Gliazellen: Typen, Funktionen und Krankheiten

Gliazellen sind Stützzellen, die Neuronen schützen und zusammenhalten. In unserem Gehirn gibt es mehr Gliazellen als Neuronen.

Der Satz von Gliazellen wird Glia oder Glia genannt. Der Begriff "Glia" stammt aus dem Griechischen und bedeutet "Kleber". Deshalb spricht man in Zeiten von "nervösem Leim".

Nach der Geburt wachsen die Gliazellen weiter. Mit zunehmendem Alter nimmt ihre Zahl ab. Tatsächlich durchlaufen Gliazellen mehr Veränderungen als Neuronen.

Insbesondere transformieren einige Gliazellen ihre Genexpressionsmuster mit dem Alter. Zum Beispiel, welche Gene aktiviert oder deaktiviert werden, wenn sie 80 Jahre alt sind. Sie verändern sich hauptsächlich in Hirnregionen wie dem Hippocampus (Gedächtnis) und der Substantia nigra (Bewegung). Sogar die Menge an Gliazellen in jeder Person kann verwendet werden, um ihr Alter abzuleiten.

Die Hauptunterschiede zwischen Neuronen und Gliazellen bestehen darin, dass letztere nicht direkt an den Synapsen und elektrischen Signalen beteiligt sind. Sie sind auch kleiner als Neuronen und haben keine Axone oder Dendriten.

Neuronen haben einen sehr hohen Stoffwechsel, können aber keine Nährstoffe speichern. Deshalb brauchen sie ständig Sauerstoff und Nährstoffe. Dies ist eine der Funktionen, die von Gliazellen ausgeführt werden. Ohne sie würden unsere Neuronen sterben.

Studien in der Geschichte haben sich praktisch ausschließlich auf Neuronen konzentriert. Gliazellen haben jedoch viele wichtige Funktionen, die bisher unbekannt waren. Beispielsweise wurde kürzlich entdeckt, dass sie an der Kommunikation zwischen Gehirnzellen, der Durchblutung und der Intelligenz beteiligt sind.

Es gibt jedoch viel zu entdecken über die Gliazellen, da sie viele Substanzen freisetzen, deren Funktionen noch nicht bekannt sind und mit verschiedenen neurologischen Pathologien in Zusammenhang zu stehen scheinen.

Kurze Geschichte der Gliazellen

Am 3. April 1858 kündigte Rudolf Virchow auf einer Konferenz am Pathologischen Institut der Universität Berlin das Konzept der Neuroglia an. Diese Konferenz hatte den Titel "Rückenmark und Gehirn". Virchow sprach von Glia als dem Bindegewebe des Gehirns oder "Nervenzement".

Diese Konferenz wurde in einem Buch mit dem Titel "Cell Pathology" veröffentlicht. Es wurde eine der einflussreichsten medizinischen Publikationen des neunzehnten Jahrhunderts. Dank dieses Buches verbreitete sich das Konzept der Neuroglia in der ganzen Welt.

1955, als Albert Einstein starb, wurde sein Gehirn entfernt, um es genau zu studieren. Dafür lagerten sie es in einem Behälter voller Formaldehyd. Die Wissenschaftler untersuchten Schnitte in seinem Gehirn, um den Grund für seine außergewöhnlichen Fähigkeiten herauszufinden.

Der weit verbreitete Glaube ist, dass das Gehirn größer als normal war, aber es war nicht so. Weder fanden sie mehr Neuronen des Kontos, noch waren diese von größerer Größe.

Nach vielen Studien stellten sie in den späten 1980er Jahren fest, dass Einsteins Gehirn eine höhere Anzahl von Gliazellen aufwies. Vor allem in einer Struktur namens assoziativen Kortex. Dies ist für die Interpretation der Informationen verantwortlich. Beteiligt sich an komplexen Funktionen wie Gedächtnis oder Sprache.

Dies überraschte die Wissenschaftler, da sie immer gedacht hatten, dass Gliazellen nur dazu dienten, die Neuronen zusammenzuhalten.

