Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Rzucając cień na neurony. Czy komórki glejowe są ważniejsze?
Rzucając cień na neurony. Czy komórki glejowe są ważniejsze?
Lata 60. ubiegłego wieku przyniosły niesamowite odkrycie – okazało się, że to nie neurony stanowią większość naszego mózgu, lecz komórki glejowe. Światu wówczas ogłoszono, że neurony stanowią jedynie 10% komórek mózgowych, a 90% z nich – wspomniane komórki glejowe. Można by pomyśleć, że w wyniku tego wielkiego doniesienia większość naukowców zmieni pogląd na nadrzędną rolę neuronów w układzie nerwowym. Nic bardziej mylnego... uzyskane obserwacje doprowadziły do wniosku, że człowiek wykorzystuje po prostu tylko 10% mózgu.

 

Komórki glejowe – poznajmy się bliżej

Funkcje tych komórek zostały poznane już bardzo dawno, lecz nadane im etykiety wciąż nie do końca uległy zmianie. Pomimo tego, że jak obecnie wiadomo, komórki glejowe zdolne są do komunikacji i przenoszenia sygnałów, najczęściej jednak kojarzone i uważane są za komórki pomocnicze, stanowiące niejako „lepiszcze" i wypełnienie dla neuronów w mózgu. Nadana przez Virchowa nazwa glia (oznaczająca po łacinie – klej) trzyma się bardzo mocno, ponieważ pierwotnie panowało przekonanie, że jedyną komórką zdolną do przenoszenia sygnałów i komunikacji jest neuron.

Choć do stworzenia pojęcia „komórka glejowa" i zobrazowania jej po raz pierwszy przyczynił się prawdopodobnie w 1846 roku wspomniany Virchow, to jednak pierwszym człowiekiem, który w roku 1861 opisał komórkę glejową siatkówki oka, był Heinrich Mueller. Badacz ten wykazał bowiem, że wspomniane komórki modulują sygnalizację komórkową w siatkówce oka, a ponadto są zdolne do wysyłania sygnałów pomiędzy sobą. Rysunki i opisy sporządzone przez tego badacza były także bardzo złożone. Znaczenie odkrycia Muellera zdecydowanie przewyższało badania Virchowa, który to opublikował swoje wyniki dopiero 2 lata po publikacji Muellera.

 

Tylko spoiwo?

Już setki lat temu utrwaliły się poglądy wnoszące, że neuron to najważniejsza komórka mózgu. Nie udało się jednak do końca wytłumaczyć, skąd biorą się myśli, kreatywność, gdzie ulokowana jest wyobraźnia i jak tworzą się sny. Do niedawna komórki glejowe traktowano jedynie w kategorii elementów strukturalnych aktywnych neuronów, które stanowią puste przestrzenie zapewniające integralność mózgu – niejako rusztowanie dla umysłu. Niektórzy badacze sądzą jednak, że neurony są komórkami, które pierwotnie rozwinęły się, by pełnić funkcje ruchowe i czuciowe a główną rolą ich powstania był ewolucyjny odruch zdobywania pokarmu i wydawania potomstwa. Wysnuwa się zatem hipotezę, że wyższe funkcje związane z procesem tworzenia, myślenia i samoświadomości rozwinęły się niezależnie. Pojawia się tutaj rola komórki glejowej, która być może uprzedziła jeszcze komórkę neuronalną.    

Obecnie coraz częściej kwestionuje się nadrzędną rolę neuronu. Jak wskazują doniesienia naukowe, tylko dokładne badania komórek glejowych umożliwiają zrozumienie działania ludzkiej inteligencji, procesu rekonwalescencji po urazie mózgu, przyczyn chorób zwyrodnieniowych mózgu czy terapii zaburzeń psychicznych. Badacze próbują zrozumieć działanie i interesują się komórkami glejowymi ze względu na 3 fakty:

  1. Wykazano, że komórki glejowe komunikują się między sobą w sposób, który umożliwia gromadzenie się informacji.
  2. Nowotwory mózgu zawierają komórki glejowe.
  3. Dziś już wiadomo, że komórki glejowe to dorosłe komórki macierzyste mózgu.

W nawiązaniu do ostatniego z wymienionych punktów należy dodać, że do niedawna panowało mocno ugruntowane przekonanie, że mózg człowieka rozwija się już w łonie matki i wczesnym dzieciństwie a po tym czasie nie ulega już zmianie. Dziś jednak wiadomo, że neurony regenerują się w trakcie trwania całego życia – i to za sprawą komórek glejowych właśnie, które będąc komórkami macierzystymi mózgu, mogą powielać zarówno neurony, jak i same siebie. Dalsze badania wykazały także, iż liczba neuronów nie ulega zmianie, nie można tego jednak powiedzieć o komórkach glejowych. Zaobserwowano bowiem zwiększenie ich liczby. Dowiedziono także, że komórki glejowe komunikują się ze sobą za pomocą fal elektrycznych, które związane są z napływem jonów wapnia. Wzrost stężenia tego pierwiastka może rozprzestrzeniać się miejscowo poprzez utworzone przez komórki glejowe sieci. Komórki glejowe wpływają również na ekspresję receptorów niezbędnych do otrzymywania informacji od neuronów, a także przekazują sygnały bezpośrednio do neuronów.

