Gliale Celsoorten, Functies en Ziekten

de gliacellen het zijn ondersteunende cellen die neuronen beschermen en bij elkaar houden. Er zijn meer gliacellen dan neuronen in onze hersenen.

De verzameling gliacellen wordt glia of glia genoemd. De term "glia" komt van het Grieks en betekent "lijm". Daarom wordt over de tijden gesproken als "nerveuze lijm".

Gliacellen blijven na de geboorte groeien. Naarmate we ouder worden, neemt hun aantal af. In feite ondergaan gliacellen meer veranderingen dan neuronen.

Specifiek transformeren sommige gliacellen hun genexpressiepatronen met de leeftijd. Welke genen worden bijvoorbeeld geactiveerd of gedeactiveerd wanneer het 80 jaar wordt. Ze veranderen vooral in hersengebied zoals de hippocampus (geheugen) en substantia nigra (beweging). Zelfs de hoeveelheid gliacellen in elke persoon kan worden gebruikt om hun leeftijd af te leiden.

De belangrijkste verschillen tussen neuronen en gliacellen zijn dat deze laatste niet direct deelnemen aan de synapsen en elektrische signalen. Ze zijn ook kleiner dan neuronen en hebben geen axonen of dendrieten.

Neuronen hebben een zeer hoog metabolisme, maar kunnen geen voedingsstoffen opslaan. Dat is waarom ze een constante toevoer van zuurstof en voedingsstoffen nodig hebben. Dit is een van de functies die worden uitgevoerd door gliacellen. Zonder hen zouden onze neuronen sterven.

Studies door de geschiedenis heen hebben zich praktisch uitsluitend gericht op neuronen. Gliacellen hebben echter veel belangrijke functies die voorheen onbekend waren. Zo is onlangs ontdekt dat zij deelnemen aan de communicatie tussen hersencellen, de bloedstroom en de intelligentie.

Er is echter veel te ontdekken van de gliacellen, omdat ze veel stoffen vrijmaken waarvan de functies nog niet bekend zijn en gerelateerd lijken te zijn aan verschillende neurologische pathologieën..

Korte geschiedenis van gliacellen

Op 3 april 1858 kondigde Rudolf Virchow het concept van neuroglia aan tijdens een conferentie aan het Pathologisch Instituut van de Universiteit van Berlijn. Deze conferentie had als titel "Ruggenmerg en hersenen". Virchow sprak over glia als het bindweefsel van de hersenen of "zenuwcement".

Deze conferentie werd gepubliceerd in het boek "Cell Pathology". Het werd een van de meest invloedrijke medische publicaties van de negentiende eeuw. Dankzij dit boek verspreidt het concept van neuroglia zich over de hele wereld.

In 1955, toen Albert Einstein stierf, werden zijn hersenen verwijderd om het van dichtbij te bestuderen. Hiervoor hebben ze het opgeslagen in een container vol formaldehyde. De wetenschappers onderzochten snijwonden in zijn brein en probeerden de reden voor zijn buitengewone vermogens te beantwoorden.

Het populaire geloof is dat de hersenen groter waren dan normaal, maar dat was het niet. Noch vonden ze meer neuronen van het account, noch deze waren groter.

Na veel studies, eind jaren tachtig, bleek dat de hersenen van Einstein meer gliacellen hadden. Vooral in een structuur die associatieve cortex wordt genoemd. Dit is verantwoordelijk voor het interpreteren van de informatie. Neem deel aan complexe functies zoals geheugen of taal.

Dit verbaasde de wetenschappers omdat ze altijd hadden gedacht dat gliacellen alleen dienden om de neuronen bij elkaar te houden.

De onderzoekers hadden de gliacellen al lang genegeerd vanwege het gebrek aan communicatie tussen hen. In plaats daarvan communiceren neuronen via de synaps door actiepotentialen te gebruiken. Dat wil zeggen, elektrische impulsen die worden verzonden tussen de neuronen om berichten te verzenden.

Gliacellen produceren echter geen actiepotentialen. Hoewel de nieuwste bevindingen aantonen dat deze cellen informatie uitwisselen, niet met behulp van elektrische middelen, maar met chemicaliën.