Die Forscher hatten die Gliazellen lange Zeit ignoriert, da zwischen ihnen keine Kommunikation bestand. Stattdessen kommunizieren Neuronen über die Synapse mithilfe von Aktionspotentialen. Das heißt, elektrische Impulse, die zwischen Neuronen übertragen werden, um Nachrichten zu senden.

Gliazellen erzeugen jedoch keine Aktionspotentiale. Zwar zeigen die neuesten Erkenntnisse, dass diese Zellen nicht elektrisch, sondern chemisch Informationen austauschen.

Kommunizieren Sie nicht nur miteinander, sondern auch mit Neuronen, um die von ihnen übertragenen Informationen zu verbessern.

Funktionen

Die Hauptfunktionen von Gliazellen sind die folgenden:

- Halten Sie sich an das zentrale Nervensystem. Diese Zellen befinden sich um die Neuronen herum und halten sie an Ort und Stelle.

- Die Gliazellen dämpfen die physikalischen und chemischen Auswirkungen, die der Rest des Organismus auf die Neuronen haben kann.

- Kontrollieren Sie den Fluss von Nährstoffen und anderen Chemikalien, die für den Austausch von Signalen zwischen Neuronen erforderlich sind.

- Sie isolieren Neuronen von anderen und verhindern, dass sich neuronale Botschaften vermischen.

- Beseitigen und neutralisieren Sie die Abfälle von Neuronen, die gestorben sind.

- Sie verstärken neuronale Synapsen (Verbindungen). Einige Studien haben gezeigt, dass, wenn es keine Gliazellen gibt, Neuronen und ihre Verbindungen ausfallen. Beispielsweise wurde in einer Studie mit Nagetieren beobachtet, dass Neuronen allein nur sehr wenige Synapsen bildeten.

Wenn sie jedoch eine Klasse von Gliazellen, die als Astrozyten bezeichnet werden, hinzufügten, erhöhte sich die Anzahl der Synapsen merklich und die synaptische Aktivität verzehnfachte sich.

Sie haben auch entdeckt, dass Astrozyten eine als Thrombospondin bekannte Substanz freisetzen, die die Bildung von neuronalen Synapsen erleichtert.

- Beitrag zum neuronalen Beschneiden. Wenn sich unser Nervensystem entwickelt, werden Neuronen und Verbindungen (Synapsen) geschaffen, um zu schonen.

In einem späteren Stadium der Entwicklung werden die überschüssigen Neuronen und Verbindungen getrennt, was als neuronales Beschneiden bezeichnet wird. Es scheint, dass Gliazellen diese Aufgabe zusammen mit dem Immunsystem stimulieren.

Es ist richtig, dass es bei einigen neurodegenerativen Erkrankungen aufgrund der abnormalen Funktionen der Glia zu einem pathologischen Schnitt kommt. Dies tritt beispielsweise bei der Alzheimer-Krankheit auf.

- Sie sind am Lernen beteiligt, da einige Gliazellen die Axone bedecken und eine Substanz namens Myelin bilden. Myelin ist ein Isolator, durch den Nervenimpulse schneller übertragen werden.

In einer Umgebung, in der das Lernen stimuliert wird, steigt der Myelinisierungsgrad der Neuronen. Daher kann gesagt werden, dass Gliazellen das Lernen fördern.

Arten von Gliazellen

Es gibt drei Arten von Gliazellen im Zentralnervensystem von Erwachsenen. Dies sind: Astrozyten, Oligodendrozyten und Mikrogliazellen. Als nächstes wird jeder von ihnen beschrieben.

Astrozyten

Astrozyten bedeutet "Zelle in Form eines Sterns". Sie kommen im Gehirn und im Rückenmark vor. Seine Hauptaufgabe besteht darin, auf verschiedene Weise eine geeignete chemische Umgebung für den Informationsaustausch zwischen Neuronen zu schaffen.

