Глиальные клетки
Помимо нейронов в мозге также содержатся и другие клетки, именуемые глиальными (клетками глии). Почти всю историю современных наук о мозге клетки глии считались незначимыми, обслуживающими. Ныне же известно, что они, играя важную сопровождающую роль, все же ключевой фактор в развитии мозга, его деятельности и болезней.
Более 150 лет глиальные клетки считали необходимыми лишь для удержания нейронов на своих местах, их защиты и питания. Современные исследования, однако, показали, что эти клетки очень значимы для способностей мозга к обработке информации.
Глиальных клеток в мозге больше, чем нейронов, но с тех пор как их открыли, ученые ими, в общем, пренебрегали. Теперь-то делается все яснее, что для развития нашего понимания работы мозга эти клетки принимать в расчет необходимо. Они не просто актеры второго плана: глиальные клетки играют важные роли на сцене работы мозга, а могут и вообще оказаться звездами этого спектакля.
Знакомство с глиальными клетками
В мозге содержатся разные типы глиальных клеток, и у каждого — свои особые функции.
Астроциты имеют форму звездочки, размещаются в пространстве между нейронами. Снабжают питательными веществами и регулируют химический состав нейронов, а к тому же необходимы для обработки информации.
Эпендимальные клетки выстилают стенки желудочков мозга, производят и выделяют спинномозговую жидкость. У этих клеток имеются волоски-протуберанцы, именуемые ресничками, — они торчат внутрь желудочков и колышутся, тем самым улучшая циркуляцию спинномозговой жидкости.
Микроглиальные клетки — отряд особого реагирования мозга, первая линия обороны от микробов, уборщики отходов за умирающими нейронами.
Олигодендроциты производят жировую ткань миелин — изолятор для аксонов. Благодаря ей нервные импульсы перемещаются вдоль аксонов с большей эффективностью. (Для периферической нервной системы эту функцию выполняют шванновские клетки.)
Радиальная глия наличествует только на ранних стадиях развития мозга. Клетки этого вида производят громадное количество нейронов мозга и направляют их к развивающейся коре.
Не просто клей
В переводе с греческого «глия» означает «клей» — это название отражает давние представления о роли этих клеток. Однако исследования, обнародованные за последние десять лет, показывают, что глиальные клетки на самом деле жизненно важны во всех аспектах деятельности мозга.
Астроциты, к примеру, суть гораздо больше, чем просто набивка между нейронами, удерживающая их на местах. У этих клеток свои действующие системы, они общаются друг с другом и с нейронами при помощи химических сигналов, тем самым добавляя еще один уровень сложности к механизмам обработки информации. К тому же они вносят важный вклад в формирование синапсов (связей между нейронами) в период развития мозга.
Эти звездообразные клетки управляют общением между нейронами, а значит, незаменимы для функционирования синапсов в зрелом мозге. Они тесно контактируют с синапсами — сжимают их своими пальцеподобными отростками, которые могут ослаблять или усиливать хватку, регулируя тем самым поток химических сигналов, проходящих между нейронами. Так же действуют и другие отростки астроцитов — базальные ножки: они обвиваются вокруг капилляров и контролируют движение крови в мозге.
«Глиальные клетки — необходимые участники любого значимого процесса развития мозга, его деятельности и болезни» Бен Баррес (р. 1955), американский нейробиолог
Астроциты еще и регулируют так называемую синаптическую пластичность — усиление или ослабление отклика на воспринимаемое извне. Эти сравнительно недавно открытые функции привели некоторых исследователей к предположению: некогда скромные астроциты необходимы мозгу для работы памяти.
Но и этим дело не исчерпывается. Радиальные глиоциты играют ключевую роль в развитии мозга. На ранних стадиях этого развития нервная система представляет собой полую трубку, из которой потом на одном конце образуется головной мозг, а на другом — спинной. У клеток радиальной глии есть одиночные отростки, проницающие толщу трубки, разветвляющиеся у внутренней поверхности и производящие незрелые нейроны.
Юные нейроны взбираются по волокнам клеток произведшей их радиальной глии к внешней поверхности трубки.
Эта «радиальная миграция» происходит волнами — так складываются специфические по свойствам слои коры головного мозга, формируясь изнутри наружу, т. е. первая волна мигрирующих нейронов образует внутренний слой коры, а все последующие минуют уже образовавшийся слой и выстраивают следующий, ближе к поверхности трубки.
Уборка насмарку
Глиальные клетки играют роль во многих неврологических расстройствах. Рассеянный склероз, к примеру, заболевание, при котором иммунная система по ошибке нападает на олигодендроциты и разрушает миелиновую оболочку, которую они производят. В результате способность нервов передавать импульсы ухудшается, что приводит к симптомам этого расстройства. В тяжелых случаях нарушение миелинового слоя, изолирующего периферические нервы, вызывает паралич, а поражение зрительного нерва — к слепоте.
«Это связующее вещество... своего рода клей, в который погружены элементы нервной системы» Рудольф Вирхов (1821-1902), немецкий врач, гистолог, физиолог, патологоанатом, политик
Эти клетки также играют роль в нейродегенеративных заболеваниях — например, болезнях Альцгеймера и Паркинсона. Такого рода недуги характеризуются неестественным скоплением нерастворимых белковых комков внутри или вокруг нейронов. В здоровом мозге микроглиальные клетки приглядывают за порядком и прибирают любые отходы, но, как показывают новейшие исследования, разобраться с этими белковыми комками микроглиоцитам пациентов с нейродегенеративными расстройствами не удается. Недавно ученые обнаружили, что у людей с болезнью под названием «боковой амиотрофический склероз» (разновидность заболевания двигательных нейронов) мутировавшие астроциты испускают ядовитые вещества, убивающие двигательные нейроны.
Аварийная бригада мозга
Микроглия формируется костным мозгом, клетки микроглии — иммунная система мозга. Эти клетки постоянно патрулируют мозг, вытягивая и поджимая похожие на пальцы отростки, — проверяют, не возникло ли каких-нибудь признаков инфекции, повреждения или болезни. Обнаружив в мозге микробы, микроглиальные клетки ползут, подобно амебам, к чужакам и поглощают их; этот процесс называется фагоцитозом (букв. «поедание клетки»). Микроглиальная клетка в этом процессе обволакивает микроб своей клеточной мембраной, включает его в свое тело, после чего уничтожает. Микроглия задействована и в случаях поражений мозга: микроглиальные клетки принимают сигнал о химических неполадках, отправленный поврежденными и умирающими нейронами, и ползут к месту поражения. По прибытии они прибирают мертвые клетки и другие клеточные отходы.
