Нейроглия — строение и функции глиальных клеток

Патология

В ответ на воздействие различных патологических агентов клетки нейроглии реагируют обратимыми или необратимыми дистрофическими реакциями. Патоморфологические изменения глиоцитарной ткани могут проявляться в виде:

  • Отека и набухания;
  • Гипертрофии или атрофии;
  • Гиперплазии;
  • Амебоидного перерождения;
  • Гомогенезирующего метаморфоза;
  • Клазматодендроза;
  • Инволюции.

Такое нарушение в морфологии, меняющее само клеточное строение, можно встретить при гистологическом исследовании церебральных структур пациентов с рядом серьезных заболеваний – опухолями головного мозга, боковым амиотрофическим склерозом, болезнью Альцгеймера, расстройствами аутистическаго спектра, биполярным расстройством.

При морфологическом исследовании головного мозга Альберта Эйнштейна было обнаружено повышенное количество клеток глии. Это подтвердило заключения ученых об участии глиальных структур в формировании процессов мышления.

Долгое время при изучении работы нервной системы нейроглиальным элементам отводили лишь вспомогательное второстепенное значение. В современной неврологии ее рассматривают как основной элемент нервной ткани. Патологические изменения глиальных структур способны спровоцировать развитие ряда тяжелых нейродегенеративных заболеваний. 

Оцените эту статью:

  • 4.53

Всего голосов: 123

Похожее

  • Как сохранить воспоминания
    Дуглас Филдз

    Почему одни события в нашей жизни сохраняются в памяти надолго, а другие исчезают без следа? Исследования процессов, которые формируют развивающийся мозг, позволят ответить на этот вопрос.

  • В чем же особенность человеческого мозга?
    Сюзана Херкулано-Хузел
    Устройство человеческого мозга сбивает с толку — он большой, относительно размеров нашего тела, он потребляет громадное количество энергии для своего веса и кора головного мозга невероятно плотная. Но почему? Невролог Сюзана Херкулано-Хузел взяла на себя роль Шерлока Холмса, чтобы провести нас через это расследование. Приготовив «бульон из мозгов», она приходит к потрясающим выводам.

  • В «системе вознаграждения» найдены нейроны, возбуждающиеся от хороших предчувствий
    Александр Марков

    Чувства радости и удовольствия зависят от активности дофаминовых нейронов вентральной области покрышки среднего мозга (VTA). Американским нейробиологам в оптогенетических экспериментах на мышах удалось обнаружить отдельный тип нейронов, которые специализируются на кодировании ожиданий награды, но не реагируют на саму награду.

  • Энергетический подход к эволюции мозга
    Сергей Савельев

    Нервная система живых существ в процессе эволюции прошла долгий путь от совокупности примитивных рефлексов у простейших до сложной системы анализа и синтеза информации у высших приматов. Что послужило стимулом к формированию и развитию мозга? Статья известного ученого и популяризатора науки Сергея Вячеславовича Савельева, автора книги представляет оригинальную теорию адаптивной эволюции нервной системы.

  • О мозге и поведении
    Сергей Савельев
    Доклад Сергея Савельева о мозге и поведении в Институте философии РАН 1 ноября 2013.

  • Формирование воспоминаний теперь можно увидеть под микроскопом
    Александр Марков

    Обучение и формирование долговременных воспоминаний у животных основано на постоянном образовании новых и отмирании старых связей между нейронами мозга. Американским нейробиологам впервые удалось детально проследить за этими процессами в ходе обучения у мышей. Оказалось, что при обучении дендриты (ветвящиеся «входные» отростки нейронов) образуют множество новых веточек, количество которых коррелирует с эффективностью обучения. После окончания тренировок большая часть новых отростков постепенно атрофируется, но некоторые сохраняются на всю жизнь, что обеспечивает длительное хранение приобретенных воспоминаний и навыков.

