Keď hovoríme o ľudskom mozgu, všeobecne si myslíme, že je tvorený neurónmi, ktoré určujú náš myslenie a inteligencia. To je pravda iba v malom percente.
Ľudský mozog je tvorený viac ako 80.000 miliárd neurónovToto číslo však predstavuje iba asi 15 % z celkového počtu buniek v orgánoch, ktoré ho tvoria.
Bunky nervového systému a ich funkcia v ľudskom tele
Zvyšných 85 % tvoria iné mikroskopické bunky, tzv. gliové bunkyzodpovedný za tvorbu látky nazývanej glia, ktorá sa rozprestiera do každého kúta nervového systému.
Gliové bunky, známe aj ako neuroglia alebo jednoducho glia, sa priamo nezúčastňujú synaptických spojení ako neuróny, ale ich správne fungovanie im to umožňuje. Signály medzi neurónmi sa prenášajú efektívne a stabilné. Inými slovami, fungujú ako „lepidlo nervov“, na ktorom sú podopreté neurónové siete.
Gliové bunky sú zodpovedné za pomoc neurónom v ich procese prenos elektrochemických impulzov cez nervový systém. Tieto bunky sú zodpovedné za poskytovanie živiny, ponechajte si štruktúraurýchliť samotné vedenie nervových signálov, opraviť poškodenie a poskytnúť energia pre neurónyako aj reguláciu chemického prostredia, ktoré ich obklopuje (ióny, glukóza, aminokyseliny atď.).
Medzi hlavné látky, ktoré gliové bunky pomáhajú transportovať alebo regulovať, patria glukóza (základný zdroj energie pre mozog), rôzne aminokyseliny podieľa sa na syntéze neurotransmiterov a rôznych ióny (ako je sodík, draslík alebo vápnik) nevyhnutné pre neuronálnu excitabilitu.
Medzi týmito mnohými gliovými bunkami nachádzajúcimi sa v mozgu tzv oligodendrocyty vďaka svojej schopnosti tvoriť ochranné myelínové pošvy axónov centrálneho nervového systému.
- Myelín je izolačný lipoproteín To umožňuje zosilnenie akčného potenciálu v čase a vzdialenosti. Chráni axón pred elektrickým impulzom, čím sa jeho reakcia zrýchľuje. trasa a zabraňuje jeho šíreniu cez neuronálnu membránu. Vďaka myelínu, tzv. saltatérne vedenieImpulz „preskakuje“ z jedného Ranvierovho uzla na druhý, čo výrazne zvyšuje rýchlosť prenosu.
- Oligodendrocyty, Schwannove bunky, astrocyty a mikroglie Toto sú štyri najdôležitejšie typy gliových buniek. Spoločne podporujú, vyživujú, chránia a regulujú neuróny.
Schwannove bunky
Sú to jediné gliové bunky, ktoré sa nachádzajú v nervoch, ktoré prebiehajú po celom tele, teda v periférny nervový systém (PNS)Sú to mikroskopické tobolky pripomínajúce „perly“ zložené z myelín ktoré obklopujú periférne axóny.
Každá Schwannova bunka obaluje svoju cytoplazmu okolo jedného axónu, čím vytvára segment myelínovej pošvy. Na rozdiel od oligodendrocytov, ktoré dokážu myelinizovať súčasne, Schwannove bunky neobopínajú svoju cytoplazmu okolo jedného axónu. desiatky axónov v centrálnom nervovom systémeSchwannove bunky sú zodpovedné za jeden axón, čo predstavuje kľúčový štrukturálny a funkčný rozdiel medzi CNS a PNS.
Sú schopní oddeliť "Nervový rastový faktor" (NCF), molekula, ktorá slúži na stimuláciu rast neurónov počas vývoja a tiež sa zúčastňuje na procesoch opravy po poranení periférneho nervu.
Schwannove bunky sa aktívne podieľajú na regenerácia periférnych nervovKeď je nerv poranený, tieto bunky pomáhajú odstraňovať zvyšky myelínu a poškodené axóny (v spolupráci s makrofágmi) a vytvárajú „tunely“ tkaniva nazývané Büngnerove pásy, ktoré vedú rast nových axónov k ich cieľu.
Schwannove bunky sú teda zodpovedné za tvorba myelínu v periférnom nervovom systéme, na podporu štruktúry nervov a na uľahčenie udržania a obnovy periférnych funkcií.
