Глия — структура нервной системы, образованная специализированными клетками различной формы, которые заполняют пространства между нейронами или капиллярами, составляя 10% объема мозга.
Размеры глиальных клеток в 3-4 раза меньше нервных, число их в центральной нервной системе млекопитающих достигает 140 млрд. С возрастом число нейронов в мозгу уменьшается, а число глиальных клеток увеличивается.
Что такое нейроглия
Скопление клеток имеет название нейроглия или глия. Они считаются специальными клеточными структурами, которые присутствуют в нервной системе. С ними поддерживается головной и спинной мозг, а также поступление необходимых компонентов.
Считается, что с гематоэнцефалической преградой отсутствует иммунная функция. Но при проникновении посторонних вещества в головной или спинной мозг клетка фагоцитирует аналог макрофага. Участок мозга от периферических тканей работает благодаря нейроглии.
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.
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.
Проводящий отросток
Длинный отросток нейрона называется аксон (ἀξον – ось, греч.), его называют еще осевым цилиндром. В месте образования аксона на теле нейрона имеется холмик, играющий важную роль в формировании нервного импульса. Именно тут суммируется потенциал действия, поступивший от всех дендритов нейрона. В структуре аксона есть микротрубочки, но почти нет органелл. Питание и рост этого отростка полностью зависит от тела нейронов. При повреждениях аксона их периферическая часть погибает, а тело и оставшаяся часть остаются жизнеспособными. И иногда нейрон может отрастить новый аксон. Диаметр аксона всего несколько микрометров, а вот длина может достигать 1 метра. Таковы, например, аксоны нейронов спинного мозга, которые иннервируют конечности человека.
Смотреть галерею
развитие
23-недельный плод мозг культура астроциты
Большинство глии является производными от эктодермальной ткани развивающегося эмбриона , в частности нервной трубки и гребня . Исключением является микроглии , которые получены из гемопоэтических стволовых клеток . У взрослых, микроглии в значительной степени являются самообновлением населения и отличаются от макрофагов и моноцитов, которые проникают в поврежденный и пораженный ЦНС.
В центральной нервной системе, глии развиваются из желудочковой зоны нервной трубки. Эти глии включают олигодендроциты, эпендимные клетки и астроциты. В периферической нервной системе, глии происходят из нервного гребня. Эти ШПС глии включают клетки Шванн в нервах и спутниковых глиальных клеток в ганглиях.
В настоящее время исследование с участием глиальных клеток в человеческой улитке предлагает, что эти клетки являются общим предшественником два зрелых клеток Шванн и спутниковой глиальных клеток. Кроме того, периферийные глиальные клетки, расположенные вдоль периферических процессов выражается NGFR, что указывает на фенотип отличие от периферических глиальных клеток, расположенных вдоль центральных процессов.
Глия сохраняет способность претерпевать деление клеток в зрелом возрасте, тогда как большинство нейронов не могут. Мнение основано на общем дефиците зрелой нервной системы в замене нейронов после травмы, таких как инсульт или травмы, в то время как очень часто существует глубокое распространение глии, или глиоз вблизи или на месте повреждения.
Однако детальные исследования не обнаружили никаких доказательств того, что «зрелая» глия, такие как астроциты или олигодендроциты , сохраняет способность митоза. Только резидентные клетки — предшественники олигодендроцитов , кажется, сохранить эту способность после того, как нервная система созревает.
Глиальные клетки , как известно, способны митоза . Напротив, научное понимание того , являются ли нейроны постоянно постмитотическим , или способным митоза, все еще развивается. В прошлом глия была рассмотрена в отсутствии определенных функций нейронов. Например, глиальные клетки не полагают, имеют химические синапсы или на освобождение передатчиков . Они считаются пассивными наблюдателями нейронной передачи. Однако недавние исследования показали , что это не соответствует действительности.
Миелинизация аксона
Оболочка длинных отростков нейрона образована клетками Шванна. Эти клетки обхватывают участки аксона, а их язычок обворачивается вокруг него. Цитоплазма клеток Шванна почти полностью утрачивается и остается только мембрана из липопротеидов (миелина). Предназначение миелиновой оболочки длинных отростков тел нейрона – обеспечение электрической изоляции, что приводит к увеличению скорости нервного импульса (с 2 м/сек до 120 м/сек.). Оболочка имеет разрывы – перетяжки Ранвье. В этих местах импульс, как ток гальванического характера, свободно выходит в среду и входит обратно. И именно в перетяжках Ранвье происходит возникновение потенциала действия. Таким образом, импульс движется по аксону скачками – от перетяжки к перетяжке. Миелин белого цвета, именно это послужило критерием для деления нервного вещества на серое (тела нейронов) и белое (проводящие пути).
