Что такое глиоциты и их функции
Дифференциация глиальных клеток
Глиальные клетки участвуют практически во всех аспектах активности нейронов и играют важную роль в функциональной активности мозга, его развитии, повреждении и болезнях. Вирхов ввел термин «нейроглия» (синоним глиальных клеток) на основе греческого слова «glía», что означает «клей».
У грызунов обнаружены только протоплазматические и фиброзные астроциты ( Oberheim et al., 2006 ; Vasile et al., 2017 ). В общем, процессы протоплазматических астроцитов заходят в синапсы, а также кровеносные сосуды, в то время как фибриллярные (или волокнистые) астроциты задерживают кровеносные сосуды и контактируют с перехватами Ранвье.
Когда находящаяся в покое микроглия обнаруживает любой сигнал повреждения ткани, происходит «переход» микроглии в активированное состояние, называемый поляризацией, что инициирует врожденные иммунные ответы ( Durafourt et al., 2012 ; Prinz and Priller, 2014).
Микроглия (Microglia) представлена динамическими разнообразными фенотипами, находящимися в зависимости от действий детекторов модуляции и сигналов. Активация микроглии варьирует от классически активированных провоспалительных фенотипов М1 к альтернативно активированным противовоспалительным фенотипам М2 ( Tang and Le, 2016 ).
Обычно считается, что глиогенез возникает после нейрогенеза во время развития мозга человека. Астроциты и олигодендроциты происходят из эмбрионального зародышевого слоя, также известного как нейроэктодерма, в соответствии с происхождением нейронов ( Allen and Barres, 2009 ).
Что такое глиоциты и их функции
В теле человека бессчетное количество клеток, каждая из которых имеет собственную функцию.
Бесплатные занятия с логопедом
В теле человека бессчетное количество клеток, каждая из которых имеет собственную функцию. Среди них самые загадочные – нейроны, отвечающие за любое совершаемое нами действие. Попробуем разобраться как работают нейроны и в чем их предназначение.
Что такое нейрон (нейронные связи)
Нейроны работают при помощи электрических сигналов и способствуют обработке мозгом поступающей информации для дальнейшей координации производимых телом действий.
Эти клетки являются составляющей частью нервной системы человека, предназначение которой состоит в том, чтобы собрать все сигналы, поступающие из вне или от собственного организма и принять решение о необходимости того или иного действия. Именно нейроны помогают справиться с такой задачей.
Каждый из нейронов имеет связь с огромным количеством таких же клеток, создаётся своеобразная «паутина», которая называется нейронной сетью. Посредством данной связи в организме передаются электрические и химические импульсы, приводящие всю нервную систему в состояние покоя либо, наоборот, возбуждения.
К примеру, человек столкнулся с неким значимым событием. Возникает электрохимический толчок (импульс) нейронов, приводящий к возбуждению неровной системы. У человека начинает чаще биться сердце, потеют руки или возникают другие физиологические реакции.
Мы рождаемся с заданным количеством нейронов, но связи между ними еще не сформированы. Нейронная сеть строится постепенно в результате поступающих из вне импульсов. Новые толчки формируют новые нейронные пути, именно по ним в течение жизни побежит аналогичная информация. Мозг воспринимает индивидуальный опыт каждого человека и реагирует на него. К примеру, ребенок, схватился за горячий утюг и отдернул руку. Так у него появилась новая нейронная связь.
Стабильная нейронная сеть выстраивается у ребенка уже к двум годам. Удивительно, но уже с этого возраста те клетки, которые не используются, начинают ослабевать. Но это никак не мешает развитию интеллекта. Наоборот, ребенок познает мир через уже устоявшиеся нейронные связи, а не анализирует бесцельно все вокруг.
Познание нового опыта на протяжении всей жизни приводит к отмиранию ненужных нейронных связей и формированию новых и полезных. Этот процесс оптимизирует головной мозг наиболее эффективным для нас образом. Например, люди, проживающие в жарких странах, учатся жить в определенном климате, а северянам нужен совсем другой опыт для выживания.
Сколько нейронов в мозге
Нервные клетки в составе головного мозга занимают порядка 10 процентов, остальные 90 процентов это астроциты и глиальные клетки, но их задача заключается лишь в обслуживании нейронов.
Подсчитать «вручную» численность клеток в головном мозге также сложно, как узнать количество звезд на небе.
Тем не менее ученые придумали сразу несколько способов для определения количества нейронов у человека:
Строение нейрона
На рисунке приведено строение нейрона. Он состоит из основного тела и ядра. От клеточного тела идет ответвление многочисленных волокон, которые именуются дендритами.
