Коли ми маємо на увазі людський мозок, ми загалом думаємо, що він складається з нейронів, які визначають наш мислення та інтелект. Ну це правда лише в невеликому відсотку.
Людський мозок складається з більш ніж 80.000 мільярдів нейронівАле ця цифра становить лише близько 15% від загальної кількості клітин в органах, що його складають.
Клітини нервової системи та їх функції в організмі людини
Інші 85% складаються з інших мікроскопічних клітин, які називаються гліальні клітинивідповідає за формування речовини під назвою глія, яка поширюється на кожен куточок нервової системи.
Гліальні клітини, також відомі як нейроглія або просто глія, не беруть безпосередньої участі в синаптичних зв'язках, як це роблять нейрони, але їхнє правильне функціонування дозволяє їм... сигнали між нейронами передаються ефективно і стабільні. Іншими словами, вони діють як «клей нервів», на якому підтримуються нейронні мережі.
Гліальні клітини відповідають за допомогу нейронам у процесі передача електрохімічних імпульсів через нервову систему. Ці клітини відповідають за забезпечення поживних речовин, підтримувати структураприскорити саму нейронну провідність, відновити пошкодження та забезпечити енергія до нейроніва також регулювання хімічного середовища, яке їх оточує (іони, глюкоза, амінокислоти тощо).
Серед основних речовин, які гліальні клітини допомагають транспортувати або регулювати, є глюкоза (основне джерело енергії для мозку), різні амінокислоти бере участь у синтезі нейромедіаторів та різних іони (таких як натрій, калій або кальцій), необхідних для збудливості нейронів.
Серед цих безлічі гліальних клітин, що знаходяться в мозку, т. Зв олігодендроцити завдяки своїй здатності формувати захисні мієлінові оболонки аксонів центральної нервової системи.
- Мієлін є ізолюючий ліпопротеїн Це дозволяє посилювати потенціал дії в часі та на відстані. Це захищає аксон від електричного імпульсу, роблячи його реакцію швидшою. тур і запобігає його поширенню через нейрональну мембрану. Завдяки мієліну, т.зв. сальтаторна провідністьІмпульс «перестрибує» з одного вузла Ранв'є на інший, що значно збільшує швидкість передачі.
- Олігодендроцити, клітини Шванна, астроцити і мікроглія Це чотири найважливіші типи гліальних клітин. Разом вони підтримують, живлять, захищають та регулюють нейрони.
Клітини Швана
Вони є єдиними гліальними клітинами, що знаходяться в нервах, що проходять по всьому тілу, тобто в периферична нервова система (ПНС)Вони являють собою різновид мікроскопічних стручків, що нагадують «перлини», що складаються з мієлін що оточують периферичні аксони.
Кожна шваннівська клітина огортає свою цитоплазму навколо одного аксона, створюючи сегмент мієлінової оболонки. На відміну від олігодендроцитів, які можуть мієлінізуватися одночасно, шваннівські клітини не огортають свою цитоплазму навколо одного аксона. десятки аксонів у центральній нервовій системіШваннівські клітини відповідають за один аксон, що знаменує собою ключову структурну та функціональну відмінність між ЦНС та ПНС.
Вони здатні відокремити "Фактор росту нервів" (NCF), молекула, яка служить для стимуляції ріст нейронів під час розвитку, а також бере участь у процесах відновлення після пошкодження периферичних нервів.
Шваннівські клітини беруть активну участь у регенерація периферичних нервівКоли нерв пошкоджено, ці клітини допомагають очистити від залишків мієліну та пошкоджених аксонів (у співпраці з макрофагами) та утворюють «тунелі» тканини, які називаються смугами Бюнгнера, що спрямовують ріст нових аксонів до їхнього місця призначення.
Отже, клітини Шванна відповідають за утворення мієліну в периферичній нервовій системі, для підтримки структури нервів та сприяння як підтримці, так і відновленню периферичної функції.
Астроцити
Це клітини, що знаходяться поблизу нейронів, мають зіркоподібну форму та більші за розміром порівняно з нейронами; вони розташовані в центральна нервова система (ЦНС) і через зоровий нерв.
