Když mluvíme o lidském mozku, obecně si myslíme, že je tvořen neurony, které určují náš myšlení a inteligence. To je pravda jen v malém procentu.
Lidský mozek je tvořen více než 80.000 miliard neuronůToto číslo ale představuje pouze asi 15 % z celkového počtu buněk v orgánech, které jej tvoří.
Buňky nervového systému a jejich funkce v lidském těle
Zbývajících 85 % tvoří další mikroskopické buňky, tzv. gliové buňkyzodpovědný za tvorbu látky zvané glia, která se rozprostírá do všech koutů nervového systému.
Gliové buňky, známé také jako neuroglie nebo jednoduše glia, se neúčastní přímo synaptických spojení jako neurony, ale jejich správné fungování jim to umožňuje. Signály mezi neurony jsou přenášeny efektivně a stabilní. Jinými slovy, fungují jako „lepidlo nervů“, na kterém jsou neuronové sítě podepřeny.
Gliové buňky jsou zodpovědné za pomoc neuronům v jejich procesu přenos elektrochemických impulsů přes nervový systém. Tyto buňky jsou zodpovědné za poskytování živin, zachovat strukturaurychlit samotné nervové vedení, opravit poškození a poskytnout energie pro neuronya také regulují chemické prostředí, které je obklopuje (ionty, glukóza, aminokyseliny atd.).
Mezi hlavní látky, které gliové buňky pomáhají transportovat nebo regulovat, patří glukóza (základní zdroj energie pro mozek), různé aminokyseliny podílí se na syntéze neurotransmiterů a různých Iones (jako je sodík, draslík nebo vápník) nezbytné pro dráždivost neuronů.
Mezi těmito mnoha gliálními buňkami nalezenými v mozku, tzv oligodendrocyty díky své schopnosti tvořit ochranné myelinové pochvy axonů centrálního nervového systému.
- Myelin je izolační lipoprotein To umožňuje zesílení akčního potenciálu v čase a vzdálenosti. Chrání axon před elektrickým impulsem, čímž urychluje jeho reakci. prohlídka a zabraňuje jeho šíření přes neuronální membránu. Díky myelinu, tzv. saltatoární vedeníImpuls „přeskakuje“ z jednoho Ranvierova uzlu na druhý, což výrazně zvyšuje rychlost přenosu.
- Oligodendrocyty, Schwannovy buňky, astrocyty a mikroglie Toto jsou čtyři nejdůležitější typy gliových buněk. Společně podporují, vyživují, chrání a regulují neurony.
Schwannovy buňky
Jsou to jediné gliové buňky, které se nacházejí v nervech, jež probíhají po celém těle, tedy v periferní nervový systém (PNS)Jsou to mikroskopické lusky připomínající „perly“ složené z myelin které obklopují periferní axony.
Každá Schwannova buňka obaluje svou cytoplazmou jeden axon a vytváří tak segment myelinové pochvy. Na rozdíl od oligodendrocytů, které mohou myelinizovat současně, Schwannovy buňky neobtáčejí svou cytoplazmu kolem jediného axonu. desítky axonů v centrálním nervovém systémuSchwannovy buňky jsou zodpovědné za jeden axon, což představuje klíčový strukturální a funkční rozdíl mezi CNS a PNS.
Jsou schopni oddělit "Nervový růstový faktor" (NCF), molekula, která slouží ke stimulaci neuronální růst během vývoje a také se podílí na procesech opravy po poranění periferních nervů.
Schwannovy buňky se aktivně podílejí na regenerace periferních nervůKdyž je nerv poraněn, tyto buňky pomáhají (ve spolupráci s makrofágy) odstraňovat zbytky myelinu a poškozené axony a vytvářejí „tunely“ tkáně zvané Büngnerovy pruhy, které vedou růst nových axonů k jejich cíli.
Schwannovy buňky jsou tedy zodpovědné za tvorba myelinu v periferním nervovém systému, k podpoře struktury nervů a k usnadnění udržení i obnovy periferních funkcí.