Смотреть галерею
Клиническое значение
В то время как глиальные клетки в ПНС часто помогает в регенерации утраченных функционирования нервной системы, потеря нейронов в ЦНС не приводит к подобной реакции от нейроглии. В ЦНС отрастания будет происходить только тогда , когда травма была легкой, а не тяжелой. Когда тяжелая травма представляет собой, выживание остальных нейронов становится оптимальным решением.
Тем не менее, некоторые исследования , изучающие роль глиальных клеток при болезни Альцгеймера начинают противоречить полезности этой функции, и даже утверждают , что это может «усугубить» болезнь. Помимо воздействия на потенциального восстановления нейронов в болезни Альцгеймера, рубцов и воспаления из глиальных клеток были дополнительно вовлечены в дегенерацию нейронов , вызванных амиотрофический боковой склероз .
В дополнение к нейродегенеративных заболеваний, в широком диапазоне вредного воздействия, например, гипоксии или физической травмы, может привести к конечному результату физического повреждения центральной нервной системы . Обычно, когда повреждение происходит в ЦНС, глиальные клетки вызывают апоптоз среди окружающих клеточных тел.
Иммунная деятельность мозга
В мозге происходят различные биохимические реакции, поэтому его нужно защищать от гуморального иммунитета. Необходимо учитывать, что нейрональная ткань является чуткой к заболеваниям, из-за чего восстановление нейронов происходит частично.
Получается, что образование в нервной системе участков, где образуется местная реакция, становится причиной уничтожения многих клеток. В периферии тела болезненные места заполняются новыми клетками. В мозге утерянный нейрон не восстанавливается. Благодаря нейроглии мозг не подвергается влиянию иммунитета.
Классификация
Глиальные клетки разделяются на 2 типа по морфологии и происхождению. Различают клетки микроглии и макроглии. Первый тип имеет много отростков, с помощью которых фагоцируются твердые компоненты.
Макроглия является производным эктодермы. Глиальные клетки разделяются по морфологии, и поэтому они бывают эпендимальными и астроцитарными, олигодендроцитами. У каждого вида есть свои особенности.
Особенности происхождения глиальных элементов легли в основу их деления на макроглию (собственно нейроглию) и микроглию.
Макроглия неоднородна в морфо-функциональном отношении. К ней относят следующие типы клеток:
- Эпендимальные;
- Олигодендроциты;
- Астроциты.
При этом каждая из групп также имеет свои виды клеток.
Эпендимальные клетки представлены эпендимоцитами I-го и II-го типов, а также таницитами. Располагаются они в один слой, образуют выстилку мягкой мозговой оболочки (I тип), внутренней поверхности желудочков, цереброспинального канала (II тип) и дно третьего желудочка (танициты). Такое строение обеспечивает выполнение барьерной функции.
Олигодендроциты представлены в центральной и в периферической нервной системе. Макроглия наиболее многочисленно представлена именно этими клетками. Виды олигодендроцитов:
- Центральные глиоциты;
- Сателиты;
- Леммоциты.
Астроциты – нейроглиальные элементы звездчатой формы с многочисленными отростками. К их особенности относят то, что они представлены только в центральной нервной системе как в белом веществе (протоплазматическая астроглия), так и в сером (волокнистая астроглия).
В понятие «нейроглия» также входят микроглиальные клетки или глиальные макрофаги. Они имеют отличное от макроглии не только строение, но и происхождение. Эти особые виды многоотросчатых клеток разбросаны по всему веществу головного мозга и имеют способность к фагоцитозу (такой особенностью обладает и ряд других нейроглиальных элементов). Основная роль глиальных макрофагов состоит в защите церебральных структур от патологических агентов.
Происхождение
Глиальные клетки имеют различное происхождение. В зависимости от того, какие клетки явились предшественниками нейроглиальных элементов, выделяют макро- и микроглию.
Макроглия развивается из эктодермы (наружного эмбрионального листка), т.е. имеет общих с нейронами предшественников. Микроглиальные макрофаги имеют мезодермальное происхождение (из среднего зародышевого листка). По сути элементы микроглии формируются из структур крови (эритромиелоидов, примитивных макрофагов и других клеток гемоцитарного ростка), заселяющие мозг на ранних этапах эмбриогенеза. В последующем число церебральных макрофагов поддерживается в результате пролиферации.
