Глиальные клетки, также называемые глиальными клетками или нейроглией, представляют собой клетки, которые не являются нейрональными и расположены в центральной нервной системе и периферической нервной системе,которые обеспечивают физическую и метаболическую поддержку нейронов, включаяизоляцию нейронов и коммуникацию, а также транспорт питательных веществ и отходов.
Глиальные клетки — это общий термин для обозначения многих типов глиальных клеток, например микроглии, астроцитов и шванновских клеток, каждая из которых выполняет свои собственные функции в организме. Каждый тип глиальных клеток выполняет определенную работу, которая поддерживает функционирование мозга.
Primarily, glial cells provide support and protection to the neurons ( nerve cells ), maintain homeostasis, cleaning up debris, and forming myelin. They essentially work to care for the neurons and the environment they are in.
Считается, что немецкий биолог Рудольф Вирхов был первым, кто обнаружил глиальные клетки в 1856 году. При поиске соединительной ткани в мозге Вирхов определил вещество, связанное с нейронами.
Этот материал получил название nervenkitt по-немецки и neuroglial по-гречески, что в переводе означает «нервный клей». Было понятно, что глиальные клетки функционируют только как клей для нейронов, выполняя пассивную роль по сравнению с активной ролью нейронов в мозге.
Некоторые более поздние исследователи предположили, что глиальные клетки питают нейроны, в то время как другие полагали, что они могут быть изоляторами электрической активности нейронов.
Теперь у нас есть более глубокое понимание роли глии в мозге, того, что они выполняют активные и важные функции для общего поддержания работы мозга и периферических областей.
Глиальные клетки отличаются от нейронов с точки зрения структуры. Нейроны будут иметь аксон и дендриты, которые используются для передачи электрических сигналов между другими нервными клетками. Глиальные клетки, однако, не имеют аксонов или дендритов.
Это означает, что глиальные клетки не участвуют непосредственно в синаптических взаимодействиях и электрической передаче сигналов, хотя они поддерживают нейроны, помогая им поддерживать эти функции.
Кроме того, хотя глиальные клетки имеют сложные ответвления от своих клеточных тел, поскольку у них нет аксонов или дендритов, это делает их обычно меньше нейронов. Астроциты, которые являются самым крупным типом глиальных клеток, имеют диаметр 40-50 микрон.
Несмотря на меньший размер, глиальных клеток больше, чем нейронов. В зависимости от млекопитающего, глиальные клетки могут составлять от 33% до 66% от общей массы мозга, превосходя нейроны числом примерно в соотношении десять к одному.
Содержание
- Типы глии в центральной нервной системе (ЦНС)
- Типы глиальных клеток в периферической нервной системе (ПНС)
- Глиальная дисфункция
Типы глии в центральной нервной системе (ЦНС)
Астроциты
Астроциты являются наиболее многочисленными типами глиальных клеток и составляют около половины всех клеток головного мозга.
Астроциты представляют собой звездообразные клетки, расположенные в головном и спинном мозге, который составляет ЦНС, их основной функцией является поддержание среды для передачи сигналов нейронам.
Они делают это, контролируя уровни нейротрансмиттеров, окружающих синапсы. Эти клетки обладают способностью определять уровни нейротрансмиттеров в синапсах и затем могут реагировать, высвобождая молекулы, которые непосредственно влияют на активность нейронов.
Из-за этого астроциты важны для модификации синапсов и, более того, того, как взаимодействуют нейроны.
Этот тип глиальных клеток также отвечает за очистку того, что остается после синаптической передачи.
Как только сообщение получено и передано следующему нейрону, астроциты перерабатывают любой из оставшихся нейротрансмиттеров.
Аналогично, как только нейрон умирает, астроциты очищают его, а также любые избыточные ионы калия, которые могут быть в окружающей среде. Астроциты также важны для формирования гематоэнцефалического барьера. Этот барьер важен, поскольку он пропускает только те вещества, которые должны находиться в мозге, поэтому не допускает ничего вредного.
С помощью астроцитов эта фильтрация веществ необходима для поддержания здоровья мозга. Кроме того, астроциты накапливают глюкозу из крови и используют ее для питания нейронов, таким образом, астроциты важны для регулирования обмена веществ, а также гомеостаза.
Олигодендроциты
Другим важным типом глиальных клеток, которые ограничены ЦНС, являются олигодендроциты. Эти клетки имеют вид шариков с шипами по всему периметру. На кончиках их шипов расположены белые блестящие мембраны.
Назначение этой структуры, особенно белых мембран, — обвивать аксоны нейронов. Когда эти олигодендроциты обволакивают аксоны, они образуют защитный слой на аксоне, который называется миелиновой оболочкой.