Астроцити – це свого роду «солдати», які є частиною Гематоенцефалічний бар'єр (ГЕБ)Ендотелій – це захисна мембрана центральної нервової системи (ЦНС), функція якої полягає в запобіганні безпосередньому надходженню крові до неї. Це запобігає неконтрольованому потраплянню токсинів, патогенів та потенційно шкідливих молекул.
Астроцити відповідають за фільтрувати те, що може або не може потрапити до ЦНСВони дозволяють вхід до кисень і глюкозаВони є основною «їжею» для нейронів і допомагають виводити продукти метаболізму. Крім того, вони регулюють концентрацію іонів у позаклітинному просторі, модулюють синаптичну активність і сприяють рециркуляції нейромедіаторів, таких як глутамат.
Разом з олігодендроцитами астроцити входять до складу так званого макроглія, група більших гліальних клітин, що виконує важливі структурні та метаболічні функції для нейронної мережі.
Мікроглія
Це група клітин, що утворюють основу імунна система мозкуОскільки гематоенцефалічний бар'єр не дозволяє вільному проходженню клітин периферичної імунної системи, мозок має власну захисну систему, і ці клітини є його захисниками.
Основна функція цих клітин полягає захищати та відновлювати мозок травм, спричинених інвазивними мікроорганізмами, клітинними уламками та різними захворюваннями.
Мікроглія постійно сканує ЦНС на наявність пошкоджені бляшки, змінені нейрони та інфекційні агентиВін дуже чутливий до навколишнього середовища та здатний виявляти найменші зміни в біологічному складі тканини мозку.
Ці клітини знаходять та нейтралізують будь-який наліт, фрагменти дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК)нейронні клубки, мертві клітини, пошкоджені клітини та сторонні матеріали. З цієї причини їх можна розглядати як «домогосподарки» мозку, що відповідає за очищення клітинних залишків та видалення потенційно токсичних елементів.
Олігодендроцити детально
Олігодендроцити – це тип гліальних клітин, що знаходяться виключно в центральній нервовій системіТобто, у головному та спинному мозку. Їхня головна характеристика полягає в тому, що вони відповідають за формування мієлінові оболонки що оточують аксони нейронів у ЦНС.
Вони мають багато відростків, що обвивають аксони кількох нейронів, так що один олігодендроцит може мієлінізують одночасно численні аксони, на відміну від клітин Шванна.
Мієлінові оболонки, що утворюються навколо аксонів нейронів, мають наступне призначення: електрично ізолюють нервове волокно та збільшити швидкість передачі електрохімічних імпульсівЗавдяки такій структурі потенціали дії можуть швидко поширюватися на великі відстані, не втрачаючи інтенсивності.
У деяких аксонах мієлінові оболонки не утворюють суцільної оболонки, а перериваються через рівні проміжки часу, утворюючи так звані аксональні тракти. вузли Ранв'єЦі невеликі проміжки без мієліну дозволяють відбуватися сальтаторній провідності: імпульс відновлюється в кожному вузлі, що ще більше прискорює поширення сигналу.
Мієлінізація починається ще під час внутрішньоутробного життя: вона починається приблизно 16 тиждень вагітності у спинному мозку та прогресує після народження, доки багато основних нервових волокон не будуть мієлінізовані до того часу, як дитина почне ходити. Мієлін продовжує формуватися та вдосконалюватися протягом дитинства, підліткового віку та навіть дорослого віку, що пов'язано з розвитком складних когнітивних навичок та пластичність мозку.
Навіть у дорослому віці олігодендроцити продовжують вироблятися з клітини-попередники спеціалізовані (клітини-попередники олігодендроцитів або ОПК). Ці клітини-попередники можуть диференціюватися в зрілі олігодендроцити, здатні утворювати новий мієлін або відновлювати демієлінізовані ділянки після травми чи захворювання.