Astrocyty
Sú to bunky nachádzajúce sa v blízkosti neurónov, majú hviezdicovitý tvar a sú väčšie v porovnaní s neurónmi; nachádzajú sa v centrálny nervový systém (CNS) a cez zrakový nerv.
Astrocyty sú typom „vojaka“, ktorý je súčasťou Hematoencefalická bariéra (HEB)Endotel je ochranná membrána centrálneho nervového systému (CNS), ktorej funkciou je zabrániť priamemu prúdeniu krvi do nej. To zabraňuje nekontrolovanému vstupu toxínov, patogénov a potenciálne škodlivých molekúl.
Astrocyty sú zodpovedné za filtrovať, čo môže alebo nemôže prejsť do CNSUmožňujú vstup do kyslík a glukózaSú primárnou „potravou“ pre neuróny a pomáhajú odstraňovať metabolický odpad. Okrem toho regulujú koncentráciu iónov v extracelulárnom priestore, modulujú synaptickú aktivitu a prispievajú k recyklácii neurotransmiterov, ako je glutamát.
Spolu s oligodendrocytmi tvoria astrocyty súčasť tzv. makroglia, skupina väčších gliových buniek, ktorá vykonáva základné štrukturálne a metabolické funkcie pre neuronálnu sieť.
mikroglie
Je to skupina buniek, ktoré tvoria základ imunitný systém mozguKeďže hematoencefalická bariéra neumožňuje voľný prechod buniek z periférneho imunitného systému, mozog má svoj vlastný obranný systém a tieto bunky sú jeho ochrannými vojakmi.
Základnou funkciou týchto buniek je chrániť a opravovať mozog poranení spôsobených invazívnymi mikroorganizmami, bunkovými úlomkami a rôznymi chorobami.
Mikroglie neustále skenujú CNS a hľadajú poškodené plaky, zmenené neuróny a infekčné agensyJe veľmi citlivý na prostredie a schopný odhaliť aj tie najmenšie zmeny v biologickom zložení mozgového tkaniva.
Tieto bunky lokalizujú a neutralizujú akýkoľvek plak, fragmenty deoxyribonukleová kyselina (DNA)neuronálne spletence, odumreté bunky, poškodené bunky a cudzie materiály. Z tohto dôvodu ich možno považovať za „ženy v domácnosti“ mozgu, zodpovedný za čistenie bunkových nečistôt a odstraňovanie potenciálne toxických prvkov.
Oligodendrocyty podrobne
Oligodendrocyty sú typom gliových buniek, ktoré sa nachádzajú výlučne v centrálnom nervovom systémeTeda v mozgu a mieche. Ich hlavnou charakteristikou je, že sú zodpovedné za tvorbu myelínové pošvy ktoré obklopujú axóny neurónov v CNS.
Majú veľa výbežkov, ktoré sa ovíjajú okolo axónov niekoľkých neurónov, takže jeden oligodendrocyt môže myelinizovať viacero axónov naraz, na rozdiel od Schwannových buniek.
Myelínové pošvy vytvorené okolo axónov neurónov majú účel elektricky izolovať nervové vlákno a zvýšiť rýchlosť prenosu elektrochemických impulzovVďaka tejto štruktúre sa akčné potenciály môžu rýchlo šíriť na veľké vzdialenosti bez straty intenzity.
V niektorých axónoch myelínové pošvy netvoria súvislý obal, ale sú v pravidelných intervaloch prerušované, čím vznikajú takzvané axonálne trakty. uzly RanvieraTieto malé medzery bez myelínu umožňujú saltátorové vedenie: impulz sa regeneruje v každom uzle, čo ďalej urýchľuje šírenie signálu.
Myelinizácia začína počas vnútromaternicového života: začína okolo 16. týždeň tehotenstva v mieche a postupuje po narodení, až kým nie sú mnohé z hlavných nervových vlákien myelinizované v čase, keď dieťa začne chodiť. Myelín sa naďalej tvorí a zdokonaľuje počas detstva, dospievania a dokonca aj dospelosti, čo súvisí s rozvojom komplexných kognitívnych schopností a plasticita mozgu.
Aj v dospelosti sa oligodendrocyty naďalej produkujú z progenitorové bunky špecializované (oligodendrocytové progenitorové bunky alebo OPC). Tieto progenitorové bunky sa môžu diferencovať na zrelé oligodendrocyty schopné tvoriť nový myelín alebo opravovať demyelinizované oblasti po poranení alebo ochorení.
