Что такое глиальные клетки и что они делают?

Вероятно, вы слышали о сером веществе мозга, которое состоит из клеток, называемых нейронами, но менее известный тип клеток мозга - это то, что составляет белое вещество. Они называются глиальными клетками.

Первоначально считалось, что глиальные клетки, также называемые глией или нейроглией, просто обеспечивают структурную поддержку. Слово глия буквально означает «нейронный клей».

Сравнительно недавние открытия показали, что они выполняют самые разные функции в мозге и нервах, протекающих по всему телу. В результате исследования резко выросли, и мы узнали о них много. Тем не менее, предстоит еще многому научиться.

Типы глиальных клеток

В первую очередь, глиальные клетки обеспечивают поддержку нейронов. Думайте о них как о секретарском бассейне для вашей нервной системы, а также о уборщике и обслуживающем персонале. Они могут не выполнять большую работу, но без них эта большая работа никогда не была бы выполнена.

Глиальные клетки бывают разных форм, каждая из которых выполняет определенные функции, которые поддерживают правильную работу вашего мозга - или нет, если у вас есть заболевание, поражающее эти важные клетки.

Центральная нервная система (ЦНС) состоит из головного мозга и нервов позвоночника.

В вашей ЦНС присутствуют пять типов:

• Астроциты
• Олигодендроциты
• Микроглия
• Эпендимные клетки
• Радиальная глия

У вас также есть глиальные клетки в периферической нервной системе (ПНС), которая включает нервы в конечностях, удаленных от позвоночника. Различают два типа глиальных клеток:

• Шванновские клетки
• Спутниковые соты

Астроциты

Наиболее распространенным типом глиальных клеток в центральной нервной системе является астроцит, который также называют астроглией. «Астро» в названии, потому что относится к тому факту, что они выглядят как звезды, с проекциями, расходящимися повсюду.

Некоторые из них, называемые протоплазматическими астроцитами, имеют толстые выступы с множеством ответвлений. Другие, называемые фиброзными астроцитами, имеют длинные тонкие руки, которые разветвляются реже.

Протоплазматический тип обычно встречается среди нейронов серого вещества, а фиброзный - в белом веществе. Несмотря на эти различия, они выполняют схожие функции.

Астроциты выполняют несколько важных задач. К ним относятся:

• Формирование гематоэнцефалического барьера (ГЭБ): ГЭБ подобен строгой системе безопасности, пропускающей только те вещества, которые должны быть в вашем мозгу, и не допускать того, что может быть вредным. Эта система фильтрации необходима для поддержания здоровья вашего мозга.
• Регулирующие нейротрансмиттеры: нейроны общаются через химические мессенджеры, называемые нейротрансмиттерами. Как только сообщение доставлено, нейротрансмиттеры остаются до тех пор, пока астроцит не переработает их. Этот процесс обратного захвата является целью многих лекарств, в том числе антидепрессантов.
• Очистка: астроциты также очищают то, что остается после смерти нейрона, а также лишние ионы калия, которые являются химическими веществами, которые играют важную роль в функции нервов.
• Регулирование притока крови к мозгу: для того, чтобы ваш мозг правильно обрабатывал информацию, ему необходимо определенное количество крови, поступающей во все его различные области. Активная область получает больше, чем неактивная.
• Синхронизация активности аксонов. Аксоны - это длинные нитевидные части нейронов и нервных клеток, которые проводят электричество для передачи сообщений от одной клетки к другой.
• Энергетический метаболизм и гомеостаз мозга: астроциты регулируют метаболизм в головном мозге, накапливая глюкозу из крови и обеспечивая ее топливом для нейронов. Это одна из их самых важных ролей.

Дисфункция астроцитов потенциально связана с многочисленными нейродегенеративными заболеваниями, включая:

• Боковой амиотрофический склероз (БАС или болезнь Лу Герига)
• Хорея Хантингтона
• болезнь Паркинсона

Животные модели заболеваний, связанных с астроцитами, помогают исследователям больше узнать о них в надежде открыть новые возможности лечения.

Олигодендроциты

Олигодендроциты происходят из нервных стволовых клеток. Это слово составлено из греческих терминов, которые в совокупности означают «клетки с несколькими ответвлениями». Их основная цель - помочь информации быстрее перемещаться по аксонам.