З точки зору розвитку, олігодендроцити виникають у певних ділянках поблизу шлуночків головного мозку та нервової трубки, звідки вони мігрують до своїх кінцевих пунктів призначення у білій та сірій речовині. Під час цієї подорожі вони проходять кілька стадій: клітини-попередники, незрілі олігодендроцити та повністю диференційовані мієліноутворюючі олігодендроцити.
Види олігодендроцитів
Олігодендроцити можна класифікувати в основному за їх функціями, хоча структурно і молекулярно вони дуже схожі. Існує два основних типи: міжпучковий y супутникКрім того, визнаються наступні: олігодендроцити-попередники як ключова клітинна популяція для відновлення та пластичності ЦНС.
- L міжфасцікулярні олігодендроцити Вони відповідають за формування мієлінових оболонок і вони утворюють частину білої речовини мозку. Вони є «класичним» типом олігодендроцитів, який вивчають під час обговорення мієлінізації.
- L сателітні олігодендроцити Вони є частиною сірої речовини, вони не є продуценти мієлінуВони не прикріплюються до нейронів, утворюючи оболонки, і не служать електричними ізоляторами. Їхні функції до кінця не зрозумілі, хоча вважається, що вони беруть участь у підтримка позаклітинного хімічного балансу та в регуляції синапсового середовища.
- L клітини-попередники олігодендроцитів (ОП) Їх вважають «стовбуровими клітинами» зрілих олігодендроцитів. Вони мають здатність ділитися та диференціюватися для утворення нових мієлінізуючих клітин, особливо після травм або демієлінізуючих процесів. Їхня роль є важливою в регенерація та відновлення мієліну у центральній нервовій системі.
Функції олігодендроцитів
Оскільки точні функції сателітних олігодендроцитів невідомі, ми опишемо лише функції міжфасцікулярні олігодендроцити та загальних функцій, що виконуються набором олігодендроцитів та їх попередників у ЦНС.
Прискорення нейронної передачі
Швидкість потенціалів дії збільшується, коли аксони мієлінізовані. В аксонах з мієліновими оболонками, розділеними вузлами Ранв'є, електричний імпульс не поширюється безперервно, а «стрибає» від вузла до вузла. Це дозволяє сигналу поширюватися набагато швидше ніж у немієлінізованих волокнах.
El правильна робота системи Гормональна та м'язова функція посилюється завдяки адекватній швидкості нервової провідності. Рухова координація, рефлекси, сенсорне сприйняття та значна частина когнітивної діяльності залежать від точності та швидкості цієї провідності.
La Inteligencia Олігодендроцити також пов'язують із цілісністю та кількістю мієліну в певних ділянках мозку. Дослідження виявили позитивну кореляцію між щільністю мієліну в білій речовині та виконанням когнітивних завдань, що свідчить про те, що олігодендроцити опосередковано сприяють таким здібностям, як навчання та міркування.
Ізоляція клітинної мембрани
Ізоляція нейронних аксонів від зовнішнього середовища клітин запобігає іонна фільтрація через клітинну мембрану. Мієлін діє як ізолююче покриття, подібне до пластику, що покриває електричні дроти, запобігаючи коротким замиканням та втраті сигналу.
Завдяки цій ізоляції олігодендроцити забезпечують обмін іонів (особливо натрій і калійПотенціали дії зосереджені в дуже специфічних ділянках, вузлах Ранв'є, де вони регенеруються. Це робить передачу більш ефективною. енергоефективний та менш дорогий для нейрона.
Структурування нервової системи
Оскільки нейрони не здатні виконувати свою функцію самостійноГліальні клітини, і особливо міжфасцикулярні олігодендроцити, відповідають за підтримку мережева структура нейронівВони забезпечують фізичну підтримку, яка підтримує організованість волоконних шляхів білої речовини та сприяє формуванню тривимірної архітектури мозку.
Крім того, розподіл мієліну частково визначає області біла речовина y сіра речовина нервової системи. Біла речовина багата на мієлінізовані аксони, тоді як сіра речовина містить переважно нейрональні соми (тіла клітин) та синапси. Без олігодендроцитів ця анатомічна організація була б радикально змінена.