Z vývojového hľadiska vznikajú oligodendrocyty v špecifických oblastiach v blízkosti mozgových komôr a neurálnej trubice, odkiaľ migrujú do svojich konečných cieľov v bielej a sivej hmote. Počas tejto cesty prechádzajú niekoľkými štádiami: progenitorové bunky, nezrelé oligodendrocyty a plne diferencované myelín tvoriace oligodendrocyty.
Druhy oligodendrocytov
Oligodendrocyty možno klasifikovať hlavne podľa ich funkcií, aj keď štrukturálne a molekulárne sú si veľmi podobné. Existujú dva hlavné typy: medzifascikulárny y satelitOkrem toho sa uznávajú: progenitorové oligodendrocyty ako kľúčová bunková populácia pre opravu a plasticitu CNS.
- undefined interfascikulárne oligodendrocyty Sú to oni, ktorí majú na starosti tvorba myelínových pošv a tvoria súčasť bielej hmoty mozgu. Sú „klasickým“ typom oligodendrocytov, ktoré sa študujú pri diskusii o myelinácii.
- undefined satelitné oligodendrocyty Tvoria súčasť sivej hmoty, nie sú producenti myelínuNepriľnú k neurónom a netvoria obaly, ani neslúžia ako elektrické izolátory. Ich funkcie nie sú úplne objasnené, hoci sa predpokladá, že sa podieľajú na... udržiavanie extracelulárnej chemickej rovnováhy a v regulácii synapsiálneho prostredia.
- undefined progenitorové bunky oligodendrocytov (OP) Považujú sa za „kmeňové bunky“ zrelých oligodendrocytov. Majú schopnosť deliť sa a diferencovať, aby vytvárali nové myelinizačné bunky, najmä po poraneniach alebo demyelinizačných procesoch. Ich úloha je nevyhnutná v regenerácia a oprava myelínu v centrálnom nervovom systéme.
Funkcie oligodendrocytov
Keďže presné funkcie satelitných oligodendrocytov nie sú známe, opíšeme iba funkcie interfascikulárne oligodendrocyty a všeobecných funkcií, ktoré vykonáva súbor oligodendrocytov a ich progenitorov v CNS.
Neurálne zrýchlenie prevodovky
Rýchlosť akčných potenciálov sa zvyšuje, keď sú axóny myelinizované. V axónoch s myelínovými pošvami oddelenými Ranvierovými uzlami sa elektrický impulz neprenáša nepretržite, ale skôr „skáče“ z uzla do uzla. To umožňuje signálu šíriť sa omnoho rýchlejšie než v nemyelinizovaných vláknach.
El správna činnosť systému Hormonálna a svalová funkcia je posilnená primeranou rýchlosťou nervového vedenia. Motorická koordinácia, reflexy, zmyslové vnímanie a veľká časť kognitívnej činnosti závisia od presnosti a rýchlosti tohto vedenia.
La Inteligencia Oligodendrocyty sa tiež spájajú s integritou a množstvom myelínu v určitých oblastiach mozgu. Štúdie zistili pozitívne korelácie medzi hustotou myelínu v bielej hmote a výkonom v kognitívnych úlohách, čo naznačuje, že oligodendrocyty nepriamo prispievajú k schopnostiam, ako je učenie a uvažovanie.
Izolácia bunkových membrán
Izolácia neuronálnych axónov od vonkajšieho prostredia buniek zabraňuje iónová filtrácia cez bunkovú membránu. Myelín funguje ako izolačný povlak podobný plastu, ktorý pokrýva elektrické vodiče, čím zabraňuje skratom a strate signálu.
Vďaka tejto izolácii oligodendrocyty zabezpečujú výmenu iónov (najmä sodík a draslíkAkčné potenciály sú sústredené vo veľmi špecifických oblastiach, Ranvierových uzloch, kde sa regenerujú. Vďaka tomu je prenos efektívnejší. energeticky úsporné a lacnejšie pre neurón.
Štruktúrovanie nervového systému
Pretože neuróny nie sú schopné vykonávajú svoju funkciu samostatneGliové bunky, a najmä interfascikulárne oligodendrocyty, sú zodpovedné za podporu sieťová štruktúra neurónovPoskytujú fyzickú oporu, ktorá udržiava vláknité trakty bielej hmoty organizované a prispievajú k trojrozmernej architektúre mozgu.