Олигодендроциты похожи на шипастые шарики. На концах их шипов белые блестящие мембраны, которые обвивают аксоны нервных клеток. Их цель - сформировать защитный слой, подобный пластиковой изоляции электрических проводов. Этот защитный слой называется миелиновой оболочкой.

Однако оболочка не сплошная. Между каждой мембраной есть промежуток, который называется «узлом Ранвье», и это узел, который помогает электрическим сигналам эффективно распространяться по нервным клеткам.

Сигнал фактически перескакивает от одного узла к другому, что увеличивает скорость нервной проводимости, а также снижает количество энергии, необходимое для его передачи. Сигналы по миелинизированным нервам могут распространяться со скоростью 200 миль в секунду.

При рождении у вас всего несколько миелинизированных аксонов, и их количество продолжает расти, пока вам не исполнится 25–30 лет. Считается, что миелинизация играет важную роль в интеллекте. Олигодендроциты также обеспечивают стабильность и переносят энергию от клеток крови к аксонам.

Термин «миелиновая оболочка» может быть вам знаком из-за его связи с рассеянным склерозом. Считается, что при этой болезни иммунная система организма атакует миелиновые оболочки, что приводит к дисфункции этих нейронов и нарушению функции мозга. Травмы спинного мозга также могут вызывать повреждение миелиновых оболочек.

Другие заболевания, которые, как считается, связаны с дисфункцией олигодендроцитов, включают:

• Лейкодистрофии
• Опухоли, называемые олигодендроглиомами
• Шизофрения
• Биполярное расстройство

Некоторые исследования показывают, что олигодендроциты могут быть повреждены глутаматом нейромедиатора, который, помимо других функций, стимулирует области вашего мозга, чтобы вы могли сосредоточиться и усвоить новую информацию. Однако при высоких уровнях глутамат считается «эксайтотоксином», что означает, что он может чрезмерно стимулировать клетки до тех пор, пока они не погибнут.

Микроглия

Как следует из названия, микроглия - это крошечные глиальные клетки. Они действуют как собственная специализированная иммунная система мозга, что необходимо, поскольку ГЭБ изолирует мозг от остальной части вашего тела.

Микроглия предупреждает о признаках травм и болезней. Когда они обнаруживают его, они заряжаются и решают проблему - будь то удаление мертвых клеток или избавление от токсина или патогена.

Когда они реагируют на травму, микроглия вызывает воспаление как часть процесса заживления. В некоторых случаях, например при болезни Альцгеймера, они могут стать гиперактивными и вызвать слишком сильное воспаление. Считается, что это приводит к образованию амилоидных бляшек и другим проблемам, связанным с болезнью.

Наряду с болезнью Альцгеймера, болезни, которые могут быть связаны с дисфункцией микроглии, включают:

• Фибромиалгия
• Хроническая невропатическая боль
• Расстройства аутистического спектра
• Шизофрения

Считается, что микроглия выполняет множество других функций, включая роль в пластичности, связанной с обучением, и руководство развитием мозга, в котором у них есть важная хозяйственная функция.

Наш мозг создает множество связей между нейронами, которые позволяют им передавать информацию туда и обратно. На самом деле мозг создает их намного больше, чем нам нужно, что неэффективно. Микроглия обнаруживает ненужные синапсы и «подрезает» их, точно так же, как садовник обрезает куст роз, чтобы он оставался здоровым.

В последние годы исследования микроглии действительно набирают обороты, что привело к постоянно растущему пониманию их роли как в здоровье, так и в болезнях центральной нервной системы.

Эпендимальные клетки

Эпендимные клетки в первую очередь известны тем, что составляют мембрану, называемую эпендимой, которая представляет собой тонкую мембрану, выстилающую центральный канал спинного мозга и желудочки (проходы) головного мозга. Они также создают спинномозговую жидкость и участвуют в ГЭБ.

Эпендимные клетки чрезвычайно малы и плотно выстраиваются вместе, образуя мембрану. Внутри желудочков у них есть реснички, похожие на маленькие волоски, которые колеблются взад и вперед, обеспечивая циркуляцию спинномозговой жидкости.

