Τα νευρογλοιακά κύτταρα του εγκεφάλου, Long in Neurons' Shadow, αποκαλύπτουν κρυμμένες δυνάμεις
Το τσίμπημα μιας κοπής χαρτιού ή ο παλμός ενός δαγκώματος σκύλου γίνεται αντιληπτό μέσω του δέρματος, όπου τα κύτταρα αντιδρούν στις μηχανικές δυνάμεις και στέλνουν ένα ηλεκτρικό μήνυμα στον εγκέφαλο. Αυτά τα σήματα πιστεύεται ότι προέρχονται από τις γυμνές απολήξεις των νευρώνων που εκτείνονται στο δέρμα. Αλλά πριν από λίγους μήνες, οι επιστήμονες κατέληξαν στην εκπληκτική συνειδητοποίηση ότι ορισμένα από τα κύτταρα που είναι απαραίτητα για την αίσθηση αυτού του τύπου πόνου δεν είναι καθόλου νευρώνες. Είναι ένας τύπος εξειδικευμένου γλοιακού κυττάρου που είχε παραβλεφθεί προηγουμένως που συμπλέκεται με νευρικές απολήξεις για να σχηματίσει ένα πλέγμα στα εξωτερικά στρώματα του δέρματος. Οι πληροφορίες που στέλνουν τα νευρογλοιακά κύτταρα στους νευρώνες είναι αυτές που ξεκινούν το «ωχ»:Όταν οι ερευνητές διέγειραν μόνο τα νευρογλοιακά κύτταρα, τα ποντίκια τράβηξαν προς τα πίσω τα πόδια τους ή τα προστάτευαν ενώ έγλειφαν ή κουνούσαν - αποκρίσεις ειδικές στον πόνο.
Αυτή η ανακάλυψη είναι μόνο ένα από τα πολλά πρόσφατα ευρήματα που δείχνουν ότι η γλοία, η ετερόκλητη συλλογή κυττάρων στο νευρικό σύστημα που δεν είναι νευρώνες, είναι πολύ πιο σημαντικά από ό,τι περίμεναν οι ερευνητές. Οι Glia θεωρούνταν από καιρό ότι ήταν οικονόμοι που έτρεφαν, προστάτευαν και σάρωναν μόνο τους νευρώνες, των οποίων ο πιο προφανής ρόλος της διοχέτευσης ηλεκτρικών σημάτων μέσω του εγκεφάλου και του σώματος τους κράτησε στο προσκήνιο για αιώνες. Αλλά τις τελευταίες δύο δεκαετίες, η έρευνα για τη γλοία έχει αυξηθεί δραματικά.
«Στον ανθρώπινο εγκέφαλο, τα νευρογλοιακά κύτταρα είναι τόσο άφθονα όσο οι νευρώνες. Ωστόσο, γνωρίζουμε λιγότερες τάξεις μεγέθους για το τι κάνουν από ό,τι γνωρίζουμε για τους νευρώνες», δήλωσε ο Shai Shaham, καθηγητής κυτταρικής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο Rockefeller που εστιάζει στη γλοία. Καθώς περισσότεροι επιστήμονες στρέφουν την προσοχή τους στη γλοία, συσσωρεύονται ευρήματα για να αποκαλύψουν μια οικογένεια διαφορετικών κυττάρων που είναι απροσδόκητα κρίσιμα για ζωτικές διαδικασίες.
Αποδεικνύεται ότι η γλοία εκτελεί έναν εκπληκτικό αριθμό λειτουργιών. Βοηθούν στην επεξεργασία των αναμνήσεων. Μερικοί χρησιμεύουν ως παράγοντες του ανοσοποιητικού συστήματος και αποκρούουν τη μόλυνση, ενώ κάποιοι επικοινωνούν με νευρώνες. Άλλα είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη του εγκεφάλου. Μακριά από το να είναι απλοί παρκαδόροι στους νευρώνες, τα γλοία συχνά παίρνουν πρωταγωνιστικό ρόλο στην προστασία της υγείας του εγκεφάλου και στην κατεύθυνση της ανάπτυξής του. "Επιλέξτε οποιαδήποτε ερώτηση στο νευρικό σύστημα και τα νευρογλοιακά κύτταρα θα εμπλακούν", είπε ο Shaham.