Підтримка розвитку та виживання нейронів
Олігодендроцити є продуцентами білки та нейротрофічні фактори які, взаємодіючи з нейронами, підтримують їх активність, запобігаючи таким чином запрограмована смерть клітини (апоптоз).
Ці фактори включають молекули, що сприяють нейрональна диференціаціяВони керують ростом аксонів і дендритів і сприяють дозрівання нейронних ланцюгів під час розвитку. Вони також реагують на електричну активність нейронів, модифікуючи мієлін відповідно до використання, що безпосередньо пов'язує олігодендроцити з синаптична пластичність та навчання.
Гомеостаз позаклітинної рідини
Навіть хоча супутникові олігодендроцити не мають чіткої функції повністю визначені, вважаються важливими для підтримки гомеостатична рівновага зовнішнього середовища сусідніх нейронів. Вони допомагають регулювати концентрацію іонів, води та метаболітів у сірій речовині, сприяючи стабільному середовищу для синаптичної передачі.
Олігодендроцити-попередники, зі свого боку, дозволяють мозку мати резерв клітин, здатних замінити пошкоджені олігодендроцити та для ремієлінізації аксонів після пошкодження, що має вирішальне значення для підтримки довгострокової функціональності центральної нервової системи.
Зв'язок між нейронами та мієлінізуючими гліальними клітинами
Довгий час вважалося, що нейрони є єдиними клітинами, які відіграють активну роль в обробці інформації. Однак з'являється все більше доказів того, що... гліальні клітини, зокрема олігодендроцити та клітини ШваннаВони беруть участь у складній двонаправленій комунікаційній мережі за допомогою аксонів, які вони мієлінізують.
Вивільнення нейронної активності хімічні месенджери не лише в класичних синапсах, але й в екстрасинаптичних ділянках аксонів. Ці месенджери, разом з локальними змінами концентрації іонів, діють як сигнали для гліальних клітин, регулюючи такі процеси, як проліферація, диференціація та мієлінізація.
Наприклад, у ЦНС активність аксонів може модулювати фосфорилювання основного білка мієліну (MBP) В олігодендроцитах це відбувається через сигнальні шляхи, опосередковані оксидом азоту, та протеїнкіназні шляхи. Таким чином, багаторазове використання певних ланцюгів може призвести до структурних змін мієліну, посилюючи найактивніші зв'язки.
У SNP виживання та дозрівання попередники клітин Шванна Вони залежать від сигналів, що надходять від аксонів, таких як нейрорегулін-1 або певні ендотеліниЦі молекули регулюють, коли і як клітини Шванна проліферують, диференціюються та починають мієлінізуватися, забезпечуючи наявність достатньої кількості мієлінізуючих клітин лише там, де аксони їх потребують.
Цей постійний діалог між аксонами та глією є важливим для нормальний розвиток нервової системи, відновлення після травм та підтримка ефективної нервової передачі протягом усього життя.
Хвороби, пов’язані з мієліном
Оскільки мієлін необхідний для швидкість і точність передачі нервових імпульсівБудь-яка зміна в їхній структурі, в олігодендроцитах або в клітинах Шванна може призвести до захворювань, які називаються демієлінізуючийЦі патології вражають як ЦНС, так і ПНС і можуть мати аутоімунні, генетичні, метаболічні, запальні, інфекційні або токсичні причини.
Синдром Міллера Фішера
Це варіант Синдром Гійєна-Барре, аутоімунне захворювання, що характеризується виробленням антитіла проти мієліну з нейронів периферичної нервової системи.
Коли периферичний мієлін пошкоджений, належна мієлінова оболонка втрачається. проведення сигналів між організмом і ЦНСщо призводить до потенційно серйозного паралічу м’язів та зміни чутливості.
Симптоми, пов'язані з Це захворювання включає офтальмоплегію. (параліч очних м'язів), атаксія (втрата координації рухів) та арефлексія (відсутність рефлексів). За умови своєчасного лікування, зазвичай має хороші перспективи для довгострокового покращення завдяки ремієлінізуючій здатності периферичної нервової системи.
