Komórki glejowe

Komórki glejowe

Obok dość dobrze poznanych oraz należycie docenianych neuronów, w naszym mózgu znajduje się także inny rodzaj komórek – glej (gr. glia; klej). O jego istotności świadczyć może chociażby fakt, że dane szacunkowe wskazują na około 10-krotnie większą liczbę komórek glejowych niż neuronów w ludzkim układzie nerwowym (Longstaff, 2012). Przez wiele lat glej był jednak niedoceniany, a jego rola w funkcjonowaniu systemu nerwowego - pomijana. Sam termin wprowadził do nauki niemiecki uczony Rudolph Virchow w 1859r. Uznał on glej za nieaktywną tkankę, której głównym zadaniem jest wypełnianie przestrzeni między komórkami nerwowymi. Dopiero w kolejnych latach, dzięki opracowaniu technik barwienia preparatów histologicznych, Santiago Ramón y Cajal i Pio del Rio-Hortega mogli rozróżnić i opisać poszczególne rodzaje komórek gleju (Squire, 2008). W tym okresie powszechnie sądzono, że rolą tych komórek jest stanowienie podpory dla neuronów, odżywianie ich oraz usuwanie zbędnych substancji. Jedną z odważniejszych tez, co do funkcji omawianych komórek wysnuł brat Santiago – Pedro Ramón y Cajal. Twierdził on bowiem, że ważność gleju wynika z tego, iż stanowi on dla neuronów coś w rodzaju tkanki izolacyjnej – zapobiega niepożądanemu rozprzestrzenianiu się impulsów neuronalnych (Mika, 2014). Dalszy rozwój neuronauki oraz metodologii badań elektrofizjologicznych przyniosły odkrycia mówiące o tym, że między komórkami gleju mają miejsce sprzężenia elektryczne oraz że posiadają one receptory dla większości neuroprzekaźników – są zatem wyposażone w mechanizmy pozwalające im na wykrywanie aktywności neuronalnej. Zbadano także, że astrocyty posiadają zdolność do generowania tzw. sygnału wapniowego – oznacza to, że komunikują się w obrębie tworzonych przez siebie sieci (Mika, 2014). Myślenie o gleju zmieniało się zatem na przestrzeni lat od niemal całkowitej ignorancji do dość dokładnego zbadania jego poszczególnych rodzajów oraz określenia pełnionych przez nie funkcji. Jakie role pełnią zatem różne komórki glejowe?
 

Astrocyty

Astrocyty są najliczniejszymi i największymi komórkami glejowymi, zaliczanymi do makrogleju. Mają bardzo liczne wypustki i dość nieregularne kształty, a ich nazwa sugeruje, że wyglądem często przypominają gwiazdy (dlatego nazywane są też glejem gwiaździstym). Wyróżnia się dwa typy astrocytów – protoplazmatyczne występujące w istocie szarej oraz włókniste, które są mniejsze i charakterystyczne dla istoty białej (Squire, 2008). Mają pochodzenie ektodermalne i rozwijają się z tzw. gleju radialnego. Komórki gleju radialnego pełnią kluczową rolę w procesie dojrzewania ośrodkowego układu nerwowego, stanowiąc „rusztowanie” dla migrujących neuronów. Dojrzałe astrocyty pełnią szereg zróżnicowanych zadań dbając o homeostazę układu nerwowego. Odpowiadają za odpowiednie stężenie jonów potasu, zapobiegają dyfuzji neuroprzekaźnika poza szczelinę synaptyczną oraz - w niektórych sytuacjach - wiążą neurotransmitery, regulując tym samym siłę pobudzenia. Odgrywają także ogromną rolę w tworzeniu bariery krew-mózg oraz w zaopatrywaniu neuronów w glukozę – magazynują ją w postaci glikogenu i dostarczają ją komórkom nerwowym w sytuacji, kiedy normalne ilości glukozy są niewystarczające (Longstaff, 2012). Astrocyty wydzielają także substancje wzrostowe takie jak nerwowy czynnik wzrostu (NGF) czy czynnik neurotroficzny pochodzenia mózgowego (BDNF). Magazynują związki o właściwościach antyoksydacyjnych, stanowiąc dla neuronów „pierwszą linię obrony” (Mika, 2014). Ponadto pełnią istotną funkcję w procesach uczenia się – wykazano eksperymentalnie, że myszy, którym wszczepiono ludzkie progenitorowe komórki astorcytarne są „mądrzejsze” – czterokrotnie lepiej (w porównaniu do grupy kontrolnej) uczyły się kojarzyć dźwięk z bodźcem awersyjnym (Winderm i in., 2014). Wiadomo też, że zanik astrocytów ma miejsce u osób cierpiących na depresję jednobiegunową, chorobę afektywną dwubiegunową i schizofrenię, co sugeruje istotną rolę tego rodzaju komórek glejowych w patogenezie wymienionych schorzeń. Drugą stroną medalu są jednak doniesienia z obszaru badań nad nocycepcją – szereg doniesień wskazuje na to, że aktywność astrocytów jest dodatnio skorelowana z nadwrażliwością bólową. Naukowcy twierdzą, że w pewnych sytuacjach astrocyty przyjmują „pronocyceptywny” fenotyp – kluczowe w tym momencie jest określenie warunków w jakich ten proces zachodzi i znalezienie sposobów jego kontroli (Mika, 2014).