Darüber hinaus unterstützen Astrozyten (auch Astrogliozyten genannt) Neuronen und eliminieren Hirnabfälle. Sie dienen auch dazu, die chemische Zusammensetzung der Flüssigkeit, die Neuronen umgibt (extrazelluläre Flüssigkeit), zu regulieren, Substanzen zu absorbieren oder freizusetzen.

Eine weitere Funktion der Astrozyten ist die Versorgung der Neuronen. Einige Verlängerungen der Astrozyten (die als Arme des Sterns bezeichnet werden können) sind um die Blutgefäße gewickelt, während sich andere um bestimmte Bereiche der Neuronen erstrecken.

Diese Struktur erregte die Aufmerksamkeit des berühmten italienischen Histologen Camillo Golgi. Er vermutete, dass die Astrozyten den Neuronen Nährstoffe verabreichten und sich von den Abfällen der Blutkapillaren lösten.

Golgi schlug 1903 vor, dass die Nährstoffe von den Blutgefäßen zum Zytoplasma der Astrozyten wanderten, um dann zu den Neuronen zu gelangen. Derzeit wurde die Golgi-Hypothese bestätigt. Dies wurde mit neuen Erkenntnissen integriert.

Beispielsweise wurde festgestellt, dass Astrozyten Glukose aus Kapillaren erhalten und in Laktat umwandeln. Dies ist die Chemikalie, die in der ersten Phase des Glukosestoffwechsels produziert wird.

Laktat wird zur Absorption in die die Neuronen umgebende extrazelluläre Flüssigkeit freigesetzt. Diese Substanz versorgt Neuronen mit einem Brennstoff, den sie schneller als Glukose metabolisieren können.

Diese Zellen können sich im gesamten Zentralnervensystem bewegen und dabei ihre Extensionen, sogenannte Pseudopodien ("falsche Füße"), ausdehnen und zurückziehen. Sie reisen auf ähnliche Weise wie Amöben. Wenn sie einen Abfall von einem Neuron finden, verschlingen sie es und verdauen es. Diesen Vorgang nennt man Phagozytose.

Wenn eine große Menge beschädigten Gewebes zerstört werden muss, vermehren sich diese Zellen und produzieren genug neue Zellen, um das Ziel zu erreichen. Sobald das Gewebe gereinigt wurde, nehmen die Astrozyten den leeren Raum ein, der durch ein Gerüst gebildet wird. Darüber hinaus bildet eine bestimmte Klasse von Astrozyten ein Narbengewebe, das den Bereich abdichtet.

Oligodendrozyten

Diese Art von Gliazellen unterstützt die Erweiterung von Neuronen (Axonen) und produziert Myelin. Myelin ist eine Substanz, die Axone deckt, indem sie isoliert werden. Dies verhindert, dass sich die Informationen auf benachbarte Neuronen ausbreiten.

Myelin hilft Nervenimpulsen, schneller durch das Axon zu wandern. Nicht alle Axone sind mit Myelin bedeckt.

Ein myelinisiertes Axon ähnelt einer Kette mit länglichen Perlen, da Myelin nicht kontinuierlich verteilt ist. Es ist vielmehr in eine Reihe von Segmenten aufgeteilt, einschließlich unbedeckter Teile.

Ein einzelner Oligodendrozyt kann bis zu 50 Myelinsegmente produzieren. Wenn sich unser Zentralnervensystem entwickelt, produzieren die Oligodendrozyten Verlängerungen, die dann wiederholt um ein Stück Axon gerollt werden, wodurch die Myelinschichten entstehen.

Die Teile, die nicht von einem Axon myelinisiert sind, werden von ihrem Entdecker Ranvier-Knötchen genannt.

Mikrogliazellen oder Mikrogliozyten

Sie sind die kleinsten Gliazellen. Sie können auch als Phagozyten wirken, dh neuronalen Abfall aufnehmen und zerstören. Eine weitere Funktion, die sie entwickeln, ist der Schutz des Gehirns vor äußeren Mikroorganismen.

Somit spielt es eine wichtige Rolle als Bestandteil des Immunsystems. Diese sind für entzündliche Reaktionen verantwortlich, die als Reaktion auf eine Hirnverletzung auftreten.