Миелиновая оболочка — это вещество, богатое жиром и слоистое, которое обеспечивает надежную изоляцию нейронов. Миелиновая оболочка функционирует так же, как провода, окружающие кабели, имеют изоляцию.
Миелин важен для того, чтобы электрические сигналы быстрее проходили по аксону, тем самым влияя на скорость проведения потенциала действия.
Без миелина электрические импульсы, идущие вниз по аксону, были бы намного медленнее, что приводило бы к задержке и нарушению сигналов. Как таковые, олигодендроциты необходимы для обеспечения поддержки нейронов для более быстрой передачи сигналов.
Микроглия
Микроглия — это маленькие клетки с клеточным телом овальной формы и множеством выступающих из него мелких ответвлений, позволяющих им передвигаться. Основная функция этих клеток — реагировать на любые повреждения или заболевания ЦНС.
При обнаружении травмы или заболевания микроглия предупреждается и реагирует перемещением к месту повреждения, чтобы либо удалить любые мертвые клетки, либо удалить любые вредные токсины или патогены, которые могут присутствовать.
Поэтому эти клетки особенно важны для поддержания здоровья ЦНС и известны как иммунные клетки. Микроглия также играет определенную роль в развитии мозга.
Как правило, создается гораздо больше синапсов, чем необходимо, когда для выживания нужны только самые сильные и важные из них.
Микроглия непосредственно участвует в удалении синапсов, которые считаются ненужными, процесс, известный как синаптическая обрезка.
Эпендимные клетки
Эпендимные клетки расположены в ЦНС, имеют столбчатую форму и обычно выстраиваются вместе, образуя мембрану.
Эта мембрана называется эпендимой, которая представляет собой тонкую мембрану, выстилающую спинной мозг и желудочки головного мозга . В желудочках у этих клеток есть крошечные, похожие на волосы структуры, называемые ресничками, которые обращены к открытому пространству полостей, которые они выстилают.
Реснички движутся согласованно, чтобы стимулировать направленный поток спинномозговой жидкости, которую они также вырабатывают. Спинномозговая жидкость позволяет питательным веществам и другим веществам достигать нейронов, а также отфильтровывает любые вредные молекулы.
Они также служат подушкой и амортизатором ударов между мозгом и черепом, а также поддерживают гомеостаз мозга, например, регулируют температуру.
Радиальные глиальные
Последний тип глии в ЦНС, который следует обсудить, — это радиальная глиальная. Считается, что радиальная глия относится к типу стволовых клеток, что означает, что они могут генерировать другие клетки.
Эти клетки способны образовывать нейроны, а также другие типы глии, такие как астроциты и олигодендроциты.
Их роль в качестве стволовых клеток, особенно как создателей нейронов, делает их объектом интереса для исследователей, которые изучают, как восстанавливать повреждения мозга, вызванные травмами и болезнями, или их роль в процессе старения мозга.
Типы глиальных клеток в периферической нервной системе (ПНС)
Шванновские клетки
Шванновские клетки работают аналогично олигодендроцитам, поскольку они также производят миелиновую оболочку для аксонов нейронов, однако они расположены в ПНС.
Плазматическая мембрана этих шванновских клеток обвивается спиралью вокруг аксонов нейронов, образуя жировую изоляцию, необходимую для более быстрой передачи электрических сигналов.
Шванновские клетки могут быть как миелинизирующими, так и немиелинизирующими. В то время как миелинизирующие шванновские клетки обвиваются вокруг аксонов нейронов, немиелинизирующие шванновские клетки не обвиваются вокруг аксонов, но они все равно обеспечивают им поддержку и амортизацию.
Кроме того, каждая шванновская клетка образует единственную миелиновую оболочку вокруг аксона, тогда как олигодендроциты образуют миелиновые оболочки для множества окружающих аксонов.
В дополнение к изолирующим аксонам шванновские клетки играют важную роль в ответ на повреждение аксонов в ПНС, поскольку они могут помочь в регенерации этих поврежденных аксонов.
При любом типе повреждения клетки Шванна направляются к месту повреждения для удаления мертвых клеток. Шванновские клетки также обладают способностью занимать исходное пространство нейронов и регенерировать волокна таким образом, что они способны возвращаться в свои первоначальные целевые участки.
Прецентральная извилина
Прецентральная извилина — это часть коры головного мозга, ответственная за выполнение произвольных движений, расположенная в самом заднем положении лобной доли, очерчивая височные доли.
Прецентральная извилина — это анатомическое расположение первичной моторной коры головного мозга, именно так эта извилина обычно известна. Эта извилина работает, создавая и упорядочивая карту тела, известную как гомункулус или ‘маленький человек’.