  • Механизмы памяти и забвения
    Программа Гордона
    Где и как хранится память в мозге? Какой объём информации может вместить человеческий мозг? О материальных носителях памяти и о механизмах памяти и забвения доктор медицинских наук Константин Анохин и доктор биологических наук Павел Балабан.

  • В мозге ничего нет, кроме химии и электричества
    Александр Горелик
    Гамбургский счет
    Первые наблюдения за человеческим мозгом, как и первые операции на нем (трепанации) люди стали проводить за несколько тысяч лет до нашей эры, то есть задолго до того, как появилась наука нейрофизиология. Сегодня нейрофизиологами накоплен большой массив данных. У них есть современные приборы. Чего же им не хватает, чтобы научиться хорошо управлять человеческим мозгом? Об этом по гамбургскому счету мы решили спросить кандидата медицинских наук, заведующего кабинетом функциональной диагностики Санкт-Петербургского психоневрологического института имени Бехтерева Александра Горелика.

  • Материальная основа памяти. FAQ
    Балабан П. М.
    Одна из самых главных загадок нейрофизиологии — это вопрос, что происходит при обучении. Мы все знаем, что каждое животное и человек может обучиться чему-то. И какие-то материальные следы этого должны остаться в нашем мозгу. Психологи, к сожалению, описывают эти процессы несколько иначе, чем физиологи, и пытаются описать разум как какую-то самостоятельную сущность. Физиологи же, раскрыв мозг, находятся в положении тех физиков, которые открывают радиоприемник, видят все детали, могут зарегистрировать звук, но собственно музыку они там не увидят никогда, потому что ее там нет. Так и наш мозг воспроизводит мысль, но в самом мозгу ее нет.

  • Молекулы памяти и нейродегенаративные заболевания
    Павел Балабан
    Чем различается экспрессия генов в нейронах и клетках других типов? Существует ли наследственная память? Излечимы ли болезни Паркинсона и Альцгеймера? Об этом рассказывает доктор биологических наук Павел Милославович Балабан.

Важно  Цитоархитектонические поля Бродмана в полушариях головного мозга

Далее >>>

Биохимия

и нейронов, при к-ром ткань мозга дезагрегируют путем пропускания ее через сита с уменьшающимися размерами отверстий, а полученную суспензию клеток центрифугируют в градиенте плотности сахарозы и разделяют на фракции клеток Н. и нейронов; 3) метод культуры клеток и тканей (см.). Однако каждый отдельно взятый метод не является абсолютно достаточным для выделения клеток Н.

Имеющиеся биохим, характеристики клеток Н. получены в основном в результате исследования астроцитов и олигодендроцитов, составляющих ок. 90% от общего количества клеток Н. в головном мозге. Биохим, характеристика микроглии и эпендимы разработана недостаточно.

Плотный остаток Н. коры и ствола мозга составляет ок. 20%. Абсолютная величина сухого веса одной глиальной клетки зависит от вида клетки и метода ее выделения. Так, сухой вес астроцитов в зависимости от метода их выделения колеблется в пределах 500—1000 и 500—2000 мг на 1 клетку, тогда как сухой вес олигодендроцитов значительно меньше — 25—100 пг на 1 клетку.

Качественно состав липидов клеток Н. характеризуется содержанием практически всех классов липидов — фосфолипидов, галактолипидов, холестерина, жирных к-т и др. Липидный состав олигодендроцитов имеет сходство с составом миелина. В астроцитах и олигодендроцитах найдены ганглиозиды.

Содержание белка в клетках Н., выделенных с помощью различных методов, колеблется в расчете на сухой вес от 30 до 50%. В составе белков найдены кислые белки, специфичные для клеток Н.: кислый фибриллярный белок глии (GFA-pro-tein — glia fibrillary acid protein), сосредоточенный в астроцитах, и белок S-100, содержащийся в астроцитах и олигодендроцитах.