Communiceer niet alleen met elkaar, maar ook met neuronen, en verbeter de informatie die deze laatsten doorgeven.

functies

De belangrijkste functies van gliacellen zijn de volgende:

- Blijf verbonden aan het centrale zenuwstelsel. Deze cellen bevinden zich rond de neuronen en houden ze op hun plaats.

- Gliale cellen verzwakken de fysische en chemische effecten die de rest van het organisme op neuronen kan hebben.

- Ze regelen de stroom van voedingsstoffen en andere chemicaliën die neuronen nodig hebben om signalen met elkaar uit te wisselen.

- Ze isoleren neuronen van anderen en voorkomen dat neurale berichten zich vermengen.

- Elimineer en neutraliseer de verspilling van gestorven neuronen.

- Ze verbeteren de neuronale synapsen (verbindingen). Sommige studies hebben aangetoond dat neuronen en hun verbindingen falen als er geen gliacellen zijn. In een onderzoek met knaagdieren werd bijvoorbeeld waargenomen dat neuronen zelf heel weinig synapsen maakten.

Toen ze echter een klasse van gliacellen, astrocyten genaamd, toevoegden, nam de hoeveelheid synapsen aanzienlijk toe en de synaptische activiteit steeg 10 keer meer.

Ze hebben ook ontdekt dat astrocyten een stof afgeven die bekend staat als trombospondine, wat de vorming van neurale synapsen vergemakkelijkt..

- Ze dragen bij aan neuronale snoei. Wanneer ons zenuwstelsel zich ontwikkelt, kunnen neuronen en verbindingen (synapsen) worden gecreëerd.

In een later stadium van ontwikkeling worden overtollige neuronen en verbindingen weggesneden, wat bekend staat als neuronaal snoeien. Het lijkt erop dat gliacellen deze taak samen met het immuunsysteem stimuleren.

Het is waar dat er bij sommige neurodegeneratieve ziekten sprake is van pathologisch snoeien, vanwege de abnormale functies van de glia. Dit komt bijvoorbeeld voor bij de ziekte van Alzheimer.

- Ze nemen deel aan het leren, aangezien sommige gliacellen de axonen omhullen en een stof vormen die myeline wordt genoemd. Myeline is een isolator die ervoor zorgt dat zenuwimpulsen sneller gaan.

In een omgeving waar leren wordt gestimuleerd, neemt het niveau van myelinisatie van neuronen toe. Daarom kan worden gezegd dat gliacellen het leren bevorderen.

Soorten gliacellen

Er zijn drie soorten gliacellen in het centrale zenuwstelsel van volwassenen. Dit zijn: astrocyten, oligodendrocyten en microgliale cellen. Vervolgens wordt elk van hen beschreven.

astrocyten

Astrocyte betekent "cel in de vorm van een ster". Ze worden aangetroffen in de hersenen en het ruggenmerg. De belangrijkste functie ervan is om op verschillende manieren een geschikte chemische omgeving voor neuronen te behouden om informatie uit te wisselen.

Bovendien ondersteunen astrocyten (ook astrogliocyten genoemd) neuronen en elimineren hersenafval. Ze dienen ook voor het reguleren van de chemische samenstelling van de vloeistof rond de neuronen (extracellulaire vloeistof), het absorberen of afgeven van stoffen.

Een andere functie van astrocyten is om de neuronen te voeden. Sommige verlengingen van de astrocyten (die we de armen van de ster kunnen noemen) zijn rond de bloedvaten gewikkeld, terwijl andere zich uitstrekken rond bepaalde gebieden van de neuronen.

Deze structuur trok de aandacht van de beroemde Italiaanse histoloog Camillo Golgi. Hij dacht dat het kwam omdat de astrocyten voedingsstoffen aan de neuronen toedienden en zich losmaakten van het afval van de bloedcapillairen.

Golgi stelde in 1903 voor dat de voedingsstoffen vanuit de bloedvaten naar het cytoplasma van de astrocyten reisden om vervolgens door te gaan naar de neuronen. Momenteel is de Golgi-hypothese bevestigd. Dit is geïntegreerd met nieuwe kennis.

Zo is gevonden dat astrocyten ontvangen capillaire glucose en lactaat worden. Dit is de chemische stof die wordt geproduceerd in de eerste fase van het glucosemetabolisme.

