Når vi refererer til den menneskelige hjerne, tror vi generelt at den består av nevroner som bestemmer vår tenkning og intelligens. Vel, dette er sant bare i en liten prosentandel.
Den menneskelige hjerne består av mer enn 80.000 millioner nevronerMen dette tallet representerer bare omtrent 15 % av det totale antallet celler i organene som utgjør det.
Celler i nervesystemet og deres funksjon i menneskekroppen
De resterende 85 % består av andre mikroskopiske celler som kalles gliacelleransvarlig for å danne et stoff kalt glia som strekker seg til alle hjørner av nervesystemet.
Gliaceller, også kjent som nevroglia eller bare glia, deltar ikke direkte i synaptiske forbindelser slik nevroner gjør, men deres riktige funksjon gjør at de kan Signalene mellom nevronene overføres effektivt og stabile. Med andre ord fungerer de som «nervenes lim» som nevrale nettverk støttes av.
Gliaceller er ansvarlige for å hjelpe nevroner i prosessen med overføring av elektrokjemiske impulser gjennom nervesystemet. Disse cellene er ansvarlige for å sørge for næringsstoffer, behold strukturakselerere selve nevral ledning, reparere skader og sørge for energi til nevronersamt regulering av det kjemiske miljøet som omgir dem (ioner, glukose, aminosyrer, etc.).
Blant de viktigste stoffene som gliaceller bidrar til å transportere eller regulere er glukose (grunnleggende energikilde for hjernen), diverse aminosyrer involvert i syntesen av nevrotransmittere og forskjellige ioner (som natrium, kalium eller kalsium) som er essensielle for neuronal eksitabilitet.
Blant disse mange gliacellene som finnes i hjernen, den såkalte oligodendrocytter på grunn av dens evne til å danne beskyttende myelinskjeder av aksonene i sentralnervesystemet.
- Myelin er en isolerende lipoprotein Dette muliggjør forsterkning av aksjonspotensialet i tid og avstand. Det beskytter aksonet mot den elektriske impulsen, noe som gjør responsen raskere. reise og forhindrer spredning over nervemembranen. Takket være myelin, den såkalte saltatorisk ledningImpulsen «hopper» fra en Ranvier-node til en annen, noe som øker overføringshastigheten betraktelig.
- Oligodendrocytter, Schwann-cellene, astrocytter og microglia Dette er de fire viktigste typene gliaceller. Sammen støtter, gir næring, beskytter og regulerer de nevroner.
Schwann-celler
De er de eneste gliacellene som finnes i nervene som går gjennom hele kroppen, det vil si i det perifere nervesystemet (PNS)De er en type mikroskopisk belge som ligner «perler» og består av myelin som omgir de perifere aksonene.
Hver Schwann-celle vikler cytoplasmaet sitt rundt et enkelt akson, og skaper dermed et segment av myelinskjeden. I motsetning til oligodendrocytter, som kan myelinisere samtidig, vikler ikke Schwann-celler cytoplasmaet sitt rundt et enkelt akson. dusinvis av aksoner i sentralnervesystemetSchwann-celler er ansvarlige for et enkelt akson, som markerer en viktig strukturell og funksjonell forskjell mellom CNS og PNS.
De er i stand til å adskille "Nerve growth factor" (NCF), et molekyl som tjener til å stimulere nevronal vekst under utviklingen og deltar også i reparasjonsprosesser etter en perifer nerveskade.
Schwann-celler deltar aktivt i regenerering av perifere nerverNår en nerve blir skadet, hjelper disse cellene med å fjerne myelinrester og skadede aksoner (i samarbeid med makrofager) og danne «tunneler» av vev kalt Büngner-bånd som styrer veksten av nye aksoner til bestemmelsesstedet.
Schwann-celler er derfor ansvarlige for myelindannelse i det perifere nervesystemet, for å støtte nervenes struktur og for å legge til rette for både vedlikehold og gjenoppretting av perifer funksjon.
Astrocytter
Dette er celler som finnes i nærheten av nevroner, stjerneformede i utseende og større i størrelse sammenlignet med nevroner; de er plassert i sentralnervesystemet (CNS) og gjennom synsnerven.