Okrem toho, distribúcia myelínu čiastočne definuje oblasti biela hmota y materia gris nervového systému. Biela hmota je bohatá na myelinizované axóny, zatiaľ čo sivá hmota obsahuje prevažne neuronálne somy (bunkové telá) a synapsie. Bez oligodendrocytov by sa táto anatomická organizácia radikálne zmenila.
Podpora vývoja a prežitia neurónov
Oligodendrocyty sú producentmi proteíny a neurotrofické faktory ktoré pri interakcii s neurónmi udržiavajú ich aktívne, čím zabraňujú programovaná bunková smrť (apoptóza).
Tieto faktory zahŕňajú molekuly, ktoré podporujú neuronálna diferenciáciaRiadia rast axónov a dendritov a podporujú... dozrievanie nervových obvodov počas vývoja. Reagujú tiež na elektrickú aktivitu neurónov modifikáciou myelínu podľa použitia, čo priamo spája oligodendrocyty s synaptickú plasticitu a učenie.
Homeostáza extracelulárnej tekutiny
Aj keď satelitné oligodendrocyty nemajú jasnú funkciu plne definované, sa považujú za dôležité pre udržanie homeostatická rovnováha vonkajšieho prostredia blízkych neurónov. Pomáhajú regulovať koncentráciu iónov, vody a metabolitov v sivej hmote, čím prispievajú k stabilnému prostrediu pre synaptický prenos.
Progenitorové oligodendrocyty zasa umožňujú mozgu mať rezerva buniek schopných nahradiť poškodené oligodendrocyty a na remyelináciu axónov po poranení, čo je kľúčové pre udržanie dlhodobej funkčnosti centrálneho nervového systému.
Komunikácia medzi neurónmi a myelinizujúcimi gliovými bunkami
Dlho sa predpokladalo, že neuróny sú jediné bunky s aktívnou úlohou pri spracovaní informácií. Existuje však stále viac dôkazov, že... gliové bunky, a najmä oligodendrocyty a Schwannove bunkyZúčastňujú sa na komplexnej obojsmernej komunikačnej sieti s axónmi, ktoré myelinizujú.
Uvoľnenie neuronálnej aktivity chemických poslov nielen v klasických synapsiách, ale aj v extrasynaptických oblastiach axónov. Títo poslovia spolu s lokálnymi zmenami v koncentrácii iónov pôsobia ako signály pre gliové bunky a regulujú procesy, ako napríklad proliferácia, diferenciácia a myelinizácia.
Napríklad v CNS môže aktivita axónov modulovať fosforylácia myelínového bázického proteínu (MBP) V oligodendrocytoch sa to deje prostredníctvom signálnych dráh sprostredkovaných oxidom dusnatým a proteínkinázových dráh. Týmto spôsobom môže opakované používanie určitých okruhov viesť k štrukturálnym zmenám v myelíne, čím sa posilnia najaktívnejšie spojenia.
V SNP, prežitie a dozrievanie prekurzory Schwannových buniek Sú závislé od signálov odvodených z axónov, ako napríklad neuroregulín-1 alebo určité endotelínyTieto molekuly regulujú, kedy a ako Schwannove bunky proliferujú, diferencujú sa a začínajú myelinizovať, čím zabezpečujú, že dostatočný počet myelinizujúcich buniek je len tam, kde ich axóny potrebujú.
Tento neustály dialóg medzi axónmi a gliami je nevyhnutný pre normálny vývoj nervového systému, oprava po poranení a udržanie účinného prenosu nervových signálov počas celého života.
Choroby spojené s myelínom
Keďže myelín je nevyhnutný pre rýchlosť a presnosť prenosu nervových signálovAkákoľvek zmena v ich štruktúre, v oligodendrocytoch alebo v Schwannových bunkách môže viesť k ochoreniam nazývaným demyelinizačnýTieto patológie postihujú CNS aj PNS a môžu mať autoimunitné, genetické, metabolické, zápalové, infekčné alebo toxické príčiny.
Millerovho syndrómu
Je to variant Guillain-Barréov syndróm, autoimunitné ochorenie charakterizované tvorbou protilátky proti myelínu neurónov periférneho nervového systému.
Keď je periférny myelín poškodený, stráca sa správny myelínový obal. vedenie signálov medzi organizmom a CNSčo vedie k potenciálne vážnej svalovej paralýze a zmenenej citlivosti.
Príznaky spojené s Toto ochorenie zahŕňa oftalmoplegiu (ochrnutie očných svalov), ataxia (strata koordinácie pohybov) a areflexia (absencia reflexov). Pri včasnej liečbe má vo všeobecnosti dobré vyhliadky na dlhodobé zlepšenie vďaka remyelinačnej schopnosti periférneho nervového systému.