Считается, что прецентральная извилина отвечает за двигательный контроль туловища, рук, кистей, пальцев и головы. Эта извилина также работает, контролируя двигательные движения на контралатеральной стороне тела, то есть на противоположной стороне, к которой она расположена в мозге.
Клетки-сателлиты
Клетки-сателлиты — небольшая глия в ПНС, которая работает, окружая нейроны в сенсорных, симпатических и парасимпатических ганглиях. Ганглии представляют собой скопления нервных «я» в автономной нервной системе, а также в сенсорной системе.
Вегетативная нервная система регулирует работу внутренних органов, в то время как сенсорная система важна для работы наших органов чувств. Считается, что эти клетки похожи на астроциты в ЦНС, поскольку они работают аналогично.
Основное назначение клеток-сателлитов заключается в регулировании окружающей нейроны среды, и считается, что они обеспечивают этим нейронам питательную поддержку и защиту.
Эти клетки также поглощают вредные токсины, так что они не повреждают нейроны, а также обнаруживают травмы и заболевания и реагируют на них так же, как это делают микроглии.
Глиальная дисфункция
Как обсуждалось ранее, глиальные клетки особенно важны для общего функционирования и поддержки нейронов. Следовательно, если эти клетки каким-либо образом повреждены, это может привести ко многим осложнениям, в зависимости от того, какие клетки были повреждены.
Нейродегенеративные расстройства особенно вовлечены в повреждение глии. Имеются данные о том, что микроглия может гиперактивироваться, способствуя нейровоспалению, которое может привести к отложению токсичных белков, характерных для болезни Альцгеймера.
Поскольку микроглия, в частности, связана с иммунной системой, другие состояния, которые связаны с повреждением микроглии, включают хроническую невропатическую боль и фибромиалгию.
Если предотвратить реакцию микроглии на травмы и заболевания, это может привести к хронической боли у отдельных людей. Глиальные клетки в целом имеют тенденцию к дегенерации при нескольких нейродегенеративных заболеваниях, поэтому потеря глиальных клеток может способствовать ухудшению обучения и памяти.
Нарушения в процессе формирования миелиновой оболочки в ЦНС (через олигодендроциты) были связаны с поведенческими и когнитивными дисфункциями из-за ослабления передачи сигналов нейронами.
Эти дисфункции потенциально могут привести к различным психическим расстройствам, таким как шизофрения и биполярное расстройство.
Нарушение формирования миелиновой оболочки в ПНС (через клетки Шванна) может привести к ослаблению рефлексов, слабости, потере чувствительности, а иногда и к параличу. Синдром Гийена-Барре — это периферическое демиелинизирующее заболевание, поражающее ПНС, при котором иммунная система атакует здоровые нейроны в ПНС.
Это может привести к таким симптомам, как онемение, слабость, а иногда даже к смерти, если это затрагивает мышцы, участвующие в дыхании. Хотя это заболевание поражает аксоны нейронов, в результате это также повреждает шванновские клетки и делает их избыточными.
Синдром Гийена-Барре можно лечить с помощью внутривенного введения иммуноглобулина, который представляет собой лечение, включающее сдачу крови, содержащей здоровые антитела, с целью предотвращения повреждения аксонов нейронов вредными антителами.
Хотя в настоящее время не существует каких-либо известных лекарств от нейродегенеративных заболеваний, которые могут поражать глиальные клетки, было высказано предположение, что некоторые изменения образа жизни могут увеличить количество новых нейронов и вырабатываемых глиальных клеток.
Физические упражнения, употребление здоровой пищи и выполнение упражнений для ума оказывают определенную поддержку увеличению количества новых клеток в определенных областях мозга.
Список литературы
Британика, Т. Редакторы энциклопедии (2018, 22 ноября). Нейроглия. Британская энциклопедия. https://www.britannica.com/science/neuroglia
Деллво, А. (2019, 1 декабря). Что такое глиальные клетки и что они делают? Здоровье в полном порядке. https://www.verywellhealth.com/what-are-glial-cells-and-what-do-they-do-4159734
Квинслендский институт мозга. (н.д.). Типы глии. Извлечено 30 июня 2021 года из: https://qbi.uq.edu.au/brain-basics/brain/brain-physiology/types-glia
Гай-Эванс, О. (2021, 15 февраля). Шванновские клетки. Просто психология. www.www.www.www.www.www.simplypsychology.org/schwann-cells.html
Jäkel, S., & Dimou, L. (2017). Глиальные клетки и их функция во взрослом мозге: путешествие по истории их удаления. Границы клеточной нейробиологии, 11, 24.
Первес Д. А. Дж., Фитцпатрик Д. и др. (2001). Нейробиология, 2-е издание. Клетки нейроглии.