Astrocyty
Jsou to buňky nacházející se v blízkosti neuronů, mají hvězdicovitý vzhled a jsou větší než neurony; nacházejí se v centrální nervový systém (CNS) a přes zrakový nerv.
Astrocyty jsou typem „vojáka“, který je součástí Hematoencefalická bariéra (HEB)Endotel je ochranná membrána centrálního nervového systému (CNS), jejíž funkcí je zabránit přímému průtoku krve do něj. To zabraňuje nekontrolovanému vstupu toxinů, patogenů a potenciálně škodlivých molekul.
Astrocyty jsou zodpovědné za filtrovat, co může nebo nemůže projít do CNSUmožňují vstup do kyslík a glukózaJsou primární „potravou“ pro neurony a pomáhají odstraňovat metabolický odpad. Dále regulují koncentraci iontů v extracelulárním prostoru, modulují synaptickou aktivitu a přispívají k recyklaci neurotransmiterů, jako je glutamát.
Spolu s oligodendrocyty tvoří astrocyty součást tzv. makroglie, skupina větších gliových buněk, která plní základní strukturální a metabolické funkce pro neuronální síť.
Microglia
Je to skupina buněk, které tvoří základ imunitní systém mozkuProtože hematoencefalická bariéra neumožňuje volný průchod buněk z periferního imunitního systému, má mozek vlastní obranný systém a tyto buňky jsou jeho ochrannými vojáky.
Základní funkcí těchto buněk je chránit a opravovat mozek zranění způsobených invazivními mikroorganismy, buněčnými úlomky a různými onemocněními.
Mikroglie neustále skenují CNS a hledají poškozené plaky, změněné neurony a infekční agensJe velmi citlivý na prostředí a schopen detekovat i ty nejmenší změny v biologickém složení mozkové tkáně.
Tyto buňky lokalizují a neutralizují jakýkoli plak, fragmenty deoxyribonukleová kyselina (DNA)neuronální spletence, mrtvé buňky, poškozené buňky a cizí materiály. Z tohoto důvodu je lze považovat za „hospodyňky“ mozku, zodpovědný za čištění buněčných trosek a odstraňování potenciálně toxických prvků.
Oligodendrocyty podrobně
Oligodendrocyty jsou typem gliových buněk, které se nacházejí výhradně v centrální nervové soustavěTedy v mozku a míše. Jejich hlavní charakteristikou je, že jsou zodpovědné za tvorbu myelinové pochvy které obklopují axony neuronů v CNS.
Mají mnoho výběžků, které se ovíjejí kolem axonů několika neuronů, takže jeden oligodendrocyt může myelinizují více axonů najednou, na rozdíl od Schwannových buněk.
Myelinové pochvy vytvořené kolem axonů neuronů mají za účel elektricky izolovat nervové vlákno a zvýšit rychlost přenosu elektrochemických impulsůDíky této struktuře se akční potenciály mohou rychle šířit na velké vzdálenosti bez ztráty intenzity.
V některých axonech myelinové pochvy netvoří souvislý obal, ale jsou v pravidelných intervalech přerušovány, čímž vznikají takzvané axonální trakty. uzly RanvieraTyto malé mezery bez myelinu umožňují saltátorové vedení: impuls se regeneruje v každém uzlu, což dále urychluje šíření signálu.
Myelinizace začíná během nitroděložního života: začíná kolem 16 těhotenský týden v míše a postupuje po narození, dokud mnoho hlavních nervových vláken není myelinizováno v době, kdy dítě začne chodit. Myelin se dále tvoří a zdokonaluje v průběhu dětství, dospívání a dokonce i dospělosti, což je spojeno s rozvojem komplexních kognitivních dovedností a plasticita mozku.
I v dospělosti se oligodendrocyty nadále produkují z progenitorové buňky specializované (oligodendrocytové progenitorové buňky nebo OPC). Tyto progenitory se mohou diferencovat na zralé oligodendrocyty schopné tvorby nového myelinu nebo opravy demyelinizovaných oblastí po poranění nebo onemocnění.