Περισσότερα από "Κόλλα"
Τα γλοιά παίρνουν πολλές μορφές για να εκτελέσουν τις εξειδικευμένες λειτουργίες τους:Μερικά είναι σαν θήκη, ενώ άλλα είναι ατρακτοειδή, θαμνώδη ή σε σχήμα αστεριού. Πολλοί μπερδεύονται γύρω από τους νευρώνες και σχηματίζουν ένα δίκτυο τόσο πυκνό που μεμονωμένα κύτταρα είναι δύσκολο να διακριθούν. Σε ορισμένους πρώτους παρατηρητές, δεν έμοιαζαν καν με κύτταρα - θεωρούνταν υποστηρικτικό πλέγμα μέσα στο κρανίο. Αυτό ώθησε τον ερευνητή του 19ου αιώνα Rudolph Virchow να ονομάσει αυτό το μη νευρωνικό υλικό "neuroglia", βασιζόμενος στην ελληνική λέξη για την κόλλα.
Ένας λόγος για τον οποίο δόθηκε τόσο μικρή μετατόπιση στα γλοία ήταν ότι όταν οι ερευνητές άρχισαν για πρώτη φορά να χρωματίζουν τον ιστό του νευρικού συστήματος, οι μέθοδοί τους αποκάλυψαν τα περίπλοκα σχήματα των νευρώνων αλλά κατέστησαν ορατές μόνο επιλεγμένες γλοίες. Ο Santiago Ramón y Cajal, ο οποίος πιστώνεται με την ανακάλυψη των νευρώνων και θεωρείται ευρέως ως ο ιδρυτής της νευροεπιστήμης, παρουσίασε έναν υποτύπο γλοίας, αλλά συγκέντρωσε τους υπόλοιπους ως «το τρίτο στοιχείο». Η εστίασή του στους νευρώνες έθεσε το σκηνικό για το αναπτυσσόμενο πεδίο της νευροεπιστήμης, αλλά έστρεψε τη γλοία πίσω από τις κουρτίνες.
Επιπλέον, ορισμένα γλοία είναι δύσκολο να μελετηθούν, επειδή η μοίρα τους είναι τόσο συνυφασμένη με αυτές των νευρώνων που είναι δύσκολο να τα μάθεις ξεχωριστά. Εάν οι ερευνητές προσπαθήσουν να μάθουν για τις λειτουργίες της γλοίας, εξαλείφοντας τις και παρατηρώντας τις επιπτώσεις, οι νευρώνες που υποστηρίζουν θα πεθάνουν μαζί τους.
Αλλά η επανάσταση στις τεχνικές κυτταρικής βιολογίας τις τελευταίες δεκαετίες έχει δημιουργήσει ένα οπλοστάσιο εργαλείων που προσφέρουν μεγαλύτερη πρόσβαση στη γλοία, είπε ο Shaham. Η πρόοδος στη ζωντανή απεικόνιση, τη σήμανση με φθορισμό και τον γενετικό χειρισμό αποκαλύπτουν το εύρος των μορφών και των λειτουργιών της γλοίας.
Η μικρογλοία αποκαλύπτει την ευελιξία τους
Αρκετοί τύποι κυττάρων περιέχονται στην κατηγορία ομπρέλα των γλοίων, με ποικίλες λειτουργίες που έρχονται ακόμη στο φως. Τα ολιγοδενδροκύτταρα και τα κύτταρα Schwann τυλίγονται γύρω από τις νευρικές ίνες και τις μονώνουν σε λιπώδη περιβλήματα μυελίνης, τα οποία βοηθούν στον περιορισμό των ηλεκτρικών σημάτων που κινούνται μέσω των νευρώνων και στην επιτάχυνση της διέλευσής τους. Τα αστροκύτταρα, με τα πολύπλοκα διακλαδιζόμενα σχήματά τους, κατευθύνουν τη ροή του υγρού στον εγκέφαλο, αναδιαμορφώνουν τις συναπτικές συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων και ανακυκλώνουν τα απελευθερωμένα μόρια νευροδιαβιβαστών που επιτρέπουν στους νευρώνες να επικοινωνούν, μεταξύ άλλων εργασιών.
Αλλά τα κύτταρα που αποτέλεσαν αντικείμενο μιας ιδιαίτερα έντονης αύξησης ενδιαφέροντος την τελευταία περίπου δεκαετία είναι αυτά που ονομάζονται μικρογλοία.