Мощные и длинные дендриты называются аксонами, которые в действительности намного длиннее, чем на картинке. Их протяженность варьируется от нескольких миллиметров до более метра.
Аксоны играют ведущую роль в передаче информации между нейронами и обеспечивают работу всей нервной системы.
Место соединения дендрита (аксона) с другим нейроном называется синапсом. Дендриты при наличии раздражителей могут разрастись настолько сильно, что станут улавливать импульсы от других клеток, что приводит к образованию новых синаптических связей.
Синаптические связи играют существенную роль в формировании личности человека. Так, личность с устоявшимся позитивным опытом будет смотреть на жизнь с любовью и надеждой, человек, у которого нейронные связи с негативным зарядом, станет со временем пессимистом.
Виды нейронов и нейронных связей
Нейроны можно обнаружить в различных органах человека, а не исключительно в головном мозге. Большое их количество расположено в рецепторах (глаза, уши, язык, пальцы рук – органы чувств). Совокупность нервных клеток, которые пронизывают наш организм составляет основу периферической нервной системы. Выделим основные виды нейронов.
Слаженная работа нейронов трех типов выглядит так: человек «слышит» запах шашлыка, нейрон передает информацию в соответствующий раздел мозга, мозг передает сигнал желудку, который выделяет желудочный сок, человек принимает решение «хочу есть» и бежит покупать шашлык. Упрощенно так это действует.
Самыми загадочными являются промежуточные нейроны. С одной стороны, их работа обуславливает наличие рефлекса: дотронулся до электричества – отдернул руку, полетела пыль –зажмурился. Однако, пока не объяснимо как обмен между волокнами рождает идеи, образы, мысли?
Единственное, что установили ученые, это тот факт, что любой вид мыслительной деятельности (чтение книг, рисование, решение математических задач) сопровождается особой активностью (вспышкой) нервных клеток определенного участка головного мозга.
Есть особая разновидность нейронов, которые именуются зеркальными. Их особенность заключается в том, что они не только приходят в возбуждение от внешних сигналов, но и начинают «шевелиться», наблюдая за действиями своих собратьев – других нейронов.
Функции нейронов
Без нейронов невозможна работа организма человека. Мы увидели, что эти наноклетки отвечают буквально за каждое наше движение, любой поступок. Выполняемые ими функции до настоящего времени в полной мере не изучены и не определены.
Существует несколько классификаций функций нейронов. Мы остановимся на общепринятой в научном мире.
Функция распространения информации
Данная функция:
Суть ее в том, что нейронами обрабатываются и переносятся в головной мозг все импульсы, которые поступают из окружающего мира или собственного тела. Далее происходит их обработка, подобно тому, как работает поисковик в браузере.
По результатам сканирования сведений из вне, головной мозг в форме обратной связи передает обработанную информацию к органам чувств или мышцам.
Мы не подозреваем, что в нашем теле происходит ежесекундная доставка и переработка информации, не только в голове и на уровне периферической нервной системы.
До настоящего времени создать искусственный интеллект, который бы приблизился к работе нейронных сетей человека, не удалось. У каждого из 85 миллиардов нейронов имеется, как минимум, 10 тысяч обусловленных опытом связей, и все они работают на передачу и обработку информации.
Функция аккумуляции знаний (сохранения опыта)
Человек обладает памятью, возможностью понимать суть вещей, явлений и действий, которые он единожды или многократно повторял. За формирование памяти отвечают именно нейронные клетки, точнее нейротрансмиттеры, связующие звенья между соседними нейронами.
Таким образом, за память отвечает не какая-то отдельная часть мозга, а маленькие белковые мостики между клетками. Человек может потерять память, когда произошло крушение этих нервных связей.
Функция интеграции
Данная функция позволяет взаимодействовать между собой отдельным долям головного мозга. Как мы уже сказали, сигналы от разных органов чувств поступают в разные отделы мозга.
Нейроны посредством «вспышек» активности передают и принимают импульсы в разных частях мозга. Так происходит процесс появления мыслей, эмоций и чувств. Чем больше таких разноплановых связей, тем эффективнее человек мыслит. Если человек способен к размышлениям и аналитике в определенном направлении, то он будет хорошо соображать и в другом вопросе.
Функция производства белков
Нейроны – настолько полезные клетки, что не ограничиваются только передаточными функциями. Нервные клетки вырабатывают необходимые для жизни человека белки. Опять же ключевую роль в производстве белков имеют нейротрансмиттеры, которые отвечают за память.