Z vývojového hlediska vznikají oligodendrocyty ve specifických oblastech poblíž mozkových komor a neurální trubice, odkud migrují do svých konečných destinací v bílé a šedé hmotě. Během této cesty procházejí několika fázemi: progenitorové buňky, nezralé oligodendrocyty a plně diferencované myelin tvořící oligodendrocyty.
Druhy oligodendrocytů
Oligodendrocyty lze klasifikovat hlavně podle jejich funkcí, i když strukturně a molekulárně jsou si velmi podobné. Existují dva hlavní typy: mezifascikulární y satelitDále se uznává: progenitorové oligodendrocyty jako klíčová buněčná populace pro opravu a plasticitu CNS.
- L interfascikulární oligodendrocyty Jsou to oni, kdo mají na starosti tvorba myelinových pochev a tvoří součást bílé hmoty mozkové. Jsou to „klasický“ typ oligodendrocytů, který se studuje při diskusi o myelinaci.
- L satelitní oligodendrocyty Tvoří součást šedé hmoty, nejsou producenti myelinuNepřilnou k neuronům a nevytvářejí obaly, ani neslouží jako elektrické izolanty. Jejich funkce nejsou plně objasněny, ačkoli se předpokládá, že se podílejí na... udržování extracelulární chemické rovnováhy a v regulaci synapsového prostředí.
- L progenitorové buňky oligodendrocytů (OP) Jsou považovány za „kmenové buňky“ zralých oligodendrocytů. Mají schopnost dělit se a diferencovat za účelem tvorby nových myelinizačních buněk, zejména po poraněních nebo demyelinizačních procesech. Jejich role je zásadní v regenerace a oprava myelinu v centrální nervové soustavě.
Funkce oligodendrocytů
Protože přesné funkce satelitních oligodendrocytů nejsou známy, popíšeme pouze funkce interfascikulární oligodendrocyty a obecných funkcí vykonávaných sadou oligodendrocytů a jejich progenitorů v CNS.
Neurální zrychlení přenosu
Rychlost akčních potenciálů se zvyšuje, když jsou axony myelinizovány. V axonech s myelinovými pochvami oddělenými Ranvierovými uzly se elektrický impuls nešíří nepřetržitě, ale spíše „přeskakuje“ z uzlu do uzlu. To umožňuje signálu šířit se mnohem rychleji než v nemyelinizovaných vláknech.
El správné fungování systému Hormonální a svalová funkce je posílena dostatečnou rychlostí nervového vedení. Motorická koordinace, reflexy, smyslové vnímání a velká část kognitivní činnosti závisí na přesnosti a rychlosti tohoto vedení.
La inteligencia Oligodendrocyty byly také spojovány s integritou a množstvím myelinu v určitých oblastech mozku. Studie zjistily pozitivní korelace mezi hustotou myelinu v bílé hmotě a výkonem v kognitivních úkolech, což naznačuje, že oligodendrocyty nepřímo přispívají ke schopnostem, jako je učení a uvažování.
Izolace buněčné membrány
Izolace neuronálních axonů od vnějšího prostředí buněk zabraňuje iontová filtrace přes buněčnou membránu. Myelin funguje jako izolační povlak podobný plastu, který pokrývá elektrické vodiče, a zabraňuje tak zkratům a ztrátě signálu.
Díky této izolaci oligodendrocyty zajišťují výměnu iontů (zejména sodík a draslíkAkční potenciály jsou koncentrovány ve velmi specifických oblastech, Ranvierových uzlech, kde se regenerují. Díky tomu je přenos efektivnější. energeticky úsporné a levnější pro neuron.
Strukturování nervového systému
Protože neurony nejsou schopny vykonávají svou funkci samostatněGliové buňky, a zejména interfascikulární oligodendrocyty, jsou zodpovědné za podporu síťová struktura neuronůPoskytují fyzickou oporu, která udržuje vláknité trakty bílé hmoty organizované a přispívají k trojrozměrné architektuře mozku.
Distribuce myelinu dále částečně definuje oblasti bílá hmota y šedá hmota nervového systému. Bílá hmota je bohatá na myelinizované axony, zatímco šedá hmota obsahuje hlavně neuronální soma (buněčná těla) a synapse. Bez oligodendrocytů by se tato anatomická organizace radikálně změnila.
