Функции и особенности глиальных клеток

Изменения во внутреннем и во внешнем мире способны фиксироваться и восприниматься всеми живыми организмами. Сюда относятся изменения таких факторов как освещение, температура, звук, движение, запах, положение тела и отдельных его частей, процессы во внутренних органах. После обнаружения все это должно анализироваться и способствовать определенным действиям. По мере развития жизни на Земле и усложнения окружающей среды выживание организмов стало зависеть от того, насколько быстро они могут реагировать на изменения в их окружении. Так как связь клеток друг с другом при действии химических средств не обеспечивала достаточной скорости, развилась более эффективная система, основанная на молниеносной передаче импульсов между областями тела вдоль специальных нервных клеток, называемых нейронами.

Нервная система

Это совокупность организованных клеток, которая специализируется на проведении через сеть электрохимических сигналов от сенсорных рецепторов к месту образования реакций.

Нервные импульсы

Они бывают двух типов: диффузные и централизованные. В диффузной, обнаруженной у низших беспозвоночных, мозг отсутствует, а нейроны распределены по всему организму по сетчатой ​​схеме. В централизованных системах высших беспозвоночных и позвоночных часть их играет доминирующую роль в обработке информации и регуляции ответов. Эта централизация достигает наивысшей точки у позвоночных животных с хорошо развитым спинным и головным мозгом. Импульсы передаются через волокна, которые составляют периферическую нервную систему.

Что такое нейроглия

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.

Подвиды

Помимо обычных гистологических и электронно-микроскопических методов иммунологические методы используются для идентификации различных типов нейроглиальных клеток. Путем их окрашивания антителами, которые связываются с конкретными белковыми составляющими, неврологи смогли разделить их на четыре подвида:

  • астроциты (волокнистые и протоплазматические)
  • олигодендроциты (межфаскулярные и периневральные)
  • микроглия
  • эпендимальные клетки
Ученый-нейробиолог

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.

Клетка астроцита

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.

Олигодендроциты нейроглии

Микроглия

Микроглиальные клетки находятся в ЦНС беспозвоночных и позвоночных животных, и выполняют роль иммунных клеток. Впервые они были идентифицированы гистологическим окрашиванием карбонатом серебра между 1919 и 1921 годами испанским нейроанатомом Пио дель Рио-Хортега. Этот ученый был учеником знаменитого гистолога Рамона-и-Кахаля, который известен своими первыми исследованиями нейронов в качестве основных единиц нервной ткани.

Как предполагает название, клетки микроглии малы. На протяжении многих лет их функция оставалась неясной. Однако сегодня известно, что они опосредуют иммунные реакции в ЦНС, действуя как макрофаги, вычищая клеточный мусор и мертвые нейроны из нервной ткани благодаря процессу фагоцитоза.

Эмбриональное происхождение микроглии отличается от других типов глиальных клеток. В то время как другие образуются в нейроэктодерме, создающей нейроны, микроглия происходит из эмбриональной мезодермы, которая формирует клетки иммунной и кровеносной системы. В развивающихся зрелых организмах она также может быть получена из лейкоцитов, которые циркулируют в крови и перемещаются в центральную нервную систему. Микроглия активируется воспалениями в ЦНС, неврологическими дегенеративными расстройствами, такими как синдром Альцгеймера или инфекционными заболеваниями, такими как болезнь Крейтцфельдта-Якоба.

Клетки микроглии

Эпендимальные клетки

Подобные всем другим клеткам нейроглии, они создаются нейроэктодермой. Эти единицы нервной системы образуют эпителиальную выстилку полостей желудочков в головном мозге и центральном канале в спинном мозге. Также они формируют эпителиальный слой, защищающий сеть кровеносных сосудов, расположенных в стенке боковых желудочков полушарий головного мозга.

Эпендимальные клетки

Общие функции глиальных клеток

Нейроглия ответственна за контроль человеческого поведения. Некоторые ее клетки располагаются в гипоталамусе и контролируют аппетит, сердечные ритмы, циклы сна.