Krankheiten, die Gliazellen betreffen

Es gibt mehrere neurologische Erkrankungen, die Schäden in diesen Zellen manifestieren. Glia wurde mit Störungen wie Legasthenie, Stottern, Autismus, Epilepsie, Schlafstörungen oder chronischen Schmerzen in Verbindung gebracht. Neben neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer oder Multipler Sklerose.

Hier sind einige von ihnen:

- Multiple Sklerose: Es handelt sich um eine neurodegenerative Erkrankung, bei der das Immunsystem des Patienten fälschlicherweise die Myelinscheiden eines bestimmten Bereichs angreift.

- Amyotrophe Lateralsklerose (ALS): Bei dieser Krankheit kommt es zu einer fortschreitenden Zerstörung der Motoneuronen, die zu Sprachschwäche, Schluck- und Atemproblemen führt.

Es scheint, dass einer der Faktoren, die an der Entstehung dieser Krankheit beteiligt sind, die Zerstörung von Gliazellen ist, die die Motoneuronen umgeben. Dies erklärt möglicherweise den Grund, warum die Degeneration in einem bestimmten Bereich beginnt und sich auf angrenzende Bereiche erstreckt.

- Alzheimer-Krankheit: Eine neurodegenerative Störung, die durch allgemeine kognitive Beeinträchtigungen gekennzeichnet ist, hauptsächlich aufgrund von Gedächtnisstörungen. Mehrere Untersuchungen legen nahe, dass Gliazellen eine wichtige Rolle bei der Entstehung dieser Krankheit spielen können.

Es scheint, dass es Veränderungen in der Morphologie und Funktion von Gliazellen gibt. Astrozyten und Mikroglia erfüllen ihre Neuroprotektionsfunktionen nicht. Somit bleiben Neuronen oxidativem Stress und Exzitotoxizität ausgesetzt.

- Parkinson-Krankheit: Diese Krankheit ist durch motorische Probleme gekennzeichnet, die auf eine Degeneration der Neuronen zurückzuführen sind, die Dopamin in motorische Kontrollbereiche wie die Substantia nigra übertragen.

Es scheint, dass dieser Verlust mit einer glialen Reaktion, insbesondere der Mikroglia von Astrozyten, verbunden ist.

- Autismus-Spektrum-Störungen: Es scheint, dass das Gehirn von Kindern mit Autismus mehr Volumen hat als das von gesunden Kindern. Es wurde festgestellt, dass diese Kinder in einigen Bereichen des Gehirns mehr Neuronen haben. Sie haben auch mehr Gliazellen, was sich in den typischen Symptomen dieser Störungen widerspiegeln kann.

Außerdem liegt anscheinend eine Fehlfunktion der Mikroglia vor. Infolgedessen leiden diese Patienten an einer Neuroinflammation in verschiedenen Teilen des Gehirns. Dies führt zum Verlust synaptischer Verbindungen und zum Absterben von Neuronen. Möglicherweise besteht aus diesem Grund bei diesen Patienten eine geringere Konnektivität als normal.

- Affektive Störungen: Andere Studien haben eine Abnahme der Anzahl von Gliazellen festgestellt, die mit verschiedenen Störungen verbunden sind. Zum Beispiel zeigten Öngur, Drevets und Price (1998), dass die Gliazellen im Gehirn von Patienten mit affektiven Störungen um 24% reduziert waren.

Insbesondere im präfrontalen Kortex bei Patienten mit schwerer Depression ist dieser Verlust bei Patienten mit bipolarer Störung stärker ausgeprägt. Diese Autoren schlagen vor, dass der Verlust von Gliazellen der Grund für die in diesem Bereich beobachtete Verringerung der Aktivität sein könnte.

Es gibt viele andere Zustände, an denen Gliazellen beteiligt sind. Gegenwärtig werden weitere Untersuchungen durchgeführt, um die genaue Rolle bei multiplen Krankheiten, hauptsächlich neurodegenerativen Störungen, zu bestimmen.