Спинномозговая жидкость доставляет питательные вещества и выводит продукты жизнедеятельности из головного и спинного мозга. Он также служит амортизатором между мозгом и черепом. Это также важно для гомеостаза вашего мозга, что означает регулирование его температуры и других функций, которые позволяют ему работать как можно лучше.

Радиальная глия

Считается, что радиальная глия является разновидностью стволовых клеток, что означает, что они создают другие клетки. В развивающемся мозге они являются «родителями» нейронов, астроцитов и олигодендроцитов.

Когда вы были эмбрионом, они также обеспечивали основу для развития нейронов благодаря длинным волокнам, которые направляют молодые клетки мозга на свои места по мере формирования вашего мозга.

Их роль в качестве стволовых клеток, особенно в качестве создателей нейронов, делает их центром исследований о том, как восстановить повреждение мозга в результате болезни или травмы. Позже они также играют роль в нейропластичности.

Шванновские клетки

Клетки Шванна названы в честь открывшего их физиолога Теодора Шванна. Они функционируют во многом как олигодендроциты в том, что они обеспечивают миелиновую оболочку для аксонов, но они существуют в периферической нервной системе (ПНС), а не в ЦНС.

Однако вместо того, чтобы быть центральной клеткой с перемычками на концах, шванновские клетки образуют спирали непосредственно вокруг аксона. Узлы Ранвье лежат между ними, как и между мембранами олигодендроцитов, и таким же образом участвуют в передаче нервных импульсов.

Шванновские клетки также являются частью иммунной системы ПНС. Когда нервные клетки повреждены, они имеют способность, по сути, поедать аксоны нерва и обеспечивать защищенный путь для формирования нового аксона.

Заболевания с участием шванновских клеток включают:

• Синдром Гийена-Барре
• Болезнь Шарко-Мари-Тута
• Шванноматоз
• Хроническая воспалительная демиелинизирующая полинейропатия
• Проказа

У нас есть многообещающие исследования по трансплантации шванновских клеток при повреждении спинного мозга и других типах повреждения периферических нервов.

Шванновские клетки также участвуют в некоторых формах хронической боли. Их активация после повреждения нерва может способствовать дисфункции нервных волокон, называемых ноцицепторами, которые воспринимают факторы окружающей среды, такие как тепло и холод.

Спутниковые соты

Клетки-сателлиты получили свое название от того, как они окружают определенные нейроны, при этом несколько сателлитов образуют оболочку вокруг клеточной поверхности.Мы только начинаем узнавать об этих клетках, но многие исследователи считают, что они похожи на астроциты.

Однако сателлитные клетки находятся в периферической нервной системе, в отличие от астроцитов, которые находятся в центральной нервной системе. Основная цель сателлитных клеток - регулирование среды вокруг нейронов, поддержание баланса химических веществ.

Нейроны, у которых есть сателлитные клетки, составляют гангилу, которая представляет собой скопление нервных клеток в вегетативной нервной системе и сенсорной системе. Вегетативная нервная система регулирует ваши внутренние органы, а ваша сенсорная система - это то, что позволяет вам видеть, слышать, обонять, осязать, осязать и пробовать.

Клетки-сателлиты доставляют питание нейронам и поглощают токсины тяжелых металлов, таких как ртуть и свинец, чтобы они не повредили нейроны. Как и микроглия, сателлитные клетки обнаруживают травмы и воспаления и реагируют на них. Однако их роль в восстановлении повреждений клеток еще недостаточно изучена.

Также считается, что они помогают транспортировать несколько нейромедиаторов и других веществ, в том числе:

• Глутамат
• ГАМК
• Норэпинефрин
• Аденозинтрифосфат
• Вещество P
• Капсаицин
• Ацетилхолин

Сателлитные клетки связаны с хронической болью, включающей повреждение периферических тканей, повреждение нервов и системное усиление боли (гипералгезию), которое может возникнуть в результате химиотерапии.

Слово от Verywell

Многое из того, что мы знаем, верим или подозреваем о глиальных клетках, является новым знанием. Эти клетки помогают нам понять, как работает мозг и что происходит, когда что-то работает не так, как должно.

Несомненно, нам еще предстоит узнать о глии гораздо больше, и мы, вероятно, получим новые методы лечения множества заболеваний по мере роста наших знаний.