Oligodendrocyty i komórki Schwanna

Są to komórki - podobnie jak astrocyty - zaliczane do makrogleju, jednak w odróżnieniu od nich stanowią glej skąpowypustkowy. Oligodendrocyty znajdują się w ośrodkowym, natomiast komórki Schwanna w obwodowym układzie nerwowym. Podstawową rolą tych komórek jest tworzenie osłonek mielinowych na aksonach neuronów. Zasadniczą różnicą jest jednak fakt, że pojedynczy oligodendrocyt jest w stanie „obsługiwać” wiele komórek nerwowych, a jedna komórka Schwanna wytwarza mielinę maksymalnie na jednej wypustce nerwowej. Biorą też udział w regeneracji włókien nerwowych. Mielinizacja jest ogromnie ważnym procesem, dzięki któremu szybkość przewodzenia impulsów nerwowych nieporównywalnie wzrasta, maksymalizując zdolności układu nerwowego do przekazywania różnego rodzaju informacji. Degeneracja osłonek mielinowych ma miejsce w przebiegu takich chorób jak stwardnienie rozsiane czy choroba Guillaina-Barrego. Obraz kliniczny tych schorzeń uświadamia, jak ważną rolę dla sprawnego funkcjonowania pełni mielina i tworzące ją komórki glejowe.

Inne komórki makrogleju

Wśród komórek makrogleju warto wyróżnić jeszcze inne rodzaje komórek – komórki satelitarne, a także komórki Mullera i komórki Bergmana. Komórki satelitarne znajdują się w obwodowym układzie nerwowym, a ich rolą jest osłanianie ciał neuronów w zwojach nerwowych, pośrednio przyczyniają się do transdukcji sygnału i wzmagania nocycepcji (Mika, 2014). Komórki Mullera z kolei to rodzaj komórek glejowych występujący w siatkówce oka kręgowców. W móżdżku występuje natomiast specyficzny rodzaj gleju, tzw. komórki Bergmana. Odpowiadają one za migrację móżdżkowych komórek Purkinjego i komórek ziarnistych na wczesnych etapach rozwoju. Pełnią także role charakterystyczne dla astrocytów w mózgu (Leprince, 2013).