Всего в невронах индуцируется порядка 80 белков, вот основные из них, влияющие на самочувствие человека:
Прекращение выработки белков или их выпуск в недостаточном количестве способны привести к тяжелым заболеваниям.
Восстанавливаются ли нервные клетки
При нормальном состоянии организма нейроны могут жить и функционировать очень долго. К сожалению, случается так, что они начинают массово погибать. Причин разрушения нервных волокон может быть много, но до конца механизм их деструкции не изучен.
Установлено, что нервные клетки погибают из-за гипоксии (кислородное голодание). Нейронные сети рушатся при отдельных травмах головного мозга, человек теряет память или утрачивает способность к хранению информации. В этом случае сами нейроны сохранены, но теряется их передаточная функция.
Отсутствие допамина ведет к развитию болезни Паркинсона, а его переизбыток является причиной шизофрении. Почему прекращается выработка белка не известно, спусковой механизм не выявлен.
Гибель нервных клеток происходит при алкоголизации личности. Алкоголик со временем может совершенно деградировать и утратить вкус к жизни.
Формирование нервных клеток происходит при рождении. Долгое время ученые полагали, что со временем нейроны отмирают. Поэтому с возрастом человек утрачивает способность накапливать информацию, хуже соображает. Нарушение функции по выработке допамина и серотонина связывается с наличием практически у всех пожилых людей депрессивных состояний.
Гибель нейронов, действительно неизбежна, в год исчезает примерно 1 процент от их количества. Но есть и хорошие новости. Последние исследования показали, что в коре головного мозга есть особенный участок, именуемый гипокаммом. Именно в нем генерируются новые чистые нейроны. Подсчитано примерное количество генерируемых ежедневно нервных клеток – 1400.
В науке обозначилось новое понятие «нейропластичность», обозначающее возможность мозга регенерироваться и перестраиваться. Но есть одна тонкость: новые нейроны еще не имеют никакого опыта и наработанных связей. Поэтому с возрастом или после заболевания мозг нужно тренировать, как и все иные мышцы тела: получать новые знания, анализировать происходящие события и явления.
Подобно тому, как мы усиливаем бицепс при помощи гантели, активизировать процесс включения новых нервных клеток можно следующими способами:
Механизм возрождения прост. У нас имеются совершенно не задействованные новые клетки, которые нужно заставить работать, а сделать это можно лишь путем постановки новых задач и изучения неизвестных предметных сфер.
Глиомы головного мозга
ГЛИАЛЬНЫЕ ОПУХОЛИ ГОЛОВНОГО МОЗГА
Глиомы развиваются из нейроэпителиальных (глиальных) клеток, которые входят в состав ткани головного мозга.
Впервые глиальные клетки были отнесены в отдельную группу элементов нервной системы в 1871 году.
Глиальные клетки можно разделить на 4 основных типа: клетки эпиндемы, микроглии, олигодендроциты и астроциты.
Доброкачественная опухоль растет медленно, и оказывает неблагоприятное действие на окружающие ткани, сдавливая их. Злокачественная опухоль имеет агрессивно- быстрый рост, разрушая окружающие ткани, рорастая сосуды и ткани, инфильтрируя ткань головного мозга, не имеющей четких границ.
Глиомы развиваются из:
Классификация глиальных опухолей
В настоящее время существует множество классификаций глиальных опухолей
Доброкачественные опухоли медленно растут, редко инфильтруют окружающие ткани, вред, который они наносят, как правило, связан с компрессией окружающих тканей и структур головного мозга. Очень большая доброкачественная глиома может создавать опасность для жизни пациента, в той же мере, что и злокачественная.
Классификация ВОЗ (Всемирной Организации Здравоохранения) считается самой удобной и используется чаще других
В основе этой классификации лежит 4 основных признака:
Тип глиальной опухоли
Первая степень злокачественности
Признаков злокачественности нет.
Ювенильная астроцитома, субэпендимальная астроцитома, пилоцитарная астроцитома
Вторая степень злокачественности
Один признак злокачественного заболевания, чаще всего, атипия клеток. Эти опухоли хорошо дифференцируются, темп их роста медленный (low-grade), имеют доброкачественный характер
Диффузная астроцитома, фибриллярная астроцитома
Третья степень злокачественности
Четвертая степень злокачественности
Все признаки злокачественного заболевания и некроз тканей
Согласно классификации Всемирной организации здравоохранения (World Health Organization) глиомы можно разделить по степени их злокачественности.
Опухоли первой степени имеют благоприятный прогноз, так как они медленно растут (почти стопроцентная пятилетняя выживаемость). Опухоли четвертой степени имеют плохой прогноз и минимальную выживаемость, мало кто из больных остается в живых через год после хирургического вмешательства.