Astrocytter er en type «soldat» som er en del av Blod-hjerne-barrieren (BBB)Endotelet er en beskyttende membran i sentralnervesystemet (CNS) hvis funksjon er å forhindre at blod strømmer direkte inn i det. Dette forhindrer ukontrollert inntrengning av giftstoffer, patogener og potensielt skadelige molekyler.
Astrocytter er ansvarlige for filtrere hva som kan eller ikke kan sendes til sentralnervesystemetDe tillater adgang til oksygen og glukoseDe er den primære «maten» for nevroner og bidrar til å eliminere metabolsk avfall. Videre regulerer de konsentrasjonen av ioner i det ekstracellulære rommet, modulerer synaptisk aktivitet og bidrar til resirkulering av nevrotransmittere som glutamat.
Sammen med oligodendrocytter utgjør astrocytter en del av det som kalles makroglia, en gruppe større gliaceller som utfører viktige strukturelle og metabolske funksjoner for det nevrale nettverket.
microglia
Det er gruppen av celler som danner grunnlaget for hjernens immunsystemFordi blod-hjerne-barrieren ikke tillater fri passasje av celler fra det perifere immunsystemet, har hjernen sitt eget forsvarssystem, og disse cellene er dens beskyttende soldater.
Den grunnleggende funksjonen til disse cellene er forsvare og reparere hjernen av skadene forårsaket av invasive mikroorganismer, cellulært avfall og ulike sykdommer.
Mikroglia skanner kontinuerlig sentralnervesystemet for skadede plakk, endrede nevroner og smittsomme agenserDen er svært følsom for miljøet og i stand til å oppdage de minste endringene i den biologiske sammensetningen av hjernevevet.
Disse cellene lokaliserer og nøytraliserer plakk, fragmenter av deoksyribonukleinsyre (DNA)nevronale floker, døde celler, skadede celler og fremmedlegemer. Av denne grunn kan de betraktes som hjernens «husmødre», ansvarlig for å rense cellulært avfall og fjerne potensielt giftige elementer.
Oligodendrocytter i detalj
Oligodendrocytter er en type gliaceller som finnes utelukkende i sentralnervesystemetDet vil si i hjernen og ryggmargen. Deres viktigste kjennetegn er at de er ansvarlige for å danne myelinskjeder som omgir aksonene til nevroner i sentralnervesystemet.
De har mange forlengelser som vikler seg rundt aksonene til flere nevroner, slik at en enkelt oligodendrocytt kan myelinisere flere aksoner samtidig, i motsetning til Schwann-celler.
Myelin-skjedene som dannes rundt aksonene i nevroner har som formål å isolere nervefiberen elektrisk og øke overføringshastigheten til elektrokjemiske impulserTakket være denne strukturen kan aksjonspotensialer forplante seg raskt over lange avstander uten å miste intensitet.
I noen aksoner danner ikke myelinskjedene et kontinuerlig dekke, men avbrytes med jevne mellomrom, noe som gir opphav til det som kalles aksonale trakter. noder av RanvierDisse små hullene uten myelin tillater saltatorisk ledning: impulsen regenereres ved hver node, noe som ytterligere akselererer signalets forplantning.
Myeliniseringen begynner i løpet av det intrauterine livet: den starter rundt 16. uke med svangerskapet i ryggmargen og utvikler seg etter fødselen inntil mange av de viktigste nervefibrene er myeliniserte når barnet begynner å gå. Myelin fortsetter å dannes og forfine seg selv gjennom barndommen, ungdomsårene og til og med voksenlivet, noe som er knyttet til utviklingen av komplekse kognitive ferdigheter og hjernens plastisitet.
Selv i voksen alder fortsetter oligodendrocytter å bli produsert fra stamceller spesialiserte (oligodendrocytt-progenitorceller eller OPC-er). Disse progenitorcellene kan differensieres til modne oligodendrocytter som er i stand til å danne nytt myelin eller reparere demyeliniserte områder etter skade eller sykdom.