Mikroglej

Mikroglej stanowią bardzo małe komórki glejowe pochodzenia mezodermalnego. Są komórkami układu odpornościowego. Za ich podstawową funkcję uznaje się reagowanie na różnego rodzaju stresy, uszkodzenia, stany zapalne. W efekcie ich namnażania tworzy się blizna glejowa. (Longstaff, 2012). Wydzielają zarówno czynniki wzrostowe, jak i zapalne. Ich niekontrolowana proliferacja (mnożenie się) może skutkować niszczeniem neuronów i bariery krew-mózg. Naukowcy zaobserwowali, że zbyt duża ilość mikrogleju współwystępuje z takimi schorzeniami jak choroba Parkinsona, stwardnienie rozsiane czy choroba Alzheimera (Mika, 2014). Jego nadmierna aktywacja w przypadkach bólu neuropatycznego, związanego z chorobami neurodegeneracyjnymi sugeruje, że posiada też właściwości neurotoksyczne. Podobnie jak w przypadku astrocytów, celem w badaniach jest określenie przyczyn i mechanizmów degeneracji mikrogleju, które prowadzą do utraty jego neuroprotekcyjnych właściwości. Prowadzone badania wykazały także, że mikroglej może przyśpieszać rozwój tolerancji morfinowej. Obecnie testowane są środki farmakologiczne, których zadaniem byłoby hamowanie nadmiernego pobudzania tych komórek glejowych (Mika, 2014). Przytoczone dane pozwalają spekulować na temat dwoistej roli mikrogleju – bardzo ważne jest zatem określenie warunków, w których dochodzi do różnych typów jego aktywacji.

Długo niedoceniany i pomijany glej okazuje mieć wpływ na niemal wszystkie procesy mające miejsce w układzie nerwowym. Zaczynając od istotnych funkcji w procesach rozwoju, poprzez funkcje wspomagające, oczyszczające i modulujące całość mechanizmów zachodzących zarówno w ośrodkowym, jak i w obwodowym układzie nerwowym. Z drugiej strony – wzrost wiedzy na ten temat pozwala stwierdzić, że zmiany degeneracyjne gleju oraz jego niewłaściwa i nadmierna aktywacja przyczyniają się do wielu patologicznych stanów i mogą stanowić poważne zagrożenie dla homeostazy i poprawnego funkcjonowania systemu nerwowego. Kolejne odkrycia przynoszą nowe pytania i trudno oprzeć się wrażeniu, że im więcej na ten temat wiemy, tym bardziej jesteśmy świadomi tego, jak wiele trzeba jeszcze zbadać.
 

Opracowała: Łucja Kudła

Literatura:

  1. Leprince, P. (2013). The role of Bergmann glial cells in cerebellar development. Cancer & Metabolism.1:13.
  2. Longstaff, A. (2012). Neurobiologia. Krótkie wykłady. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.
  3. Mika, J. (2014). Glej – wróg czy przyjaciel? Wszechświat, tom 115 nr 1-3, 8-15.
  4. Squire, L., Berg, D., Bloom, F., du Lac, S., Ghosh, A., Spitzer., N. (red.). (2008). Fundamental Neuroscience. Oxford: Elsevier.
  5. Windrem, M., Schanz, S., Morrow, C., Munir, J., Chandler-Militello, D., Wang, S., Goldman, S. (2014). A Competitive Advantage by Neonatally Engrafted Human Glial Progenitors Yields Mice Whose Brains Are Chimeric for Human Glia. The Journal of Neuroscience, 34(48), 16153-16161.

 

Co to za choroba? Choroba Parkinsona znana też pod nazwą drżączki poraźnej jest jedną z najczęściej występujących chorób zwyr... czytaj więcej
Od ludowych podań i wierzeń, przez miejskie legendy aż do popkultury – na temat snu krąży całe mnóstwo mitów, półprawd i obie... czytaj więcej
Etiologia stwardnienia rozsianego (SM) w dalszym ciągu pozostaje w sferze medycznych spekulacji. Wynika to nie tylko z wielo... czytaj więcej
W kolejnej części cyklu #neuroPraca rozmawiamy z Panią Elżbietą Włodarską, psychologiem, neuropsychologiem, członkiem Polskie... czytaj więcej