Charcot-Marie-Toothova choroba (CMT)
Je dedičné ochorenie ktorý postihuje periférne nervy a je známy ako periférna neuropatiaJe spojená s mutáciami v génoch, ktoré kódujú kľúčové periférne myelínové proteíny, ako je proteín nula (P0), periférny myelínový proteín 22 (PMP22) alebo určité konexíny zapojené do komunikácie v rámci Schwannových buniek.
Spôsobuje progresívne poškodenie periférnych nervov s príznakmi, ako sú distálna svalová slabosťBežnými príznakmi sú deformácie nôh a rúk, poruchy zmyslového vnímania a strata reflexov. Hoci niektoré periférne neuropatie môžu súvisieť s cukrovkou a inými metabolickými príčinami, karcinóm meningitídy (CMT) patrí medzi najrozšírenejšie formy. genetické poškodenia periférneho myelínu.
Roztrúsená skleróza
Je to ochorenie centrálneho nervového systému, ktoré blokuje alebo spomaľuje komunikáciu medzi mozgom a telomK tomu dochádza, keď sa myelínová pošva, ktorá chráni nervové bunky sú poranené, ovplyvňujú mozog a kostná dreň spinálny.
Pri skleróze multiplex imunitný systém omylom napáda myelín a niekedy aj oligodendrocyty, čo spôsobuje zápal a tvorbu demyelinizačné plaky v rôznych oblastiach CNS. Postupom času sa môžu poškodiť aj axóny, čo vedie k trvalejšiemu neurologickému postihnutiu.
Najčastejšie príznaky sú spôsobené strata rovnováhymimovoľné pohyby svalov, problémy s pohybom, ťažkosti s koordináciou, tremor, slabosť, zápcha alebo poruchy čriev, ako aj únava a v niektorých prípadoch zrakové a kognitívne poruchy.
Je známe, že existujú spontánne pokusy remyelinizácia progenitorovými oligodendrocytmi, ale u mnohých ľudí s roztrúsenou sklerózou sú tieto procesy nedostatočné alebo sa časom vyčerpajú, čo robí gliové bunky kľúčovým cieľom pre vývoj budúcich neuroprotektívne a regeneračné liečby.
Amyotrofická laterálna skleróza (ALS)
Postupne útočí na motorické neurónyktoré ovládajú vôľovoľné svaly. Je charakterizovaná postupnou degeneráciou týchto neurónov až do dosiahnutia smrť neurónov a organizmov.
Hoci sa ALS primárne spája s neuronálnym zhoršovaním, nedávny výskum naznačuje, že gliové bunky a myelín Môžu tiež zohrávať úlohu v progresii ochorenia zmenou metabolického a podporného prostredia motorických neurónov.
Balóova choroba alebo Balóova koncentrická skleróza
Vo všeobecnosti postihuje deti a zriedkavo dospelých. Pozostáva z strata myelínu v mozgu ktorý na snímkach mozgu prijíma charakteristický vzor vo forme sústredných kruhov.
Je zriedkavé a jeho presné príčiny sú úplne neznáme. Spôsobuje progresívna paralýzamimovoľné pohyby svalov, epileptické záchvaty a iné závažné neurologické problémy, pretože súvisia s lokalizovanou, ale intenzívnou deštrukciou myelínu.
Leukodystrofie
Pozostávajú zo zmien zrakový a motorický systémokrem iných príznakov. Pochádzajú z deštrukcia myelínu v dôsledku enzymatických defektov pri tvorbe alebo udržiavaní myelínu alebo v dôsledku procesov cievneho, infekčného, autoimunitného, zápalového alebo toxického pôvodu.
Pri leukodystrofiách genetického pôvodu sú zmeny v enzýmoch potrebných na syntézu alebo degradáciu myelín-špecifické lipidy Spôsobujú hromadenie alebo nedostatok esenciálnych zložiek, čo má ničivé následky pre integritu bielej hmoty mozgu.
Pochopenie funkcie oligodendrocytov, Schwannových buniek a myelínu nám umožňuje pochopiť, do akej miery sú tieto štruktúry, často pre verejnosť neviditeľné, základom nášho... myseľ, naše pohyby a naše zmysly fungujú normálne a prečo sa výskum gliových buniek stal jedným zo základných kameňov riešenia mnohých neurologických ochorení.