Fra et utviklingsperspektiv har oligodendrocytter sitt opphav i spesifikke områder nær hjerneventriklene og nevralrøret, hvorfra de migrerer til sine endelige destinasjoner i den hvite og grå substansen. I løpet av denne reisen går de gjennom flere stadier: stamceller, umodne oligodendrocytter og fullt differensierte myelin-dannende oligodendrocytter.
Typer oligodendrocytter
Oligodendrocytter kan klassifiseres hovedsakelig etter funksjonene, selv om de er strukturelt og molekylært veldig like. Det finnes to hovedtyper: interfascikulær y satellittVidere er følgende anerkjent: progenitoroligodendrocytter som en nøkkelcellepopulasjon for reparasjon og plastisitet i sentralnervesystemet.
- den interfascikulære oligodendrocytter Det er de som har ansvaret for dannelse av myelinskjeder og de utgjør en del av den hvite substansen i hjernen. De er den «klassiske» typen oligodendrocytt som studeres når man diskuterer myelinisering.
- den satellitt-oligodendrocytter De er en del av den grå substansen, de er ikke myelinprodusenterDe fester seg ikke til nevroner og danner kapper, og de fungerer heller ikke som elektriske isolatorer. Funksjonene deres er ikke fullt ut forstått, selv om de antas å delta i opprettholdelse av ekstracellulær kjemisk balanse og i reguleringen av synapsemiljøet.
- den oligodendrocytt-progenitorceller (OP) De regnes som «stamcellene» til modne oligodendrocytter. De har evnen til å dele seg og differensiere for å generere nye myeliniserende celler, spesielt etter skader eller demyeliniserende prosesser. Deres rolle er avgjørende i myelinregenerering og reparasjon i sentralnervesystemet.
Funksjoner av oligodendrocytter
Siden de nøyaktige funksjonene til satellitt-oligodendrocytter er ukjente, vil vi bare beskrive funksjonene til interfascikulære oligodendrocytter og av de generelle funksjonene som utføres av settet med oligodendrocytter og deres forløpere i sentralnervesystemet.
Nevral overføring akselerasjon
Hastigheten til aksjonspotensialene øker når aksoner myeliniseres. I aksoner med myelinskjeder atskilt av Ranvier-noder, beveger ikke den elektriske impulsen seg kontinuerlig, men "hopper" snarere fra node til node. Dette lar signalet bevege seg For mye raskere enn i ikke-myeliniserte fibre.
El riktig systemdrift Hormonell og muskulær funksjon forbedres av tilstrekkelig nevral ledningshastighet. Motorisk koordinasjon, reflekser, sensorisk persepsjon og mye av den kognitive aktiviteten er avhengig av at denne ledningen er presis og rask.
La inteligencia Oligodendrocytter har også blitt knyttet til myelinens integritet og mengde i visse områder av hjernen. Studier har funnet positive korrelasjoner mellom myelintetthet i hvit substans og ytelse på kognitive oppgaver, noe som tyder på at oligodendrocytter bidrar indirekte til evner som læring og resonnering.
Cellemembranisolasjon
Å isolere nevrale aksoner fra cellenes ytre miljø forhindrer ionfiltrering gjennom cellemembranen. Myelin fungerer som et isolerende belegg som ligner på plasten som dekker elektriske ledninger, og forhindrer kortslutninger og signaltap.
Takket være denne isolasjonen sørger oligodendrocyttene for at utvekslingen av ioner (spesielt av natrium og kaliumAksjonspotensialene er konsentrert i svært spesifikke regioner, Ranviers noder, hvor de regenereres. Dette gjør overføringen mer effektiv. energieffektiv og rimeligere for nevronet.
Strukturering av nervesystemet
Siden nevroner ikke er i stand til utføre sin funksjon på egenhåndGliaceller, og spesielt interfascikulære oligodendrocytter, er ansvarlige for å støtte nettverksstrukturen til nevronerDe gir fysisk støtte som holder fiberkanalene i den hvite substansen organisert og bidrar til hjernens tredimensjonale arkitektur.
Videre definerer myelinfordelingen delvis regionene til hvit substans y grå materie av nervesystemet. Hvit substans er rik på myeliniserte aksoner, mens grå substans hovedsakelig inneholder nevrale somaer (cellelegemer) og synapser. Uten oligodendrocytter ville denne anatomiske organiseringen være radikalt endret.