Podpora vývoje a přežití neuronů
Oligodendrocyty jsou producenty proteiny a neurotrofické faktory které při interakci s neurony udržují je aktivní, a tím zabraňují programovaná buněčná smrt (apoptóza).
Mezi tyto faktory patří molekuly, které podporují neuronální diferenciaceŘídí růst axonů a dendritů a podporují... zrání nervových obvodů během vývoje. Reagují také na elektrickou aktivitu neuronů modifikací myelinu podle potřeby, což přímo spojuje oligodendrocyty s synaptickou plasticitu a učení.
Homeostáza extracelulárních tekutin
Ačkoli satelitní oligodendrocyty nemají jasnou funkci plně definované, jsou považovány za důležité pro udržení homeostatická rovnováha vnějšího prostředí blízkých neuronů. Pomáhají regulovat koncentraci iontů, vody a metabolitů v šedé hmotě, čímž přispívají ke stabilnímu prostředí pro synaptický přenos.
Progenitorové oligodendrocyty zase umožňují mozku mít rezerva buněk schopných nahradit poškozené oligodendrocyty a k remyelinizaci axonů po poranění, což je klíčové pro udržení dlouhodobé funkčnosti centrálního nervového systému.
Komunikace mezi neurony a myelinizujícími gliovými buňkami
Dlouho se předpokládalo, že neurony jsou jediné buňky s aktivní rolí ve zpracování informací. Nicméně existuje stále více důkazů, že... gliové buňky, a zejména oligodendrocyty a Schwannovy buňkyÚčastní se komplexní obousměrné komunikační sítě s axony, které myelinizují.
Uvolnění neuronální aktivity chemických poslů nejen v klasických synapsích, ale také v extrasynaptických oblastech axonů. Tito poslové spolu s lokálními změnami v koncentraci iontů fungují jako signály pro gliové buňky a regulují procesy, jako je proliferace, diferenciace a myelinizace.
Například v CNS může aktivita axonů modulovat fosforylace myelinu bazického proteinu (MBP) V oligodendrocytech k tomu dochází prostřednictvím signálních drah zprostředkovaných oxidem dusnatým a proteinkináz. Tímto způsobem může opakované používání určitých okruhů vést ke strukturálním změnám v myelinu a posílit nejaktivnější spojení.
V SNP, přežití a zrání prekurzory Schwannových buněk Jsou závislé na signálech odvozených z axonů, jako například neuroregulin-1 nebo jisté endotelinyTyto molekuly regulují, kdy a jak Schwannovy buňky proliferují, diferencují se a začínají myelinizovat, čímž zajišťují, že dostatečný počet myelinizujících buněk je pouze tam, kde je axony potřebují.
Tento neustálý dialog mezi axony a glií je nezbytný pro normální vývoj nervového systému, oprava po úrazu a udržení efektivního nervového přenosu po celý život.
Nemoci spojené s myelinem
Protože myelin je nezbytný pro rychlost a přesnost přenosu nervových signálůJakákoli změna v jejich struktuře, v oligodendrocytech nebo ve Schwannových buňkách, může vést ke vzniku onemocnění nazývaných demyelinizačníTyto patologie postihují jak CNS, tak PNS a mohou mít autoimunitní, genetické, metabolické, zánětlivé, infekční nebo toxické příčiny.
Miller Fisherův syndrom
Jedná se o variantu Guillain-Barréův syndrom, autoimunitní onemocnění charakterizované produkcí protilátky proti myelinu z neuronů periferního nervového systému.
Když je periferní myelin poškozen, dochází ke ztrátě správné myelinové pochvy. vedení signálů mezi organismem a CNScož vede k potenciálně závažné svalové paralýze a změněné citlivosti.
Příznaky spojené s Toto onemocnění zahrnuje oftalmoplegii (ochrnutí očních svalů), ataxie (ztráta koordinace pohybů) a areflexie (absence reflexů). Pokud je léčena včas, má obecně dobré vyhlídky na dlouhodobé zlepšení, a to díky remyelinační schopnosti periferního nervového systému.