Такие белки появляются в клетках Н. на ранних этапах их дифференцировки. Белки клеток Н. отличаются от белков нейронов большим содержанием сульфгидрильных (SH) групп. Содержание ДНК в ядрах клеток Н. примерно такое же, как в нейронах (ок. 6,4 пг в пересчете на 1 клетку). В олигодендроцитах содержание РНК составляет 1,8—2,0 пг на 1 клетку, а в астроцитах оно значительно выше — 10—12 пг на 1 клетку.

В Н. сосредоточен практически весь гликоген, обнаруживаемый в головном мозге; его содержание составляет примерно 1—2% от всего сухого веса клеток Н.

Н. характеризуется сравнительно высокой метаболической активностью. Скорость потребления кислорода клетками Н. в среднем составляет до 200 мкмоль/час на 1 г свежего веса ткани. В эксперименте показано, что дыхательная активность астроцитов и олигодендроцитов особенно высока в тех случаях, когда в качестве субстрата используют сукцинат, в то время как потребление кислорода эпендимоцитами наиболее интенсивно в присутствии других субстратов — глюкозы, пирувата, маннозы и лактата.

Рассчитано, что ок. 1/3 дыхательной активности коры мозга крыс приходится на Н. Гликолитическая активность клеток Н. и нейронов примерно такая же, как и гликолитическая активность, обнаруживаемая в срезах коры мозга (примерно 200 мкмоль в 1 час на 1 г свежего веса ткани). Активность окислительных ферментов в олигодендроцитах ц. н. с.

Предполагают, что клетки Н. участвуют в метаболизме нейромедиаторов. Они обладают высокоэффективным транспортным механизмом захвата аминокислот и развитыми ферментными системами их катаболизма. Захват клетками Н. глутаминовой к-ты, гамма-аминомасляной к-ты, таурина, глицина и аспарагиновой к-ты является важным моментом в процессе инактивации веществ-медиаторов.

Важно  Проба Барре в неврологии — проведение и интерпретация результатов

При различных патол, процессах в нервной системе Н. реагирует изменением метаболической активности. Так, при опухолях, исходящих из различных видов клеток глии (глиомах), наблюдается увеличение содержания ДНК, интенсификация ее синтеза, синтеза РНК и белков, повышение активности окислительных ферментов и ферментов фосфорного обмена (АТФ-азы и тиаминпирофосфатазы).

Эти изменения наблюдаются во всех клетках Н., но наиболее выражены в астроцитах. При отеке мозга активность АТФ-азы и тиаминпирофосфатазы повышается лишь в астроцитах. При различных формах глиоза увеличивается содержание кислых белков, характерных для астроцитов; в астроцитах и олигодендроцитах при этом возрастает активность кислых гидролаз.

У больных паркинсонизмом в Н. увеличивается содержание РНК и резко меняется состав нуклеотидов. При гипертиреозе интенсивность синтеза белков в Н. снижается, а при гипотиреозе — повышается. Отмечено, что клетки Н. устойчивы к гипоксии в большей степени, чем нейроны, и функциональные сдвиги при этом состоянии минимальны;

Астроциты

Астроциты – это глиальные клетки мозга, что выступают в качестве «утилизатора» недееспособных митохондрий, которые продуцируются нейронами. Астроциты не просто устраняют их, а заменяют собственными образованиями.

Существует их разделение на протоплазматические и волокнистые. Волокнистые глиальные клетки распространены в белом веществе ЦНС среди миелинизированных нервных волокон. Они характеризуются наличием многочисленных фибрилл в цитоплазме. Основные отростки расходятся в радиальном направлении (отсюда и название астроцита, что означает «звездообразная ячейка»).

В отличие от волокнистых, протоплазматические преобладают в сером веществе ЦНС. Они содержат меньше фибрилл и органелл внутри своей цитоплазмы. Их отростки вступают в контакт с капиллярами, как и отростки волокнистых.

Считается, что система работы астроцитов связана с действием нейромедиаторов, таких как глутамат и гамма-аминомасляная кислота (ГАМК). Они выступают в качестве хранилища для последних.