 

Więcej gleju – sprawniejszy mózg

Niesamowicie fascynującym badaniem była analiza mózgu... Alberta Einsteina. Dogłębna analiza jednego z „najcenniejszych mózgów" ostatnich stuleci wykazała, że komórki glejowe dysponują także zdolnością do regeneracji miejscowej, która umożliwia gromadzenie znacznie większych ilości informacji. Analiza markerów wielu typów komórek wykazała, że w zestawieniu z pozostałymi mózgami, mózg Einsteina zawierał znacznie więcej komórek glejowych w lewym zakręcie kątowym kory mózgowej – w obszarze, który prawdopodobnie odpowiedzialny jest za zdolności matematyczne i językowe. To odkrycie pozwoliło wysnuć przypuszczenie, że komórki glejowe stanowią pewnego rodzaju bibliotekę gromadzącą informację w mózgu. Idąc tym tropem ludzie, których charakteryzuje znacznie wyższy poziom inteligencji, powinni mieć dużo więcej komórek glejowych w porównaniu do niższych form życia. I tak jest w istocie. W miarę przesuwania się w górę po szczeblach ewolucji odkryto, że u nicienia Caenorhabditis elegans (niezwykle często wykorzystywanego do badań naukowych), komórki glejowe stanowią 16% wszystkich komórek układu nerwowego. Mózg znanej także naukowcom muszki owocówki zawiera około 20% komórek glejowych wobec całkowitej liczby komórek w mózgu. Bardziej zaawansowane ewolucyjnie gryzonie, takie jak myszy i szczury, charakteryzuje już znacznie większy odsetek komórek glejowych – bo aż 60% wszystkich komórek układu nerwowego. Idąc dalej... komórki glejowe blisko spokrewnionych z nami szympansów stanowią niemal 80% komórek nerwowych, a u ludzi wartość ta sięga aż 90%. Stosunek ilości komórek glejowych do neuronów wyraźnie zwiększa się zatem wraz z przyjętą definicją poziomu inteligencji.

Ewolucja spowodowała nie tylko zwiększenie udziału komórek glejowych w mózgu, lecz także ich wielkości. Wykazano bowiem, że objętość ludzkich komórek astroglejowych (rodzaj komórek glejowych, znanych też jako astrocyty) jest aż 27 razy większa niż objętość tych samych komórek w mózgu myszy.

 

 

Skoro są zyski, muszą być też i koszty

Charakterystyczną cechą ludzkiego mózgu jest silnie pofałdowana kora mózgowa. U zwierząt nie obserwuje się pofałdowania tej struktury aż do momentu powstania wyższych gatunków, takich jak koty, delfiny i ssaki naczelne. Wykazano, że ludzka kora mózgowa posiada o 35% więcej komórek glejowych niż tak blisko spokrewnione z nami szympansy. Niestety ten dobrobyt wiąże się także z istotnymi niedogodnościami. Tak znacząca liczba komórek glejowych w mózgu człowieka może być związana z większą podatnością ludzi na rozwój chorób neurodegeneracyjnych, które zakłócają prawidłowe procesy myślowe, takich jak choroba Parkinsona i Alzheimera. Jak wiadomo, w przypadku rozwoju choroby Alzheimera jednym z pierwszych objawów, pojawiających się jeszcze przed typowymi dla tej choroby zmianami, jest utrata zmysłu węchu. Opuszka węchowa cechuje się najwyższym poziomem obrotu komórkowego w mózgu, co związane jest z ciągłymi zmianami odczuwanego zapachu. Wspomniany obrót komórek, ich adaptacja i wymiana nie byłyby możliwe, gdyby nie działanie komórek glejowych.                                

Mechanizm proliferacji komórek glejowych może niestety także wymknąć się spod kontroli organizmu. Wówczas komórki te przekształcają się w komórki nowotworowe. Obecnie wiadomo już, że większość nowotworów mózgu to glejaki, których źródło stanowią komórki glejowe.

Jeszcze w niedalekiej przeszłości najliczniejsze komórki mózgu uważano jedynie za bufor dla elektrycznych wyładowań neuronów, które to uznawane były za absolutnie najważniejsze osiągnięcie badań nad mózgiem człowieka. Do dziś zresztą prawdopodobnie znaczna większość laboratoriów neurobiologicznych zajmuje się analizą komórek neuronalnych. Niemniej rosnąca ilość badań i uzyskanych za ich sprawą analiz wskazuje, jak istotne są komórki glejowe w funkcjonowaniu mózgu, a zarazem jak wiele jeszcze musimy się na ich temat dowiedzieć.

Źródła

Jäkel S, Dimou L. Glial Cells and Their Function in the Adult Brain: A Journey through the History of Their Ablation. Front Cell Neurosci. 2017 Feb 13;11:24. doi: 10.3389/fncel.2017.00024. eCollection 2017. Review.

Jessen KR. Glial cells. Int J Biochem Cell Biol. 2004 Oct;36(10):1861-7. Review.

Diamond MC, Scheibel AB, Murphy GM Jr, Harvey T. On the brain of a scientist: Albert Einstein. Exp Neurol. 1985 Apr;88(1):198-204.

Hansson E, Rönnbäck L. Glial neuronal signaling in the central nervous system. FASEB J. 2003 Mar;17(3):341-8. Review.

Alexei Verkhratsky, Arthur Butt. Glial Neurobiology. Wydawnictwo John Wiley & Sons, Inc.

Mózg a zachowanie. Wydawnictwo Naukowe PWN.

Jerzy Vetulani. Piękno Neurobiologii. Wydawnictwo Homini.

KOMENTARZE
news

<Wrzesień 2020>

pnwtśrczptsbnd
31
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
2
3
4
Newsletter