Charcot-Marie-Toothova choroba (CMT)
Je dědičné onemocnění který postihuje periferní nervy a je známý jako periferní neuropatieJe spojena s mutacemi v genech, které kódují klíčové periferní myelinové proteiny, jako je protein nula (P0), periferní myelinový protein 22 (PMP22) nebo určité konexiny zapojené do komunikace uvnitř Schwannových buněk.
Způsobuje progresivní poškození periferních nervů s příznaky, jako jsou distální svalová slabostMezi běžné příznaky patří deformity nohou a rukou, poruchy citlivosti a ztráta reflexů. Ačkoli některé periferní neuropatie mohou souviset s diabetem a jinými metabolickými příčinami, karpometakarpální neuropatie (CMT) patří mezi nejrozšířenější formy. genetický poškození periferního myelinu.
Roztroušená skleróza
Jde o onemocnění centrálního nervového systému, které blokuje nebo zpomaluje komunikaci mezi mozkem a tělemK tomu dochází, když se myelinová pochva, která chrání nervové buňky jsou zraněny, ovlivňují mozek a kostní dřeně páteř.
U roztroušené sklerózy imunitní systém omylem napadá myelin a někdy i oligodendrocyty, což způsobuje zánět a tvorbu demyelinizační plaky v různých oblastech CNS. Postupem času mohou být poškozeny i axony, což vede k trvalejšímu neurologickému postižení.
Nejčastější příznaky jsou způsobeny ztráta rovnováhymimovolní pohyby svalů, problémy s pohybem, potíže s koordinací, třes, slabost, zácpa nebo poruchy střev, stejně jako únava a v některých případech zrakové a kognitivní poruchy.
Je známo, že existují spontánní pokusy remyelinizace progenitorovými oligodendrocyty, ale u mnoha lidí s roztroušenou sklerózou jsou tyto procesy nedostatečné nebo se časem vyčerpávají, což činí gliové buňky klíčovým cílem pro vývoj budoucích neuroprotektivní a regenerační léčba.
Amyotrofická laterální skleróza (ALS)
Postupně útočí na motorické neuronykteré ovládají volní svaly. Je charakterizována postupnou degenerací těchto neuronů až do dosažení smrt neuronů a organismu.
Ačkoli je ALS primárně spojována s neuronálním poškozením, nedávný výzkum naznačuje, že gliové buňky a myelin Mohly by také hrát roli v progresi onemocnění změnou metabolického a podpůrného prostředí motorických neuronů.
Balóova choroba nebo Balóova soustředná skleróza
Obvykle postihuje děti a vzácně dospělé. Skládá se z ztráta myelinu v mozku který na snímcích mozku zaujímá charakteristický vzorec ve formě soustředných kruhů.
Je vzácný a jeho přesné příčiny nejsou zcela známy. Způsobuje progresivní paralýzamimovolní svalové pohyby, epileptické záchvaty a další závažné neurologické problémy, protože souvisí s lokalizovanou, ale intenzivní destrukcí myelinu.
Leukodystrofie
Spočívají v úpravách zrakový a motorický systémmimo jiné příznaky. Pocházejí z destrukce myelinu v důsledku enzymatických defektů v tvorbě nebo udržování myelinu nebo v důsledku procesů vaskulárního, infekčního, autoimunitního, zánětlivého nebo toxického původu.
U leukodystrofií genetického původu dochází ke změnám v enzymech nezbytných pro syntézu nebo degradaci myelinovo-specifické lipidy Způsobují hromadění nebo nedostatek esenciálních složek, což má ničivé následky pro integritu bílé hmoty mozku.
Pochopení funkce oligodendrocytů, Schwannových buněk a myelinu nám umožňuje pochopit, do jaké míry jsou tyto struktury, často pro širokou veřejnost neviditelné, zásadní pro naše mysl, naše pohyby a naše smysly fungují normálně a proč se výzkum gliových buněk stal jedním ze základních kamenů pro řešení mnoha neurologických onemocnění.