Τα μικρογλοία ορίστηκαν αρχικά σε τέσσερις εργασίες που δημοσιεύθηκαν το 1919 από τον Pío del Río-Hortega, αλλά η μελέτη τους στη συνέχεια σταμάτησε για δεκαετίες, έως ότου ολοκληρώθηκε τελικά στη δεκαετία του 1980. Η έρευνα για τη μικρογλοία αυξάνεται τώρα εκθετικά, δήλωσε η Amanda Sierra, επικεφαλής της ομάδας στο Βασκικό Κέντρο Νευροεπιστημών Achucarro. Η εργασία αποκαλύπτει πώς τα μικρογλοία ανταποκρίνονται σε εγκεφαλικό τραύμα και άλλους τραυματισμούς, πώς καταστέλλουν τη φλεγμονή και πώς συμπεριφέρονται παρουσία νευροεκφυλιστικών ασθενειών. Τα κύτταρα «είναι πραγματικά στην άκρη μεταξύ της ανοσολογίας και της νευροεπιστήμης», είπε ο Sierra.
Ο Γκάι Μπράουν, καθηγητής βιοχημείας στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, τραβήχτηκε για πρώτη φορά από τη μικρογλοία από τα σχήματα των αστεριών και τις δυναμικές τους κινήσεις, αλλά ήταν η συμπεριφορά τους που τράβηξε την προσοχή του. Τα τελευταία χρόνια, έχει βρεθεί ότι τα μικρογλοία μιμούνται τα μακροφάγα του ανοσοποιητικού συστήματος καταπίνοντας απειλές για τον εγκέφαλο, όπως κυτταρικά υπολείμματα και μικρόβια. Η μικρογλοία φαίνεται επίσης να ακολουθεί απαρχαιωμένες συνάψεις. "Αν τους απεικονίσετε ζωντανά, μπορείτε να τους δείτε να τρώνε νευρώνες", είπε ο Μπράουν.
Ορισμένες από αυτές τις ενεργές λειτουργίες είναι κοινές και με άλλους τύπους γλοίας. Τα αστροκύτταρα και τα κύτταρα Schwann, για παράδειγμα, μπορούν επίσης να κλαδέψουν συναπτικές συνδέσεις. Όμως, παρά τα κοινά σημεία μεταξύ των διαφορετικών υποομάδων της γλοίας, οι ερευνητές αρχίζουν να συνειδητοποιούν ότι δεν υπάρχουν πολλά για να ενοποιηθούν τα γλοιακά κύτταρα ως ομάδα. Στην πραγματικότητα, σε ένα άρθρο του 2017, οι επιστήμονες υποστήριξαν την απόρριψη του γενικού όρου «γλία» εντελώς. «Δεν έχουν τεράστια ποσότητα κοινών, διαφορετικά γλοιακά κύτταρα», είπε ο Μπράουν. "Δεν νομίζω ότι έχει πολύ μέλλον η glia ως ετικέτα."
Ο Ben Barres, ένας νευροεπιστήμονας που υπερασπίστηκε την έρευνα για τη γλοία και πέθανε το 2017, θεώρησε τις βαθύτερες έρευνες για τη γλοία απαραίτητες για την πρόοδο της νευροβιολογίας ως πεδίου. Και άλλοι έχουν ασχοληθεί με αυτήν την αιτία. Για αυτούς, η ιστορική έμφαση στους νευρώνες είχε νόημα κάποτε:«Είναι αυτοί που επεξεργάζονται τις πληροφορίες από τον έξω κόσμο στις μνήμες μας, τη σκέψη μας, την επεξεργασία μας», είπε ο Sierra. «Είμαστε εμείς». Αλλά τώρα η σημασία της γλοίας είναι ξεκάθαρη.
Οι νευρώνες και η γλοία δεν μπορούν να λειτουργήσουν ανεξάρτητα:Οι αλληλεπιδράσεις τους είναι ζωτικής σημασίας για την επιβίωση του νευρικού συστήματος και των αναμνήσεων, των σκέψεων και των συναισθημάτων που δημιουργεί. Αλλά η φύση της συνεργασίας τους εξακολουθεί να είναι μυστηριώδης, σημειώνει ο Staci Bilbo, καθηγητής ψυχολογίας και νευροεπιστήμης στο Πανεπιστήμιο Duke. Τα Glia αποκτούν φήμη για την πολυπλοκότητα που αποδίδεται από καιρό στους νευρώνες, αλλά δεν είναι ακόμα σαφές εάν ο ένας τύπος κυττάρου κατευθύνει κυρίως τον άλλο. «Το μεγάλο άγνωστο στον τομέα είναι:Ποιος οδηγεί την ανταπόκριση;» είπε.