Происхождение

Клетки микроглии происходят из эритромиелоидных предшественников желточного мешка, которые заселяют мозг на очень ранних этапах эмбриогенеза и после закрытия гемато-энцефалического барьера поддерживают свою популяцию за счёт пролиферации. Также есть основания предполагать, что какая-то доля клеток микроглии происходит из примитивных макрофагов (примитивный гематопоэз), которые обнаруживают в желточном мешке ещё до появления эритромиелоидных предшественников. Таким образом, в нормальных условиях моноциты, происходящие из гематопоэтических стволовых клеток в костном мозге, не играют никакой роли в поддержании популяции микроглии.

Олигодендроциты

Олигодендроциты — особые клетки нейроглии, расположенные в ЦНС беспозвоночных и позвоночных, которые функционируют для производства миелина, то есть изолирующей оболочки на аксонах нервных волокон.

Они подразделяются на межфаскулярные и периневральные, имеют мало цитоплазматических фибрилл и довольно развитый аппарат Гольджи. Их можно отличить от астроцитов благодаря большей плотности, как цитоплазмы, так и ядра, отсутствию фибрилл и гликогена в цитоплазме и большому количеству микротрубочек в отростках. Межфаскулярные олигодендроциты строятся рядами между нервными волокнами белого вещества ЦНС. В сером веществе расположены периневральные, очень близко к соме нейронов. Глиальные клетки, эквивалентные олигодендроцитам, но расположенные в периферической области нервной системы, называются клетками Шванна.

Тип аксона определяет, произойдет свободная или плотная миелинизация. При плотной олигодендроцит оборачивается, как свернутый лист, вокруг аксона, пока волокно не покрывается несколькими слоями. Между сегментами миелиновой оболочки есть участки, называемые узлами Ранвье, которые важны при передаче нервных импульсов.

Нейроглия — строение и функции глиальных клеток

Что такое нейроглия

Вам будет интересно:Орнитиновый цикл: описание, схема и особенности

Канал ДНЕВНИК ПРОГРАММИСТА
Жизнь программиста и интересные обзоры всего. Подпишись, чтобы не пропустить новые видео.

Нейроглия — это структура мозга, предназначенная для поддержки функционирования нейронов. Термин происходит от словосочетания «нервный клей». Впервые принцип ее работы был объяснен итальянским биологом Эмилио Лугаро в 1907 году. Он предполагал, что глиальные клетки обмениваются веществами с внеклеточной жидкостью и таким образом осуществляют контроль над нейронной средой. Было доказано, что глюкоза, аминокислоты и ионы — все, что влияет на деятельность нейронов — участвуют в таком обмене. При повышенной активности глиальные клетки могут захватывать и замедлять ионы калия. Таким образом они поддерживают нормальную работу мозга.

Учитывая это, нейроглия превосходит количество нейронов. Она в наличии у беспозвоночных и позвоночных, может отличаться от нейронов отсутствием аксонов и наличием только одного типа процесса. Ее клетки не образуют синапсов и не теряют способности делиться за всю свою жизнь. В то время как нейроны и нейроглии находятся в непосредственной близости друг к другу, между этими составляющими нет прямых связей.

Важно  Последние новости в лечении рассеянного склероза 2018-2019: исследования, лекарства, методы

АТФ как химический посредник

Выявленные закономерности привели исследователей
в замешательство. Коммуникация глиальных клеток, как
и нейронов, контролируется токами кальция. Однако если изменения
его уровня в нейронах вызывают электрические импульсы, то в глии — нет. Возникает вопрос: не было ли инициировано перемещение ионов кальция в глию каким-то другим электрическим феноменом? А если нет, то какова природа механизма?

Когда учёные экспериментировали с глией, в поле зрения им постоянно попадала знакомая всем молекула аденозинтрифосфата (АТФ).
Будучи основным источником энергии в живых клетках, АТФ обладает
многими признаками, благодаря которым прекрасно подходит на роль
химического посредника между клетками. В окружающей среде
он содержится в больших количествах,
а во внеклеточном пространстве его мало. Благодаря небольшим
размерам молекула способна к быстрой диффузии и легко
разрушается ферментами. Более того, АТФ присутствует в аксонных
терминалях, где обычно и хранятся молекулы нейротрансмиттеров,
и может высвобождаться в синаптическую щель.

