakke. Kui koed on puhastatud, hõivavad astrotsüüdid raamistiku moodustatud tühja ruumi. Lisaks moodustab spetsiifiline astrotsüütide klass armi koe, mis kinnitab ala.

Oligodendrotsüüdid

Seda tüüpi gliaalrakk toetab neuronite (aksonite) laiendusi ja toodab müeliini. Myelin on aine, mis katab aksonid nende eraldamise teel. See takistab informatsiooni levimist lähedalasuvatesse neuronitesse.

Myeliin aitab närviimpulsse kiiremini läbi aksoni. Mitte kõik aksonid ei ole kaetud müeliiniga.

Müeliinitud akson meenutab pikliku helmedega kaelakeed, kuna müeliin ei ole pidevalt jaotunud. Pigem jagatakse see rea segmente, sealhulgas katmata osi..

Üksik oligodendrotsüüt võib toota kuni 50 müeliini segmenti. Kui meie kesknärvisüsteem areneb, tekitavad oligodendrotsüüdid pikenemist, mis seejärel valtsitakse korduvalt ümber aksoni tükki, tekitades seega müeliini kihte..

Osad, mis ei ole aksonist pärinevad, nimetatakse nende avastaja Ranvier-sõlmedeks.

Mikrogliia rakud või mikrogliotsüüdid

Need on väikseimad gliarakud. Nad võivad toimida ka fagotsüütidena, see tähendab neuronaalsete jäätmete allaneelamisel ja hävitamisel. Teine funktsioon, mida nad arendavad, on aju kaitse, kaitstes seda väliste mikroorganismide eest.

Seega mängib see olulist rolli immuunsüsteemi komponendina. Need vastutavad põletikuliste reaktsioonide eest, mis tekivad vastuseks ajukahjustusele.

Gliaalrakke mõjutavad haigused

Nendes rakkudes on ilmselgelt kahjustatud mitmeid neuroloogilisi haigusi. Glia on seotud selliste häiretega nagu düsleksia, stost, autism, epilepsia, unehäired või krooniline valu. Lisaks neurodegeneratiivsetele haigustele nagu Alzheimeri tõbi või hulgiskleroos.

Siin on mõned neist:

- Sclerosis multiplex: see on neurodegeneratiivne haigus, mille puhul patsiendi immuunsüsteem ründab ekslikult teatud piirkonna müeliinikesta..

- Amüotroofne lateraalskleroos (ALS): selles haiguses esineb progressiivselt motoorsete neuronite hävimine, mis põhjustab lihaste nõrkuse kõneprobleeme, neelamist ja hingamist..

Tundub, et üks selle haiguse päritoluga seotud tegureid on motoorseid neuroneid ümbritsevate gliaalrakkude hävitamine. See võib selgitada põhjust, miks degeneratsioon algab konkreetses piirkonnas ja ulatub naaberpiirkondadesse.

- Alzheimeri tõbi: on neurodegeneratiivne häire, mida iseloomustab üldine kognitiivne kahjustus, peamiselt mälupuuduse tõttu. Mitmed uuringud näitavad, et gliiarakud võivad mängida selle haiguse tekkes olulist rolli.

Tundub, et on olemas muutused gliaalrakkude morfoloogias ja funktsioonides. Astrotsüüdid ja mikrogliia ei täida oma neuroprotektsiooni funktsioone. Seega jäävad neuronid oksüdatiivseks stressiks ja eksitotoksilisuseks.

- Parkinsoni tõbi: sellele haigusele on iseloomulikud motoorsed probleemid, mis on tingitud neuronite degeneratsioonist, mis edastavad dopamiini motoorsetele kontrollpiirkondadele, nagu näiteks materia nigra..

Tundub, et see kaotus on seotud gliaalvastusega, eriti astrotsüütide mikrogliaga.

- Autismi spektri häired: tundub, et autismiga laste aju on rohkem kui tervetel lastel. On leitud, et neil lastel on mõnes aju piirkonnas rohkem neuroneid. Neil on ka rohkem gliiarakke, mida võib kajastada nende häirete tüüpilistes sümptomites.

Lisaks on ilmselt olemas mikrogliia talitlushäire. Selle tagajärjel kannatavad need patsiendid aju erinevates osades neuroinflammatsiooni all. See põhjustab sünaptiliste ühenduste ja neuronaalse surma kadumise. Sel põhjusel on neil patsientidel tavalisest vähem ühenduvust.

- Afektiivsed häired: Teistes uuringutes on leitud erinevate häiretega seotud gliaalrakkude arvu vähenemist. Näiteks näitasid Öngur, Drevets ja Price (1998), et afiaalseid häireid põdevate patsientide ajus on gliaalrakkude vähenemine 24%..

Eelkõige prefrontaalses ajukoores on see suurte depressiooniga patsientide puhul bipolaarse häire all kannatanud patsientidel suurem kadu. Need autorid viitavad sellele, et selles piirkonnas täheldatud aktiivsuse vähenemise põhjuseks võib olla gliaalrakkude kadumine.

On olemas palju teisi tingimusi, milles on seotud gliarakud. Praegu töötatakse välja rohkem uuringuid selle täpse rolli määramiseks mitmetes haigustes, peamiselt neurodegeneratiivsetes häiretes.

Viited

1. Barres, B. A. (2008). Glia mõistatus ja maagia: perspektiiv nende rollidest tervises ja haigustes. Neuron, 60 (3), 430-440.
2. Carlson, N.R. (2006). Käitumise füsioloogia 8. ed. Madrid: Pearson.
3. Dzamba, D., Harantova, L., Butenko, O., & Anderova, M. (2016). Glial rakud - Alzheimeri tõve põhielemendid. Praegune Alzheimer Research, 13 (8), 894-911.
4. Glia: teised ajuelemendid. (15. september 2010). Välja otsitud ajufaktidest: brainfacts.org.
5. Kettenmann, H., & Verkhratsky, A. (2008). Neuroglia: 150 aastat pärast seda. Suundumused neuroteadustes, 31 (12), 653.
6. Óngür, D., Drevets, W. C. ja Price, J. L. Ligikaudu vähenemine meeleoluhäirete subgenaalses prefrontaalses ajukoores. Rahvusliku Teaduste Akadeemia tööd, USA, 1998, 95, 13290-13295.
7. Purves D, Augustine G.J., Fitzpatrick D., et al., Editors (2001). Neuroteadus. 2. väljaanne. Sunderland (MA): Sinauer Associates.
8. Rodriguez, J. I., & Kern, J. K. (2011). Tõendid mikrogliaalse aktivatsiooni kohta autismis ja selle võimalik roll aju alamühenduses. Neuron glia biology, 7 (2-4), 205-213.
9. Soreq, L., Rose, J., Soreq, E., Hardy, J., Trabzuni, D., Cookson, M.R., ... & UK Brain Expression Consortium. (2017). Peamised muutused Glial piirkondlikus identiteedis on inimese aju vananemise transkriptsiooniline tunnusmärk. Cell Reports, 18 (2), 557-570.
10. Vila, M., Jackson-Lewis, V., Guégan, C., Teismann, P., Choi, D. K., Tieu, K., & Przedborski, S. (2001). Gliaalrakkude roll Parkinsoni tõve korral. Praegune arvamus neuroloogias, 14 (4), 483-489.
11. Zeidán-Chuliá, F., Salmina, A.B., Malinovskaya, N.A., Noda, M., Verkhratsky, A. ja Moreira, J.C. F. (2014). Autismi spektri häirete glial perspektiiv. Neuroteadus ja Bio-käitumuslikud ülevaated, 38, 160-172.