Het lactaat komt vrij in de extracellulaire vloeistof die de neuronen omringt voor absorptie. Deze stof levert neuronen een brandstof die ze sneller kunnen metaboliseren dan glucose.

Deze cellen kunnen zich door het centrale zenuwstelsel verplaatsen en hun extensions verlengen en intrekken, ook wel bekend als pseudopodia ("valse voeten"). Ze reizen op dezelfde manier als amoeben doen. Wanneer ze wat afval van een neuron vinden, schrokken ze het op en verteren het. Dit proces wordt fagocytose genoemd.

Wanneer een grote hoeveelheid beschadigd weefsel vernietigd moet worden, vermenigvuldigen deze cellen zich en produceren voldoende nieuwe cellen om het doelwit te bereiken. Nadat het weefsel is gereinigd, zullen de astrocyten de lege ruimte innemen die wordt gevormd door een raamwerk. Bovendien zal een specifieke klasse van astrocyten een littekenweefsel vormen dat het gebied afdicht.

oligodendrocyten

Dit type gliacellen ondersteunt de verlengingen van neuronen (axonen) en produceert myeline. Myeline is een stof die axonen bedekt door ze te isoleren. Dit voorkomt dat de informatie zich verspreidt naar nabijgelegen neuronen.

Myeline helpt zenuwimpulsen sneller door het axon te reizen. Niet alle axonen zijn bedekt met myeline.

Een gemyeliniseerde axon lijkt op een ketting met langwerpige kralen, omdat myeline niet continu wordt gedistribueerd. In plaats daarvan wordt het verdeeld in een reeks segmenten, inclusief ongedekte delen..

Een enkele oligodendrocyt kan tot 50 segmenten van myeline produceren. Wanneer ons centrale zenuwstelsel zich ontwikkelt, produceren de oligodendrocyten verlengingen die vervolgens herhaaldelijk rond een stuk axon worden gerold, waardoor lagen van myeline worden geproduceerd.

De delen die niet worden gemyelineerd door een axon worden door hun ontdekker Ranvier-knobbeltjes genoemd.

Microgliale cellen of microgliocyten

Het zijn de kleinste gliacellen. Ze kunnen ook fungeren als fagocyten, dat wil zeggen, het innemen en vernietigen van neuronaal afval. Een andere functie die ze ontwikkelen is de bescherming van de hersenen, het verdedigen van externe micro-organismen.

Het speelt dus een belangrijke rol als een onderdeel van het immuunsysteem. Deze zijn verantwoordelijk voor de ontstekingsreacties die optreden als reactie op een hersenletsel.

Ziekten die gliacellen beïnvloeden

Er zijn meerdere neurologische aandoeningen die schade aanrichten in deze cellen. Glia is in verband gebracht met stoornissen zoals dyslexie, stotteren, autisme, epilepsie, slaapproblemen of chronische pijn. Naast neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer of multiple sclerose.

Hier zijn enkele van hen:

- Multiple sclerose: het is een neurodegeneratieve ziekte waarbij het immuunsysteem van de patiënt ten onrechte de myeline-omhulsels van een bepaald gebied aanvalt.

- Amyotrofische laterale sclerose (ALS): bij deze ziekte is er een voortschrijdende vernietiging van de motorneuronen, waardoor spierzwakte spraakproblemen, slikken en ademhalen ontstaan.

Het lijkt erop dat een van de factoren die betrokken zijn bij de oorsprong van deze ziekte de vernietiging is van gliacellen die de motorneuronen omgeven. Dit kan de reden verklaren waarom degeneratie begint in een specifiek gebied en zich uitstrekt tot aangrenzende gebieden.

- De ziekte van Alzheimer: is een neurodegeneratieve aandoening die wordt gekenmerkt door algemene cognitieve stoornissen, voornamelijk als gevolg van geheugenstoornissen. Meerdere onderzoeken suggereren dat gliacellen een belangrijke rol kunnen spelen in de oorsprong van deze ziekte.

Het lijkt erop dat er veranderingen zijn in de morfologie en functies van gliacellen. Astrocyten en microglia slagen er niet in hun neuroprotectiefuncties te vervullen. Aldus blijven neuronen onderworpen aan oxidatieve stress en excitotoxiciteit.