Клинические проявления заболевания зависят сразу от нескольких факторов:
Обычно все опухоли глиальной ткани вызывают неврологическую симптоматику:
На долю глиом приходится 50% всех первичных опухолей головного мозга.
Хирургическая резекция глиом – это основной метод лечения
Лучевая и химиотерапия – это дополнительные методы к лечению глиом
Радиохирургия методика «Гамма –нож» применяется при остаточном объеме или рецидиве опухоли, после ранее проведенных операций, лучевой терапи, при условии наличия четких границ опухолевой ткани размером не более 3,0 см в наибольшем измерении и общем состоянии пациента по индексу шкалы Карновского не менее 70 баллов
Рис. 1 Методика «Гамма-нож» в лечении астрацитома (Graed II) в до и послеоперационном периоде через 14 месяцев.
Метод «Гамма-ножа» может использоваться в лечении глиальных опухолей но при определенных условиях, о которых Вы можете узнать у специалиста
О больнице
Учредителем Бюджетного учреждения Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Окружная клиническая больница» является Ханты-Мансийский автономный округ – Югра. Дата государственной регистрации – 7 августа 2012 года.
Особенности энергетики глиальных клеток симпатического ганглия
Полный текст
Аннотация
Цель. Изучение характера влияния повторных стрессорных воздействий на содержание глюкозы в крови крыс с разными поведенческими характеристиками, имеющих различную чувствительность к развитию негативных последствий отрицательных эмоциогенных воздействий.
Материалы и методы. Животных предварительно тестировали в открытом поле для вычисления индекса активности. В качестве модели стресса использовали ежедневную иммобилизацию крыс в индивидуальных пластиковых пеналах на 4 ч. в течение 8 сут. Концентрацию глюкозы в крови определяли (контроль, 1-е, 3-и и 8-е сут. многократного стресса) с помощью глюкометра.
Результаты. В исходных условиях содержание глюкозы у поведенчески активных крыс, прогностически устойчивых к стрессорным нагрузкам, меньше, чем у предрасположенных к стрессу, пассивных особей. Выявлено, что повторные стрессорные воздействия у крыс сопровождаются развитием гипергликемии. Однако, в этих условиях динамика концентрации глюкозы в крови была различной у особей с разными параметрами поведения. Наиболее выраженное увеличение содержания глюкозы у активных животных наблюдалось уже после однократной иммобилизации. К 3-м и 8-м сут. стрессорных воздействий уровень глюкозы у этих крыс прогрессивно снижался по сравнению с 1-ми сут. наблюдений, но оставался выше исходного показателя. Пассивные особи характеризовались увеличением содержания глюкозы в крови после однократного и особенно трехкратного иммобилизационного стресса. К 8-м сут. наблюдений уровень глюкозы у этих животных несколько уменьшался по сравнению с таковым в предыдущие периоды, но превышал исходное значение.
Заключение. Динамика нарушений углеводного обмена, в частности, колебания уровня глюкозы крови, при хронических эмоциогенных нагрузках отличается у особей с разной устойчивостью к стрессогенным факторам. Представленные данные иллюстрируют важность индивидуального подхода к изучению патофизиологических механизмов формирования и развития стресс-индуцированных расстройств.
Ключевые слова
Полный текст
В астроцитарной нейроглии головного мозга в отличие от обычных эукариотических клеток энергетические процессы имеют резко выраженную анаэробную направленность [1, 2]. Анаэробные способности астроцитов, как предполагается [1, 3, 4], связаны с выработкой этими клетками в качестве дополнительного энергетического субстрата избыточного количества лактата для модуляции активности прямых возбуждающих ионотропных глутаматэргических синапсов, которые обеспечивают эффективную, связанную с передачей информации, деятельность головного мозга. Можно полагать, учитывая общую природу глиальных клеток, что установленные закономерности носят более общий характер и могут экстраполироваться на глиальные клетки периферической нервной системы.
В связи с этим актуальным представляется экспериментальное исследование энергетического профиля сателлитных глиоцитов (СГ) краниального шейного симпатического ганглия (КШСГ), в котором аналогичная, связанная с передачей информации эффективная деятельность, обеспечивается через другие ионотропные возбуждающие синапсы – никотиновые холинергические синапсы (нХС) [5]. Объективным подходом для выяснения роли активности никотиновой холинергической передачи в энергетическом метаболизме СГ является использование экспериментальной модели частичного и полного блокирования нХС.