Støtte for utvikling og overlevelse av nevroner
Oligodendrocytter er produsenter av proteiner og nevrotrofiske faktorer som, i sin interaksjon med nevroner, holder dem aktive, og dermed forhindrer en programmert celledød (apoptose).
Disse faktorene inkluderer molekyler som fremmer neuronal differensieringDe styrer veksten av aksoner og dendritter, og fremmer modning av nevrale kretser under utviklingen. De reagerer også på den elektriske aktiviteten til nevroner ved å modifisere myelin i henhold til bruk, som direkte kobler oligodendrocytter til synaptisk plastisitet og læring.
Ekstracellulær væskehomeostase
Selv om satellittoligodendrocytter har ingen klar funksjon fullt definert, anses som viktige for å opprettholde homeostatisk balanse i det ytre miljøet av nærliggende nevroner. De bidrar til å regulere konsentrasjonen av ioner, vann og metabolitter i den grå substansen, og bidrar til et stabilt miljø for synaptisk overføring.
Progenitor-oligodendrocytter, på sin side, lar hjernen ha en reserve av celler som er i stand til å erstatte skadede oligodendrocytter og å remyelinisere aksoner etter skade, noe som er avgjørende for å opprettholde den langsiktige funksjonaliteten til sentralnervesystemet.
Kommunikasjon mellom nevroner og myeliniserende gliaceller
I lang tid ble det antatt at nevroner var de eneste cellene med en aktiv rolle i informasjonsbehandling. Det finnes imidlertid økende bevis for at... gliaceller, og spesielt oligodendrocytter og Schwann-cellerDe deltar i et komplekst toveis kommunikasjonsnettverk med aksonene de myeliniserer.
Frigjøring av nevronaktivitet kjemiske budbringere ikke bare i klassiske synapser, men også i ekstrasynaptiske regioner av aksoner. Disse budbringerne, sammen med lokale endringer i ionkonsentrasjon, fungerer som signaler for gliaceller, og regulerer prosesser som proliferasjon, differensiering og myelinisering.
For eksempel, i sentralnervesystemet, kan aksonaktivitet modulere fosforylering av myelin basisk protein (MBP) I oligodendrocytter skjer dette gjennom nitrogenoksidmediert signalering og proteinkinaseveier. På denne måten kan gjentatt bruk av visse kretser føre til strukturelle endringer i myelin, noe som forsterker de mest aktive forbindelsene.
I SNP, overlevelse og modning av forløpere til Schwann-celler De er avhengige av signaler utledet fra aksoner, som for eksempel nevroregulin-1 eller visse endotelinerDisse molekylene regulerer når og hvordan Schwann-celler formerer seg, differensierer og begynner å myelinisere, og sikrer at det bare er et tilstrekkelig antall myeliniserende celler der aksoner trenger dem.
Denne konstante akson-glia-dialogen er essensiell for normal utvikling av nervesystemet, reparasjon etter skade og opprettholdelse av effektiv nerveoverføring gjennom hele livet.
Sykdommer forbundet med myelin
Siden myelin er essensielt for hastighet og nøyaktighet av nerveoverføringEnhver endring i strukturen deres, i oligodendrocytter eller i Schwann-celler, kan føre til sykdommer som kalles demyeliniserendeDisse patologiene påvirker både sentralnervesystemet og det perifere nervesystemet, og kan ha autoimmune, genetiske, metabolske, inflammatoriske, infeksiøse eller toksiske årsaker.
Miller Fishers syndrom
Det er en variant av Guillain-Barré syndrom, en autoimmun sykdom karakterisert ved produksjon av antistoffer mot myelin av nevronene i det perifere nervesystemet.
Når perifert myelin er skadet, går riktig myelinskjede tapt. signaloverføring mellom organismen og sentralnervesystemetnoe som fører til potensielt alvorlig muskellammelse og endret følesans.
Symptomer assosiert med Denne sykdommen inkluderer oftalmoplegi (lammelse av øyemusklene), ataksi (tap av koordinasjon av bevegelser) og arefleksi (fravær av reflekser). Ved behandling i tide har det generelt gode utsikter til langsiktig forbedring, takket være remyeliniseringskapasiteten i det perifere nervesystemet.