В 1999 г. Питер Гатри (Peter B. Guthrie)
и его сотрудники из Университета штата Юта показали, что
при возбуждении астроциты выбрасывают в окружающую среду АТФ.
Затем он связывается рецепторами на соседних астроцитах,
заставляя открываться ионные каналы и способствуя перемещению
кальция внутрь клеток. В свою очередь, повышение уровня кальция
в клетках заставляет их высвобождать во внеклеточную
среду новые порции АТФ — так в популяции астроцитов
инициируется цепная реакция, связанная с изменением
внутриклеточного уровня кальция и опосредованная АТФ.

Нейроглия — строение и функции глиальных клеток
Как общаются глиальные клетки? В культуральную среду, содержавшую кальций, помещались астроциты (а)
и сенсорные нейроны. После того как под влиянием электрической
стимуляции нейроны принялись генерировать распространяющиеся
по аксонам (зигзаги молний) (b) импульсы (потенциалы действия),
глия начала флуоресцировать — признак того, что глиальные клетки
отреагировали на это событие поглощением кальция. Спустя 10 и 12,5 секунд (с и d) по всей популяции астроцитов прокатились две огромные волны
проникновения кальция внутрь клеток. О росте концентрации кальция
в астроцитах свидетельствует изменение их цвета: вначале они
были зелёными, затем стали синими и наконец красными.

В результате
наблюдений родилась модель, позволившая объяснить способность
околоаксонной глии распознавать нейронную активность, и передавать
затем сообщения другим глиальным клеткам, окружающим синапс. Импульсация
нейронов побуждает глиальные клетки, окружающие аксон, высвобождать
АТФ, который вызывает поглощение кальция соседними глиальными клетками.
Это стимулирует выброс новых порций АТФ, что активирует передачу
сообщения по длинной цепочке глиальных клеток иногда
на значительное расстояние от нейрона, инициировавшего всю
последовательность данных событий. Но каким образом глиальным
клеткам, участвовавшим в нашем эксперименте, удавалось распознавать
импульсацию нейронов — ведь аксоны не образуют с глией
синаптических контактов и в области синапсов не было
никаких глиальных клеток? Участием нейротрансмиттеров феномен объяснить
нельзя: из аксонов они не диффундируют. Быть может, его
причиной был АТФ, способный каким-то образом просачиваться из аксонов?

Для проверки гипотезы мы решили провести электрическую
стимуляцию чистых культур аксонов ДКГ и последующий химический
анализ культуральной среды. Воспользовавшись ферментом, ответственным
за свечение брюшка у жуков-светляков (эта реакция требует участия АТФ),
мы наблюдали свечение среды во время распространения импульса
по аксонам, что свидетельствовало о высвобождении из них
АТФ. Затем мы добавили в культуру шванновские клетки, также
начинавшие светиться после того, как по аксонам пробегали
потенциалы действия. Но когда мы добавили в среду фермент
апиразу, быстро разрушающую АТФ и не дающую ему достигнуть
шванновских клеток, глия во время импульсации аксонов оставалась
тёмной. Таким образом, содержание кальция в шванновских клетках
не менялось, т. к. они не получали АТФ-сигнала.

АТФ, высвободившийся из аксонов, на самом деле стимулировал
транспорт кальция внутрь шванновских клеток. С помощью
биохимического анализа и цифровой микроскопии нам удалось показать,
что в результате этого события сигнальные молекулы перемещаются
от клеточной мембраны к ядру и включают здесь различные
гены. Таким образом, мы обнаружили поразительный факт: генерируя
импульсы, призванные обеспечить общение с другими нейронами,
нервная клетка и её аксон могут влиять на считывание
генов в глиальной клетке и изменять тем самым
её поведение.

Оцените статью
Добавить комментарий