Цель работы – определить энергетический профиль сателлитных глиоцитов в краниальном шейном симпатическом ганглии (КШСГ) в условиях нормального функционирования нХС и в условиях фармакологической депривации нХС.
Материалы и методы
Эксперимент выполнен на 9 кроликах самцах породы шиншилла возраста 8 месяцев. Депривацию синапсов в КШСГ создавали с помощью холинолитика димеколина [6] после подкожного введения препарата в дозах 10 и 50 мг/кг, которые соответственно приводят к частичному и полному блокированию синаптической передачи через нХС [6] с последующим анализом материала в сроки максимального проявления действия препарата – через 1 час после его введения в каждой дозе в полном соответствии с ранее установленной для этого препарата фармакодинамикой [7]. Животных разделили на 3 группы, по 3 животных в каждой из групп – контрольную и 2 опытные группы соответственно с частичным и полным блокированиям синапсов. Животные содержались в виварии, уход за ними осуществляли по нормам и правилам обращения с лабораторными животными в соответствии с «Международными рекомендациями по проведению медико-биологических исследований с использованием животных» (1985), правилами лабораторной практики в Российской Федерации (приказ МЗ РФ от 19.06.2003 №267) и законом «О защите животных от жестокого обращения» от 01.12.1999 г. Эксперимент проведен в соответствии с правилами работы с использованием экспериментальных животных, утвержденными приказом Минздрава СССР №577 от 12.08.1977.
Животных выводили из эксперимента передозировкой диэтилового эфира.
Особенности энергетического метаболизма сателлитных глиоцитов определяли по активности Н-и М-изоформ лактатдегидрогеназы (ЛДГ), которые, как известно [7], модулируют соответственно аэробную и анаэробную фазы клеточной энергопродукции. В глиоцитах активность изоформ определяли на криостатных срезах раздельно после гистохимического окрашивания по методу Брумберга и Певзнера [7] с последующим количественным измерением в относительных единицах оптической плотности методом интегральной цитофотометрии [1] на цитофотометре МИФ-1. В контрольной группе и в каждой из опытных групп количество клеток составляло от 210 до 300 сателлитных глиоцитов. Изоферментный профиль ЛДГ определяли по отношению активности Н-изоформы к активности М-изоформы (Н/М). Статистическую обработку проводили с помощью программы «Statistica 7.0». Для статистической оценки достоверности различий и необходимого объема выборки с помощью t-критерия Стьюдента предварительно анализировали соответствие полученных экспериментальных данных закону нормального распределения. Различия считали статистически значимыми при p 0,05). Вследствие таких изменений отношение между уровнями активности (Н/М) изоформ ЛДГ в сателлитных глиоцитах претерпевает при блокаде полную инверсию по сравнению с этим показателем в глиальных клетках КШСГ в условиях нормального функционирования синапсов. При частичной депривации этот показатель уже становится больше единицы (Н/М=1,15), что указывает на то, что активность аэробных Н-изоформ и анаэробных М-изоформ ЛДГ становится сопоставимой. При полной блокаде холинергических синапсов активность Н-изоформ намного превышает активность М-изоформ (Н/М=1,45) (табл. 1) что, с учетом субстратной специфичности Н-изоформ, свидетельствует о том, что глиоциты КШСГ в условиях полной депривации холинергических синапсов имеют энергетический метаболизм с преобладанием аэробной фазы энергопродукции, то есть такой же, как у любой эукариотической клетки.
Сопоставление результатов частичного и полного блокирования синапсов указывает на четко проявляющуюся закономерность постепенной, происходящей по мере уменьшения активных нХР, замены анаэробной направленности энергопроцессов в сателлитных глиоцитах на аэробную. Использованный в работе экспериментальный подход, таким образом, делает очевидным тот факт, что именно активность никотиновой холинергической передачи трансформирует энергопродукцию сателлитных глиоцитов, обуславливая в них ведущую роль анаэробных энергетических механизмов, в точности также как ионотропные глутаматэргические синапсы обуславливают преобладание анаэробных механизмов в астроглиальных клетках 3.
Все вышеизложенное позволяет пред-полагать наличие общей закономерности, заключающейся в существовании вполне определенной связи между особой организацией энергетического метаболизма глиоцитов с преобладанием анаэробных процессов энергопродукции и активностью прямых возбуждающих ионотропных синапсов независимо от местонахождения в составе нервной системы.
Заключение
Сателлитные глиоциты краниального шейного симпатического ганглия в той же мере, как и любые другие соматические клетки, располагают изначально запрограммированной аэробной системой энергообеспечения, которая трансформируется в анаэробном направлении под влиянием синаптической импульсации через никотинчувствительные холинергические синапсы.