Charcot-Marie-Tooth sykdom (CMT)
Er en arvelig sykdom som påvirker de perifere nervene og er kjent som perifer nevropatiDet er assosiert med mutasjoner i gener som koder for viktige perifere myelinproteiner, slik som protein null (P0), perifert myelinprotein 22 (PMP22), eller visse konneksiner involvert i kommunikasjon i Schwann-celler.
Det forårsaker progressiv skade på perifere nerver, med symptomer som distal muskelsvakhetDeformiteter i føtter og hender, sensoriske forstyrrelser og tap av reflekser er vanlige symptomer. Selv om noen perifere nevropatier kan være relatert til diabetes og andre metabolske årsaker, er CMT blant de vanligste formene. genetisk av perifer myelinskade.
Multippel sklerose
Det er en sykdom i sentralnervesystemet som blokkerer eller bremser kommunikasjonen mellom hjernen og kroppenDette skjer når myelinskjeden som beskytter nerveceller er skadet, påvirker hjernen og marg ryggmarg.
Ved multippel sklerose angriper immunsystemet feilaktig myelin og noen ganger oligodendrocytter, noe som forårsaker betennelse og dannelse av demyeliniserende plakk i forskjellige regioner av sentralnervesystemet. Over tid kan aksoner også bli skadet, noe som fører til mer permanent nevrologisk funksjonshemming.
De hyppigste symptomene skyldes tap av balanseufrivillige muskelbevegelser, bevegelsesproblemer, koordinasjonsvansker, tremor, svakhet, forstoppelse eller tarmlidelser, samt tretthet og i noen tilfeller syns- og kognitive svekkelser.
Spontane forsøk er kjent for å eksistere remyelinisering av progenitoroligodendrocytter, men hos mange personer med multippel sklerose er disse prosessene utilstrekkelige eller blir utarmet over tid, noe som gjør gliaceller til et sentralt mål for utviklingen av fremtidige nevrobeskyttende og regenerative behandlinger.
Amyotrofisk lateral sklerose (ALS)
Den angriper gradvis motoriske nevronersom kontrollerer frivillige muskler. Det er karakterisert ved gradvis degenerasjon av disse nevronene inntil de når nevron- og organismedød.
Selv om ALS primært har vært assosiert med nevronal forverring, tyder nyere forskning på at gliaceller og myelin De kan også spille en rolle i sykdomsprogresjon ved å endre det metabolske og støttende miljøet til motoriske nevroner.
Balós sykdom eller Balós konsentrisk sklerose
Det rammer vanligvis barn og sjelden voksne. Det består av tap av myelin i hjernen som antar et karakteristisk mønster i form av konsentriske ringer i hjernebilder.
Det er sjeldent, og de eksakte årsakene er fullstendig ukjente. Det forårsaker progressiv lammelseufrivillige muskelbevegelser, epileptiske anfall og andre alvorlige nevrologiske problemer, da det er relatert til en lokalisert, men intens ødeleggelse av myelin.
Leukodystrofier
De består av endringer av syn og motorisk systemblant andre symptomer. De stammer fra ødeleggelse av myelin på grunn av enzymatiske defekter i dannelsen eller vedlikeholdet av myelin, eller på grunn av prosesser av vaskulær, infeksiøs, autoimmun, inflammatorisk eller toksisk opprinnelse.
Ved leukodystrofier av genetisk opprinnelse, endringer i enzymer som er nødvendige for å syntetisere eller nedbryte myelinspesifikke lipider De forårsaker en opphopning eller mangel på essensielle komponenter, med ødeleggende konsekvenser for integriteten til hjernens hvite substans.
Å forstå funksjonen til oligodendrocytter, Schwann-celler og myelin lar oss forstå i hvilken grad disse strukturene, ofte usynlige for allmennheten, er grunnleggende for vår sinn, bevegelsene våre og sansene våre fungere normalt, og hvorfor forskning på gliaceller har blitt en av hjørnesteinene i behandlingen av mange nevrologiske sykdommer.