- Ziekte van Parkinson: deze ziekte wordt gekenmerkt door motorische problemen als gevolg van een degeneratie van neuronen die dopamine overbrengen naar motorische controlegebieden zoals de substantia nigra.

Het lijkt erop dat dit verlies wordt geassocieerd met een gliale respons, vooral de microglia van astrocyten.

- Autismespectrumstoornissen: het lijkt erop dat het brein van kinderen met autisme meer volume heeft dan dat van gezonde kinderen. Het is gebleken dat deze kinderen meer neuronen hebben in sommige delen van de hersenen. Ze hebben ook meer gliacellen, wat kan worden weerspiegeld in de typische symptomen van deze aandoeningen.

Bovendien is er kennelijk sprake van een storing van de microglia. Als gevolg hiervan lijden deze patiënten aan neuro-inflammatie in verschillende delen van de hersenen. Dit veroorzaakt het verlies van synaptische verbindingen en neuronale dood. Misschien om deze reden is er minder connectiviteit dan normaal bij deze patiënten.

- Affectieve stoornissen: In andere onderzoeken zijn verlagingen van het aantal gliale cellen geassocieerd met verschillende aandoeningen gevonden. Bijvoorbeeld, Öngur, Drevets en Price (1998) toonden aan dat er 24% reductie was van gliacellen in de hersenen van patiënten met affectieve stoornissen.

Specifiek, in de prefrontale cortex, bij patiënten met een ernstige depressie, is dit verlies meer uitgesproken bij diegenen die leed aan een bipolaire stoornis. Deze auteurs suggereren dat het verlies van gliacellen de reden kan zijn voor de vermindering van de activiteit in dat gebied.

Er zijn veel andere aandoeningen waarbij gliacellen betrokken zijn. Meer onderzoek wordt momenteel ontwikkeld om de exacte rol ervan bij meerdere ziekten, voornamelijk neurodegeneratieve aandoeningen, te bepalen.

referenties

1. Barres, B.A. (2008). Het mysterie en de magie van glia: een perspectief op hun rol in gezondheid en ziekte. Neuron, 60 (3), 430-440.
2. Carlson, N.R. (2006). Fysiologie van gedrag 8e druk: Madrid: Pearson.
3. Dzamba, D., Harantova, L., Butenko, O., & Anderova, M. (2016). Gliale cellen - de belangrijkste elementen van de ziekte van Alzheimer. Huidig ​​Alzheimer-onderzoek, 13 (8), 894-911.
4. Glia: de andere hersencellen. (15 september 2010). Opgehaald uit Brainfacts: brainfacts.org.
5. Kettenmann, H., & Verkhratsky, A. (2008). Neuroglia: de 150 jaar daarna. Trends in neurowetenschappen, 31 (12), 653.
6. Óngür, D., Drevets, W.C. en Price, J. L. Glial-reductie in de subgenuele prefrontale cortex bij stemmingsstoornissen. Proceedings van de National Academy of Science, VS, 1998, 95, 13290-13295.
7. Purves D, Augustine G.J., Fitzpatrick D., et al., Editors (2001). Neuroscience. 2e editie. Sunderland (MA): Sinauer Associates.
8. Rodriguez, J. I., & Kern, J.K. (2011). Bewijs van microgliale activatie bij autisme en de mogelijke rol daarvan in de onder-werking van de hersenen. Neuron glia biology, 7 (2-4), 205-213.
9. Soreq, L., Rose, J., Soreq, E., Hardy, J., Trabzuni, D., Cookson, M.R., ... & VK Brain Expression Consortium. (2017). Grote verschuivingen in de regionale identiteit van Glial zijn een transcriptioneel kenmerk van veroudering van de menselijke hersenen. Cell Reports, 18 (2), 557-570.
10. Vila, M., Jackson-Lewis, V., Guégan, C., Teismann, P., Choi, D.K., Tieu, K., & Przedborski, S. (2001). De rol van gliacellen bij de ziekte van Parkinson. Huidige opinie over neurologie, 14 (4), 483-489.
11. Zeidán-Chuliá, F., Salmina, A.B., Malinovskaya, N.A., Noda, M., Verkhratsky, A., & Moreira, J.C. F. (2014). Het gliale perspectief van autismespectrumstoornissen. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 38, 160-172.