Хвороба Шарко-Марі-Тута (ХШМТ)
Є а спадкове захворювання який впливає на периферичні нерви і відомий як периферична нейропатіяЦе пов'язано з мутаціями в генах, що кодують ключові периферичні мієлінові білки, такі як білок нуль (P0), периферичний мієліновий білок 22 (PMP22) або певні коннексини, що беруть участь у комунікації всередині клітин Шванна.
Це спричиняє прогресуюче пошкодження периферичних нервів із такими симптомами, як дистальна м'язова слабкістьДеформації стоп і рук, сенсорні порушення та втрата рефлексів є поширеними симптомами. Хоча деякі периферичні нейропатії можуть бути пов'язані з діабетом та іншими метаболічними причинами, кардіомієлітна нейропатія (КМТ) є однією з найпоширеніших форм. генетичні пошкодження периферичного мієліну.
Розсіяний склероз
Це захворювання центральної нервової системи, яке блокує або уповільнює зв'язок між мозком і тіломЦе відбувається, коли мієлінова оболонка, яка захищає нервові клітини травмуються, впливає на мозок і кістковий мозок спинномозкові.
При розсіяному склерозі імунна система помилково атакує мієлін, а іноді й олігодендроцити, викликаючи запалення та утворення демієлінізуючі бляшки у різних ділянках ЦНС. З часом аксони також можуть пошкоджуватися, що призводить до більш стійкої неврологічної інвалідності.
Найчастіші симптоми зумовлені втрата рівновагимимовільні рухи м’язів, проблеми з рухами, труднощі з координацією, тремор, слабкість, запор або розлади кишечника, а також втома та, в деяких випадках, порушення зору та когнітивних функцій.
Відомо, що існують спонтанні спроби ремієлінізація олігодендроцитами-попередниками, але у багатьох людей з розсіяним склерозом ці процеси недостатні або з часом виснажуються, що робить гліальні клітини ключовою мішенню для розвитку майбутніх нейропротекторні та регенеративні методи лікування.
Аміотрофічний бічний склероз (БАС)
Він поступово атакує рухові нейрониякі контролюють довільні м'язи. Характеризується поступовою дегенерацією цих нейронів, аж до досягнення смерть нейронів та організму.
Хоча БАС переважно пов'язують з нейрональним руйнуванням, останні дослідження показують, що гліальні клітини та мієлін Вони також можуть відігравати певну роль у прогресуванні захворювання, змінюючи метаболічне та допоміжне середовище рухових нейронів.
Хвороба Бало або концентричний склероз Бало
Зазвичай це вражає дітей і рідко дорослих. Воно складається з втрата мієліну в мозку який приймає характерний візерунок у вигляді концентричних кілець на зображеннях мозку.
Це рідкісне явище, і його точні причини повністю невідомі. Воно викликає прогресуючий паралічмимовільні рухи м’язів, епілептичні напади та інші серйозні неврологічні проблеми, оскільки це пов’язано з локалізованим, але інтенсивним руйнуванням мієліну.
Лейкодистрофії
Вони полягають у змінах зір та рухова системасеред інших симптомів. Вони походять від руйнування мієліну через ферментативні дефекти утворення або підтримки мієліну, або через процеси судинного, інфекційного, аутоімунного, запального чи токсичного походження.
При лейкодистрофіях генетичного походження спостерігаються зміни ферментів, необхідних для синтезу або розщеплення мієліноспецифічні ліпіди Вони спричиняють накопичення або дефіцит необхідних компонентів, що має руйнівні наслідки для цілісності білої речовини мозку.
Розуміння функції олігодендроцитів, клітин Шванна та мієліну дозволяє нам оцінити, наскільки ці структури, часто невидимі для широкого загалу, є фундаментальними для нашого... розум, наші рухи та наші почуття функціонують нормально, і чому дослідження гліальних клітин стало одним із наріжних каменів у лікуванні багатьох неврологічних захворювань.