Свойства
Глиальные клетки обладают рядом отличительных характеристик. Такие особенности образуют уникальные для работы нейронов условия. Глиоциты способны к делению, но не в состоянии самостоятельно воспроизводить и осуществлять передачу нервного импульса. Мембранный потенциал глий существенно выше, чем тот же показатель нейронов.
Это определяется концентрацией катионов калия в цитоплазме (для других ионов глиальные клетки имеют низкую проницаемость). При воздействии раздражителей клетки глии способны отвечать лишь медленноволновыми (градуальными) изменениями уровня мембранного потенциала, тогда как при нейронном ответе типичны локальные спайки.
Функции
Законы работы аксона
При проведении нервного импульса по аксонам работает четыре главных закона:
- Закон анатомо-физиологической целостности. Проведение возможно только по неповрежденным отросткам нейронов. К этому правилу относится и повреждения в результате изменения проницаемости мембран (под действием наркотиков или ядов).
- Закон изоляции возбуждения. Один аксон – проведение одного возбуждения. Аксоны не делятся друг с другом нервными импульсами.
- Закон одностороннего проведения. Аксон проводит импульс либо центробежно, либо центростремительно.
- Закон отсутствия потерь. Это свойство бездекрементности – при проведении импульса он не затихает и не меняется.
Смотреть галерею
Особенности
Глиальные клетки могут изменяться в размерах, что является их особенностью. Причем это происходит ритмично с помощью фазы сокращения и расслабления. При набухании отростков не наблюдается их укорачивание.
Активность клеток происходит благодаря активным компонентам: серотонину и норадреналину. Физиологической особенностью является воздействие на межклеточное пространство. Клетки не имеют импульсную активность, как нервные, но у них есть заряд для создания мембранной активности. Ее изменения происходят медленно, что определяется деятельностью нервной системы.
Глиальные клетки могут распространяться, а происходит это за 30-60 мс. Развитие активности между ними происходит с помощью щелевых контактов. У этих контактов наблюдается низкое сопротивление, а также создание сферы для появления тока от одного участка к другому. Поскольку глия располагается с нейронами, то работа нервной системы влияет на электрическую деятельность в глиальных компонентах.
Патологические процессы
Из-за воздействия патологий клетки нейроглии подвергаются различным отрицательным последствиям.
Могут быть следующие изменения:
- отеки и набухания;
- гипертрофия и атрофия;
- гиперплазия;
- амебоидное перерождение;
- гомогенезирующая метаморфоза.
Этот недуг, из-за которого меняется клеточное строение, бывает и в гистологическом исследовании, когда требуется выявить другие заболевания человека. Длительный период для обследования нервной системы нейроглиальные вещества считали второстепенными. Сейчас же они считаются главными компонентами нервной ткани. Патологии могут вызвать сложные заболевания.
Воздействие нейронов и глиальных клеток
У них есть общие свойства и строение, например, ядро, в которое входит генетическая информация. Обмен между ними происходит благодаря сигнальным молекулам, которые поступают через мембрану с помощью разнообразных механизмов. У них есть способность обработки сигналов.
Чтобы выполнять свои функции, у них есть отростки, которые действуют сообща. Нейроны могу осуществлять электрохимический сигнал аксону, из-за чего образуется действие. Между собой они связаны синапсами.
Раньше полагали, что глии выполняли незначительные роли, но потом было определено, что они выполняют основные функции. Сигналы передаются волнами кальция, которые происходят медленно. Нейроглии контактируют с нейронами с помощью нейтромедиаторов. К тому же они считаются участком мозга, где образуются ГАМК и глутамат.
Именно поэтому нейроглия считается важным элементом, необходимым для полноценного развития человека. Их нормальное функционирование обеспечивает мыслительные и многие другие процессы мозга. В случае повреждения каких-либо участков требуется эффективное лечение, назначаемое врачом.
Шипики дендритов
Эти выросты мембраны дендритов могут находиться на всей их поверхности в многочисленном количестве. Это дополнительные точки контакта (синапсы) нейрона, во много раз увеличивающие площадь межнейрональных контактов. Кроме расширения воспринимающей поверхности, они играют важную роль в ситуации внезапных экстремальных воздействий (например, при отравлениях или ишемии). Количество их в таких случаях резко меняется в сторону увеличения либо уменьшения и стимулирует организм увеличивать или уменьшать скорость и количество процессов метаболизма.
Смотреть галерею
